PT769082E

PT769082E - Redes e produtos fibrosos tratados com ligantes

Info

Publication number: PT769082E
Application number: PT96910629T
Authority: PT
Inventors: Michael R Hansen
Original assignee: Weyerhaeuser Co
Priority date: 1995-04-04
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 2000-08-31
Also published as: CA2191429A1; JPH10501593A; ATE193069T1; US5807364A; EP0769082B1; JP3704155B2; CA2191429C; WO1996031644A1; US6071549A; EP0769082A1; DK0769082T3; ES2146877T3; DE69608390T2; DE69608390D1; GR3033998T3

Description

ACAOS S. DESCRIÇÃO "REDES E PRODUTOS FIBROSOS TRATADOS COM LIGANTES"

Campo da Invenção A invenção diz respeito a agentes ligantes poliméricos e não poliméricos para fibras e à utilização destes agentes para ligar partículas a fibras e para aumentar a densificação das fibras tratadas com estes agentes. As fibras tratadas ligam partículas e podem ser facilmente densificadas por aplicação externa de pressão. Os agentes ligantes podem ser aplicados a fibras numa linha de fabrico de folha de fibra exposta à humidade, e subsequentemente posta sob a forma de fibra para processamento utilizando equipamento de leito de ar. Nas formas particulares de realização, a invenção apresenta redes densificadas de fibras celulósicas que em seguida podem ser utilizadas, por exemplo, para fazer núcleos de fibras absorventes densas que são incorporadas em produtos absorventes líquidos.

Base da Invenção

Os polímeros super-absorventes que têm sido desenvolvidos nos últimos anos são capazes de absorver muitas vezes o seu próprio peso de líquido. Estes polímeros, que também são conhecidos como hidrogéis insolúveis em água, têm sido utilizados para aumentar a absorvência de produtos higiénicos como as fraldas e os pensos higiénicos. Os polímeros super--absorventes apresentam-se muitas vezes na forma de pós particularizados, grânulos, ou fibras que estão distribuídas através dos produtos celulósicos absorventes para aumentar a 1 τ ~ι Γ u absorvência do produto. As partículas super-absorventes são descritas, por exemplo na Patente U.S. N° 4 160 059; Patente U.S. N° 4 676 784; Patente U.S. N° 4 673 402; Patente U.S. N° 5 002 814; e patente U.S. N° 5 057 166. Os produtos como as fraldas que incorporam hidrogéis absorventes são mostrados na Patente U.S. N° 3 669 103 e na Patente U.S. N° 3 670 731. Outros tipos de partículas, que realizam as funções específicas desejadas nos produtos finais, são também muitas vezes adicionadas a redes de fibras. Estas partículas incluem, por exemplo, anti-micróbios, retardantes do fogo, zeólitos, absorventes de odores, e os análogos.

Um problema com a utilização das partículas para fornecer propriedades à rede fibrosa é que o material particularizado pode ser fisicamente desalojado das fibras de um produto absorvente. A separação física das partículas das fibras acontece normalmente durante o manuseamento e transporte mecânico da rede fibrosa contendo as partículas. A separação conduz a efeitos indesejáveis e perniciosos no produto final. Por exemplo, a separação de partículas super-absorventes do seu substracto normalmente reduz a absorvência do produto e diminui a eficiência do material super-absorvente. Este problema foi focado no Pedido de Patente Europeu 442 185 Al, que apresenta a utilização de ligante de cloreto de polialumínio para ligar um polímero absorvente a um substracto fibroso. O ligante de polialumínio, contudo, sofre do inconveniente de ser um produto inorgânico que não é facilmente biodegradável. Para além disto, a patente europeia não oferece qualquer guia para selecção dos ligantes para além do cloreto de polialumínio que serão úteis na ligação de partículas absorventes. 2 X Λ Γ u

Um método para imobilizar os super-absorventes é apresentado na Patente U.S. N° 4 410 571 na qual um polímero absorvente que incha na água é convertido numa camada confluente imobilizada não particularizada. As partículas de polímero são convertidas num filme revestido por plastificação destas num composto polihidroxi orgânico como o glicerol, o etileno glicol, ou o propileno glicol. O super-absorvente assume uma forma não particularizada imobilizada que pode ser posta sob a forma de espuma num substracto. A identidade particularizada individual do polímero super-absorvente é perdida neste processo. A natureza confluente do material super-absorvente pode também resultar em bloqueamentos de gel, nos quais a absorção é diminuída à medida que os polímeros inchados com água bloqueiam a passagem de líquido através da camada de filme. A Patente U.S. N° 4 412 036 e a Patente U.S. N° 4 467 012 apresenta laminados absorventes nos quais uma mistura de copolímero de amido hidrolisado enxertado com poliacrilonitrilo e glicerol é laminada entre duas camadas de tecido. As camadas de tecido são laminadas uma contra a outra por aplicação de calor externo e pressão. As condições da reacção formam ligações covalentes entre as camadas de tecido que aderem firmemente o as camadas de tecido uma contra a outra.

Numerosas outras patentes têm descrito métodos para aplicação de ligantes às redes fibrosas. Os exemplos incluem a Patente U.S. N° 2 757 150; a Patente U.S. N° 4 584 357, e a Patente U.S. N° 4 600 462. Estes ligantes não são descritos como sendo úteis na ligação de particularizados, como as partículas super-absorventes, às fibras. 3 J r

Ainda outras patentes descrevem agentes recticulantes como os ácidos policarboxílicos que formam ligações covalentes entre as fibras dentro da fibras de celulose individuais, como no Pedido de Patente Europeu 440 472 Al; Pedido de Patente Europeu 427 317 A2; Pedido de Patente Europeu 427 316 A2; e Pedido de Patente Europeu 429 112 A2. As ligações covalentes intrafibras são formadas a temperaturas elevadas e aumentam o volume das fibras de celulose tratadas com o recticulante por formação de ligações recticuladas éster intrafibras. As ligações covalentes intrafibras poduzem um produto de fibra que quando exposto ao ar numa rede fibrosa dá origem a uma rede que é mais difícil de comprimir em folhas de polpa com densidades convencionais do que uma folha não tratada. As ligações covalentes recticuladas podem também formar-se entre as fibras e as partículas, e assim ocupar grupos funcionais das fibras que poderão por outro lado ficar disponíveis para absorção, diminuindo desta forma a eficiência de absorção.

Uma desvantagem particular, para algumas aplicações, da formação de recticulados covalentes éster intrafibras é que o recticulado resultante, o produto de fibra rígido resiste à densificação. As necessidades de energia para fazer produtos absorventes densos são desta forma aumentadas porque devem ser aplicadas pressões de compressão muito altas para densificar o produto absorvente.

Alguns dos problemas anteriores e outros têm sido ultrapassados por tecnologia de pedidos parecidos ou relacionados (e.g. o WO 94/04 351 ou o WO 94/04 352) que apresenta redes fibrosas mais facilmente densificadas que são feitas de fibras com locais funcionais de ligações de hidrogénio, e ligantes, menos voláteis que a água, que têm um 4 r i-- grupo funcional capaz de formar uma ligação de hidrogénio com as fibras, e outro ou o mesmo grupo funcional que é também capaz de formar uma ligação de hidrogénio ou uma ligação covalente coordenada com partículas. Os ligantes dos pedidos parecidos ou relacionados são quer poliméricos quer não poliméricos. Os ligantes poliméricos podem ser seleccionados ' entre os poliglicóis (especialmente o poli(propilenoglicol)), um ácido carboxílico, um policarboxilato, uma poli(lactona) poliol, como os dióis, uma poliamida, uma poliamina, um ácido polissulfónico, um polissulfonato e os análogos, e combinações destes. Os exemplos listados específicos de alguns destes ligantes, são os seguintes: os poliglicóis incluindo o polipropileno glicol (PPG) e o polietileno glicol (PEG); os poli(lactona) dióis incluindo a poli(caprolactona) diol; o ácido policarboxílico incluindo o ácido poliacrílico (PAA); as poliamidas incluindo a poliacrilamida ou os polipeptídeos; as poliaminas incluindo a polietilenimina e a polivinilpiridina; os ácidos polissulfónicos ou polissulfonados incluindo o poli(4-estrirenossulfonato de sódio) ou o poli(ácido 2-acrilamido-metil-l-propanossulfónico); e copolímeros destes (por exemplo um copolímero de propileno glicol/polietileno glicol). 0 ligante não-polimérico mencionado acima é descrito como tendo uma volatibilidade inferior à da água e tem pelo menos um grupo funcional que é capaz de formar uma ligação de hidrogénio ou uma ligação covalente coordenada com as partículas, e pelo menos um grupo funcional que é capaz de formar ligações de hidrogénio com as fibras de celulose. 0 ligante não-polimérico é descrito como um ligante orgânico incluindo um grupo funcional seleccionado entre o carboxilo (por exemplo, ácidos carboxílicos), um carboxilato, um carbonilo (por exemplo aldeídos), um ácido sulfónico, um sulfonato, um ácido fosfórico, 5 | L-Cj ^ um fosfato, um hidroxilo (por exemplo , um álcool ou um poliol), uma amida, uma amina, e os análogos, e combinações destes (por exemplo, ácido amino ou hidroxi ácido) , em que há pelo menos duas funcionalidades na molécula seleccionadas neste grupo, e duas funcionalidades são a mesma ou diferentes. Os polióis, as poliaminas (um ligante orgânico não polimérico com mais do que um grupo amina), as poliamidas (um ligante orgânico não polimérico com mais do que um grupo amida), ácidos policarboxilicos (um ligante orgânico não polimérico com mais do que uma funcionalidade ácido carboxilico), amino alcoóis, e hidroxi ácidos são listados como exemplos destes ligantes. Estes ligantes têm grupos funcionais que são capazes de formar as ligações especificas com as partículas e fibras. Á quantidade de ligante presente está descrita como dependendo de vários factores, incluindo a natureza do ligante e das partículas, e se as partículas são imediatamente adicionadas às fibras ou após um período de tempo. Assim, um especialista na técnica saberá que a quantidade de ligante adequada e particularmente vantajosa para uma aplicação particular variará. Contudo, está descrito que o ligante pode adequadamente estar presente numa quantidade entre aproximadamente 1 a 80 por cento do peso total do material fibroso. Um intervalo descrito particularmente adequado de ligante é de 1 a 40 por cento em peso, ou 1 a 25 por cento em peso de material fibroso. As partículas ligadas pelo ligante (através de ligações de hidrogénio/covalentes coordenadas) podem adequadamente estar presente numa quantidade de 0,05 a 80 por cento, de preferência 1 a 80 por cento ou 3 a 80 por cento, ou mais do que 3 por cento em peso do peso total do material fibroso e das partículas. 6 U*

Um intervalo particularmente adequado de partículas descrito nos pedidos relacionados é de 3 a 40 por cento em peso do material fibroso e de partículas. Uma proporção em peso preferida de partículas em relação ao ligante é de 8:1 a 50:1. As partículas adequadas são partículas de polímero super-absor-vente como as partículas finas de hidrogel de poliacrilato enxertado com amido ou de partículas de dimensões superiores como os grânulos, que formam ligações de hidrogénio com o ligante. Os pedidos relacionados dizem que o ligante também forma ligações de hidrogénio com os grupos hidroxilo da celulose, fixando desta forma com segurança as partículas super--absorventes às fibras.

Em alguns casos, em conformidade com os pedidos relacionados, o ligante está associado com as fibras como um sólido (por exemplo, um pó seco ou um líquido seco), e as fibras contêm pelo menos 7 por cento de água em peso quando o passo de ligação é realizado. O nível de humidade das fibras fornece a mobilidade suficiente dos reagentes para permitir que as partículas e fibras se liguem bem umas às outras. Quando é utilizado um ligante líquido (por exemplo, glicerina ou uma solução de pó de glicina), as fibras contêm adequadamente pelo menos aproximadamente 0,05 por cento de água em peso.

Para além disso, é discutido que a capacidade de activação ou reactivação permite que o ligante seja aplicado às fibras, que são em seguidas enviadas para os pontos de distribuição com o ligante na forma inactiva. O ligante é em seguida activado no ponto de distribuição (por exemplo, uma instalação do cliente) onde as partículas são adicionadas às fibras e ligadas a estas. Como utilizado aqui, "activação" do ligante inclui quer a activação dos ligantes anteriormente inactivos como os ligantes 7 sólidos na ausência de liquido) ou a reactivação dos ligantes anteriormente activos (como os ligantes líquidos que foram secos).

Dos ligantes úteis, uma proporção significante são ácidos de forma que o pH do produto líquido absorvente pode ser ajustado quando o produto é molhado com, por exemplo, urina sintética. É geralmente preferido, contudo, por razões de saúde que o pH das fraldas descartáveis, um produto importante comercialmente que utiliza partículas (especialmente partículas super-absorventes), seja mantido acima de aproximadamente pH 4 e tão próximo do pH neutro quanto possível.

Apesar da disponibilidade dos ligantes que utilizam ligações de hidrogénio e/ou mecanismos de ligações covalentes coordenadas para ligação das partículas às fibras e das fibras as partículas às fibras, existe uma necessidade de ligantes que se fixem mais fortemente às fibras. Esta necessidade é especialmente crítica quando a combinação fibra-partícula tem de sofrer um manuseamento mecânico intensivo, como o transporte, a armazenagem e o reprocessamento do material combinado. Sob um manuseamento intensivo destes, verificou-se que as partículas ligadas por um ligante através de ligações de hidrogénio ou ligações covalentes coordenadas às fibras pode tornar-se desalojadas e migrar de uma posição em que a sua presença é necessária.

Resumo da Invenção A invenção apresenta redes fibrosas contendo ligantes que ligam particularizados a fibras e às vezes, fibras a fibras, e que desta forma aumentam a densificação das redes. A ligação p ^^ partícula-fibra apresentada é suficientemente forte para suportar o manuseamento usual que uma rede de fibras contendo partículas sofre durante o transporte e durante o reprocessamento para utilização num produto acabado. Para além disso, a invenção apresenta redes fibrosas contendo ligante que retém a pH acima de aproximadamente 4, quando a rede é molhada.

Mais particularmente, num aspecto, os ligantes da presente invenção são sais ionizáveis de hidroxi ácidos orgânicos, especialmente ácidos como os ácidos carboxílicos, os ácidos fosfóricos, os ácidos fosfónicos, os ácidos fosfínicos, os ácidos sulfónicos ou combinações destes não reactivas. Está teorizado, sem ser ligação, que por ionização, a metade ácida ionizada forma uma ligação iónica "híbrida" com pontos funcionais nas fibras ou nas partículas, como as partículas de polímero super-absorvente, enquanto os grupos hidroxi das formas ligantes hidroxi ácidos se ligam com os grupos funcionais no outro material, como as ligações de hidrogénio ou iónicas "híbridas". Como resultado, forma-se uma ligação forte fibra--partícula que resiste às forças mecânicas criadas pelo manuseamento, transporte e reprocessamento de uma rede fibrosa contendo partículas.

Alternativamente, o ligante pode incluir uma metade ácida ionizável capaz de formar uma ligação iónica "híbrida" com grupos funcionais nas fibras, e um grupo funcional capaz de formar uma ligação covalente coordenada com as partículas. Novamente, como resultado, forma-se uma ligação forte fibra-partícula que resiste às forças mecânicas criadas pelo manuseamento, transporte e reprocessamento de uma rede fibrosa contendo partículas. 9

Como consequência da utilização de sais ácidos de hidroxi ácidos, os ligantes da presente invenção não apresentam como marca uma diminuição do pH com a utilização dos próprios hidroxi ácidos como ligantes. Assim, o pH pode ser mantido a um nível acima de aproximadamente 4, e em muitos casos a um nível neutro, de forma que os ligantes podem ser utilizados para formar redes de partícula-fibra que são úteis em produtos como as fraldas descartáveis, fraldas para incontinência, e produtos análogos quando é desejável manter o pH acima de aproximadamente 4.

Para além disso, os ligantes da presente invenção podem ser utilizados em conjunto com hidroxi ácidos, que também actuam como ligantes. Nesta combinação, os sais dos hidroxi ácidos actuam como tampões, assim como como ligantes, de forma que o pH pode ser mantido no nível desejado por selecção adequada das proporções relativas de ácido e de sal.

Noutro aspecto, os ligantes da presente invenção são sais orgânicos da uma base. Estes ligantes têm pelo menos um grupo funcional capaz de interactuar ionicamente com grupos funcionais nas fibras ou nas partículas, particularmente partículas super--absorventes ou fibras de celulose e pelo menos um grupo funcional capaz de formar ligações de hidrogénio, ligações covalentes coordenadas, ligações iónicas "híbridas", ou ligações iónicas com grupos funcionais nas partículas ou ligações de hidrogénio, ligações iónicas "híbridas", ou ligações iónicas com grupos funcionais nas fibras. Por exemplo, um ligante adequado poderá incluir um sal catiónico e uma espécie aniónica, como as aminas protonadas primárias, secundárias ou terciárias ou sais de amónio quaternários desprotonados. Outros tipos de ligantes adequados poderão incluir dois grupos funcionais compreendendo 10

V

L-Z ^ sais catiónicos. Os exemplos destes sais orgânicos de um base incluem o cloreto de colina.

Os exemplos de materiais que podem actuar quer como sais de hidroxi ácidos quer como sais orgânicos de bases para ligar partículas às fibras de acordo com a presente invenção incluem os amino ácidos. Os amino ácidos simples, como a glicina, a sarcosina, a alanina, e a β-alanina, incluirão uma espécie catiónica e um grupo carboxilo quando o pH é baixo, uma espécie catiónica e espécie carboxilada aniónica quando o pH está perto do neutro, e uma amina não protonada e uma espécie aniónica quando o pH é alto. Quando a espécie catiónica está presente, o amino ácido actuará como o sal orgânico de uma base e forma ligações _ iónicas com grupos aniónicos nas fibras ou nas partículas. Os grupos hidroxilo da funcionalidade carboxilo do amino ácido formarão então uma ligação de hidrogénio ou iónica "híbrida" com as partículas quando a ligação iónica é formada com as fibras ou uma ligação de hidrogénio ou "híbrida" iónica com as fibras quando a ligação iónica é formada com as partículas. Quando o grupo ácido é desprotonado, a espécie aniónica pode formar ligações iónicas "híbridas" quer com as partículas quer com as fibras e o grupo amina se não protonado, pode formar uma ligação de hidrogénio ou covalente coordenada com as partículas quando a ligação iónica "híbrida" é formada com as fibras ou uma ligação de hidrogénio com as fibras quando a ligação iónica "híbrida" é formada com as partículas. Alternativamente, quando o pH é tal que a funcionalidade amina é protonado e a funcionalidade carboxilo é desprotonada ao mesmo tempo, a funcionalidade amónio pode formar uma ligação iónica com as fibras enquanto a funcionalidade carboxilato pode formar uma ligação iónica "híbrida" ou iónica com as partículas enquanto a funcionalidade carboxilato pode formar uma ligação 11

(p U iónica "híbrida" com as fibras. Para além disso, para estes amino ácidos que incluem dois ou mais grupos amina, quando pelo menos dois dos grupos amina são protonados, um dos grupos protonados amina podem formar uma ligação iónica com uma espécie aniónica na fibra e o outro grupo protonado amina pode formar uma ligação iónica com uma espécie aniónica nas partículas.

Em conformidade com a presente invenção, os ligantes compreendem sais de hidroxi ácidos ou sais orgânicos de bases podem ser utilizados .em conjução com vários sistemas ligantes descritos na base da invenção. Por exemplo, um sistema ligante preferido inclui o sorbitol, a glicerina, o ácido láctico e o lactato de sódio. No sistema ligante preferido, é utilizado lactato de sódio numa quantidade no intervalo entre aproximadamente 0,5 e aproximadamente 10,0%, ácido láctico numa quantidade no intervalo entre aproximadamente 0 e aproximadamente 10,0%, glicerina numa quantidade entre aproximadamente 0 e aproximadamente 20,0%, e sorbitol numa quantidade entre aproximadamente 0 e aproximadamente 15,0%, baseada no peso total do material e fibra adicionados.

Em conformidade, a invenção também apresenta para utilização um amacíador opcional, no caso do próprio ligante não realizar a função amaciadora, ou em adição a um ligante amaciador, se for necessário amaciamento adicional. Assim, os amaciadores como o sorbitol, a glicerina, o propileno glicol, ou o butileno glicol podem ser adicionados às redes fibrosas contendo partículas da invenção para fornecerem um efeito amaciador.

Importante, as redes fibrosas contendo partículas utilizando sais de hidroxi ácidos ou sais orgânicos de bases 12 Γ como ligantes, em conformidade com a invenção, são mais facilmente densificadas do que as redes de fibras não contendo os ligantes. Assim, as redes fibrosas da invenção podem ser densificadas para densidades entre aproximadamente 0,06 grama por centímetro cúbico a aproximadamente 0,7 grama por centímetro cúbico, utilizando uma pressão aplicada entre aproximadamente 0 psi e aproximadamente 1000 psi. Em geral, o processo de densificação não requere a adição de calor e pode ser realizada por compressão da rede fibrosa contendo partículas e ligante entre rolos de compressão.

Breve Descrição dos Desenhos

Os aspectos anteriores e muitos das vantagens esperadas da presente invenção tornar-se-ão mais facilmente avaliadas se as mesmas forem melhor percebidas com referência à descrição pormenorizada seguinte, quando tomada em conjução com os desenhos de acompanhamento, em que: A FIGURA 1 é uma ilustração esquemática de uma linha de fabrico de folha exposta à humidade ilustrando a aplicação dos ligantes de acordo com a presente invenção durante o fabrico de uma folha de fibra; A FIGURA 2 é uma ilustração esquemática de uma activação do ligante e de um processo de fixação de partículas em conformidade com a presente invenção; A FIGURA 3 é uma vista em planta de um artigo absorvente na forma de uma fralda descartável incluindo uma rede de fibras em conformidade com a presente invenção, e 13

V

t A FIGURA 4 é uma vista de uma secção vertical ao longo da linha 4-4 da fralda da FIGURA 3.

Descrição Pormenorizada de Várias Formas de Realização da Invenção I. Processamento de Fibras A FIGURA 1 ilustra uma linha de fabrico de uma folha exposta à humidade como uma linha de fabrico de folha de polpa 10. Nesta linha de fabrico, uma lama de polpa 12 é enviada de uma caixa principal 14 através de uma espátula 16 e num arame de Fourdrinier 18. A lama de polpa 12 inclui tipicamente fibras de celulose como as fibras de polpa de madeira e pode também incluir fibras sintéticas ou outras não celulósicas como parte da lama. A água é retirada da polpa depositada no arame 18 por um sistema de vácuo convencional, não mostrado, deixando uma folha de polpa depositada 20 que é levada através de uma estação de retirada de água 22, ilustrada neste caso como dois conjuntos de rolos de calandra 24, 26 definindo cada um a respectiva beliscadura através da qual a folha de polpa ou capacho 20 passa.

Numa forma de realização preferida, da estação de secagem, a folha de polpa 20 entra numa secção de secagem 30 da linha de fabrico da polpa. Numa linha de fabrico convencional de folha de polpa, a secção de secagem 30 pode incluir vários secadores de caixa com o capacho de polpa 20 seguindo um caminho de serpentina à roda dos respectivos secadores de caixa e emergindo como uma folha ou capacho seco 32 da saida da secção de secagem 30. Podem ser incluídos na fase de secagem 30 outros mecanismos de secagem alternativos, sozinho ou em adição aos secadores de 14

Lc r caixa. A folha de polpa seca 32 tem um conteúdo em humidade máximo em conformidade com as especificações do fabricante. Normalmente, o conteúdo máximo em humidade não é superior a 10% em peso das fibras e mais preferivelmente não mais do que aproximadamente 4% a 6% em peso. De outra forma, as fibras tendem a ficar muito húmidas. A menos que as fibras demasiado húmidas sejam imediatamente utilizadas, estas fibras são sujeitas a degradação por, por exemplo, bolores ou análogos. Como descrito abaixo com mais pormenor, o ligante é preferivelmente aplicado após a folha estar na fase de secagem 40. Normalmente a adição de ligante aumenta o conteúdo em humidade da folha seca 32 até aproximadamente 6% a 8% em peso. A folha seca 32 é retirada do rolo 4 0 para transporte para um local remoto, isto é, um separado da linha de fabrico da folha de polpa, como a unidade de utilizadores para utilização no fabrico de produtos. Alternativamente, a folha seca 32 é recolhida num dispositivo de enfardamento 42 a partir do qual os fardos de polpa 4 4 são obtidos para transporte para um local remoto. Estas fibras podem ser individualizadas, por exemplo por desfibrização num moinho de martelos.

Como descrito acima, um ligante, do tipo discutido em pormenor abaixo, é aplicado à folha de polpa a partir de um ou mais dispositivos de aplicação de ligante, um dos quais é indicado em 50 na FIGURA 1. Qualquer dispositivo de aplicação de ligante pode ser utilizado, como os pulverizadores, os revestidores de rolo, os aplicadores de imersão ou os análogos. Os pulverizadores são tipicamente mais fáceis de utilizar e de incorporar numa linha de fabrico de folha de polpa. Como uma alternativa à aplicação na seta 56, como indicado pelas setas 52 e 54, o ligante pode ser aplicado em vários locais ou em locais múltiplos na linha de fabrico da folha de polpa, como à frente 15 J. da fase de secagem 30 (indicado pela linha 52), ou durante a fase de secagem 30 (como indicado pela linha 54). Os ligantes baseados em água, como o cloreto de colina ou o lactato de sódio são preferivelmente aplicados numa local em que a sua adição não aumente o conteúdo em humidade da folha acima do conteúdo em humidade máximo desejado. Consequentemente, os ligantes baseados em água são tipicamente aplicados no local 56. No local 52, a água que permanece na folha ou capacho 20 nesta fase tende a interferir com a penetração do ligante baseado em água na folha. Consequentemente, a aplicação do ligante baseado em água após alguma secagem ter tido lugar, por exemplo no local 54, é preferível sobre a aplicação no local 52. Se os ligantes baseados em água são aplicados no local 56 numa quantidade que poderá causar que o conteúdo em humidade da folha exceda o nível máximo desejado, uma fase de secagem adicional (não mostrada) pode ser incluída na linha de fabrico de polpa para levar o conteúdo em humidade para uma valor abaixo do nível desejado.

Quando são utilizados ligantes não aquosos como a glicerina, o propileno glicol, o butileno glicol, ou o polietileno glicol de baixo peso molecular em combinação com os sais ionizáveis dos hidroxi ácidos orgânicos ou sais orgânicos de bases de acordo com a presente invenção, vários componentes podem ser combinados em seguida adicionados a jusante da fase de secagem no local 56 ou durante a fase de secagem como indicado pela localização 54. Alternativamente, os ligantes líquidos não aquosos podem ser adicionados num local como o local 52, a montante da fase de secagem. Neste último local, a água na rede húmida tende a atrair os ligantes não aquosos no capacho ou folha à medida que os ligantes tendem a ser higroscópicos. Embora os ligantes não aquosos tipicamente não aumentem a degradação do produto devido à adição de humidade à folha, podem 16 1

ν ser aplicados a jusante da fase de secagem sem levar o conteúdo em humidade da folha acima do nível máximo desejado.

De preferência, as partículas são adicionadas após a desfibrização. É possível adicionar os materiais particularizados, seleccionados como explicado abaixo, à folha e aderida a esta pelos ligantes na linha de fabrico da polpa, como indicado pelo aplicador de particularizado 60, que pode compreender um dispositivo de volume ou de medição volumétrica. Estas partículas podem ser aspergidas, vazadas ou adicionadas de outra forma à folha. Para facilitar a aderência destes particularizados à folha neste local, deve permanecer humidade suficiente na folha, no caso de ligantes aquosos, para permitir a ligação entre as partículas e as fibras como explicado abaixo. As partículas pode ser adicionadas na linha de fabrico de folha de polpa desta forma, com a fase de secagem subsequente sendo utilizada para reduzir o conteúdo em humidade a seguir à adição do particularizado. A aproximação acima produz uma rede em que as partículas estão fortemente ligadas às fibras. Esta aproximação também permite que o fabricante da rede de fibra-partícula venda a rede de acordo com a necessidade particular do cliente. Por exemplo, um utilizador pode pretender partículas super-absorventes, determinados zeólitos (e.g., materiais absorventes de odores que se podem tornar saturados com odores ao longo do tempo) , ou zeólitos com sais de prata como agentes anti-micróbios. Desta forma, é possível agora fornecer um produto fibroso vendido para o fabricante de produtos de consumo.

Quando o utilizador final deseja ele próprio adicionar o material particularizado às fibras, preferivelmente, os rolos 17 ^—ç· respectivos 40 ou fardos 44 de fibras contendo ligante, sem partículas, são transportados para um local remoto para utilização pelo utilizador final. Estes rolos ou fardos (ou fibras transportadas de outra forma, e.g. empacotadas, em contentores ou de outra forma numa forma volumosa) são em seguida refibrizadas por um dispositivo de fibrização 70. Embora qualquer fibrizador possa ser utilizado, um dispositivo de fibrização típico 7 0 é um moinho de martelos que pode ser utilizado sozinho ou em conjugação com outros dispositivos como os rolos da máquina desbastadora de fibras ou os análogos para quebrar a folha 32 ou os fardos 42 em fibras individuais.

Um mecanismo de adição de material particularizado 72 (e.g., como o mecanismo 60) liberta os materiais particularizados desejados para as fibras no local desejado no processo do utilizador final. Novamente, o dispositivo 72 compreende tipicamente um mecanismo de medição, embora possa ser utilizado qualquer dispositivo adequado para adição de particularizados a materiais fibrosos. Por exemplo, os particularizados podem ser libertados como indicado pela linha 74 no dispositivo de fibrização 70.

No caso em que os sais de hidroxi ácidos orgânicos ou sais de bases são utilizados em conjução com ligantes como os descritos na base da presente invenção como foi anteriormente apresentado pelos inventores presentes, a agitação das fibras dentro do fibrizador 70, pode activar determinados ligantes permitindo que estes contribuam para a aderência de particularizados à fibra através do ligante. Em relação à activação dos sais de hidroxi ácidos orgânicos ou sais de bases, um fluído activador, que pode ser um líquido como a água ou outro líquido que provoque a dissociação dos contra-iões do 18

V

Ui ^^ ligante, partícula ou fibra, pode ser aspergida ou aplicado de outra forma às fibras, e opcionalmente as partículas, como de um tanque ou fonte de fluído de activação 78 através de aspersor (não mostrado) no local 80. Este fluído activante pode servir para activar o ligante e facilitar a aderência das partículas às fibras do ligante.

As partículas podem então ser aplicadas, como indicado pela linha 84 às fibras a jusante da aplicação do líquido de activação 80. Alternativamente, as partículas que podem ser adicionadas antes ou no local 80, são aderidas às fibras pelo ligante por activação do ligante no local 80. Numa outra alternativa, as fibras fibrizadas são libertadas para um dispositivo de leito ar 90 e reformadas num produto desejado como uma rede como indicado em 92. No caso de fibras expostas ao ar, o fluído ou líquido de activação pode ser aplicado à rede no local 96 com as partículas sendo em seguida adicionadas no local 98 como mostrado com o ligante activado aderindo em seguida as partículas às fibras. As partículas podem ser aplicadas num local no processo a montante da aplicação do líquido activante no local 96. Alternativamente, o fluído activante pode ser adicionado simultaneamente com a adição de partículas, de forma que a activação ocorre simultaneamente com a adição de partículas. 0 fluído activante também pode ser adicionado após as partículas serem adicionadas às fibras. Para além disso, o ligante pode ser activado em locais definidos especificamente na rede 92, como nas zonas alvo de um núcleo absorvente de um produto com as partículas em seguida sendo somente aplicadas às zonas alvo, minimizando desta forma o desperdício do material particularizado. Um exemplo específico de uma zona alvo é a região do gancho de uma fralda em que se verifica que as fraldas ficam mais molhadas. A aplicação de partículas super-absorventes 19 j~v U ^—ç- a uma zona destas coloca estas partículas no local em que são mais úteis na absorção de líquido. A rede 92, com ou sem outros componentes do produto do utilizador final, é em seguida processado no produto do utilizador, como sendo incluído dentro de uma fralda descartável 100.

Novamente, com esta aproximação, o utilizador final das fibras pode facilmente seleccionar as partículas a ser aplicadas ao seu produto e pode activar o ligante como pretendido para aumentar a eficiência da produção do utilizador do produto. Para além disso, o utilizador tem flexibilidade em leito de ar ou de outra forma combinando as fibras contendo o ligante num produto final com os particularizados desejados. As fibras contendo o ligante, quando os ligantes são todos solúveis em água, não são de preferência expostas à humidade porque o leito húmido poderá remover pelo menos algum ligante. Não é apenas evitado o manuseamento e envio dos produtos contendo particularizados pelo fabricante das folhas de polpa como descrito acima, mas também resulta num aumento da adesão de particularizados às fibras porque as partículas não são sujeitas a forças mecânicas entre o local de fabrico do fabricante de fibras e o local em que os materiais particularizados são adicionados.

Em conformidade com a presente invenção, as estruturas ou artigos absorventes podem ser feitos a partir de rede fibrosa formada de acordo com a presente invenção. Os artigos podem compreender as fibras da presente invenção e aderir partículas, como as partículas super-absorventes. Estes artigos podem ser estruturas de compósito (e.g., feitas de vários materiais). Por exemplo, os artigos podem ter um núcleo de vários tipos de 20 r fibras, camadas de fibra, com ou sem materiais de cobertura. Estes produtos são capazes de absorver quantidades significantes de água ou de outros fluidos, como a urina ou outros fluidos do corpo. Estes produtos incluem, mas não estão limitados a, fraldas descartáveis, pensos higiénicos, almofadas . para incontinência, toalhas, ligaduras, panos de limpeza para medicina, e análogos.

As FIGURAS 3 e 4 ilustram uma fralda descartável convencional 550 com um núcleo 552 que é compreendido por fibras da presente invenção com materiais particularizados super-absor-ventes. Estes materiais particularizados podem ser confinados a uma zona alvo, por exemplo, a fronte ou a porção do gancho de uma fralda indicada em 556 ou de concentração superior na zona alvo. II. Caractecisticas das Fibras A presente invenção inclui um método de ligação de partículas a fibras, e o produto, incluindo produtos finais absorventes, que são produzidos por este método. Em formas de realização preferidas particulares, o produto é uma fibra celulósica ou sintética a que as partículas de polímero de hidrogel super absorvente são aderidas por um ligante, e produtos absorventes feitos a partir destes. Em outra forma de realização preferida particular, o produto é uma fibra a que foram aplicados ligantes formados de acordo com a presente invenção.

As fibras adequadas incluem as fibras de polpa de madeira, que podem ser obtidas a partir de processos químicos conhecidos como os processos de kraft ou de sulfito. A invenção também 21 j·-^ L-Cj ^ inclui uma combinação de polpa de madeira e determinados ligantes, que para o objectivo desta combinação são fibras volumosas na forma de rolo tendo um peso base de 350 grama por metro quadrado (g/m2) ou na forma de fardo. As fibras volumosas podem ter uma densidade de pelo menos aproximadamente 400 kg/m3. As fibras volumosas preferidas são fibras de polpa de madeira ou fibras de polpa de madeira mole. As fibras de polpa de madeira podem ser obtidas a partir de processos mecânicos, como madeira moída, processos de polpa mecânica, termomecânica, quimicomecânica, e quimicotermomecânica. Também, podem ser utilizadas combinações destes tipos de fibras. A fibra de polpa preferida é a química, como a fibra kraft. Nestes processos, o material de partida melhor é preparado a partir de espécies de madeira de coníferas de fibra longa, como o pinheiro, a espruce e a cicuta. As fibras são de preferência alongadas, por exemplo tendo uma proporção do comprimento em relação à. largura de aproximadamente 10:1 a 5:1.

As fibras úteis na presente invenção também incluem as fibras que são pré-tratadas antes da aplicação de um ligante às fibras. Este pré-tratamento pode incluir tratamento físico, como a sujeição das fibras ao vapor ou tratamento químico, como a recticulação das fibras. Embora não seja para interpretar como uma limitação, os exemplos de fibras pré-tratadas incluem a aplicação de retardantes do fogo às fibras, por exemplo por pulverização das fibras com retardantes químicos do fogo. Os produtos químicos retardantes do fogo específicos incluem, por exemplo, o borato de sódio/ácido bórico, a ureia, a ureia/fosfatos, etc. Para além disso, as fibras podem ser pré-tratadas com tensioactivos ou outros líquidos, como a água ou solventes, que modificam a superfície das fibras. Outros pré--tratamentos incluem a exposição a anti-micróbios ou pigmentos. 22

As fibras podem também ser pré-tratadas numa forma que aumente a sua molhabilidade. As fibras também podem ser pré--tratadas com materiais de recticulação convencionais e podem ser torcidas ou frisadas, como se desejar. 0 pré-tratamento das fibras de celulose com produtos químicos que resultem em superfícies de fibra lenhosas ou ricas em celulose também pode ser realizado de uma forma convencional.

Os processos de branqueamento, como o branqueamento com cloro ou ozono/oxigénio podem também ser utilizados no pré-tratamento das fibras. Para além disso, as fibras podem ser pré--tratadas, por exemplo colocando as fibras sob a forma de lama em banhos contendo várias soluções. Por exemplo, as soluções anti-micróbios (como as soluções de partículas anti-micróbios como estabelecido a seguir em baixo), assim como soluções de fertilizantes e pesticidas, e/ou fragâncias e aromas, para libertação ao longo do tempo durante a vida das fibras. As fibras pré-tratadas com outros produtos químicos, como as resinas termoplásticas e termoestabelecidas também podem ser utilizadas. As combinações de pré-tratamentos também podem ser empregues com as fibras pré-tratadas resultantes sendo em seguida sujeitas à aplicação do ligante como explicado abaixo.

As fibras de madeira moídas, as fibras de polpa de madeira reciclada ou secundária, e as fibras de polpa de madeira branqueada ou não branqueada podem ser utilizadas. Os pormenores da produção das fibras de polpa de madeira são bem conhecidas dos especialistas na técnica. Estas fibras estão comercialmente disponíveis em várias empresas, incluindo a Weyerhaeuser Company, o requerente da presente invenção. 23 Γ

t

As fibras também podem ser de uma variedade de outras fibras naturais ou sintéticas; contudo, todas as fibras a que o ligante é aplicado de acordo com a presente invenção, e no fim as partículas fixadas, incluem um grupo funcional tendo a capacidade de formar uma ligação de hidrogénio, uma ligação iónica híbrida ou uma ligação iónica com o ligante como descrito abaixo com mais pormenor.

Uma ligação de hidrogénio é uma força intermolecular que ocorre entre os átomos de hidrogénio que estão ligados covalentemente a elementos electronegativos pouco fortes (como o azoto e o oxigénio) e pares de electrões não ligantes em outros elementos electronegativos destes. Uma funcionalidade de ligação de hidrogénio é um grupo funcional que contém um átomo de oxigénio ou de azoto, por exemplo, hidroxilos, carboxilos, ácidos sulfónicos, ácidos fosfóricos, ácidos fosfónicos, ácidos fosfínicos, sulfonamidas, éteres, ésteres, epóxidos, carboxilos, aminas, uretanos e outros, que é capaz de formar uma ligação de hidrogénio. A orbital dos pares de electrões não ligantes no oxigénio ou azoto sobrepõem com a orbital ls relativamente vazia do hidrogénio covalentemente ligado a outro átomo de azoto ou de oxigénio. A orbital Is do hidrogénio está relativamente vazia devido à desigual repartição dos electrões na ligação covalente entre ele e o átomo pouco electronegativo (oxigénio ou azoto) a que está ligado. Os exemplos específicos de fibras naturais que contêm funcionalidade de ligação de hidrogénio incluem as fibras de seda, as fibras de polpa de madeira, bagaço, cânhamo, juta, arroz, trigo, bambu, milho, sisal, algodão, linho, "kenaf", carvão de turfa, e misturas destes. As fibras sintéticas adequadas com funcionalidades de ligação de hidrogénio incluem as acrílicas, poliéster, poliolefinas carboxiladas, seda artificial, outras celuloses reconstituídas (tencel) e "nylon". A 24

funcionalidade da ligação de hidrogénio é um éster nas fibras acrílicas e um ácido carboxílico nas fibras de poliolefina carboxiladas, um éster no poliéster, uma.amida no "nylon", e um hidroxilo na seda artificial.

Uma ligação iónica "híbrida" de acordo com a presente invenção pode ocorrer entre um protão num grupo carboxilo e um anião do ligante. 0 anião compete pelo protão ionizável do grupo carboxilo. Por exemplo, uma fibra de polpa de madeira inclui vários grupos carboxilo. Quando um sal ionizável de um ligante hidroxi ácido orgânico como o lactato de sódio numa solução é aplicado às fibras, o anião do sal compete pelo protão do grupo carboxilo. 0 mesmo tipo de ligação iónica "híbrida" pode ocorrer entre os grupos carboxilo nos materiais super-absorventes e os aniões dos ligantes de acordo com a presente invenção. A formação de ligações iónicas "híbridas" é favorecida a pH inferiores porque o equilíbrio desfavorece a ionização do protão no grupo carboxilo. Por outro lado, a pHs mais elevado a ligação iónica "híbrida" não é tão proeminente porque o equilíbrio favorece a ionização do protão nos grupos carboxilo. Uma ilustração de uma ligação iónica "híbrida" é apresentada em seguida:

Uma ligação iónica ocorre quando um ou mais electrões são transferidos da camada de valência de um átomo para a camada de 25 Γ

Li t valência de outro. 0 átomo que perde electrões torna-se um ião positivo ou catião enquanto o átomo que adquire electrões torna--se carregado negativamente ou um anião. A ligação iónica resulta entre a atracção entre os iões opostamente carregados. Um exemplo de uma ligação iónica ocorre com os ligantes que são sais de bases de acordo com a presente invenção. Por exemplo, o cloreto de colina dissocia-se no anião cloreto e no catião 2-hidroxietil-N,N,N-trimetil amónio. A colina também inclui uma funcionalidade hidroxi na extremidade da molécula de colina oposta à extremidade carregada positivamente. Em conformidade, o catião de colina pode formar ligações iónicas com grupos carboxilo ionizados quer das fibras quer das partículas como as partículas super-absorventes. Apesar da ligação iónica "híbrida", a ligação iónica descrita acima será favorecida sob condições que promovam a ionização dos grupos carboxilo das fibras ou das partículas. Em conformidade com a presente invenção, o grupo funcional hidroxi está disponível na forma de ligação de hidrogénio, iónica "híbrida", ou covalente coordenada com as partículas e ligações de hidrogénio ou iónicas "híbridas" com as fibras.

Para os objectivos convenientes, e não para ser avaliado como uma limitação, a descrição seguinte prossegue com referência ao tratamento de fibras de polpa de madeira químicas individuais. Outros tipos de fibra podem também ser utilizados no mesmo processo ou com variações que serão avaliadas por um especialista na técnica. III. Exemplos de Partículas Úteis

Em conformidade com a presente invenção, as partículas são adicionadas às fibras para dar às fibras as propriedades 26

p U desejadas, como o aumento da absorvência, abrasividade, actividade anti-micróbios ou quaisquer caracteristicas desejadas para o produto que possam ser comunicadas pelo aditivo particularizado. Assim, a partícula pode ser qualquer material particularizado que tenha a propriedade desejada e que seja capaz de formar ligações covalentes coordenadas, iónicas "híbridas", iónicas ou de, hidrogénio com o ligante como descrito abaixo com mais pormenor.

Os pedidos anteriores aqui incorporados como referência fornecem descrições pormenorizadas de várias partículas que têm grupos funcionais capazes de formar ligações covalentes coordenadas e ligações de hidrogénio. Na secção anterior, apresentou-se uma discussão tendo em vista as ligações iónicas "híbridas" e as ligações iónicas. Em conformidade com a presente invenção, os tipos de ligação que as partículas são capazes de formar com o ligante dependerão do tipo de ligante empregue assim de como o ligante interactua com as fibras. Por exemplo, se o ligante é um sal de um hidroxi ácido orgânico, como o lactato de sódio, as partículas devem ser capazes de formar quer ligações iónicas "híbridas", quer hidrogénio quer covalentes coordenadas com o ligante. Quando o ligante interactua com as fibras para formar ligações iónicas "híbridas" e o ligante tem ligação de hidrogénio livre formando grupos funcionais, as partículas devem ser capazes de formar ligações de hidrogénio com o ligante. Se o ligante interactua com as fibras para formar ligações iónicas "híbridas" e o ligante tem funcionalidade formando ligações covalentes coordenadas livres, então a partícula deve ser capaz de formar ligações coordenadas covalentes com o ligante. Por fornecimento de uma partícula que pode formar ligações iónicas "híbridas" ou ligações de hidrogénio com o ligante, pode aumentar-se a possibilidade de 27 Γ formação de ligações iónicas "híbridas" porque o ligante pode formar quer a ligação iónica "híbrida" com a fibra quer com a partícula.

Quando o ligante é seleccionado entre os sais de bases, as partículas devem ser capazes de formar ligações covalentes coordenadas, de hidrogénio, iónicas ou iónicas "híbridas" com o ligante. A capacidade de formar ligações covalentes coordenadas será preferida quando o ligante inclui funcionalidades formando ligações covalentes coordenadas em conjunção com a funcionalidade formando ligações iónicas. Quando o ligante inclui funcionalidades com ligações de hidrogénio para além de funcionalidades de ligações iónicas, as partículas serão preferivelmente capazes de formar ligações de hidrogénio ou iónicas. Desta forma o ligante pode formar ligações de hidrogénio ou iónicas quer com as fibras quer com as partículas. Quando o ligante inclui ligações iónicas "híbridas" formando funcionalidades para além de funcionalidades formando ligações iónicas, as partículas serão preferivelmente capazes de formar ligações iónicas "híbridas" ou ligações iónicas. Fornecendo uma partícula que possa formar ligações iónicas "híbridas" ou ligações iónicas com o ligante, pode aumentar-se a possibilidade de formação de ligações iónicas "híbridas" porque o ligante pode formar ligações iónicas "híbridas" quer com a fibra quer com a partícula.

As partículas particularmente preferidas de acordo com a presente invenção são as partículas super-absorventes, que compreendem polímeros, que incham quando expostos à água e formam um gel hidratado (hidrogel) por absorção de grandes quantidades de água. Os super-absorventes são definidos aqui como materiais que exibem a capacidade para absorver grandes 28 V \ quantidades de líquido, i.e., mais do que 10 a 15 partes de líquido por parte deste. Estes materiais super-absorventes caiem geralmente em três classes, nomeadamente copolímeros enxertados de amido, derivados de carboximetilcelulose recticulada e poliacrilatos· hidrofílicos modificados. Os exemplos destes polímeros absorventes são o copolímero enxertado de amido hidrolisado-acrilonitrilo, um copolímero enxertado de amido neutralizado-ácido acrílico, um copolímero de éster de ácido acrílico saponificado-acetato de vinilo, um copolímero de acrilonitrilo hidrolisado ou copolímero de acrilamida, um álcool polivinílico recticulado modificado, um ácido poliacrílico neutralizado auto-recticulado, um sal de poliacrilato recticulado, uma celulose carboxilada, e um copolímero de isobutileno-anidrido maleíco recticulado neutralizado.

Estes tipos de partículas super-absorventes incluem grupos funcionais como os grupos carboxilo ou carboxilato que são capazes de formar ligações iónicas "híbridas" ou de hidrogénio com os ligantes de acordo com a presente invenção ou formar ligações iónicas com os ligantes formadas de acordo com a presente invenção. Como descrito acima, as ligações iónicas "híbridas" ocorrem entre o protão dos grupos carboxilo da partícula e o anião do ligante hidroxi ácido, entre o anião dos grupos carboxilato das partículas e o protão ionizável de um grupo carboxilo de um ligante, entre o anião dos grupos carboxilato dos ligantes e o protão ionizável de um grupo carboxilo da fibra entre o anião dos grupos carboxilato das fibras e o protão ionizável de um grupo carboxilo do ligante. Quando é utilizado o sal de uma base de acordo com a presente invenção, as partículas super-absorventes incluem grupos carboxilo neutralizados que por ionização estão disponíveis para formar ligações iónicas com o catião do sal básico. 29

V

Lc .....^

As partículas super-absorventes estão disponíveis comercialmente, por exemplo finos de hidrogel de amido enxertado com poliacrilato (IM 1000F) da Hoechst-Celanese da Portsmouth, VAf ou partículas maiores como os grânulos. Outras partículas super-absorventes são vendidos sob as marcas registadas SANWET (fornecida pela Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha), SUMIKA GEL (fornecida pela Sumitomo Kagaku Kabushiki Kaisha e que é emulsão polimerizada e esférica em oposição à solução polimerizada de partículas moídas), FAVOR (fornecida pela Stockhausen of Geensboro, North Carolina), e NORSOCRYL (fornecida pela Atochem). As partículas super-absorventes têm uma variedade de tamanhos e morfologias, por exemplo IM 1000 e IM 1000F. A 1000F é mais fina e passará através de um peneiro de 200 malhas enquanto a IM 1000 tem algumas partículas que não passarão através de um peneiro de 60 malhas. Outro tipo de partícula super--absorvente é o IM 5600 (finos aglomerados). Os polímeros hidrofílicos super-absorventes particularizados também estão descritos com pormenor na Patente U.S. N° 4 102 340. A patente apresenta materiais absorventes hidrocolodais como as poliacrilamidas recticuladas. A quantidade de partículas adicionadas às fibras podem variar largamente, por exemplo entre 0,05 e 80 por cento do peso total de material fibroso e das partículas dependem da natureza das partículas. Os anti-micróbios, como a clorhexidina ou outras partículas não absorventes, são efectivas em quantidades muito pequenas, como 0,05 a 10 por cento. As partículas super-absorventes são de preferência adicionadas numa quantidade entre 3-70 por cento, especialmente 20-40 por cento em peso do material fibroso e das partículas. As partículas podem ser combinadas para incluir mais do que um tipo de partículas, por exemplo 30

V

partículas super-absorventes ou não super-absorventes, ou dois tipos de partículas super-absorventes. Quando são utilizados dois tipos de partículas, o peso total das partículas não deverá exceder 80 por cento do peso total do material fibroso e das partículas. IV. Características dos Ligantes Não-Poliméricos

As partículas podem estar ligadas às fibras por um sal ionizável não polimérico de hidroxi ácidos orgânicos como os ácidos carboxílicos, os ácidos fosfóricos, os ácidos fosfónicos, os ácidos fosfínicos, os ácidos sulfónicos ou combinações não reactivas destes. A pressão de vapor do ligante ionizável pode, por exemplo, ser inferior a 10 mm Hg a 25°C, e mais preferivelmente inferior a 1 mm Hg a 25°C. Os ligantes ionizáveis não poliméricos compreendem moléculas de ligante não polimérico em que as moléculas têm pelo menos um grupo funcional capaz de formar ligações de hidrogénio ou ligações iónicas "híbridas" com as fibras. Quando pelo menos um grupo funcional é capaz de formar ligações de hidrogénio com as fibras, as moléculas ligantes ionizáveis não poliméricas têm pelo menos uma outra metade que é capaz de formar uma ligação iónica "híbrida" com as partículas como descrito acima. Se as moléculas ligantes ionizáveis não poliméricas têm pelo menos um grupo funcional capaz de formar ligações iónicas "híbridas" com as fibras, então as moléculas de ligante também incluem pelo menos uma metade que é capaz de formar ligações covalentes coordenadas, iónicas "híbridas", ou de hidrogénio com as partículas como descrito acima. Por outras palavras, de acordo com a presente invenção os ligantes ionizáveis não poliméricos incluem moléculas que incluem pelo menos uma metade capaz de formar ligações iónicas "híbridas" quer com as fibras quer com as partículas. De acordo 31 r L-Cj t com a presente invenção, os ligantes ionizáveis não poliméricos podem incluir os carboxilatos, determinadas formas de amino ácidos, os sulfonatos, os fosfatos, os fosfonatos e os fosfinatos, ou um sal de um hidroxi ácido orgânico que inclui um grupo funcional carboxilo, ácido sulfónico, ácido fosfónico, ácido fosfórico, ácido fosfónico, ácido fosfinico ou sulfonamida.

Os hidroxi ácidos são ácidos que contêm um grupo hidroxilo, e incluem o ácido hidroxiacético (CH2OHCOOH), o ácido láctico, o tartárico, o ascórbico, o cítrico, o salicílico e o glucónico. Os amino ácidos, vantajosos de acordo com a presente invenção, incluem qualquer amino ácido, como a sarcosina, a glicina, a alanina, a valina, a serina, a prolina, a treonina, a cisteína, o ácido glutâmico, a lisina, ou a β-alanina. Os amino ácidos preferidos incluem a sarcosina, a glicina, a β-alanina, a prolina, e a treonina. Deve entender-se que para além dos amino ácidos específicos descritos acima, são úteis de acordo com a presente invenção outros amino ácidos que incluem pelo menos dois grupos amino, pelo menos dois grupos carboxilo ou grupos de ligação de hidrogénio adicionais. Os ácidos sulfónicos são compostos que contêm um grupo ácido sulfónico (R-SO3H) ou um sulfonato (R-SO3") . Os ácidos fosfóricos são compostos que contêm um grupo ácido fosfórico (R-P04H2) ou um fosfato (R-P04H~) . Os ácidos fosfónicos são compostos que contêm um grupo ácido fosfónico (R-PO3H2) ou um fosfonato (R-PO3H") . Os ácidos fosfínicos são compostos que contêm um grupo ácido fosfinico (R-P02HRf 2) ou um fosf inato (R-P02R'2~) ·

Os sais de ácidos amino-sulfónicos também podem ser utilizados, se forem ionizáveis. Um exemplo de um ligante de 32

I ,F

U

amino ácido-sulfónico adequado para a presente invenção é a taurina, que é um ácido 2-aminoetanossulfónico.

Embora outros sais ionizáveis não poliméricos de hidroxi ácidos sejam adequados como ligantes de acordo com a discussão acima, o ligante é de preferência seleccionado entre o lactato de sódio ou outros sais de ácido láctico, ácido cítrico, ácido ascórbico e ácido glucónico.

Outro tipo de ligante não polimérico útil de acordo com a presente invenção inclui os sais de bases capazes de formar ligações iónicas com a fibra e/ou com a partícula. Os sais orgânicos de uma base útil de acordo com a presente invenção incluirá um sal catiónico acoplado com uma funcionalidade de ligação de hidrogénio, iónica "híbrida", covalente coordenada ou iónica. Por exemplo, as formas comuns de soluções de amino ácidos comuns fornecerão um sal catiónico (R-NH3+) e um grupo carboxilo com ligação de hidrogénio, iónica "híbrida", covalente coordenada ou iónica. Estes sais das bases orgânicas compreendem moléculas ligantes não poliméricas em que as moléculas têm pelo um grupo funcional capaz de formar ligações iónicas com as fibras ou as partículas. Se a molécula ligante inclui um grupo funcional capaz de formar uma ligação iónica com a fibra, então também incluirá pelo menos uma metade capaz de formar uma ligação de hidrogénio, uma ligação covalente coordenada, iónica "híbrida" ou iónica com as partículas. Se o sal de um ligante de base orgânica inclui um grupo funcional capaz de formar uma ligação iónica com as partículas, então também incluirá pelo menos uma metade capaz de formar uma ligação de hidrogénio, "híbrida" iónica, ou iónica com a fibra. Os sais das bases orgânicas úteis de acordo com a presente invenção incluem os sais de aminas protonadas primárias, secundárias ou terciárias 33 ΐ ou sais de amónio quaternários desprotonados como os compostos de alquil trimetil amónio. Um sal especifico de uma base útil de acordo com a presente invenção para a ligação das partículas com as fibras é o cloreto de colina. Os amino ácidos também podem actuar como sais de bases quando o grupo amina é protonado. V. Caracteristicas dos Ligantes Poliméricos

Em conformidade com a invenção, as partículas podem estar ligadas às fibras por um ligante polimérico, que pode se solúvel em água, seleccionado entre as formas poliméricas dos ligantes que são sais ionizáveis de hidroxi ácidos ou sais de bases como descrito acima que, por ionização, produzem uma metade ionizada capaz de formar uma ligação iónica ou iónica "híbrida" com as partículas ou fibras como descrito acima.

Apesar da invenção não estar limitada a ligantes de sais de hidroxi ácidos ionizáveis poliméricos de pesos moleculares particulares, os ligantes poliméricos com um peso molecular superior a 400 grama/mole são preferidos porque fornecem propriedades físicas atractivas e são mais fáceis de aplicar. Os sólidos com peso molecular mais elelvado são menos voláteis em comparação com os ligantes poliméricos de baixo peso molecular. Os ligantes poliméricos ionizáveis com pesos moleculares inferiores a 4000 grama/mole são especialmente preferidos porque têm uma volatilidade mínima e não são susceptíveis de se evaporarem das fibras. Os materiais com baixo peso molecular são tipicamente mais móveis do que os materiais de peso molecular superior. Os materiais com baixo peso molecular podem mover-se mais facilmente para a interface fibra-partícula, e são mais facilmente absorvidos pela fibra quando estão menos disponíveis para ligar as partículas às fibras. Os materiais com peso 34 ϊ, molecular superior estão menos aptos para serem absorvidos pelas fibras, e são menos voláteis do que os materiais com baixo peso molecular. Como resultado, os ligantes de sal de hidroxi ácido ionizáveis poliméricos de peso molecular mais elevado, numa maior extensão, permanecem na superfície das partículas quando estão mais disponíveis para ligar as partículas às fibras. Em algumas formas de realização particulares, têm sido utilizados polímeros com pesos moleculares entre 4000 e 8000 grama/mole. Os ligantes com pesos moleculares acima de 8000 podem ser utilizados, mas estes polímeros que excedem pesos moleculares elevados podem diminuir a eficiência da ligação por dificuldades de processamento.

As combinações de ligantes ionizáveis não poliméricos e poliméricos descritos acima assim como com outros ligantes, também podem ser utilizadas, desde que não sejam reactivas. Isto é, desde que os ligante ionizáveis não reajam uns com os outros de uma forma que evite que os ligantes possuam a capacidade de ligação do hidrogénio, covalente coordenada, iónica "híbrida" ou iónica necessária para estar presente para ligação com as fibras e partículas de acordo com a presente invenção. VI. Vantagens do Processo

Os ligantes de sais de hidroxi ácidos ionizáveis e sais ionizáveis de bases da presente invenção apresentam determinadas vantagens sobre os ligantes não ionizáveis. No caso, os ligantes ionizam em solução aquosa de forma que são facilmente aplicados numa forma de solução às fibras. Também a ligação das partículas às fibras pode ocorrer sem aplicação externa de calor. Assim, se se desejar, pode ocorrer ligação das partículas à temperatura ambiente. 35 Γ

Assim como com a ligação de hidrogénio e com os ligantes covalentes coordenados das aplicações relacionadas, os ligantes da presente invenção têm a vantagem de serem activáveis por adição de um fluido, como um solvente liquido (às vezes referido até aqui como um liquido de activação, um exemplo dos quais é a água). Assim, um ligante líquido (que poderá incluir uma solução de um ligante sólido ou líquido, ou um ligante que tem um ponto de fusão ou um ponto de amolecimento próximo da temperatura ambiente) pode ser aplicado a um capacho de celulose na ausência de partículas a serem ligadas e o ligante deixado secar, por exemplo até que o produto de fibras atinja um conteúdo de humidade em equilíbrio com a humidade no ar ambiente. Os ligantes podem então ser activados para ligar as partículas no local. Alguns dos ligantes (especialmente os ligantes líquidos) difundem através das fibras para atingir uma distribuição de equilíbrio do ligante. Alternativamente, o ligante pode ser aplicado como um sólido, por exemplo como partículas ou um pó. Como uma fase última do processamento, a água ou outro fluído ou líquido activante pode ser adicionado a estas porções do capacho em que se deseja uma ligação de partículas. As partículas podem então ser adicionadas ao capacho e aderidas às porções do capacho que foram molhadas. Alternativamente, as partículas podem ser adicionadas ao capacho antes ou simultaneamente com a activação do ligante. Determinados ligantes podem ser activados por outros meios, como o aquecimento ou agitação como descrito nos pedidos relacionados.

Em contraste com os ligantes dos pedidos relacionados que confiam somente na ligação de hidrogénio ou na ligação covalente coordenada, os ligantes "híbridos" iónicos e iónicos da presente invenção apresentam ligações ligante-partícula ou ligante-fibra 36

X ç ^ ^^ mais fortes, e.g., partículas mais firmemente ligadas ou ligadas no mesmo grau com menos ligante, de forma que as redes de fibra contendo partículas têm uma resistência superior ao manuseamento no sentido de ser menos propensa ao desalojamento das partículas da rede fibrosa. A ligação ligante-partícula mais forte resulta em menos perda de partículas da rede fibrosa e para além disso resulta na utilização de menos ligante para se obter retenção satisfatória de partículas dentro da rede fibrosa.

Os ligantes da presente invenção são tipicamente sólidos à temperatura ambiente; contudo, podem ter pontos de fusão suficientementes baixos para permitir que sejam aplicados como fundidos quentes líquidos de ligantes sólidos. Os ligantes sólidos podem ser aplicados às fibras como uma solução super saturada ou o ligante sólido pode ser aquecido, embora alguns se possam decompor ou reagir com a fibra, acima do seu ponto de fusão e aplicado às fibras. Por solidificação ou secagem o ligante é desactivado. Os ligantes sólidos podem ser adicionados às fibras na forma de particulados, por exemplo, por aspersão das partículas ligantes nas fibras, desde que sejam fixadas por aplicação subsequente de calor ou líquido. A reacção de ligação da presente invenção pode ocorrer ao longo de intervalo largo de pH sem necessidade de um catalisador. Um intervalo de pH adequado sem catalisador é 1-14, mas os intervalos preferidos são 3-8 ou 6-8 porque estes intervalos de pH neutros produzem produtos fibrosos (como os produtos de celulose) que são menos susceptíveis de se danificarem por hidrólise ácida.

Quando são utilizadas partículas insolúveis em água, o conteúdo em humidade das fibras durante a reacção de ligação 37

V deve ser 0,5-50 %, adequadamente 5-40%, ou preferivelmente 5-20% do peso de água das fibras, ligante e partícula. Um conteúdo em humidade superior a 20%, preferivelmente 30%, ou no intervalo de 20-50%, ou 30-50%, pode ser utilizado apesar destes conteúdos elevados em humidade interferirem com a formação de anidrido intermediário e inibirem a formação de ligações covalentes na produção de fibras muito volumosas recticuladas. Quando são utilizadas partículas solúveis em água, o conteúdo em humidade das fibras durante a reacção de ligação deverá ser 0,5-30%, adequadamente 5-25%, preferivelmente 12-20%. As partículas podem ser adicionadas às fibras com as partículas distribuídas através de um produto fibroso sem estar confinado à superfície do produto. As partículas podem ser distribuídas através da profundidade do produto de fibra como um capacho ou rede. 0 ligante ou ligantes estão adequadamente presentes no produto tratado numa quantidade de pelo menos 0,5 por cento, e não mais do que 8 0 por cento, em peso do material fibroso ("percentagem em peso"). Em formas de realização especialmente preferidas, o ligante está presente numa quantidade de 0,5-80, ou mais preferivelmente, 0,5 a 40 ou 0,5 a 25 por cento em peso do material fibrosos. Abaixo de aproximadamente 0,5 por cento, quando colocado na fibra, está presente uma quantidade insuficiente de ligante para se obter ligação adequada. A utilização de quantidades excessivas de ligante pode introduzir perdas desnecessárias no processo de ligação. Percentagens elevadas de ligante podem também provocar problemas de processamento porque o material ligante se transfere para as superfícies do equipamento. Assim, é muitas vezes preferido não utilizar mais ligante do que o · necessário para ligar efectivamente as partículas e as fibras. 38

V L· ^^ 0 produto fibroso da presente invenção (com ou sem recticulação intrafibras) pode para também ser densificado por aplicação externa de pressão. 0 produto densificado é compacto e facilmente transportado. Quando as partículas são partículas super-absorventes, o produto fibroso resultante tem propriedades superiores em comparação com os produtos não densifiçados. Os inventores verificaram que os ligantes da presente invenção produzem um produto que pode ser facilmente densificado com ou sem partículas. As fibras são particularmente facilmente densificadas quando pelo menos 5% em peso das fibras, partículas e ligante, mais preferivelmente 10%, são partículas SAP aderidas às fibras.

De acordo com a presente invenção, os ligantes podem ser aplicados às fibras antes, subsequente, ou simultaneamente com a adição de partículas. A adição simultânea pode ser realizada por duas correntes separadas de partículas e ligante que são simultaneamente dirigidas a um substracto fibroso, ou alternativamente amalgamando-se imediatamente ou algum tempo antes de serem adicionadas ao substracto. Sem limitar a invenção, parece que a adição de pequenas quantidades de humidade às partículas pode ajudar a ligar partículas super--absorventes e talvez outros tipos de partículas à fibra. Por exemplo, a exposição de partículas ao ar com 45% de humidade e 68°F tal como são libertadas para o ligante contendo fibras tem--se verificado aumentar a ligação das partículas. A ligação pode ser realizada sob condições que favoreçam a formação de ligações iónicas "híbridas" ou iónicas, por exemplo, o pH e o pKa e a quantidade de água presente devem ser tais que permitam a dissociação dos contra iões, o contacto íntimo das fibras, ligante e partícula de maneira a formarem-se as 39 ^ Lc, ^ necessárias ligações de hidrogénio, covalentes coordenadas, iónicas ou iónicas "híbridas".

Os exemplos seguintes ilustram determinadas formas de realização da invenção, e não são limitantes da invenção como descrito acima e reivindicado aqui em baixo.

Exemplos

Exemplo 1: Comparação do Ligante Iónico "Híbrido" com o Controlo e de Ligantes com Ligação de Hidrogénio/Ligação Covalente Coordenada

Foram seleccionadas seis amostras de folha de polpa seca em forno constituídas por fibras de polpa de madeira, como a NB416 (disponível na Weyerhaeuser, Tacoma, Washington). Tratou-se cada uma das amostras com uma solução de líquidos mostrada na Tabela 1, com excepção da folha de controlo a que não se adicionou qualquer líquido, de forma que cada folha tratada continha 9 por cento em peso de aditivos não voláteis e 91 por cento em peso de fibras de polpa.

Com vista a ensaiar como é que se ligariam efectivamente as partículas de polímero super-absorventes (SAP) às fibras tratadas com líquido, cada folha de polpa foi tratada como se segue. Após o tratamento líquido, deixaram-se secar as folhas de polpa durante a noite. Em seguida, seleccionou-se uma porção de cada folha de polpa tratada e alimentou-se a um moinho de martelos de Fitz adaptado a um peneiro com furos de uma polegada quadrada em conjunto com partículas suficientes de polímero super-absorvente (IM 3900 da Hoechst Celanese, Portsmouth, Virgínia) para produzir um material fofo que continha 40% de 40

J. V Γ

SAP. 0 material resultante, uma mistura de partículas e folha fibrizada, foi desviado para uma máquina de leito de ar e exposto ao ar numa rede. Assim, prepararam-se seis redes expostas ao ar: uma consistindo na folha de controlo fibrizada e partículas, e as outras cinco consistindo em folhas fibrizadas de polpa tratadas com líquido e partículas super-absorventes.

As secções de cada uma das redes foram em seguida sujeitas a agitação numa coluna de peneiros para separar quaisquer partículas poliméricas super-absorventes não fixadas. A perda de partículas em cada peneiro foi registada, e é mostrada na Tabela 1 como uma percentagem do super absorvente adicionado inicialmente. 0 pH das folhas foi determinado por imersão de uma amostra de um grama de cada folha em 150 mililitros de água desionizada e em seguida ensaiando o pH da solução com um medidor de pH calibrado. TABELA 1

Grama de Material Listado Adicionado às Fibras

Amostra Sorbitol Gliceri- na Ácido Láctico Lactato dé Sódio % de SAP Perdidas £H Controlo 0 0 0 0 51,64 6,2 1 70 30 0 0 44,42 6,2 2 70 30 30 0 1,05 3,2 3 70 30 15 0 4,32 3,4 4 70 30 9,8 25, 3 5,74 4,3 5 70 30 3,9 33, 3 38,32 10, 6 41 > Γ

t A partir da Tabela 1, é claro que a perda de partículas poliméricas super-absorventes é raais alta para a folha de controlo não tratada. Uma solução 70/30 de sorbitol/glicerina não foi um ligante verdadeiramente efectivo, retendo somente aproximadamente mais 7% de partículas do que uma folha não tratada. A adição de ácido láctico (um hidroxi ácido) ao líquido de tratamento reduziu dramaticamente a perda de SAP para aproximadamente 1%; contudo, o pH da folha baixou para 3,2, em determinadas aplicações um valor inaceitavelmente baixo.

Reduzindo a quantidade de ácido láctico adicionado, para 15 grama, aumentou a perda de SAP de um factor de 4, enquanto o pH aumentou apenas marginalmente. A adição de aproximadamente 25 grama de lactato de sódio, um sal de hidroxi ácido orgânico, à mistura líquida contendo sorbitol/glicerina e ácido láctico, resultou numa perda de SAP de aproximadamente 5,7%, enquanto apresentava um pH de folha acima de 4,0. Para além disso, quando se aumentou o lactato de sódio para 33 grama, e o ácido láctico se reduziu para aproximadamente 4 grama, o pH da folha aumentou para aproximadamente 11, bem acima do pH neutro desejado. Contudo, para este .pH elevado, e concentração baixa de ácido láctico, a perda de SAP aumentou para aproximadamente 38%.

Exemplo 2: Liqantes de Amino Ácido O exemplo seguinte ilustra como determinados amino ácidos, sarcosina e ácido glucónico podem ser utilizados para produzir polpas com várias capacidades de fixação de SAP.

As amostras dos vários ácidos estabelecidas a seguir na Tabela 2 com a funcionalidade apropriada foram adquiridas e 42 \ \ rt—' t pesaram-se porções de 150 grama. Adicionou-se 175 grama de água desionizada para se obter a dissolução. Alteraram-se os pH das soluções por adição quer de NaOH sólido quer de uma solução de HC1 a 37% como mostrado na Tabela 2, até se obter uma solução. Em seguida adicionou-se a cada uma das soluções ácidas 500 grama de solução de sorbitol a 70% /disponível na Arthur Daniels Midland Company, Decatur, Illinois, e 155 grama de uma solução de glicerina a 96% disponível na Dow Chemical Corporation, Midland, Michigan). Determinou-se o pH das soluções por dissolução de 1 mililitro de uma alíquota de soluções de ácido/sorbitol/glicerina em 9 mililitro de água desionizada e verificou-se o pH desta solução com um medidor de pH de bolso calibrado. As amostras de folha de polpa NB 416 (disponível na Weyerhaeuser Company, Tacoma, Washington) foram tratadas com as misturas para produzir uma folha que era 91% de polpa seca em forno e 9% de aditivos não voláteis. Deixou-se a folha de polpa secar ao ar durante a noite. Alimentaram-se porções de folha de polpa tratada a um moinho de martelos de Fitz adaptado com um peneiro com furos de 1 polegada quadrada enquanto se adicionou simultaneamente pó super absorvente (IM 3900 disponível na Hoeschst Celanese, Portsmouth, Virginia) ao moinho numa quantidade suficiente para produzir um material fofo que continha 40% de SAP. 0 material resultante foi em seguida desviado para uma máquina de leito de ar (uma máquina de leito de ar M&J da M&J Company, Horstens, Denmark) e exposto ao ar numa rede. As secções destas redes foram cada uma sujeita a agitação numa coluna de peneiros com vista a separar qualquer SAP não fixada. A perda de SAP para cada formulação é estabelecida a seguir na Tabela 2 abaixo. 43 y ^ ^ TABELA 2

Amostra H20 inicial Sorbi- tol Glice rina NaOH nuet HC1 neut PH % Perda de SAP Arginina 175 500 155 0 55 8,51 8,45 Aspártico 175 500 155 45 0 5,71 8,92 Glicina 175 500 155 65 0' 10,29 3,16 Lisina 175 500 155 40 0 10,28 6,01 β-Alanina 175 500 155 15 0 9,74 1, 96 Ácido Glucónico 175 500 155 0 0 2,44 35,47 Sarcosina 175 500 155 0 0 7,13 2,14 Ácido Glutâmico (Base) 175 500 155 41 0 5.71 12,01 Ácido Glutâmico (Ácido) 175 500 155 0 80 1,54 7,05 Controlo 0 500 155 0 0 4,1 0, 91 NB 416 0 0 0 0 0 0 39,1 0 exemplo mostra claramente que alguns dos ácidos ensaiados fixam efectivamente as SAP às fibras de polpa mantendo o pH acima de 4,0. O ácido glutâmico foi utilizado quer na forma de ácido neutralizado quer na de base neutralizada.

Exemplo 3: Avaliação das Propriedades de Densificação das Fibras Tratadas em Relação às Fibras Não Tratadas

Seleccionaram-se cinco amostras de folha de polpa seca em forno feita de fibras de polpa de madeira, como a NB416 (disponível na Weyerhaeuser, Tacoma, Washington). Trataram-se 44 f 1 L^j ^^ \! cada uma das amostras com uma solução de líquidos mostrada na Tabela 1, com a excepção da folha de controlo a que não se adicionou qualquer líquido, de forma que cada folha tratada continha 9 por cento em peso de aditivos não voláteis e 91 por cento em peso de polpa de fibras.

Com vista a ensaiar a efectividade com que foi feita a densificação das redes expostas ao ar das fibras, cada folha de polpa foi tratada como se segue. Após o tratamento líquido, as folhas de polpa deixaram-se secar durante a noite. Em seguida, uma porção de cada folha de polpa tratada foi seleccionada e alimentada a um moinho de martelos de Kamas. 0 material resultante foi exposto ao ar em almofadas circulares de 6 polegadas num formador de almofadas laboratorial. As almofadas foram então sujeitas a pressões variáveis numa prensa, após o que a espessura foi medida e calcularam-se as densidades resultantes. Os resultados são mostrados na Tabela 3. TABELA 3

Amostra Sorbitol Cloreto de Colina Glicerina Ácido Láctico Lactato de Sódio Densidade 100/125/150 Ψ Controlo 0 0 0 0 0 0,086/0,097/0,103 1 70 0 30 0 0 0, 110/0,115/0,125 2 70 0 30 11,15 42,1 0,105/0,110/0,120 3 0 70 30 0 0 0,133/0,145/0,163 4 0 70 0 11,15 t\J 1—* 0,127/0,140/0,167 A partir da Tabela 3, é claro que a folha de controlo não tratada é menos densificável que as· outras. A adição de ácido-láctico/lactato de sódio à formulação de sorbitol/glicerina não afectou significativamente a densificabilidade das fibras tratadas com estas formulações. A substituição de sorbitol por 45 Γ cloreto de colina aumentou densificabilidade das fibras tratadas. colina aumentou significativamente a

Exemplo 4: Comparação de um Sal de um Ligante Básico Orgânico com o Controlo e Ligantes com Ligação de Hidrogénio/Ligação Covalente Coordenada

Seleccionaram-se cinco amostras de folha de polpa seca em forno feita de fibras de polpa de madeira, como a NB416 (disponível na Weyerhaeuser, Tacoma, Washington). Tratou-se cada uma das amostras com uma solução de líquidos mostrada na Tabela 1, com a excepção da folha de controlo a que não se adicionou líquido, de forma que cada folha tratada continha 9 por cento em peso de aditivos não voláteis e 91 por cento em peso de fibras de polpa.

Com vista a ensaiar a efectividade com que as partículas de polímero super absorvente (SAP) se ligariam às fibras tratadas com líquido, cada folha de polpa foi tratada como se segue. Após o tratamento com o líquido, deixaram-se as folhas de polpa secar durante a noite. Em seguida, uma porção de cada folha de polpa tratada foi seleccionada e alimentada a um moinho de martelos de Fitz adaptado com um peneiro com . buracos de uma polegada quadrada em conjunto com partículas de polímero super absorvente suficientes (IM 3900 da Hoechst Celanase, Portsmouth, Virgínia) para produzir uma material fofo que continha 40% de SAP. O material resultante, uma mistura de folha fibrizada e partículas, foi desviada para uma máquina de leito de ar e expôs-se ao ar numa rede. Assim, foram preparadas cinco redes expostas ao ar: uma consistindo numa folha de controlo fibrizada e partículas, e as outras quatro consistindo em folhas de polpa tratadas com líquido fibrizadas e partículas super-absorventes. 46

V

As secções de cada uma das redes foram em seguida sujeitas a agitação numa coluna de peneiros para separar quaisquer partículas poliméricas super-absorventes não fixadas. A perda de partículas para cada folha foi registada, e é mostrada na Tabela 4 como uma percentagem do super absorvente inicialmente adicionado. TABELA 4

Grama de Material Listado Adicionado às Fibras

Amostra Sorbitol Cloreto de Glicerina ou Propi- Ácido Lactato % de Perda de SAP Colina leno Glicol Láctico de Sódio Controlo 0 0 0 0 0 88,60 1 70 0 30 (G) 11,15 42, 1 4,10 2 70 0 30(PG) 11,15 42, 1 10, 80 3 0 70 30(PG) 30 0 3, 90 4 0 70 0 30 0 0, 60 A partir da Tabela 4, é claro que a perda de partículas poliméricas super-absorventes foi mais elevada na folha de controlo não tratada. Substituindo a glicerina por propileno glicol nas formulações baseadas em sorbitol a fixação das SAP é afectada adversamente. Contudo a ligação melhorou marcadamente quando o sorbitol foi substituído por cloreto de colina e ainda melhorou depois por remoção do propileno glicol. 47

Foram descritas as formas de realização preferidas da invenção e um especialista na técnica avaliará as várias alterações que podem ser feitas que estão dentro do espirito e âmbito da invenção, como descrito acima e como reivindicado aqui em baixo.

Lisboa, 31 de Maio de 2000

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

48

Claims

\ REIVINDICAÇÕES 1. Rede fibrosa compreendendo: (a) fibras seleccionadas no grupo consistindo em fibras naturais e sintéticas, e (b) um ligante para fixar as partículas às fibras caracterizado por compreender (1) um sal de um hidroxi ácido orgânico ou combinações de hidroxi ácidos orgânicos incluindo pelo menos um grupo funcional capaz de formar uma ligação iónica híbrida com as fibras ou as partículas e outro grupo funcional capaz de formar uma ligação com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida com as partículas ou uma ligação com as partículas quàndo o ligante forma uma ligação iónica híbrida com as fibras ou (2) um sal de uma base orgânica ou combinações de sais de bases orgânicas incluindo pelo menos um grupo funcional capaz de formar uma ligação iónica com as fibras ou as partículas e outro grupo funcional capaz de formar uma ligação de hidrogénio, iónica híbrida, ou iónica com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica com as partículas ou uma ligação de hidrogénio, covalente coordenada, iónica híbrida ou iónica com as partículas quando o ligante forma uma ligação iónica com as fibras ou 1 Γ

^b (3) um amino ácido ou combinações dé amino ácidos incluindo pelo menos um grupo funcional capaz de formar uma ligação iónica híbrida ou iónica com as fibras ou as partículas e outro grupo funcional capaz de formar uma ligação com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida ou iónica com as partículas ou uma ligação com as partículas quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida ou iónica com as fibras.
2. Rede de acordo com a reivindicação 1, em que o ligante é um sal de hidroxi ácido orgânico ou combinações de sais de hidroxi ácidos orgânicos e a ligação com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida com as partículas é uma ligação de hidrogénio ou iónica híbrida e a ligação com as partículas quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida com as fibras é uma ligação de hidrogénio, covalente coordenada, ou iónica híbrida.
3. Rede de acordo com a reivindicação 1, em que o hidroxi ácido orgânico é seleccionado no grupo consistindo em ácidos carboxílicos, ácidos fosfóricos, ácidos fosfónicos, ácidos fosfínicos, ácidos sulfónicos, e combinações destes não reactivas.
4. Rede de acordo com a reivindicação 1, em que o hidroxi ácido orgânico é o ácido láctico.
5. Rede de acordo com a reivindicação 4, em que o sal de um hidroxi ácido orgânico é o lactato de sódio. 2 J J t p u κ
6. Rede de acordo com a reivindicação 1, compreendendo também uma partícula polimérica super absorvente.
7. Rede de acordo com a reivindicação 1, compreendendo também um amaciador de fibra.
8. Rede de acordo com a reivindicação 1, compreendendo também uma quantidade suficiente de um tampão para manter o pH da rede acima de aproximadamente pH 4.
9. Rede de acordo com a reivindicação 1, em que as fibras são fibras celulósicas,' o ligante é lactato de sódio, e o ligante é adicionado às fibras numa quantidade no intervalo entre aproximadamente 0,5 e aproximadamente 10 por cento em peso, baseado no peso total do ligante e das fibras.
10. Rede de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, compreendendo também glicerina, sorbitol, ácido láctico ou propileno glicol, ou combinações destes.
11. Rede de acordo com a reivindicação 10, em que a glicerina está presente numa quantidade no intervalo entre aproximadamente 0 e 20 por cento, o sorbitol está presente numa quantidade no intervalo entre aproximadamente 0 e aproximadamente 15 por cento e o ácido láctico está presente numa quantidade no intervalo entre aproximadamente 0 e aproximadamente 10 por cento do peso total da fibra, lactato de sódio, glicerina, sorbitol, e ácido láctico.
12. Rede de acordo com a reivindicação 11, em que as fibras são fibras quimicotermomecânicas. 3 V
13. Rede de acordo com as reivindicações 1 a 12, em que as fibras são fibras recticuladas.
14. Rede de acordo com a reivindicação 1, em que o pelo menos um grupo funcional do sal de um hidroxi ácido orgânico capaz de capaz de formar uma ligação iónica híbrida com as fibras ou as partículas é seleccionado no grupo consistindo em hidroxilo, carboxilo, sulfónico, fosfórico, fosfónico, fosfínico, sulfonamida, carboxilato, sulfonato, fosfato, fosfonato, e fosfinato.
15. Rede de acordo com a reivindicação 1, em que a base orgânica é seleccionada no grupo consistindo em aminas protonadas primárias, secundárias, e terciárias, e sais de amónio desprotonados quaternários ou combinações destes.
16. Rede de acordo com a reivindicação 1, em que o sal de uma base orgânica é o cloreto de colina.
17. Rede de acordo com a reivindicação 1, em que o ligante é um sal de uma base orgânica e em que as fibras são quimicotermomecânicas.
18. Rede de acordo com a reivindicação 1, em que o ligante é um amino ácido ou combinações de amino ácidos e a ligação com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida ou iónica com as partículas é uma ligação de hidrogénio, iónica híbrida ou iónica e a ligação com as partículas quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida ou iónica com as fibras é uma ligação de hidrogénio, iónica híbrida, iónica ou covalente coordenada. 4 Γ
19. Rede de acordo com a reivindicação 19, em que o amino ácido é seleccionado no grupo consistindo em sarcosina, glicina, alanina, valina, serina, prolina, teronina, cisteina, ácido glutâmico, lisina, ou β-alanina ou combinações destes.
20. Rede de acordo com a reivindicação 19, em que o amino ácido é seleccionado no grupo consistindo em sarcosina, glicina, β-alanina, prolina e treonina ou combinações destes.
21. Rede de acordo com a reivindicação 19, em que as fibras são fibras quimicotermomecânicas.
22. Método para a preparação de uma massa fibrosa para fixação a partículas, compreendendo o método: (a) selecção de fibras no grupo consistindo em fibras naturais e sintéticas; e (b) formação de uma massa fibrosa por adição de um ligante para fixação de partículas às fibras caracterizada por compreender (1) um sal de um hidroxi ácido orgânico ou combinações de hidroxi ácidos orgânicos incluindo pelo menos um grupo funcional capaz de formar uma ligação iónica híbrida com as fibras ou as partículas e outro grupo funcional capaz de formar uma ligação com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida com as partículas ou uma ligação com as partículas quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida com as fibras ou 5 Li Γ (2) um sal de uma base orgânica ou combinações de sais de bases orgânicas, incluindo pelo menos um grupo funcional capaz de formar uma ligação iónica com as fibras ou as partículas e outro grupo funcional capaz de formar uma ligação de hidrogénio, iónica híbrida, ou iónica com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica com as partículas ou uma ligação de hidrogénio, covalente coordenada, iónica híbrida ou iónica com as partículas quando o ligante forma uma ligação iónica com as fibras ou (3) um amino ácido ou combinações de amino ácidos, incluindo pelo menos um grupo funcional capaz de formar uma ligação iónica híbrida ou iónica com as fibras ou as partículas e outro grupo funcional capaz de formar uma ligação com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida ou iónica com as partículas ou uma ligação com as partículas quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida com as fibras.
23. Método de acordo com a reivindicação 22, em que o ligante é um sal de um hidroxi ácido orgânico ou combinações de sais de hidroxi ácidos orgânicos e a ligação com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida com as partículas é uma ligação de hidrogénio ou iónica híbrida com as fibras e a ligação com as partículas quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida com as fibras é uma ligação de hidrogénio, covalente coordenada, ou iónica híbrida. 6 ç L^i ^^
24. Método de acordo com a reivindicação 22, em que o hidroxi ácido orgânico é seleccionado no grupo consistindo em ácidos carboxílicos, ácidos fosfóricos, ácidos fosfónicos, ácidos fosfinicos, ácidos sulfónicos, e combinações destes não reactivas.
25. Método de acordo com a reivindicação 24, em que o hidroxi ácido orgânico é o ácido láctico.
26. Método de acordo com a reivindicação 22, em que o hidroxi ácido orgânico é o lactato de sódio.
27. Método de acordo com a reivindicação 22, compreendendo também o passo de compressão da massa fibrosa sob pressão suficiente para aumentar a densidade da massa.
28. Método de acordo com a reivindicação 27, compreendendo também a adição de partículas super-absorventes à massa fibrosa antes do passo de densificação.
29. Método de acordo com qualquer das reivindicações 22 ou 28, compreendendo também os passos de adição de glicerina, sorbitol, ácido láctico, ou propileno glicol, ou combinações destes à massa fibrosa antes do passo de densificação.
30. Método de acordo com a reivindicação 22, compreendendo também o passo de adição de um amaciador da fibra à massa fibrosa.
31. Método de acordo com a reivindicação 22, em que a base orgânica é seleccionada no grupo consistindo em aminas 7 f u, —ç· protonadas primárias, secundárias e terciárias e sais de amónio quaternários desprotonados ou combinações destes.
32. Método de acordo com a reivindicação 22, em que o sal de uma base orgânica é o cloreto de colina.
33. Método de acordo com a reivindicação 22, em que o ligante é um amino ácido ou combinações de amino ácidos e a ligação com as fibras quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida ou iónica com as partículas é uma ligação de hidrogénio, iónica híbrida ou iónica e a ligação com as partículas quando o ligante forma uma ligação iónica híbrida ou iónica com as fibras é uma ligação de hidrogénio, iónica híbrida, iónica ou coordenada covalente.
34. Método de acordo com a reivindicação 22, em que o amino ácido é seleccionado no grupo consistindo em sarcosina-, glicina, alanina, valina, serina, prolina, treonina, cisteína, ácido glutâmico, lisina, ou β-alanina ou combinações destes.
35. Método de acordo com a reivindicação 34, em que o amino ácido é seleccionado no grupo consistindo em sarcosina, glicina, β-alanina, prolina e treonina ou combinações destes.
36. Método de acordo com as reivindicações 21 a 35, em que as fibras são pré-tratadas antes da aplicação de um ligante por tratamento físico ou por tratamento químico.
37. Método de acordo com a reivindicação 36, em que as fibras são pré-tratadas por recticulação. 8 Rede fibrosa de acordo com qualquer das reivindicações 1 2i na forma de um artigo absorvente de liquido descartável. Lisboa,, 31 de Maio de 2000 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL V ^ ^~T