PT85182B

PT85182B - Estrutura absorvente contendo fibras individualizadas com cadeias de ligacoes cruzadas

Info

Publication number: PT85182B
Application number: PT85182A
Authority: PT
Original assignee: Buckeve Cellulose Corp The
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1987-06-26
Publication date: 1993-07-30
Also published as: IE871718L; AU614717B2; KR950002843B1; EP0251675A3; FI94437B; FI94437C; DE3781728D1; HK1000202A1; FI872848A; KR880000628A; PT85182A; KR970005548B1; EP0251675B1; ATE80556T1; CA1292217C; DK172436B1; PH26202A; IL82914A0; AU7475087A; IE60466B1

Description

presente invento refere-se a fibras celulósicas com elevadas propriedades de absorção de liquidos e especialmente a estruturas absorventes feitas com essas fibras celulósicas . Mais especificamente, o presente invento refere-se a estruturas absorventes que contém fibras celulósicas, individualizadas, reticuladas.

Tem sido descritos no ramo, fibras reticuladas em forma substancialmente individualizada e vários métodos para as fabricar. 0 termo fibras individualizadas, reticuladas, refere-se a fibras celulósicas que têm principalmente vinculos de reticulação química intra-fibras. Quer dizer, os vinculos de reticulação são principalmente entre moléculas de celulose de uma única fibra, em vez de entre moléculas de celulose de fibras separadas. As fibras individualizadas e reticuladas, são geralmente consideradas como úteis para as aplicações em produtos absorventes. Em geral, têm sido relatados três categorias de processos para se produzirem fibras individualizadas e reticuladas. Estes processos, descritos abaixo, serão aqui referidos como 1) processos de reticulação a sêco, 2) processos de reticulação por solução aquosa e 3) processos de reticulação por solução substancialmente não aquosa. As pró58 .258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 prias fibras reticuladas, individualizadas e as estruturas absorventes que as contém, apresentam geralmente uma melhoria em relação às fibras convencionais, não reticuladas, em pelo menos uma propriedade de absorvência significativa. Frequentemente, esta melhoria da absorvência é referida em termos de capacidade absorvente. Além disso, as estruturas absor ventes feitas com as fibras individualizadas e reticuladas, . apresentam geralmente um aumento da elasticidade em molhado e em sêco, relativamente às estruturas absorventes feitas com as fibras não reticuladas. 0 termo elasticidade referir-se-ã, daqui em diante, à capacidade das almofadas feitas com e fibras celulósicas para voltarem ao seu estado original expandido, quando libertas de uma força compressiva. A elastecidade em sêco refere-se especificamente à capacidade de uma estrutura absorvente para se expandir, quando liberta de uma força compressiva aplicada enquanto as fibras se encontram num estado substancialmente sêco. A elastecidade em molhado refere-se especificamente á capacidade de uma estrutura absor vente para se expandir, quando liberta de uma força compressiva aplicada enquanto as fibras se encontram num estado subs tancialmente húmido. Para as finalidades do presente invento e consistência da descrição, a elasticidade em molhado será observada e descrita para uma estrutura absorvente humedecida até à saturação .

Processos para ge fabricarem fibras individualizadas, reticuladas, por meio de uma tecnologia de reticulação a sêcc encomtram-se descritos na Patente U .S . N2 . 3.224.926, atribui da a L .J . Bernardin, em 21 de Dezembro de 1965. As fibras individualizadas e reticuladas, são produzidas por meio da impregnação de fibras dilatadas numa solução aquosa com o agente de reticulação, desidratação e desfibração das fibras por meio de acção mecânica e secagem das fibras a uma temperatura elevada, para se efectuar a reticulação enquanto as fibras se encontram num estado substancialmente individual . inerentemente, as fibras são reticuladas num estado não dilatado,

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Mod. 71 - 10 000 ΘΧ. . 4-86 deprimido, em resultado de terem sido desidratadas antes da reticulação. Processos cono os exemplificados na Patente U.S. NS . 3.224.926, em que se faz com que a reticulação se dê enquanto as fibras se encontram num estado substancialmente não dilatado e deprimido, são referidos como processos para fabri car fibras reticuladas a seco . As fibras reticuladas a sêco são caracterizadas por baixos valores de retenção de fluido (FRV) . Na patente U.S. N2 . 3.440.135, atribuída a R. Chung, em 22 de Abril de 1969, é sugerido impregnarem-se as fibras numa solução aquosa de um agente de reticulação para reduzir a capacidade de ligação interfibras antes de se levar a efeito um processo de reticulação a sêco semelhante ao descrito na Patente U.S. N2 . 3.224.926. Este pré-tratamento que consome um periodo de tempo, preferivelmente entre cerca de 16 e 48 horas, é considerado como atribuindo uma melhoria da qualidade do produto, ao reduzir o conteúdo de emalhamentos resultantes de desfibração incompleta.

Processos para a produção de fibras reticuladas em solução aquosa são descritos, por exemplo, na Patente U.S. N2 . 3.241.553, atribuída a F .H . Steiger, em 22 de Março de 1966. As fibras individualizadas e reticuladas são produzidas por meio da reticulação das fibras numa solução aquosa contendo um agente de reticulação e um catalisador. As fibras produzidas desta maneira serão daqui em diante referidas como fibras reticuladas por solução aquosa. Devido ao efeito dilatador da água sobre as fibras celulósicas, as fibras celulósicas reticuladas por solução aquosa são reticuladas enquanto se encontram num estado, não deprimido e dilatado. Relativamente ãs fibras reticuladas a sêco, as fibras reticuladas por solução aquosa apresentadas na Patente U.S. N2. 3.241.553, têm uma maior flexibilidade e menor rigidez e são caracterizadas por um valor de retenção de líquidos (FRV) mais elevado. Estruturas absorventes feitas de fibras reticuladas por solução aquosa, apresentam menor elastecidade em húmido e em sêco, do que as almofadas feitas com fibras reticuladas a sêco.

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Na Patente U.S. N2 . 4.035.145, atribuída a S .Sangeni^ G .Guirey e J.Quere, em 12 de Julho de 1977, é apresentado um método para se produzirem fibras individualizadas, e reticuladas, por meio da contactação de fibras desidratadas, não dilatadas, com o agente de reticulação e o catalizador, numa solução substancialmente não aquosa, que contem uma quantidade de âgua insuficiente para provocar a dilatação das fibras. A reti culação tem lugar enquanto as fibras se encontram nessa solução substancialmente não aquosa. Este tipo de processo serã da qui em diante referido como processo de reticulação por solução não aquosa; e as fibras com ele produzidas, serão referidas como fibras reticuladas por solução não aquosa. As fibras reticuladas por solução não aquosa apresentadas na Patente U.S. 4.035.147, não se dilatam, nem mesmo apôs contacto prolon gado com soluções que os técnicos do ramo reconhecem como regantes dilatadores. Como as fibras reticuladas a sêco, aquelas são altamente endurecidas pelos vínculos de reticulação e as estruturas absorventes com elas fabricadas apresentam uma elas ticidade em molhado e em sêco relativamente elevada.

As fibras reticuladas conforme acima descrito, são consideradas úteis para aplicações em produtos absorventes de densidade inferior tais como fraldas e também em aplicações err produtos absorventes de maior densidade tais como cataménicos. No entanto, tais fibras não têm proporcionado benefícios de absorvência suficientes, relativamente aos seus inconvenientes e custos, em comparação com as fibras convencionais, para resultarem em sucesso comercial significativo, a atracção comercial das fibras reticuladas tem igualmente sofrido devido a preocupações de segurança. Infelizmente, o agente de reticula ção mais referido na literatura, o formaldeído, causa irritações na pele humana e tem estado associado com outras preocupações com a segurança humana. A remoção do formaldeído livre até niveis suficientemente baixos, no produto reticulado, que não irritem a pele nem produzam outras preocupações pela segu rança humana, tem sido prejudicada por barreiras tanto de or58 .258

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Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-86 dem técnica como de ordem económica.

As fibras reticuladas por solução aquosa, embora úte is para certas aplicações em almofadas absorventes de densida de mais elevada, tais cómo pensos cirúrgicos, tampões e guardanapos sanitários, em que as densidades normais são de cerca de 0,40 g/cc, são excessivamente flexiveis quando em estado molhado e resultam por isso em estruturas absorventes que têm uma baixa elasticidade em molhado . Além disso, ao molhar-se as fibras reticuladas por solução aquosa tornam-se demasiadamente flexiveis para suportarem estruturalmente a almofada a densidade de fibra menores. Então, a almofada deprime-se e a capacidade absorvente é reduzida.

As. fibras reticuladas a sêco e as fibras reticuladas com soluções não aquosas, tem geralmente resultado em fibras com excessivas rijidez e elasticidade em sêco, tornando-as por isso difíceis de enformar em folhas compactas para transporte e subsequente recardação, sem danes para as fibras .Além disso, quando comprimidas num estado sêco, as almofadas feitas com essas fibras, têm apresentado uma baixa responsividade ao humedecimento. Quer dizer, uma vez comprimidas num esta do sêco, não têm mostrado capacidade para recuperarem quantidades substanciais da sua anterior capacidade de absorvência ao molhar-se .

Outra dificuldade que tem sido experimentada relativamente ãs fibras reticuladas a sêco ou por solução não aquosa, é que as fibras flocuiam muito depressa quando depositadas molhadas sobre um arame de formação poroso, Isto tem difi cultado a formação de estruturas absorventes depositadas em molhado, bem como a formação de folhas compactas que facilita riam o transporte económico das fibras para uma fábrica de conversão.

Uma outra dificuldade que tem sido experimentada relativamente ãs fibras reticuladas a sêco ou por solução não aquosa, é que, embora as almofadas feitas com tais fibras apresentem uma elevada capacidade de gotejamento e absorvênciq

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Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-86 tais almofadas, quando em utilização efectiva, têm também resultado em niveis mais elevados de humidade na superfície da pele do utilizador, relativamente às almofadas feitas com fibras convencionais.

Constitui um objecto do presente invento, proporcionar fibras individualizadas e reticuladas e estruturas absor ventes feitas com tais fibras, em que as estruturas feitas com as fibras reticuladas têm niveis elevados de absorvência, relativamente às estruturas absorventes feitas com fibras não reticuladas apresentam uma elasticidade mais elevada em molha doe uma menor elasticidade em sêco do que as estruturas feitas com as fibras reticuladas a sêco ou por solução não aquosa conhecidas da técnica anterior e apresentam uma elasticida de em molhado mais elevada e uma maior integridade estrutural do que as estruturas feitas com as fibras reticuladas por solução aquosa anteriormente conhecidas .

Constitui ainda um outro objecto do presente invento, proporcionar fibras individualizadas e reticuladas e estruturas absorventes feitas com tais fibras, conforme acima descri to, que têm uma responsividade ao humedecimento melhorada relativamente às fibras reticuladas anteriormente conhecidas e às fibras convencionais não reticuladas.

Constitui, além disso, um objecto do presente inventq proporcionar fibras reticuladas individualizadas viáveis e e_s truturas absorventes feitas com tais .fibras, conforme acima descrito, que possam ser utilizadas com segurança próxima na pele humana.

Constitui um outro objecto do presente invento, propor cionar estruturas absorventes que possuem uma capacidade absor vente melhorada e uma capacidade de gotejamento que, no uso efectivo, proporcionem níveis elevados de secura à pele do uti lizador.

Verificou-se que os objectos acima identificados e ou tros objectos que possam tornar-se evidentes, podem ser alcan çados por fibras reticuladas e individualizadas e incorpora-

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Mod. 71 . 10 000 βχ. - 4-S6 ção dessas fibras em estruturas absorventes , conforme aqui descrito. Preferivelmente, as fibras reticuladas e individualizadas têm entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 3,5 moles % de agente reticulador, calculado numa base de pêso molar de anidroglucose celulose, reagido com as fibras sob a forma de vínculos cruzados intrafibras, em que o agente de reticulação é seleccionado de um grupo constituído pelos dial de idos C₂-Cg, análogos do ácido diaideído C₂-Cg com pelo menos uma funciona lidade aldeída e oligómeros de tais dialdeídos C₂-Cg e análogos do ácido diaideído. Tais fibras, que se caracterizam por terem vamores de retenção de água (WRV) inferiores a cerca de 60, revelaram preencher os objectivos identificados relativamente às fibras reticuladas e individualizadas e proporcionar um desempenho de absorvência inesperadamente bom nas aplicações em estruturas absorventes.

As fibras individualizadas e reticuladas são, sem limitar o âmbito do invento, formadas, de preferência, estruturas absorventes comprimidas que se expandem quando molhada^ ou em estruturas absorventes de menor densidade que, de preferência, mantém um volume substancialmente constante quando são molhadas.

Além disso as estruturas absorventes podem conter material de formação de hidrogel . Pode obter-se uma secura da pele e uma capacidade absorvente melhoradas da pele do ut_i lizador, com a utilização do material de formação de hidrogel com fibras individualizadas e reticuladas. Obtêm-se capacidades absorventes de gotejamento significativamente melhoradas, por meio da utilização das fibras reticuladas e individualiza das com o material de formação de hidrogel, relativamente à utilização de fibras de celulose não reticuladas convencionais com ó material de formação de hidrogel . Surpreendentement$ tais resultados melhorados podem ser obtidos mediante a utili zação de níveis .inferiores de material de formação de hidrogel, com base no pêso calculado, para as almofadas que comtêm fibras reticuladas e individualizadas, em comparação com

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 as almofadas de fibras celulósicas convencionais.

São aplicáveis no presente invento fibras celulósicas de origem natural diversa. Fibras maceradas de madeira macia, madeira dura ou desperdícios de algodão são utilizadas preferentemente. Fibras de esparto, bagaço, lã áspera, estopa e outras fibras celulósicas ou lenhosas de outras fontes, podem ser utilizadas como matéria prima para o presente invento. As fibras podem ser fornecidas sob a forma de pasta, em folhas ou sem ser em folhas. As fibras fornecidas sob a forma de placas molhadas, placas sêcas ou outras formas de folha são, de preferência, transformadas numa forma desagregada por meio da desintegração mecânica da folha, preferivelmente antes de se porem as fibras em contacto com o agente reticuiador. Também de preferência, as fibras são proporcionadas num estado molhado ou húmido. Mais preferentemente, as fibras são fibras que nunca foram sêcas . No caso da placa sêca, é vantajoso humedecer as fibras antes da desintegração mecânica, a fim de se minimizarem os danos provocados nas fibras .

A fonte de fibras óptima utilizada em conjunção com c presente invento dependerá do particular uso final que se tiver em vista. Geralmente as fibras de polpa feitas por meio de processos de redução a polpa químicos são as preferidas . São aplicáveis fibras não branquedas, total ou parcialmente branqueadas . Pode frequentemente ser desejado utilizar polpa branqueada, devido aos seus superiores brilho e atractivo para o consumidor. Numa nova forma de realização do presente invento, daqui em diante mais completamente descrita, as fibras são pai cialmente branquedas e reticuladas e depois acabadas de branquear. Para produtos tais como toalhas de papel e almofadas absorventes para fraldas, guardanapos sanitários, cataménicos e outros produtos absorventes de papel semelhante, é especialmente preferido utilizarem-se fibras de polpa de madeira macia do sul devido às suas superiores caracteristicas de .absorvência .

Os agentes de reticulação aplicáveis no presente de”

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Mod. 71 - 10 000 θχ. - 4-86 senvolvimento incluem os dialdeídos 0₂~0θ, bem como os análogos ácidos de tais dialdeídos em que o análogo ácido tenha me nos um grupo aldeído e oligómeros de tais dialdeídos e análogos ácidos . Estes compostos podem reagir com pelo menos dois grupos hidroxi numa única cadeia de celulose ou em cadeias de celulose localizadas próximo numa única fibra. Os técnicos do ramo dos agentes de reticulação reconhecerão que os agentes reticuladores de bialdeído acima descritos poderão estar presentes, ou poderão reagir, numa variedade de formas, incluindo as formas análogas e oligómeras acima identificadas . Todas essas formas são consideradas incluídas no âmbito do presente invento . A referência a um agente de reticulação particular deverá, por isso, de agora em diante, abranger não só um agen te de reticulação particular como também outras formas que possam estar presentes numa solução aquosa. Agentes de reticu lação particularmente contemplados para utilização com o presente invento são: glutaraldeído, glioxal e ácido glioxilico. 0 glutaraldeído é especialmente preferido, uma vez que propor ciona fihras com os níveis mais elevados de absorvência e de elasticidade, é considerado inofensivo e não irritante da pele humana quando num estado reagido e reticulado e proporcionou os vínculos de ligação cruzada mais estáveis. Os compostos monoaldeidicos que não têm um grupo carboxilico adicional, tais como o acet aldeído e o furf ural, não revelaram proporcio nar estruturas absorventes com os desejados niveis de capacidade de absorvência, elasticidade e responsividade ao humedecimento .

Inesperadamente verificou-se que pode ser obtido um desempenho superior da almofada absorvente a níveis de reticu lação que são substancialmente inferiores aos níveis de ret_i culação anteriormente praticados. Em geral, obtêm-se resultados inesperadamente bons para as almofadas feitas com fibras individualizadas e reticuladas que têm entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 3,5 moles % de agente reticulador, calculado numa base molar de anidroglúcose celulose, reagido com as fi30

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bras .

De preferência, o agente de reticulação é posto em contacto com as fibras num meio liquido, sob tais condições que o agente de reticulação penetra no interior das estruturas das fibras individuais. Não obstante, outros métodos de tratamento com o agente de reticulação, incluindo a aspersão das fibras enquanto se encontram em forma individualizada, de lanugem, estão também dentro do âmbito deste invento.

Geralmente, as fibras serão também postas em contac to com um catalisador apropriado antes da reticulação. 0 tipo, quantidade e método de contacto do catalisador com as fibras, dependerá do particular processo de reticulação praticado. Estas variáveis serão discutidas com mais pormenor abaixo.

Uma vez as fibras tratadas com o agente de reticula ção e o catalisador, faz-se reagir o agente de reticulação com as fibras na substancial ausência de vínculos interfibra^ isto é, enquanto o contacto entre fibras é mantido num grau reduzido de ocorrência, relativamente ás fibras de polpa não cardadas, ou as fibras são submersas numa solução que não facilita a formação de ligações interfibras, especialmente das ligações do hidrogénio. Isto resulta na formação de vínculos de reticulação que são de natureza intrafibrilar. Nestas condições, o agente de reticulação reage para formar vínculos de reticulação entre grupos hidroxil de uma única cadeia de celulose ou entre grupos hidròxii de cadeias de celulose situadas próximo de uma única fibra celulósica.

Embora não apresentado ou pretendendo reduzir o âmbito do invento, crê-se que o agente de reticulação reage com os grupos hidroxil da celulose para formar vínculos semiácétji cos e acéticos. A formação de vínculos acéticos, que se crê serem os vínculos desejáveis para proporcionarem vínculos de reticulação estáveis, é favorecida sob condições de reacção acidicas . Por isso, as condições de reticulação catalisadas por ácido são altamente preferidas para as finalidades do pre sente invento.

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De preferência, as fibras são desfibradas mecânicamen te até uma forma de baixa densidade, individualizada, fibrosa conhecida por lanugem antes da reacção do agente reticulador com as fibras. A desfibração mecânica pode ser executada por meio de uma variedade de métodos presentemente conhecidos no ramo ou que possam vir a tornar-se conhecidos . De preferên cia, a desfibração mecânica é feita por meio de um método em’ que a formação de nós e os danos para as fibras sejam minimizados. Um tipo de dispositivo que se tem revelado particularmente útil para a desfibração das fibras celulósucas, é o dispositivo de cardação de três fases, descrito na Patente U .S . N2 . 3.987.968, atribuida a D .R. Moore e O.A.Shields, em 26 de Outubro de 197 6, sendo essa patente aqui incorporada a titulo de referência. 0 dispositivo de cardação descrito na Patente U .S . N° . 3.987.968, sujeita fibras húmidas de polpa celulósica a uma combinação de impacto mecânico, agitação mecânica agitação por ar,e uma quantidade limitada de secagem ao ar pa ra criar uma lanugem substancialmente livre de nós . As fibras individualizadas é assim emprestado um grau melhorado de encaracolamento e de torção, relativamente à quantidade de enca racolamento e de torção naturalmente presente em tais fibras. Considera-se que estes encaracolamento e torção adicionais me lhoram o carácter elástico e absorvente das estruturas absorventes feitas com fibras reticuladas e acabadas.

Outros métodos aplicáveis para desfibrar as fibras ce lulósicas incluem, sem no entanto a isso se limitarem, o tratamento com um misturador de Waring e a contactação tangencia'. das fibras com um disco refinador rotativo ou uma escova de arame rotativa. De preferência, uma corrente de ar é dirigida para as fibras durante tal desfibração, para ajudar a separar as fibras para uma forma substancialmente individual .

Independentemente do dispositivo mecânico particular utilizado para formar a lanugem, as fibras são, de preferênci tratadas mecanicamente enquanto contém inicialmente pelo menos cerca de 20% de humidade e de preferência, enquanto con30 .258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 têm entre cerca de 40 % e cerca de 60 % de humidade .

A refinação mecânica de fibras altamente consistentes ou de fibras parcialmente secas pode também ser utilizada para proporcionar encaracolamentoe torção às fibras, para além do encaracolamento ou torção proporcionados em resultado da desfibração mecânica.

As fibras fabricadas de acordo com o presente invente têm combinações de rijidez e elasticidade únicas, o que permite que as estruturas feitas com elas mantenham elevados níveis de absorvência e exibam elevados níveis de elasticidade e uma responsividade expansionãria ao humedecimento de uma estrutura absorvente comprimida a sêca . Além de terem os níveis de reticulação dentro dos limites descritos, as fibras reticuladas são caracterizadas por terem valores de retenção de âgua (WRV) inferiores a cerca de 60 e, de preferência, entre cerca de 28 e 45, para as fibras para a fabricação de papel, quimicamente transformadas em polpa, convencionais. 0 WRV de uma fibra pai ticular é indicativo do nível de reticulação e do grau de dilc tação da fibra no momento da reticulação. Os técnicos do ramo reconhecerão que, quanto mais dilatada uma fibra estiver no mc mento da reticulação, mais elevado serâ o WRV para um dado nível de reticulação. Fibras muito reticuladas, tais como as prc duzidas pela técnica anterior conheciàa de processos de reticulação a sêco anteriormente discutidos, revelaram ter WRV inferiores a cerca de 25 e geralmente inferiores a cerca de 20. 0 processo particular de reticulação utilizado afectarâ, evidentemente , o WRV da fibra reticulada. Não obstante, qualquei processo que resulte em níveis de reticulação e WRV que se situem dentro dos limites referidos, é considerado e pretende-se que seja, dentro do âmbito do presente invento. Os métodos de reticulação aplicáveis incluem processos de reticulação a sêco e de reticulação por solução não aquosa, como foi descrito no preambulo do invento. Certos processos de reticulação a sêco e de reticulação por solução não aquosa preferidos, situados dentro do âmbito do presente invento, serão discutidos .258

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mais detalhadamente abaixo. Processos de reticulação por solução aquosa em que a solução faz com que as fibras se dilatem muito, resultarão em fibras com WRVs superiores a cerca de 60. Estas fibras fornecerão uma rijidez insuficiente bem como uma elasticidade aquém das necessidades do presente invento.

Com referência especifica aos processos de reticulaçãc a sêco, as fibras reticuladas e individualizadas, podem ser produzidas a partir de um tal processo, proporcionando-se uma quantidade de fibras celulósicas, fazendo-se contactar uma pis ta das fibras com um tipo e quantidade de agente reticulador conforme acima descrito, separando-se mecanicamente, isto é, desfibrando as fibras até uma forma substancialmente individual e secando as fibras a fazendo com que o agente reticulador reaja com as fibras em presença de um cataiizador, para formai vínculos de reticulação enquanto as fibras são mantidas numa forma substancialmente individual. 0 passo de desfibração, separado do passo de secagem, é considerado como proporcionando um encaracolamento adicional. A secagem subsequente é acompanhada pela torção das fibras, com o grau de torção a ser aumentado pela geometria encaracolada das fibras. Conforme é aqui utilizado o encaracolamento da fibra refere-se a uma curvatura geométrica da fibra em volta do seu eixo longitudinal . Torção refere-se a uma rotação da fibra em volta da sec ção perpendicular ao eixo longitudinal da fibra. Apenas para fins de exemplificação e sem se pretender limitar especificamente o âmbito do invento, foram observadas fibras reticuladas e individualizadas de acordo com o presente invento que tinharr um nível médio de torção de cerca de 6 (seis) torções por mil: metro de fibra.

Manter as fibras numa forma substancialmente individual durante a secagem e reticulação, permite que as fibras se torçam durante a secagem e portanto sejam reticuladas em tal estado torcido e encaracolado. A secagem das fibras em tais condições que as fibras se possam torcer e encaracolar é refe rida como secagem das fibras em condições substancialmente sen

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restrições. Por outro lado, secar as fibras quando em forma de folha, resulta em fibras secas que não são torcidas e encaracoladas como as fibras sêcas numa forma substancialmente individualizada. Crê-se que a vinculação do hidrogénio interfibras restringe a ocorrência relativa de torção e encaracolamento na fibra. Existem diversos métodos pelos quais podem ser postas em contacto com o agente reticulador e com o . catalisador. Numa forma de realização, as fibras são postas em contacto com uma solução que inicialmente contêm tanto o agente reticulador como o catalisador. Numa outra forma de realização, as fibras são postas em contactocom uma solução aquosa do agente reticulador e deixadas impregnar antes de se adicionar o catalisador. 0 catalisador é acrescentado posteriormente. Numa terceira forma de realização, o agente de reticulação e o catalizador são adicionados a uma pasta aquosa das fibras celulósicas. Para além daqueles, outros métodos se tornarão aparentes para os técnicos do ramo e pretende-se que estejam incluídos no âmbito do presente invento. Independentemente do método particular pelo qual as fibras são postas em contacto com o agente de reticulação e com o catalisador, as fibras celulósicas, o agente de reticulação e o catalisador são, de preferência, misturados e/ou deixados impregnar-se suficientemente com as fibras, para assegurar um contacto completo bem como uma completa impregnação das fibras individuais.

De um modo geral, qualquer substância que catalise o mecanismo de reticulação pode ser utilizada. Os catalisadores aplicáveis incluem ácidos orgânicos e sais ácidos . Catalisadores especialmente preferidos são os sais tais como os sais de cloretos, nitratos ou sulfatos de alumínio, magnésio, zinco e cálcio. Um exemplo especifico de um sal preferido é o hexa-hidrato de nitrato de zinco. Outros catalisadores incluem ácidos tais como o ácido sulfurico, o ácido clorídrico e outros ácidos minerais e orgânicos. 0 catalisador seleccio nado pode ser utilizado como agente catalisador único ou em

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 combinação com um ou mais outros catalisadores. Crê-se que a combinação de sais ácidos e de ãcidos orgânicos como agentes catalisadore-s proporciona uma superior eficácia da reacção de reticulação. Níveis inesperadamente elevados de completamento da reacção foram observados para combinações catalisadoras de sais de nitrato de zinco e de ácidos orgânicos, tais como o ácido cítrico e a utilização de tais combinações é pre ferida. Os ácidos minerais são úteis para o ajustamento do pH das fibras quando são contactados com o agente de reticulação na solução, mas, de preferência, não são utilizados como catalisador principal .

A quantidade óptima de agente de reticulação e de catalisador utilizada, dependerá do particular agente de reticulação utilizado, das condições da reacção e da aplicação especifica contemplada para o produto. A quantidade de catalisador preferentemente utilizada está, evidentemente, dependente do tipo e quantidade de agente de reticulação especifico e das condições de reacção, especialmente da temperatura e do pH . Geralmente, com base em considerações de ordem técnica e económica, os níveis de catalisador situados entre cerca de 10% em peso e cerca de 60% em peso, com base no peso do agente de reticulação adicionado ás fibras celulósicas, são os preferidos. Para fins exemplicativos, no caso de o catalisador utilizado ser hexa-hidrato de nitrato de zinco e o agente de reticulação ser glutaraldeído, um nível de catalisador de cerca de 30% em peso, com base na quantidade de glutaraldeido adicionada, é o preferido. Mais preferivelmente, entre cerca de 5% e cerca de 30%, com base no peso do glutaraldeido, de um ácido orgânico tal como o ácido citrico, são também adicionados como catalisador. Além disso é desejável ajus tar a porção aquosa da pasta de fibras celulósicas ou da solução de agente reticulador para um pH alvo de entre cerca de pH2 e cerca de pH5, mais preferivelmente entre cerca de pH2,5 e cerca de pH3,5 dura te o periodo de contacto entre o agente de reticulação e as fibras.

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Geralmente, as fibras celulósicas deverão ser desidratadas e, facultativamente, secas. As consistências de trabalho e óptima variarão de acordocom o tipo de equipamento de cardação utilizado. Nas formas de realização preferidas, as fibras celulósicas são desidratadas e secas óptimamente até uma consis tência de entre cerca de 30% e cerca de 80%. Mais preferível mente, as fibras são desidratadas e secas até um nível de consistência de entre cerca de 40% e cerca de 60% . Secar as

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fibras até ficarem dentro destes limites preferidos, facilitará geralmente a desfibração das fibras numa forma indivídua lizada, sem excessiva formação de nós associada a níveis mais elevados de humidade e sem níveis elevados de danificação de fibras, associadas a níveis mais baixos de humidade.

Para fins exemplificativos, a desidratação pode ser efectuada por métodos tais como a compressão mecânica, a centrifugação ou a secagem ao ar da polpa. A secagem adicionai é de preferência, efectuada pelos métodos conhecidos na técnica por secagem ao ar ou secagem por jorros de ar, tais que a utilização de temperaturas elevadas riodo prolongado de tempo são seja necessária, ra excessivamente alta nesta fase do processo, em condições durante um peUma temperatupode resultar

no inicio prematuro da reticulação. De preferência, as temperaturas que excedam os 1602_r aproximadamente, não são mantidas por períodos de tempo superiores a 2 ou 3 segundos. A des fibração mecânica é executada conforme anteriormente descri-

to .

As fibras desfibradas são então aquecidas até uma temperatura adequada durante um período de tempo eficaz, para fazer com que o agente reticulador cure, isto é, reaja com as fibras celulósicas. A proporção e grau de reticulação depende da secura das fibras, da temperatura, da quantidade e do tipo dos catalisadores e do agente reticulador e do método utilizado para quecer e/ou secagem das fibras enquanto a reticulação é executada. A reticulação a uma temperatura determinada, dar-se-á a um ritmo mais elevado para fibras de um certo .258

Case WMP 3530

Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 conteúdo inicial de húmidade, quando acompanhada por uma seca gem contínua por sopro de ar, do que quando sujeita a uma secagem/ aquecimento num forno estático. Os técnicos do ramo reconhecerão que existe um certo numero de relações temperatura -tempo para a cura do agente de reticulação. A temperatura convencional de secagem de papel, (por exemplo, cerca de 492 C (1202 F) a cerca de 65^s C (15O2F), durante períodos de en-, tre cerca de 30 minutos e cerca de 60 minutos, sob condições atmosféricas estéticas, proporcionarão geralmente curas eficazes aceitáveis para fibras que tenham um conteúdo de húmidade inferior a cerca de 5%. Os técnicos do ramo apreciarão igualmente que temperaturas mais elevadas e convecção do ar, diminuem o tempo necessário para a cura. Não obstante, as tem peraturas de cura são mantidas, de preferência, a menos do que cerca de 1602C, uma vez que a exposição das fibras a tais temperaturas elevadas, que excedam cerca de 16O2C, pode levar a um amarelecimento ou outros danos das fibras .

nível máximo de reticulação será conseguido quando as fibras estejam essencialmente secas (tendo menos do que cerca de 5% de húmidade), devido a esta ausência de égua, as fibras são reticuladas enquanto se encontram num estado não dilatado, substancialmente deprimido. Em consequência, apresentam caracteristicamente um baixo valor de retenção de (FRV) relativamente aos limites aplicáveis no presente invento . 0 FRV refere-se à quantidade de liquido calculado numa base de fibras secas, que se mantém absorvido por uma amostra de fibras que foram impregnadas e depois centrifugadas para remoção do fluido interfibras . (0 FRV é melhor definido e o Processo para a Determinação do FRV descrito, mais abaixo). A quantidade de fluido que as fibras reticuladas podem absorver, está dependente da sua capacidade para se dilatarem quando saturadas ou, noutras palavras, do seu diâmetro ou volume interiores quando dilatadas até um nivel máximo. Isto, por seu lado, está dependente do nivel de reticulação. A medida que o nível de reticulação intrafibras aumenta para dada fiΊ *7

5«.258

Case WMP 3 530

Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 bra e processo, o FRV da fibra diminuirá até que a fibra jâ não se dilate quando é molhada. Assim, o valor FRV de uma fibra é estruturalmente descritivo da condição fisica da fibra quando saturada. A não ser que seja expressamente indicado doutro modo, os dados da FRV descritos aqui deverão ser referidos em termos de valor de retenção de âgua (WRV) das fibras Outros fluidos, tais como âgua salgada e urina sintética, podem igualmente ser utilizados com vantagem como meio de fluido para análise. Geralmente, o FRV de uma determinada fibra reticulada por processos em que a cura estâ largamente dependente da secagem, tal como o presente processo, estarão principalmente dependentes do agente de reticulação e do nível de reticulação. Os WRVs das fibras reticuladas por este processo de reticulação a seco, aos niveis de agentes de reticulação aplicáveis a este invento, serão geralmente inferiores a cerca de 50, maiores do que cerca de 25 e são, preferivelmente, de entre cerca de 28 e cerca de 45. Fibras SSK branqueadas tendo entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 2,5 moles % de glutaraldeído nelas reagidos, calculados numa base molar de anidroglucose celulose, revelaram ter WRVs variando respecti vamente entre cerca de 40 e cerca de 20. 0 grau de branqueamento e a prática de passos de branqueação pós-reticulação, revelaram-se influentes sobre o WRV. Este efeito serâ explorado em maior detalhe mais abaixo. Fibras de madeira macia do sul Kraft (SSK), preparadas por meio dos processos de reticulação a seco conhecidos anteriormente ao presente invento têm níveis de reticulação mais elevados do que os descritos aqui e têm WRVs inferiores a cerca de 25. Tais fibras, confor me anteriormente descritp, revelaram-se excessivamente rigida; e apresentaram capacidades de absorção inferiores às das fibras de acordo com o presente invento.

Num outro processo para se fazerem fibras individualizadas e reticuladas por meio de um processo de reticulação a seco, as fibras celulósicas são postas em contacto com uma solução que contem um agente de reticulação conforme acima .258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 descrito. Antes ou depois de terem sido postas em contacto coir o agente de reticulação, as fibras são proporcionadas em forme de folha. De preferência, a solução que contem o agente de reticulação contem igualmente um dos catalisadores aplicáveis aos processos de reticulação a seco, igualmente descritos acima. As fibras, enquanto se encontram numa forma de folha, são secas e feitas reticular, de preferência por meio de aquecimer to das fibras até uma temperatura de entre cerca de 1202C e cerca de 1602C . Posteriormente à reticulação, as fibras são mecanicamente separadas numa forma substancialmente individua. De preferência, isto é executado por meio de tratamento com um aparelho de cardação das fibras, tal como o descrito na Patente U.S. N2. 3.987.968, ou pode ser executado por outros métodos para desfibrar fibras que possam ser conhecidos na técnica . As fibras individualizadas e recticuladas feitas de acordo com este processo de reticulação em folhas são tratadas com uma quantidade suficiente de agente de reticulação tal, que, entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 3,5 moles % de agente de reticulação, calculado numa base molar de anidroglucose celulose e medida após a desfibração, sejam feitos r$ gidos com as fibras sob a forma de vínculos de reticulação intrafibras . Outro efeito da secagem e reticulação das fibras enquanto se encontram em forma de folha, é que os vínculos de fibra restringem as fibras de se torcerem e encaracolarem com o aumento da secagem. Em comparação com as fibras reticuladas e individualizadas feitas de acordo com um processo em que as fibras são secas em condições substancialmente não restringidas e posteriormente reticuladas numa configuração torcida e encaracolada, as estruturas feitas com fibras relativamente não torcidas, fabricadas pelo processo de cura em folha descrito acima, esperar-se-ia que apresentassem umamenor elastecidade em molhado e uma menor responsividade ao humedecimento de uma estrutura absorvente seca.

Outra categoria de processos de reticulação aplicáveis ao presente invento, são os processos de reticulação por cura

Ί Q _ .258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 por solução não aquosa. Podem ser usados os mesmos tipos de fibras que são utilizadas nos processos de reticulação a seco, para a produção das fibras reticuladas por processos de reticulação por solução não aquosa. As fibras são tratadas com uma quantidade suficiente de agente de reticulação tal que, entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 3,5 moles % de agente reticulador, reajam posteriormente com as fibras, em que os níveis de agente reticulador reagido é calculado posteriormente à referida reacção de reticulaçãoe com um catalisador apropriado. 0 agente de reticulação é feito reagir enquanto as fibras se encontram submersas numa solução que não provoca qualquer nivel substancial de dilatação das fibras. As fibras podem, no entanto, conter até cerca de 30% de ãgua, ou ser dilatadas de outra forma na solução de reticulação, até um grau equivalente ao de fibras que tenham um conteúdo de 30% de húmidade . A geometria de tais fibras parcialmente dilatadas, tem revelado proporcionar benefícios adicionais inesperados, conforme serâ adiante mais completamerte discutido. A solução de reticulação contem um diluente polar, não aquoso, miscivel na água, tal como, mas não se limitando a eles, o ácido acético, o ácido propanóico ou a acetona. Os catalisadores preferidos incluem ácidos minerais tais como o ácido sulfúrico e ácidos halogénios, tais como o ácido clorídrico. Outros catalisadores aplicáveis incluem os sais de ácidos minerais e dos ácidos halogénios, os ácidos orgânicos e os respectivos sais. Os sistemas de solução de reticulação aplicáveis para utilização como meio de reticulação, incluem também os descritos na Patente U.S. N2 . 4.035.147 atribuida a S. Sangenis, G. Guirey e J. Quere, em 12 de Julho de 1977, os quais são aqui incluídos a titulo de referência. A solução de reticulação pode incluir alguma água ou outro liquido dilatador das fibras mas, nò entanto, a quantidade de água á, de preferência, insuficiente para provocar a dilatação a um nivel correspondente ao provocado por fibras de polpa com uma consistência de 70 % (30% de conteúdo de húmidade aquosa). Adicionalmente, o conteúdo de

5&.258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 água da solução de reticulação inferior a cerca de 10% do volume total da solução, com exclusão das fibras, é o preferido. Níveis de água superiores a isso, na solução de reticulação, diminuem a eficácia e o ritmo da reticulação.

A absorção do agente de reticulação pelas fibras pode ser conseguida na própria solução de reticulação ou numa fase de tratamento anterior que inclui, mas não se limita, a saturação das fibras com uma solução aquosa ou não aquosa que con tem o agente de reticulação. De preferência, as fibras são mecanicamente desfibradas até uma forma individual . Este tratamento mecânico pode ser executado por métodos anteriormente descritos para se cardarem fibras, em relação aos processos anteriormente descritos de reticulação por processos a seco.

Ê especialmente preferido incluir-se na produção de uma lanugem, um tratamento mecânico que faça com que as fibiaí; celulósicas húmidas assumam um estado encaracolado ou torcido até um grau que excede a quantidade de torção e de encaracolamento, naturais, se houver algum das fibras. Isto pode ser conseguido proporcionando-se inicialmente fibras para cardar, que se encontrem num estado húmido, sujeitando-se essas fibras a um tratamento mecânico tal como o dos métodos anterior mente descritos para se desfibrarem as fibras em forma substancialmente individual e pelo menos secando parcialmente as fibras .

As quantidades relativas de encaracolamento e de torção proporcionadas às fibras, está em parte dependente do cor teúdo de húmidade das fibras. Sem limitar o âmbito do preser te invento, crê-se que as fibras se torcem naturalmente quando secam em condições nas quais o contacto de fibra com fibrc é baixo, isto é, enquanto as fibras se encontram numa forma individualizada. 0 tratamento mecânico das fibras húmidas fas também com que as fibras se tornem inicialmente encaracoladas Quando as fibras são então secas ou parcialmente secas sob condições substancialmente não restrictivas, tornam-se torcidas, com o grau de. torsào a tornar-se mais pronunciado com a

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to

Mod. 71 . 10 000 βχ.

quantidade de encaracolamento provocada mecanicamente . Os pas sos de desfibração, cardação são praticados em polpa de elevada consistência, húmida ou em polpa que nunca tenha sido desidratada, até uma consistência de fibra de cerca de 45% a cerca de 55% ( determinada antes de inicio da desfibração) . Depois da desfibração, as fibras deverão ser secas até entre cerca de 0% e cerca de 30% de conteúdo de húmidade antes de ' serem postas em contacto com a solução de reticulação, se o passo de desfibração não tiver jã proporcionado fibras conten do um teor de húmidade dentro daqueles limites . 0 passo de secagem deverã ser executado enquanto as fibras se encontram sob condições substancialmente não restringidas . Quer isto dizer que o contacto fibra com fibra deverá ser minimizado, de modo que a torção das fibras, que lhes é inerente durante a secagem, não seja inibida. Tantos os métodos de secagem ao ar como por jorros de ar são adequados para este fim.

As fibras individualizadas são em seguida postas em contacto com uma solução de reticulação que contem um diluente não aquoso, miscivel na água, um agente de reticulação e um catalisador. A solução de reticulação pode conter uma quantidade limitada de água. 0 conteúdo de água da solução reticuíadora deverá ser inferior a cerca de 18% e é preferivelmente inferior a cerca de 9%.

Uma quantidade de fibras que não tenham sido mecanicamer. te desfibradas, podem também ser postas em contacto com uma solução de reticulação conforme descrito acima .

As quantidades de agente reticulador e de catalisador ácido utilizadas dependerão de condições de reacção tais como consistência, temperatura, conteúdo de água na solução de reticulação e fibras, tipo de agente de reticulação e de diluente na solução de reticulação e quantidade de reticulação desejada. De preferência, a quantidade de agente de reticula ção utilizado varia entre cerca de 0,2% em peso e cerca de 10% em peso ( com base no peso total das fibras livres da solução de reticulação) . 0 conteúdo preferido de catalisador .258

Case WMP 3530 jí'N.'C87

Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-86 ácido estâ, ainda, dependente da acidez do catalisador na solução de reticulação. Bons resultados podem geralmente ser obtidos para um conteúdo de catalisador, incluindo o ácido clorídrico, entre cerca de 0,3% em peso e cerca de 5% em peso (base do peso da solução de reticulação sem fibras) nas soluções de reticulação que contenham um diluente de ácido acético, niveis preferidos de glutaraldeido e uma quantidade limitada de âgua. Massas de fibras e solução de reticulação aom consistências de fibra inferiores a cerca de 10% em peso, são preferidas para reticulação em conjunção com as soluções de reticulação descritas acima.

A reacção de reticulação pode ser levada a efeito às tem peraturas ambientes ou, para ritmos de reacção acelarados, a temperaturas elevadas preferivelmente inferiores a cerca de 402C .

Hâ uma variedade de métodos pelos quais as fibras podem ser postas em contacto com a solução de reticulação e reticuladas . Numa forma de realização, as fibras são postas em contacto com a solução que inicialmente contem tanto o agente de reticulação como o catalisador ácido . As fibras são deixadas impregnar na solução de reticulação, periodo durante o qual a reticulação tem lugar. Numa outra forma de realização, as fibras são postas em contacto com o diluente e deixadas impre gnar antes de se juntar o catalisador ácido. 0 catalisador ácido é seguidamente adicionado, altura em que a reticulação se inicia. Outros métodos para além dos descritos, tornar-se-ão evidentes para os técnicos do ramo e pretende-se que estejam incluídos no âmbito do presente invento.

De preferência, o agente reticulador e as condições em que a reticulação é executada, são escolhidos de forma a facilitarem a reticulação intrafibras. Assim, é vantajoso para a reacção de reticulação, que esta se dê, em parte substancia depois do agente reticulador ter tido tempo suficiente para penetrar nas fibras . De preferência, as condições de reacção são escolhidas de forma a evitar-se uma reticulação instantâ58 .258

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Mod. 71 - 10 000 βχ.

nea, a menos que o agente reticulador já tenha penetrado nas fibras . São preferidos períodos de tempo de reacção de cerca de 30 minutos, durante os quais a reticulação fica práticamente completa .Considera-se que períodos de reacção mais longos proporcionam um beneficio marginal mínimo no desempenho da fibra. Não obstante, tanto os períodos mais curtos, incluindo a reticulação praticamente instantânea, como os mais longos, se consideram incluídos no âmbito do presente invento.

Também está contemplado o efectuar-se apenas uma cura parcial enquanto em solução e posteriormente completar-se a reacção de reticulação numa fase mais tardia do processo, por meio de tratamento dé secagem ou aquecimento.

A seguir ao passo de reticulação, as fibras são drenadas e lavadas. De preferência, uma quantidade suficiente de uma substância básica tal como a soda caústica, é adicionada ao passo de lavagem para neutralizar qualquer ácido que reste na polpa. Depois da lavagem, as fibras são desfluidifiçadas e acabadas de secar. De preferência, as fibras são sujeitas a uma segunda desfibração mecânica que faz com que as referidas fibras se encaracolem, por exemplo, cardação por desfibração, entre os passos de desidratação e de secagem . Na secagem, o estado encaracolado das fibras proporciona uma torção adicional, conforme anteriormente descrito em ligação com o tratamento de encaracolamento anterior ao contacto com a solução de reticulação. Os mesmos aparelhos e métodos para provocar a torção e o encaracolamento descritos em relação com o primeiro passo de desfibração mecânica, são aplicáveis a este segundo passo de desfibração mecânica. Conforme aqui utilizado, o termo desfibração” referir-se-á a qualquer processo que possa ser usado para separar mecanicamente as fibras, numa forma substancialmente individual, muito embora as fibras possam já ser fornecidas nessa forma. Desfibração refere-se portanto a um passo de tratamento mecânico das fibras, tanto em forma individual como ruma forma mais compacta, a um passo de tratamento mecânico que a) separará as fibras em forma .258

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Mod. 71 . 10 000 θχ. - 4-86 substancialmente individual se não estiverem já em tal forma e b) proporcionará encaracolamento e torção às fibras, aquando da secagem.

Este segundo tratamento de desfibração, depois de as fibras terem sido reticuladas, verificou-se que aumentava o carácter torcido, e encaracolado da polpa. Este aumento da configiração torcida, e encaracolada das fibras, conduz a uma melhoria da elasticidade e da responsividade ao humedecimento da estrutura absorvente. Um segundo tratamento de desfibração pode ser praticado sobre qualquer uma das fibras reticuladas aqui descritas que estejam num estado molhado. Não obstante, constitui uma particular vantagem da solução de reticulação não aquosa, que seja possivel um segundo passo de desfibração sem necessidade de um passo adicional de secagem. Isso deve-se ao facto de a solução em que as fibras são reticuladas man ter as fibras flexíveis, depois da reticulação, muito embora não fazendo com que as fibras assumam um estado indesejável grande dilatação.

Foi além disso inesperadamente verificado que graus aumentados de expansão da estrutura absorvente, quando se molham almofadas comprimidas, podem ser obtidos para estruturas feitas com fibras que foram reticuladas enquanto se encontravam num estado que é torcido mas parcialmente dilatado, relativamente às fibras que foram completamente sêcas de água antes da reticulação.

Obtêm-se resultados melhorados para as fibras indivi dualizadas, e reticuladas que foram reticuladas em condições em que as fibras são sêcas até entre cerca de 18 % e cerca de 30 % de conteúdo de água, antes de serem contactadas com a so lução reticuladora. No caso de a fibra ser sêca até ao fim an tes de ser posta em contacto com a solução de reticulação, en contra-se num estado não dilatado, e deprimido. A fibra não se dilata ao contactar com a solução de reticulação devido ao baixo teor de água da solução. Conforme foi anteriormente dis cutido, um aspecto critico da solução de reticulação é que

9S .258

Case WMP 3530

Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 ela não provoca qualquer dilatação substancial das fibras . No entanto, quando o diluente da solução de reticulação é absorvido por uma fibra já dilatada, a fibra está, efectivamente, sêca de água, mas retém o seu estado pré-existente, parcialmente dilatado.

Pr a descrever o grau em que uma fibra se encontra dilatada, é útil referir-se mais uma vez o valor dè retenção de liquido (FRV) da fibra, após a reticulação. As fibras que têm FRVs mais elevados correspondem a fibras que foram reticuladas enquanto se encontram num estado mais dilatado, relativamente às fibras reticuladas enquanto se encontravam num estado menos dilatado, desde que todos os outros factores sejam iguais. Sen limitar o âmbito do presente invento, crê-se que as fibras reticuladas, parcialmente dilatadas, com FRVs aumentados têm urns elasticidade em molhado e uma responsividade ao humedecimento maiores, do que as fibras que foram reticuladas enquanto se encontravam num estado não dilatado. As fibras que apresentam este aumento da elasticidade em molhado e da responsividade ao humedecimento, são mais facilmente capazes de se expandir ou distorcer quando molhadas, numa tentativa para voltarem ao seu estado natural . Ainda assim, devido à rijidez proporcionada pela reticulação, as fibras ainda conseguem proporcionar o apoio.estrutural para uma almofada saturada, feita com as referidas fibras . Os dados numéricos do FRV aqui descritos em relação às fibras reticuladas parcialmente dilatadas, serão Vc lores de retenção de água (WRV) . Se o WRV aumentar para além de aproximadamente 60, considera-se que a rijidez das fibras é insuficiente para proporcionar a elasticidade em molhado e a responsividade ao humedecimento, desejadas para suportarem uma estrutura absorvente saturada.

Num método alternativo de reticulação, das fibras em solução, as fibras são primeiramente impregnadas numa solução aquosa ou outra solução dilatadora de fibras, desfluidifiçada, sêcas até um nível desejado e depois submersas numa solução de reticulação miscivel na água, que contem um catalisador e .258

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Mod. 71 - 10 000 βχ.

um agente de reticulação conforme anteriormente descrito.

De preferência, as fibras são desfibradas mecanicamente para uma forma de lanugem, depois da desfluidificação e antes da secagem adicional, a fim de se obterem os benefícios de au mento da torção e do ancaracolamento, conforme anteriormente descrito. A desfibração mecânica praticada depois de porem as fibras em contacto com o agente de reticulação, é menos desejável, uma vez que tal desfibração volatilizaria o agente de reticulação, levando assim, possivelmente, a contaminação atroe férica pelo referido agente ou a elevados investimentos para tratamento do ar.

Numa modificação do processo descrito imediatamente acima, as fibras são desfibradas e depois pré-impregnadas numa solução com.elevada concentração de agente reticuladores e de um diluente das fibras, de preferência água. A concentração do agente reticulador é suficuentemente elevada para inibir a dilatação das fibras provocadas pela água. Cinquenta por cento em pêso, são as soluções aquosas de agentes reticuladores de acordo com o presente invento, de preferência, glutaraldeído que se revelaram úteis para se pré-impregnarem as fibras . As fibras pré-impregnadas são desfluidifiçadas e submersas numa solução de reticulação que contem um diluente polar miscivel na água, um catalisador e uma quantidade limitada de água e depois são reticuladas conforme anteriormente descrito. Também conforme acima descrito, as fibras reticuladas podem ser desfluidifiçadas e sujeitas a uma segunda desfibração mecânicc antes de serem processados numa folha ou numa estrutura absor vente .

Pré-impregnarem-se as fibras com o agente de reticulação numa solução aquosa antes de se fazer com que o agente de reticulação reaja, proporciona propriedades de absorvência inesperadamente elevadas às almofadas absorventes feitas de fibras reticuladas , mesmo em relação às almofadas feitas com fibras reticuladas dos processos de cura por solução não aquo sa anteriormente descritos, em que as fibras não foram pré-im .258

Case WMP.353O

Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-86 pregnadas com uma solução contendo o agente reticulador.

As fibras reticuladas formadas em resultado dos proces sos de reticulação a sêco e de reticulação por solução aquosa precedentes, são o produto do presente invento. As fibras reticuladas do presente invento podem ser utilizadas directamen te na manufactura de núcleos absorventes assentes ao ar. Além disso, devido ao seu carácter endurecido e elástico, as fibrae reticuladas podem ser assentes em molhado numa folha de baixa densidade, não compacta que, quando posteriormente fôr sêca, é directamente utilizável sem mais nenhum processamento mecânico, como núcleo absorvente. As fibras reticuladas podem tam bém ser assentes em molhado, sob a forma de folhas de polpa compactas, para venda e posterior transporte para locais distantes.

Uma vez fabricadas, as fibras individualizadas, e reticuladas, podem ser assentes em sêco e directamente formadas em estruturas absorventes, ou serem assentes molhadas e forma das em estruturas absorventes, ou folhas de polpa densas. As fibras de acordo com o presente invento proporcionam uma variedade de vantagens de desempenho substancial . No entanto, é dificil formar tais fibras numa folha, assente em molhado, li sa, por meio das práticas convencionais de formação de folhas Isto acontece porque as fibras individualizadas e reticuladas floculam muito rapidamente quando em solução. Tal floculação pode ocorrer, tanto no cimo da caixa como aquando da deposição sobre o arame poroso de formação. Verificou-se que as ten tativas para formar folhas com as fibras individualizadas e reticuladas, por meio de métodos convencionais de formação de folhas de polpa, resultavam na formação de uma pluralidade de agregados de fibras floculadas. Isto resulta do carácter rijj. do e torcido das fibras, de um baixo nível de ligação de fibra a fibra e da elevada capacidade de drenagem das fibras, uma vez depositadas sobre um arame de formação de folhas . Constitui por isso uma preocupação comercial significativa que se proporcione um processo praticável para transformar em .258

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folhas as fibras reticuladas e individualizadas, pelo qual se possam formar estruturas absorventes assentes em molhado a folhas de polpa condensadas para trânsito e posterior desfibração .

De acordo com isso, desenvolveu-se um novo processo para se transformar em folhas fibras reticuladas e individuali zadas que tendem a flocular em solução, em que uma pasta con-tendo fibras reticuladas e individualizadas é inicialmente depositada sobre um arame poroso de formação, por exemplo um are me de Fourdrinier, de maneira semelhante à dos processos convencionais de formação de folhas de polpa. No entanto, devido à natureza das fibras reticuladas e individualizadas, estas fibras são depositadas sobre o arame de formação sob a forma de uma pluralidade de agregados de fibras. Pelo menos uma cor rente de fluido, de preferência âgua, é dirigido para as fibras depositadas sobre o arame de formação sob a forma de agre gados. De preferência, uma série de chuveiros é dirigida para as fibras depositadas sobre o arame de formação, tendo os rejs pectivos chuveiros dessa série ritmos volumétricos de fluxo decrescentes. Os chuveiros devem ter uma velocidade suficiente tal que o impacto do fluido contra as fibras actue como inibidor da formação de floculações das fibras e para dispersar as floculações que já se tiverem formado.

passo de assentamento das fibras é executado, de preferência, com uma peneira cilíndrica, tal como um rolo dandy, ou com qualquer outro dispositivo análogo conhecido da técnica para essas funções ou que venha a ser conhecido. Uma vez assente, a folha fibrosa pode então ser sêca e, facul tativamente, condensada até ao ponto que se deseja. 0 espaçamento entre chuveiros variará de acordo com o particular ritmo de floculação, velocidade de linha do arame de formação, drenagem através do arame poroso de formação, número de chuveiros e velocidade e ritmo de fluxo através dos chuveiros . Preferivelmente, os chuveiros ficam suficientemente perto uns dos outros para não permitirem que se registem níveis de flo9Q _ .258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 culação substancial .

Além de inibirem a formação e de dispersarem as flocu1 ações de fibras, os fluidos aspergidos sobre as fibras pelos chuveiros compensam também a drenagem extremamente rápida das fibras reticuladas e individualizadas, ao proporcionarem-lhes um meio liquido adicional em que as fibras se podem dispersar para a subsquente formação das folhas. A pluralidade de chuveiros com rotmos volumétricos de fluxo decrescentes facilitam um aumento liquido sistemático na consistência da pasta, ao mesmo tempo que proporciona um efeito dispersivo e inibidor repetitivo sobre as floculações de fibras . Isto resulta na for mação de uma deposição relativamente lisa e uniforme das fibras que são então prontamente, isto é, antes da refloculação, assentes numa forma em folha, ao permitir-se que o fluido drene e comprima as fibras de encontro ao arame poroso .

Em relação às folhas de polpa convencionais, feitas com fibras não reticuladas, celulósicas as folhas de polpa fei tas com as fibras reticuladas de acordo com o presente invente são mais dificeis de comprimir até densidades de polpa convencionais . Por isso, pode ser desejável combinarem-se fibras re ticuladas com fibras não reticuladas, tais como as convencionalmente utilizadas na manufactura de núcleos absorventes. As folhas de polpa que contem fibras endurecidas e reticuladas, contém, de preferência, entre cerca de 5 % e cerca de 90 % de fibras não reticuladas celulósicas, com base no pêso total em sêco da folha, misturadas com as fibras reticuladas e individualizadas . Ê especialmente preferido incluir-se entre cerca de 5 % e cerca de 30 % de fibras celulósicas, não reticuladas, altamente refinadas, com base no pêso total em sêco da folha. Tais fibras altamente refinadas são refinadas ou batidas até a um nível de liberdade inferior a cerca de 300 CSF ml e mais preferivelmente, inferior a cerca de 100 CSF ml. As fibras não reticuladas são, de preferência, misturadas com uma massa aquosa das fibras reticuladas e individualizadas . Esta mistura pode então ser formada numa folha de polpa condensada para .258

Case WMP 3530

Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 posterior desfibração e formação em almofadas absorventes . A incorporação das fibras não reticuladas facilita a compressão da folha de polpa numa forma condensada, ao mesmo tempo que lhe proporcione uma perda surpreendentemente pequena de absor vencia nas almofadas absorventes posteriormente formadas . Alérr disso, as fibras não reticuladas , aumentam a força da folha de polpa e das almofadas absorventes feitas, ou directamente a partir da folha de polpa, ou logo a partir da mistura de fibras reticuladas e não reticuladas. Independentemente do facto de a mistura das fibras reticuladas e não reticuladas ter sido feita primeiro numa folha de polpa e depois formada numa almofada absorvente, ou ter sido directamente formada numa almofada absorvente, a almofada absorvente pode ser assente tan to ao ar como em molhado, conforme anteriormente descrito.

As folhas ou tramas feitas de fibras reticuladas e individualizadas, ou de misturas que também contenham fibras não reticuladas, terão preferentemente, pêsos de base inferio res a cerca de 800 g/m e densidades inferiores a cerca de 0,60 g/cm . Embora não se pretenda com isso limitar o âmbito do invento, folhas assentes em molhado com pêsos de base entre 2 2 cerca de 300 g/m e cerca de 600 g/m e densidades entre cerca de 0,15 g/cm e cerca de 0,30 g/cnr são especialmente contei piadas para aplicação directa como núcleos absorventes em artigos descartáveis tais como, fraldas, tampões e outros artigos cataménicos . Estruturas tendo pêsos de base e densidades mais elevados do que estes níveis são considerados mais úteis para subsequente fragmentação e assentamento arejado ou em mo lhado, para formação de estruturas com densidade e pêso de ba se inferiores, que são mais úteis para aplicações absorventes. No entanto, tais pesos de base e densidade mais elevados apre sentam também uma capacidade de absorção surpreendentemente elevada tal como a responsividade ao humedecimento. Outras aplicações contempladas para as fibras de acordo com o presen te invento incluem folhas de papel higiénico, em que a densidade de tais folhas pode ser inferior a 0,10 g/cc .

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Mod. 71 - 10 000 sx. - 4-86

Para aplicação em produtos em que as fibras reticuladas se encontram dispostas perto ou encostadas à pele de uma pessoa, é desejável processar ainda as fibras para se remover o excesso de agente reticulador não reagido. Preferivelmente, o nivel de agente de reticulação não reajido é reduzido para, pelo menos, abaixo de cerca de 0,03 %, com base no pêso em se co das fibras celulósicas . Uma série de tratamentos que se · revelou capaz de remover com sucesso o excesso de agente de reticulação compreende, em sequência, a lavagem das fibras re ticuladas, deixar as fibras impregnarem-se numa solução aquosa durante um espaço de tempo apreciável, peneirar as fibras, desidratá-las, por exemplo põr meio de centrifugação, até uma consistência de entre cerca de 40 % e cerca de 80 %, desfibrar mecanicamente as fibras desidratadas conforme anteriormente descrito e secar as fibras ao ar . Verificou-se que este processo reduz o conteúdo de agente reticulador residual livre para entre 0,01 % e cerca de 0,15 %·

Num outro método para redução do agente reticulador residual, o agente reticulador imediatamente extraível é remo vido por meio de lavagens alcalinas. A alcalinidade pode ser introduzida por meio de compostos básicos tais como hidróxido de sódio, ou, alternativamente, sob a forma de agentes oxidan tes tais como os produtos químicos vulgarmente utilizados como agentes branqueadores, por exemplo, hipoclorito de sódio e compostos que contém amino, por exemplo hidróxido de amónio, os quais hidrolizam os vinculos semi acéticos, para formarem bases de Schiff . De preferência o pH é mantido a um nível de pelo menos pH7 e mais preferivelmente a pelo menos cerca de pH9, para inibir a reversão do vínculo de reticulação acética Prefere-se provocar a decomposição dos vínculos semi-acético^ embora mantendo a neutralidade em relação aos vínculos acéticos . Por essa razão são preferidos os agentes extractores que operam em condições altamente alcalinas. Observou-se que lava gens únicas com concentrações 0,01N e 0,IN de hidróxido de amónio reduziam o conteúdo de resíduos para entre cerca de .258

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0,0008 % e cerca de 0,0023 % para períodos de impregnação de 30 minutos a duas (2) horas. Crê-se que há um beneficio adicio nal minimo com tempos de impregnação maiores do que cerca de 30 minutos e para concentrações de hidróxido de amónio que excedem cerca de 0,01N.

Tanto a oxidação num só passo como a oxidação em passos múltiplos revelaram-se métodos eficazes para se extraírem os agentes reticuladores residuais . Uma lavagem de passo único com 0,1 % de cloro disponível (Cl disp .) a cerca de 0,8 % de Cl disp., com base no pêso em seco das fibras, fornecido sob a forma de hipoclorito de sódio, revelou ser capaz de reduzir os níveis de agente de reticulação residual para entre cerca de 0,0015 % e cerca de 0,0025 %.

Numa nova abordagem à produção de fibras reticuladas e individualizadas, as fibras base são sujeitas a uma sequência de branqueamento de passos múltiplos convencional, mas nu. ponto intermédio da sequência do processo de branqueamento, este é interrompido e as fibras são reticuladas de acordo com o presente invento. Depois da cura, o resto do processo de branqueamento é levado até ao fim. Verificou-se que se podem obter desta maneira niveis aceitavelmente baixos de agente re ticulador residual inferiores a cerca de 0,006 %. Considera-se que este método constitui a forma preferida de se produzirem fibras reticuladas, uma vez que a despesa em capital e os inconvenientes do processamento de equipamento adicional de lavagem e extracção e de passos adicionais de processamento são evitados devido à aglutinação dos passos de branqueamento e de redução residual . As sequências de branqueamento praticadas e o ponto de interupção na sequência para se fazer a reticulação podem variar largamente, como será evidente para qualquer técnico do ramo . No entanto, sequências de branqueamento de passos múltiplos, em que os passos DEP* ou DEH* se seguem à reticulação, revelaram proporcionar resultados desejáveis. (*D - dióxido de cloro, E - extracção cáustica, p - peróxido, H -hipoclorito de sódio) . Os passos pós-reticu58 .258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 lação da sequência de branqueamento são, preferentemente, tratamentos alcalinos executados a um pH maior do que cerca de pH7 e, mais preferivelmente, maior do que cerca de pH9.

Além de proporcionarem uma redução efectiva do agente de reticulação residual, os tratamentos alcalinos pós-reticulação revelaram facilitar o desenvolvimento de um FRV (valoi de retenção de líquidos) das fibras, para níveis de reticulação equivalentes. As fibras com FRV mais elevados têm uma menor elasticidade em sêco, isto é, são fáceis de condensar enquanto se encontram num estado sêco, embora retenham substancialmente a mesma elasticidade em molhado e responsividade ao humedecimento que as fibras, noutros aspectos equivalentes, reticuladas depois do completamento do branqueamento. Isto foa especialmente surpreendente, considerando-se que, até aqui, un FRV mais elevado resultava em propriedades de absorvência reduzidas .

As fibras reticuladas aqui descritas são utilizáveis numa grande variedade de produtos absorventes que incluem, mas não se limitam, a fraldas descartáveis, cataménicos, guardanapos sanitários, tampões e ligaduras, em que cada um de tais artigos tem uma estrutura absorvente que contem as fibras reticuladas e individualizadas aqui descritas. Por exemplo, ume. fralda descartável ou um artigo semelhante com uma folha supe rior permeável aos líquidos, uma folha inferior impermeável aos líquidos ligada à folha superior e uma estrutura absorvente que contem as fibras reticuladas e individualizadas, é particularmente contemplado. Tais artigos são descritos de forma genérica na Patente U.S. 3.860.003, atribuída a Kenneth B. Buell, em 14 de Janeiro de 1975, aqui incorporada a titulo de referência.

Convencionalmente, os núcleos absorventes para fral das e certos outros produtos cataménicos, são feitos de fibras celulósicas não endurecidas nem reticuladas, em que os núcleos absorventes têm densidades em sêco de cerca de 0,06 g/cc e cerca de 0,12 g/cc. Quando molhado, o núcleo absorvente apre58 .258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 senta geralmente uma redução no volume .

Verificou-se que as fibras reticuladas de acordo com c presente invento podem ser usadas para se fazerem núcleos atear ventes com propriedades de absorção de liquidos substancialmente mais elevadas que incluem, mas não se limitam, a capacidade absorvente e o ritmo do gotejamento, relativamente aos ní cleos de densidade equivalente feitos de fibras não reticuladas convencionais ou de fibras reticuladas da técnica anterioi Além disso, estes resultados de absorvência melhorada podem ser obtidos juntamente com niveis aumentados de elasticidade em molhado. Para núcleos absorventes com densidades situadas entre cerca de 0,06 g/cc e cerca de 0,15 g/cc que mantém um volume substancialmente constante quando molhados, é especialmente preferido utilizar fibras reticuladas que tenham um nível de reticulação situado entre cerca de 2,0 moles % e cerca de 2,5 moles % de agente reticulador, com base numa base molar de anidroglucose celulose sêca. Os núcleos absorventes feitos com essas fibras têm uma combinação desejável de integridade estrutural, isto é, resistência à compressão e elasti cidade em húmido. 0 termo elasticidade em húmido, no presente contexto, refere-se à capacidade da almofada humedecida para voltar à sua forma original e ao seu volume inicial quando li berta de forças compressivas . Em comparação com os núcleos feitos com as fibras não tratadas e com as fibras reticuladas anteriormente conhecidas, os núcleos absorventes feitos com as fibras de acordo com presente invento, recuperarão uma pro porção substancialmente maior dos seus volumes originais, quai do libertas de forças compressivas molhadas .

Numa outra forma de realização preferida, as fibras reticuladas e individualizadas , são formadas num núcleo absox vente, assente ao ar ou em molhado ( e depois sêco ), que é comprimido até uma densidade seca inferior à densidade molhada de equilíbrio da almofada. A densidade molhada de equilítrio é a densidade da almofada, calculada numa base de fibra seca, quando a almofada está completamente saturada com um fluido.

O c

58.258

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Quando as fibras são formadas num núcleo absorvente com uma densidade seca inferior à densidade de equilíbrio em molhado, quando molhada até à saturação, o núcleo deprimir-se-á até à densidade de equilíbrio em molhado. Alternativamente, quando as fibras são formadas em núcleos absorventes com uma densidade em seco maior do que a densidade de equilíbrio em molhado, quando molhado até à saturação, o núcleo expandir-se-á até à densidade de equilíbrio em molhado. As almofadas feitas com as fibras de acordo com o presente invento tem densidades de equilíbrio em molhado que são substancialmente inferiores às das almofadas feitas com fibras convencionais não reticuladas . As fibras de acordo com o presente invento podem ser comprimidas até uma densidade mais elevada do que o equilíbrio, para formarem uma almofada que, quando molhada, se expandirá, aumentando assim a capacidade absorvente até um grau significativamente maior do que o obtido para as fibras não reticula das .

Propriedades especialmente elevadas de absorvência de elastecidade em molhado, e responsividade ao humedecimento, podem ser obtidas para níveis de reticulação de entre cerca de 0,75 moles % e cerca de 1,25 moles %, calculados numa base molar de celulose seca. De preferência tais fibras são formados em núcleos absorventes com densidade em seco meiores do que as suas densidades de equilíbrio em molhado. De preferência os núcleos absorventes são comprimidos até densidades de entre cerca de 0,12 g/cc e cerca de 0,60 g/cc, em que a densi dade de equilíbrio em molhado correspondente é inferior à densidade do núcleo seco, comprimido. Também de preferência, os núcleos absorventes são comprimidos até uma densidade de entre cerca de 0,12 g/cc e cerca de 0,40 g/cc, em que as correspondentes densidades de equilíbrio em molhado se situam entre cerca de 0,08 g/cc e cerca de 0,12 g/cc. Relativamente às fibras reticuladas que têm níveis de reticulação de entre 2,0 moles % em cerca de 2,5 moles %, as primeiras são menos rígidas, o que as torna por isso mais adequadas à compressão .258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 até limites de densidade mais elevados. As fibras mencionadas em primeiro lugar tem também uma responsividade mais elevada ao humedecimento, pelo facto de, quando molhadas, se abrirem a um ritmo mais rápido e num maior grau do que o das fibras que tem níveis de reticulação dentro dos limites de 2,0 moles % e 2,5 moles %, têm uma elastecidade em molhado mais elevada e retem quase a mesma capacidade absorvente . Deverá reconhe- . cer-se, no entanto, que as estruturas absorventes situadas dentro dos limites de densidade mais elevados podem ser feitas com fibras reticuladas situadas dentro dos limites de reticulação mais elevados, tal como as estruturas absorventes de menor densidade podem ser feitas com fibras reticuladas que tenham níveis inferiores de reticulação. Crê-se que podem obter-se para todas essas estruturas niveis melhorados de desempenho, relativamente às fibras reticuladas individualizadas anteriormente conhecidas .

Embora a discussão antecedente envolva formas de reali zação preferidas para as estruturas absorventes de alta e bai xa densidade, deverá reconhecer-se que uma grande variedade de combinações de estruturas absorventes e de níveis de agente de reticulação, situada entre os limites aqui revelados, proporcionarão características superiores de absorção e de integridade da estrutura absorvente, relativamente às fibras celulósicas convencionais e às fibras reticuladas anteriormente conhecidas. Tais formas de realização são consideradas incluídas no âmbito do presente invento .

As estruturas absorventes feitas com fibras reticuladas e individualizadas podem além disso conter partículas diferentes de material de formação em hidrogel substancialmente insolúvel na água. 0 material de formação de hidrogel é constituído por compostos químicos capazes de absorverem os fluidos e retê-los sob pressões moderadas.

Os materiais de formação de hidrogel podem ser compostos orgânicos como polímeros reticulados ou inorgânicos como os geles de sílica. Deverá entender-se que reticulação,quando qo .258

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Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-8β referida em ligação com os meteriais de formação hidrogel, as sume um significado mais amplo que o contemplado em ligação com a reacção dos agentes de reticulação com as fibras de celulose, para formarem as fibras reticuladas e individualizadas. Os polímeros reticulados de formação de hidrogel podem ser reticulados por meio de vínculos covalentes, iónicos, de Van der Waal ou de hidrogénio . Exemplos de materiais de formação hidrogel incluem poliacrilamidas, álcool polivinílico, copolimeros de anidrido maleico etileno, éteres de polivinilo celulose hidroxipropil, celulose carboximetil, morfolinona de polivinil, polímeros e copolimeros de ácido vinilsulfónico, poliacrilatos, poliacrilamidas, polivinil piridina e semelhan tes . Outros materiais adequados de formação de hidrogel são os apresentados em Asqarsson e al., Patente U.S. 3.901.236, emitida em 26 de Agosto de 1975, cuja descrição é aqui incorporada como referência. Polímeros de formação de hidrogel particularmente preferidos para utilização no núcleo absorvente são amido enxertado com acrilonitrilo hidrolizado, amido enxertado com ácido acrílico, poliacrilatos e copolimeros de anidrido maleico isobutileno ou suas misturas . Exemplos dos materiais de formação hidrogel que podem ser utilizados são o Aqualic L-73, um ácido poliacrilico parcialmente neutralizado feito pela Nippon Shokubai Co., Japão e o Sanwet IM 1000 um amido enxertado com ácido acrilico parcialmente neutralizado feito por Sanyo Co., Ltd, Japão. Materiais de formação de hidrogel com resistências de gel relativamente elevadas, conforme descrito no Pedido de Patente U.S. com p número de série 746.152, apresentado em 18 de Junho de 1985, aqui apresentado como referência, são preferidos para utilização com as fibras reticuladas e individualizadas.

Processos para a preparação de materiais de formação em hidrogel são apresentados em Masuda e al ., Patente U.S. N? . 4.076.663, emitida em 28 de Fevereiro de 1978; em Tsubakimoto e al ., Patente U .S .N5 4.286.082, emitida em 25 de Agosto de 1981; e ainda nas Patentes U.S. 3.734.876, 3.661.815, 3.670.73:.

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3.664.343, 3.783.871 e Patente Belga 785.850, cujas descriçfès são aqui incorporadas a titulo de referência.

material de formação de hidrogel pode ser distribuído por toda a estrutura absorvente contendo fibras reticuladas e individualizadas, ou pode estar limitado à distribuição através de uma determinada camada ou secção da estrutura atsor vente . Numa outra forma de realização, o material de formação hidrogel é feito aderir ou laminado numa folha ou pelicula que é justaposta a uma estrutura fibrosa, absorvente, que pode incluir fibras reticuladas e individualizadas . Tal folha ou pelicula pode ter camadas múltiplas de modo que o material de formação de hidrogel esteja contido entre as camadas. Numa outra forma de realização o material de formação de hidrogel pode ser feito aderir directamente à superfície das fibras da estrutura absorvente .

Aumentos surpreendentemente grandes na secura da pele tem sido observados para as estruturas absorventes que combinam as fibras reticuladas e individualizadas de acordo com o presente invento e os materiais de formação de hidrogel, de acordo com o nivel de humedecimento da pele medido por meio de um evaporimento, após se ter posto em contacto estruturas húmidas absorventes com a pele humana. Crê-se que esta melhoria se deve à elevada capacidade de gotejamento das fibras retiduladas e individualizadas relativamente ãs fibras conven cionais e ao aumento da capacidade de absorção da estrutura. A capacidade única de gotejamento das estruturas feitas com as fibras reticuladas e individualizadas, resulta da natureza rígida das fibras e dos espaços vazios relativamente grandes dai resultantes. No entanto, níveis excessivamente elevados de agente de reticulação, tal como podem estar presentes em certas fibras individualizadas e reticuladas anteriormente conhecidas, podem reduzir o gotejamento devido às caracteristicas hidrofóbicas do agente de reticulação.

Outra importante vantagem foi observada relativamente às estruturas absorventes feitas de fibras reticuladas e indd

.258

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I. 71 - 10 000 ex. - 4-86 vidualizadas, com densidades em seco que são mais elevadas do que as suas densidades de equilíbrio em molhado respectivas (calculadas numa base de fibras secas). Especificamente, este tipo de extrutura absorvente expande-se em volume quando é molhada. Como resultado dessa expansão, a rede capilar inter-fibras das fibras dilata-se também. Nas estruturas absorventes convencionais que tem nelas misturados material de formação de hidrogel o material de formação de hidrogel expande-se em volume devido à absorção de fluidos e pode bloquear ou reduzir de tamanho as vias capilares para a absorção de fluidos antes da utilização total do potencial de absorção de fluidos da estrutura. Este fenomeno é conhecido por bloqueio devido à gel . A dilatação capilar devida à expansão da rede fibrosa da estrutura absorvente reduz a ocorrência de bloqueio à de gel . Isto permite maiores proporções do potencial de absorção dos fluidos da estrutura a ser utilizada e permite níveis mais elevados de material de formação de hidrogel a serem utilizados na estrutura absorvente., sem niveis significativos de bloqueio devido ao gel, se tal for desejado.

Estruturas absorventes que contem fibras reticuladas e individualizadas e material de formação de hidrogel para apl.í cação em núcleos de fraldas têm, preferentemente, densidades em seco de entre cerca de 0,15 g/cc e cerca de 0,40 g/cc e preferivelmente contém menos do que cerca de 20% de material de formação de hidrogel_r calculado numa base peso das fibras em seco. Mais preferivelmente, as fibras reticuladas e individualizadas tem entre cerca de 0,75 moles % e cerca de 1,25 moles % de glut ar aldeído, calculado numa base molar de anidro glucose celulose, nelas reagido sob a forma de vínculos intra·fibras de reticulação, em que as fibras são formadas em estru turas absorventes relativamente finas, num estado seco sufici entemente comprimido para que a estrutura se possa dilatar quando molhada.

material de formação de hidrogel pode estar homogeneamente disperso por toda ou parte da estrutura absorvente. Pa4Γ) _ .258

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JUN.1337

Mod. 71 . 10 000 ex. - 4-86 ra uma estrutura de fralda conforme descrito na Patente U.S. 3.860.003, que tem uma estrutura de núcleo absorvente que contem as fibras reticuladas e individualizadas preferidas, uma densidade seca de cerca de 0,20 g/cc e também contem material de formação hidrogel nele disperso. Actualmente cre-se que um equilíbrio óptimo entre gotejamento da fralda, capacidade a absorvente total, humidade da pele e viabilidade económica, s.e obtem para conteúdos de Aqualic L-73 de entre cerca de 5% em peso e cerca de 20% em peso, com base no peso total do núcleo absorvente seco. Entre cerca de 8% em peso e cerca de 10% em peso de material de formação hidrogel, como por exemplo Aqualic L-73 são, de preferência, misturados com núcleos contendo as fibras reticuladas e individualizadas, em produtos tais como os apresentados na Patente U.S. 3.860.003.

As estruturas absorventes acima descritas podem também incluir fibras convencionais, cardadas, ou fibras altamente refinadas, em que a quantidade de material de formação de hidrogel se baseia no peso total das fibras conforme anteriormente discutido. As formas de realização aqui apresentadas são de natureza exemplar e não pretendem limitar o âmbito da aplicação dos materiais de formação de hidrogel com as fibras individualizadas e reticuladas.

Foi utilizado o processo seguinte para a determinação do valor de retenção de água de fibras celulósicas.

Uma amostra de cerca de 0,3 g a cerca de 0,4 g de fibras é impregnada num contentor coberto com cerca de 100 ml de água destilada ou desionizada, à temperatura ambiente, durante entre cerca de 15 e cerca de 20 horas. As fibras impregnadas são recolhidas num filtro e transferidas para um cesto de rede metálica de 80 molhes, suportado cerca de 3,81 cm de 1,5 polegadas acima de um fundo de peneira de 60 molhes de um tubo centrífugo . 0 tubo é coberto com uma tampa de plástico e a amostra é centrifugada a uma força centrífuga relativa de 1500 a 1700 gravidades durante 19 a 21 minutos. As fibras centrifugadas são então removidas do cesto e pesadas. As fiΛ Ί

58.258

Case WMP 3530 bras pesadas são secas até um peso constante, a 105 2 C e vol tadas a pesar. 0 valor de retenção de água é calculado como se gue:

(1) WRV = (W-D x 100 ——

D

Mod. 71 - 10 000 βχ.

em que,

W = peso em molhado das fibras centrifugadas; D = peso em seco das fibras; e

W-D = peso da água absorvida.

processo seguinte foi utilizado para a determinação da capacidade de gotejamento de núcleos absorventes . A capacidade de gotejamento foi utilizada como uma medida combinada da capacidade absorvente e do ritmo de absorção dos núcleos.

Uma almofada absorvente com 10,16 cm χ 10,16 cm (4 χ 4 polegadas) de lado, pesando cerca de 7,5 g é colocada numa re de de malha. Urina sintética é aplicada no centro da almofada a um ritmo de 8 ml/s . 0 fluxo de urina sintética é suspenso quando a primeira gota de urina escapar pelo fundo ou pelos lados da almofada. A capacidade de gotejamento é calculada pela diferença em massa da almofada antes e depois da introdu ção da urina sintética, dividida pela massa das fibras, numa base de fibras totalmente secas.

processo seguinte foi utilizado para se determinar a compressibilidade das estruturas absorventes. A compressibi lidade em molhado foivtilizada como uma medida da resistência à compressão em molhado, da integridade estrutural em molhado e da elastecidade em molhado dos núcleos absorventes .

Uma almofada com 10,16 cm χ 10,16 cm ( 4 χ 4 polegadas) pesando 7,5 g é preparada, a sua densidade é calculada e a sua espessura medida. A almofada é carregada com urina sintética até dez vezes o seu peso em seco ou até ao seu ponto de saturação, segundo qual seja o menor daqueles dois valores. Uma carga compressiva de 0,1 PSI é aplicada à almofada, pas4?

.258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 sados cerca de 60 segundos, tempo durante o qual a almofada se equilibra, a espessura da almofada é medida. A carga compressiva é então aumentada para 1,1 PSI, a almofada é deixada equilibrar e a espessura é medida. A carga compressiva é então reduzida para 0,1 PSI, a almofada deixada equilibrar e a espessura é medida de novo. As densidades são calculadas para a almofada à carga original de 0,1 PSI, à carga de 1,1 PSI e à segunda carga de 0,1 PSI, referida como carga 0,1 PSIR ( PSI de repercursão). 0 volume despejado relatado em cc/g, é então determinado para cada um dos pesos de pressão respectivos. 0 volume esvaziado é o reciproco da densidade da almofada molhada menos o volume das fibras (0,95 cc/g). 0= volumes despejados com as PSI 0,1 e 1,1 PSI são indicadores úteis de resistência à compressão em molhado e da integridade estrutural em molhado. Volumes vazios mais elevados para densidades de almofada iniciais comuns, indicam uma maior resistência à compressão em molhado e uma integridade estrutural em molhado maior. A diferença entre os volumes despejados 0,2 PSI e 0,1 PSIR é util para se comparar a elastecidade em molhado das almofadas absorventes. Uma diferença menor entre o volume 0,1 PSI e o volume vazio 0,1 PSIR indica uma elastecidade molhada mais elevada.

Igualmente, a diferença de calibre entre a almofada seca e a almofada saturada antes da compressão, revelou-se um indicador útil da responsividade ao humedecimento das almofadas .

processo seguinte foi uti lizado para se determinar a compressibilidade em seco de núcleos absorventes . A compressibilidade em seco foi utilizada como medida de elasticidade em seco dos núcleos .

Uma almofada quadrada com 10,16 cm ( quatro polegadas) de lado, assente arejadamente, com uma massa de cerca de 7,6 é preparada e comprimida, num estado seco, por meio de uma prensa hidráulica a uma pressão de 5500 lbs/16 pol. A almofa da é invertida e a pressão repetida. A espessura da almofada

Ζ1Ί _

58.258

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Mod. 71 . 10 000 βχ.

é medida antes e depois da pressão por meio de um calibrador sem carga. A densidade antes e depois da pressão é então calculada como massa/(área x espessura). Diferenças maiores entre a densidade, antes e depois da pressão, indicam uma menor elasticidade em sêco.

processo seguinte foi utilizado para se determinar o nivel de glutaraldeído que reajiu para formar vínculos de reticulação intrafibras com o componente celulósico das fibras individualizadas e reticuladas com glutaraldeído.

Uma amostra de fibras individualizadas e reticuladas, é extraída com HC1 a O,1N. 0 extracto é separado das fibras e o mesmo processo de extracção/separação é então repetido, mais três vezes, para cada amostra. 0 extracto de cada extrac ção é separadamente misturado com uma solução aquosa de 2,4-dinitrofenil-hidrazona (DNPH). A reacção é deixada continuar durante 15 minutos, após o que um volume de clorofórmio é adi cionado à mistura. A mistura de reacção é misturada durante mais 45 minutos. As camadas de clorofórmio e aquosa são separadas por meio de um funil separador. 0 nível de glutaraldeído é determinado por meio da análise da camada de clorofórmio por meio de cromatografia liquida de alta pressão (HPLC) para detecção do derivado de DNPH .

As condições cromatográficas para a análise HPLC que foram utilizadas são - Coluna: C-18 de fase invertida; Detector: UV a 360 mm; Fase móvel 80-20 metanol: água; Ritmo de fluxo: 1 ml/min.; medição feita: altura máxima. Uma curva de calibração da altura máxima e do conteúdo de glutaraldeído foi desenvolvida por meio da medição das alturas máximas de HPLC de cinco soluções padrão que tinham níveis de glutaraldeído conhecidos, situados entre 0 e 25 ppm.

Cada uma das quatro fases de clorofórmio para cada amostra de fibras foi analisada por meio de HPLC, a altura máxima medida, e o nível de glutaraldeído correspondente determinado a partir da curva de calibração. As concentrações do glutaraldeído para cada uma das extracções, foram então .258

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somadas e divididas pelo peso da amostra de fibras (numa base de fibra seca) para proporcionar o conteúdo de glutaraldeldo numa base de peso das fibras .

Estiveram presentes dois máximos de glut araldeido para cada um dos cromatogramas HPLC. Qualquer dos máximos pode ser usado, desde que o mesmo máximo seja sempre μΐίΐϊζβάο no decorrer de todo o processo.

EXEMPLO 1

Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-86

Este exemplo mostra o efeito de níveis variáveis de um agente de reticulação, glutaraldeido, sobre a absorvência e elasticidade de almofadas absorventes feitas com fibras reti culadas e individualizadas. As fibras reticuladas e individualizadas, foram feitas de acordo com um processo de reticulação a sêco.

Para cada amostra foi proporcionada uma quantidade de polpa de madeira macia do sul Kraft (SSK) que nunca tinha sido sêca. As fibras tinham um conteúdo de humidade de cerca de 62,4 % (equivalente a uma consistência de 37,6 %). Uma pasta foi formada por meio da adição de fibras a uma solução que con tinha uma quantidade seleccionada de 50 % de solução aquosa de glutaraldeido, 30 % (com base no pêso do glutarai deído) de hexaidrato nitrato de zinco, água desmineralizada e uma quantids de suficiente de HC1 para diminuir o pH da pasta para cerca de 3,7 . As fibras foram impregnadas na pasta durante um periodo de 20 minutos e depois desidratadas até uma consistência de fi bra de cerca de 34 % a cerca de 35 % por meio de centrifugaçãc A seguir as fibras desidratadas foram sêcas ao ar até uma consistência de cerca de 55 % a 56 %, por meio de um secador de sopro que utilizava a temperatura ambiente do ar. As fibras sê cas ao ar foram desfibradas por meio da utilização de um dispositivo de cardação de três fases conforme descrito na Patente U.S. 3.987-968. As fibras desfibradas foram colocadas em tc buieiros e curadas a 145® C numa estufa de secagem essencialmente estática, durante um periodo de 45 minutos. A reticula58 .258

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Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 ção foi completada durante o período passado na estufa. As fi bras reticuladas e individualizadas, foram colocadas numa peneira de malha metálica e lavadas com água a cerca de 202 c, impregnadas até uma consistência de 1 % durante uma hora (1) em água a 60? C, peneiradas, lavadas com água a cerca de 202c uma segunda vez, centrifugadas até uma consistência de fibras de 60 % , desfibradas num cardador de três fases conforme anteriormente descrito e sêco até final numa estufa estática a 1052 C durante quatro (4) horas. As fibras sêcas foram assen10 tes de maneira arejada para formarem almofadas absorventes .

As almofadas foram comprimidas com uma prensa hidráulica até ) uma densidade de 0,10 g/cc . As almofadas foram testadas quanto a absorvência, elasticidade e quantidade de glutaraldeído reajido, conforme os procedimentos aqui definidos . 0 gluta¹⁵ raldeído reajido é relatado em moles % calculados numa base de anidroglucose celulose na fibra sêca„ Os resultados são fornecidos no Quadro 1.

AC .258

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QUADRO 1

Mod. 71 - 10 000 sx. - 4-86

Amostra /	Glutaraldeído (mole %) Acrescentado reagido	WRV (%)
1	0/0	79 .2
2	1 .73/0 .44	51 .0
3*	n/a/o.50	48 .3
4	2 .09/0 .62	46 .7
5	3 .16/0 .99	36 .3
6	4 .15/1 .54	35 .0
7	6 .46/1 .99	32 .8
8	8 .42/2.75	33 .2
9	8 .89/2 .32	29 .2
10	12 .60/3 .32	27 .7

Capacidade gotejamento <?· 8 ml/ s (g/g) o.ipsi 1 .ipsi oipsif

Compressibilidade err molhado (cc/g)

n/a	10.68	6 .04	6 .46
6 .98	11 . 25	5 -72	6 .57
n/a	n/a	n/a	N/A
n/a	11 . 25	6 .05	6 .09
15 .72	12.04	6 .09	6 .86
15 .46	13.34	6 .86	8 .22
12 .87	13.34	6.93	8 .31
16 .95	13 .13	7 .38’	8 .67
13.59	12.56	6 .51	7 .90
13 .47	12.04	6 .63	7 .82

Tirada de uma amostra de (N/a) - Não Disponível fibras separada .

EXEMPLO 2

As fibras reticuladas e individualizadas do Exemplo foram formadas em almofadas absorventes assentes a sêco, com 30 uma densidade de fibra de 0,20 g/cc. As almofadas foram deixa· das expandir-se em condições de ausência de restrições quando molhadas com urina sintética, durante a execução do processo de capacidade de gotejamento. As almofadas foram seguidamente testadas quanto à absorvência, elasticidade e integridade es³⁵ trutural, de acordo com o processo anteriormente delineado de /1 n .258

Case WMP 3530 >1987

compressibilidade em húmido . Os resultados são comunicados no juadro 2. A capacidade de gotejamento e a compressibilidade em •nolhado aumentaram significativamente para 0,50 moles % de glu taraideido .

Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-ββ

10 1	Amostra Capacidade de
	gote jamento $ 8 ml/s (g/ g)
-	1	4.56
15	2	7 .84
	3*	11 .05
	4	9 .65
	5	12 .23
20	6	13 .37
	7	11 .09
	8	12 .04
- ^? 25	9	7 .99
10	3 .57

* Retiradas de uma

QUADRO 2

Compressibilidade em molhado (cc/g)

0 .1PSI	1 .1PSI	0.1 PSIR
8 .95	5.38	5 .90
8 .31	4.80	5 .72
11 .71	6.63	7 .31
8 .90	5.11	6 .10
11 .87	6.35	7 .52
10 .54	6.04	7 .25
9 .80	5.67	6 .92
9 .69	5.72	6 .86
9 .80	5.50	6 .74
9 .25	5.50	6 .46

amostra de fibras separada.

EXEMPLO 3

A finalidade deste exemplo é mostrar que baixos níveis de agente de reticulação extraivel podem ser obtidos sujeitando-se as fibras a sequências de branqueamento após a reticulação. 0 nível de agentes de reticulação extraivel foi detei minado pela impregnação de uma amostra de fibras com água de58 .258

Case WMP 3530

Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 sionizada a 402 C, a uma consistência de 2,5 % durante uma (1) hora. 0 glutaraldeído extraído pela água foi medido por meio de HPLC e relatado como glutaraldeído extraível numa base de pêso de fibra sêca. As fibras foram reticuladas por meio de ujt processo de reticulação a sêcõ.

Foi proporcionada polpa de madeira macia do sul Kraft (SSK). As fibras da polpa foram parcialmente branqueadas por meio das seguintes fases de sequência de branqueamento: cloração (c) - pasta a 3-4 % de consistência tratada com cerca de 5 % de cloro disponível (Cl disp) a cerca de pH 2,5 e cerca de 38e c durante 30 minutos; extracção cáustica - pasta aquosa com uma consistência de 12 % tratada com 1,4 g/1 de NaOH a cerca de 742 c durante 60 minutos; e tratamento com hipoclorito (h) - pasta com 12 % de consistência tratada com hipoclorito de sódio suficiente, a 11-11,5 de pH a entre 382 c e 602 C durante 60 minutos , para fornecer um brilho de Elretho de 60-65 e uma viscosidade de 15,5-16,5 cp . As fibras parcialmente branqueadas foram processadas em fibras individualizadas e reticuladas, utilizando-se o glutaraldeído como agente de ret: culação, de acordo com o processo descrito no Exemplo 1 . As f:. bras retiveram 2,29 moles % de glutaraldeído, calculados numa base molar de anidroglucose celulose nas fibras sêcas . Tipicamente , tais fibras tem níveis extraíveis de glutaraldeído de cerca de 1000 ppm (0,1 %) .

branqueamento das fibras individualizadas parcialmente branqueadas, foi depois continuado e completado com dió xido de cloro (d), extracção (e) e hipoclorito de sódio (H) na sequência (DEH) . Na fase do dióxido de cloro (D) , as fibras reticuladas e individualizadas foram impregnadas numa pasta aquosa com uma consistência de 10 % que também continha uma quantidade de cloreto de sódio para proporcionar 2 % de cloro disponível numa base de fibra em sêco. Após a mistura, o pH da pasta foi reduzido para cerca de pH 2,5 pela adição de HC1 e depois aumentado para pH 4,4 pela adição de NaOH. A pasta de polpa foi a seguir colocada numa estufa a 702 c durante

A 'Λ .258

Case WMP 3530

Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86

2,5 horas, peneirada, enxaguada com égua até pH neutro e centrifugada até uma consistência de 61,4 %.

Na fase extracção, uma pasta aquosa com 10 % de consistência de fibras desidratadas foi tratada com 0,33 g de NaOH/litro de égua durante 1,5 horas a 409 c. As fibras foram depois peneiradas, enxaguadas com égua até pH neutro e centri fugadas até uma consistência de 62,4 % .

Finalmente , para a fase do hipoclorito de sódio (h), uma pasta de 10 % de consistência das fibras, que continha hipoclorito de sódio suficiente para proporcionar 1,5 % de cloro disponível numa base de peso de fibra em sêco, foi prepara da. A pasta foi misturada e aquecida numa estufa a 502 c duFrante uma (1) hora. As fibras foram então peneiradas, enxagua das até pH 5 .0 e centrifugadas até uma consistência de 62,4 %. As fibras desidratadas foram sêcas ao ar e cardadas e acabadas de secar numa estufa a 1059 C durante uma (1) hora. 0 nível de glutaraldeído extraível das fibras completamente branqueadas, individualizadas e reticuladas, foi de 25 ppm (0,0025%). Isto situa-se bem abaixo do nível de glutaraldeído extraível considerado cómo sendo aceitável para aplicação onde as fibras sejam utilizadas na proximidade da pele humana.

Igualmente, verificou-se que almofadas feitas de fibras que foram parcialmente branqueadas, reticuladas e depois acabadas de branquear, tinham um valor de retenção de líquidos inesperadamente mais elevada tal como o ritmo de gotejamento e uma capacidade de gotejamento e uma elasticidade molhada pelo menos equivalente à das fibras individualizadas que foram reticuladas depois de terem sido completamente bran queadas . Não obstante, como resultado do WRV mais elevado, as fibras reticuladas num ponto intermédio da sequência de branqueamento eram mais compressivas em estado sêco.

Resultados substancialmente equivalente foram obtidos quando uma fase branqueadora com peróxido (P) foi substituída pela fase final de hipoclorito (h). Na fase P, uma pasta de 10 % de consistência foi tratada com 0,5 % de peróxido de hisn Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86

·	58.258 Case WMP 3530
1	drogénio, com base no peso das fibras, a 11-11,5 de pH e 8O2C durante 90 minutos. EXEMPLO 4
5	Este exemplo mostra o efeito da mistura de um ácido com um sal inorgânico catalisador ao nivel do completamento da reacção da reticulação. As fibras foram reticuladas por um processo de reticulação a seco.
10	Uma primeira amostra de fibras individualizadas e reticuladas foi preparada conforme descrito no Exemplo 1, em que 4,0 moles % de glutaraldeido foram retidos depois da desidratação. As medições analíticas das fibras após a reticulação indicaram que o nivel de glutaraldeido reagido nas fibras foi
15	de 1,58 moles %, correspondentes a uma percentagem de completamento da reacção de cerca de 37%. Uma segunda amostra de fibras individualizadas e reticu ladas foi preparada da mesma maneira que a primeira amostra descrita neste exemplo, excepto pelo facto de se acrescentar
20	um catalisador de nitrato de zinco, uma quantidade de ácido cítrico equivalente a 10% em peso de glutaraldeido misturada com o nitrato de zinco numa pasta de polpa como catalisador. As medições analiticas das fibras subsequentes à reticulação, indicaram que o nivel do glutaraldeido reagido nas fibras era
25	de 2,45 moles %, correspondendo a uma percentagem de completamento da reacção de cerca de 61%, (base molar) um aumento de 55,1 % no completamento da reacção, relativamente ã amostra do catalisador de nitrato de zinco não misturado .
30	EXEMPLO 5 Este exemplo descreveu o uso de baixos niveis de ácido glioxilico, um análogo do ácido dialdeidico que tem um grupo aldeído, num processo de reticulação a seco conforme, descrito
35	no Exemplo 1. - 51 ~

.258

Case WMP 3530

Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86

Foi preparada uma pasta fibrosa de SSK nunca seca aue continha uma quantidade suficiente de ácido glioxilico para proporcionar uma estimativa de 1,2 % de ácido glioxilico reagidos com as fibras celulósicas, numa base molar de anidroglu cose celulose e um catalisador de hexaidrato de nitrato de zinco . As fibras centrifugadas tinham uma consistência de fibra de cerca de 38 % e continham cerca de 1,06% em peso de ácido glioxilico numa base de fibra seca. A proporção do catalisador em realação ao agente de reticulação era de cerca de 0,30. 0 pH da pasta no inicio da reticulação foi cerca de 2,16. As fibras foram individualizadas e reticuladas de acordo com os processos descritos no Exemplo 1.

Numa segunda amostra, cerca de 0,53 % em peso de ácido glioxilico, baseado numa base de peso de fibras secas, foram adicionados às fibras para proporcionarem um nivel estimado de ácido glioxilico reagido com as fibras de cerca de 0,6 moles %, calculados numa base molar de anidroglucose celulose . As fibras reticuladas e individualizadas foram, quanto aos outros aspectos, preparadas de acordo com a amostra descrita imediatamente acima, com excepção do facto de a pasta ter um pH inicial de cerca de 2,35.

As estruturas absorventes de 0,1 g/cc de ácido e 0,2 g/cc de densidade foram feitas de fibras individualizadas e reticuladas conforme exemplo 2 . As capacidades de gotejamento, as compressibilidades em molhado a 0,1 PSI, 1,1 PSI e 0,1 PSIR, e a capilaridade das almofadas foram significativamente maiores do que para estruturas absorventes semelhantes em densidade feitas de fibras convencionais não reticuladas.

EXEMPLO 6

Este exemplo apresenta um método para a fabricação de fibras individualizadas e reticuladas, por meio de um processo de reticulação em solução não aquosa, em que as fibras são reticuladas num estado substancialmente não dilatado e deprimido .

58.258

Case WMP 3530

Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-86

Fibras SSK branqueadas, nunca secas, foram proporcionadas e secas até uma consistência de fibra de cerca de 67% . As fibras são mecanicamente desfibradas utilizando-se um dispositi vo de cardação de três fases conforme descrito na Patente U . S. N2 . 3.987-968. As fibras desfibradas são então acabadas de secar a 1O5² C dura te um periodo de quatro (4) horas . As fi bras secas são a seguir colocadas numa pasta de 10 % de con- . sistência de fibras e solução de reticulação, em que a solução de reticulação contem entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 6,0 % em peso de solução de glutaraldeido a 50%, uma quantidade adicional de égua de entre cerca de 1,5 % em peso e cerca de 13% em peso, entre cerca de 0,3% em peso e cerca de 3,0% em peso de catalisador ácido (HC1 ou I^SO^) e o resto de ácido acético. As fibras são mantidas dentro da solução de re ticulação durante um periodo que varia entre 0,5 horas e 6 horas, a uma temperatura de cerca de 2520, tempo durante o qual tem lugar a formação dos vinculos cruzados primários intrafibras . As fibras são depois lavadas com âgua fria e centrifugadas até uma consistência de fibra de entre cerca de 60% em peso e cerca de 65% em peso, desfibradas com um cardador de três fases e secas a 105⁵C durante um periodo de quatro horas. Tais fibras terão geralmente entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 3,5 moles % de agente de reticulação, calculados numa base molar de anidroglucose celulose, nelas reagido . As fibras secas podem ser assentes ao ar para formarem estruturas absorventes e comprimidas até uma densidade de 0,10 g/cc ou 0,20 g/cc, com uma prensa hidráulica, semelhante à das almofadas formadas nos Exemplos 1 e 2, ou até qualquer outra densidade desejada.

EXEMPLO 7

Este exemplo apresenta um método para se fazerem fibras reticuladas e individualizadas, por meio de um processo de reticulação por cura em solução não aquosa, em que as fibras são reticuladas num estado parcialmente, mas não totalmente

58 .258

Case WMP 3530

Mod. 71 - 10 000 ex. - 4-86 dilatado.

O processo seguido é idêntico ao descrito no Exemplo 6, excepto pelo facto de as fibras SSK nunca secas serem inicial mente secas até uma consistência de fibra de 50-55% em peso, antes da desfibração e as fibras desfibradas serem secas até um conteúdo de humidade de entre cerca de 18 % em peso e cerca de 30% em peso, em resultado de tal desfibração e, se neces sário, um passo adicional de secagem. As fibras, que tem uma configuração parcialmente dilatada, são então reticuladas, lavadas, centrifugadas, desfibradas e secas conforme descrito no Exemplo 6. Relativamente às fibras reticuladas do Exemplo 6, as fibras parcialmente dilatadas, reticuladas, deste exemplo, tendo níveis de glutaraldeído substancialmente equivalen tes, tem um WRV mais elevado e fazem estruturas absorventes que tem uma capacidade de gotejamento e uma compressibilidade em molhado mais elevadas.

EXEMPLO 8

Este exemplo apresenta um método para a produção de fibras reticuladas e individualizadas por meio de um processo de reticulação por solução não aquosa, em que as fibras são pré-impregnadas numa solução aquosa altamente concentdada que contem glutaraldeído, antes da reticulação numa solução de reticulação substancialmente não aquosa.

Fibras nunca secas SSK são mecanicamente separadas pelo aparelho de desfibração apresentado na Patente U.S. NS , 3.987.968 e pré-impregnadas numa solução aquosa contendo 50% em peso de glutaraldeído e 50% em peso de água, durante um periodo de entre cerca de 2 minutos e cerca de 30 minutos. As fibras são então prensadas mecanicamente para proporcionarem fibras impregnadas com glutaraldeído parcialmente dilatadas. As fibras são a seguir reticuladas na presença de um catalisador, lavadas, centrifugadas, desfibradas e secas conforme descrito no Exemplo 6. Relativamente às fibras reticuladas

Case WMP 3530

dos Exemplos 6 ou 7 com níveis equivalentes de reticulação, as fibras do presente exemplo fizeram estruturas absorventes que tinham capacidades de gotejamento mais elevadas e maiores compre ssibil idades em molhado.

EXEMPLO 9

Mod. 71 - 10 000 βχ. - 4-86

Fibras reticuladas e individualizadas foram preparadas de acordo com o processo descrito no Exemplo 7 . As soluções de reticulação continham: 2% de glutaraldeido, 1,29% de Hg SO^, 3% de água, e o resto de ácido acético para as amostras 1 e 2; e 0,5 % de glutaraldeido, 0,6 % de HgSO^ 1,2% de água e o resto de ácido acético para as amostras 3 e 4. 0 conteúdo de humidade das fibras presentes na solução de reticulação ere de 30% para as amostras 1 e 2 e 18% para as amostras 3 e 4. 0 glutaraldeido reagiu para formar vinculos de reticulação con a fibra. WRV, capacidade de gotejamento e compressibilidade molhada de repercursão (0,1 PSIR) foram medidos e são fornecidos no Quadro 3 .

QUADRO 3

Amostra	Fibra	Glutar	Densidade	WRV	Goteja-	Compre ssibi-
	Conteúdo	reagido			mento	1idade mo-
de Humi-				8 ml/s	lhada
	dade				(cc/g)
	(%)	(mole%)	(g/cc)	(%)	(5/ g)	0.1 PSIR
1	30	3.2	0 .10	55	n/a	8 .4
2	30	3.2	0.20	55	14 .4	7 .7
3	18	1 .6	0.10	46	n/a	n/a
4	18	1 .6	0.20	46	12 .6	7 .2

(n/a) - Não disponível .258

Case WMP 3530 ₁ EXEMPLO 10

JUN.19R7

I. 71 - 10 000 βχ. - 4-80

A finalidade deste exemplo é exemplificar um processo para se fazerem folhas assentes em molhado que contem fibras reticuladas e individualizadas.

Uma pasta com uma consist—ência de 0,55 % de uma mistura de fibras contendo 90 % de fibras individualizadas e reticuladas feitas de acordo com o processo descrito no Exemplo 1 e 10 % de fibras não reticuladas convencionais, com uma líber dade inferior a CSF 100, foi depositada em agregações de fibras floculadas sobre um arame de formação de Fourdrinier com 84 malhas. 0 ritmo de fluxo para fabrico de papel de caixa superior era de 430 Kg/min. Imediatamente depois da deposição uma série de cinco jorros de água com ritmos de fluxo sequencialmente red zidos foram dirigidos para as fibras . Os cinco jorros de' água proporcionaram uma proporção de fluxo cumulativo de 85 Kg água/Kg de fibra seca. Os chuveiros encontravam-se espaçadas todos dentro de uma área com aproximadamente 1 metro de comprimento, paralela à direcção da deslocação do arame de formação. Cada jorro de água foi aspergido sobre as fibras através de uma série linear de aberturas circulares ID com 3,2 mm 1/8 separadas 12,7 mm 1/2 umas das outras e pro longando-se por toda a largura do arame de formação. A percen tagem de fluxo aproximada, com base na taxa de fluxo total e a velocidade do fluxo através das aberturas para cada um dos chuveiros, foi como segue: Chuveiro 1-37% do fluxo total, 170 m/min; Chuveiro 2-36% do fluxo total, 165 m/min; Chuveiro 3-13% do fluxo total, 61 ιη/min.; Chuveiro 4-9% do fluxo total, 41 m/min.; Chuveiro 5-5% do fluxo total, 20 m/min. Imediatamente depois do quinto chuveiro, as fibras foram assentes por meio de tratamento com um rolo cilíndrico, com uma rede, conhecido na técnica por Rolo Dandy. 0 rolo Dandy comprimiu as fibras, que no momento do assentamento se encontravam sob a forma de uma pasta de elevada consistência, contra o arame de formação para obrigar as fibras a formarem uma folha molhada. A folha era semelhante em aparência às folhas de hO .25«

Case WMP 3530

polpa convencionais.

depósito do primeiro pedido para o invento acima descrito foi efectuado nos Estados Unidos da América em 27 de Junho de 1986 sob o nB . 879 .708 .

Claims

-REIVINDICAÇOES10

Mod. 71 - 10 000 βχ.

lê , - Estrutura absorvente caracterizada por ser constituída por fibras individualizadas, com ligações cruzadas e material formador de hidrogel disposto dentro da referida estrutura .
2è . - Estrutura absorvente de acordo com a reivindicaçãc 1, caracterizada por as referidas fibras terem um WRV inferioi a cerca de 60.
3ê. - Estrutura absorvente de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada por o referido material formador de hidrogel ser praticamente misturado de forma homogénea através de pelo menos uma parte da referida estrutura absorvente .
4ê . - Estrutura absorvente de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada por o referido material formador de hidrogel se encontrar disposto sobre, uma folha, estando a folha juntaposta às referidas fibras .
5ê . - Estrutura absorvente constituída por fibras individulizadas, celulósicas, com ligações cruzadas com cerca de 0,5 a cerca de 3,5 moles % de agente de reticulação, calculados numa base molar de anidroglucose celulose, que reagem com as fibras numa forma de ligação cruzada intra-fibras, caracterizada por o agente de reticulação ser seleccionado de entre o grupo constituído por dialde idos ^Cg, análogos do ácido dialdeído com pelo menos um grupo aldeido, e oligómeros dos referidos dialdeídos e analógos do ácido dialdeído, tendo as fibras um WRV inferior a cerca de 60.

3« .258

Case WMP 3530

Mod. 71 - 10 000 ex.

65 . - Estrutura absorvente de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por as fibras terem entre 0,75 a cerca de 2,5 moles % de agentes de reticulação calculados numa base molar de anidroglucose celulose, que reagem com elas sob a forma de ligações cruzadas intra-fibras.

75 . - Estrutura absorvente de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizada por o agente de reticulação ser seleccionado do grupo constituído por glutaraldeído, glioxal e áci do glioxílico.

85 . - Estrutura absorvente de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o WRV ser entre cerca de 28 e cerca de 50.

95 . - Estrutura absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizada por a estrutura absorvente ter uma densidade a seco inferior a cerca de 0,60 g/cc.

105. - Estrutura absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por possuir uma densidade a seco e uma densidade húmida de equilíbrio, calculadas numa base de fibra seca, em que a densidade húmida de equilíbrio é inferior à densidade a seco.

115 . - Estrutura absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por possuir uma densidade a seco entre cerca de 0,06 g/cc e cerca de 0,15 g/cc e por as fibras individualizadas com ligações cruzadas terem entre cerca de 2,0 e cerca de 2,5 moles % de agente de reticulação, calculados numa base molar de anidroglucose celulose que reagem com elas sob a forma de ligações cruzadas intra-fibras .

125 . - Estrutura absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por possuir uma densidade de fibra a seco de entre cerca de 0,12 g/cc a cerca de 0,60 g/cc e uma densidade húmida de equilíbrio, calculada numa base de fibra seca, que é menor do que a densidade real da fibra seca e por as fibras individualizadas, de ligações cruzadas terem entre cerca de 0,75 e cerca de 1,25 moles % de agen

15 !

f

00 .258

Case WMP 3530

15 !

f

Mod. 71 - 10 000 βχ.

te de ligação cruzada, calculados numa base molar de anidroglucose celulose, que reage sob a forma de ligações cruzadas intra-fibras.

132 . - Estrutura absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a estrutura compreender cerca de 10% a cerca de 95% de fibras individualizadas, de ligações cruzadas e cerca de 5% a cerca de 90% de fibras celulósicas sem ligações cruzadas .

142. - Estrutura absorvente de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por as fibras celulósicas, sem ligações cruzadas, terem uma Norma de Libertação Canadiana ( Canadian Standard Freeness) inferior a cerca de 300.

15^â. - Estrutura absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 14, caracterizada por incluir um material formador de hidrogel, disposto no interior da estrutura.

162 . - Estrutura absorvente de acordo com a reivindicaçc) 15, caracterizada por o material formador de hidrogel estar praticamente misturado de forma homogénea através de pelo menos uma parte da referida estrutura absorvente .

17^ . - Estrutura absorvente de acordo com a reivindicação 15, caracterizada por o material formador de hidrogel estar disposto sobre uma folha, entando a folha justaposta às fibras .

182 . - Estrutura absorvente de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a estrutura absorvente ter uma base de peso inferior a cerca de 800 g/m

192. - Artigo descartável, absorvente, caracterizado por ser constituído por uma folha superior, uma folha inferior ligada à folha superior e uma estrutura absorvente de acorde com qualquer uma das reivindicações anteriores, disposta entre a folha superior e a folha inferior.