PT86312B

PT86312B - Processo para a preparacao de fibras superabsorventes

Info

Publication number: PT86312B
Application number: PT86312A
Authority: PT
Inventors: Wolfgang Becker; Ingo Knack
Original assignee: Steen Hanfspinnerei
Priority date: 1986-12-08
Filing date: 1987-12-07
Publication date: 1993-08-31
Also published as: EP0273141A3; EP0273141A2; GR3006897T3; FI875140A0; US5002814A; PT86312A; FI875140A; DE8712723U1; ES2053504T3; EP0273141B1; CA1308240C; DE3783895D1

Description

Memória descritiva

Em aplicações em que se pretende eliminar líquidos aquosos sao utilizados polímeros com elevada capacidade de absorçao que devem ser ligados a uma fase sól_i da. Constitui um campo de aplicaçao previlegiado para este tipo de produtos a preparaçao de artigos de higiene que têm por finalidade absorver líquidos aquosos, como por exemplo sangue ou urina, de forma a que o portador desses artigos de higiene nao seja incomodado no seu bem estar em consequência duma sensaçao desagradável de humidade.

Ja sao conhecidos granulados de polímeros francamente reticulados que se apresentam sob a forma de po e que sao usualmente utilizados em artigos de higiene que além do polímero absorvente apresentam uma estrutura matricial em geral derivada dum tecido celular. Esta estrutura matricial também e designada por camada felpuda.

FM 1

Demonstrou-se que so muito dificilmente se consegue alcançar uma dosagem correcta do polímero na preparaçao de artigos de higiene, uma vez que durante esta preparaçao o polímero e absorvido pela estrutura matricial (camada felpuda).

Além disso observou-se que durante a embalagem e o transporte do produto final o polímero absorven te sofre uma forte migraçao ou deslocação, podendo ocorrer no produto uma deformação indesejável ou podendo uma parte do polímero absorvente já nao estar em estado de boa utilização .

Foram lançados no mercado aglomerados de fibras de polietileno ligadas por via térmica para produtos absorventes, como por exemplo fraldas, pela sociedade Hercules, de Wilmington, E.U.A., sob a marca Pulpex (R). A EStrutura reticulada de fibras de polietileno ligadas por via térmica deve reter melhor os pós superabsorventes.

Nos pedidos de Patente Europeia EP-A-1 123 414 e na correspondente patente US-P 4 458 042 descre ve-se uma polpa de felpa de madeira obtida por fusão duma polpa de po1io1efinas.

Na DE-OS 35 11 805 descreve-se um artigo de higiene contendo um polímero superabsorvente de água contido entre duas camadas de flocos de celulóide. Por modificação da densidade de empacotamento pode elevar-se a capacidade de absorçao.

Na DE-OS 36 17 881 descreve-se um artigo absorvente com base em fibras que sao, pelo menos parci^ almente, hidrofobas, e num polímero absorvente de água que pelo menos em parte se apresenta essencialmente sob a forma de partículas esféricas e unido às fibras que as rodeiam. As partículas de polímero estão dispersas entre o materiual das

Λ

fibras e estão ligados a estas sob a forma de pérolas esféricas ou elipsoidesáLinhadas, eventualmente como contas num ro sario. Estes artigos conhecidos sao preparados adicionando uma solução aquosa dum monomero de etileno nao saturado sol_u vel em agua a um material de base constituído por fibras hidrofobas, de tal modo que uma parte das gotas da solução se espalham sobre as fibras e se ligam a estas, polimerizando em seguida o monomero de modo a que se obtenha um polímero com propriedades de absorçao da água e secando finalmente o produto resultante. 0 artigo final mantém deste modo a forma do material de base aonstituído pelas fibras, no qual se encontram pérolas isoladas do polímero absorventes. Deste modo nao e possível obter flocos facilmente manuseáveis que se possam processar de modo a que se obtenham artigos de diferen_ tes conformaçoes.

objectivo da presente invenção é um processo para a preparaçao dum polímero sob a forma de partí_ cuias com alto poder de absorçao que pode ser manuseado como se tratasse dum produto em po mas que, nao obstante, que adira solidamente a parte interior da camada felpuda dos artigos de higiene, evitando deste modo os inconvenientes dos polímeros conhecidos.

Os polímeros da presente invenção apresentam um alto poder de absorçao e uma estrutura em par_ tículas na qual se incluem muitas fibras curtas e partículas isoladas de polímero, de preferência em que as extremidades das fibras curtas estão embebidas nas partículas de polímero. Por meio das partes salientes das fibras ou das extremidades das fibras e possível estabelecer um processo de transferência entre o polímero da presente invenção e a camada felpuda de tal modo que se torna possível fixar o polímero à matriz. 0 polímero absorvente encontra-se, deste modo, sob a forma de pequenas partículas que formam o centro de cada floco de fibras.

objectivo da presente invenção e portanto um processo para a preparaçao de flocos de fibras superabsorventes constituídas por um núcleo dum polímero absorvente rodeado de fibras curtas de polímero que, pelo menos em parte, irradiam do núcleo.

De acordo com a forma preferida de concretização o núcleo dos flocos de fibras superabsorventes da presente invenção é constituído por partículas do polímero absorvente ligadas entre si através dum agente de ligaçao e por fibras de polímero.

material do polímero absorvente utilizado de acordo com o processo da presente invenção deve ter I capacidade para poder absorver uma quantidade tao grande quaji I to possível de líquidos aquosos. Em regra utilizam-se para l| este fim de preferência polímeros com base em ácido acrílico/ jl /acrilato de sódio. No entanto também se podem utilizar no ί quadro da presente invenção outros polímeros reticulados. Con^ j tituem exemplos de tais polímeros polissacarideos com liga;! çoes cruzadas, como por exemplo carboximetilcelulose ou éteres com base em amido, bem como materiais porosos inorgânicos, como por exemplo zeolites.

As partículas dos polímeros absorventes apresentam em geral uma dimensão de 1 a 1000 micron, de preferência de 100 a 630 micron.

Em regra omaterial do polímero usado deve poder absorver várias vezes o seu proprio peso de agua; o polímero de acido acrilico/acrilato de sodio utilizado de preferência pode absorver pelo menos o triplo do seu peso de água, ficando neste caso o polímero num estado de gel.

Um produto de poliacrilato especialmente preferido no âmbito da presente invenção e conhecido comercialmente sob a marca de FAVOR (R) SAB 922 (da firma

Stockhauseη ) . Este produto apresenta os seguintes dados químicos :

Base química:

Apresentação:

Granulometria:

Densidade a granel:

Comportamento perante a humidade:

Substância seca:

Valor de pH:

(gel a 0,1% em NaCl a 0,9%)

Conservação:

poliacrilato de sodio granulado branco 100 a 630 micron

690 - 30 g/1 fluindo livremente

- 2%

6,0 - 1 em estado seco durante ano

Este poliacrilato de sodio é um polímero fracamente reticulado com base em ácidos acri1ico/acrilato de sodio.

Este material polimérico preferido incha ao absorver agua formando um gel granulado ainda consideravelmente seco sem se desintegrar.

As fibras de polímero utilizadas de acordo com o processo da presente invenção sao de preferência fibra de poliolefinas, especialmente de polietileno (PE) ou de polipropileno (PP) sob a forma de fibras curtas. Estas fibras sao preparadas de acordo com processos conhecidos em si e apresentam de preferência um comprimento entre 0,2 mm e 10 mm, sendo especialmente preferidos comprimentos entre 0,5 e 4 mm. Em geral as fibras apresentam um título entre 0,5 e 6 dtex, sendo preferidos títulos entre 0,7 e 4 dtex. Pequenas variações de comprimento de cada fibra nao prejudicam a utilização de acordo com o processo da presente invenção. Pode mesmo ser vantajoso utilizar diferentes comprimentos de fibras seleccionados a fim de conseguir um entrelaçamento do polímero à camada felpuda.

Podem ainda ser usadas no âmbito da presente invenção outras fibras, como por exemplo fibras naturais, como sejam fibras de celulose ou ainda fibras de vidro ou fibras de diferentes materiais sintéticos, de preferência fibras de poliéster, de poliamida e de po1iacrilonitrilo, sendo preferidas as fibras curtas de PE e de PP refe ridas, uma vez que estas fibras apresentam uma boa capacida de de entrelaçamento em virtude da sua estrutura molecular, de modo que o liquido absorvido pode ficar retido no políme_ ro superabsorvente e afastado do local de origem. Para melhorar a imobilização dos polímeros superabsorventes contendo fibras pode ser vantajoso submeter as fibras a um tratamento especial por meio do qual a estrutura das fibras é alterada de modo a que estas resultam ligeiramente frizadas, obtendo-se deste modo uma melhor interacçao com as fibras da estrutura matricial na qual estão embebidas as partículas de polímero de acordo com a presente invenção. Por meio dum tratamento adicional como o descrito pode resultar um corres; pondente encurtamento do comprimento das fibras.

Para a preparaçao dos produtos de acordo com a presente invenção é possível seguir fundamentalmente duas vias:

a) Mistura-se o polímero com alto poder de absorçao com as fibras e provoca-se uma ligaçao entre estes dois componentes por meio da adiçao dum agente de imobilização. 0 tipo do agente de imobilização usado depende tanto do tipo do polímero usado como também do tipo de fibras usadas. Conforme a composição química do polímero absorvente e das fibras é possível a um especialista na matéria seleccionar o agente de imobilização por meio do qual se consegue uma ligaçao segura entre os dois componentes acima referidos. Alem disso e evidente que os agentes de imobilização nao devem possuir qualquer efeito secundário indesejável, de acordo com o tipo de utilização em causa. Por exemplo, se os produtos obtidos com

os polímeros se destinam a artigos de higiene, como seja ii a fraldas, o agente de imobilização deve ser completamen te isento de efeitos que possam fazer perigar a saúde.

De entre os numerosos agentes de imo ί bilizaçao conhecidos consideram-se preferidos no âmbito da presente invenção copolímeros de eti1eno/acrilamida, polímeros de isocianato ou compostos orgânicos de silício reactivos, sendo especialmente preferidos copolímeros de eti1eno/ácido acrílico.

I ί A adiçao dum agente de imobilização ) pode tornar-se dispensável se se obtém logo uma formaçao dum gel na região envolvente das partículas de polímero por meio da dispersão deste e se se suficientemente segu. ra das fibras e do polímero.

' b) Uma outra via para estabelecer uma ligaçao entre o matei rial das fibras e o produto do polímero consiste em adicionar as fibras à solução do polímero antes de o mate'I rial do polímero estar pronto e antes de se ter efectual do a reacçao de reticulação. Deste modo as fibras ficam pelo menos em parte embebidas no polímero de tal modo que resulta uma ligaçao entre as extremidades das fibras e o material do polímero. Por meio dum método de ligaçao como o descrito é possível obter um produto no qual as extremidades das fibras mergulham no interior do polímero, conseguindo-se uma transmissão rapida e efectiva do líquido a eliminar para o polímero, uma vez que as fibras como ja abteriormente referido, possuem uma tendência pa_

I ra entrelaçamento.

Do modo descrito para a preparaçao pode ser levada a efeito uma polimerizaçao do tipo óleo-em-agua.

A proporção a usar entre as fibras e o polímero superabsorvente pode ser feita variar entre limi7tes relativamente amplos, em geral na gama de 10:1 até 1:10.

Considera-se preferida uma proporção em peso entre as fibras e o polímero de 1:1 a 1:10 e especialmente de 1:2 a 1:8.

Deste modo é possível obter produtos diferentes que podem variar desde uma forma em flocos semelhantes a algodao em rama até uma forma de polímero essencialmente em partículas.

De acordo com o tipo de fixaçao entre as partículas de polímero entre si e com as fibras utilizadas podem ser obtidas desde flocos de fibras de pequena dimensão média, os quais podem em seguida ser moídos num moinho de facas e finalmente secos.

produto pronto conteib em consequên. cia muitas fibras curtas integradas em cada partícula de po. límero, especialmente em virtude da ligaçao das respectivas extremidades ao polímero.

Na figura apresenta-se um floco de fibras superabsorventes obtido de acordo com a presente invenção. Sao distintamente visíveis o núcleo dum polímero absorvente e as fibras de polímero ligadas àquele.

Por meio dos produtos poliméricos contendo fibras obtidos de acordo com a presente invenção facilita-se nitidamente a preparaçao dos produtos finais, especialmente quando se trata de artigos de higiene.

Em consequência da estrutura obtida de acordo com a presente invenção e possível dosear com pre^ cisão os produtos poliméricos da presente invenção durante a preparaçao de artigos de higiene uma vez que se consegue uma forte reacçao de transferência entre o produto obtido de acordo com a presente invenção e a matriz do artigo de higiene. Também é possível evitar que o polímero absorvente saia ou que trespasse para fora do produto final por meio da estrutura do novo produto. Uma vez que o material utilizado fica contido quase integralmente no material final tor na-se possível estabelecer a dosagem de forma correspondente e deste modo evitar eventuais perdas.

Os artigos de higiene finais devem ser submetidos a diferentes fases de transporte e de armaze. nagem ate ao local da utilização final. Durante estas opera çoes naturalmemte que a forma e a composição do produto f j_ nal nao devem alterar-se. A estrutura do produto do polímero contendo fibras com alto poder absorvente só por si já pode contribuir para que se obtenha uma ligaçao relativamejn te firme do produto do polímero aos outros componentes do artigo de higiene, nomeadamente da estrutura matricial.

Devido ao poder de entrelaçamento das fibras de preferência utilizadas aumenta-se o domínio de influência de cada partícula de polímero, no qual o líquido aquoso pode ser absorvido. Através do processo da pre sente invenção torna-se possível que os produtos superabso_r_ ventes obteníveis no mercado sob a forma de pó sejam modifi^ cados, evitando-se assim os inconvenientes associados com a estrutura em pó. Os flocos superabsorventes obtidos de acordo com a presente invenção podem substituir felpa de celulose e podem combinar—se com polímeros superabsorventes melhorando as respectivas qualidades de absorçao reunindo a estabilidade contra a migraçao dos flocos com a facilidade de manuseamento e de dosagem dos pós superabsorventes.

Sob o aspecto médico também os produtos obtidos de acordo com a presente invenção apresentam uma vantagem frente aos produtos conhecidos. Em virtude da reduzida elasticidade dos produtos poliméricos sem fibras, estes nao só se podem escapar durante a armazenagem ou durante o transporte do produto final mas também podem transbordar para fora dos artigos de higiene durante o seu uso no corpo humano, entrando em contacto com a pele humana ou

com as mucosas e provocando irritações ou alterações imunológicas. Os produtos obtidos de acordo com a presente invenção estão firmemente ligados a camada felpuda do artigo de higiene e em consequência nao podem entrar directamente em contacto com a pele humana.

Os produtos polimericos obtidos de acordo com a presente invenção podem ser adicionados de subs. tâncias dotadas de actividade antimicrobiana, como por exein pio fungicidas, a fim de evitar a ocorrência de fungos, que constitui um problema grave precisamente em lactentes.

Consideram-se preferidos os produtos polimericos obtidos de acordo com a presente invenção para a preparaçao de artigos de higiene e de artigos para incontinentes. Os artigos referidos sao principalmente fraldas, pensos higiénicos, pensos protectores e protecçoes para ido^ sos .

Uma outra possibilidade de aplicaçao dos produtos polimericos obtidos de acordo coma presente in_ vençao consiste na eliminação de água de líquidos hidrófobos. Para este fim os flocos de fibras obtidos de acordo com a presente invenção sao embebidos numa matriz filtrante e o líquido hidrófobo contendo água e conduzido através do sistema de filtraçao. Os líquidos hidrófobos podem ser solventes orgânicos ou também combustíveis, como por exemplo querosene, oleo Diesel ou óleo hidráulico.

Exemplos de execução;

Materiais de partida:

Polímero de alto poder de absorçao (marca Favor SAB 922); poliacrilato de sodio em pó com uma granulometria de 100 a 630 micron.

Fibras de polietileno (PE) e de poM propileno (PP) com um titulo de 2,0 ou de 2,8 dtex e uma dimensão de corte de 2 mm.

Agente de imobilização: Solução dum dispersante (primacor 4983 da firma Dow Chemical) com um cori teúdo de 25% dum copolímero de etileno/ácido acrílico, Dilui, çao: 20 ml da dispersão a 25% com agua destilada até perfazer 100 ml .

Exemplo 1 :

Misturaram-se num copo de vidro de 250 ml de capacidade 3 g de fibras de PE (2,8 dtex, 2 mm de dimensão de corte) e 6 g de polímero em pó, adicionaram-se 6,8 g da solução do dispersante e misturou-se imediatamente por agitaçao vigorosa com uma vareta de vidro. Devido à fixaçao das partículas de polímero umas com as outras e com as fibras obtiveram-se flocos de fibras de pequena a média dimensão, os quais em seguida foram reduzidos a pequenos fio cos num moinho de facas (moagem durante cerca de 30 a 60 s).

Depois de secar o produto a uma temperatura moderadamente elevada (50 a 60°C) obteve-se um pro, duto branco sob a forma de flocos.

Exemplo 2:

Procedeu-se de modo análogo ao descrito no Exemplo 1 mas com 2,0g de fibras de PE (título 2,8 dtex, dimensão de corte 2 mm), 6 g de polímero em pó e 4,7g de dispersão diluída.

Resultado: um produto solto, em flocos mais granuloso.

Exemplo 3:

Misturaram-se bem 0,5 g de viscose finamente cortada (flocos de celulose) com 2,5 g de fibras de PP (titulo 2,0 dtex, dimensão de corte 2 mm) e em seguida adicionaram-se 6 g de polímero em po e 8 g de dispersão diluída e procedeu-se como descrito no Exemplo 1.

Resultado: um produto muito branco, em flocos com uma estrjj tura das partículas de polímero preponderantemente de peque na dimensão.

Claims

REIVINDICAÇÕES

- I^a -

Processo para a preparaçao de flocos de fibras superabsorventes formadas por um núcleo de um polímero absorvente no qual se encontram entralaçadas fibras curtas de polímero que provêm pelo menos em parte do núcleo caracterizado por se estabelecerem ligações das partículas dum polímero entre si e com as fibras de polímero por meio dum agente de aprisionamento e por se moerem os flocos de fibras deste modo obtidos ate se obter a dimensão pretendida para os flocos.

-
2^a -

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o núcleo ser constituído por part_í cuias de polímero absorvente ligadas entre si com um agente de aprisionamento e pelas fibras do polímero.

-
3^a -

Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por o polímero absor_ vente do núcleo ser um polímero de acido acrilico/acrilato de sodio.

-
4^a -

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2 caracterizado por o polímero absorveg te do núcleo ser um polímero de carboximetilcelulose ou dum eter de amido.

-
5^a -

Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por as fibras de po_ limero absorvente do núcleo serem fibras de poliolefinas.
6^a

Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as fibras de polímero absorvente do núcleo serem fibras curtas de polietileno ou de polipropileno.

- 7^a -

Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por as fibras de pç> limero absorvente terem um comprimento de 0,2 a 10 mm, de preferência de 0,5 a 4 mm.

- 8^a -

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 7 caracterizado por o agente de aprisionamento ser um copolímero de etileno/ácido acrílico.

- 9^a -

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 2 a 8 caracterizado por as partículas do polímero absorvente terem uma dimensão de partícula de 1 a 1000 microns, de preferência de 100 a 630 microns.

- 10^a -

Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por a proporção em peso entre as fibras de polímero e o polímero absorvente estar entre 10:1 e 1:10, de preferência entre 1:1 e 1:10, especialmente entre 1:2 e 1:8.

- 11^a Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10 caracterizado por se adicionarem as fibras de polímero durante a extrusão para formaçao das par14

I ticulas dum polímero absorvente antes da reacçao de reticulaçao, em seguida iniciar-se a reacçao de reticulação e depois do endurecimento das partículas de polímero se moerem os flocos de fibras deste modo obtidos até se obter a dimensão pretendida para os flocos.

- 12^a Processo para a preparaçao de produtos de higiene, especialmente de fraldas para bebés, pen sos higiénicos ou artigos para incontinentes, caracterizado por se incorporarem flocos de fibras superabsorventes quando j preparadas de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11.

I ^! - 13^a j Processo para a eliminação de agua i _T

I e de componentes aquosos de líquidos hidrofobos caracterizado por se utilizarem flocos de fibras superabsorventes quando preparadas de acordo com qualquer das reivindicações 1 a ! 11.

A requerente declara que os primeiros pedidos desta patente foram apresentados na República Federal Alema em 8 de Dezembro de 1986 e em 21 de Setembro i

de 1987, sob os n°s. P 36 41 893.5 e G 87 12 723.7, respectivamente.