PT88560B - Processo para a imobilizacao de produtos absorventes em particulas convertendo-os em hidratos - Google Patents

Processo para a imobilizacao de produtos absorventes em particulas convertendo-os em hidratos Download PDF

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Description

wPR0CE55Q PARA A IMOBILIZAÇÃO DE PRODUTOS ABSORVENTES
EM PARTÍCULAS C0NVERTEND0-05 EM HIDRATOS» i
A . invenção refexe-se a um processo para a imobilização dB .um .polímero ahsorvente em partículas insolúvel em água e entumeseível em água que compreende combinar-se um líquido aquoso com o referido polímero para formar um hidrato.
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Descrição da patente de invenção de JOHNSON ã JOHNSON, norte-americana, industrial e comercial, estabelecida etn One Johnson ώ Johnson Plaza,
New Brunswick, New Jersey 08933, Estados Unidos da Amériga, (inventores: John N. Lesniak, Pranklin Boardman,
Wayne G. Ííoci e James E. McCann, residentes nos Estados Unidos da América), paras PROCESSO PARA A INOBILIZAQÃO DE PRODUTOS
ABSORVENTES EN PARTÍCULAS CONVERTENDO-OS EM HIDRATOS
Descrição
Antecedentes da Invenção
A presente invenção refere-se a composições absorventes, a um método para manipulação e imobilização de absorventes particulados e produtos absorventes assim produzidos.
A absorção de líquidos aquosos moveis tem-se realizado convencionalmente por utilização de esponjas ou bateduras. Mais recentemente, tem-se desenvolvido polímeros insolúveis em água mas que aumentam de volume em água, com elevada capacidade de absorção para imobilização
- 1 da água e fluídos aquosos. Estes polímeros são em partículas, isto é pulverulentos ou granulares e não tem integridade estrutural. São frequentemente referidos na especialidade como superabsorventes, hidrogeles” ou hidrooolóides e tem-se incorporado na estrutura celulósica absorvente de fraldas, e pensos higiénicos e outros produtos absorventes para aumentar a sua eficiência de absorção. A vantagem esperara da incorporação destes materiais particulados diminui devido ao deslocamento dos materiais particulados que geralmente necessitam de construção especial para os imobilizar dentro da estrutura dos produtos.
Estes produtos particulados absorventes apresentam também um perigo para a saúde dos fabricantes e utilizadores devido às partículas poderem ser inaladas e dilatarem-se, dentro das vias respiratórias, em contacto com vapor de água ou líquido.
Hum esforço para ultrapassar destas desvantagens tem sido descritos na especialidade métodos de tratamento destes polímeros particulados com líquidos para os imobilizar.
Por exemplo, na Patente dos U.S. U2 4.410.571 são descritos composições superabsorventes imobilizadas que se preparam por mistura de um absorvente polímero insolúvel em água, que aumenta de volume em água e de um composto poli-hidroxi orgânico líquido tal como glicerol· ou etileno glicol. Deste modo converte-se 0 superabsorvente a uma forma não particulada imobilizada que pode transformar-se em espuma e tornar-se auto-sustentável.
Ea latente dos U.S. H2 4.605.401, proporciona-se um material de absorção constituído por um absorvente permanentemente fixado em ou num suporte material o tido por tratamento do material de suporte com um absorvente narcialmente amaciado em água seguido de secagem.
material de absorção preferencial é um absorvente amaciado com um solvente orgânico contendo no máximo 60% de água.
 latente dos U.S. £2 4.444.830 trata de urna solução aquosa de polímero contendo de 5% a 60% em peso de polímero que é formulado numa composição ab sorvente. κ solução aquosa de polímero reveste um material de base macio, seca-se e o substrato revestido seco desintegra-se numa penugem liiârofílica absorvente.
Sumário da Invenção k presente invenção proporciona um método de manipulação em segurança, ou imobilização de absorventes insolúveis em água, que aumentam de volume em água por utilização de um lícguido aquoso tal como água como neio de tratamento nara formar um hidrato absorvente.
Verificou-se que a água sozinha é um adjuvante excelente para tornar o absorvente seguro de manipular, e reduzir significativamente o custo do tratamento do absorvente relativamente aos líquidos orgânicos descritos anteriormente. Verificou-se também que podem formar-se h iaratos absorventes constituídos por água e absorventes de acordo com a presente invenção, os quais aumentam a capacibade de absorção ou retenção de água dos super-absorventes sob pressão em vez de reduzirem tal absorção ou retenção como seria de esperar.
Os hidratos formam-se por simples adição de um líquido aquoso tal como água ou solução salina ao super-absorvente com mistura, em quantidade suficientes para constituir 20% a 80% em peso da composição total. Os hidratos resnltan es podem ser extrudidos e podem incorporar-se em produtos absorventes, pelas técnicas de extrusão convencionais, ou podem ser borrifados ou aspergidos nos pro dutos absorventes.
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Descrição Pormenorizada das Formas Preferidas de Realização
De acordo com esta invenção, a adição de água a um material absorvente imobiliza o material absorvente tornando-o seguro de manipular. Quando o material absorvente se mistura com água, pode incorporar-se em produtos absorventes tais como fraldas, tampões e análogos. Os hidratos são eles próprios absorventes e com base no conteúdo de superabsorvente seco do hidrato pode absorver-se mais água do que coro a absorvente seco sozinho. Quando incorporados em material absorvente tal como polpa de madeira macia retêm mais água do cj.ue a polpa de madeira macia sozinha e quase tanta como o absorvente seco incorporado na polpa.
Os hidratos podem ser extrudidos sem expansão a uma consistência uniforme e podem aplicar-se a uma superfície temporária ou final. A superfície final é referida daqui em diante como o substrato. Para produzir uma película, folha, ou substrato revestido pode utilizar-se qualquer metod.0 de aplicação convencionalmente utilizado para revestimento ou preparação de películas, por exemplo, revestimento por lâmina, revestimento por aspersão, revestimento por rolos inversos, revestimento por chapa, revestimento por fundição ou extrusão a frio, aspersão e análogos. Os métodos preferenciais são revestimento por extrusão a frio e aspersão.
Quando é contemplada a utilização como um revestimento de um substrato, o substrato é de materiais geralmente utilizados para produtos absorventes, tais como celulose, películas de vinilo, polipropileno, poliéster, poli-etileno, nylon, folhas metálicas, elastómeros, tecidos, não tecidos de várias fibras, e análogos. 0 revestimento de um substrato pode ser da superfície completa do substrato, em tiras, em fiadas, ou em qualquer outro padrão pré-deterk quantidade de água utilizada na formação dos bidratos desta invenção pode variar de ceroa de 20# a 80# em peso do peso total da composição e, de preferência, de cerca de 30# a 50# em peso da composição, sendo o remanescente absorvente.
Os bidratos preparam-se muito facilcw-nte por simples combinação do absorvente e de água com mistura até se formar um aglomerado pegajoso.
As quantidades reais de absorvente nos bidratos, dentro do âmbito previamente indicado, depende do nível de absorção necessário no ambiente final. Assim se a absorção é para se realizar por uma fralda, e o substrato é um enchimento de fralda, o hidrato contem absorvente suficiente para fornecer a capacidade de absorção deseja n no substrato de enchimento. Os bidratos são adequados no fabrico ãs vários produtos absorventes. São especialmente adequados quando é desejável uma capacidade elevada, tal como em produtos para serem consumidos. Assim, são particularmente adequados para fraldas e almofadas para incontinência, e também para pensos higiénicos e ataduras e análogos. lias fraldas, os bidratos absorventes podem utilizar-se como o único absorvente ou como um componente para •melhorar a qualidade do absorvente existente. Ho fabrico de fraldas nas quais o hidrato se incorpora como um melhoramento da porção da fralda receptora do líquido, o hidreto aplica-se è. superfície da porção do produto receptor do líquido aquoso, nomeadamente bateduras, e a batedura modifi cada resultante fica, equipada com usa parte de trás, impermeável à humidade e uma superfície de topo permeável à humidade. Alternativamente, o hidrato absorvente pode revestir a parte de trás de uma fralda convencional não absorvente, impermeável à humidade sem batedura e depois la minada cos usa superfície de topo convencional permeável à humi-.ade para proporcionar uma fralda fina.
So caso de pensos higiénicos, os hidratos podem aplicar-se à superfície absorvente celulósica e envolverem-se de uma maneira convencional para proporcionar um penso de cauacidade absorvente melhorada.
no caso de ligaduras, os hidratos podem revestir um material permeável ao líquido aquoso mas impenetrável ao gel, por exemplo produtos não tecidos tais como rayon ou tecidos de polieeter, e então inseridos ca atadura de gaze.
A expressão absorvente” refere-se a polímeros insolúveis em água, que aumentam de volume em água como adiante de-critos, possuindo uma capacidade melhorada para remoção de água ou de fluídos aquosos. Os polímeros insolúveis em água, que aumentam de volume em água são poliúeros levemente reticulados contendo uma pluralidade de grupos hidrofílicos, tais como carboxilo, carboxamida, sal sulfonato ou grupos hidroxilo, ao longo da cadeia de polímero em proporções suficientes para que o polímero seja solúvel em água se não estiver na sua forma reticulada, destes polímeros, os grupos hidrofílicos constituem pelo menos e no máximo 72# da estrutura molecular. Os materiais são de peso molecular ou ou grau de reticulação sufici entes para serem insolúveis em água aumentando, no entanto, de volume em água. Uuitos dos materiais adequados são os que tem sido referidos como tendo um peso molecular médio por reticulação na gama de cerca de 13.000 a cerca de 300.000 mas não se limitam a isto. Os materiais mais comuns e mais conhecidos são polissacarídeos modificados com poli-acrilatos, poli-acrilatos sintéticos reticulados tais como poli(metaorilatos) de sódio e potássio, carboxi-metil-celuloses reticuladas ou polifóxidos de alquileto) reticulados como ,'ef'iniâos adiante. Outros polímeros de enxerto de polisaacarídeos e gomas naturais tais como goma xantana, goma de alfarrubeira e goma guar e análogos ou suas misturas são também adequados desde que apresentam as necessidades de insolubilidade em água e aumento de volume em água. Um
tal polímero é um poliacrilato enxertado era amido. Os polímeros insolúveis em água, que aumentam de volume em água tem uma capacidade gel de pelo menos ccerca de 10. capacidade gel significa o peso de fluído aquoso que pode ser imbebido e mantido por unidade de peso de polímero, isto é, gramas de fluído por grama de polímero. Apresentado de outra maneira, os polímeros absorventes tem uma capacidade de absorção de pelo menos 10 vezes o peso do material na forma seca. A capacidade pode ser até ao máximo de 1500 vezes do peso do material na forma seca: comummente é cerca d' 15 a 70 vezes o peso peco. Os materiais são frequentemente chamados na especialidade como hidrogeles, hidrocolóides ou superabsorventes. ííuitos dos polímeros que aumentam de volume em água estão comercialmente disponíveis.
Os polímeros são utilizados na forma narticulada. Forma Particulada significa uma subs-
tância na forma de p
fornas variadas tais
cular, irregular, ou
mente em tamanho de ι
r-.-P aci-
diâmetro ou secção transversal (maior dimensão quando não é esférica;. As partículas são de preferência de pó fmamente dividido de tamanho de 1 a cerca de 10 micra.
Os absorventes de polímero de acrilat sintético preferenciais são os que tem um grupo sal, um grupo ácido, ou que tem. um grupo amida e um grupo sal ou ácido. Os que tem sido apresentados na literatura, por exemplo, na Patente dos U.S. 5.686.024 incorporam-se aqui como referência.
A invenção não se limita apenas à ou solução salina como um meio de tratante para os absorventes. Às capacidades de absorção dos utilização de água gidratos feitos de acordo com esta invenção não são signifi cativamente diferentes se se substituir a água utilizada
para humedecer o superabsorvente por solução salina, Podeai ntilisar-se outras soluções aquosas contendo corantes como indicadoras de humidade de urina ou conservantes para evitar o crescimento microbiológico na composição aquosa.
Sm adição aos componentes anteriores, a composição pode incluir menores quantidades de outros aditivos que possam proporcionar ao produto absorvente as propriedades desejáveis. Áseitn, pode incluir-se um agente tensio-activo humectante, particularmente um agente tensio-activo não iónico para aumentar a absorção de líquido. Um agente tensio-activo é particularmente vantajoso para auxiliar no transporte vertical de líquidos. Os agentes tensio -activos representativos são os comummente descritos tais como álcoois de alquil-aril-poliéter ou éteres alquil-fenilo de glicol de polietileno, por exemplo, produtos de reacção de 1-octil-fenol ou nonilfenol com óxido de etileno. A celulose fina fibrosa tal como celulose em pó, silicatos e análogos tem também efeitos semelhantes. Pode incluir-se carvão activado ou outro absorvente para absorver o odor. Agentes de fragrância, de colaboração, etc. podem incluir-se gara um efeito agradável. Os materiais inertes contendo água li.3...da tais como silicatos, hidrato de alumínio e análogos podem utilizar-se para modificar a textura da superfície. Podem obter-se resultados semelhantes utilizando etileno glicol ou glicerol ligeiramente húmido, por exemplo, glicerina comercial. Se a composição imobilizante absorvente contiver um baixo nível de absorvente pulverulento, existe uma ligeira tendência para o absorvente endurecer. Pode modificar-se a composição incluindo pequenas quantidades de materiais que efectarn as suas propriedades de difusão. Os modificadores de viscosidade adequados incluem pós silicata dos, argilas, óxidos de zinco, agentes de enchimento inertes e materiais semelhantes. B.egra geral, os aditivos, se se utilizam, não constituem mais do que cerca de 25/ do hidreto total.
Apresentam-se os Exemplos seguintes com a finalidade de descrever mais completamente a presente invenção.
;xe mulos 1-5
Nestes Exemplos prepararam-se hidratos absorventes por adição de água ou uma solução aquosa de cloreto ne sódio a l‘t (solução salina) et?, experiências separadas para cada um de três superabsorventes, com agitação. Cada hidrato continha cerca de 33/ em peso de superabsorvente e 67/ em peso de água. Os hidratos consistiam de partículas aglomeradas de superabsorvente com uma textura ligeiramente pegajosa.
Kediram-se as capacidades de absorção dos hiuratos em sacos de chá, colocando 0,2 - 0,4 g de hidra to num saco de chá, prendendo com grampos a extremidade acerta do saco, e imergindo o saco na solução salina durante 10 segundos, registando o aumento em peso do saco, e registando também os aumentos do mesmo saco a 30 segundos, e 60 segundos. Depois de 60 segundos comprimiu-se cada saco, à mão, até o saco se romper, e registou-se o novo aumento para determinar a capacidade do hidrato em reter água absorvida.
Gomo controlo, submeteu-se também superabsorvente seco ao ensaio de capaciuade de absorção em saco -de chá cara cada caso.
A Tabela 1 resume as capacidades de absorção em saco de chá de cada superabsorvente seco, e cada hidrato superabsorvente calculadas com base no pó seco sozinho no hidrato.
Capacidade de absorção eta sacos de chá ml liiuido/g de Absorvente
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Como mostra a Tabela 1, em cada Exemplo, o superabsorvente na forma hidrato, isto é, com base no superabsorvente seco, absorve mais água ou solução salina do que o superabsorvente seco sozinho e retêm pelo menos o m_.-mo líquido depois de comprimido.
Exemplos 4 a 8
Nos Exemplos seguintes colocaram-se quatro compósitos constituídos cada um por um hidrato absorvente de acordr com esta intenção, entre duas camadas de uma grama de polpa de madeira amaciada e mediu-se a capacidade de absorção num Equipamento de Ensaio TEEO (Marketing/ /Technology Service, Inc., Iíalamazoo, Michigan). Utilizou-se a polpa de madeira amaciada como um absorvente para produtos tais como fraldas. Utilizaram-se uma camada de polpa de madeira amaciada não contendo hidrato (Ex. 4) e um compósito contendo 0,3 g de superabsorvente seco (Ex. 8) como controlo. Utilizando o equipamento de ensaio TEEO, submeteu-se o compósito a passagem de uma solução salina sob pressão, e determinou-se a quantidade de solução salina escoada através do compósito, como uma medida da capacidade do compósito para reter a solução salina. Nestes Exemplos, verteram-se 50 ml de solução salina a 7 ml/seg. sobre cada compósito no equipamento de ensaio, a pressões de 100 pascais, (pa), kpa depois de 5 minutos e 5 Kpa depois de 10 minutos.
Os hidratos dos compósitos dos Exemplos 5, 6 e 7 continham 0,3 g de superabsorventes e 0,6 g de água e prepararam-se como nos Exemplos 1-3. Ho caso do Exemplo 5, o hidreto colocou-se em fiadas entre as camadas de polpa de madeira amaciada (colocada em fiadas). No Exemplo 6, o hidreto aspergiu-se entre camadas (Aspergido). No Exemplo 7, o hidrato aspergiu-se entre a camada de polpa e permitiu-se repousar durante a noite à temperatura ambiente (Aspergido, em Repouso). Isto permite qus o vapor de água se combine cora o superabsorvente ou saia dele, dependendo
da humidade relativa no ambiente simulando o tratamento que uma fralda comercial, recebe, no qual não se faz qualquer tentativa para vedar a fralda e para se evitar a perda de água da fralda durante a. manutenção, distribuição ou armazenagem. 0 sunerabsorvente utilizado em todos os compósitos era um poli(acrilato de potássio) Arasorb 720 (Arahawa, Ohem. Inc.;.
k Tabela 2 resume os resultados do ensaio em termos de excesso de fluído e de fluído retido pelo compósito a três pressões.
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BEIVIEDICAÇÕES
- lã Processo para a imobilização de um polímero absorvente entumescível em água e insolúvel em água, sob a forma de pequenas partículas, caracterizado por se combinar um líquido aquoso oom o referido polímero numa quantidade suficiente para formar um hidrato sob a forma de pequenas partículas e por o referido líquido aquoso constituir entre 20% e 80% em peso relativamente ao peso total do referido hidrato.
- 2â Processo de acordo oom a reivindicação 1, caracterizado por o referido líquido aquoso ser água0
- 5® -

Claims (1)

  1. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido líquido aquoso ser uma solução salina.
    - 4a „
    Processo de acordo com a reivindioação 1, caraoterizado por 0 referido polímero absorvente ser um polímero reticulado que contém uma pluralidade de grupos hidrofílicos seleccionados no grupo que consiste em carboxilo, carboxamida, sulfonato e hidroxilo.
    - 14 -5^Processo de acordo eom a reivindicação 1, caracterizado por o referido polímero absorvente ser poliacrilato de sódio ou polimetacrilato de sódio.
    - 65 Processo de acordo eom a reivindicação 1, caracterizado por o referido polímero absorvente ser um poliacrilato de potássio ou polimetaorilato de potás sio.
    - 7â _
    ProGessc de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o polímero absorvente ser um polia crilato de ou polimetacrilato de enxerto de amida.
    - 8â Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido polímero absorvente ser carboxi-metil-oelulose reticulada.
    _ ga _
    Processo para a imobilização de um polímero absorvente em partículas reticuladas, insolúvel em água e entumescível em água seleccionado no grupo que consiste num poliacrilato de sódio, polimetacrilato de sódio, poliacrilato de potássio, polimetaorilato de potássio, poliacrilato de enxerto de amido, polimetaorilato de enxerto de amido, e oarboxi-metil-oelulose caracterizado por se combinar um liquido aquoso com o referido polímero para formar um hidrato em que o líquido aquoso é constitui· do por 20$ a 80$ em peso do hidrato total.
    Processo de acordo com a reivindica ção 9, caracterizado por o referido líquido aquoso ser seleccionado no grupo que consiste em água e solução sali na.
    - 19§ Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o referido líquido aquoso ser constituído por 30 a 50$ em peso do peso total do referido hidrato.
    - 12& Artigo absorvente caracterizado por conter um hidrato absorvente de acordo com a reivindicação 1.
    - 13- Artigo absorvente caracterizado por conter um hidrato absorvente de acordo com a reivindi cação 9.
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