BRPI0717171A2 - Polissacarídeos carbóxi-alquilados superabsorventes com superfície tratada e processo para produzir os mesmo. - Google Patents

Polissacarídeos carbóxi-alquilados superabsorventes com superfície tratada e processo para produzir os mesmo. Download PDF

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BRPI0717171A2
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Anne-Claude Couffin
Shuojia Dong
Danick Godin
George Koutlakis
Nicole Lachapelle
Andre Laforest
Caroline Lavergne
Vladimiro Nettel
Nicolas Nourry
Frederic Picard
Oscar Suarez-Hernandez
Catherine Theriault
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Archer Daniels Midland Co
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Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "POLISSA- CARÍDEOS CARBOXIALQUILADOS SUPERABSORVENTES COM SU- PERFÍCIE TRATADA E PROCESSO PARA PRODUZIR OS MESMOS".
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE PATENTE AFINS O presente pedido de patente reivindica o benefício do pedido
de patente provisório n° US 60/826.845, depositado em 25 de setembro de 2006 e dos pedidos de patente provisórios n^f US 60/912.471, 60/912611 e 60/912.623, depositados em 18 de abril de 2007, cujos teores inteiros são incorporados como referência. CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a polissacarídeos carboxialquila- dos superabsorventes com superfície tratada. Mais especificamente, porém não exclusivamente, o presente relatório descritivo refere-se também a um processo para a produção de polissacarídeos carboxialquilados com superfí- cie tratada, que têm propriedades absorventes. A presente invenção refere- se também a formulações e artigos de higiene que compreendem polissaca- rídeos carboxialquilados com superfície tratada. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Os materiais absorventes, tais como polímeros superabsorven- tes, podem ser empregados em várias aplicações tais como artigos de higie- ne descartáveis (por exemplo, fraldas, artigos para incontinência, produtos higiênicos femininos, "airlaids" e curativos absorventes); artigos domésticos; materiais vedantes; em fluidos para perfuração de petróleo (por exemplo, material contra perda de circulação, fluidos de fraturamento); revestimentos contra condensação; em aplicações agrícolas, em horticultura e silvicultura, para reter água no solo e para liberar água para as raízes de plantas e árvo- res; na indústria têxtil; em aplicações de impressão; em produtos de papel absorventes; em bandagens e coxins cirúrgicos (por exemplo, curativos de feridas); no tratamento de minérios; em produtos para concreto; em caixas sanitárias para animais de estimação ("pet Iitter"); no tratamento de água; em protetores de alimentos (por exemplo, aplicações relacionadas ao trans- porte de alimentos frescos e embalagem de alimentos); em detergentes; em géis para combate a incêndios; no controle de nuvens; como absorventes químicos para a limpeza de derramamentos aquosos ácidos e/ou básicos, incluindo derramamentos químicos solúveis em água; como géis poliméricos para a liberação lenta e controlada de cosméticos e produtos farmacêuticos (também conhecidos como sistemas de distribuição de fármacos); e na pro- dução de neve artificial. Entretanto, o principal uso de polímeros superabsor- ventes, conhecidos também como "SAPs", reside em artigos de higiene pes- soal descartáveis. Tais produtos incluem, em ordem decrescente de volume de materiais superabsorventes usados, fraldas, calcinhas ou cuecas descar- 10. táveis para treinamento ("training pants") de bebês na fase de abandono das fraldas, produtos para incontinência de adultos e produtos de higiene femini- na.
Os polissacarídeos carboxialquila foram descritos como materi- ais superbabsorventes por Ning et al., patente nl US 5.247.072; Qin et al., patente US 5.470.964; patente r\°_ US 5.498.705; patente r\°_ US 5.550.189; documento n°_ WO 01/87365; e pedido de patente n°_ US 2006/0147689. Entretanto, além de serem onerosos, as características de absorção desses materiais eram freqüentemente insuficientes para serem úteis na indústria de higiene. Como resultado, materiais superabsorventes sintéticos tais como poliacrilatos experimentaram rápido desenvolvimento.
A "absorvância sob Carga" (AUL), medida a 0,005 MPa (0,7 psi), constitui um indicador amplamente reconhecido que caracteriza a eficiência de absorção de um material superabsorvente. Os polissacarídeos carboxial- quila que apresentam altos valores de AUL foram descritos anteriormente por Mertens et al. (pedido de patente n° US 2004/0157734. Entretanto, Mer- tens não menciona o teor de base biológica e o padrão de carboxialquilação dos polissacarídeos descritos. Além disso, Mertens não menciona o proces- so de carboxialquilação usado para produzir os materiais descritos.
Os amidos carboxialquilados, produzidos por meio de processos aquosos, foram descritos anteriormente por Gross et al., patente n° US 5.079.354; Couture et al., documento nl CA 2.362.006; e Theodorus et al., documento n° NL 9100249. Entretanto, os amidos carboxialquilados não fo- ram descritos como tendo altos valores de AUL.
A presente invenção faz referência a inúmeros documentos, cu- jos teores são aqui incorporados como referência em sua totalidade. SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se geralmente a partículas de polis-
sacarídeos carboxialquila com superfície tratada, que apresentam proprie- dades superabsorventes.
Em uma modalidade, a presente invenção refere-se a polissaca- rídeos carboxialquila superabsorventes com superfície tratada, que compre- endem um teor de base biológica de pelo menos 82%, e polissacarídeos estes que têm uma AUL (medida a 0,005 MPa (0,7 psi)) de pelo menos 14 g/g. Em uma modalidade da presente invenção, os polissacarídeos carboxi- alquilados com superfície tratada compreendem um estrutura polimérica na- tural de origem agrícola. Em uma modalidade da presente invenção, os polissacarídeos
carboxialquilados compreendem uma partícula que tem um tamanho na faixa entre 150 μιτι e 850 μιτι.
Em uma modalidade, a presente invenção refere-se a partículas de polissacarídeos carboxialquila superabsorventes internamente reticula- dos. Em uma modalidade da presente invenção, as partículas de polissaca- rídeos carboxialquila internamente reticulados têm superfície tratada.
Em uma modalidade da presente invenção, o polissacarídeo carboxialquilado é selecionado no grupo que consiste em amidos carboxial- quilados, celulose carbóxi-alquiladas e galactomananas carbóxi-alquiladas. Os exemplos não-limitativos de amidos incluem amido de batata, milho, tri- go, tapioca de milho ceroso, e misturas deles.
Em ainda outra modalidade, a presente invenção refere-se ao amidocarboximetila com superfície tratada. Em uma modalidade da presente invenção, ao amidocarboximetila compreende um padrão de substituição homogêneo com carbóxi-metila e apresenta uma AUL (medida a 0,005 MPa (0,7 psi)) de pelo menos 14 g/g depois do tratamento superficial.
Em ainda outra modalidade, a presente invenção refere-se a um amido carboxialquilado obtido pela carboxialquilação em um meio aquoso alcalino. Em uma modalidade, o amido carboxialquilado tem superfície trata- da.
Além disso, em uma modalidade, a presente invenção refere-se a um processo para a produção de polissacarídeos carboxialquilados com superfície tratada, compreendendo:
- obter um polissacarídeo carboxialquilado;
- tratar a superfície do polissacarídeo carboxialquilado com um ácido não-reticulante; e
1(λ - aquecer o polissacarídeo carboxialquilado com superfície trata- da.
Em uma modalidade da presente invenção, a fonte de aqueci- mento é selecionada no grupo que consiste em uma fonte infravermelha e uma fonte de gás quente.
Em uma modalidade da presente invenção, o processo pode
compreender opcionalmente uma etapa de reticulação interna, uma etapa de redução do tamanho de partícula e/ou uma etapa de peneiração.
Além disso, em uma modalidade, a presente invenção refere-se a um processo para a produção de amido carboxialquilado com superfície
tratada, compreendendo:
- dispersar um amido em um meio alcalino;
- reagir o amido com um reagente carbóxialquilante;
- tratar a superfície do amido carboxialquilado usando um ácido não-reticulante; e
- aquecer o polissacarídeo carboxialquilado com superfície trata- da.
Em uma modalidade da presente invenção, a fonte de aqueci- mento é selecionada no grupo que consiste em uma fonte infravermelha e uma fonte de gás quente.
Em uma modalidade da presente invenção, a etapa de carboxi-
alquilação compreende ainda, em uma seqüência inespecífica: (i) ajustar o pH do amido carboxialquilado; (ii) purificar o amido carboxialquilado; e (iii) ajustar o teor de umidade do amido carboxialquilado. Além disso, em uma modalidade da presente invenção, o processo pode compreender opcional- mente uma etapa de pré-empastamento alcalino, uma etapa de reticulação interna, uma etapa de redução do tamanho de partícula e/ou uma etapa de peneiração. Em uma modalidade da presente invenção, o pH do amido car- boxialquilado fica na faixa entre 6,0 e 10,0.
Além disso, em uma modalidade, a presente invenção refere-se a partículas de polissacarídeos carboxialquilados, que compreendem uma superfície acidificada. Em outra modalidade da presente invenção, estas par- 10, tículas se distinguem pela ausência de uma banda de éster ou um realce de éster, como ilustrado por espectroscopia ATR-IR.
Além disso, em uma modalidade, a presente invenção refere-se a um políssacarídeo carboxialquilado que compreende: - uma superfície ácida; e - ligações cruzadas internas selecionadas no grupo que consiste
em ligações iônicas e éter;
onde o dito políssacarídeo carboxialquilado se distingue pela presença de uma banda de éster, como ilustrado por espectroscopia ATR- IR.
Em ainda outra modalidade, a presente invenção refere-se a um
artigo higiênico e/ou membro absorvente, compreendendo partículas de po- líssacarídeo carboxialquilado com superfície tratada.
Em ainda outra modalidade, a presente invenção refere-se a um membro absorvente que compreende entre cerca de 15% e cerca de 80% (em peso) de partículas de políssacarídeo carboxialquila com superfície tra- tada. Em outra modalidade da presente invenção, as partículas de políssaca- rídeo carboxialquila com superfície tratada compreende um teor de base bio- lógica de pelo menos 82% (em peso), determinado pelo método na norma ASTM D6866-06a. Em ainda outra modalidade, a presente invenção refere- se a um artigo higiênico que compreende um absorvente como aqui descrito acima. Em uma modalidade da presente invenção, o artigo higiênico com- preende uma terceira taxa de captação de pelo menos 0,22 mL/s e/ou uma taxa de captação média de pelo menos 0,12 mL/s. Em uma modalidade da presente invenção, o artigo higiênico um terceiro valor de re-humidificação de no máximo 4,0 gramas e/ou um valor de re-humidificação total de no má- ximo 6,0 gramas.
Em ainda outra modalidade, a presente invenção refere-se ao
uso de partículas de polissacarídeo carboxialquila com superfície tratada como absorventes em produtos sanitários descartáveis (por exemplo, fral- das, artigos para incontinência, produtos higiênicos femininos, "airlaids" e curativos absorventes); artigos domésticos; materiais vedantes; em fluidos 10. para perfuração de petróleo (por exemplo, material contra perda de circula- ção, fluidos de fraturamento); revestimentos contra condensação; em aplica- ções agrícolas, em horticultura e silvicultura, para reter água no solo e para liberar água para as raízes de plantas e árvores; na indústria têxtil; em apli- cações de impressão; em produtos de papel absorventes; em bandagens e coxins cirúrgicos (por exemplo, curativos de feridas); no tratamento de miné- rios; em produtos para concreto; em caixas sanitárias para animais de esti- mação ("pet Iitter"); no tratamento de água; em protetores de alimentos (por exemplo, aplicações relacionadas ao transporte de alimentos frescos e em- balagem de alimentos); em detergentes; em géis para combate a incêndios; no controle de nuvens; como absorventes químicos para a limpeza de der- ramamentos aquosos ácidos e/ou básicos, incluindo derramamentos quími- cos solúveis em água; como géis poliméricos para a liberação lenta e contro- lada de cosméticos e produtos farmacêuticos (também conhecidos como sistemas de distribuição de fármacos), como airlaids; e na produção de neve artificial.
Em ainda outra modalidade, a presente invenção refere-se ao uso de partículas de polissacarídeos carboxialquila com superfície tratada como absorventes para líquidos. Em uma modalidade da presente invenção, os líquidos são selecionados no grupo que consiste em água, soluções a- quosas, fluidos fisiológicos e soluções salinas.
Finalmente, a presente invenção refere-se a composições que compreendem partículas de polissacarídeos carboxialquila com superfície tratada e um material coabsorvente.
O texto precedente e outros objetivos, vantagens e característi- cas da presente invenção ficarão mais evidentes após a leitura da descrição não-restritiva que se segue de suas modalidades ilustrativas, fornecidas me- ramente a a título exemplificativo fazendo referência aos desenhos anexos. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Nos desenhos apensados:
a figura 1 é uma vista perpendicular lateral esquemática parcial- mente secional de um artigo higiênico de acordo com uma modalidade da presente invenção;
a figura 2a é uma vista perpendicular lateral esquemática de um aparelho para produzir um membro absorvente de acordo com uma modali- dade da presente invenção; a figura 2b é uma vista da seção transversal tomada ao longo da linha 2b-2b da figura 2a; a figura 3 é uma vista perpendicular esquemática ampliada da
seção transversal da célula formadora do membro absorvente do aparelho da figura 2a;
a figura 4 é uma vista em perspectiva esquemática de um cilin- dro de re-humidificação para testar os membros absorventes de artigos higi- ênicos da presente invenção;
a figura 5 ilustra um espectro infravermelho da refletância total atenuada (ATR-IR) de amido carboximetila tratado superficialmente com áci- do cítrico de acordo com uma modalidade da presente invenção;
a figura 6 ilustra um espectro infravermelho da refletância total atenuada (ATR-IR) de amidos carboxialquilados tratados superficialmente com ácido clorídrico de acordo com uma modalidade da presente invenção;
a figura 7 ilustra um espectro infravermelho da refletância total atenuada (ATR-IR) de amidos carboxialquilados tratados superficialmente com ácido esteárico de acordo com uma modalidade da presente invenção; a figura 8 ilustra uma micrografia de Microscópio Eletrônico de
Varredura (SEM) de partículas de amido carboximetila "vítreas" com trata- mento superficial dinâmico de acordo com uma modalidade da presente in- venção;
a figura 9 ilustra uma micrografia de Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM) de partículas de amido carboximetila "vítreas" com trata- mento superficial estático de acordo com uma modalidade da presente in- venção;
a figura 10 ilustra uma micrografia de Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM) de partículas de polissacarídeo carboxialquilado porosas sem tratamento superficial de acordo com uma modalidade da presente in- venção;
10. a figura 11 ilustra uma micrografia de Microscópio Eletrônico de
Varredura (SEM) de partículas de polissacarídeo carboxialquilado porosas com tratamento superficial de acordo com uma modalidade da presente in- venção;
a figura 12 apresenta um gráfico que ilustra o desempenho FSC, CRC e AUL de um amido carboximetila com tratamento superficial, aquecido em um ambiente estático (forno de convecção, programado em 140°C) du- rante um período de 5 horas de acordo com uma modalidade da presente invenção;
a figura 13 apresenta um gráfico que ilustra o desempenho FSC, CRC e AUL de uma celulose carboximetila com tratamento superficial, aque- cida em um ambiente estático (forno de convecção, programado em 140°C) durante um período de 2 horas de acordo com uma modalidade da presente invenção;
a figura 14 apresenta um gráfico que ilustra o desempenho FSC, CRC e AUL de um amido carboximetila com tratamento superficial, aquecido em um ambiente estático (forno de infravermelho, programado em 140°C) durante um período de 20 minutos de acordo com uma modalidade da pre- sente invenção;
a figura 15 apresenta um gráfico que ilustra o desempenho FSC, CRC e AUL de um amido carboximetila com tratamento superficial, aquecido em um ambiente estático (forno de infravermelho, programado em 160°C) durante um período de 20 minutos de acordo com uma modalidade da pre- sente invenção; e
a figura 16 é uma vista perpendicular lateral de uma rosca de extrusora de acordo com uma modalidade da presente invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES ILUSTRATIVAS Para proporcionar um entendimento claro e consistente dos ter-
mos utilizados no presente relatório descritivo, inúmeras definições são for- necidas abaixo. Além disso, a menos que diferentemente definido, todos termos técnicos e científicos aqui utilizados têm o significado comumente entendido pelos versados nas técnicas às quais a presente invenção perten- ci 0 ce.
O uso da palavra "um" ou "uma", quando usada em conjunto com o termo "compreende" nas reivindicações e no relatório descritivo pode significar "1" (um), mas é consistente também com o significado de "um ou mais", "pelo menos um", e "um ou mais", "pelo menos um", e "um ou mais do que um". Similarmente, a palavra "outro" pode significar pelo menos um se- gundo ou mais.
Como utilizadas neste relatório descritivo e nas reivindicações, as palavras "compreendendo" (e qualquer forma de compreendendo, tais como "compreende" e "compreende"), "tendo" (e qualquer forma de tendo, tais como "ter" e "tem"), "incluindo" (e qualquer forma de incluindo, tais como "incluir" e "inclui") ou "contendo" (e qualquer forma de contendo, tais como "conter" e "contém"), são inclusivas ou de limite aberto e não excluem ele- mentos ou etapas do processo adicionais, não-citadas.
Como utilizado neste relatório descritivo e nas reivindicações, o termo "cerca de" é definido como estando perto como entendido pelos ver- sados nessas técnicas, e em uma modalidade não-limitativa, o termo é defi- nido como estando dentro de 10%, de preferência dentro de 5%, mais prefe- rivelmente dentro de 1%, e ainda mais preferivelmente, dentro de 0,5%.
O termo "por cento" ou "%", a menos que diferentemente especi- ficado, refere-se a uma porcentagem em peso (isto é, p/p).
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "solução sali- na" refere-se a uma solução de cloreto de sódio a 0,9% (p/p) em água des- mineralizada.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "partícula dis- tinta" refere-se a partículas individuais.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "substituição homogênea" refere-se a polissacarídeos carboxialquilados que compreen- dem uma distribuição substancialmente uniforme de grupos carbóxialquilado na maioria das unidades de anidroglicose depois da carboxialquilação. Tipi- camente, os polissacarídeos carboxialquilados substituídos de forma homo- gênea se distinguem por um desvio-padrão no grau de substituição de no 1Q máximo 0,3.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "polissacarí- deo" refere-se a polímeros que têm um esqueleto que compreende unidades repetidas de monossacarídeos. Os exemplos não-limitativos incluem amidos, amidos modificados, amilopectina, amilopectina modificada, amilose, amilo- se modificada, celulose, celulose modificada, galactomananas, e galactoma- nanas modificadas.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "unidade de monossacarídeo" refere-se a aldoses ou cetoses cíclicas de C5-C6. Os e- xemplos não-limitativos de aldoses de C5-C6 incluem alose, altrose, glicose, manose, gulose, idose, galactose, talose, ribose, arabinose, xilose, e lixose. Os exemplos de cetoses de Cs-C6 incluem ribulose, xilulose, frutose, sorbo- se, e tagatose.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "Capacidade de Expansão Livre" (FSC), também denominada "Absorção Total", refere-se à quantidade (g) de fluido absorvido por grama da composição. Os fluidos típicos são soluções salinas (solução de NaCI a 0,9% em peso, aqui dora- vante denominada soluções de NaCI a 0,9% ou solução salina).
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "Capacidade de Retenção Centrífuga" (CRC), também denominada "Retenção" refere-se à quantidade (g) de fluido retido por grama da composição, após exposição da composição a uma força de centrifugação de 250 G. Os fluidos típicos são soluções salinas (solução de NaCI a 0,9% em peso, aqui doravante de- nominada soluções de NaCI a 0,9% ou solução salina).
Como aqui utilizado, o temo "Absorção sob Carga" (AUL) a 0,005 MPa (0,7 psi), também denominada "Absorção Contra Pressão" (AAP) ou "Absorção Sob Pressão" (AUP) refere-se à quantidade (g) de fluido ab- sorvido por grama da composição sob uma dada pressão aplicada. Os flui- dos típicos são soluções salinas (solução de NaCI a 0,9% em peso, aqui do- ravante denominada soluções de NaCI a 0,9% ou solução salina).
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "artigo de higi- ene" refere-se a produtos projetados para absorver fluidos, mais especifica- mente fluidos fisiológicos. Os exemplos não-limitativos de artigos de higiene incluem fraldas, vestes para incontinência, e absorventes higiênicos.
Como aqui utilizado, o termo "núcleo absorvente" refere-se ao componente do artigo de higiene que é principalmente responsável pelas propriedades de manejo de líquidos do artigo, incluindo captação, transporte, distribuição e armazenamento de líquidos corporais.
Como aqui utilizado, o termo "membro absorvente" refere-se ao componente do núcleo absorvente que tipicamente proporciona uma ou mais propriedades de manejo, por exemplo, captação de líquidos, distribuição de líquidos, transporte de líquidos, armazenamento de líquidos, etc. O termo "gelatinização" é bem conhecido nessas técnicas e é
utilizado geralmente para descrever a intumescência e hidratação de ami- dos.
Como aqui utilizado, o termo "reumectar" ou "umectar novamen- te" é uma medida das capacidades de retenção de fluidos do artigo sob car- ga. Os valores de re-humidificação são relatados em gramas.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "material ab- sorvente" ou "polímero absorvente" refere-se a materiais em um estado sóli- do seco, que têm boas propriedades de intumescimento com fluidos e são capazes de formar um gel após contato com um fluido. Os exemplos não- Iimitativos de tais fluidos são água, soluções aquosas, solução salina, ou fluidos fisiológicos.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "superabsor- vente", "polímero superabsorvente" ou "SAP" refere-se a materiais absorven- tes capazes de formar um gel após contato com um líquido tais como água, soluções aquosas, solução salina, ou fluidos fisiológicos. Tais materiais se distinguem por uma Capacidade de Retenção Centrífuga (CRC) de pelo me- nos 15 g/g.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "teor de umi- dade" refere-se à quantidade de água (% em peso) contida em um material.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "aquoso" pre- tende incluir qualquer meio de reação que compreende pelo menos 15% em 10. peso de água. Isto inclui, porém sem limitações, sistemas que compreendem água e opcionalmente um ou mais cosolventes.
Como utilizados neste relatório descritivo, os termos "material granular", "grânulos", "partículas", "pós", "grãos" ou "polvilhos" referem-se a materiais particulados em um estado finamente dividido. Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "tamanho de
partícula" refere-se à maior dimensão de uma partícula. O tamanho de partí- cula pode ser determinado diretamente usando métodos de peneiração, mi- croscópios ópticos ou eletrônicos de varredura, bem como por outros méto- dos bem conhecidos. O tamanho de partícula é freqüentemente considerado como o diâmetro da partícula.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "partículas de gel distintas" refere-se a partículas superabsorventes, as quais, depois de suficientemente intumescidas em solução salina, têm a aparência de partícu- las de gel distintas.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "com superfície
tratada" refere-se a uma superfície quimicamente ou fisicamente modificada.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "agente reticu- lante", "reticulador" ou "agente reticulante exógeno" refere-se a um agente, o qual, com um polissacarídeo reticulável, reage com o polissacarídeo para produzir um polissacarídeo reticulado. Os exemplos não-limitativos de rea- ções reticulantes incluem a reação do agente reticulante com pelo menos dois grupos hidroxila do polissacarídeo; a reação do agente reticulante com pelo menos dois grupos carboxila do polissacarídeo; e a reação do agente reticulante com um grupo hidroxila do polissacarídeo e um grupo carboxila do polissacarídeo.
Como utilizado neste relatório descritivo, o termo "eficiência da reação" refere-se geralmente à quantidade (%) do produto obtida em relação à quantidade teórica, baseado na quantidade inicial dos reagentes usados.
Muito poucos biopolímeros de ocorrência natural possuem pro- priedades adequadas de formação de gel. Os biopolímeros produzem tipi- camente géis que, quando úmidos, formarão uma camada impermeável que bloqueia o fluxo de fluidos. Além disso, sua resistência estrutural é baixa, tornando-os ineficazes para aplicações que requerem características de alta AUL. A modificação da estrutura dos biopolímeros freqüentemente resulta em reduções indesejadas do teor de base biológica. Os polissacarídeos compreendem uma classe de biopolímero que foi usada anteriormente na indústria absorvente. Os exemplos não-limitativos de polissacarídeos inclu- em galactomananas, amidos e celuloses.
O amido é amplamente conhecido pelas suas propriedades de formação de gel em água quente. Os absorventes baseados em amidos fo- ram descritos anteriormente por Huppé et al., documento n° CA 2.308.537 e Thibodeau et al., documento n° CA 2.462.053. Entretanto, esses materiais não foram descritos como tendo características adequadas de AUL. Desco- briu-se surpreendentemente que os amidos carboxialquilados com superfície tratada possuem boas características de AUL, tornando-os apropriados co- mo materiais superabsorventes na indústria de higiene pessoal. Os amidos podem ser obtidos a partir de inúmeras fontes, inclu-
indo, porém sem limitações, milho, trigo, batata, inhame, mandioca, arroz, painço, sorgo, cevada, aveia, feijões, fava-de-cavalo, ervilhas, lentilhas, tri- go-sarraceno, bananas, arracácia, oca, sagu, taro, tapioca, batata-doce, e misturas deles. Em uma modalidade da presente invenção, o amido é obtido a partir de fontes selecionadas no grupo que consiste em milho, milho cero- so, batata, tapioca e trigo.
Para melhorar as características de AUL, os polissacarídeos são quimicamente modificados pela reação com um agente carbóxialquilante. Em uma modalidade da presente invenção, o agente carbóxialquilante com- preende um agente carboximetilante. Os grupos carbóxialquilado podem estar na sua forma carboxílica neutra ou na forma de íons carboxilato. Como resultado do seu caráter fortemente iônico, os polissacarídeos carboxialqui- Iados apresentam intensas forças osmóticas. Uma força osmótica impulsora é benéfica para obter alta capacidade de absorção.
Em uma modalidade, os polissacarídeos carboxialquilados da presente invenção compreendem um pH na faixa entre 4,5 e 10,0. Em outra modalidade, os polissacarídeos carboxialquilados da presente invenção compreende um pH na faixa entre 5,0 e 8,0. O pH dos polissacarídeos car- boxialquilados influencia quaisquer reações subsequentes de tratamento da superfície.
Os exemplos não-limitativos de cátions associados com os po- líssacarídeos carboxialquilados da presente invenção incluem cátions mono- valentes tais como os íons sódio, potássio, amônio, e íons orgânicos de a- mônio. Em uma modalidade da presente invenção, o cátion compreende pra- ta. A prata foi descrita anteriormente como apresentando propriedades anti- microbianas (Cullen etal., documento nl US 2006/149182 A1). Os superab- sorventes que compreendem amido carboximetilas com prata são úteis co- mo agentes inibidores de odores, bem como para controlar o crescimento bacteriano. Além disso, os amido carboximetilas com prata são apropriados para uso em curativos de feridas e cortinas cirúrgicas.
Em uma modalidade da presente invenção, os polissacarídeos carboxialquilados são preparados por síntese de éteres de Williamson. Em uma modalidade da presente invenção, o agente carbóxialquilante compre- ende haloácidos e/ou seus sais. Os exemplos não-limitativos de sais incluem os sais de metais alcalinos. Em outra modalidade da presente invenção, os haloácidos compreendem haloácidos de C2-C5. Em ainda outra modalidade da presente invenção, os haloácidos de C2-C5 compreendem ácido monoclo- roacético, monocloroacetato de sódio, monocloroacetato de potássio, mono- cloroacetato de lítio, e misturas deles. Uma típica reação de carboxialquilação é a seguinte: Amido-(OH3) + m X-(CH2)-CO2Z + WHO -> Amid0-[(0-(CH2)y-C02Z)m][0H]3-m + m WX
em que:
Y é um número inteiro na faixa entre 1 e 4; X é selecionado no
grupo que consiste em Cl, Br e I; W é um metal alcalino; m é um valor numé- rico na faixa entre 0,3 e 1,5; e Z é selecionado no grupo que consiste em H, metal alcalino, amônio e amônio orgânico.
Em uma modalidade da presente invenção, os polissacarídeos carboxialquilados compreende substituintes carbóxialquilado derivados de base biológica. Em uma modalidade da presente invenção, os substituintes são derivados de haloácidos com base biológica e/ou seus sais. Em ainda outra modalidade da presente invenção, o haloácido com base biológica compreende ácido monocloroacético. Os intermediários ácido acético e áci- do glicólico são obtidos a partir de substratos com base biológica por fer- mentação ou oxidação (patentes n^f US 4.463.019, 4.456.622, 4.569.845, 3.445.245, 4.076.844, 4.282.257, 6.753.170, 4.935.360, 4.656.140, 4.503.078, e documento n° WO 98/00558). Os intermediários podem ser ha- Iogenados como descrito nas patentes n^! US 4.281.184, 4.383.121 e 7.135.597.
Em uma modalidade da presente invenção, o agente carbóxial- quilante compreende haloácidos sem base biológica ou misturas deles com haloácidos com base biológica e/ou seus sais.
Em uma modalidade, a presente invenção refere-se a polissaca- rídeos carboxialquilados que compreendem um grau de substituição com base biológica de pelo menos 0,01. Em uma modalidade, a presente inven- ção refere-se a polissacarídeos carboxialquilados que compreendem um grau total de substituição na faixa entre 0,2 e 1,0. Em outra modalidade, a presente invenção refere-se a polissacarídeos carboxialquilados que com- preendem um grau total de substituição na faixa entre 0,4 e 0,7. Meio Alcalino e Carboxialquilação
A carboxialquilação de amido foi realizada primeiramente disper- sando o amido em um meio alcalino. Em uma modalidade da presente in- venção, o amido é dispersado diretamente no álcali seco. Alternativamente, o amido pode ser dispersado em um solvente orgânico hidrofílico alcalino aquoso. Em uma modalidade da presente invenção, o solvente orgânico hi- drofílico compreende um álcool de CrC5. Os exemplos não-limitativos de álcalis secos compreendem hidróxido de lítio, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e misturas deles. Em uma modalidade da presente invenção, os álcalis secos estão na forma de pó. Em uma modalidade da presente inven- ção o álcool de C1-C5 é isopropanol. Surpreendentemente, quando o processo de carboxialquilação
foi realizado em um meio aquoso alcalino, foram obtidas características ab- sorventes excelentes do produto carboxialquilado. Sem desejar se ater a qualquer teoria, acredita-se que as cadeias de amido e os agentes carbó- xialquilantes são mais lábeis em um ambiente aquoso. Esta maior mobilida- de proporciona um padrão de substituição carbóxi-alquilada mais homogê- neo. Em uma modalidade da presente invenção, o meio aquoso alcalino compreende um pH de pelo menos 11,0. Os teores de umidade típicos de amidos ficam na faixa entre 15% e 99%. A propensão para reações colate- rais entre as funções hidroxila e o agente carbóxialquilante aumentam com o teor crescente de umidade.
Surpreendentemente, quando o processo de carboxialquilação foi realizado usando extrusão reativa, foram obtidos produtos que apresen- tam características absorventes excelentes (AUL a 0,005 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g). Além disso, eficiências da reação de pelo menos 60% puderam ser obtidas por extrusão reativa. Em uma modalidade da presente invenção, o teor de água no processo de carboxialquilação/extrusão fica na faixa entre 15% e 30%.
As extrusoras de rosca dupla são tipicamente usadas para reali- zar o processo de carboxialquilação. As extrusoras de rosca dupla propor- cíonam mais flexibilidade e cisalhamento necessários para realizar a reação de carboxialquilação. Em uma modalidade da presente invenção, os ingredi- entes secos, tais como amido e o agente carbóxi-alquilante, são alimentados para dentro da extrusora. Os ingredientes transportados para um ponto de injeção alcalino (por exemplo, hidróxido alcalino), localizado tipicamente a montante dos elementos amassadores. O álcali pode ser injetado na forma de uma solução. Água pode ser adicionalmente injetada para assegurar um teor de umidade na faixa entre 15% e 30%. Para limitar a degradação dos reagentes na extrusora, a temperatura é mantida abaixo de 140°C. A pasta alcalina resultante é bombeada e amassada para aumentar a eficiência da reação. A extrusora de rosca dupla pode ser opcionalmente equipada com um ventilador para evacuação de unidade. O ventilador pode ser colocado sob vácuo caso uma maior evacuação de unidade seja desejada. O amido carboxialquilado pode ser opcionalmente bombeado para dentro de uma ma- triz a fim de produzir filamentos do extrudado.
Em uma modalidade da presente invenção, os polissacarídeos carboxialquilados são reticulados. A reticulação pode ser realizada antes, durante ou depois do processo de carboxialquilação. Em uma modalidade da presente invenção a reticulação é realizada antes da etapa de carboxialqui- lação. Um estado semelhante a lama é mantido após a adição de uma pe- quena quantidade de álcali (pH < 10). A lama alcalina proporciona um meio de reação apropriado para a reação do amido com um agente reticulante covalente. Em uma modalidade da presente invenção, o agente reticulante compreende epicloridrina. Realizar a reticulação antes da etapa de gelatini- zação proporciona maior eficácia de reação de reticulação. Em uma modali- dade, a presente invenção refere-se a polissacarídeos carboxialquilados que têm um teor de reticulante (baseado no polissacarídeo carboxialquilado) de no máximo 10%. Em outra modalidade, a presente invenção refere-se a a- mido carboxialquilado reticulado que tem um teor de reticulante (baseado no amido carboxialquilado) de no máximo 10%.
A reticulação fornece um produto de amido que tem maior peso molecular, maior resistência do gel e maior resistência à deformação sob tensão. Um aumento na resistência do gel resultará em aumentos na CRC e AUL. Em uma modalidade da presente invenção, foram usados polissacarí- deos reticulados que têm um peso molecular de pelo menos 500.000 Da. Em uma modalidade, a presente invenção refere-se a polissaca- rídeos carboxialquilados distinguidos por uma FASC de pelo menos 25 g/g, uma CRC de pelo menos 18 g/g e uma AUL a0,005 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g.
Purificação
A pureza do produto carboxialquilado é de importância. Como importantes quantidades de sais são produzidas durante a etapa de carboxi- alquilação, quaisquer impurezas residuais podem levar ao "envenamento por sais", o que terá o efeito de reduzir o desempenho de absorção do produto 1Q carboxialquilado. O produto carboxialquilado pode ser purificado por lava- gem com um solvente orgânico miscível com água e/ou misturas de solvente orgânico miscível com água/água. Os exemplos não-limitativos de solventes orgânicos miscíveis com água incluem álcoois de CrC4. O produto carboxi- alquilado lavado é subseqüentemente filtrado e secado. O processo de puri- ficação é continuado até que nenhuma precipitação de sais possa ser obser- vada a partir das lavagens quando misturado com AgNC>3. A condutividade das lavagens representa outra indicação da pureza do produto carboxialqui- lado. A condutividade deve ser no máximo 1.500 μ5/οιη.
Em uma modalidade da presente invenção, o produto carboxial- quilado foi purificado sob condições ácidas. A primeira etapa compreende tipicamente um procedimento de acidificação. Os grupos carboxilato foram convertidos em grupos carboxílicos. Os polissacarídeos carboxialquilados acidificados apresentarão tipicamente um pH na faixa entre 4,5 e 6,5. O pro- duto carboxialquilado acidificado foi então aquecido, pois o produto aquecido fica substancialmente insolúvel em água. Ao invés disso, o produto intumes- cerá e formará um hidrogel ou partículas de hidrogel. As partículas de gel foram subseqüentemente lavadas com água, ou soluções ácidas, para re- mover quaisquer sais residuais. O processo de purificação foi continuado até que nenhuma precipitação de sais pudesse ser observada a partir das Iava- gens, quando misturado com AgNO3. A condutividade das lavagens repre- senta outra indicação da pureza do produto carboxialquilado. A condutivida- de deve ser de no máximo 1.500 με/αη. Ajuste do pH e Umidade
Para obter um teor de carboxilato apropriado, o pH do polissaca- rídeo carboxialquilado purificado pode ser ajustado dentro da faixa de 6,0 a 10,0. Em uma modalidade da presente invenção, o pH pode ser ajustado em solventes orgânicos miscíveis com água.
A extrusão reativa também pode ser usada para ajustar o pH do polissacarídeo carboxialquilado. Em uma modalidade da presente invenção, o pH é ajustado depois da reação de carboxialquilação, mas antes da des- carga da extrusor. O pH pode ser ajustado injetando uma solução ácida den- tro da pasta de polissacarídeo carboxialquilado. Em uma modalidade da pre- sente invenção, a pasta compreende um amido carboxialquilado. A mistura da pasta acidificada foi subseqüentemente transportada e bombeada para dentro de uma seção da extrusora que compreende outra série de elemen- tos amassadores, realizando o ajuste do pH do produto de polissacarídeo. Depois do ajuste do pH, o produto foi transportado, bombeado e descarre- gado da extrusora. A extrusora de rosca dupla pode ser equipada opcional- mente com um ventilador que proporciona a evacuação da umidade. O venti- lador pode ser colocado sob vácuo, caso uma maior evacuação de umidade seja desejada. O produto pode ser opcionalmente bombeado para dentro de uma matriz a fim de produzir filamentos de extrudado.
O teor de umidade do produto carboxialquilado pode ser ajusta- do ainda mais. Em uma modalidade da presente invenção, o teor de umida- de do produto carboxialquilado é de no máximo 7%. Os exemplos não- Iimitativos de técnicas de abaixamento da umidade compreendem aqueci- mento com indução, evaporação a vácuo, aquecimento com convecção e aquecimento por infravermelho. Acredita-se que esteja dentro da capacidade dos versados nessas técnicas selecionar outras técnicas apropriadas de a- baixamento da umidade. Formação de Partículas Em uma modalidade da presente invenção, os polissacarídeos
carboxialquilados compreendem uma matéria particulada. Em outra modali- dade da presente invenção, os amidos carboxialquilados compreendem uma matéria particulada. Em ainda outra modalidade da presente invenção, os amidos carboxialquilados são "vítreos". Em ainda outra modalidade da pre- sente invenção, os amidos carboxialquilados compreendem uma estrutura "porosa". A estrutura particulada do produto carboxialquilado é influenciada pelo ajuste do pH, o procedimento de purificação e o teor de umidade. A es- trutura particulada do produto carboxialquilado influenciará também a densi- dade aparente, frangibilidade e abrasividade. Em uma modalidade, o produto de amido carboxialquilado da presente invenção compreende uma densida- de aparente na faixa entre 0,5 g/cm3 e 0,7 g/cm3. Em uma modalidade da presente invenção, o tamanho das par-
tículas do polissacarídeo carboxialquilado é reduzido. Peneiração compre- ende uma técnica conveniente para controlar o tamanho de partícula. O de- sempenho de absorção das partículas de polissacarídeo carboxialquilado está ligado ao seu tamanho de partícula. As partículas que têm um tamanho de pelo menos cerca de 150 μΐη (100 mesh) limitarão a formação de bloco do gel. As partículas que têm um tamanho de no máximo cerca de 850 μίτι (20 mesh) limitarão a formação de pequenos orifícios em produtos de higie- ne, e intumescerão mais eficientemente. Revestimento da Superfície Sob altas pressões, tal como 0,005 MPa (0,7 psi), as partículas
de gel terão uma tendência de colapsar e formar partículas de gel "discói- des". Estas partículas "discóides" impedem severamente o processo de ab- sorção e podem eventualmente levar à formação de blocos de gel. Partícu- las de gel mais rígidas proporcionarão maior resistência à deformação e manterão uma taxa de intumescimento adequada. As partículas de polissa- carídeo carboxialquilado com superfície tratada apresentam partículas ab- sorventes similares (FSC, CRC) a polissacarídeos carboxialquilados ligeira- mente reticulados, e ao mesmo tempo, têm rigidez estrutural suficiente para intumescer sob pressão (AUL). Os agentes para tratamento de superfície diminuirão a solubili-
dade em água da superfície das partículas de polissacarídeo carboxialquila- do. Além disso, os agentes para tratamento de superfície conferirão aos po- lissacarídeos carboxialquilados, depois de intumescidos, a aparência de par- tículas de gel distintas. O tratamento da superfície aumentará também a AUL a 0,005 MPa (0,7 psi). Os tratamentos de superfície são efetuados tipica- mente depois de aquecer. Os exemplos não-limitativos de agentes para tra- tamento de superfície incluem reticulantes, ácidos não-reticulantes, e combi- nações deles. Os exemplos de ácidos não-reticulantes incluem ácidos mo- novalentes. Estes ácidos podem ser derivados a partir de fontes minerais, a partir de fontes sem base biológica, ou a partir de fontes com base biológica. Em uma modalidade da presente invenção, os ácidos não-reticulantes são selecionados no grupo que consiste em ácido clorídrico, ácido acético, ácido glicólico, e ácido esteárico.
Valores mais altos de AUL (a 0,005 MPa (0,7 psi)) são obtidos tipicamente com maior tratamento de superfície. Entretanto, deve-se tomar cuidado para não afetar adversamente outras características SAP importan- tes, tais como FSC e CRC. Em uma modalidade da presente invenção, a quantidade de reagente ácido não-reticulante fica na faixa entre cerca de 0,01 miliequivalente e cerca de 20,0 miliequivalentes por grama de polissa- carídeo carboxialquilado (meq/g). Em outra modalidade da presente inven- ção, o pH do polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície fica na faixa entre cerca de 4,5 e 6,5.
Em uma modalidade da presente invenção, a superfície dos po- lissacarídeos carboxialquilados é tratada com um agente reticulante. Os e- xemplos não-limitativos de agentes reticulantes incluem ácido cítrico, íons de alumínio (AI3+) e epicloridrina. O tratamento com ácido cítrico resultará na formação de ligações éster; o tratamento com epicloridrina resultará na for- mação de ligações éter; e o tratamento com íons de alumínio. Em outra mo- dalidade da presente invenção, o pH de um polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície com ácido cítrico fica na faixa entre cerca de 4,5 e 6,5.
Em uma modalidade da presente invenção, o tratamento da su-
perfície é realizado tratando a superfície dos polissacarídeos carboxialquila- dos com uma solução que compreende o agente e tratamento de superfície. Para conseguir um tratamento adequado da superfície das partículas, a pro- fundidade de penetração do agente para tratamento da superfície deve ser cuidadosamente controlada. Tal controle pode ser realizado pela seleção cuidadosa de um sistema de solvente apropriado. Os exemplos não- Iimitativos de tais sistemas de solventes incluem solventes orgânicos hidrofí- licos, e misturas de solventes orgânicos hidrofílicos/água. O uso de um sol- vente orgânico hidrofílico limitará a difusão do agente de tratamento da su- perfície e intumescimento da superfície das partículas de polissacarídeo car- boxialquilina. Os solventes orgânicos hidrofílicos típicos compreendem álco- 10. ois de CrC5. Em uma modalidade da presente invenção, o solvente orgâni- co hidrofílico compreende isopropanol. Em uma modalidade da presente in- venção, são usadas misturas de solvente orgânico hidrofílico/água. Em outra modalidade da presente invenção, a mistura compreende uma razão de sol- vente/água na faixa entre 50:50 e 95:5. A água nestas misturas proporciona maior penetração da superfície.
Em uma modalidade da presente invenção, as partículas de po- lissacarídeo carboxialquilado são misturadas com o solvente que tem dissol- vido dentro dele o agente para tratamento de superfície. Um pó úmido ou uma pasta é tipicamente obtida. A pasta ou pó úmido pode ser opcionalmen- te cominuído antes do aquecimento. Antes do tratamento térmico, o solvente pode ser opcionalmente evaporado. A etapa de evaporação do solvente é realizada tipicamente em temperaturas de não mais do que 100°C.
Em uma modalidade da presente invenção, o tratamento da su- perfície foi realizado aplicando gotículas de uma solução que compreende o agente para tratamento de superfície sobre a superfície das partículas de polissacarídeo carboxialquilado. Os exemplos não-limitativos de sistemas de solventes incluem solventes orgânicos hidrofílicos e misturas de solventes orgânicos hidrofílicos/água. Descobriu-se surpreendentemente que as solu- ções aquosas são apropriadas sob tais condições. Para evitar o intumesci- mento das partículas, a solução aquosa deve ser evaporada rapidamente depois da aplicação de gotículas. Em uma modalidade da presente inven- ção, a evaporação foi realizada por meio de circulação de gás ao redor das partículas. Em outra modalidade da presente invenção, o gás tem uma tem- peratura de pelo menos 40°C. O intumescimento das partículas é substanci- almente evitado quando o fluxo de aplicação de gotículas é pelo menos e- quivalente à razão de evaporação do solvente. Este ambiente pode ser con- seguido em um aglomerador ou em um secador de leito fluidizado com bicos de aspersão. Tratamento Térmico
A maioria dos agentes para tratamento de superfície requer uma etapa de aquecimento. O tratamento da superfície resulta em um produto que apresenta bons valores de AUL (a 0,005 MPa ou 0,7 psi).
O tratamento térmico pode ser realizado usando uma fonte de radiação eletromagnética, um gás quente ou uma superfície aquecida. Em uma modalidade da presente invenção, usa-se aquecimento por convecção (gás quente) ou infravermelho (radiação eletromagnética). Tipicamente, as fontes de IV identificadas como infravermelho médio ou infravermelho de carvão são bem apropriadas. Em uma modalidade da presente invenção, os polissacarídeos carboxialquilados com superfície tratada são aquecidos até temperaturas de pelo menos 140°C. Em outra modalidade da presente in- venção, os polissacarídeos carboxialquilados com superfície tratada são a- quecidos até temperaturas de pelo menos 160°C. Em ainda outra modalida- de da presente invenção, o teor de umidade das partículas de polissacarídeo carboxialquilado com superfície tratada depois do tratamento térmico é me- nor do que 5%. Deve-se tomar cuidado para não superaquecer as partículas. O superaquecimento distingue-se tipicamente pelo acastanhamento das par- tículas.
Em uma modalidade da presente invenção, o tratamento térmico foi realizado em um ambiente estático. Os exemplos não-limitativos de am- bientes estáticos incluem ambientes imóveis, ambientes transportados por correia, ambientes deslizantes ou qualquer ambiente que evita substancial- mente a indução de interação indevida (isto é, cisalhamento) entre as partí- culas em si ou entre as partículas e outros objetos. Em uma modalidade da presente invenção, o ambiente estático compreende uma superfície sobre a qual as partículas são espalhadas uniformemente. Tal superfície é tipica- mente uma superfície transmissora de IV, tal como vidro ou Pyrex®.
Os polissacarídeos carboxialquilados da presente invenção po- dem receber tratamento da superfície com muitos tipos de ácidos. Quando ácidos não-reticulantes são usados, ligações éster não são tipicamente ob- servadas por espectroscopia ATR-IR. A ausência de uma banda de éster (entre 1.750 cm"1 e 1.715 cm"1) foi notada no caso de amidos carboxialquila- dos com tratamento de superfície com ácido clorídrico (figura 6). A presença de um ressalto foi observada para amidos carboxialquilados com tratamento de superfície com ácido esteárico (figura 7).
Em uma modalidade, a presente invenção refere-se a polissaca- rídeos carboxialquilados reticulados internamente. Estes polissacarídeos podem ser tratados também pela exposição a agentes para tratamento de superfície.
Em uma modalidade da presente invenção, os amidos carboxi-
alquilados com tratamento de superfície têm uma AUL de 0,05 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g. Em uma modalidade da presente invenção, os ami- dos carboxialquilados com tratamento de superfície têm uma AUL de 0,05 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g e uma CRC de pelo menos 18 g/g. Em uma modalidade da presente invenção, os amidos carboxialquilados com tratamento de superfície têm uma AUL de 0,05 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g, uma CRC de pelo menos 18 g/g e uma FSC de pelo menos 25 g/g. Em uma modalidade da presente invenção, os amidos carboxialquilados com tratamento de superfície se distinguem por uma densidade aparente na faixa entre 0,5 g/cm3 e 0,7 g/cm3.
Os polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de super- fície formam partículas de gel distintas depois de intumescidos. A propensão para formar partículas de gel distintas torna estes materiais especialmente apropriados para uso em artigos higiênicos. Na realidade, quando incorpora- dos em membros absorventes, as partículas de gel distintas depois de intu- mescimento até sua extensão máxima proporcionam maior fluxo de água. Esta característica aumenta significativamente a porosidade úmida dos arti- gos absorventes, e assim sendo, melhor absorção e difusão de líquidos.
Em uma modalidade da presente invenção, os amidos carboxi- alquilados com tratamento de superfície têm uma AUL de 0,05 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g e um teor de base biológica, de acordo com ASTM D6866-06 A, de pelo menos 82%. Em uma modalidade da presente inven- ção, os amidos carboxialquilados com tratamento de superfície têm uma AUL de 0,05 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g e um teor de base biológi- ca, de acordo com ASTM D6866-06 A, de pelo menos 87%. Em uma moda- lidade da presente invenção, os amidos carboxialquilados com tratamento de superfície têm uma AUL de 0,05 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g e um teor de base biológica, de acordo com ASTM D6866-06 A, de pelo menos 95%. Os amidos caróxi-alquilados com tratamento de superfície são apropri- ados para uso em artigos higiênicos e membros absorventes.
Os polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de super- fície da presente invenção podem ser misturados com outros materiais co- absorventes pata fornecer composições absorventes. Em uma modalidade, as composições absorventes compreendem entre cerca de 1 e cerca de 99% em peso de polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de su- perfície e entre cerca de 99 e cerca de 1 % em peso de material coabsorven- te. Os exemplos não-limitativos de materiais coabsorventes incluem políme- ros sintéticos absorventes, absorventes baseados em amidos, polissacarí- deos que contêm manose, fibras e misturas deles.
Os exemplos não-limitativos de absorventes baseados em ami- dos incluem amidos vítreos tais como aqueles descritos por Huppé et aí. (documento n° CA 2.308.537); aglomerados de polissacarídeos tais como aqueles descritos por Chevigny et al. (documento n° CA 2.534.026); amido hidroxietila; amido hidroxipropila; nanocompósitos de amidos tais como a- queles descritos por Berrada et aí. (documento n° CA 2.483.049); e misturas deles.
Os exemplos não-limitativos de polisacarídeos que contêm ma-
nose incluem goma guar, goma tara, goma de alfarroba, konjac, goma de mesquita, extratos de psílio, extratos de feno-grego, e misturas deles. Os polissacarídeos que contêm manose podem ser quimicamente ou enzimati- camente modificados (isto é, derivados de manose), reticulados ou na forma de materiais nanocompósitos.
Os exemplos não-limitativos de fibras incluem celulose, viscose, rayon, acetato de celulose, poliamidas (isto é, Nylon®), polialquilenos, polieti- leno, polipropileno, fibras bicomponentes, poliésteres, polilactídeos, polipro- panodióis, polihidroxialcanoatos, Lyocell®, esfagno, e misturas deles.
Os polímeros sintéticos absorventes a serem usados como ma- teriais coabsorventes nas composições absorventes da presente invenção são obtidos geralmente a partir de polimerização, tipicamente polimerização com radicais ou enxerto de radicais, de monômeros, cujos exemplos não- limitativos incluem ácido acrílico, sais acrilato, ésteres acrílicos, anidrido acrí- lico, ácido metacrílico, sais metacrilato, ésteres metacrílicos, anidrido meta- crílico, anidrido maléico, sais maléicos, ésteres maleato, acrilamida, acriloni- trila, álcool vinílico, vinil-pirrolidona, acetato de vinila, vinil-guanidina, ácido aspártico, sais aspárticos e misturas deles.
As partículas de polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície da presente invenção, ou as composições que compreendem tais partículas, são apropriadas para uso em métodos para absorver Ifqui- dos. Em uma modalidade da presente invenção, um ou mais polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de superfície são colocados em contato com um líquido a ser absorvido. Os exemplos não-limitativos de líquidos in- cluem água, soluções aquosas, fluidos fisiológicos, e soluções salinas. Os polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de superfície da presente invenção, após contatar o(s) líquido(s) a ser absorvido, formarão um gel que detém o(s) líquido(s) dentro dele.
As partículas de amido carboxialquilado com tratamento de su- perfície da presente invenção, ou as composições que compreendem tais partículas, são apropriadas para uso em métodos para absorver líquidos. Em uma modalidade da presente invenção, um ou mais amidos carboxialquila- dos com tratamento de superfície são colocados em contato com um líquido a ser absorvido. Os exemplos não-limitativos de líquidos incluem água, solu- ções aquosas, fluidos fisiológicos, e soluções salinas. Os amidos carboxial- quilados com tratamento de superfície da presente invenção, após contatar o(s) líquido(s) a ser absorvido, formarão um gel que detém o(s) líquido(s) dentro dele.
Os polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de super-
fície da presente invenção são apropriados para uso em artigos higiênicos, incluindo fraldas, produtos para incontinência e absorventes higiênicos. Em uma modalidade da presente invenção, o polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície da presente invenção é um amido carboxialqui- lado com tratamento de superfície. Um artigo higiênico típico está ilustrado na figura 1. O artigo compreende uma folha de fundo A, uma folha de topo B e um núcleo absorvente C. O núcleo absorvente fica tipicamente colocado entre as folhas de topo e de fundo. As folhas do topo e do fundo podem pro- porcionar um envelope vedante para o núcleo absorvente. A folha do fundo é tipicamente um filme impermeável constituído de um material plástico. A fo- lha do topo é tipicamente um filme poroso insolúvel em água e permeável à água, ou um material não-tecido. Uma camada de distribuição da captação (não-ilustrada) pode ficar opcionalmente disposta entre a folha do topo e o núcleo absorvente. A camada de distribuição da captação proporciona a di- fusão de líquidos para dentro do núcleo absorvente, aumentando a área de mancha e a velocidade de absorção.
O membro absorvente constitui o componente do núcleo absor- vente que é responsável por absorver urina e fluidos fisiológicos, quando usado no contexto de artigos higiênicos. Em uma modalidade da presente invenção, os membros absorventes compreendem fibras de polpa de celulo- se em felpas e polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de superfí- cie. Os componentes podem ser misturados uniformemente em uma disper- são de ar. Os membros absorventes podem compreender ainda opcional- mente aditivos tais como fragrâncias, agentes para controle de odores, aglu- tinantes, fibras termoplásticas, reticulantes e cargas. Em uma modalidade da presente invenção, os membros absorventes são comprimidos para reduzir seu volume. Em outra modalidade da presente invenção, os membros ab- sorventes têm um peso específico de pelo menos 0,10 g/cm3. Em uma mo- dalidade, os membros absorventes da presente invenção compreendem um teor de polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície na fai- xa entre 15% e 80%. Em outra modalidade, os membros absorventes da presente invenção os membros absorventes da presente invenção compre- endem um teor de polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de super- fície na faixa entre 30% e 60%.
Os artigos higiênicos que compreendem os membros absorven- tes da presente invenção apresentam características absorventes surpreen- 10. dentemente boas. Os polissacarídeos carboxialquilados CPM tratamento de superfície, como contidos dentro dos membros absorventes, se distinguem por um teor de base biológica, de acordo com ASTM D-6866-06 A, de pelo menos 82%. As taxas de captação média e terceira são amplamente aceitas como indicadores quando se avalia as características de absorvância de um artigo higiênico. Em uma modalidade da presente invenção, os artigos higiê- nicos compreendem uma terceira taxa de captação de pelo menos 0,22 mL/segundo, e uma taxa de captação média de pelo menos 0,12 mL/segundo. A terceira taxa de re-humidificação e a total compreendem in- dicadores para avaliar a qualidade de um artigo higiênico. Em uma modali- dade da presente invenção, os artigos higiênicos compreendem um terceiro valor de re-humidificação de no máximo 4,0 g. Em outra modalidade da pre- sente invenção, os artigos higiênicos compreendem um terceiro valor de re- humidificação de no máximo 1,5 g. Em uma modalidade da presente inven- ção, os artigos higiênicos compreendem um valor total de re-humidificação de no máximo 6,0 g. Em outra modalidade da presente invenção, os artigos higiênicos compreendem um valor total de re-humidificação de no máximo 2,5 g.
Os polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de super- fície da presente invenção podem ser usados também em outras aplicações tais como em protetores de alimentos; em aplicações agrícolas, em horticul- tura e silvicultura, para reter água no solo e para liberar água para as raízes de plantas e árvores; na indústria têxtil; em aplicações de impressão; em produtos de papel absorventes; em tratamentos de minérios; em aditivos para concreto; em caixas sanitárias para animais de estimação ("pet Iitter"); no tratamento de água; no controle de nuvens; em fluidos de perfuração (por exemplo, materiais contra perda de circulação, fluidos de fraturamento); em protetores de alimentos (por exemplo, aplicações relacionadas ao transporte de alimentos frescos e embalagem de alimentos); em detergentes; revesti- mentos contra condensação; em géis para combate de incêndios; em mate- riais vedantes; em bandagens e coxins cirúrgicos (por exemplo, curativos de feridas); como absorventes químicos para a limpeza de derramamentos a- quosos ácidos e/ou básicos, incluindo derramamentos químicos solúveis em água; como géis poliméricos para a liberação lenta e controlada de cosméti- cos e produtos farmacêuticos (também conhecidos como sistemas de distri- buição de fármacos); e finalmente na produção de neve artificial. EXPERIMENTAL Materiais
O amido de batata foi obtido na Penford Food Ingrediente (Cen- tennial, CO). O amido de trigo grau A (Whetstar®) foi obtido na Archer Dani- els Midland (Decatur, IL). A epicloridrina, monocloroacetato de sódio, ácido cítrico monoidratado, ácido esteárico, ácido acético, isopropanol grau pes- quisa e hidróxido de sódio foram obtidos na Sigma-Aldrich (St. Louis, MO). O ácido clorídrico e o metanol foram obtidos na Labmat (Cidade de Quebec, Canadá).
Termômetro Infravermelho
Foi usado um termômetro infravermelho TES 1326S. Forno de Convecção
Foi usada um secador de bandeja de laboratório TY 2, da Natio- nal Drying Machinery Company (Filadélfia, EUA). Forno Infravermelho
Foi usado um forno infravermelho NB-G10OP da Panasonic.
Moedor
Foi usado o moedor Braun® modelo KSM para moer as amos-
tras. Extrusora
Foi usada uma extrusora de rosca dupla Baker-Perkins MPF- 50D (50 mm) para produzir os hidrogéis de CMC. A extrusora era equipada com um Alimentador de Potência ME-II Accurate. Um bico de injeção foi po- sicionado 381 mm a jusante da extrusora. Nenhuma matriz foi usada. A ex- trusora tinha o seguinte desenho de rosca: Tabela 1
Desenho da Rosca TSE
Tipo de Elemento Comprimento do Elemento (mm) Início Espaçador 6,35 Espaçador 101,6 Transporte 76,2 Bombeamento 50,8 Amassamento 12,7 Bombeamento 50,8 Transporte 76,2 Bombeamento 50,8 Bombeamento 25,4 Orifício de Saída
Extrusora (CMS)
Em uma modalidade da presente invenção, foi usada uma extru-
sor de rosca dupla ZSE 40 HP (40 mm) para produzir os polissacarídeos carboxialquilados. A relação L/D da extrusora foi ajustada em 40. O polissa- carídeo (por exemplo, amido) foi alimentado para dentro da TSE usando um alimentador gravimétrico agitado Acrison (405-170-OE). O monocloroacetato de sódio foi alimentado para dentro da TSE usando um alimentador gravimé- trico agitado Acrison (405-1015-C). O amido e o monocloroacetato de sódio foram alimentados para dentro da TSE em posições localizadas entre 30 mm e 180 mm a jusante da extrusora. Um bico de injeção de hidróxido de sódio, equipado com uma bomba peristáltica Cole-Parmer, foi posicionado 560 mm a jusante da extrusora. Os cilindros de enchimento laterais fechados foram posicionados entre 640 mm e 800 mm a jusante da extrusora. Um suspiro foi posicionado em um local entre 1.120 mm e 1.280 mm a jusante do cilindro. Nenhuma matriz foi usada. A extrusora tinha o seguinte desenho de rosca: Tabela 2
Desenho da Rosca TSE
Comprimento do Passo (mm) Comprimento do Elemento (mm) Ângulo de Bloqueio da Amassadeira Início da Extrusora mm 30 mm 60 mm 150 mm mm 60 mm 45 mm 150 mm 45 mm 50 mm 45 mm 50 mm 45 mm 60 mm mm 60 mm 6 Elementos de Blo- queio da Amassadeira (avanço) 60 mm 60° 6 Elementos de Blo- queio da Amassadeira (avanço) 60 mm 60° 45 mm 30 mm 45 mm 60 mm 6 Elementos de Blo- queio da Amassadeira (avanço) 60 mm 90° Disco de Amassamento 10 mm Disco de Amassamento 10 mm 60 mm 150 mm 45 mm 150 mm 45 mm 60 mm 45 mm 60 mm Descarga da Extrusora
Todos elementos da extrusora eram de curso duplo. A espessu- ra do elemento de amassamento era de 2 mm. Aqlomerador
Uma unidade de leito fluidizado de laboratório da Niro Pharma Systemas modelo STREA-1, equipada com um bico revestidor de filme, foi usada. O modelo STREA-1 era configurado com o bico de injeção localizado lateralmente; o bico voltado de cabeça para baixo. Aparelho Usado para Fabricar o Membro Absorvente
A figura 2a ilustra um aparelho para a produção de um membro absorvente. Fibras de polpa em felpas e o polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície foram transportados para dentro do aparelho e depositados sobre um filtro não-tecido usando uma corrente de ar de alta velocidade. A corrente de ar foi alimentada usando um compressor (790 kPa) conectado ao aparelho através de uma mangueira flexível (1). Um re- gulador de ar pressurizado foi conectado ao compressor. As fibras de polpa em felpas e os polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de superfí- cie (por exemplo, amido carboxialquilado com tratamento de superfície) são introduzidos em uma primeira câmara de misturação (2) do aparelho forma- dor de núcleo absorvente usando um funil (3). As fibras de polpa em felpas e o polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície (por exem- pio, amido carboxialquilado com tratamento de superfície) foram misturados intensamente na câmara de mistura usando uma hélice com 6 lâminas (4) conectada a um motor elétrico (5). A hélice ficava localizada acima de uma peneira de 4,699 mm (4 mesh) (6). Em uma modalidade da presente inven- ção, a hélice ficava localizada 59 mm acima da peneira de 4,699 mm (4 me- sh). Uma escova (10) ficou posicionada acima da peneira; a escova roçando contra a peneira. As partículas pequenas o suficiente para atravessar a pe- neira foram transportadas para uma segunda câmara de misturação (7) u- sando um fluxo de ar, de onde elas foram transportadas para dentro de uma célula formadora de membro absorvente (8) (ilustrada mais detalhadamente na figura 3). Uma câmara de vácuo a ar (9) foi posicionada embaixo da célu- la formadora de membro absorvente (8). A câmara de vácuo (9) foi conecta- da a um aspirador (não ilustrado). O processo formador de membros absor- ventes pode ser observado através de uma janela de visualização (11).
A figura 3 ilustra uma vista ampliada da células formadora de membros absorventes. Um funil (36) foi posicionado sobre uma célula de moldagem (37) na qual o membro absorvente (4) foi produzido. Uma peneira de 0,833 mm (20 mesh) foi posicionada no fundo da célula de moldagem (37). Um filtro não-tecido de 20 g/m2 da Maquin S.A. (39) foi posicionado entre a célula de moldagem (37) e a peneira (38) para reter as felpas finas e as partículas finas de polissacarídeo. O ar que atravessa a célula de molda- gem (37) foi transportado para uma câmara de vácuo (9). Depois de comple- tado o processo, a célula de moldagem (37) foi removida usando uma placa com cabo (41). Cilindro de Reumectação
A figura 4 ilustra um cilindro de re-humidificação (50) para testar as características de re-humidificação dos membros absorventes ou artigos higiênicos da presente invenção. As extremidades opostas (10 cm de diâme- tro) (51) do cilindro eram constituídas de Plexiglas® e continham um orifício central (52) medindo 2,5 cm de diâmetro. As extremidades opostas do cilin- dro tinham uma área superficial de 78,5 cm2. Um cilindro coaxial interno (53) fica disposto dentro de cilindro de re-humidificação (50) definindo um espaço cilíndrico (54) entre eles. Um peso (55), sustentado por dois parafusos (56), foi colocado dentro do espaço cilíndrico (54). Em uma modalidade da pre- sente invenção, o cilindro de re-humidificação (50) pesava 3,87 kg. Em ope- ração, o cilindro interno (53) foi enchido com água (57). Métodos de Teste
Como discutido em "Modem Superabsorbent Polymer Techno-
logy" (Bucholz, F.L. e Graham, A.T, editores, Wiley-VCH, New York, 1998, seção 4.6.1., "Swelling Capacity: Theory and Practice", página 147), vários métodos de medição são usados para caracterizar a capacidade de intu- mescimento de um polímero. Na campo de superabsorventes, a Capacidade de Intumescimento Gravimétrico (também denominada Capacidade de Intu- mescimento Livre (FSC)] e a Capacidade Centrífuga (também denominada Capacidade de Retenção Centrífuga (CRC)] são métodos recomendados. A FSC e CRC foram usadas para caracterizar as capacidades de intumesci- mento dos produtos absorventes da presente invenção. Saquinhos de Chá para Medições de FSC e CRC
Dez saquinhos (10 χ 10 cm) foram fabricados a partir de papel de filtro Ahlstrom de selagem térmica (Chirnside Duns, Reino Unido) (16,5 ± 0,5 g/m2) grau 07291. Medições de FSC
A Capacidade de Intumescimento Livre (FSC) em uma solução de NaCI a 0,9% foi determinada de acordo com o método de teste recomen- dado WSP 240.2 (05) da Worldwide Strategic Partners (EDANA-INDA). Medições de CRC
A Capacidade de Retenção Centrífuga (CRC) em uma solução de NaCI a 0,9% foi determinada de acordo com o método de teste recomen- dado WSP 240.2 (05) da Worldwide Strategic Partners (EDANA-INDA). Teor de Base Biológica
O teor de base biológica dos polissacarídeos carboxialquilados com tratamento de superfície da presente invenção foi determinada por ca- racterização do teor de radiocarbono moderno. As concentrações de radio- carbono são obtidas como frações de padrão moderno de d14C, depois das convenções de Stuiver e Polach (Radiocarbon 19:355 (1997)). Todos resul- tados foram corrigidos para levar em conta o fracionamento isotópico de a- cordo com as convenções de Stuiver e Polach (1997), com valores de d13C medidos em grafite preparado usando um espectrômetro AMS. Estes valores podem diferir dos valores de d13C obtidos para o material original, caso o fracionamento ocorreu durante a grafitização da amostra ou a medição de AMS. Devido ao fato de que o teor de base biológica é fornecido em "valores pré-bomba", todas proporções foram multiplicadas por 93 (100% χ 0,93) pa- ra refletir as porcentagens de base biológica.
Uma quantidade precisa (entre 5 e 10 mg) de polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície foi coletada e transferida para dentro de um tubo de quartzo que compreende prata metálica e óxido cúpri- co. O tubo de quartzo foi colocado sob vácuo, selado e combustado a 850°C durante um período de 1 hora. O forno foi resfriado (1°C/min), até que a a- mostra estivesse a 400°C.
O produto de dióxido de carbono foi então purificado. Em uma modalidade da presente invenção, a purificação é realizada colocando o tu- bo de quartzo em um craqueador tubular (como ilustrado em ASTM D 6866- 06 A) sob vácuo. O craqueador tubular foi então imergido em um Dewar que compreende nitrogênio líquido. O tubo foi craqueado de forma criogênica, permitindo que quaisquer gases não congelados escapem. Uma mistura de álcool/gelo seco foi então colocada ao redor do craqueador tubular, subli- mando o teor de dióxido de carbono. O dióxido de carbono sublimado foi então transferido para dentro de um tubo de aço inoxidável (volume conhe- cido) possuindo uma tampa. Esta tampa foi fechada e outros gases foram deixados escapar do craqueador tubular. O tubo de aço inoxidável foi então conectado a um tubo de Pyrex® evacuado. O tubo de aço inoxidável foi dei- xado atingir a temperatura ambiente e a pressão foi observada. O dióxido de carbono foi deixado entrar no tubo de Pyrex®. A parte do fundo do tubo de Pyrex® foi imergida em nitrogênio líquido e a parte do topo foi vedada. Os tubos foram enviados para uma instalação de AMS para determinação das proporções de 14C. Microqrafias Eletrônicas de Varredura
Micrografias eletrônicas de varredura foram registradas usando um microscópio eletrônico de varredura Hitachi® S 3000N. As amostras fo- ram colocadas sobre papel adesivo com face dupla, coladas a uma placa de alumínio. Quaisquer partículas não coladas foram removidas usando um jato de ar. Uma camada fina (cerca de 10 nm) de ouro foi então aplicada à super- fície da amostra colada usando um revestidor por crepitação. A superfície foi então escaneada e registrada. Produção de Artigo Higiênico Prototípico
Os artigos higiênicos foram preparados por um processo que usa o aparelho formador de membros absorventes (figuras 2 e 3). Polpa de sulfato branqueada em felpas (8,5 g, SoLoNo®, Weyerhaeuser, Federal Way, WA) foi umidificada em uma sal com umidade relativa na faixa entre 65% e 80%. A polpa em felpas foi dividida em quatro parcelas (1,425 g; 2,360 g; 2,360 g; e 2,360 g).
Um filtro não-tecido de polipropileno consolidado termicamente de 10 χ 20 cm (17 g/m2, Industrias Maquin S.A., Puebla, México) foi posicio- nado no fundo da célula de moldagem (10 χ 20 cm). A célula de moldagem foi montada e posicionada no aparelho formador de membros absorventes. Depois da criação de um vácuo na câmara de vácuo, o motor foi ligado. O regulador de ar pressurizado foi ativado, permitindo que ar pressurizado en- trasse no aparelho (0,41 MPa (60 psi), Bico de 6/14). A primeira parte de felpas (1,425 g) foi adicionada usando um funil, e em seguida, a adição do polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície (1,860 g) vinte segundos depois. Depois de um retardamento de 10 segundos, a segunda parte de felpas (2,360 g) foi adicionada, e em seguida, a adição de mais uma parte do polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície (1,860 g) vinte segundos depois. Novamente, depois de um retardamento de 10 segundos, a terceira parte de felpas (2,360 g), e em seguida, adição de uma outra parte de polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície (1,860 g) vinte segundos depois. Finalmente, depois de um retardamento de segundos, a quarta parte de felpas (2,360 g) foi adicionada, e o aparelho foi desligado 20 segundos depois.
A célula de moldagem foi removida lentamente do aparelho for- mador de membros absorventes. A mistura de felpas não- tecidas/polissacarídeo carboxialquilado com tratamento de superfície foi co- locada sob uma prensa hidráulica (10 χ 20 cm) encaixada, e ao mesmo tem- po, permanecendo na célula de moldagem. A mistura foi comprimida usando uma força na faixa entre 1/2 e 1½ tonelada (4,9 kN a 14,7 kN) durante um período de dois minutos. Em uma modalidade da presente invenção, depois da compressão, um membro absorvente com uma espessura na faixa entre cerca de 6,71 m e cerca de 7,4 mm, um peso específico de cerca de 0,10 g/cm3, e um teor de amido carboxialquilado com tratamento de superfície de cerca de 39,7% foi obtido. Para simular uma folha de topo de artigo absor- vente, outro filtro não-tecido (17 g/m2, Industrias Maquin S.A., Puebla, Méxi- co) de polipropileno consolidado termicamente foi colocado sobre o membro absorvente. Um filme de polietileno laminado (20 g/m2, Bonlam1 San Luis- Potosi, México) foi colocado sobre o outro lado do membro absorvente para simular a folha de fundo absorvente. Os membros absorventes foram então empilhados em colunas com entre 4 e 6 itens e ensanduichados entre placas de Plexiglas aplicando uma pressão de 0,0044 MPa (0,7 psi) durante um período de 20 min.
Teste de Reumectação e Teste de Taxa de Captação
O tamanho dos artigos higiênicos prototípicos é pequeno em comparação com fraldas de bebê "tamanho 4" existentes no mercado (ta- manho do usuário na faixa entre 7 e 18 kg). A quantidade de fluidos usada no teste foi adaptada ao tamanho menor dos artigos prototípicos (50 ml_/30 mL/30 mL). Para teste em escala maior (tamanho 4), maiores volumes de fluidos são usados (100 mL/60 mL/60 mL). Um artigo higiênico prototípico foi posicionado sobre uma super-
fície plana e o centro (7/12 do comprimento) foi marcado com um marcador permanente. Um cilindro de teste de Plexiglas® redondo (figura 4) foi então colocado sobre a marca de carregado com solução salina (50 mL). O cro- nômetro foi iniciado tão logo a solução salina entrou em contato com o artigo higiênico. O cronômetro foi parado tão logo toda a solução tivesse desapa- recido da superfície do artigo higiênico; o tempo decorrido foi denotado como T1. O artigo higiênico foi deixado equilibrar durante um período de 20 min. O cilindro foi subseqüentemente removido e a superfície úmida foi coberta com papéis de filtro pesados (cerca de 15 g, VWR West-Chester, EUA, filtro r\°_ 28320-041 nl 415). Uma pressão externa 0,0048 MPa (0,7 psi) foi então a- plicada usando um peso de aço inoxidável circular (3,13 kg) tendo uma área superficial de 63,6 cm2. Alternativamente, qualquer peso que produz uma pressão de 4,83 kPa (0,7 psi) pode ser usado. A pressão foi mantida por 2 min. O aumento no peso dos papéis de filtro corresponde à quantidade de fluido liberada pelo artigo higiênico e foi denotada como a primeira re- humidificação.
O cilindro foi então recolocado e centrado sobre a marca. O ci- Iindro foi carregado com uma quantidade adicional de solução salina (30 mL) e o cronômetro foi iniciado tão logo a solução salina entrou em contato com o artigo higiênico. O cronômetro foi parado tão logo toda a solução tivesse desaparecido da superfície do artigo higiênico; o tempo decorrido foi denota- do como T2. O artigo higiênico foi deixado equilibrar durante um período de min. O cilindro foi subseqüentemente removido e a superfície úmida foi coberta com papéis de filtro pesados (cerca de 15 g, VWR West-Chester, EUA, filtro n° 28320-041 n° 415). Uma pressão externa 0,0048 MPa (0,7 psi) foi então aplicada usando um peso de aço inoxidável circular (3,13 kg) tendo uma área superficial de 63,6 cm2. A pressão foi mantida por 2 min. O au- mento no peso dos papéis de filtro corresponde à quantidade de fluido libe- rada pelo artigo higiênico e foi denotada como a segunda re-humidificação.
O cilindro foi então recolocado e centrado sobre a marca. O ci- lindro foi carregado com uma quantidade adicional de solução salina (30 mL) e o cronômetro foi iniciado tão logo a solução salina entrou em contato com o artigo higiênico. O cronômetro foi parado tão logo toda a solução tivesse desaparecido da superfície do artigo higiênico; o tempo decorrido foi denota- do como T3. O artigo higiênico foi deixado equilibrar durante um período de min. O cilindro foi subseqüentemente removido e a superfície úmida foi coberta com papéis de filtro pesados (cerca de 15 g, VWR West-Chester, EUA, filtro n°_ 28320-041 n^ 415). Uma pressão externa 0,0048 MPa (0,7 psi) foi então aplicada usando um peso de aço inoxidável circular (3,13 kg) tendo uma área superficial de 63,6 cm2. A pressão foi mantida por 2 min. O au- mento no peso dos papéis de filtro corresponde à quantidade de fluido Iibe- rada pelo artigo higiênico e foi denotada como a terceira re-humidificação. A reumectção total corresponde à soma das medições de re-humidificação individuais.
A taxa de captação correspondeao número de mililitros de solu- ção salina absorvidos pelo artigo higiênico, dividido pelo tempo decorrido para absorver o volume de solução salina. A terceira taxa de captação pode ser calculada da seguinte maneira: 30 ml_/T3 = A3 (mL/s).
A taxa de captação média corresponde ao número total de milili- tros de solução salina absorvidos pelo artigo higiênico (110 mL), dividido pe- lo tempo total decorrido para absorver o volume de solução salina. A taxa de captação média pode ser calculada da seguinte maneira: 110 ml_/(Ti + T2 + T3) = At (mL/s).
EXEMPLOS
Amido de Batata Carbóxialquilado com Tratamento de Superfície de Ácido Cítrico
Água (900 mL), amido de batata (297 g; 14% de teor de umida- de) e hidróxido de sódio (5,6 g; solução a 50%) foram adicionados a um bé- cher de 2 litros. A mistura foi agitada durante um período de 35 min em uma temperatura de 40°C. Epicloridrina (1,1197 g) foi subseqüentemente adicio- nada e a mistura foi deixada reagir por mais 35 min, mantendo a agitação para produzir uma lama de amido reticulado. Mais hidróxido de sódio (192 g; solução a 50%) foi adicionado e a lama foi agitada por 5 min, produzindo um amido gelatinizado. O amido gelatinizado foi aquecido até 60°C e misturado com monocloroacetato de sódio (252 g; adicionado em parcelas durante um período de 15 min). O gel foi deixado reagir por um período de 1 hora, preci- pitado pela adição de metanol (-7,0 litros) e filtrado. O precipitado resultante foi transformado em lama em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), o pH foi ajustado para 8,5-9,0, usando ácido clorídrico e aquecido. A lama foi filtrada, o resíduo foi transformado em lama novamente em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v) e filtrado. Uma alíquota (1 mL) do filtrado foi retirada e misturada com algumas gotas de nitrato de prata. A ausência de um precipitado de cloreto de prata é indicativa da pureza do produto. Quando um precipitado de cloreto de prata foi observado, o produto foi transformado em lama novamente usando uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), e filtrado. Este processo foi repetido até que nenhuma precipitação de cloreto de prata pudesse ser observada. O resíduo foi sub- seqüentemente purificado lavando com metanol (2,0 litros), filtrado e secado em um forno de convecção a 65°C.
O produto seco (300 g) foi dispersado em água (2,7 litros) para formar um hidrogel. O produto seco foi moído e peneirado em 0,833 mm e 0,147 mm (20 e 100 mesh). O produto peneirado (40 g) foi misturado com uma solução de ácido cítrico (18 mL; 2,58 g de ácido cítrico em 12 mL de água e 105 mL de isopropanol). A torta foi espalhada uniformemente sobre uma travessa de torta Pyrex® (cerca de 23 cm de diâmetro), tendo uma pro- fundidade uniforme de cerca de 1 mm. Esta torta foi subseqüentemente a- quecida em um modo de convecção a 100°C durante um período de 19 min. Um aquecimento adicional foi realizado em um forno infravermelho a 140°C durante um período de 15 min. As características absorventes do produto resultante foram subseqüentemente medidas e estão resumidas na Tabela 3 abaixo. O espectro de ATR-IR do produto está ilustrado na figura 5.
Tabela 3
Características Absorventes de CMS com Tratamento de Superfície de Áci- do Cítrico
FSC 34,5 g/g CRC 25,0 g/g AUL (0,0048 MPa (0,7 psi)) 15,9 g/g Teor de base biológica 82,2% Os artigos higiênicos que compreendem o produto (CMS com tratamento de superfície de ácido cítrico) foram subseqüentemente prepara- dos e testados (Tabela 4). Tabela 4 Desempenho dos Produtos Higiênicos Terceira re-humidificação 1,2 g Reumectação total 1,7 g Terceira taxa de captação 0,25 mL/segundo Taxa de captação média 0,14 mL/segundo
Número de artigos higiênicos testados: 16; os resultados representam valo-
res médios
Amido de Batata Carbóxi-metilado com Tratamento de superfície de Ácido
Água (900 mL), amido de batata (297 g; 14% de teor de umida- de) e hidróxido de sódio (5,6 g; solução a 50%) foram adicionados a um bé- cher de 2 litros. A mistura foi agitada durante um período de 35 min em uma temperatura de 40°C. Epicloridrina (1,1197 g) foi subseqüentemente adicio- nada e a mistura foi deixada reagir por mais 35 min, mantendo a agitação para produzir uma lama de amido reticulado. Mais hidróxido de sódio (192 g; solução a 50%) foi adicionado e a lama foi agitada por 5 min, produzindo um amido gelatinizado. O amido gelatinizado foi aquecido até 60°C e misturado com monocloroacetato de sódio (252 g; adicionado em parcelas durante um período de 15 min). O gel foi deixado reagir por um período de 1 hora, preci- pitado pela adição de metanol (-7,0 litros) e filtrado. O precipitado resultante foi transformado em lama em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), o pH foi ajustado para 8,5-9,0, usando ácido clorídrico e aquecido. A lama foi filtrada, o resíduo foi transformado em lama novamente em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v) e filtrado. Uma alíquota (1 ml_) do filtrado foi retirada e misturada com algumas gotas de nitrato de prata. A ausência de um precipitado de cloreto de prata é indicativa da pureza do produto. Quando um precipitado de cloreto de prata foi observado, o produto foi transformado em lama novamente usando uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), e filtrado. Este processo foi repetido até que nenhuma precipitação de cloreto de prata pudesse ser observada. O resíduo foi sub- seqüentemente purificado lavando com metanol (2,0 litros), filtrado e secado em um forno de convecção a 65°C.
O produto seco (300 g) foi dispersado em água (2,7 litros) para formar um hidrogel. O pH do hidrogel foi ajustado para 8,5-9,0. O hidrogel foi subseqüentemente secado em um forno de convecção a 65°C. O produto seco foi moído e peneirado em 0,833 mm e 0,147 mm (20 e 100 mesh). O produto peneirado (15 g) foi misturado com uma solução ácida (18,0 ml_; 2,58 g de ácido cítrico em 12 ml_ de água e 105 mL de isopropanol). Para a preparação da solução de ácido clorídrico, o ácido clorídrico (3.046 mL, 12 N) foi misturado com isopropanol (105 mLO e água (12 mL). Para a prepara- ção da solução de ácido esteárico, o ácido esteárico foi dissolvido em iso- propanol (105 mL) e água (12mL). Para a preparação da solução de ácido acético, o ácido acético glacial (2,21 g) foi dissolvido em isopropanol (105 mL) e água (12 mL). A torta foi espalhada uniformemente sobre uma placa de Petri (cerca de 9 cm de diâmetro), tendo uma profundidade uniforme de cerca de 1 mm. Esta torta foi subseqüentemente aquecida em modo de con- vecção a 100°C durante um período de 15 min. Um aquecimento adiciona foi realizado em um forno infravermelho (IV) a 140°C durante um período de 12 min. As características absorventes do produto resultante foram subseqüen- temente medidas e estão resumidas abaixo na Tabela 5. Tabela 5
Características Absorventes do CMS com Tratamento Superficial de Ácido
Ácido Clorídrico Ácido Esteárico Ácido Acético FSC 30,0 g/g 31,5 g/g 31,3 g/g CRC 18,0 g/g 22,3 g/g 21,1 g/g AUL (0,048 MPa ou0,005 MPa (0,7 psi)) 18,0 g/g 11,9 g/g 12,3 g/g ATR-IRda figura figura 6 figura 7
Comparação entre Ambientes de Tratamento Térmico Dinâmico e Estático Água (900 mL), amido de milho ceroso (297 g; 14% de teor de
umidade) e hidróxido de sódio (2,8 g; solução a 50%) foram adicionados a um bécher de 2 litros. A mistura foi agitada durante um período de 35 min em uma temperatura de 40°C. Epicloridrina (1,1197 g) foi subseqüentemente adicionada e a mistura foi deixada reagir por mais 35 min, mantendo a agita- ção para produzir uma lama de amido reticulado. Mais hidróxido de sódio (192 g; solução a 50%) foi adicionado e a lama foi agitada por 5 min, produ- zindo um amido gelatinizado. O amido gelatinizado foi aquecido até 60°C e misturado com monocloroacetato de sódio (252 g; adicionado em parcelas durante um período de 15 min). O gel foi deixado reagir por um período de 1 hora, precipitado pela adição de metanol (-7,0 litros) e filtrado. O precipitado resultante foi transformado em lama em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), o pH foi ajustado para 8,5-9,0, usando ácido clorídrico e a- quecido. A lama foi filtrada, o resíduo foi transformado em lama novamente em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v) e filtrado. Uma alíquota (1 mL) do filtrado foi retirada e misturada com algumas gotas de nitrato de prata. A ausência de um precipitado de cloreto de prata é indicativa da pure- za do produto. Quando um precipitado de cloreto de prata foi observado, o produto foi transformado em lama novamente usando uma solução de meta- nol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), e filtrado. Este processo foi repetido até que ne- nhuma precipitação de cloreto de prata pudesse ser observada. O resíduo foi subseqüentemente purificado lavando com metanol (2,0 litros), filtrado e secado em um forno de convecção a 65°C.
O produto seco (100 g) foi dispersado em água (900 mLO para formar um hidrogel. O pH do hidrogel foi ajustado para 8,5-9,0. O hidrogel foi subseqüentemente secado em um forno de convecção a 65°C. O produto seco foi moído em 0,833 mm e 0,147 mm (20 e 100 mesh). Ambiente Dinâmico
O produto peneirado (7,5 g) foi misturado com uma solução de ácido cítrico (18,0 ml_; 2,58 g de ácido cítrico em 12 mL de água e 105 mL de isopropanol). A lama resultante foi colocada em um frasco com fundo re- dondo equipado com um agitador magnético e foi aquecido durante um perí- odo de 2 horas em uma temperatura de 90°C. A lama resultante foi subse- qüentemente aquecida sob agitação durante um período de 30 min a 140°C. Finalmente, o produto foi deixado resfriar. As características absorventes do produto resultante foram subseqüentemente medidas e estão resumidas na Tabela 6.
Ambiente Estático
O produto peneirado (5,0 g) do exemplo precedente foi mistura- do com uma solução de ácido cítrico (2,3 mL; 2,58 g de ácido cítrico em 12 mL de água e 105 mL de isopropanol). A lama resultante foi colocada sobre um vidro de relógio e transferida para dentro de um forno de convecção on- de ela foi aquecida a 100°C durante um período de 10 min. O produto foi subseqüentemente aquecido a 140°C. As características absorventes do produto resultante (depois de um período de resfriamento) foram medidas depois de um período de aquecimento a 140°C de 0,5, 1, 2 e 5 horas (figura 12).
IMPACTO DO AQUECIMENTO SOBRE CARBÓXI-METIL-CELULOSE COM
TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE EM UM FORNO DE CONVECÇÃO Carboximetilcelulose (Aqualon B315, 8% de teor de umidade) foi alimentada para dentro da extrusora em uma vazão de 3,8 kg/h. Uma solu- ção alcalina (Ph 8,8) foi subseqüentemente injetada em uma vazão de 37,6 kg/h. A extrusora tinha o seguinte perfil de temperatura no cilindro: Tbi = 27°C; Tb2 = 27°C; Tb3 = 27°C; Tb4 = 25°C; Tb5 = 28°C; Tb6 = 27°C; Tb7 = 28°C; Tb8 = 30°C e Tb9 = 24°C. O produto hidrogel foi produzido em uma vazão de 38 hg/h e um teor de umidade de 91%. O hidrogel foi subseqüen- temente secado em um forno de convecção a 65°C, moído e peneirado. A fração entre 850 μηι e 150 μηι (20-100 mesh) ficou retida. O produto peneirado (5,0 g) foi misturado com uma solução de
ácido cítrico (2,3 Ml; 2,58 g de ácido cítrico em 12 Ml de água e 105 Ml de isopropanol). A lama resultante foi colocada sobre um vidro de relógio e transferida para dentro de um forno de convecção onde ela foi aquecida a 100°C durante por 10 min. O produto foi subseqüentemente aquecido a 140°C. As características absorventes do produto resultante (depois de um período de resfriamento) foram medidas depois de um período de aqueci- mento a 140°C de 10, 30 e 120 min (figura 13). TRATAMENTO TÉRMICO INFRAVERMELHO DE CMS
Água (870 mL), amido de trigo (330 g) e hidróxido de sódio (5,5 g; solução a 50%) foram adicionados a um bécher de dois litros. A mistura foi agitada durante um período de 35 min em uma temperatura de 40°C. Epi- cloridrina (1,97 g) foi subseqüentemente adicionada e a mistura foi deixada reagir por mais 35 min sob agitação para produzir uma lama de amido reticu- lado. Mais hidróxido de sódio (147 g; solução a 50%) foi adicionado e a lama foi agitada por 5 min, produzindo um amido gelatinizado. O amido gelatiniza- do foi aquecido a 60°C e misturado com monocloroacetato de sódio (213 g; adicionado em parcelas durante um período de 15 min). O gel foi deixado reagir por um período de 1 hora, precipitado pela adição de metanol (-7,0 litros) e filtrado. O precipitado resultante foi transformado em lama em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), o pH foi ajustado para 8,5-9,0 usando ácido clorídrico, e aquecido. A lama foi filtrada, resíduo foi transfor- mado novamente em lama em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v),e filtrado. Uma alíquota (1 ml_) do filtrado foi retirada e misturada com algumas gotas de nitrato de prata. A ausência de um precipitado de cloreto de prata é indicativa da pureza do produto. Quando um precipitado de clore- to de prata foi observado, o produto foi transformado em lama novamente usando uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), e filtrado. Este processo foi repetido até que nenhuma precipitação adicional de cloreto de prata possa ser observada. O resíduo foi subseqüentemente purificado la- vando com metanol (2,0 litros), filtrado e secado em um forno de convecção a 65°C.
O produto seco (100 g) foi dispersado em água (900 mL) para
formar um hidrogel. O pH do hidrogel foi ajustado para 8,5-9,0. O hidrogel foi subseqüentemente secado em um forno de convecção a 65°C. O produto seco foi moído e peneirado em 0,833 mm e 0,147 mm (20 e 100 mesh). O produto peneirado (40 g) foi misturado com uma solução de ácido cítrico (18,0 mL; 5,16 g de ácido cítrico em 24 mL de água e 210 mL de isopropa- nol). A lama foi espalhada uniformemente sobre uma travessa de torta P- yrex® e subseqüentemente aquecida em um forno de convecção a 100°C durante um período de 18 min. O processo foi repetido com outro lote de produto seco (40 g). As duas amostras foram subseqüentemente colocadas em um forno infravermelho (IV) e aquecidas a 140°C e 160°C, respectiva- mente. As temperaturas das amostras, medidas com um termômetro IV fo- ram, entretanto, diferentes das temperaturas programadas do forno (Tabela 7). As características absorventes das amostras (depois de um período de resfriamento) foram medidas depois de um período de aquecimento de 5, 10, 12, 15 e 20 min (figuras 14 e 15). Tabela 7
Temperaturas Programadas e Medidas
Temperatura Programada Tempo Progra- mado Temperatura Medida em Vários Tempos 2 min 5 min 10 min 15 min 20 min 140°C 5 min 121°C 1410C - - - 10 min 118°C 161°C 160°C - - 15 min 123°C 166°C 159°C 162°C - Temperatura Programada Tempo Progra- mado Temperatura Medida em Vários Tempos 2 min 5 min 10 min 15 min 20 min 20 min 120°C 141°C 156°C 168°C 167°C 160°C 5 min 132°C 161°C - - - 10 min 123°C MTC 186°C - - 15 min 117°C 160°C 187°C 190°C - 20 min 124°C 157°C 184°C 194°C 196°C
CMS COM TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE NO AGLOMERADOR
Água (870 mL), amido de trigo (330 g) e hidróxido de sódio (5,5 g; solução a 50%) foram adicionados a um bécher de dois litros. A mistura foi agitada durante um período de 35 min em uma temperatura de 40°C. Epi- cloridrina (1,97 g) foi subseqüentemente adicionada e a mistura foi deixada reagir por mais 35 min sob agitação para produzir uma lama de amido reticu- lado. Mais hidróxido de sódio (147 g; solução a 50%) foi adicionado e a lama foi agitada por 5 min, produzindo um amido gelatinizado. O amido gelatiniza- do foi aquecido a 60°C e misturado com monocloroacetato de sódio (213 g; adicionado em parcelas durante um período de 15 min). O gel foi deixado reagir por um período de 1 hora, precipitado pela adição de metanol (-7,0 litros) e filtrado. O precipitado resultante foi transformado em lama em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), o pH foi ajustado para 8,5-9,0 usando ácido clorídrico, e aquecido. A lama foi filtrada, resíduo foi transfor- mado novamente em lama em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v),e filtrado. Uma alíquota (1 mL) do filtrado foi retirada e misturada com algumas gotas de nitrato de prata. A ausência de um precipitado de cloreto de prata é indicativa da pureza do produto. Quando um precipitado de clore- to de prata foi observado, o produto foi transformado em lama novamente usando uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), e filtrado. Este processo foi repetido até que nenhuma precipitação adicional de cloreto de prata possa ser observada. O resíduo foi subseqüentemente purificado la- vando com metanol (2,0 litros), filtrado e secado em um forno de convecção a 65°C.
O produto seco (100 g) foi dispersado em água (900 mL) para formar um hidrogel. 0 pH do hidrogel foi ajustado para 8,5-9,0. O hidrogel foi subseqüentemente secado em um forno de convecção a 65°C. O produto seco foi moído e peneirado em 0,833 mm e 0,147 mm (20 e 100 mesh).
Os parâmetros do aglomerador foram ajustados da seguinte maneira: vazão de ar 20 L/min; pressão do fluxo de ar: 103 kPa (15 psig); e temperatura do ar: 70°C. Cerca de 50 g do produto seco foram colocados no aglomerador. Cerca de 5,0 g de uma solução de ácido cítrico (9,8 g de ácido cítrico em 100 mL de água) foram injetados através de um bico durante um período de cerca de 2 min. Partículas de CMS com um teor de umidade de 10% foram obtidas. As partículas foram colocados sobre uma travessa de torta Pyrex® e colocadas em um forno IV aquecido em uma temperatura pro- gramada de 140°C durante um período de 12 min (a temperatura medida depois de 12 min era cerca de 160°C). O produto foi deixado resfriar e as características absorventes foram medidas (Tabela 8). Tabela 8
Características do CMS tratado no Aglomerador
FSC 29 g/g CRC 16 g/g AUL (0,048 MPa ou 0,7 psi) 17 g/g Aparência física do gel intumescido Partículas de gel distintas
CARBÓXI-METIL-AMIDO DE TRIGO COM TRATAMENTO DE SUPERFÍCIE DE ÁCIDO CÍTRICO
Água (9070 mL), amido de trigo (337 g; teor de umidade de 12%) e hidróxido de sódio (5,5 g; solução a 50%) foram adicionados a um bécher de dois litros. A mistura foi agitada durante um período de 35 min em uma temperatura de 40°C. Epicloridrina (1,204 g) foi subseqüentemente adi- cionada e a mistura foi deixada reagir por mais 35 min sob agitação para produzir uma lama de amido reticulado. Mais hidróxido de sódio (192 g; so- lução a 50%) foi adicionado e a lama foi agitada por 5 min, produzindo um amido gelatinizado. O amido gelatinizado foi aquecido a 60°C e misturado com monocloroacetato de sódio (213 g; adicionado em parcelas durante um período de 15 min). O gel foi deixado reagir por um período de 1 hora, preci- pitado pela adição de metanol (-7,0 litros) e filtrado. O precipitado resultante foi transformado em lama em uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), o pH foi ajustado para 8,5-9,0 usando ácido clorídrico, e aquecido. A lama foi filtrada, resíduo foi transformado novamente em lama em uma solu- ção de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v),e filtrado. Uma alíquota (1 ml_) do filtrado foi retirada e misturada com algumas gotas de nitrato de prata. A au- sência de um precipitado de cloreto de prata é indicativa da pureza do pro- duto. Quando um precipitado de cloreto de prata foi observado, o produto foi transformado em lama novamente usando uma solução de metanol/água (2,0 litros; 9:1 v/v), e filtrado. Este processo foi repetido até que nenhuma precipitação adicional de cloreto de prata possa ser observada. O resíduo foi subseqüentemente purificado lavando com metanol (2,0 litros), filtrado e se- cado em um forno de convecção a 65°C.
O produto seco (300 g) foi dispersado em água (2,7 L) para formar um hi- drogel. O pH do hidrogel foi ajustado para 8,5-9,0. O hidrogel foi subseqüen- temente secado em um forno de convecção a 65°C. O produto seco foi moí- do e peneirado em 0,833 mm e 0,147 mm (20 e 100 mesh). O produto penei- rado (40 g) foi misturado com uma solução de ácido cítrico (18 ml_; 2,58 g de ácido cítrico em 12 mL de água e 105 mL de isopropanol). A lama foi espa- Ihada uniformemente sobre uma travessa de torta Pyrex® (cerca de 23 cm de diâmetro), tendo uma profundidade uniforme de cerca de 1 mm. Esta tor- ta foi subseqüentemente aquecida em um modo de convecção a 100°C du- rante um período de 19 min. Um aquecimento adicional foi realizado em um forno infravermelho a 140°C durante um período de 15 min. As característi- cas absorventes do produto resultante foram subseqüentemente medidas e estão resumidas abaixo na Tabela 9. Tabela 9
Características Absorventes do CMS (Trigo) Com Tratamento de Superfície de Ácido Cítrico
FSC 29,7 g/g CRC 18,7 g/g AUL (0,048 MPa ou 0,7 psi) 16,2 g/g PRODUÇÃO DE AMIDOS CARBOXIALQUILADOS POR EXTRUSÃO REA- TIVA
Amido de trigo com um teor de umidade de 11% foi alimentado para dentro de uma TSE (ZSE de 40 mm), usando um alimentador gravimé- tricô agitado, em uma vazão de 9,25 kg/h (20,4 Ib/h). Monocloro-acetato de sódio foi alimentado concomitantemente para dentro da extrusor (alimenta- dor gravimétrico) em uma vazão de 4,2 kh/h. Uma solução de hidróxido de sódio (36%) foi injetada em uma vazão de 4,03 kg/h (8,9 Ib/h). O teor de á- gua do amido de trigo foi aumentado para cerca de 20,6%. A extrusora tinha o seguinte perfil de temperatura no cilindro: Tb2 = 29°C; Tb3 = 29°C; Tb4 = 32°C; Tb5 = 43°C; Tb6 = 65°C; Tb7 = 1210C; Tb8 = 1010C e Tb9 = 87°Ce Tbi0 =85°C. A velocidade da rosca foi estabelecida em 200 rpm e a carga da ros- ca em 34%. A TSE era equipada com uma matriz que compreende 10 furos (3 mm de diâmetro). A pressão de descarga da matriz foi de 144 kPa (21 psig). O extrudado tinha uma temperatura de 102°C. O extrudado foi subse- qüentemente secado em forno até um teor de umidade de 6,7%, moído e peneirado (1,19 mm (16 mesh) e 0,297 mm (50 mesh sendo a fração retida). O DS foi caracterizado de acordo com o método da Norma ASTM D1439- 83a. Uma eficiência de reação de 80% foi obtida. O produto seco (85 g) foi dispersado em uma solução de meta-
nol/água (500 mL; 85:15 v/v) a 60°C por 90 min. A condutância foi medida como sendo de 8.300 μ5/οιτι; o pH foi registrado como sendo 8,5. O produto foi filtrado e dispersado em uma solução de metanol/água (500 mL; 85:15 v/v) a 60°C por 90 min. A condutância foi medida como sendo de 3.030 με/οπη; o pH foi registrado como sendo 8,4. O produto foi filtrado e dispersa- do em uma solução de metanol/água (500 mL; 85:15 v/v) a 60°C por 90 min. A condutância foi medida como sendo de 2.250 μ5/οηη; o pH foi registrado como sendo 8,5. O produto foi filtrado e dispersado em uma solução de me- tanol/água (500 mL; 85:15 v/v) a 60°C por 90 min. A condutância foi medida como sendo de 900 με/οηι; o pH foi registrado como sendo 8,3. O produto foi filtrado e dispersado em uma solução de metanol/água (500 mL; 85:15 v/v) a 60°C por 90 min. A condutância foi medida como sendo de 670 μβ/αη; ο ρΗ foi registrado como sendo 8,5. O produto foi filtrado e dispersado em uma solução de metanol/água (500 mL; 85:15 v/v) a 60°C por 90 min. A condutância foi medida como sendo de 450 μβ/αη; o pH foi registrado como sendo 8,5. O produto foi filtrado e dispersado em uma solução de meta- nol/água (500 mL; 85:15 v/v) a 60°C por 90 min. A condutância foi medida como sendo de 485 pS/cm; o pH foi registrado como sendo 8,5. O produto foi finalmente filtrado e secado em um forno de convecção a 65°C.
O produto seco (5,0 g) foi misturado com uma solução de ácido cítrico (2,3 mL; 2,58 g de ácido cítrico em 12 mL de água e 105 mL de iso- propanol). A lama resultante foi espalhada uniformemente sobre um vidro de relógio e aquecida em um modo de convecção a 100°C durante um período de 10 min. Um aquecimento adicional foi realizado em um forno IV a 140°C durante um período de 12 min. As características absorventes do produto resultante foram subseqüentemente medidas e estão resumidas na Tabela 10 abaixo. Tabela 10
Características Absorventes do CMS (Trigo) com Tratamento de Superfície de Ácido Cítrico
FSC 33 g/g CRC 20 g/g AUL (0,048 MPa ou 0,7 psi) 16 g/g
Em uma modalidade da presente invenção, o amido foi alimen-
tado para dentro de uma extrusor em uma vazão de 12,7 kg/h (28,0 Ib/h). Monoloro-acetato de sódio foi adicionado concomitantemente para dentro de extrusor em uma vazão de 5,9 kg/h (13,0 Ib/h). Água corrente foi injetada através de um primeiro bico posicionado 400 mm a jusante da extrusor, em uma vazão de 2,18 kg/h (4,8 Ib/h). Uma solução de hidróxido de sódio (50%) foi injetada através do bico em uma vazão de 4,08 kg/h (9,0 Ib/h). A purifica- ção subsequente e o tratamento da superfície foram conduzidos de acordo com o protocolo descrito acima. O produto foi subseqüentemente analisado por SEM (figuras 8 e 9).
Deve-se entender que a invenção não está limitada na sua apli- cação aos detalhes de construção e peças descritas acima. A invenção é capaz de outras modalidades e podendo ser praticada de várias maneiras. Deve-se entender que a fraseologia ou terminologia aqui utilizada é com o propósito descritivo e não-limitativo. Assim sendo, embora a presente inven- ção tenha sido descrita acima a título de suas modalidades ilustrativas, ela pode ser modificada sem fugir do espírito, âmbito e natureza definidos nas reivindicações apensadas.

Claims (50)

1. Polissacarídeo carboxialquilado compreendendo uma superfí- cie tratada com ácido não-reticulante.
2. Polissacarídeo carboxialquilado, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo o dito polissacarídeo carboxialquilado caracterizado por propri- edades selecionadas no grupo que consiste em: uma Capacidade de Reten- ção Centrífuga (CRC) de pelo menos 18 g/g, uma Capacidade de Enchar- camento Livre (FSC) de pelo menos 26 g/g, e uma Absorvância sob Carga (AUL) a 0,005 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g.
3. Polissacarídeo carboxialquilado, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo o dito polissacarídeo carboxialquilado caracterizado por um teor de base biológica de pelo menos 82%.
4. Polissacarídeo carboxialquilado, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo o dito polissacarídeo carboxialquilado caracterizado por um tamanho de partícula distinto quando encharcado até seu volume máximo em solução salina.
5. Polissacrídeo carboxialquilado, de acordo com a reivindicação1, em que o ácido não-reticulante é selecionado no grupo que consiste em ácidos monovalentes orgânicos e ácidos monovalentes inorgânicos.
6. Polissacarídeo carboxialquilado, de acordo com a reivindica- ção 1, caracterizado por um realce de éster ou pela ausência de uma banda de éster ou um realce de éster, como determinado por espectroscopia ATR- IR
7. Polissacarídeo carboxialquilado, de acordo com a reivindica- ção 1, sendo o dito polissacarídeo carboxialquilado caracterizado por um grau de substituição na faixa entre 0,2 e 1,0.
8. Amido carboxialquilado compreendendo um padrão homogê- neo de distribuição de carboxialquilado e uma superfície tratada.
9. Amido carboxialquilado, de acordo com a reivindicação 8, sendo o dito amido caracterizado por propriedades selecionadas no grupo que consiste em: uma Capacidade de Retenção Centrífuga (CRC) de pelo menos 18 g/g, uma Capacidade de Encharcamento Livre (FSC) de pelo me- nos 26 g/g, e uma Absorvância sob Carga (AUL) a 0,005 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g.
10. Amido carboxialquilado, de acordo com a reivindicação 8, sendo o dito amido carboxialquilado caracterizado por um teor de base bio- lógica de pelo menos 82%.
11. Amido carboxialquilado, de acordo com a reivindicação 8, em que a superfície é tratada com agentes selecionados no grupo que consiste em ácidos não-reticulantes e agentes reticulantes.
12. Amido carboxialquilado, de acordo com a reivindicação 8, em que o amido carboxialquilado é amido carboximetila.
13. Amido carboxialquilado, de acordo com a reivindicação 8, sendo o dito amido carboxialquilado caracterizado por um teor de base bio- lógica de pelo menos 82%.
14. Amido carboxialquilado, de acordo com a reivindicação 8, em que o dito amido carboxialquilado compreende grupos carboxialquilado de base biológica.
15. Polímero superabsorvente caracterizado por uma AUL a 0,005 MPa (0,7 psi) de pelo menos 14 g/g e um teor de base biológica de pelo menos 82%.
16. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 15, onde o dito polímero superabsorvente é caracterizado por propriedades selecionadas no grupo que consiste em: uma CRC de pelo menos 18 g/g e uma FSC de pelo menos 26 g/g.
17. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 15, onde o dito polímero superabsorvente é caracterizado por um tamanho de partícula distinto quando encharcado até seu volume máximo em solução salina.
18. Polímero superabsorvente, de acordo com a reivindicação 15, onde o dito polímero superabsorvente compreende grupos carbóxialqui- lado de base biológica.
19. Polissacarídeo carboxialquilado internamente reticulado, compreendendo uma superfície tratada.
20. Polissacarídeo carboxialquilado internamente reticulado, de acordo com a reivindicação 19, onde o dito polissacarídeo carboxialquilado internamente reticulado compreende ligações reticulantes selecionadas no grupo que consiste em ligações iônicas e éter.
21. Polissacarídeo carboxialquilado internamente reticulado, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por um realce de éster ou uma banda de éster, como determinado por espectroscopia ATR-IR.
22. Uso do polissacarídeo carboxialquilado como definido na reivindicação 1, como um absorvente para líquidos selecionados no grupo que consiste em água, soluções aquosas, fluidos fisiológicos e soluções sa- linas.
23. Artigo higiênico que compreende um membro absorvente, sendo que o dito membro absorvente compreende entre 15% e 80% do po- lissacarídeo carboxialquilado de acordo com a reivindicação 1, e o dito artigo higiênico é caracterizado por propriedades selecionadas no grupo que con- siste em: uma terceira taxa de captação de pelo menos 0,22 mL/s; uma ter- ceira re-humidificação de no máximo 4,0 gramas; uma taxa de captação mé- dia de pelo menos 0,12 mL/s e uma re-humidificação total de no máximo 6,0 gramas.
24. Artigo higiênico que compreende um membro absorvente, sendo que o dito membro absorvente compreende entre 15% e 80% do ami- do carboxialquilado de acordo com a reivindicação 8, e o dito artigo higiênico é caracterizado por propriedades selecionadas no grupo que consiste em: uma terceira taxa de captação de pelo menos 0,22 mL/s; uma terceira re- humidificação de no máximo 4,0 gramas; uma taxa de captação média de pelo menos 0,12 mL/s e uma re-humidificação total de no máximo 6,0 gra- mas.
25. Uso do polissacrídeo carboxialquilado como definido na rei- vindicação 1, em produtos selecionados no grupo que consiste em fraldas, artigos para incontinência, produtos higiênicos femininos, produtos de im- pressão, produtos têxteis, produtos de papel absorventes, assentados a ar, curativos absorventes, artigos domésticos, materiais vedantes, umectantes, revestimentos contra condensação, produtos condicionadores do solo, pro- dutos descartáveis, produtos de concreto, fluidos para perfuração de petró- leo, fluidos para mineração, absorventes químicos, géis poliméricos para liberação controlada, detergentes, géis para combate a incêndio, neve artifi- ciai, e babadores.
26. Processo para a produção de um polissacarídeo carboxial- quilado com superfície tratada, compreendendo: (a) obter um polissacarídeo carboxialquilado; (b) tratar a superfície do polissacarídeo carboxialquilado com um ácido não-reticulante; e (c) aquecer o polissacarídeo carboxialquilado com superfície tratada.
27. Processo, de acordo com a reivindicação 26, em que dito polissacarídeo carboxialquilado compreende uma partícula que tem um ta- manho na faixa entre 150 μιη e 850 μηη.
28. Processo, de acordo com a reivindicação 26, em que o dito ácido não-reticulante é selecionado no grupo que consiste em ácidos mono- valentes orgânicos e ácidos monovalentes inorgânicos.
29. Processo, de acordo com a reivindicação 26, em que o ácido não-reticulante é dissolvido em um solvente selecionado no grupo que con- siste em solventes orgânicos hidrofílicos, soluções aquosas, e misturas de- les.
30. Processo, de acordo com a reivindicação 29, compreenden- do ainda aplicar uma gotícula da solução do ácido não-reticulante dissolvido sobre a superfície do polissacarídeo carboxialquilado.
31. Processo, de acordo com a reivindicação 30, em que o fluxo de aplicação da gotícula é pelo menos equivalente à taxa de evaporação do solvente.
32. Processo, de acordo com a reivindicação 26, em que o a- quecimento é realizado em um ambiente estático.
33. Processo, de acordo com a reivindicação 26, em que o a- quecimento atinge uma temperatura de pelo menos 140°C.
34. Processo, de acordo com a reivindicação 26, em que o polis- sacarídeo carboxialquilado compreende um teor de umidade, depois do a- quecimento, de no máximo 5%.
35. Processo para a produção de um amido carboxialquilado com superfície tratada, compreendendo: (a) dispersar o amido em um meio alcalino para produzir uma dispersão de amido; (b) reagir a dispersão de amido com um agente carbóxialquilante para produzir um amido carboxialquilado; (c) tratar a superfície do amido carboxialquilado com um agente para tra- tamento de superfície, a fim de produzir o amido com superfície trata- da; e (d) aquecer o amido carboxialquilado com superfície tratada.
36. Processo, de acordo com a reivindicação 35, compreenden- do ainda em uma seqüência inespecífica: (a) ajustar o pH do amido carboxialquilado; (b) purificar o amido carboxialquilado; e (c) ajustar o teor de umidade do amido carboxialquilado.
37. Processo, de acordo com a reivindicação 36, compreenden- do ainda produzir partículas do amido carboxialquilado.
38. Processo, de acordo com a reivindicação 35, em que o dito meio alcalino é selecionado no grupo que consiste em álcali seco, um sol- vente orgânico hidrofílico alcalino aquoso e uma solução alcalina aquosa.
39. Processo, de acordo com a reivindicação 38, em que o dito solvente orgânico hidrofílico alcalino aquoso ou solução alcalina aquosa compreende um teor de água na faixa entre 15% e 30%.
40. Processo, de acordo com a reivindicação 35, sendo o dito processo um processo de extrusão.
41. Processo, de acordo com a reivindicação 40, compreenden- do ainda: (a) alimentar uma extrusora de rosca dupla (TSE) com um agente carbó- xialquilante e amido para produzir uma mistura; (b) transportar a mistura para um orifício de injeção aquosa alcalina para produzir uma dispersão aquosa alcalina do amido; (c) bombear a dispersão para dentro de elementos amassadores para produzir um amido carboxialquilado; e (d) descarregar o amido carboxialquilado.
42. Processo, de acordo com a reivindicação 35, sendo que o dito processo compreende reticular internamente o amido antes de carboxi- alquila.
43. Processo, de acordo com a reivindicação 36, em que a dita purificação compreende lavar com um solvente selecionado no grupo que consiste em solventes orgânicos hidrofílicos e misturas aquosas deles.
44. Processo, de acordo com a reivindicação 35, em que o dito agente para tratamento de superfície é selecionado no grupo que consiste em ácidos não-reticulantes e agentes reticulantes.
45. Processo, de acordo com a reivindicação 44, em que o agen- te para tratamento da superfície é dissolvido em um solvente selecionado no grupo que consiste em solventes orgânicos hidrofílicos, soluções aquosas, e misturas deles.
46. Processo, de acordo com a reivindicação 45, compreenden- do ainda aplicar uma gotícula do agente para tratamento da solução do a- gente para tratamento de superfície dissolvido sobre a superfície do amido carboxialquilado.
47. Processo, de acordo com a reivindicação 46, onde o fluxo de aplicação da gotícula é pelo menos equivalente à taxa de evaporação do solvente.
48. Processo, de acordo com a reivindicação 35, em que o a- quecimento é realizado em um ambiente estático.
49. Processo, de acordo com a reivindicação 35, em que o a- quecimento atinge uma temperatura de pelo menos 140°C.
50. Processo, de acordo com a reivindicação 35, em que o ami- do carboxialquilado compreende um teor de umidade, depois do aquecimen- to, de no máximo 5%.
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 25/09/2007, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. PATENTE CONCEDIDA CONFORME ADI 5.529/DF, QUE DETERMINA A ALTERACAO DO PRAZO DE CONCESSAO.