ES2216184T3 - Material compuesto estratificado unitario. - Google Patents

Material compuesto estratificado unitario.

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ES2216184T3 ES97953095T ES97953095T ES2216184T3 ES 2216184 T3 ES2216184 T3 ES 2216184T3 ES 97953095 T ES97953095 T ES 97953095T ES 97953095 T ES97953095 T ES 97953095T ES 2216184 T3 ES2216184 T3 ES 2216184T3
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Peter A. Graef
Colin Elston
Daniel T. Bunker
Fred B. Howard
Jeffrey D. Mathews
Shahrokh A. Naieni
Charles E. Miller
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Weyerhaeuser Co
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Abstract

SE PRESENTA UN COMPUESTO UNITARIO ESTRATIFICADO QUE SE COMPONE DE UN PRIMER ESTRATO Y DE UN SEGUNDO ESTRATO INTEGRALMENTE CONECTADOS POR UNA ZONA DE TRANSICION. EL PRIMER ESTRATO SIRVE COMO ESTRATO DE ADQUISICION DE LIQUIDO QUE CAPTA RAPIDAMENTE EL LIQUIDO Y LUEGO SE TRANSFIERE AL SEGUNDO ESTRATO. EL SEGUNDO ESTRATO SIRVE PARA EXTRAER EL LIQUIDO DEL PRIMER ESTRATO Y ADEMAS SIRVE COMO ESTRATO DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL. TAMBIEN SE PRESENTAN PROCEDIMIENTOS PARA FORMAR EL COMPUESTO UNITARIO ESTRATIFICADO.

Description

Material compuesto estratificado unitario.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un material compuesto absorbente y a métodos para elaborar el mismo y, más particularmente, a un material compuesto estratificado unitario que tiene un primer estrato y un segundo estrato conectados integralmente por una zona de transición.
Antecedentes de la invención
Las fibras celulósicas derivadas de pasta papelera de madera se usan en una variedad de artículos absorbentes, por ejemplo pañales, productos para la incontinencia y productos para la higiene femenina. Es deseable que los artículos absorbentes tengan una alta capacidad absorbente para líquido, así como tengan buenas características de resistencia en seco y en húmedo para la durabilidad durante el uso y el manejo de fluidos eficaz. Además de la capacidad absorbente, la capacidad para absorber rápidamente un líquido es una característica deseable de un artículo absorbente. Por ejemplo, los pañales y otros productos higiénicos que no contienen un componente de adquisición de líquido especializado padecen de fuga de líquidos y rehumedecimiento (es decir, la sensación de humedad al toque después del uso). Los productos higiénicos que contienen solo una capa de adquisición no tejida de alta esponjosidad padecen una falta de capacidad de almacenamiento de líquido temporal rápida y fugas. Los productos higiénicos que contienen capas de adquisición basadas en celulosa padecen rehumedecimiento debido a la capacidad de almacenamiento temporal de las fibras de celulosa y a la falta de drenaje completo. Además, los materiales de adquisición basados en celulosa tienen escasa integridad en húmedo y en seco.
Una solución al problema de proporcionar artículos absorbentes que posean las propiedades ventajosas de alta capacidad absorbente, rápida adquisición de líquido, fuga reducida y comportamiento de rehumedecimiento superior ha sido la producción de artículos absorbentes que contienen múltiples capas. Por ejemplo, la combinación de una capa que tiene características de adquisición de líquido rápida con otra capa que tiene alta capacidad absorbente da como resultado un producto que ofrece las ventajas de ambos estratos. Algunas mejoras en el comportamiento de productos que incluyen múltiples capas se han dirigido a la integración de las capas. Sistemas para la integración incrementada incluyen típicamente métodos para unir una capa a la siguiente. Incrementar la mezcladura entre, por ejemplo, una capa de adquisición de líquido y una capa de almacenamiento de líquido puede incrementar la comunicación hidráulica y la velocidad y la eficacia de drenaje con las que la capa de adquisición libera líquido a la capa de almacenamiento, incrementando de ese modo la capacidad de contención de líquido global del producto.
A pesar de las ventajas asociadas con productos absorbentes de múltiples capas, continúan existiendo problemas relacionados con la comunicación hidráuluca de capa a capa de diversos materiales y los costes económicos de producir, manejar y unir capas de componentes individuales.
De acuerdo con esto, existe una necesidad de un material absorbente integrado que proporcione el tacto seco y la adquisición rápida de líquido de un material no tejido de alta esponjosidad y la capacidad de almacenamiento temporal rápida y el comportamiento de adquisición de líquido rápida de fibras celulósicas tales como una compresa de celulosa reticulada. La invención busca cumplir estas necesidades y proporciona ventajas relacionadas adicionales.
Breve descripción de los dibujos
Los aspectos precedentes y muchas de las ventajas concomitantes de esta invención serán más fácilmente apreciados a medida que la misma sea mejor entendida mediante referencia a la siguiente descripción detallada, cuando se toma junto con los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista esquemática de un material compuesto estratificado unitario representativo producido de acuerdo con la presente invención;
la figura 2 es una vista esquemática de un artículo absorbente que incorpora un material compuesto estratificado unitario producido de acuerdo con la presente invención;
la figura 3 es una vista esquemática de otro artículo absorbente que incorpora un material compuesto estratificado unitario producido de acuerdo con la presente invención;
la figura 4 es una vista esquemática de otro artículo absorbente que incorpora un material compuesto estratificado unitario producido de acuerdo con la presente invención;
la figura 5 es una vista esquemática de otro artículo absorbente más que incorpora un material compuesto estratificado unitario producido de acuerdo con la presente invención;
la figura 6 es una vista esquemática de otro artículo absorbente más que incorpora un material compuesto estratificado unitario producido de acuerdo con la presente invención;
la figura 7 es una vista esquemática de otro artículo absorbente que incorpora un material compuesto estratificado unitario producido de acuerdo con la presente invención;
la figura 8 es una gráfica que compara el efecto del denier de la fibra y el tamaño de poro del primer estrato sobre el tiempo de adquisición y el comportamiento de rehumedecimiento de pañales que incorporan materiales compuestos estratificados unitarios representativos producidos de acuerdo con la presente invención;
la figura 9 es una gráfica que compara el efecto del sistema aglutinante sobre el tiempo de adquisición y el comportamiento de rehumedecimiento de pañales que incorporan materiales compuestos estratificados unitarios representativos producidos de acuerdo con la presente invención;
la figura 10 es una gráfica que compara el efecto de la densificación sobre el tiempo de adquisición y el comportamiento de rehumedecimiento de pañales que incorporan materiales compuestos estratificados unitarios representativos producidos de acuerdo con la presente invención;
la figura 11 es una fotomicrografía (15,0 aumentos) de una porción de un material compuesto estratificado unitario representativo producido mediante un método de disposición neumática de acuerdo con la presente invención;
la figura 12 es una fotomicrografía (100 aumentos) de una porción del material compuesto estratificado unitario representativo mostrado en la figura 11;
la figura 13 es una fotomicrografía (15 aumentos) de una porción de un material compuesto estratificado unitario representativo producido mediante un método de disposición en húmedo de acuerdo con la presente invención;
la figura 14 es una fotomicrografía (100 aumentos) de una porción del material compuesto estratificado unitario representativo mostrado en la figura 13;
la figura 15 es una fotomicrografía (15 aumentos) de una porción de un material compuesto estratificado unitario representativo producido mediante un método de formación de espuma de acuerdo con la presente invención;
la figura 16 es una fotomicrografía (100 aumentos) de una porción del material compuesto estratificado unitario representativo mostrado en la figura 15;
la figura 17 es una fotomicrografía (15 aumentos) de una porción de un material compuesto estratificado unitario representativo producido mediante un método de formación de espuma de acuerdo con la presente invención;
la figura 18 es una fotomicrografía (100 aumentos) de una porción del material compuesto estratificado unitario representativo mostrado en la figura 17;
la figura 19 es una fotomicrografía (12 aumentos) de una zona de transición de un material compuesto estratificado unitario representativo producido mediante un método de formación de espuma de acuerdo con la presente invención; y
la figura 20 es una fotomicrografía (40 aumentos) de la zona de transición del material compuesto estratificado unitario representativo mostrado en la figura 19.
Descripción detallada de la modalidad preferida
En un aspecto, la presente invención proporciona un material compuesto absorbente según se define en la reivindicación 1. El material compuesto está estratificado ya que el material compuesto incluye estratos o capas, y es unitario ya que los estratos están conectados integralmente a través de una zona de transición para proporcionar dos estratos en comunicación hidráulica íntima. Generalmente, el material compuesto absorbente está compuesto por un primer estrato que incluye un material fibroso hidrófobo que no absorbe fluidos corporales y que forma un estrato abierto y voluminoso que tiene un peso base relativamente bajo, y un segundo estrato que incluye un material fibroso hidrófilo, tal como fibras celulósicas reticuladas, y que tiene un peso base preferiblemente mayor que el primer estrato. Ambos estratos también incluyen un aglutinante para efectuar la unión entre las fibras del primer estrato, entre las fibras del segundo estrato y entre las fibras de la parte superior y segundos estratos del material compuesto estratificado unitario. El material compuesto estratificado unitario de la presente invención puede incorporarse en una variedad de productos y artículos absorbentes para proporcionar una rápida capacidad de almacenamiento temporal, para incrementar la velocidad de adquisición de líquido, para reducir las fugas y para mejorar el comportamiento de rehumedecimiento y tacto seco del artículo absorbente.
En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método como el definido en la reivindicación 25 para producir un material compuesto estratificado unitario.Los métodos de la presente invención incluyen procedimientos de disposición en húmedo,disposición en seco y espumación.
En otro aspecto, se proporciona un artículo absorbente, por ejemplo un producto higiénico como el definido en la reivindicación 16, que incorpora el material compuesto estratificado unitario de la presente invención.
En referencia a la figura 1, el material compuesto estratificado unitario de la presente invención, indicado generalmente mediante el número de referencia 10, incluye un primer estrato 12 y un segundo estrato 14. El primer estrato del material compuesto estratificado unitario sirve principalmente como un estrato de adquisición que puede adquirir rápidamente líquido en el punto de ataque, y a continuación hacer pasar completamente de forma rápida el líquido al segundo estrato. El primer estrato también sirve como un estrato antirrehumedecimiento que tiene un gran tamaño de poros y una hidrofilia inferior que el segundo estrato. El segundo estrato sirve para retirar rápidamente líquido del primer estrato y también sirve como una reserva temporal para la efusión de líquido asociada con la liberación de fluidos corporales. Materiales compuestos representativos de la invención formados de acuerdo con la presente invención se muestran en las figuras 11-20. Los estratos fibrosos individuales substancialmente homogéneos son claramente evidentes en las figuras 11, 13, 15 y 17.
La zona de transición del material compuesto, que conecta integralmente los estratos primero y segundo y proporciona una comunicación hidráulica íntima, incluye fibras de un estrato que se extienden dentro del otro. La zona de transición puede incluir fibras hidrófobas que se extienden desde el primer estrato en el segundo estrato así como fibras hidrófilas que se extienden desde el segundo estrato en el primer estrato. Aunque el primer estrato puede ser substancialmente coextensivo con el segundo estrato, la zona de transición es substancialmente coextensiva con al menos uno de los estratos del material compuesto. La zona de transición del material compuesto estratificado unitario se ilustra en las figuras 11-20, que muestran materiales compuestos representativos formados de acuerdo con la presente invención. En referencia a estas figuras, la zona de transición está situada en el material compuesto generalmente entre las regiones substancialmente homogéneas de los estratos individuales y se define como la región del material compuesto donde las fibras de un estrato se mezclan con las fibras del otro estrato. La zona de transición se ilustra claramente en las figuras 19 y 20, que muestran la mezcladura de fibras que se extienden desde un estrato en el otro para compuestos representativos formados mediante métodos de disposición neumática, disposición en húmedo y formación de espuma, respectivamente. En referencia a las figuras 19 y 20, la zona de transición del material compuesto se caracteriza por la mezcladura de fibras hidrófobas tubulares relativamente uniformes (es decir, fibras de poli(tereftalato de etileno)) del primer estrato con las fibras hidrófilas con conformación de cinta, relativamente retorcidas (es decir, fibras celulósicas reticuladas) del segundo estrato.
El primer estrato del material compuesto absorbente es generalmente un estrato hidrófobo que incluye un material fibroso hidrófobo (es decir, una o más fibras hidrófobas). Otras fibras, tales como fibras hidrófilas, pueden incluirse en el primer estrato con tal de que el primer estrato global permanezca relativamente menos hidrófilo que el segundo estrato. El primer estrato puede estar compuesto por fibras naturales y/o sintéticas que no absorben significativamente fluidos corporales y que forman un estrato o una banda abiertos (es decir, porosos) y voluminosos. El tamaño de los poros del primer estrato es preferiblemente mayor que el del segundo estrato y permite la comunicación hidráulica y el drenaje eficaces al segundo estrato. Fibras sintéticas adecuadas incluyen, por ejemplo, poli(tereftalato de etileno) (PET), polietileno, polipropileno, nailon, látex y rayón. Las fibras sintéticas están presentes en una cantidad de hasta aproximadamente 90% en peso del primer estrato. Fibras naturales adecuadas incluyen, por ejemplo, algodón, lana, pasta papelera de madera, paja, kenaf y otras fibras celulósicas. En una modalidad preferida, las fibras celulósicas son fibras celulósicas reticuladas presentes en una cantidad de hasta aproximadamente 90% en peso. Las fibras apuntadas previamente pueden incluir opcionalmente uno o más aditivos, tales como agentes de reforzamiento, agentes de apresto y agentes de superficie. Las fibras apuntadas previamente están disponibles comercialmente de un número de suministradores, incluyendo Hoechst Celanese, DuPont, Eastman Chemical, Hercules, Danaklon, Inc. y Weyerhaeuser. En una modalidad preferida, el primer estrato incluye una fibra sintética y, más preferiblemente, el primer estrato incluye poli(tereftalato de etileno).
Generalmente, la mayor velocidad de adquisición de líquido se alcanza con materiales compuestos que tienen una densidad relativamente baja. La formación de materiales compuestos de baja densidad puede alcanzarse variando los componentes individuales del material compuesto. El comportamiento del material compuesto estratificado unitario de la presente invención depende de un número de factores incluyendo la longitud, el denier (g/m), el rizamiento (rizos por cm (pulgada)), el tipo de tratamiento de la fibra y la naturaleza física y química de las fibras del primer estrato. Fibras adecuadas útiles para la construcción del primer estrato tienen una longitud de hasta aproximadamente 10,2 cm (aproximadamente 4 pulgadas), y preferiblemente tienen una longitud entre 0,6 y 3,8 cm (0,25 y 1,5 pulgadas). Fibras adecuadas incluyen fibras que tienen un denier de hasta aproximadamente 44 dtex (40 deniers) y preferiblemente entre 5,6 y 22 dtex (5 y 20 deniers). Aunque pueden usarse ventajosamente fibras rectas en la formación del primer estrato, en una modalidad preferida, el primer estrato incluye de aproximadamente 50% a aproximadamente 100% en peso de fibras rizadas totales. En una modalidad preferida, las fibras tienen hasta aproximadamente 12 rizos por cm (aproximadamente 30 rizos por pulgada) y más preferiblemente de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 7,9 rizos por cm (de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 rizos por pulgada). En la modalidad más preferida, el primer estrato incluye 100% de fibras rizadas en peso de fibras totales que tienen de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 rizos por cm (de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 rizos por pulgada). Así, en una modalidad preferida, el primer estrato incluye fibras de poli(tereftalato de etileno) que tienen un denier relativamente alto, gran longitud y bajo nivel de rizamiento.
En otra modalidad preferida, las fibras sintéticas incluyen fibras de poliéster que tienen morfologías distintas a las fibras sólidas homogéneas convencionales apuntadas previamente. Los materiales compuestos de la invención que comprenden fibras de poliéster huecas, con estrías profundas, y lobulares exhiben características de adquisición de líquido ventajosas. Por ejemplo, las fibras con estrías profundas proporcionan materiales compuestos que tienen baja posibilidad de rehumedecimiento debido en parte a la penetración capilar mejorada en las estrías y a la evaporación de líquido más rápida. Las fibras huecas proporcionan un material compuesto que tiene un esponjamiento mejorado en comparación con materiales compuestos que incluyen fibras sólidas homogéneas. Las fibras lobulares (es decir, fibras que tienen una conformación de la sección transversal lobular) proporcionan materiales compuestos que tienen una mayor resistencia a colapsarse en húmedo en comparación con fibras de sección transversal redonda sólidas. Por ejemplo, fibras de poliéster lobulares están disponibles comercialmente de Hoechst Celanese.
Según se apunta previamente, el primer estrato incluye un aglutinante. Aglutinantes adecuados incluyen, pero no se limitan a, materiales fibrosos celulósicos y sintéticos, agentes de unión, medios de unión solubles y agentes de reforzamiento en estado húmedo como los descritos más adelante. En una modalidad preferida, el aglutinante incluye fibras de unión de dos componentes tales como Celbond® (Hoechst Celanese) y D-271P® (DuPont). En otra modalidad preferida, el aglutinante incluye un medio de unión soluble, más preferiblemente acetato de celulosa usado en combinación con el disolvente triacetina y/o citrato de trietilo. Para modalidades del primer estrato que incluyen un aglutinante, el aglutinante se incluye en el estrato en una cantidad que varía de aproximadamente 10% a aproximadamente 50% en peso de los componentes del primer estrato. Preferiblemente, el aglutinante está incorporado integralmente en o sobre la banda fibrosa que se forma en la producción del material compuesto estratificado unitario. El aglutinante puede añadirse a fibras antes de la formación de la banda, aplicando el aglutinante a la banda dispuesta neumáticamente, dispuesta en húmedo o dispuesta como espuma después de la deposición de la banda, después del secado o una combinación de los mismos.
Generalmente, el primer estrato del material compuesto estratificado unitario tiene un peso base de 10 a 100 g/m^{2}. La densidad del primer estrato puede variar de 0,01 a 0,30 g/cm^{3} y preferiblemente de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,08 g/cm^{3}.
El segundo estrato del material compuesto estratificado unitario de la presente invención puede ser un estrato hidrófilo con relación al primer estrato e incluye un material fibroso hidrófilo (es decir, una o más fibras hidróficas). El segundo estrato también puede incluir otras fibras, tales como fibras hidrófobas (por ejemplo fibras sintéticas tales como fibras de poliéster incluyendo fibras de poli(tereftalato de etileno)), y estas fibras pueden incluirse en el segundo estrato en una cantidad de hasta aproximadamente 90% en peso del estrato, con tal de que el estrato global permanezca relativamente hidrófilo en comparación con el primer estrato. El segundo estrato también puede incluir mezclas de fibras hidrófilas y sintéticas. Además, el segundo estrato tiene poros más pequeños que el primer estrato, facilitando de ese modo la comunicación hidráulica entre los estratos y el drenaje desde el primer estrato. En una modalidad preferida, las fibras hidrófilas incluyen fibras celulósicas en una cantidad de hasta aproximadamente 90% en peso del estrato, y más preferiblemente fibras celulósicas reticuladas en una cantidad de hasta aproximadamente 90% en peso del estrato. En otra modalidad preferida, las fibras celulósicas incluyen fibras de pasta papelera quimiotermomecánica. Fibras celulósicas adecuadas y preferidas se describen más adelante.
Alternativamente, en otra modalidad, el segundo estrato no incluye fibras celulósicas. En esta modalidad, el estrato comprende fibras sintéticas en una cantidad de hasta aproximadamente 95% en peso y aglutinante en una cantidad de aproximadamente 5 a aproximadamente 50% en peso.
Para mejorar adicionalmente la capacidad de almacenamiento del material compuesto absorbente, en otra modalidad, el segundo estrato incluye un material polímero superabsorbente.
Además de las fibras hidrófilas, el segundo estrato también incluye un aglutinante. Aglutinantes adecuados para las fibras del segundo estrato incluyen, pero no se limitan a, las apuntadas previamente y descritas con más detalle más adelante. El aglutinante está presente preferiblemente en una cantidad que varía de aproximadamente 5% a aproximadamente 50% en peso de los componentes del segundo estrato.
El segundo estrato tiene generalmente un peso base de 10 a 500 g/m^{2}. El segundo estrato tiene una densidad de 0,03 a 0,5 g/cm^{3} y preferiblemente de 0,03 a 0,1 g/cm^{3}.
El segundo estrato se caracteriza generalmente por tener un tamaño de poros más pequeño y una hidrofilia incrementada con relación al primer estrato. Así, el líquido adquirido fluye desde el primer estrato hasta el segundo estrato más hidrófilo que tiene poros más pequeños. Por otra parte, debido a que el tamaño de los poros del segundo estrato es menor que el tamaño de los poros del primer estrato, se crea un gradiente de tamaño de poros que proporciona drenaje de líquido desde el primer estrato. Véanse, por ejemplo, las figuras 11-18. La mezcladura íntima entre las fibras del estrato primero y segundo del material compuesto estratificado unitario de esta invención proporcionada por la zona de transición permite un drenaje más eficaz del primer estrato y una comunicación hidráulica mayor entre los dos estratos que en otros productos absorbentes formados a partir de capas de adquisición y almacenamiento separadas y distintas.
El segundo estrato del material compuesto estratificado unitario sirve principalmente para retirar rápidamente líquido del primer estrato. El segundo estrato también actúa para almacenar temporalmente líquido adquirido por el material compuesto absorbente y prevenir el reflujo hasta y más allá del primer estrato. Dependiendo de la naturaleza de la construcción absorbente, un artículo absorbente que incorpora el material compuesto estratificado unitario puede incluir uno o más estratos adicionales, tales como un almacén permanente (véase, por ejemplo, la figura 2). En tal construcción, además de absorber rápidamente el líquido adquirido desde el primer estrato, el segundo estrato tiene una capacidad absorbente suficiente para mantener temporalmente el líquido adquirido y por lo tanto proporciona un tiempo suficiente para que el estrato nuclear absorba permanentemente el líquido del artículo compuesto absorbente.
El material compuesto estratificado unitario se produce formando un primer estrato y un segundo estrato, cada uno formulado como se describe previamente. En una modalidad, el material compuesto absorbente global incluye un material fibroso hidrófilo (es decir, una o más fibras hidrófilas) presente en el material compuesto absorbente en una cantidad de aproximadamente 40% a aproximadamente 90% en peso del material compuesto total, un material fibroso hidrófobo (es decir, una o más fibras hidrófobas) presente en el material compuesto en una cantidad de aproximadamente 1% a aproximadamente 60% en peso del material compuesto total, y un aglutinante presente en el material compuesto en una cantidad de aproximadamente 5% a aproximadamente 30% en peso del material compuesto total. Preferiblemente, las fibras hidrófilas están presentes en el material compuesto en de aproximadamente 60% a aproximadamente 80% en peso del material compuesto total, las fibras hidrófobas están presentes en el material compuesto en de aproximadamente 5% a aproximadamente 20% en peso del material compuesto total y un aglutinante está presente en el material compuesto en la cantidad de aproximadamente 10% a aproximadamente 20% en peso del material compuesto total.
El material compuesto estratificado unitario tiene generalmente un peso base de aproximadamente 20 a aproximadamente 600 g/m^{2} y preferiblemente de aproximadamente 50 a aproximadamente 360 g/m^{2}.
Generalmente, el material compuesto absorbente tiene una densidad de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,4 g/cm^{3} y preferiblemente de aproximadamente 0,03 a aproximadamente 0,15 g/cm^{3}. En una modalidad de la presente invención, el material compuesto estratificado unitario es un material compuesto densificado. Métodos de densificación útiles para producir los materiales compuestos densificados de la presente invención son bien conocidos para los expertos en la técnica. Los materiales compuestos estratificados unitarios densificados de esta invención tienen generalmente una densidad de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,5 g/cm^{3} y preferiblemente de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,25 g/m^{3}.
Preferiblemente, el material compuesto estratificado unitario de la invención es un material compuesto no densificado. De acuerdo con esto, métodos de producción usados en relación con el material compuesto absorbente no incluyen preferiblemente someter el material compuesto absorbente, o los artículos absorbentes que incorporan el material compuesto absorbente, a condiciones de densificación. Por ejemplo, en la producción de pañales que incorporan el material compuesto absorbente de la presente invención, el material compuesto absorbente se incorpora preferiblemente en el pañal después de que el pañal se haya sometido a la aplicación de presión, tal como, por ejemplo, haciéndose pasar a través de un cilindro calandrador.
El material compuesto estratificado unitario puede producirse en un número de formas incluyendo láminas, rollos, cajas y cartuchos y teniendo una variedad de grosores.
Según se apunta previamente, las fibras celulósicas son el componente básico preferido del segundo estrato del material compuesto estratificado unitario de la presente invención. Aunque están disponibles de otras fuentes, las fibras celulósicas se derivan principalmente de pasta papelera de madera. Fibras de pasta papelera de madera adecuadas para usar con la invención pueden obtenerse a partir de procedimientos químicos bien conocidos tales como los procedimientos Kraft y al sulfito, ya estén blanqueadas o no blanqueadas. Las fibras de pasta papelera también pueden procesarse mediante métodos termomecánicos y quimiotermomecánicos o combinaciones de los mismos. La fibra de pasta papelera preferida se produce mediante métodos químicos. Pueden usarse fibras de madera triturada, fibras de pasta papelera de madera reciclada o secundaria y fibras de pasta papelera de madera blanqueadas y no blanqueadas. El material de partida preferido se prepara a partir de especies de madera de conífera de fibra larga, tales como pino meridional, abeto de Douglas, picea y cicuta. Detalles de la producción de fibras de pasta papelera de madera son bien conocidos por los expertos en la técnica. Estas fibras están disponibles comercialmente de un número de compañías, incluyendo Weyerhaeuser Company, el cesionario de la presente invención. Por ejemplo, fibras celulósicas adecuadas producidas a partir de pino meridional que son utilizables con la presente invención están disponibles de Weyerhaeuser Company bajo las denominaciones CF416, NF405, NB416, PL416 y FR516.
Las fibras de pasta papelera de madera útiles en la presente invención también pueden pretratarse antes de usarse con la presente invención. Este pretratamiento puede incluir tratamiento físico, tal como someter las fibras a vapor de agua, torsión o rizado y/o tratamiento químico, por ejemplo, reticular las fibras celulósicas usando cualquiera de una variedad de agentes de reticulación convencionales tales como dimetildihidroxietilenurea. Específicamente, reticular las fibras de pasta papelera de madera incrementa su resiliencia y de ese modo puede mejorar su absorbencia. Fibras celulósicas reticuladas y métodos para su preparación se conocen en la técnica y se describen en, por ejemplo, la Patente de EE.UU. Nº 5.225.047, concedida el 6 de Julio de 1993, titulada "Crosslinked Cellulose Products and Method For Their Preparation", incorporada expresamente aquí mediante referencia. Fibras celulósicas reticuladas adecuadas producidas a partir de pino meridional están disponibles de Weyerhaeuser Company bajo la denominación NHB416.
Aunque no deben considerarse como una limitación, otros ejemplos para pretrarar fibras incluyen la aplicación de pirorretardantes a las fibras, o pretratamientos con tensioactivos u otros líquidos, tales como agua o disolventes, que modifican la superficie de las fibras. Véase, por ejemplo, la solicitud de Patente de EE.UU. Nº de Serie 08/669.406, presentada el 3 de Julio de 1996 y titulada "Fibrous Web Having Improved Strength and Method of Making the Same". Otros pretratamientos más incluyen la exposición a o la incorporación de antimicrobianos, pigmentos y agentes de densificación o ablandamiento. También pueden usarse fibras pretratadas con otros productos químicos, tales como resinas termoplásticas y termoendurecibles. También pueden emplearse combinaciones de pretratamientos. Las bandas absorbentes también pueden tratarse de forma similar después de la formación de la banda.
También puede emplearse de acuerdo con la presente invención cualquiera de las fibras celulósicas apuntadas previamente o fibras celulósicas pretratadas tratadas con aglutinantes de partículas y/o adyuvantes de la densificación/el ablandamiento conocidos en la técnica. Los aglutinantes de partículas sirven para ligar otros materiales, tales como polímeros superabsorbentes, a las fibras celulósicas. Las fibras celulósicas tratadas con aglutinantes de partículas y/o adyuvantes de densificación/ablandamiento adecuados y el procedimiento para combinarlos con fibras celulósicas se describen en las siguientes patentes y solicitudes de patente de EE.UU.: (1) Patente Nº 5.543.215, titulada
"Polymeric Binders for Binding Particles to Fibers"; (2) Patente Nº 5.538.783, titulada "Non-Polymeric Organic Binders for Binding Particles to Fibers"; (3) Patente Nº 5.300.192. titulada "Wet Laid Fiber Sheet Manufacturing With Reactivatable Binders for Binding Particles to Binders"; (4) Patente Nº 5.352.480; titulada "Method for Binding Particle to Fibers Using Reactivatable Binders"; (5) Patente Nº 5.308.896, titulada "Particle Binders for High-Bulk Fibers"; (6) Nº de Serie 07/931.279, presentada el 17 de Agosto de 1992, titulada "Particle Binders that Enhance Fiber Densification"; (7) Nº de Serie 08/107.469, presentada el 17 de Agosto de 1993, titulada "Particle Binders"; (8) Nº de Serie 08/108.219, presentada el 17 de Agosto de 1993, titulada "Particle Binding to Fibers"; (9) Nº de Serie 08/107.467, presentada el 17 de Agosto de 1993, titulada "Binders for Binding Water Soluble Particles to Fibers"; (10) Patente Nº 5.547.745, titulada "Particle Binders"; (11) Nº de Serie 08/108.218, presentada el 17 de Agosto de 1993, titulada "Particle Binding to Fibers"; y (12) Patente Nº 5.308.896, titulada "Particle Binders for High-Bulk Fibers". Un ejemplo de un adyuvante de densificación/ablandamiento es una mezcla de 70% de sorbitol y 30% de glicerina. El absorbente se trata con sorbitol y glicerina pulverizando el absorbente con la mezcla o haciendo pasar el absorbente a través de un revestidor de cortina, u otros medios para añadir un líquido a una lámina absorbente familiares para los expertos en la técnica.
Materiales que mejoran la capacidad absorbente, tales como polímeros superabsorbentes, también pueden combinarse con el material compuesto estratificado unitario de la presente invención. Un polímero superabsorbente como el usado aquí es un material polímero que es capaz de absorber grandes cantidades de fluido hinchándose y formando un gel hidratado (hidrogel). Los polímeros superabsorbentes también pueden retener cantidades significativas de agua bajo presiones moderadas. Los polímeros superabsorbentes generalmente entran en tres clases, a saber, copolímeros de injerto de almidón, derivados de carboximetilcelulosa reticulada y poliacrilatos hidrófilos modificados. Ejemplos de tales polímeros absorbentes son copolímero de injerto de almidón-crilonitrilo hidrolizado, un copolímero de injerto de almidón-ácido acrílico neutralizado, un copolímero de éster de acetato acrílico-acetato de vinilo saponificado, un copolímero de acrilonitrilo o un copolímero de acrilamida hidrolizado, un poli(alcohol vinílico) reticulado modificado, un poli(ácido acrílico) de autorreticulación neutralizado, una sal de poliacrilato reticulada, celulosa carboxilada y un copolímero de isobutileno-anhídrido maleico reticulado neutralizado. Los polímeros superabsorbentes pueden combinarse con las fibras celulósicas en cantidades de hasta 70% en peso basado en el peso total de fibras y polímero.
Los polímeros superabsorbentes están disponibles comercialmente, por ejemplo finos de hidrogel de poliacrilato injertado con almidón de Hoechst-Celanese de Portsmouth, Virginia. Estos polímeros superabsorbentes están disponibles en una variedad de tamaños, morfologías y propiedades absorbentes. Estos están disponibles de Hoechst-Celanese bajo denominaciones comerciales tales como IM 1000 e IM 3500. Otras partículas superabsorbentes se comercializan bajo las marcas comerciales SANWET (suministrada por Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha), SUMIKA GEL (suministrada por Sumitomo Kagaku Kabushiki Kaisha), que está polimerizada en suspensión y es esférica, en oposición a partículas trituradas polimerizadas en solución, FAVOR (suministrada por Stockhausen de Greensobor, North Carolina) y NORSOCRYL (suministrada por Atochem). Otros polímeros superabsorbentes se describen en la Patente de EE.UU. Nº 4.160.059; la Patente de EE.UU. Nº 4.676.784; la Patente de EE.UU. Nº 4.673.402; la Patente de EE.UU. Nº 5.002.814; la Patente de EE.UU. Nº 5.057.166; la Patente de EE.UU. Nº 4.102.340 y la Patente de EE.UU. Nº 4.818.598. Productos tales como pañales que incorporan polímeros superabsorbentes se muestran en la Patente de EE.UU. Nº 3.669.103 y la Patente de EE.UU. Nº 3.670.731.
La reforzamiento en estado húmedo y en seco incrementada del material compuesto estratificado unitario de la presente invención puede conseguirse con un aglutinante. Según se usa aquí, el término "aglutinante" se refiere a un sistema que es eficaz para unir los materiales dentro del primer estrato, los materiales dentro del segundo estrato y el primer estrato al segundo estrato. En la presente invención, ambos estratos incluyen un aglutinante.Aglutinantes adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, agentes de unión tales como materiales termoplásticos y termoendurecibles, medios de unión solubles usados en combinación con disolventes, y agentes de reforzamiento en estado húmedo. Alternativamente, la mezcladura integral y el contacto íntimo entre los estratos de material compuesto pueden alcanzarse a través de procedimientos mecánicos incluyendo, por ejemplo, procedimientos de hidroenmarañamiento, abollonado, debilitamiento y agujeteado, entre otros.
Agentes de unión útiles en el aglutinante de acuerdo con la presente invención son los materiales que (a) son capaces de combinarse con y dispersarse a través de una banda de fibras, (b) cuando se activan, son capaces de revestir o adherirse de otra manera a las fibras o formar una matriz de unión, y (c) cuando se desactivan, son capaces de unir al menos algunas de las fibras entre sí. El uso de agentes de unión con bandas de fibras celulósicas se describe en la solicitud de Patente de EE.UU. Nº de Serie 08/337.642, presentada el 10 de Noviembre de 1994, titulada "Densified Cellulose Fiber Pads and Methods of Making the Same".
Agentes de unión adecuados incluyen materiales termoplásticos que se activan mediante fusión a temperaturas por encima de temperatura ambiente. Cuando estos materiales se funden, revestirán al menos porciones de las fibras celulósicas con las que se combinan. Cuando los agentes de unión termoplásticos se desactivan enfriando hasta una temperatura por debajo de su punto de fusión, y preferiblemente no inferior que la temperatura ambiente, el agente de unión al solidificarse desde el estado fundido hará que las fibras celulósicas se unan en una matriz.
Los materiales termoplásticos son los aglutinantes preferidos y pueden combinarse con las fibras en la forma de partículas, emulsiones o como fibras. Fibras adecuadas pueden incluir las elaboradas a partir de polímeros termoplásticos, fibras celulósicas u otras revestidas con polímeros termoplásticos y fibras de varios componentes en las que al menos uno de los componentes de la fibra comprende un polímero termoplástico. Las fibras de uno y varios componentes se fabrican a partir de poliéster, polietileno, polipropileno y otros materiales fibrosos termoplásticos convencionales. Los mismos termoplásticos pueden usarse en forma de partículas o en emulsión. Muchas fibras de un solo componente están fácilmente disponibles comercialmente. Fibras de varios componentes adecuadas incluyen fibras Celbond® disponibles de Hoechst-Celanese Company. Una fibra aglutinante basada en polímero rizada preferida es la fibra de dos componentes copoliolefínica de Hoechst-Celanese, disponible comercialmente bajo el nombre comercial CELBOND® de Hoechst Celanese Corporation, tipo 255, lote 33865A, que tiene un dtex de aproximadamente 3,3, un denier de aproximadamente 3,0 y una longitud de la fibra de aproximadamente 6,4 mm. Fibras revestidas adecuadas pueden incluir fibras celulósicas revestidas con látex u otros termoplásticos, como las descritas en la Patente de EE.UU. Nº 5.230.959, concedida el 27 de Julio de 1993 a Young y otros, y la Patente de EE.UU. Nº 5.064.689, concedida el 12 de Noviembre de 1991 a Young y otros. Las fibras termoplásticas se combinan preferiblemente con las fibras celulósicas antes o durante el procedimiento de formación.Cuando se usan en forma de partículas o en emulsión, los termoplásticos pueden combinarse con las fibras celulósicas antes, durante o después del procedimiento de formación.
Otros agentes de unión termoplásticos adecuados incluyen etileno-alcohol vinílico,poli(acetato de vinilo), materiales acrílicos, poli(acetato-acrilato de vinilo), poli(dicloruro de vinilo), etileno-acetato de vinilo, etileno-cloruro de vinilo, poli(cloruro de vinilo), estireno, acrilato de estireno, estireno-butadieno, estireno-acrilonitrilo, butadieno-acrilonitrilo, acrilonitrilo-butadieno-estireno, estireno-ácido acrílico, uretanos,policarbonato, poli(óxido de fenileno) y poliimidas.
Los materiales termoendurecibles también sirven como excelentes agentes de unión para la presente invención. Materiales termoendurecibles típicos se activan calentando hasta temperaturas elevadas a las que se produce la reticulación. Alternativamente, una resina puede activarse combinándola con un catalizador de reticulación adecuado antes o después de que se haya aplicado a la fibra celulósica. Los materiales termoendurecibles pueden desactivarse dejando que el procedimiento de reticulación llegue hasta la terminación o enfriando hasta temperatura ambiente, en cuyo punto cesa la reticulación. Cuando se reticulan, se cree que los materiales termoendurecibles forman una matriz para unir las fibras celulósicas. Se contempla que también pueden emplearse otros tipos de agentes de unión, por ejemplo los que se activan mediante contacto con vapor de agua, humedad, energía de microondas y otros medios de activación convencionales.
Agentes de unión termoendurecibles adecuados para la presente invención incluyen resinas fenólicas, poli(acetatos de vinilo), urea-formaldehído, melamina-formaldehído y materiales acrílicos. Otros agentes de unión termoendurecibles incluyen materiales epoxídicos, materiales fenólicos, bismaleimida, poliimida, melamina-formaldehído, poliéster, uretanos y urea.
Estos agentes de unión se combinan normalmente con las fibras en la forma de una emulsión acuosa. Pueden combinarse con las fibras durante el procedimiento de disposición. Alternativamente, pueden pulverizarse sobre una banda suelta después de que se haya formado.
Según se apunta previamente, el aglutinante utilizado de acuerdo con la presente invención también puede ser un medio de unión soluble que puede incorporarse con las fibras celulósicas reducidas a pasta papelera, en forma de fibras o como partículas o gránulos. Si se desea, el medio de unión también puede revestirse sobre fibras insolubles en disolvente, tales como fibras celulósicas, que pueden distribuirse a continuación a través de la matriz de fibras que constituyen cada uno de los estratos de la presente invención. Se prefiere actualmente que el medio de unión comprenda una fibra y se mezcle con los componentes de cada estrato antes de la formación del absorbente. El uso de medios de unión solubles con bandas de fibra celulósica se describe en la Patente de EE.UU. Nº de Serie 08/669.406, presentada el 3 de Julio de 1996, titulada "Fibrous Web Having Improved Strength and Method of Making the Same".
Los disolventes empleados de acuerdo con la presente invención deben por supuesto ser capaces de solubilizar parcialmente el medio de unión según se describe previamente. Los disolventes deben ser capaces de disiparse o migrar parcialmente desde la superficie del medio de unión para permitir que el medio de unión se resolidifique después de la solubilización parcial. Los disolventes no volátiles pueden disiparse en gran parte mediante absorción en el medio de unión. Se prefiere que el disolvente sea de volatilidad limitada, de modo que se pierda poco o ningún disolvente a la atmósfera. Por volatilidad limitada se entiende que el disolvente tiene una presión de vapor de 29 kPa o menos a 25ºC. Usar un disolvente de volatilidad limitada puede mitigar las precauciones habitualmente necesarias para controlar las materias volátiles, y reduce la cantidad de disolvente requerida para solubilizar parcialmente el medio de unión. Además, el uso de disolventes de volatilidad limitada puede eliminar los problemas de procesamiento concomitantes encontrados con disolventes volátiles, muchos de los cuales son inflamables y deben manejarse con cuidado. El uso de disolventes de volatilidad limitada también puede reducir problemas medioambientales. Por otra parte, es deseable que los disolventes sean atóxicos y capaces de disiparse de la superficie del medio de unión sin afectar adversamente a la resistencia global del medio de unión.
Medios de unión y disolventes de volatilidad limitada preferidos se listan en la tabla indicada más adelante.
Medio de Unión Disolvente
acetato de celulosa triacetina
diacetato de propanodiol
dipropionato de propanodiol
dibutirato de propanodiol
citrato de trietilo
ftalato de dimetilo
ftalato de dibutilo
nitrato de celulosa triacetina
butirato de celulosa triacetina
copolímero de cloruro de vinilo/acetato de vinilo triacetina
fibras celulósicas revestidas con poli(acetato de vinilo) triacetina
De los varios medios de unión listados, el acetato de celulosa es el más preferido.Durante la fabricación de fibras de acetato de celulosa, se aplica habitualmente un acabado a las fibras. Muchas veces este acabado está en la forma de un aceite. La presencia del acabado a veces resta valor al comportamiento como un medio de unión. La presencia de un acabado puede afectar adversamente al desarrollo así como a la resistencia de las uniones. Se ha encontrado que cuando las fibras de unión son tan rectas como sea posible, en oposición a onduladas o alabeadas, proporcionan más puntos de contacto con las fibras celulósicas y así la banda final desarrollará mejor resistencia. De forma similar, cuando las fibras de unión son tan largas como sea razonablemente posible, la resistencia de la banda final se incrementa. Además de los precedentes, los éteres de celulosa y otros ésteres de celulosa también pueden usarse como medios de unión. Las fibras de pasta papelera acetiladas también pueden usarse como medio de unión y pueden estar substituidas con cualquier número de grupos acetilo. Un grado preferido de substitución (D.S.) sería de 2 a 3, y el D.S. más preferido sería 2,4.
Los disolventes usados en combinación con el medio de unión pueden añadirse en cantidades variables. La resistencia se afecta adversamente si se añade demasiado poco o demasiado disolvente. A una relación en peso de acetato de celulosa/pasta papelera de 10:90, se ha encontrado que los disolventes, y particularmente la triacetina, proporcionan buena resistencia cuando se añaden en cantidades que varían de 6% a 17%, y lo más preferiblemente en el intervalo de 9% a 14%, basado en el peso de fibra de pasta papelera presente.
Las formas preferidas de los disolventes diacetato, dipropionato y dibutirato de propanodiol son las formas 1,2 y 1,3. Otros disolventes adecuados que funcionan de acuerdo con la presente invención son glicolato de butilftalilbutilo, N-ciclohexil-p-toluenosulfonamida, ftalato de diamilo, talato de dibutilo, succinato de dibutilo, tartrato de dibutilo, dipropionato de dietilenglicol, adipato de di-(2-etoxietilo), ftalato de di-(2-etoxietilo), adipato de dietilo, ftalato de dietilo, succinato de dietilo, tartrato de dietilo,adipato de di-(2-metoxietilo), ftalato de di-(2-metoxietilo), ftalato de dimetilo, ftalato de dipropilo, o-benzoilbenzoato de etilo, glicolato de etilftaliletilo, diacetato de etilenglicol, dibutirato de etilenglicol, dipropionato de etilenglicol, o-benzoilbenzoato de metilo, glicolato de metilftaliletilo, N-o- y
p-toliletilsulfonamida, p-toluenosulfonato de o-tolilo, citrato de tributilo, fosfato de tributilo, tributirina, diacetato de trietilenglicol, dibutirato de trietilenglicol, dipropionato de trietilenglicol y tripropionina.
El aglutinante usado en el absorbente de la invención también puede incluir agentes polímeros que pueden revestir o impregnar fibras celulósicas. Tales agentes adecuados incluyen almidón modificado catiónico que tiene grupos que contienen nitrógeno (por ejemplo, grupos amino) tales como los disponibles de National Starch and Chemical Corp., Bridgewater, NJ; látex; agentes de reforzamiento en estado húmedo tales como resina de poliamida-epiclorhidrina (por ejemplo, Kymene(tm) 557H, Hercules, Inc., Wilmington, DE), resina de poliacrilamida (descrita, por ejemplo, en la Patente de EE.UU. Nº 3.556.932, concedida el 19 de Enero de 1971 a Coscia y otros; además, por ejemplo, la poliacrilamida disponible comercialmente comercializada por American Cyanamid Co., Stanford, CT, bajo el nombre comercial Parez(tm) 631NC); resinas de urea-formaldehído y melamina-formaldehído y resinas de polietilenimina. Un análisis general sobre los agentes de reforzamiento en estado húmedo utilizados en el campo del papel, y aplicables generalmente en la presente invención puede encontrarse en la monografía de TAPPI número de serie 29, "Wet Strength in Paper and Paperboard", Technical Association of the Pulp and Paper Industry (Nueva York, 1965). Otros aglutinantes también podrían incluir el uso de cambray y/o filamentos fibrosos continuos. Para modalidades del material compuesto estratificado unitario que incluyen un agente de reforzamiento en estado húmedo como un aglutinante, el agente de reforzamiento en estado húmedo está presente en el material compuesto en una cantidad de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 2,0%, preferiblemente de aproximadamente 0,5% a aproximadamente 1,0%, en peso del material compuesto total.
También pueden incorporarse aditivos a un material compuesto estratificado unitario formado de acuerdo con la presente invención durante la formación del absorbente. La ventaja de incorporar los aditivos durante la formación del absorbente es que también se ligarán a la matriz absorbente mediante ciertos de los disolventes y se unirán en la matriz mediante el medio de unión. Esto proporciona una ventaja significativa ya que los aditivos pueden dispersarse y retenerse a lo largo de la matriz donde se desee. Por ejemplo, los aditivos pueden dispersarse y retenerse uniformemente en toda la matriz. Aditivos que pueden incorporarse en la matriz incluyen materiales mejoradores de la capacidad absorbente tales como polímeros superabsorbentes, adsorbentes tales como arcillas, zeolitas y carbono activado, abrillantadores tales como óxido de titanio, y absorbentes de olor tales como bicarbonato sódico. Los disolventes también pueden reducir la formación de polvo provocada por los aditivos o la propia pasta papelera debido a que más finos se ligan y se unen a la matriz mediante el medio de unión.
En otro aspecto, la presente invención proporciona métodos para producir un material compuesto estratificado unitario. Generalmente, el material compuesto estratificado unitario se forma formando un primer estrato (según se describe previamente) sobre un segundo estrato (según se describe previamente), o a la inversa. La conexión íntima del primer estrato al segundo estrato, y la formación de la zona detransición, se produce cuando los dos estratos se disponen como se describe más adelante. El material compuesto estratificado unitario de la presente invención puede formarse mediante un procedimiento de disposición neumática, un procedimiento de disposición en húmedo o un procedimiento de espumación. Un material compuesto estratificado unitario puede producirse de acuerdo con la presente invención en una variedad de métodos, incluyendo, por ejemplo, técnicas de formación de lámina dispuesta neumáticamente o dispuesta en húmedo conocidas por los expertos normales en la técnica de procesamiento de pastas papeleras. Ejemplos representativos de procedimientos de disposición neumática y disposición en húmedo se describen en las solicitudes de Patente de EE.UU.: Nº de Serie 08/337.642, presentada el 10 de Noviembre de 1994, titulada "Densified Cellulose Fiber Pads and Methods of Mak ing the Same", y Nº de Serie 08/669.406, presentada el 3 de Julio de 1996, titulada "Fibrous Web Having Improved Strength and Method of Making the Same". El absorbente también puede producirse mediante procedimientos de espumación conocidos en la técnica. Véanse, por ejemplo, las Patentes de EE.UU. Nº 3.716.449;3.839.142; 3.871.952; 3.937.273; 3.938.782; 3.947.315; 4.166.090; 4.257.754 y 5.215.627, concedidas a Wiggins Teape y relacionadas con la formación de materiales fibrosos a partir de suspensiones de fibras acuosas espumadas. Generalmente, los métodos para formar el material compuesto estratificado unitario de esta invención incluyen la disposición secuencial o simultánea de un primer estrato (por ejemplo, los componentes del segundo estrato) seguido por la disposición de un segundo estrato (por ejemplo, los componentes del primer estrato) sobre el primer estrato dispuesto. Los estratos también pueden disponerse en orden inverso. Los estratos formados se someten a continuación a condiciones suficientes para efectuar la unión (es decir, secado al aire y calentamiento) entre y dentro de los estratos para proporcionar el material compuesto estratificado unitario de la invención. La banda procesada puede suministrarse en forma de rollos, en forma devanada o de otro modo. Preferiblemente, el método incluye el festoneado como una etapa de acabado.
Generalmente, el método para formar material compuesto estratificado unitario incluye combinar los componentes del primer estrato, fibras hidrófobas y aglutinante; combinar los componentes del segundo estrato, fibras hidrófilas y aglutinante, y depositar las mezclas fibrosas respectivas sobre un soporte foraminoso (por ejemplo, una tela metálica formadora), simultáneamente o secuencialmente, de modo que se alcance la mezcladura íntima entre las fibras de los estratos y se forme la zona de transición. Los estratos depositados combinados se someten a continuación a condiciones suficientes para efectuar la unión interfibrilar (por ejemplo, calentamiento para efectuar la unión térmica) para proporcionar el material compuesto estratificado unitario de esta invención.
Para métodos de disposición en húmedo y espumación, las mezclas de fibras/aglutinante son suspensiones acuosas, o fibrosas de espuma. En estos métodos, las suspensiones depositadas forman un material compuesto que contiene agua o espuma. De acuerdo con esto, estos métodos incluyen además la etapa de retirar al menos una porción de agua o espuma del material compuesto húmedo sobre el soporte foraminoso. El material compuesto estratificado húmedo resultante se somete a continuación a condiciones, por ejemplo calentamiento, para efectuar el secado y la unión térmica de las fibras y la formación del material compuesto estratificado unitario. Para procedimientos de espumación, la suspensión acuosa o de espuma incluye además un tensioactivo.
En los métodos de formación del material compuesto, la mezcladura íntima de los estratos y la formación de la zona de transición resulta de la deposición de los componentes de un estrato sobre los componentes del otro. El procedimiento de deposición implica la disposición de corrientes fibrosas, que corresponden a los estratos primero y segundo, sobre un soporte foraminoso. La turbulencia acompaña a la deposición de las corrientes y se produce la mezcladura de los componentes de las corrientes. La mezcladura de los componentes da como resultado finalmente la formación de la zona de transición del material compuesto. Para procedimientos de disposición en húmedo y espumación, la turbulencia y la mezcladura del componente fibroso se mejora a través de la aplicación de vacío al soporte foraminoso, lo que sirve para retirar agua de las suspensiones acuosas o fibrosas de espuma depositadas. La aplicación de vacío en los estratos depositados durante el procedimiento de secado incrementa adicionalmente la combinación de los estratos y mejora la zona de transición.
Las suspensiones fibrosas pueden depositarse sobre soporte foraminoso a través del uso de una caja de cabeza dividida, por ejemplo, una caja de cabeza de dos placas, que deposita las suspensiones sobre el soporte. La mezcladura de las dos suspensiones fibrosas es la mayor cuando los componentes de los estratos individuales se depositan simultáneamente. Alternativamente, las suspensiones fibrosas pueden depositarse sobre el soporte secuencialmente a través del uso de cajas de cabeza desplazadas. Para métodos que usan cajas de cabeza desplazadas, se produce alguna sedimentación de los componentes del primer estrato dispuesto depositado sobre el soporte antes de la deposición de los componentes del segundo estrato.
Preferiblemente, el material compuesto estratificado unitario de la presente invención se prepara mediante un procedimiento de disposición en húmedo o disposición de espuma. Para la fabricación, el material compuesto estratificado unitario se forma preferiblemente mediante un procedimiento de espumación, preferiblemente un procedimiento de Ahlstrom Company (Helsinki, Finlandia). Este procedimiento abarca eficacias de fabricación deseables mientras que produce un producto con características de comportamiento deseables. La formación de un material compuesto estratificado unitario representativo de la presente invención mediante procedimientos de disposición en húmedo, disposición neumática, espumación y comerciales representativos se describe en los Ejemplos 1 a 4, respectivamente. Las características de comportamiento de materiales compuestos estratificados unitarios representativos producidos mediante los métodos apuntados previamente se describen en los Ejemplos 6 a 8.
Según se apunta previamente, el material compuesto estratificado unitario 10 de la presente invención incluye un primer estrato 12 y un segundo estrato 14 según se representa esquemáticamente en la figura 1. El material compuesto absorbente puede incorporarse en un artículo absorbente como el estrato absorbente. El absorbente puede usarse solo o, según se ilustra en la figura 2, puede usarse en combinación con uno o más estratos secundarios. En la figura 2, el material compuesto absorbente se emplea como un estrato de adquisición/distribución superior en combinación con un estrato 20 de almacenamiento compuesto por, por ejemplo, una banda fibrosa. El estrato 20 de almacenamiento, si se desea, también puede comprender un estrato densificado de fibras celulósicas unidas. Según se ilustra en la figura 3, un tercer estrato 30 (por ejemplo, un estrato nuclear o de retención) también puede emplearse, si se desea, con un estrato 20 de almacenamiento y un absorbente 10. Si se desea, el estrato 30 de retención también puede estar compuesto por una banda fibrosa tal como, por ejemplo, fibras celulósicas unidas densificadas. Alternativamente, un estrato 40 de distribución puede estar interpuesto entre el absorbente 10 y el estrato 20 de almacenamiento según se ilustra en la figura 4. El estrato 40 de distribución es generalmente un material fibroso hidrófilo que incluye, por ejemplo, fibras hidrófilas tales como fibras celulósicas, preferiblemente fibras celulósicas reticuladas, y un aglutinante. En una modalidad preferida, las fibras celulósicas son fibras de eucalipto reticuladas. El estrato 40 de distribución puede incluir opcionalmente material polímero superabsorbente.
Una variedad de construcciones adecuadas puede producirse a partir del material compuesto estratificado unitario. Las más comunes incluyen productos de consumo absortivos tales como pañales, productos para la higiene femenina tales como compresas femeninas, y productos para incontinencia de adultos. Por ejemplo, en referencia a la figura 5, un artículo 50 absorbente comprende material compuesto 10 absorbente y un estrato 20 de almacenamiento subyacente. Una lámina 16 de cobertura permeable a los líquidos se superpone al material compuesto 10 absorbente y una lámina 18 posterior impermeable a los líquidos subyace al estrato 20 de almacenamiento. El material compuesto estratificado unitario proporcionará comportamiento de adquisición de líquido ventajoso para usar en,por ejemplo, pañales. La estructura capilar del absorbente ayudará al transporte de fluido en múltiples humedecimientos. Generalmente, el estrato 20 de almacenamiento incluye una banda fibrosa, por ejemplo una banda reforzada de fibras celulósicas, y también puede incorporar aditivos, tales como polímeros superabsorbentes, para incrementar significativamente la capacidad absorbente del estrato 20 de almacenamiento.
El artículo de la figura 5 puede montarse de modo que el material compuesto 10 absorbente se ponga en contacto con el estrato 20 de almacenamiento mientras el aglutinante del último está todavía activo. Tal procedimiento permitirá que el estrato de almacenamiento se una al menos a la superficie inferior del absorbente 10 y así elimina la necesidad de usar pegamentos fundidos en caliente para unir estratos adyacentes.
Puede alcanzarse una unión más fuerte entre el absorbente 10 y el estrato 20 de almacenamiento poniendo en contacto el absorbente con el estrato de almacenamiento mientras el aglutinante del absorbente todavía está activo. De forma similar, la disposición del estrato 20 de almacenamiento sobre la lámina 18 posterior mientras el aglutinante del estrato de almacenamiento todavía está activo da como resultado la unión del estrato 20 a la lámina 18 posterior. De una manera similar, el absorbente 10 puede unirse a la lámina 16 de cobertura disponiendo la lámina de cobertura sobre el absorbente 10 mientras el aglutinante del mismo todavía está activo. La interunión entre estratos puede mejorar y facilitar más el transporte de fluidos a través de la interfase de los estratos.
La construcción de la figura 5 se muestra con propósitos de ejemplificar un artículo absorbente típico, tal como un pañal o una compresa femenina. Un experto normal será capaz de elaborar una variedad de diferentes construcciones absorbentes usando los conceptos enseñados aquí. Por ejemplo, una construcción típica para una estructura absorbente para incontinencia de adultos se muestra en la figura 6. El artículo 60 comprende una lámina 16 de cobertura, un material compuesto 10 absorbente, un estrato 20 de almacenamiento y una lámina 18 posterior. La lámina 16 de cobertura es permeable a líquido mientras que la lámina 18 posterior es impermeable a líquido. En esta construcción, un tisú 22 permeable a líquido compuesto de un material fibroso polar se sitúa entre el absorbente 10 y el estrato 20 de almacenamiento.
En referencia a la figura 7, otro artículo 70 absorbente incluye una lámina 18 posterior, un estrato 20 de almacenamiento, un estrato 24 intermedio, un material compuesto 10 absorbente y una lámina 16 de cobertura. El estrato 24 intermedio contiene, por ejemplo, un material fibroso densificado tal como una combinación de acetato de celulosa y triacetina, que se combinan justo antes de formar el artículo. El estrato 24 intermedio puede así unirse tanto a material compuesto 10 absorbente como al estrato 20 de almacenamiento para formar un artículo absorbente con una integridad mucho mayor que uno en el que el material compuesto absorbente y el estrato de almacenamiento no están unidos entre sí. La hidrofilia del estrato 24 puede ajustarse de tal modo que se cree un gradiente de hidrofilia entre los estratos 10, 24 y 20. Debe entenderse que no se requiere un estrato intermedio independiente para dar unión de estrato con estrato. Cuando uno de los dos estratos adyacentes o ambos estratos contienen un aglutinante, si los dos estratos se ponen en contacto cuando el medio de unión todavía está activo, se producirá la unión entre los dos estratos y proporcionará un material compuesto más resistente en comparación con un material compuesto que carece de unión. Alternativamente, el estrato 24 intermedio puede ser un estrato de distribución como el descrito previamente con referencia a la construcción de la figura 4.
El material compuesto estratificado unitario de la presente invención mejora el comportamiento de rehumedecimiento de la sequedad superficial y la velocidad de adquisición de productos y artículos absorbentes que incorporan el material compuesto absorbente. El material compuesto absorbente también proporciona integridad incrementada de la compresa, apariencia mejorada y una reducción en el colapso en húmedo durante el uso para productos absorbentes que incorporan el absorbente. Por otra parte, debido a que el material compuesto estratificado unitario puede fabricarse y suministrarse en forma de banda, los procedimientos de fabricación de productos absorbentes que incluyen el material compuesto absorbente se simplifican con relación a procedimientos de fabricación que implican el manejo de fardos de fibras reticuladas o pasta papelera apelusada. Así, además del comportamiento incrementado proporcionado a los productos absorbentes que incorporan el material compuesto absorbente de esta invención, el material compuesto absorbente ofrece ventajas económicas sobre la combinación de estratos separados de fibras no tejidas de alta esponjosidad y celulosa reticulada.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos se proporcionan con propósitos de ilustración y no limitación.
Ejemplo 1 Formación del material compuesto estratificado unitario: Método de disposición en húmedo
Este ejemplo ilustra un método de disposición en húmedo para formar un material compuesto estratificado unitario representativo de la presente invención. En este ejemplo,el material compuesto absorbente tiene un primer estrato compuesto por 90% de poli(tereftalato de etileno) (longitud de la fibra 1,3 cm (0,5 pulgadas), 16,7 dtex (15 denier),rizada) (Hoechst Celanese Co.) y 10% de Celbond® T-105 (Hoechst Celanese Co.), y un segundo estrato compuesto por una fibra celulósica reticulada (Weyerhaeuser Co.) y 10% de Celbond® T-105.
Preparación de fibras
Un mezclador Waring de tamaño de laboratorio se rellenó con 4 l de agua y se añadió Celbond® T-105 (para el primer estrato). La mezcla se combinó durante un tiempo corto para "abrir" las fibras sintéticas. Las fibras de poli(tereftalato de etileno) (PET) se añadieron a continuación a la mezcla de Celbond® T-105/agua y se combinaron durante al menos un minuto para "abrir" las fibras de PET y para efectuar la mezcladura de las dos fibras sintéticas. La mezcla acuosa resultante de fibras contenía aproximadamente de 0,02 a 0,5% de sólidos. Después de la mezcladura, la mezcla acuosa de fibras se transfirió a un recipiente secundario.
Un mezclador Waring de tamaño de laboratorio se rellenó con 4 l de agua y se añadió Celbond® T-105 (para el segundo estrato). La mezcla se combinó durante un tiempo corto para "abrir" las fibras sintéticas. Las fibras celulósicas reticuladas se añadieron a continuación a la mezcla de Celbond® T-105/agua y se combinaron durante al menos un minuto para "abrir" las fibras celulósicas reticuladas y para efectuar la mezcladura de las dos fibras. La mezcla acuosa resultante de fibras contenía de aproximadamente 0,07 a 1,0% de sólidos. Después de la mezcladura, la mezcla acuosa de fibras se transfirió a un recipiente secundario.
Formación de la lámina
Se preparó una lámina usando un molde para láminas estratificadas. Se añadió al molde relleno con agua la mezcla de fibra celulósica reticulada-Celbond® T-105 preparada como se describe previamente. Después de la mezcladura a fondo en el molde, el molde se drenó hasta sus compuertas. Las compuertas del molde se abrieron a continuación y el molde se rellenó con agua. Las compuertas se abrieron de nuevo y el molde se drenó de nuevo la mitad. Las compuertas se cerraron a continuación y el molde se rellenó con agua. Una porción de la mezcla de PET-Celbond® T-105 preparada como se describe previamente se añadió a la mitad superior del molde. El contenido de la mitad superior del molde se mezcló y a continuación el molde se drenó hasta las compuertas. Las compuertas se cerraron a continuación y la mitad superior del molde se rellenó con agua. Otra porción de la mezcla de PET-Celbond® T-105 se añadió de nuevo al molde y se mezcló. Las compuertas se abrieron de nuevo para drenar la mitad superior del molde, se rellenó con agua y otra porción de la mezcla de PET-Celbond® T-105 se añadió con mezcladura. Este procedimiento se repitió hasta que toda la mezcla de PET-Celbond® T-105 preparada se añadía al molde. Al completar la adición, el molde se drenó finalmente y la lámina húmeda resultante se retiró cuidadosamente.
El material compuesto estratificado unitario representativo se produjo poniendo la lámina húmeda en un secador de aire pasante para secar y efectuar la unión.
Ejemplo 2 Formación del material compuesto estratificado unitario: Método de disposición neumática
Este ejemplo ilustra un método de disposición neumática para formar un material compuesto estratificado unitario representativo de la presente invención. En este ejemplo, el material compuesto tiene un primer estrato compuesto por 90% de poli(tereftalato de etileno) (longitud de las fibras 1,3 cm (0,5 pulgadas), 16,7 dtex (15 denier), rizadas) (Hoechst Celanese Co.) y 10% de Celbond® T-105 (Hoechst Celanese Co.), y un segundo estrato compuesto por un 90% de fibra celulósica reticulada (Weyerhaeuser Co.) y 10% de Celbond® T-105.
Preparación de fibras
Fibras de PET y Celbond® T-105 para el primer estrato se pusieron en una bolsa de plástico y se mezclaron a fondo con una corriente de aire. Fibras celulósicas reticuladas y Celbond® -105 para el estrato de fondo se pusieron en una segunda bolsa de plástico y se mezclaron a fondo con una corriente de aire.
Formación de la lámina
Se usó un molino de púas para "abrir" las fibras. Las fibras resultantes se distribuyeron a continuación uniformemente sobre un tisú dosificando en primer lugar lentamente la mezcla de fibras celulósicas reticuladas-Celbond® T-105 en el formador neumático, seguido por dosificar lentamente la mezcla de fibras de PET-Celbond® T-105 en el formador neumático sobre la parte superior del estrato que contiene las fibras reticuladas.
El material compuesto estratificado unitario representativo se produjo poniendo la lámina neumática resultante en un secador de aire pasante para efectuar la unión.
Ejemplo 3 Formación de material compuesto estratificado unitario: Método de espumación de Laboratorio
Este ejemplo ilustra un método de espumación de laboratorio para formar un material compuesto estratificado unitario representativo de la presente invención. El material compuesto absorbente tiene un primer estrato compuesto por 90% de poli(tereftalato de etileno) (longitud de la fibra 1,3 cm (0,5 pulgadas), 16,7 dtex (15 denier), rizada) (Hoechst Celanese Co.) y 10% de Celbond® T-105 (Hoechst Celanese Co.), y un segundo estrato compuesto por un 90% de fibra celulósica reticulada (Weyerhaeuser Co.) y 10% de Celbond® T-105.
Preparación de las fibras
Las fibras se prepararon como para el procedimiento de disposición en húmedo descrito previamente en el Ejemplo 1. La mezcla de fibras celulósicas reticuladas-Celbond® T-105 se puso en un recipiente y se añadió agua para formar una mezcla acuosa. La mezcla resultante se combinó a continuación durante unos pocos segundos con una cuchilla de retención de aire. Se añadió un tensioactivo (Incronan 30, Croda, Inc.) a la mezcla combinada. Se añadió aproximadamente 1 g de sólidos de tensioactivo activos por gramo de fibra. La mezcla se combinó mientras se elevaba lentamente la altura de la cuchilla mezcladora con la espuma que se elevaba. Después de aproximadamente 1 minuto, la mezcladura se terminó y a continuación se reanudó durante otro minuto a una altura constante de la cuchilla mezcladora. La mezcla de espuma-fibra resultante tiene un volumen de aproximadamente 3 veces el volumen de la mezcla de agua-fibras original.
También se preparó una mezcla de espuma-fibras a partir de la mezcla de fibras de PET-Celbond® T-105 según se describe previamente para la mezcla de fibras celulósicas reticuladas-Celbond® T-105.
Formación de la lámina
La mezcla de espuma-fibras de fibras celulósicas reticuladas-Celbond® T-105 se vertió rápidamente en un molde para láminas que tenía una placa de difusión inclinada. Después de la adición de la mezcla de espuma-fibras, la placa se retiró del molde y se aplicó un fuerte vacío para reducir la altura de la espuma-las fibras. El vacío se interrumpió y la placa de difusión se recolocó. La mezcla de espuma-fibras de fibras de PET-Celbond® T-105 se añadió a continuación al molde para láminas. La placa se retiró y se aplicó de nuevo un vacío fuerte al molde. Después de la desaparición de la mayoría de la espuma visible, la lámina resultante se retiró del molde y se hizo pasar, junto con una tela metálica formadora, sobre un lecho de corte para retirar la espuma y el agua en exceso.
El material compuesto estratificado unitario representativo se produjo poniendo la lámina húmeda resultante en un secador de aire pasante para secar y para efectuar la unión.
Ejemplo 4 Formación del material compuesto estratificado unitario: Método de espumación comercial
Este ejemplo ilustra un método de espumación comercial para formar un material compuesto estratificado unitario representativo de la presente invención. En este ejemplo, el material compuesto absorbente tiene un primer estrato compuesto por 90% de poli(tereftalato de etileno) (longitud de las fibras 1,3 cm (0,5 pulgadas), 16,7 dtex (15 denier), rizadas) (Hoechst Celanese Co.) y 10% de Celbond® T-105 (Hoechst Celanese Co.), y un segundo estrato compuesto por un 90% de fibra celulósica reticulada (Weyerhaeuser Co.) y 10% de Celbond® T-105.
Preparación de las fibras
Se prepararon mezclas de espuma-fibras combinando fibras secas con tensioactivo y mezclando durante aproximadamente 2 minutos con una cuchilla de retención de aire. La mezcla de fibras celulósicas reticuladas-fibras de Celbond® T-105 se distribuyó en dos depósitos y la mezcla de fibras de PET-Celbond® T-105 se puso en un solo depósito.
Formación de la lámina
Usando bombas de transferencia, las suspensiones de fibras espumosas preparadas como se describe previamente se bombearon a una caja de cabeza de varias capas inclinada donde la mezcla de fibras celulósicas reticuladas-fibras de Celbond® se dispuso en primer lugar seguido por la disposición de la mezcla de fibras de PET-Celbond®. La tela metálica se hizo pasar sobre dos lechos cortadores ranura a vacío.
El material compuesto estratificado unitario representativo se produjo poniendo la lámina húmeda resultante en el secador de aire pasante para secar y para efectuar la unión.
Ejemplo 5 Método para la evaluación del tiempo de adquisición y el rehumedecimiento para materiales compuestos estratificados unitarios representativos
Las características de comportamiento de materiales compuestos estratificados unitarios representativos de la presente invención se evaluaron incorporando el material compuesto absorbente a un pañal disponible comercialmente y comparando el tiempo de adquisición y el rehumedecimiento con relación a un pañal de control. El tiempo de adquisición y el rehumedecimiento se determinaron de acuerdo con la prueba de rehumedecimiento de dosis múltiples descrita más adelante.
Brevemente, la prueba de rehumedecimiento de dosis múltiples mide la cantidad de orina sintética liberada de una estructura absorbente después de cada una de tres aplicaciones de líquido, y el tiempo requerido para que cada una de las tres dosis de líquido penetre en el producto.
Una muestra prepesada de la estructura absorbente se prepara para la prueba determinando el centro del núcleo de la estructura, midiendo una pulgada hasta el frente para la posición de aplicación del líquido y marcando con "X" y a continuación poniendo un embudo de aplicación de líquido (capacidad mínima 100 ml, caudal 5-7 ml/s) 10,2 cm (4 pulgadas) por encima de la superficie de la muestra. Se usan pañales disponibles comercialmente como controles, y estos pañales que incorporaban el material compuesto absorbente de la presente invención se usaron para la evaluación comparativa. Los pañales que incorporaban el material compuesto absorbente se prepararon cortando e insertando el material compuesto absorbente en los pañales.
Una vez que se prepara la muestra, la prueba se efectúa como sigue. Aplánese la muestra, con el lado no tejido hacia arriba, sobre una mesa, bajo el embudo de aplicación de líquido. Llénese el embudo con una dosis (100 ml) de orina sintética. Póngase un anillo de dosificación (acero inoxidable de 0,4 cm (5/32 pulgadas), 5,1 cm (2 pulgadas) de diámetro interno x 7,6 cm (3 pulgadas) de altura) sobre la "X" medida sobre las muestras. Aplíquese una primera dosis de orina sintética dentro del anillo de dosificación. Usando un cronógrafo, regístrese el tiempo de adquisición de líquido en segundos desde el momento en el que la válvula del embudo se abre hasta que el líquido penetra en el producto desde la parte inferior del anillo de dosificación. Espérese 20 minutos. Durante el período de espera de 20 minutos después de que se aplique la primera dosis, pésese una pila de papeles de filtro (19-22 g, Whatman Nº 3, 11,0 cm o equivalentes, preexpuestos a humedad ambiental durante un mínimo de 2 horas antes de la prueba). Durante el período de espera de la segunda dosis, tómese cualquier papel de filtro seco que quede de la primera dosis y añádanse papeles secos adicionales hasta 29-32 g totales. Durante el período de espera de la tercera dosis, tómese cualquier papel seco y añádanse papeles secos adicionales hasta 39-42 g totales. Póngase la pila de papeles de filtro presecados (es decir, peso de papel secante seco en las Tablas 1-9 más adelante) sobre el centro del área humedecida y póngase una pesa cilíndrica (8,9 cm de diámetro, 4,4 kg (9,8 libras)) sobre la parte superior de estos papeles. Espérese dos minutos. Retírese la pesa y pésense los papeles. Regístrese el cambio de peso. Repítase el procedimiento dos veces más (es decir para las dosis segunda y tercera).
El rehumedecimiento se presenta como la cantidad de líquido absorbido de nuevo en los papeles de filtro después de cada dosis de líquido (es decir, peso de papeles de filtro húmedos - peso de papeles de filtro secos).
El tiempo de adquisición de líquido se presenta como el espacio de tiempo (segundos) necesario para que el líquido sea absorbido en el producto para cada una de las tres dosis.
La solución acuosa usada en las pruebas es una orina sintética disponible de National Scientific bajo el nombre comercial RICCA. La orina sintética es una solución salina que contiene 135 miliequivalentes/l de sodio, 8,6 miliequivalentes/l de calcio, 7,7 miliequivalentes/l de magnesio, 1,94% en peso de urea (basado en el peso total) más otros ingredientes.
Los resultados de la prueba de rehumedecimiento con varias dosis para pañales de control y pañales que incorporan materiales compuestos estratificados unitarios representativos de la presente invención se describen en los Ejemplos 6 a 8.
Ejemplo 6 Evaluación del tiempo de adquisición y el rehumedecimiento para materiales compuestos estratificados unitarios representativos: Variación de Denier
Este ejemplo ilustra el efecto que tiene la variación en el denier de la fibra en el primer estrato de materiales compuestos estratificados unitarios representativos de la presente invención sobre el tiempo de adquisición y el rehumedecimiento de pañales que incorporan el absorbente. Se realizaron pruebas de rehumedecimiento de varias dosis según se describe previamente en el Ejemplo 5 para un pañal disponible comercialmente y pañales que incorporan materiales compuestos estratificados unitarios representativos. Los resultados se resumen en las Tablas 1 a 4 más adelante. En la Tabla 1, Pañal de Control A se refiere a un pañal entero disponible comercialmente de Kimberly Clark. En las Tablas 2-4, Pañales de Prueba 1-3 se refiere al pañal de Kimberly Clark que incorpora materiales compuestos estratificados unitarios representativos que tienen un primer estrato compuesto por filtros de PET que tienen 1,67, 6,7 y 16,7 dtex (1,5, 6 y 15 deniers), respectivamente. Los materiales compuestos estratificados unitarios representativos se produjeron mediante un método de disposición en húmedo como el descrito previamente en el Ejemplo 1, y se formularon teniendo un primer estrato compuesto por 90% de PET y 10% de Celbond® y que tiene un peso base de aproximadamente 22 g/m^{2}, y un segundo estrato compuesto por 90% de fibras celulósicas reticuladas y 10% de Celbond® y que tiene un peso base de aproximadamente 70 g/m^{2}.
Los resultados muestran que los pañales que incorporan el material compuesto absorbente proporcionan un comportamiento de rehumedecimiento significativamente mejorado y tiempos de adquisición generalmente más cortos que el pañal de control. Los resultados también indican que un denier de la fibra incrementado en el primer estrato del material compuesto absorbente incrementa las características de comportamiento del absorbente. Los resultados se ilustran gráficamente en la figura 8.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 1 Prueba de rehumedecimiento con varias dosis: Pañal de control A
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TABLA 2 Prueba de rehumedecimiento de varias dosis: Pañal de prueba 1
2
TABLA 3 Prueba de rehumedecimiento de varias dosis: Pañal de prueba 2
3
TABLA 4 Prueba de rehumedecimiento de varias dosis: Pañal de prueba 3
4
Ejemplo 7 Evaluación del tiempo de adquisición y el rehumedecimiento para un material compuesto estratificado unitario representativo: Variación del aglutinante
Este ejemplo ilustra el efecto que tiene la variación en el aglutinante en materiales compuestos estratificados unitarios representativos de la presente invención sobre el tiempo de adquisición y el rehumedecimiento de pañales que incorporan el absorbente. Se realizaron pruebas de rehumedecimiento de varias dosis como se describe previamente en el Ejemplo 5 para un pañal disponible comercialmente y pañales que incorporan materiales compuestos estratificados unitarios representativos. Los resultados se resumen en las Tablas 5 y 6 más adelante. El pañal de control era el mismo que para el Ejemplo 6 previamente y su comportamiento se resume en la Tabla 1. En la Tabla 5, Pañal de Prueba 4 se refiere al pañal de Kimberly Clark que incorpora un material compuesto estratificado unitario representativo que tiene un primer estrato compuesto por 90% de fibras de PET (16,7 dtex (15 deniers), 1,3 cm (0,5 pulgadas) de longitud, rizadas) y 10% de fibras tratadas con acetato de celulosa/triacetina y que tenían un peso base de aproximadamente 22 g/m^{2}, que tenían un segundo estrato compuesto por 90% de fibras celulósicas reticuladas y 10% de fibras tratadas con acetato de celulosa/triacetina (con 10% de triacetina añadida) y que tenían un peso base de aproximadamente 70 g/m^{2}. En la Tabla 6, Pañal de Prueba 5 se refiere al pañal de Kimberly Clark que incorpora un material compuesto estratificado unitario representativo que tiene el primer estrato compuesto por 90% de fibras de PET (15 deniers, 0,5 pulgadas de longitud, rizadas) y 10% de Celbond® y que tiene un peso base de aproximadamente 22 g/m^{2}, y que tiene un segundo estrato compuesto por 90% de fibras celulósicas reticuladas y 10% de Celbond® y que tiene un peso base de aproximadamente 70 g/m^{2}. Los materiales compuestos estratificados unitarios representativos se produjeron mediante un método de disposición en húmedo como el descrito previamente en el Ejemplo 1.
Los resultados muestran que los pañales que incorporan el material compuesto absorbente proporcionan un comportamiento de rehumedecimiento significativamente mejorado y tiempos de adquisición generalmente más cortos que el pañal de control. Los resultados también indicaban que el material compuesto absorbente que incluye fibras tratadas con acetato de celulosa/triacetina como el aglutinante proporciona características de comportamiento mejoradas. Los resultados se ilustran gráficamente en la figura 9.
TABLA 5 Prueba de rehumedecimiento con varias dosis: Pañal de prueba 4
5
TABLA 6 Prueba de rehumedecimiento con varias dosis: Pañal de prueba 5
6
Ejemplo 8 Evaluación del tiempo de adquisición y el rehumedecimiento para un material compuesto estratificado unitario representativo: Densificado y no densificado
Este ejemplo ilustra el efecto que tiene la densificación de un material compuesto estratificado unitario representativo de la presente invención sobre el tiempo de adquisición y el rehumedecimiento de pañales que incorporan el absorbente. Se realizaron pruebas de rehumedecimiento de varias dosis como se describe previamente en el Ejemplo 5 para un pañal disponible comercialmente y pañales que incorporan materiales compuestos estratificados unitarios representativos densificados y no densificados. Los resultados se resumen en las Tablas 7-9 más adelante. En la Tabla 7, Pañal de Control B se refiere a un pañal entero disponible comercialmente de Proctor and Gamble. En las Tablas 8 y 9, Pañales de Prueba 6 y 7 se refieren al pañal de Proctor and Gamble que incorpora materiales compuestos estratificados unitarios no densificados y densificados representativos, respectivamente. Los materiales compuestos estratificados unitarios representativos se produjeron mediante un método de espumación como el descrito generalmente previamente en el Ejemplo 4, y se formularon teniendo un primer estrato compuesto por 80% de fibras de PET (16,7 dtex (15 deniers), 1,3 cm (0,5 pulgadas) de longitud, rizadas) y 20% de Celbond® que tenía un peso base de aproximadamente 40 g/m^{2}, y un segundo estrato compuesto por 80% de fibras de celulosa reticuladas y 20% de Celbond® y que tenía un peso base de aproximadamente 110 g/m^{2}. El material compuesto estratificado unitario densificado se preparó mediante densificación por calandrado en frío hasta 0,064 g/cm^{3}. El material compuesto absorbente no densificado tenía una densidad de aproximadamente 0,030 g/cm^{3}.
Los resultados muestran que los pañales que incorporan el material compuesto absorbente proporcionan un comportamiento de rehumedecimiento significativamente mejorado y tiempos de adquisición generalmente más cortos que el pañal de control. Los resultados también indican que el material compuesto estratificado unitario no densificado incrementaba las características de comportamiento del absorbente. Los resultados se ilustran gráficamente en la figura 10.
TABLA 7 Prueba de rehumedecimiento con varias dosis: Pañal de control B
7
TABLA 8 Prueba de rehumedecimiento con varias dosis: Pañal de prueba 6
8
TABLA 9 Prueba de rehumedecimiento con varias dosis: Pañal de prueba 7
9

Claims (30)

1. Un material compuesto absorbente que comprende un primer estrato, un segundo estrato y una zona de transición entre los mismos y que conecta integralmente los estratos primero y segundo;
comprendiendo el primer estrato fibras hidrófobas y un aglutinante;
teniendo el segundo estrato más hidrofilia que el primer estrato y comprendiendo un aglutinante y fibras seleccionadas del grupo que consiste en fibras hidrófilas, fibras hidrófobas y mezclas de las mismas; y
comprendiendo la zona de transición intermedia y coextensiva con el primer estrato y el segundo estrato fibras de un estrato que se extienden dentro del otro estrato.
2. El material compuesto de acuerdo con la reivindicación precedente, en el que el primer estrato es substancialmente homogéneo.
3. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el segundo estrato es substancialmente homogéneo.
4. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el primer estrato tiene una densidad en el intervalo de 0,01 a 0,3 g/cm^{3}.
5. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el segundo estrato tiene una densidad en el intervalo de 0,03 a 0,5 g/cm^{3}.
6. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación recedente, en el que el primer estrato tiene un peso base en el intervalo de 10 a 100 g/m^{2}.
7. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el segundo estrato tiene un peso base en el intervalo de 10 a 500 g/m^{2}.
8. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que las fibras hidrófobas son fibras naturales, fibras sintéticas o mezclas de las mismas.
9. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el aglutinante comprende un material de unión fibroso o un agente de reforzamiento en estado húmedo.
10. El material compuesto de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el material de unión fibroso comprende fibras de unión de dos componentes.
11. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el primer estrato comprende fibras que tienen una longitud de 0,64 a 3,0 cm (de 0,25 a 1,5 pulgadas).
12. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el primer estrato comprende fibras de 5,6 a 22 dtex (que tienen un denier de 5 a 20).
13. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que las fibras hidrófilas comprenden fibras celulósicas, fibras de pasta papelera quimiotermomecánica o fibras celulósicas reticuladas.
14. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el segundo estrato comprende además un material polímero superabsorbente.
15. El material compuesto de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el material compuesto se forma mediante un procedimiento de espumación o un procedimiento de disposición en húmedo.
16. Un artículo absorbente que incluye un material compuesto absorbente que comprende un primer estrato, un segundo estrato y una zona de transición entre los mismos y que conecta integralmente los estratos primero y segundo;
comprendiendo el primer estrato fibras hidrófobas y un aglutinante;
teniendo el segundo estrato más hidrofilia que el primer estrato y comprendiendo un aglutinante y fibras hidrófilas, fibras hidrófobas o mezclas de las mismas; y
comprendiendo la zona de transición intermedia y coextensiva con el primer estrato y el segundo estrato fibras de un estrato que se extienden dentro del otro estrato.
17. Un artículo absorbente de acuerdo con la reivindicación 16, que comprende además:
una lámina superior permeable a líquidos; y
una lámina posterior impermeable a líquidos.
18. Un artículo absorbente de acuerdo con la reivindicación 17, que incluye además un estrato de almacenamiento que comprende un material fibroso absorbente.
19. Un artículo absorbente de acuerdo con la reivindicación 18, que comprende además un estrato intermedio interpuesto entre el material compuesto absorbente y el estrato de almacenamiento.
20. El artículo absorbente de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el estrato intermedio comprende un tisú permeable a los líquidos.
21. El artículo absorbente de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el estrato intermedio comprende un estrato de distribución.
22. El artículo absorbente de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el artículo es un producto para el cuidado femenino.
23. El artículo absorbente de acuerdo con la reivindicación 18 ó 21, en el que el artículo es un pañal.
24. El artículo absorbente de acuerdo con la reivindicación 20 ó 21, en el que el artículo es un producto para la incontinencia.
25. Un método para formar un material compuesto estratificado unitario que comprende las etapas de:
combinar fibras hidrófobas y un aglutinante para proporcionar una primer mezcla fibrosa;
combinar un aglutinante y fibras hidrófilas, fibras hidrófobas o mezclas de las mismas para proporcionar una segunda mezcla fibrosa que tiene una hidrofilia mayor que la primera mezcla fibrosa;
depositar las mezclas fibrosas primera y segunda sobre un soporte foraminoso para proporcionar un material compuesto fibroso estratificado que incluye una zona de transición intermedia y coextensiva con los estratos primero y segundo y en la que se produce alguna mezcladura de las fibras de las mezclas fibrosas primera y segunda; y
calentar el material compuesto fibroso para efectuar la unión térmica entre las fibras y el aglutinante para proporcionar un material compuesto unitario.
26. Un método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que la primera mezcla fibrosa se deposita sobre el soporte foraminoso, la segunda mezcla fibrosa se deposita sobre la primera mezcla fibrosa sobre el soporte para proporcionar un material compuesto fibroso estratificado, en el que la deposición de la segunda mezcla fibrosa da como resultado alguna mezcladura de las fibras de las mezclas fibrosas primera y segunda.
27. Un método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que la segunda mezcla fibrosa se deposita sobre el soporte foraminoso, la primera mezcla fibrosa se deposita sobre la segunda mezcla fibrosa como el soporte para proporcionar un material compuesto fibroso estratificado, en el que la deposición de la primera mezcla fibrosa da como resultado alguna mezcladura de las fibras de las mezclas fibrosas primera y segunda.
28. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 25-27, en el que la primera mezcla fibrosa es una suspensión acuosa.
29. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 25-28, en el que la segunda mezcla fibrosa es una suspensión acuosa.
30. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 25-29, en el que la mezcladura de las fibras de las mezclas fibrosas primera y segunda se mejora a través de la aplicación de vacío al soporte foraminoso.
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