ES2826124T3

ES2826124T3 - Estructura absorbente con células de adquisición discretas

Info

Publication number: ES2826124T3
Application number: ES14762963T
Authority: ES
Inventors: Harry Chmielewski; Paul Ducker
Original assignee: Attends Healthcare Products Inc
Current assignee: Attends Healthcare Products Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2021-05-17
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: EP2968024A4; JP2016512157A; CA2905437A1; JP6503339B2; EP2968023A4; EP2968024B1; US20140276509A1; RU2015144307A3; EP2968023A1; CN105120817B; MX358766B; US9238089B2; WO2014144047A1; RU2015144307A; MX2015011745A; CN105120817A; EP2968024A1; RU2659885C2; US20140276510A1; MX2015011744A

Abstract

Una estructura absorbente (12), que comprende: un laminado absorbente compuesto que comprende: un sustrato portador, que comprende una primera y una segunda capas de tejido (32), primera y segunda capas de tejido entre las cuales se encuentra una matriz de filamentos adhesivos fundidos en caliente, y células de adquisición discretas, cada una de las cuales comprende material absorbente celulósico particulado, manteniéndose dichas células de adquisición discretas en una configuración aleatoria en dicho sustrato por medio de dichos filamentos adhesivos, comprendiendo el material absorbente celulósico particulado al menos uno de tejido crepado y papel crepado.

Description

DESCRIPCIÓN

Estructura absorbente con células de adquisición discretas

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a productos absorbentes desechables como pañales para bebés, calzoncillos para incontinencia de adultos, ropa interior de retención y compresas para el control de la vejiga, y más particularmente a una estructura absorbente que incluye células de adquisición de partículas discretas, colocadas en asociación operativa con componentes absorbentes asociados de la estructura, con las células funcionando para proporcionar características de adquisición de líquido al introducir líquido en la estructura para evitar la fuga antes de la absorción del líquido por los componentes asociados.

Antecedentes de la invención

Los productos absorbentes desechables han tenido una amplia aceptación en el mercado para una variedad de aplicaciones, incluido el cuidado de la incontinencia infantil y adulta, en vista de la manera en que esos productos pueden proporcionar una absorción y retención de líquidos eficaz y conveniente, manteniendo al mismo tiempo la comodidad del usuario. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que existe la necesidad de productos más finos, más discretos, similares a las prendas de vestir, que puedan ser muy resistentes a las fugas durante su uso. La confianza absoluta en el rendimiento de las fugas de los productos para adultos es importante debido al riesgo de avergonzarse en público.

Ha habido un movimiento hacia núcleos más delgados de mayor densidad generando estructuras que tienen menos volumen libre que los núcleos convencionales de polímero superabsorbente (SAP) de pulpa de madera. El volumen libre requerido para una rápida absorción capilar en un núcleo ultrafino puede ser menor que el volumen de líquido que se requiere que contenga. Los polímeros superabsorbentes en un núcleo ultrafino pueden absorber en última instancia grandes cantidades de líquido, pero la difusión del líquido en un polímero superabsorbente es lenta y normalmente requiere varios minutos. La presente invención proporciona un medio para generar volumen libre en un núcleo absorbente ultrafino, a petición, para la rápida absorción de líquido en respuesta a la humectación.

Sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención, la provisión de una estructura absorbente que incluye células de adquisición discretas (DAC) resuelve los problemas antes descritos al proporcionar volumen libre para una rápida absorción capilar en una estructura ultrafina, a demanda, a medida que la estructura absorbe líquido. Esto se hace incorporando partículas discretas de un material celulósico que puede aumentar rápidamente en al menos una dimensión cuando entran en contacto con el líquido. En la mayoría de los casos, las partículas fabricadas con materiales de mayor peso base y aplicadas a un peso base efectivo inferior al peso base del material con el que se fabricaron las partículas funcionan mucho mejor que una lámina coherente del mismo material con el mismo peso base efectivo. Esto se debe a que se puede generar más volumen libre con partículas más grandes orientadas aleatoriamente en la estructura. Además, la estructura capilar de este volumen libre adicional puede ajustarse ajustando la distribución del tamaño de partículas de las partículas de las DAC, lo que da lugar a una mayor o menor succión capilar de los vacíos entre las partículas. Además, es deseable que las DAC tengan una rápida tasa de absorción en hinchazón libre. Un material que se divide en gránulos o partículas tiene una mayor relación superficie/volumen en principio permitiendo al fluido un mayor acceso al material.

Además de esto, los materiales granulares o particulados pueden ser alimentados por cualquiera de los medios volumétricos o graviméricos bien conocidos por los expertos en la materia en una banda en movimiento para formar un material absorbente con cualquier peso base deseado de material DAC simplemente ajustando la alimentación. Por el contrario, la lámina monolítica del material deseado que no se divide en partículas, sino que se alimenta como una lámina no sería libremente ajustable al peso de base deseado. Cuando se usa en conjunto con núcleos absorbentes hechos con partículas poliméricas superabsorbentes, la aplicación de los moldes de DAC aprovecha la bien desarrollada infraestructura tecnológica dedicada a la adición de SAP.

De acuerdo con la presente invención, se revela una estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 1. El uso del sustrato portador también se reivindica en la reivindicación 2.

Las células de adquisición discretas se mantienen en una configuración aleatoria en el sustrato por los filamentos adhesivos. Las células de adquisición discretas celulósicas comprenden al menos una de: tejido crepado y papel crepado. Las células de adquisición discretas no celulósicas pueden estar compuestas por partículas de fibras sintéticas comprimidas. Las partículas comprimidas pueden estabilizarse dimensionalmente en forma seca con la adición de un agente aglutinante como la celulosa microcristalina. El sustrato portador comprende preferentemente una primera y una segunda capas de tejido entre las que se encuentra la matriz de filamentos adhesivos y células discretas absorbentes.

En la forma preferida, la estructura absorbente comprende partículas de polímero superabsorbente. Notablemente, las células de adquisición discretas exhiben una succión capilar que es menor que la que exhiben las partículas de polímero superabsorbente.

En una de las formas de la invención, las partículas de polímero superabsorbente se mezclan en la matriz de dichos filamentos adhesivos y células de adquisición discretas. En una forma alternativa, la estructura absorbente comprende una capa absorbente que tiene las partículas de polímero superabsorbente, con la capa absorbente colocada en relación de transferencia de líquido con dicho laminado absorbente compuesto que tiene las células de adquisición discretas.

En una realización específica, el material absorbente particulado de dichas células de adquisición discretas comprende material esponjoso particulado comprimido. En forma de lámina, el material esponjoso exhibe un peso básico de unos 400 gramos por metro cuadrado, mientras que el material esponjoso particulado en dicha matriz absorbente tiene un peso básico efectivo en el intervalo de unos 25-100 gramos por metro cuadrado.

Dependiendo de la composición seleccionada de las células de adquisición discretas, el material absorbente particulado de dichas células de adquisición discretas exhibe una mayor expansión dimensional, al humedecerse, en una dimensión que en otra.

Otras características y ventajas de la presente invención se hacen fácilmente evidentes en la siguiente descripción detallada, los dibujos que la acompañan y las reivindicaciones anexas.

Breve descripción de los dibujos

La FIGURA 1 es una vista esquemática y en perspectiva de un artículo absorbente desechable configurado de acuerdo con la presente invención; y

La FIGURA 2 es un diagrama en sección transversal del artículo absorbente que se muestra en la FIGURA 1.

Descripción detallada de la invención

Aunque la presente invención es susceptible de ser realizada en diversas formas, se muestra en los dibujos y en adelante se describirán las realizaciones preferentes de la invención, entendiéndose que la presente divulgación tiene por objeto ser una ejemplificación de la invención y no limitar la invención a las realizaciones específicas reveladas en ella.

De acuerdo con la presente invención, la provisión de una estructura absorbente que incluye células de adquisición discretas resuelve los problemas proporcionando volumen libre para una rápida absorción capilar en una estructura absorbente ultrafina, a medida que la estructura absorbe líquido. Esto se hace incorporando partículas discretas de un material que puede aumentar rápidamente en al menos una dimensión cuando entran en contacto con el líquido. En la mayoría de los casos, las partículas fabricadas con materiales de mayor peso base y aplicadas a un peso base efectivo inferior al peso base del material con el que se fabricaron las partículas funcionan mucho mejor que una lámina coherente del mismo material con el mismo peso base efectivo. Esto se debe a que se puede generar más volumen libre con partículas más grandes orientadas aleatoriamente en la estructura. Además, no siempre es práctico hacer una lámina coherente de los materiales deseados con los pesos básicos efectivos más bajos deseados para su aplicación en un núcleo absorbente.

De acuerdo con la presente invención, se revela una estructura absorbente que comprende un laminado absorbente compuesto que comprende un sustrato portador, y una matriz de filamento adhesivo y células de adquisición discretas, cada una de las cuales comprende material absorbente celulósico particulado. Las células de adquisición discreta se mantienen en una configuración aleatoria en el sustrato por dichos filamentos adhesivos. Las células de adquisición discretas que comprenden material celulósico comprenden al menos uno de los siguientes elementos: tejido crepado y papel crepado. Las células de adquisición discretas de material no celulósico pueden estar compuestas por partículas o fragmentos de fibras sintéticas comprimidas. Las partículas comprimidas pueden estabilizarse dimensionalmente en forma seca con la adición de un agente aglutinante como la celulosa microcristalina. En la forma preferida, el sustrato portador comprende preferentemente la primera y segunda capas de tejido entre las que se encuentra la matriz de filamentos adhesivos y las células de adquisición discretas.

En la práctica preferida de la invención, la estructura absorbente que tiene el laminado absorbente compuesto comprende partículas de polímero superabsorbente. Notablemente, las células de adquisición discretas exhiben una succión capilar que es menor que la succión capilar exhibida por las partículas de polímero superabsorbente. En una de las formas de la invención, las partículas de polímero superabsorbente se mezclan en la matriz de filamentos adhesivos y células de adquisición discretas. En una forma alternativa, la estructura absorbente comprende una capa absorbente que tiene las partículas de polímero superabsorbente, con la capa absorbente colocada en relación de transferencia de líquido con dicho laminado absorbente compuesto.

En una realización específica, el material absorbente particulado de las células de adquisición discretas comprende material esponjoso particulado comprimido, en el que en forma de lámina el material esponjoso exhibe un peso básico de unos 400 gramos por metro cuadrado. El material esponjoso particulado de la matriz absorbente tiene un peso básico efectivo de unos 25 a 100 gramos por metro cuadrado.

Dependiendo de la composición seleccionada de las células de adquisición discretas, el material absorbente particulado de dichas células de adquisición discretas exhibe una mayor expansión dimensional, al humedecerse, en una dimensión que en otra. Preferiblemente, una pila de material celulósico particulado o granulado de dichas células de adquisición discretas exhibe una capacidad de hinchamiento libre de al menos unos 8 gramos/gramo, y una capacidad de retención centrífuga de menos de unos 5 gramos/gramo. La capacidad de hinchamiento libre y la absorción bajo presión de una pila de dicho material celulósico particulado de dichas células de adquisición discretas, cuando están hidratadas, pueden retener aproximadamente dos veces más líquido que una cantidad equivalente de material celulósico básico en forma no dividida. Las DAC muestran aumentos de volumen relativamente grandes e instantáneos cuando se humedecen, a diferencia de la pulpa apelusada que se colapsa cuando se humedece. Sin embargo, al igual que la pulpa apelusada, las DAC alcanzan más del 90% de su capacidad de hinchamiento libre y absorción bajo presión en menos de 60 segundos, y el líquido se propaga espontáneamente a través del material particulado seco. Una baja capacidad de retención centrífuga distingue dichas células discretas de adquisición celulósicas de los polímeros superabsorbentes. Los polímeros superabsorbentes tienen valores de retención centrífuga superiores a unos 25 g/g. El rango de volumen de las partículas o gránulos de las DAC individuales es del orden de 1 mm3 a 10 mm3 antes de la humectación. Al humedecerse experimentan un gran cambio dimensional en una dimensión para generar instantáneamente partículas de alta relación de aspecto que separan las partículas y superficies adyacentes para proporcionar aumentos inesperadamente grandes en el volumen libre entre las DAC en una estructura laminada.

Además, el material celulósico particulado alcanza al menos el 90% de su capacidad de hinchazón libre en menos de 60 segundos. El material es seleccionado para humedecerse con agua, de tal manera que el líquido se esparce espontáneamente a través del material particulado seco. En otro aspecto de la presente invención, se proporciona una estructura absorbente que comprende un laminado absorbente compuesto que comprende: (1) un sustrato portador que comprende la primera y segunda capas de tejido, (2) una matriz de filamentos adhesivos, y (3) células de adquisición discretas, cada una de las cuales comprende material absorbente particulado. La estructura absorbente comprende además partículas de polímero superabsorbente, en las que las células de adquisición discretas presentan una succión capilar inferior a la que presentan dichas partículas de polímero superabsorbente. Las partículas de polímero superabsorbente pueden mezclarse en la matriz de dichos filamentos adhesivos y las células de adquisición discretas, o alternativamente, la estructura absorbente puede incluir una capa absorbente que tenga las partículas de polímero superabsorbente, con la capa absorbente colocada en relación de transferencia de líquido con dicho laminado absorbente compuesto.

Con referencia ahora a las figuras 1 y 2, en ellas se ilustra un artículo absorbente ejemplar 10 que tiene una estructura absorbente 12 configurada de acuerdo con la presente invención. El artículo absorbente 10 es una ilustración esquemática de un típico artículo o prenda absorbente desechable para el cuidado de bebés o de la incontinencia. A este fin, el artículo absorbente 10 incluye una lámina trasera típicamente impermeable al líquido 14 colocada debajo de la estructura absorbente 12, y una lámina superior permeable al líquido 16 colocada encima de la estructura absorbente.

En la construcción típica, como se ilustra, la estructura absorbente del artículo 10 incluye un núcleo absorbente 20 inferior, que normalmente comprende pulpa de madera triturada, es decir, pelusa de pulpa de madera y material superabsorbente particulado (SAP). De acuerdo con una estructura típica, la estructura absorbente 12 incluye además una capa superior de adquisición/distribución (ADL) 22, situada debajo de la lámina superior 16. La capa de adquisición 22 puede comprender un material sintético no tejido, incluida una película polimérica abierta, que actúa para recibir líquido y distribuirlo dentro de la estructura o el artículo absorbente. Posteriormente, el líquido es recibido y absorbido por el núcleo absorbente 20, con el material particulado de polímero superabsorbente en el núcleo absorbente que actúa para absorber y retener el líquido.

De acuerdo con la presente invención, la estructura absorbente 12 incluye un laminado absorbente compuesto 30 colocado operativamente entre la capa de adquisición 22 y el núcleo absorbente 20, en relación de transferencia de líquido con el mismo.

El núcleo absorbente 20 podría ser también cualquier capa de partículas SAP estabilizadas, o el núcleo absorbente 20 podría no ser necesario en absoluto para algunos productos.

El laminado absorbente compuesto 30 comprende preferentemente un sustrato en forma de primera y segunda capas de tejido 32 con una matriz de adhesivo filamentoso o fibroso, y células de adquisición discretas (DAC) colocadas entre las capas de tejido 32. Las células de adquisición discretas comprenden preferentemente partículas o fragmentos de materiales celulósicos absorbentes, incluidas, entre otras, partículas esponjosas celulósicas comprimidas; fibras de pulpa de madera comprimidas y reticuladas; papel y tejido crepado; y papel triturado. Las células de adquisición discretas de material no celulósico pueden comprender, por ejemplo, partículas o fragmentos de fibras sintéticas comprimidas. Es deseable que el adhesivo filamentoso del laminado compuesto actúe para estabilizar las células de adquisición discretas en el laminado, al tiempo que se adhieren e integran las capas de tejido 32.

La formación del laminado absorbente compuesto, incluyendo las células de adquisición discretas particuladas, puede efectuarse de acuerdo con las enseñanzas de la Publicación de Patente de EE.UU. No. 2011/0162989, de Ducker et al. Esta publicación revela la formación de un laminado absorbente que comprende capas de tejido, adhesivo filamentoso y polímero superabsorbente particulado.

Como se ha señalado, el laminado absorbente compuesto 30, incluidas las células de adquisición discretas, funciona deseablemente para proporcionar volumen libre para una rápida absorción capilar en una estructura absorbente ultrafina, a demanda, ya que la estructura absorbe el líquido a través de la lámina superior 16, la capa de adquisición 22, y en el núcleo absorbente inferior 20. Esta configuración específica de la lámina absorbente 30 con el fin de proporcionar un funcionamiento de esta manera, se discute más adelante.

En un ejemplo de la presente invención, las células de adquisición discretas se forman a partir de un material esponjoso comprimido que tiene un peso base de unos 400 gramos por metro cuadrado (g/m2). En el caso de las células de adquisición discreta, las partículas de la estructura se proporcionan con un peso base efectivo de sólo 25 a 100 gramos por metro cuadrado. No es técnicamente factible procesar películas o bandas coherentes de este tipo de material con pesos base tan bajos. En este ejemplo, las partículas esponjosas se formaron para tener un tamaño medio de partícula de unos 5 mm x 1 mm x 1 mm (es decir, longitud x anchura x grosor).

Las células de adquisición discretas son partículas que absorben el líquido rápidamente y proporcionan un gran y abrupto aumento en al menos una dimensión cuando entran en contacto con el líquido. Excepto las partículas de polímeros superabsorbentes, que absorben cantidades muy grandes de líquido, la mayoría de los materiales hidrófilos absorberán sólo una fracción de su peso en líquido y se hincharán menos del 35% en cualquier dirección. Una lámina isotrópica de celulosa regenerada, por ejemplo, experimentará un aumento de volumen total de alrededor del 35% con aumentos en las dimensiones X, Y y Z, mientras que una fibra de algodón orientada se hinchará entre el 10 y el 15% en dirección radial pero sólo entre el 1 y el 2% en dirección longitudinal.

Sin embargo, algunos materiales especiales muestran cambios dimensionales mayores en una dimensión de lo que se esperaría como resultado de la absorción de líquido. Además, cuando estos materiales especiales se orientan aleatoriamente en forma de partículas pueden crear una estructura que crea un volumen libre instantáneo en los espacios entre las partículas hidratadas. El líquido llena los espacios entre las partículas rápidamente debido a las fuerzas de capilaridad. Este tipo de absorción se produce mucho más rápidamente que la difusión relativamente lenta del líquido en un polímero superabsorbente. La absorción capilar en una estructura de células de adquisición discretas se produce en una escala de tiempo de 1-5 segundos, mientras que la absorción por difusión en un polímero superabsorbente se produce en una escala de tiempo de 5-10 minutos. Si bien hay algunos materiales de polímero superabsorbente que absorben el líquido muy rápidamente, tienen otras características negativas y no son de uso generalizado en los productos absorbentes. Entre estos aspectos negativos está el hecho de que estos polímeros superabsorbentes se bloquean durante la hidratación y no son eficaces para manejar grandes volúmenes y múltiples dosis de líquido. Otra vez, células de adquisición discretas de acuerdo con la presente invención preferentemente exhiben aumento casi instantáneo en una dimensión de una partícula cuando se contacta con líquido y pueden absorber alto volumen, dosis múltiples de líquido.

Las partículas de material absorbente hechas de láminas de mayor peso base proporcionan una funcionalidad en un laminado que no es posible con capas uniformes del material con el mismo peso base efectivo. Esto se debe a que una orientación aleatoria de partículas discretas proporciona un cambio de área tridimensional, o un aumento de volumen, lo que no es posible con una lámina fina orientada del mismo material.

Una ventaja importante de las estructuras de células de adquisición discretas sobre las SAP de rápida absorción es que, con el tiempo, el líquido se divide del volumen libre en la estructura de células de adquisición discretas al polímero superabsorbente asociado en la estructura absorbente, regenerando volumen libre en el laminado para la adquisición efectiva de múltiples dosis de líquido. Los SAP de rápida absorción no funcionan de esta manera, y no funcionan bien para dosis múltiples de líquido.

Como se ha señalado, las estructuras absorbentes formadas de conformidad con la presente invención incluyen células de adquisición discretas que se mezclan o combinan con partículas superabsorbentes, o células de adquisición discretas proporcionadas en un laminado separado, cualquiera de las cuales puede formarse eficazmente mediante un proceso que lamina adhesivamente las partículas entre las capas de tejido o tejido no tejido. Se contempla que el propio proceso de formación puede incluir medios para comprimir y unir las células de adquisición discretas DAC in situ.

Así pues, el laminado absorbente compuesto de la presente invención incluye tres componentes: capas superiores e inferiores (de tejido o no tejido), y una capa absorbente unida por adhesión compuesta de partículas de polímeros superabsorbentes y células de adquisición discretas, o células de adquisición discretas únicamente.

Los materiales para el laminado son tejido poroso, adhesivo y polímero superabsorbente. Los materiales para células de adquisición discretas incluyen esponja celulósica comprimida (procesada por Industrial Commercial Supply, Akron, OH), tejido crepado, papel crepado (Domtar), fibra de adquisición celulósica y otros materiales celulósicos. Está dentro del ámbito de la presente invención que las células de adquisición discretas estén formadas por materiales no celulósicos, incluyendo fibras sintéticas como fibras de poliéster onduladas cortadas de un haz de fibra continua.

Las partículas absorbentes pueden comprimirse y mantenerse unidas con partículas superabsorbentes, celulosa microcristalina (como en los comprimidos medicinales), glicoles de alto peso molecular y otros aglutinantes que proporcionan una rápida disolución al humedecerse. Las fibras de poliéster comprimidas y resilientes podrían unirse bajo compresión con polvo de celulosa microcristalina y cortarse en células de adquisición discretas para su procesamiento en un laminado SAP/DAC.

El aumento de la dimensión de las partículas orientadas al azar en una fina estructura absorbente crea un volumen libre para la rápida captación de líquido. La prueba de escape y la prueba de absorción de demanda (GATS) proporcionan medidas clave de rendimiento.

Para producir el laminado absorbente compuesto 30 de la presente invención, se utiliza adhesivo de fusión en caliente para laminar una capa sustancialmente continua de partículas entre dos capas de sustratos de tejido para formar una estructura en forma de sándwich.

En una práctica preferida, el laminado de la presente invención se hace formando el adhesivo en filamentos utilizando uno de los procesos de fusión disponibles comercialmente en fabricantes de equipos de fusión en caliente como Nordson o ITW Dynatec para producir una cortina aleatoria de microfibras adhesivas de fusión en caliente, y luego mezclando esas fibras con partículas celulares de adquisición discretas, y opcionalmente con partículas de polímero superabsorbente que han sido medidas por cualquiera de los equipos de medición volumétrica o gravimétrica disponibles comercialmente en proveedores de equipos como K-Tron o Acrison. La formación de las partículas en una corriente descendente aplanada y su mezcla con la cortina plana de fibras adhesivas producidas por el equipo de fusión en caliente produce un peso base uniforme. Esta mezcla se deposita en un sustrato de tejido en movimiento y luego otro sustrato de tejido se coloca sobre la mezcla pegajosa que las fibras adhesivas todavía están pegajosas para formar un sándwich.

El adhesivo de fusión en caliente preferido es deseablemente un adhesivo de fusión en caliente sensible a la presión de un tipo diseñado y adecuado para su uso en la construcción de artículos higiénicos absorbentes hechos en procesos típicos de conversión de alta velocidad.

En una realización preferente, el equipo de aplicación de fusión en caliente proporciona un grado suficiente de atenuación de la fibra y la superficie de la fibra de pegamento disponible para capturar las partículas de modo que pocas se desprendan. Se ha comprobado que el típico equipo de aplicación comercial es fácilmente capaz de esto cuando es configurado por los expertos en la materia.

El polímero superabsorbente puede ser de cualquier tipo diseñado para su uso en artículos absorbentes desechables bien conocidos por los expertos en la materia y que son suministrados por los fabricantes. Estos tipos de polímeros superabsorbentes disponibles en el mercado están generalmente diseñados para funcionar bien en los núcleos de pelusa de pulpa de madera / SAP y tienen distribuciones de tamaño de partículas que están diseñadas para proporcionar una buena permeabilidad del núcleo (favoreciendo las partículas más grandes), pero también no se sienten o ven fácilmente en un producto de pañales (favoreciendo las partículas más pequeñas). Estas distribuciones del tamaño de las partículas disponibles comercialmente son adecuadas para su uso en la capa de sequedad de la presente invención por la misma razón que son adecuadas para su uso en los núcleos de pelusa / SAP.

El contenido adhesivo se mantiene idealmente a un nivel mínimo. El agregado de adhesivo no debe exceder el 3,5% del peso base del SAP, y lo más ideal es que se mantenga por debajo del 3% del SAP y lo más ideal es que se mantenga por debajo del 2% del peso base del SAP.

Ejemplos y procedimientos de prueba

Preparación general del laminado

La preparación del laminado general se hizo como una banda continua desenrollando un sustrato de tejido de 10.5# 3995 con un peso base de alrededor de 17g/m2 de papel Clearwater y alimentándolo a unos 100 metros por minuto. El adhesivo de fusión en caliente SP 507 de Savare fue fundido y procesado a través de un sistema de cola de fusión en caliente de ITW Dynatec con un cabezal UFD equipado con boquillas Omega 5,5 y rociado en un ángulo de aproximadamente 45 grados sobre la banda de tejido en movimiento desde una distancia de aproximadamente 76 milímetros. Una corriente continua de SAP fue medida continuamente usando medios volumétricos y se formó en una corriente aplanada de unos 10 mm de grosor dirigida a un ángulo de 45 grados para intersectar con la corriente de adhesivo de fusión caliente a unos 20 mm por encima de la banda, haciendo que el SAP se mezclara con las fibras adhesivas y se depositara junto con ellas en el tejido en movimiento. El SAP fue alimentado con un suplemento de 30 g/m2 y el adhesivo fue alimentado con un suplemento de 0,8 g/m2

Una segunda capa similar de SAP y adhesivo, de nuevo a 30g/m2 y 0.8g/m2 de agregado respectivamente fue depositada de manera similar sobre la primera.

Una segunda capa de tejido 3995 fue alimentada a un ritmo que coincide con la velocidad de la banda continua y fue laminada

Laminados de ejemplo

Los laminados de ejemplo que figuran en cada tabla a continuación como que contienen S125D o W112 SAP se hicieron de acuerdo con la Receta General de Laminado 1. En las muestras enumeradas en cada tabla que contienen estos SAP junto con las DAC, se hicieron tomando muestras de láminas a mano de cada uno de estos laminados, abriéndolas manualmente, añadiendo cantidades pesadas de DAC manualmente y volviéndolas a cerrar manualmente.

Las muestras listadas en las tablas de abajo hechas con 10SH-PB SAP o hechas con DAC y sin SAP fueron hechas manualmente como láminas a mano usando tejido 3995, SAP, y DAC como se muestra. Se usaron cantidades mínimas de adhesivo de contacto de spray 3M para estabilizar estas últimas muestras.

Escape de líquidos

Se utilizó una prueba de escape de líquidos para obtener una medida de la capacidad de un núcleo absorbente para absorber rápidamente el líquido que se extiende libremente sobre su superficie con una inclinación de 20°. Las muestras de material de prueba se cortaron a 100 mm por 250 mm y se fijaron a una placa acrílica fundida de 150 mm por 300 mm, que luego se colocó en la inclinación de manera que la dimensión larga de la muestra se orientara en la dirección de la inclinación. Se utilizó una bomba peristáltica para dosificar las muestras con 80 ml de una solución salina al 0,9% a 7 ml/segundo. La temperatura de la solución salina era de 22 grados C. Se colocó un tubo dosificador con un diámetro interno de 6,5 mm, 10 mm por encima y perpendicular a la superficie de la muestra en el extremo superior de la inclinación. Se colocó un recipiente debajo de la muestra para recoger el líquido que se escapa al dosificar la muestra. El escape de líquido se determinó pesando la masa de líquido (+/- 0,1 g.) recogida en el recipiente. En algunas pruebas se determinó el escape para una sola dosis de 80 ml. En otras pruebas, las muestras se dosificaron tres veces, 80 ml por dosis, con 30 minutos entre cada dosis; la masa del escape de líquido se registró después de cada dosis.

Absorción de demanda (capacidad específica y tasa específica de absorción)

La absorción de demanda midió la tasa de absorción y la capacidad de líquido absorbido por las Células de Adquisición Discretas (DAC), así como las láminas madre de los materiales utilizados para crear las DAC. La prueba se realizó utilizando un Sistema de Prueba de Absorción Gravimétrica Modelo MK500 o GATS fabricado por M/K Systems, Peabody, MA. Se cortó una muestra circular de 60 mm de diámetro de una lámina madre del material y se colocó en una célula cilíndrica. La célula cilíndrica tenía una pantalla en el fondo para contener la muestra. La misma célula se utilizó para contener las DAC, que podían añadirse en cantidades apropiadas para lograr un peso base efectivo deseado del material. Se colocaron pesos restrictivos en la superficie de las muestras para aplicar una presión de 21 kPa (0,3 psi) o una presión nominal a las muestras durante un ensayo. La absorción de demanda de una muestra se determinó colocando la célula cilíndrica que contenía una muestra en una placa de vidrio fritado a 0 mm de tensión hidrostática. La placa de vidrio fritado VitraPOR de 75 mm de espesor tenía una porosidad de Clase 0 (ISO/4793 P250, 160 - 250 |jm). La capacidad específica (g/g) se determinó a partir de la cantidad total de una solución salina al 0,9% a 22 grados C absorbida por la muestra de prueba dividida por la masa de la muestra en la célula cilíndrica. La Tasa de Absorción Específica (g/g/s) se determinó a partir de la pendiente de la porción lineal de un gráfico de masa de líquido absorbido frente a la raíz cuadrada del tiempo de absorción de demanda.

Capacidad de hinchazón libre y capacidad de retención centrífuga (CRC)

Se colocaron dos gramos de material de muestra seco en una bolsa de té de fibra sintética no tejida de 8 g/m2 que fue sellada con ultrasonido para contener la muestra. La muestra fue empapada en una solución salina al 0,9% a temperatura ambiente durante 5 minutos. Las bolsas se colgaron de una rejilla de drenaje durante 5 minutos y se pesaron para determinar la cantidad de líquido absorbido. La capacidad de hinchazón libre se expresó como masa de líquido absorbido por masa de material de la muestra (+/- 0,1 g/g). Después de eso, las bolsas que contenían las muestras se pasaron por un ciclo de centrifugado de una lavadora Fisher and Paykel Ecosmart Modelo WA37T26G durante 435 segundos. El ciclo de centrifugado de la lavadora funcionó a 670 rpm. El diámetro del rotor de la lavadora era de 27,4 centímetros. Las bolsas individuales que contenían las muestras se volvieron a pesar después del ciclo de centrifugado para determinar la cantidad de líquido retenido. La capacidad de retención centrífuga se expresó como masa de líquido absorbido por masa de material de la muestra (+/- 0,1 g/g).

Cambio dimensional durante la absorción de líquidos

La invención requiere materiales que preferiblemente exhiban cambios instantáneos y grandes en al menos una dimensión durante la absorción del líquido. La esponja comprimida DAC utilizada en estos ejemplos fue una esponja celulósica de la compañía 3M, St. Paul, MN, que tenía una densidad sin comprimir en el intervalo de 0,040 - 0,055 g /cm3 El material se cortó en láminas delgadas de peso base en el intervalo de 350 - 450 g/m2 y se comprimió en un proceso patentado en Industrial Commercial Supply, Akron, OH. El papel FB de 58 libras tenía una resistencia a la tracción en seco de 29 y 21 libras/pulgada, para MD y CD respectivamente (Procedimiento de prueba Tappi T494); la porosidad era de 9 s /100cm3 (Procedimiento de prueba Tappi T460). La fibra celulósica comprimida de adquisición se obtuvo de un pañal para bebés Pampers Cruisers fabricado por Procter & Gamble, Cincinnati, OH. Otras fibras de adquisición celulósicas también podían ser utilizadas, siempre y cuando exhibieran capacidad de retención por centrifugado o valores de retención de agua inferiores al 65% de los valores de las fibras de pulpa apelusada convencionales. Estos materiales se redujeron a la forma particulada y se utilizaron como capa absorbente en una estructura laminada. Los materiales de un determinado grosor fueron cortados a 5 mm de largo x 1 mm de ancho en una trituradora de papel Clary 2200D, Clase 6. Obsérvese que la esponja comprimida se expandió 7,5 veces su grosor original al humedecerse y que los papeles crepados de alto peso base (es decir, 58 libras y 58 libras FB) se expandieron 1,5 - 2,1 veces su longitud original al humedecerse.

TABLA 1. Incremento en la dimensión de los DAC al mojarse

Las DAC en Laminados de una sola capa y como una capa separada

Se dan ejemplos del uso de células de adquisición discretas en dos configuraciones: (1) DAC y SAP se mezclaron en una capa absorbente y se unieron adhesivamente entre dos capas de tejido poroso; y, (2) un laminado separado unido adhesivamente se hizo sólo con DAC y se colocó encima de un laminado unido adhesivamente hecho sólo con SAP; ambos laminados se hicieron con tejido poroso con una porosidad Frazier de más de 150ft3/min/ft2.

6.3.1 DAC y polímero superabsorbente en un laminado de una sola capa

6.3.1.1 Escape de líquidos

El escape de líquido de un laminado hecho con 60 g/m2 de S125D, un polímero granular superabsorbente que exhibe una Capacidad de Retención Centrífuga (CRC) intermedia y una tasa de absorción intermedia comparada con las utilizadas en la industria, fue de 50,6 g. de una dosis posible de 80 g. (TABLA 2). Una desviación estándar combinada para estos resultados de prueba fue de 1,6 g W211, un SAP granular con una tasa de absorción de líquido más alta que la del S125D, exhibió más escape que el S125D. Se observó que el tamaño medio de las partículas de W211 era significativamente mayor que el de S125D, es decir, 450 pm para W211 y 380 pm para S125D. El Aqua Keep 10SH-PB era un tipo diferente de SAP hecho de una aglomeración de partículas muy finas. Tenía una tasa muy alta de absorción de líquido y funcionó bien en una prueba de escape. Sin embargo, estos materiales no se desempeñaron bien después de múltiples dosis de líquido (TABLA 3).

TABLA 2. Efecto del peso base de la DAC en el laminado de una sola capa sobre el escape de líquidos

La incorporación de una esponja comprimida de células de adquisición discretas en un laminado de una sola capa disminuyó significativamente (es decir, mejoró) el escape de líquido (TABLA 2). Además, la mejora fue una función del peso base de la esponja DAC que se incorporó al laminado con 60 g/m2 de S125D SAP. Para un peso base de DAC de 100 g/m2, el escape medio fue sólo 17,5 g del total de 80 g aplicados al laminado. Nótese que se alcanzaron buenos niveles de rendimiento en el rango de 25 - 100 g/irP de esponja comprimida DAC. El peso base de las láminas de esponja comprimida utilizadas para hacer las DAC fue de unos 400 g/irP. No sería posible proporcionar láminas de la esponja comprimida con pesos base tan bajos.

TABLA 3. Datos del escape de dosis múltiples (dosis de 3X 80 ml) para polímero superabsorbente de rápida absorción y DAC en una estructura de laminado de dos capas

La tabla 4 muestra el efecto del peso base del SAP en el escape para laminados de una sola capa hechos con 50 g/m2 de la esponja comprimida DAC. El escape de un laminado que contiene 50 g/mf de la esponja DAC, sin ningún polímero superabsorbente, fue sólo un poco mejor que el obtenido para los laminados con polímero superabsorbente solamente. El escape se mejoró mucho cuando las DAC y el superabsorbente se usaron juntos en la capa absorbente del mismo laminado. Estos datos indican una inesperada interacción sinérgica entre las DAC y el SAP en el laminado. El peso base total del material en la capa absorbente del laminado #5 en la TABLA 4 fue de sólo 95 g/m2, es decir, 50 g/m2 de DAC y 45 g/m2 de SAP, y mostró un escape de 24,4 g. En comparación, un laminado que contiene 125 g/m2 de polímero superabsorbente, y sin DAC, tuvo un mayor valor de escape en 44,8 g.

TABLA 4. Efecto del SAP BW en el laminado de una sola capa en el escape de líquidos

6.3.1.2 Absorción de demanda

Un Sistema de Prueba de Absorción Gravimétrica o Modelo MK500 GATS fabricado por M/K Systems Inc. fue usado para medir la tasa y extensión de la absorción de líquido de las DAC de esponja comprimida usados en la presente invención. La TABLA 5 proporciona una comparación entre el material de la lámina madre y las partículas del DAC cortadas de la lámina madre. El peso base del material de la lámina madre era de 360 g/m2 No fue posible obtener láminas de este material con un peso base menor. Las células de adquisición discretas cortadas de la lámina madre se probaron con dos pesos base. Se probó un peso base efectivo de 100 g/m2 porque se ha utilizado en las realizaciones preferentes de la presente invención y se probó un peso base de 360 g/m2 para compararlo con la lámina madre al mismo peso base. Las pruebas se hicieron a la presión nominal y a una presión de 21 kPa (0,3 psi). A la presión nominal, la tasa de absorción de líquido de la lámina madre fue mayor que la de la DAC (TABLA 5). Sin embargo, a 21 kPa (0,3 psi), una presión frecuentemente encontrada en el uso real del producto, la tasa de absorción de las DAC fue mayor que la de la lámina madre. Una desviación estándar combinada para estos datos de la Tasa Específica de Absorción fue de 0,02 g/g/s. Las capacidades específicas de absorción de líquidos (g/g) de las DAC superaron las de la lámina madre tanto en presiones como en pesos base. Incluso bajo una presión de 21 kPa (0,3 psi), la absorción de demanda de las DAC fue más de 2 veces la del material de la lámina madre. Una desviación estándar combinada para estos datos de capacidad específica fue de 0,3 g/g. Estos incrementos inesperados en las capacidades específicas de absorción de líquidos de las DAC son una característica fundamental de la presente invención.

TABLA 5. Absorción de demanda de DAC de esponja comprimida comparada con el material de la lámina madre

Escape de líquidos

La tabla 6 muestra el escape obtenido para dos capas de laminados adheridos. La capa superior fue hecha con 50 g/m2 de varias DAC y la capa inferior fue hecha con 60 g/m2 de polímero superabsorbente S125D. No se utilizó ningún adhesivo entre los laminados. Para comparar, la muestra #3 de la TABLA 6 proporciona una estructura que es típica de la tecnología convencional. Aquí se colocó una capa de 60 g/irf de una capa de adquisición/distribución, o ADL, unida por aire, o TAB, en la superficie de un laminado hecho con 60 g/irP de S125D SAP. El escape de la Muestra #3, compuesta por una capa superior de la Muestra #2 y una capa inferior de la Muestra #1, fue de 40,7 g. La TAB ADL de 60 g/irP proporcionó una cierta mejora en el escape del líquido en comparación con la Muestra #1 sin ninguna capa superior.

Una sola capa que contenía sólo 50 g/irP de la esponja comprimida de DAC exhibía un escape de 42,3 g. Cuando ese laminado se colocó encima de una capa inferior de la Muestra #1 el escape se redujo a un valor de 17,1 g. Este fue un mejor resultado que el de un solo laminado compuesto por una mezcla de 60 g/irP de SAP y 50 g/irP de las DAC de esponja comprimida DAC, que exhibió un valor de escape de 27.0 g. Esta mejora en el escape se debió al rendimiento de las dAc . No se puede explicar por dos capas adicionales de tejido poroso en la estructura de dos laminados.

TABLA 6. Efecto del tipo de DAC en la capa separada sobre el escape de líquidos

Las muestras #6, #7 y #8 de la TABLA 6 comparan el rendimiento de escape de las estructuras de dos capas hechas con un laminado superior que contiene DAC hechas de tejido crepado y papeles crepados. Estas combinaciones proporcionaron excelentes resultados. El escape de líquido fue de sólo 11,1 g. para las DAC hechas de láminas madre de 20 g/m2 de tejido crepado. Estas DAC de tejido crepado se diferencian del material de esponja comprimida en que el material de la lámina madre está disponible en un peso base bajo (por ejemplo, 20 g/m2). Fue posible hacer las DAC de múltiples capas de tejido crepado para aumentar el grosor de las partículas individuales de DAC de tejido crepado. Esto puede proporcionar una oportunidad de proporcionar DAC para reducir el escape aún más que el exhibido por las DAC hechas de una sola capa de tejido crepado.

Se cree que las DAC hechas de papeles crepados de mayor peso base pueden ejercer mayores fuerzas que el tejido en las partículas adyacentes cuando se los restringe en una capa absorbente. El comportamiento de escape de dos estructuras de dos capas diferentes, cada una de ellas fabricada con un laminado superior que contiene dAc hechas de diferentes tipos de papel crepado de 58 libras/resma (es decir, unos 873 g/m2) generó valores de escape de 18,2 g y 17,9 g.

Finalmente, el escape de una estructura de dos capas hecha con un laminado superior que contenía DAC hechas de papel de copia de lámina libre no recubierto (UFS) de 78 g/irP fue inesperadamente bueno a un valor de 25,5 g. Este papel no había sido crepado y no exhibía un gran cambio dimensional al humedecerse.

TABLA 7. Capacidad de retención centrífuga de los materiales de células de adquisición discretas

Claims

REIVINDICACIONES

i. Una estructura absorbente (12), que comprende:

un laminado absorbente compuesto que comprende:

un sustrato portador, que comprende una primera y una segunda capas de tejido (32), primera y segunda capas de tejido entre las cuales se encuentra una matriz de filamentos adhesivos fundidos en caliente, y células de adquisición discretas, cada una de las cuales comprende material absorbente celulósico particulado, manteniéndose dichas células de adquisición discretas en una configuración aleatoria en dicho sustrato por medio de dichos filamentos adhesivos, comprendiendo el material absorbente celulósico particulado al menos uno de tejido crepado y papel crepado.
2. Uso de un sustrato portador en un laminado absorbente compuesto (30) en una estructura absorbente (12) de acuerdo con la reivindicación 1, para la rápida absorción de líquido en respuesta a la humectación.
3. Uso de un sustrato portador en un laminado absorbente compuesto (30) en una estructura absorbente (12) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicha estructura absorbente (12) también comprende un polímero superabsorbente.
4. Una estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 1, en la que

dicho material celulósico particulado de dichas células de adquisición discreta exhibe una capacidad de hinchazón libre de al menos unos 8 gramos/gramo, y una capacidad de retención centrífuga de menos de unos 5 gramos/gramo, en la que dicho material absorbente particulado exhibe una mayor expansión dimensional, al humedecerse, en una dimensión que en otra.
5. Una estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 1, en la que

dicho material celulósico particulado de dichas células de adquisición discretas alcanza al menos el 90% de su capacidad de hinchazón libre en menos de 60 segundos.
6. Una estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 1, en la que

una cantidad de dicho material celulósico particulado de dichas células de adquisición discretas, al ser hidratado, retiene aproximadamente 2 veces el líquido en capacidad de hincharse libremente que una cantidad equivalente en seco de material celulósico básico en forma no dividida.
7. Una estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 1, en la que

dicha estructura absorbente comprende partículas de polímero superabsorbente, dichas células de adquisición discretas exhiben una succión capilar que es menor que la succión capilar exhibida por dichas partículas de polímero superabsorbente.
8. Una estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 7, en la que

dichas partículas de polímero superabsorbente se mezclan en dicha matriz de dichos filamentos adhesivos y dichas células absorbentes discretas.
9. Una estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 4, en la que

dicha estructura absorbente comprende una capa absorbente que tiene dichas partículas de polímero superabsorbente, estando dicha capa absorbente colocada en relación de transferencia de líquido con dicho laminado absorbente compuesto.
10. Una estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 1, en la que

dicho material absorbente particulado de dichas células de adquisición discretas exhibe una mayor expansión dimensional, al humedecerse, en una dimensión que en otra.