FR2471999A1 - Procede de preparation d'un materiau absorbant a base de polysaccharide reticule par des ions borate, materiau obtenu et son application a la fabrication d'articles absorbants - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE DE PREPARATION D'UN MATERIAU ABSORBANT SOUS FORME SECHE, SUIVANT LEQUEL: ON MELANGE UN MATERIAU POLYSACCHARIDIQUE CONTENANT UN CIS-1,2-DIOL ET DE L'EAU PENDANT UN LAPS DE TEMPS SUFFISANT POUR AU MOINS PRESQUE COMPLETEMENT HYDRATER LE MATERIAU; ON AJOUTE UNE SOLUTION AQUEUSE D'UNE SOURCE D'IONS BORATE AU MATERIAU HYDRATE AFIN DE LE RETICULER ET D'OBTENIR UNE MASSE GELIFIEE EPAISSIE; ET ON DESHYDRATE LA MASSE EPAISSIE AFIN DE CHASSER L'EAU QU'ELLE CONTIENT.

Description

La présente invention est relative à des matériaux

hyper-absorbants, à un procédé pour leur préparation, ain-

si qu'aux articles absorbants, comme des couches, par ex-

emple, contenant les matériaux hyper-absorbants. Plus par-

ticulièrement, la présente invention est relative à des hyper-absorbants polysaccharidiques de type cis-1,2-diol

réticulés à l'aide de borax; à un procédé pour la prépara-

tion des polysaccharides hyper-absorbants réticulés à l'ai-

de de borax, ainsi qu'à des articles absorbants, comme des couches, contenant le matériau hyper-absorbant sec comme

exemple particulier duquel on citera le guar.

Dans la littérature des brevets sont décrites de nom-

breuses tentatives de préparation de matériaux absorbants de ce type, c'est-à-dire des matériaux capables d'absorber de nombreuses fois leur poids d'eau ou de diverses humeurs

de l'organisme.

La liste suivante est représentative des brevets des E.UoA. qui ont été accordés dans ce domaine:

Le brevet des E.U.Ao 3.528.421 de VincentL. Vaillian-

court, et al (coussinet protecteur absorbants jeter pour

malades à l'hôpital ou produit similaire, absorbant chimi-

que à base de silicate de calcium hydraté); le brevet des E.U.A. n 3.563. 243 de Julius A. Lindquist (coussinets ou

tampons protecteurs tels que couches, coussinets protec-

teurs et autres, absorbant polymère hydrophile); le brevet

des E.UoA. n 3.669.103 de Billy Jean Harper et al. (pro-

duits absorbants contenant un absorbant polymère hydrocol-

loidal contenant un polymère légèrement réticulé comme la poly-N-vinylpyrrolidone, le polyvinyltoluènesulfonate, le

poly-sulfoéthyl acrylate, et autres); le brevet des E.U.A.

n 3.686.024 de Robert J. Nankee (articles absorbant l'eau revêtus d'un gel gonflé à l'eau comme, par exemple, un polyacrvlamide réticulé partiellement hydrolisé) le brevet

des E.U.A. n 3.670.731 de Carlyle Harmon (pansement absor-

bant utilisant une composition hydrocolloidale hydrosolu-

ble); le brevet des E.U.A. n 3.783.872 de Paul A. King (articles absorbants, comme des couches, etc.. utilisant

des hydrogels insolubles comme milieux absorbants);le bre-

vet des E.U.A. no 3.898.143 de Per Gunnar Assarsson, et al. (articles absorbants à jeter, utilisant du poly(oxyde

d'éthylène) et au moins 'un autre polymère hydrosoluble co-

réticulés par irradiation haute énergie); le brevet des E.U.A. n0 4.055. 184 de Hamzeh Karami (tampons absorbants pour couches à jeter, serviettes hygiéniques, bandages, etc. utilisant un mélange solide, finement divisé, d'un copolymère greffé amidon hydrolisé/polyacrylonitrile sous

forme acide et un matériau basique hydrosoluble, non-irri-

tant et non-toxique); le brevet des E.U.A. no 4.069.177 (copolymères amidon/polyacrylonitrile greffés par étapes, absorbant l'eau et stables à l'urine); le brevet des E.U.A n0 4.076.663 de Fusayoshi Mlasuda, et al. (résines à base

d'amidon, absorbant l'eau); le brevet des E.U.A. no 4.084.

591 de Toshio Takebe, et al. (matériau absorbant le sang, préparé à partir de filaments d'un éther cellulosique

à substituant alcoyle inférieur ou hydroxyalcoyle infé-

rieur).

Toutefois, notamment en ce qui concerne leurs appli-

cations pour absorber ou retenir les humeurs de l'organis-

me, par exemple dans des couches, serviettes hygiéniques, bandages, gants, articles de sport, etc.. les matériaux absorbants et les produits absorbants décrits dans ces

brevets ne se sont pas avérés commercialement acceptables.

Se posent toujours des problèmes comme: un pouvoir absor-

bant insuffisant, la décomposition de la structure du gel au contact d'humeurs salines, l'incompatibilité avec les

articles absorbants.

- Dans le brevet des E.U.A. n0 3.903.889 de David Torr, on décrit comme composition absorbante à utiliser dans des produits absorbants un guar modifié par des anions borate

en une proportion suffisante pour complexer le gel résul-

tant de la seule hydratation du guar. En particulier, ce brevet décrit l'introduction d'ions borate dans le produit

absorbant, sous la forme d'un agent essentiellement inso-

luble dans l'eau et libérant des ions borates dans lequel

les ions borate libres sont lentement libérés dans le sys-

tème absorbant et seulement après que le liquide aqueux

qu'on cherche à absorber ait pénétré dans le produit lui-

même. Il y est dit que le guar modifié peut absorber jus-

qu'à au moins 20 fois son poids d'eau en donnant un gel

relativement sec, non collant et inerte.

Il s'est avéré, toutefois, que la plupart des maté-

riaux précités, sauf ceux préparés à partir de guars. sont très sensibles aux sels et sont enclins à se décomposer

en présence de sels comme les sels de sodium et de potas-

sium, de NaCl par exemple. En outre, le pouvoir absorbant décrit pour les guars modifiés par du borate de Torr s'est révélé insuffisant et la vitesse d'absorption-gélification

est trop lente pour les applications pratiques, en parti-

culier dans des couches à jeter.

Conformément à la présente invention, on a maintenant découvert qu'il est possible d'utiliser comme matériau absorbant dans des produits absorbants des particules de guar séché réticulé à l'aide de borax (donné en exemple de la classe des polysaccharides de type cis-1,2-diol)

qui ont été formées avant leur incorporation dans le pro-

duit absorbant. Cela s'oppose à la technique décrite par Torr suivant laquelle le guar réticulé à l'aide de borax est formé in situ dans le produit absorbant et seulement

après que le liquide à absorber ait pénétré dans le pro-

duit absorbant.

Conformément à la présente invention, on obtient une nouvelle forme de particules sèches de guar réticulé à l'aide de borax en mélangeant du guar et de l'eau pendant un laps de temps suffisant pour permettre l'hydratation au moins presque complète du guar; en ajoutant une solution aqueuse d'une source d'ions borate au guar hydraté afin de réticuler le guar et d'obtenir une masse épaissie; et en chauffant la masse épaissie afin de chasser l'eau qu'elle contient. Le guar réticulé sec peut ensuite être réduit en paillettes ou en une forme pulvérulente très fine pour que la formation d'une enveloppe formant barrière, phénomène

indiqué dans le brevet de Torr, ne devienne pas un problè-

me significatif. Il est préférable de lyophiliser la masse épaissie, ce qui permet de recueillir le guar réticulé à

l'aide de borax sous la forme d'un matériau poreux sec.

C'est ainsi que, suivant un mode de réalisation de la présente invention, on disperse du guar dans un milieu

aqueux afin d'obtenir une solution visqueuse de guar hy-

draté; on mélange la solution visqueuse, à température

élevée, jusqu'à ce que la solution soit uniformément homo-

généisée; on ajoute du borax ou autre composé libérant des ions borate à la solution homogénéisée de guar hydraté tout en agitant la solution jusqu'à ce que le guar hydraté soit réticulé et forme une masse gélifiée épaissie; on met

la masse épaissie sous la forme d'une feuille; et on lyo-

philise la feuille.

En conséquence, la présente invention vise également des produits à base de guar réticulé à l'aide de borax qui peuvent se présenter sous diverses formes, par exemple

sous forme de matériaux pulvérulents très fins, de paillet-

tes ou de particules poreuses lyophilisées, ainsi que les

articles absorbants contenant ces matériaux absorbants.

Une forme préférée de l'article absorbant suivant la présente invention est celle de couches à jeter, dont la structure dans son ensemble peut être la même que celle de toutes couches à jeter classiques du type comprenant une feuille supérieure venant au contact du corps et qui

est perméable aux liquides, une feuille inférieure imper-

méable aux liquides, et une couche absorbante intermédiaire faite en - ou contenant - le matériau absorbant à base de guar réticulé à l'aide de borax. En ce qui concerne des réalisations particulières des couches à jeter suivant la présente invention, on se référera d'une façon générale aux brevets précités. Une réalisation particulièrement préférable d'article absorbant est illustrée, par exemple, dans le brevet des E.U.A. n0 4.055.180 dans lequel sont associées à un tampon absorbant plusieurs poches ou cellules contenues dans des poches. Comme autres articles absorbants dans lesquels les matériaux absorbants suivant la présente invention peuvent être particulièrement avantageux, on

citera, par exemple, des serviettes hygiéniques, des ban-

dages, des articles de sport, des gants comme des gants de travail, des gants à usage cosmétique, etc.. tous arti-

cles absorbants qui ont en commun le fait qu'ils sont con-

çus pour être jetés après une application unique et qu'on les utilise en contact avec des humeurs de l'organisme comme l'urine, les pertes menstruelles, la transpiration,

etc. Il s'ensuit que, d'une façon très générale, la pré-

sente invention fournit des articles absorbants dans les-

quels des particules absorbantes du guar réticulé à l'aide

de borax sont contenues dans, sur, ou portées par un maté-

riau de support, les articles étant capables d'être main-

tenus en contact avec le corps de l'utilisateur de telle façon que les particules absorbantes soient en contact

avec les humeurs exsudées par l'organisme, soit directe-

ment, soit après passage à travers une feuille de revête-

ment en contact avec le corps de l'utilisateur.

D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'in-

vention apparaîtront dans la description qui va suivre.

Le guar de départ est un matériau polysaccharidique hydrocolloide qui est une espèce de galactomannane et qu'on

peut obtenir à partir d'une plante, cyamposis tetragonolQ-

ba. En outre, diverses formes de guar modifié bien connues dans la technique et accessibles dans le commerce peuvent

également être utilisées comme guar de départ. Comme for-

mes appropriées de guar modifié, on citera les dérivés de guar oxydés, acétylés, carboxylés, estérifiés, méthylés, aminés, éthérés, sulfatés et phosphatés. La forme de guar

de départ modifié préférée est le guar hydroxypropylé car-

boxy-méthylé fourni par la Société Celanese (Stein-Hall)

sous le nom commercial Jaguar CMHP. Un guar carboxyméthyl-

modifié ou un dérivé de guar hydroxypropylé sont également

des formes avantageuses de guar modifié.

Le guar (ou le guar modifié) est mélangé avec une quantité suffisante d'eau, jusqu'à hydratation complète du guar. On a découvert que du guar qui n'a pas été hydraté n'est pas réticulé par les ions borate. Il est souhaitable d'utiliser de l'eau désionisée. La température de l'eau

n'est pas particulièrement critique mais,d'une façon gé-

nérale,il est préférable d'utiliser pour l'hydratation de l'eau à une température comprise entre la température ambiante et l'ébullition, de préférence entre 50'C environ et la température d'ébullition. La quantité d'eau n'est

pas critique non plus et, d'une façon générale, est d'en-

viron 20 à 100 g d'eau par g de guar ou de guar modifié, de préférence d'environ 30 à 80 ml d'eau par g de guar ou

de guar modifié.

On laisse la solution eau-guar reposer pendant un laps de temps suffisant pour que le guar-ou le guar modifié soit au moins pratiquement complètement hydraté, de préférence complètement hydraté. D'une façon générale, un laps de temps d'environ 5 minutes à 2 heures suffit pour que le guar soit complètement hydraté. Une proportion de guar à eau d'environ 0,5 à 20 g et de préférence d'environ 1 à 10 g de guar pour 100 ml d'eau produira une solution épaissie,

visqueuse et capable de s'écouler.

Afin de diminuer la quantité d'énergie nécessaire à l'élimination de l'eau du guar réticulé à l'aide de borax résultant, la quantité d'eau, par rapport à la quantité de guar, doit être maintenue aussi basse que possible. Il s'ensuit qu'il est préférable d'utiliser la quantité minimale d'eau pour hydrater suffisamment le guar et permettre aux réactions ultérieures de réticulation et de gélification d'avoir lieu. Toutefois, si la quantité

d'eau est trop faible, il est difficile de mener l'hydrata-

tion à bonne fin et la masse hydratée peut être trop épais-

se et visqueuse pour réaliser la réaction ultérieure de

réticulation. Il s'ensuit qu'une proportion d'eau d'hydra-

tation représentant d'environ 30 à 70 ml et, de préféren-

ce, d'environ 30 à 50 ml d'eau par g de guar est préféra-

ble. Pour assurer l'hydratation complète du guar, on peut

ajouter le guar à l'eau désionisée en agitant fortement.

D'une façon générale, la réaction d'hydratation est relati-

vement insensible au pH, et l'hydratation a lieu à un pH d'environ 2 à 10 ou plus. Toutefois, l'hydratation s'ef- fectue le plus rapidement à un pH d'environ 4 à 8 et, de préférence, à pH presque neutre ou légèrement acide.,

Une fois la réaction d'hydratation terminée, on ajou-

te à la solution de guar hydraté une solution aqueuse ayant de préférence une concentration aussi élevée que possible d'une source d'ions borate, afin de réticuler le

guar et d'obtenir une masse épaissie semblable à un gel.

On pense que la réaction de réticulation a lieu entre les groupes hydroxyle du guar hydraté et les ions borate. La source d'ions borate peut être n'importe quel matériau hydrosoluble pouvant fournir des ions borate à la réaction de réticulation. Comme exemples de matériaux appropriés, on

citera les sels de métaux alcalins, de métaux alcalino-

terreux et d'ammonium d'anions borate. Comme exemples

d'anions borate utilisables, on citera les anions tétrabo-

rate, métaborate et perborate. Le borax (Na2B407O OH20)

est la source préférée d'ions borate comme agent de réticu-

lation. La concentration de borax (utilisée comme mesure de la concentration en ions borate) dans la solution aqueuse n'est pas particulièrement critique. D'une façon

générale, la concentration en borax nécessaire pour réali-

ser la réticulation peut être déterminée par des essais de

routine ou par calcul. Dans la plupart des cas, une solu-

tion aqueuse contenant d'environ 0,1 à 20 g et de préféren-

ce de 1 à 10 g de borax est généralement suffisante pour g du guar présent dans la solution visqueuse de guar hydraté. D'une façon générale, la concentration en ions borate doit être choisie de façon à représenter un léger excès stoechiométrique par rapport au nombre de groupes hydroxyle réticulables et autres groupes réactifs du guar hydraté, car un pH légèrement basique favorise l'absoripon ultérieure des humeurs organiques qui peuvent elles-mêmes être légèrement acides. D'autres substances alcalines qui

ne gênent pas la réaction de réticulation peuvent égale-

ment être ajoutées à la réaction de réticulation afin de conférer un pH légèrement alcalin au guar réticulé, par exemple un pH de 7,1 à 9,0. Comme exemples dessubstances alcalines précitées, on citera: le bicarbonate de sodium,_ le carbonate de sodium, les phosphates de métaux alcalins, les sels alcalins'd'acides organiques comme les sels de sodium ou de potassium de l'acide citrique, de l'acide tartrique, etc.. La solution aqueuse contenant les ions

borate est rapidement ajoutée au guar hydraté, en mélan-

geant de façon suffisante pour assurer une complète homo-

généisation. La température au cours de la réaction de ré-

ticulation n'est pas particulièrement critique mais, d'une

façon générale, peut être comprise entre environ la tempé-

rature ambiante et 100'C environ, de préférence entre d'environ 35 à 600C. Il s'ensuit qu'il n'est pas nécessaire

de chauffer la solution aqueuse d'ions borate ou d'atten-

dre le refroidissement du guar hydraté avant de l'addition-

ner de la solution contenant des ions borate.

Le pH de la réaction de réticulation doit être alca-

lin mais, sinon, n'est pas particulièrement critique, et

la réaction s'effectue à un pH d'environ 7 à 11, de préfé-

rence d'environ 7,5 à 9.

D'une façon générale, la réaction de réticulation est

terminée en un laps-de temps d'environ 1 à 24 heures, sui-

vant des facteurs tels que la température, le pH, l'impor-

tance, la vitesse et le degré de mélange, la concentration

en ions borate, etc.. La réaction de réticulation est ter-

minée lorsque la viscosité de la masse épaissie résultante, semblable à un gel, ne varie plus. Suivant la quantité d'eau utilisée pour hydrater le guar, la viscosité du guar réticulé à l'aide de borax est d'environ 50. 000 à 150.000 centipoises. Il s'ensuit que le guar hydraté, réticulé à l'aide de borax, peut avoir une consistance allant de celle d'un gel cohérent pouvant être versé lentement à celle d'une gélification du premier stade dans laquelle la masse

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épaissie n'est plus versable mais n'a pas de stabilité di-

mensionnelle, ou à celle d'une gélification du second sta-

de dans laquelle le gel présente une certaine stabilité dimensionnelle et retient temporairement la forme donnée, mais s'étale s'il n'est pas retenu en place pendant un

court laps de temps.

On obtient ainsi une masse épaissie de guar hydraté

réticulé à l'aide de borax qu'on sèche en chauffant, jus-

qu'à ce que la teneur en eau soit réduite à une valeur d'environ 0 à 20% et de préférence d'environ 0 à 15% d'eau par rapport au poids du produit séché. Le guar hydraté et

réticulé peut être séché par n'importe quelle mode de sé-

chage classique, par exemple par séchage à la vapeur, sé-

chage à l'air, séchage sous vide ou à l'aide d'un four à

micro-ondes, ou toute association de ces modes de séchage.

Néanmoins, un mode particulièrement préférable et avanta-

geux de séchage consiste à lyohpiliser le matériau gélifié.

Par exemple, on peut sécher le matériau gélifié en le plaçant sur un tambour de séchage, en séchant à la vapeur, ou à l'aide d'une installation similaire. Le matériau séché se présente sous la forme d'une feuille ou masse

friable qui s'émiette aisément lorsqu'on la manipule légè-

rement à la main ou lorsqu'on la broie en poudre ou en

particules de type paillettes. Il est avantageux de cisail-

ler la masse séchée afin de l'obtenir sous la forme de

paillettes très fines ayant généralement une épaisseur d'en-

viron 10 à 200 et, de préférence, d'environ 10 à 50 mi-

crons et présentant un rapport de longueur à épaisseur d'environ 10/1 à 50/1 et de préférence d'environ 30/1 à

50/1. Sous cette forme, lorsque les paillettes sont réhy-

dratées lorsqu'elles viennent en contact avec de l'eau, de

l'urine ou autre substance liquide, la formation d'une en-

veloppe formant barrière (c'est-rà-dire la formation d'une

pellicule de gel impénétrable sur la face externe des par-

ticules absorbantes de guar réticulé à l'aide de borax qui empêche la migration du fluide à absorber à l'intérieur

des particules) ne devient pas un problème significatif.

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En tous cas, comme les particules absorbantes suivant la présente invention sont dejà réticulées, la formation d'une enveloppe formant barrière risque beaucoup moins de se produire qu'avec les matériaux absorbants à base de guar décrits dans le brevet no 3.903.889 de Torr. Il s'en-

suit qu'on ne rencontre pas de problème particulier lors-

que la masse séchée de guar réticulé est réduite en poudre.

On a découvert, toutefois, qu'une technique de sécha-

ge particulièrement préférable consiste à lyophiliser la

masse épaissie de guar réticulé, car cela permet de re-

cueillir les particules absorbantes sous la forme d'un ma-

tériau en paillettes, sec et poreux. Conformément à cet aspect de la présente invention, on obtient un matériau absorbant poreux, lyophilisé, à base de guar réticulé en dispersant du guar ou un dérivé de guar dans un milieu

aqueux afin d'obtenir une solution visqueuse de guar hy-

draté; en mélangeant la solution visqueuse, dans des con-

ditions de haut cisaillement, jusqu'à ce que la solution soit homogéinisée de façon uniforme; en ajoutant du borax

ou autre composé libérant du borate à la solution homogé-

néisée de guar hydraté, tout en agitant la solution jus-

quTà ce que le guar hydraté soit réticulé et forme une masse épaissie semblable à un gel; en préparant une feuille à partir de la masse épaissie; en congelant la masse; en

la transformant en granules, puis en lyophilisant le maté-

riau granulaire.

Lorsque la réaction de réticulation est terminée, on

place habituellement la masse gélifiée épaissie sur un pla-

teau afin d'obtenir une feuille ayant une épaisseur de l'ordre d'environ 10 mm à 3 cm, de préférence d'environ 10

mm à 1 cm. On congèle la feuille, on la transforme en gra-

nules, puis on sèche à l'aide d'une installation classique

de lyophilisation. Les paramètres typiques pour la lyophi-

lisation comprennent: une température du condenseur de l'ordre d'environ 73 à -45,50C, de préférence d'environ -59 à -45,50C, un vide de l'ordre d'environ 1,33 à 66,5 Pa

et de préférence d'environ 1,33 à 6,65 Pa; et une tempéra-

ture de sublimation de l'ordre d'environ 10 à 650C, de

préférence d'environ 32 à 540C. On obtient une forme lyo-

philisée poreuse, blanc comme la neige, de matériau absorbant. Le matériau poreux a une densité apparente d'environ 0,01 g/cm ou moins, de préférence d'environ

3 3

0,005 g/cm à 0,1 g/cm Le produit absorbant séché, à base de guar réticulé à l'aide de borax suivant la présente invention est inodore et non toxique et, qu'il soit sous forme de poudre, de paillettes ou d'un matériau poreux lyophilisé, il s'écoule aisément. Lorsqu'il est réhydraté par de l'eau, de l'urine

ou autre humeur organique ou liquide aqueux il peut ferme-

ment retenir ou absorber jusqu'à environ 100 fois son poids du liquide et, au minimum, est capable de retenir ou d'absorber, sans application d'une pression externe sur le système absorbant, au moins une quantité de liquide équivalant à la quantité d'eau d'hydratation utilisée pour

préparer le guar hydraté lors de l'étape initiale du pro-

cédé. C'est ainsi que les particules absorbantes sèches suivant l'invention peuvent retenir jusqu'à 100 fois leur poids d'eau sans devenir collantes et en restant sous la forme d'une masse cohérente, bien qu'on puisse observer un léger écoulement. Lorsque la proportion de liquide absorbé représente d'environ 30 à 50 fois le poids des particules absorbantes séchées, on obtient une masse plus

épaisse, ne s'écoulant pas et relativement sèche. Le maté-

riau absorbant à base de guar réticulé à l'aide de borax suivant l'invention présente son plein pouvoir absorbant dans une gamme de température très étendue englobant au

moins les températures rencontrées dans des conditions nor-

males d'utilisation, par exemple d'environ 160 à 490C. Le

matériau absorbant suivant l'invention est également insen-

sible aux solutions salines et autres sels qu'on peut ren-

contrer dans de nombreuses applications typiques, par exem-

ple pour absorber l'urine lorsqu'on l'utilise dans des cou-

ches, pour absorber le sang ou autres pertes provenant de

blessures lorsqu'on l'utilise dans un bandage, pour absor-

ber la transpiration lorsqu'on l'utilise dans des gants ou

accessoires similaires ou articles de sport, etc..

Le produit absorbant séché, à base de guar réticulé à l'aide de borax peut être utilisé à titre du matériau absorbant, ou à titre de partie du matériau absorbant en remplaçant en partie ou en totalité le matériau absorbant utilisé dans les articles absorbants classiques, notamment dans des articles absorbants à jeter tels que couches à jeter, serviettes hygiéniques, tampons, bandages, articles de sport par exemple les bandeaux et bracelets utilisés pour absorber la sueur du front et des poignets, gants et doublures de gants, etc.. tous articles qui sont utilisés pour absorber et retenir fermement des humeurs organiques telles que l'urine, le sang, la transpiration, les exsudats des plaies, etc.. Par exemple, lorsqu'on les utilise comme noyau absorbant ou partie du noyau absorbant d'une couche à jeter classique à plis creux, notamment du type décrit

dans le brevet des E.U.A. n' 3.893.460 de Karami, les par-

ticules absorbantes suivant l'invention peuvent simplement

être dispersées sur ou dans toute la masse du noyau absor-

bant de la couche ou autre article absorbant. En outre, la répartition des particules absorbantes de guar réticulé à l'aide de borax sur le ou dans toute la masse du noyau absorbant peut être uniforme ou désordonnée ou se présenter suivant un motif prédéterminé, par exemple sous forme de lignes droites, sinueuses ou s'entrecoupant, ou sous la forme d'une série de points, de lignes, etc. On peut également, suivant l'invention, utiliser le guar absorbant réticulé à l'aide de borax comme pellicule continue remplaçant ou utilisée en plus du noyau absorbant

de l'article absorbant.

D'une façon très générale, les articles absorbants suivant la présente invention comprennent les particules séchées de guar réticulé à l'aide de borax sous la forme d'une poudre, de paillettes ou de granules poreux, ou sous la forme d'une pellicule retenue sur ou répartie sur toute la longueur d'un matériau de support qui est de préférence souple, afin que l'article puisse être maintenu en contact

* avec un corps animal, les particules ou la pellicule absor-

bante(s) de guar séché, réticulé à l'aide de borax,étant

ainsi en contact avec l'écoulement fluide des humeurs or-

ganiques exsudées par le corps animal, soit directement, soit après passage à travers une feuille de couverture ou

supérieure en contact avec le corps. Par exemple, une cou-

che à jeter utilisable aussi bien pour les bébés que pour

les adultes souffrant d'incontinence, ou une serviette hy-

giénique, etc.. comprend habituellement une feuille supé-

rieure perméable aux liquides, en contact avec le corps; une feuille inférieure imperméable aux liquides; et une

couche intermédiaire en - ou contenant- le matériau absor-

bant. La feuille supérieure ou de couverture perméable aux liquides et en contact avec le corps qui peut, en fait, être utilisée pour recouvrir les bords externes et passer sous la feuille inférieure imperméable aux liquides peut être obtenue, par exemple, à partie fibres cellulosiques

tissées ou intissées ou autre matériau perméable aux liqui-

des ayant une résistance au mouillé et une résistance mé- canique suffisantes pour lui permettre de résister à la rupture ou la

désintégration lorsqu'elle est en contact avec les humeurs de l'organisme ou lorsqu'elle est soumise

à unetension.

La feuille inférieure imperméable aux liquides peut être obtenue à partir de toute matière plastique filmogène insoluble dans l'eau comme le polyéthylène, le nylon, etc.

Il est bien entendu que, dans la mesure o n'importe les-

quels des matériaux constituant les articles absorbants viennent en contact avec le corps humain ou autre corps

animal, ils doivent être non toxiques et non irritants.

La couche intermédiaire ou le noyau absorbant peut être obtenu uniquement à partir des particules séchées de

guar réticulé à l'aide de borax, ou de la pellicule obte-

nue à partir de ces particules de guar, mais il est préfé-

rable que les particules absorbantes soient simplement mé-

langées avec ou réparties dans toute la masse d'un support

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en matériau hydrophile, par exemple une feuille de pâte de

bois, un tampon cellulosique, etc.. On peut également uti-

liser de la toile, du papier, une résine mousse synthéti-

que ou des fibres sous forme de feutre comme matériau de support pour les particules ou la pellicule en guar réti-

culé à l'aide de borax. Il est bien entendu que la propor-

tion de matériau absorbant à base de guar réticulé à l'ai-

de de borax dépend de l'utilisation finale à laquelle l'ar-

ticle absorbant est destiné. Lorsqu'on l'utilise dans des couches, la proportion d'absorbant doit être suffisante pour retenir, sans fuites, au moins deux et de préférence

cinq mictions, soit environ 250 ml. Il s'ensuit que la pro-

portion de guar absorbant réticulé à l'aide de borax est d'environ 1 à 10 et, de préférence, d'environ 2 à 5 g dans

la couche absorbante à jeter.

Outre l'insensibilité à la température et l'insensi-

bilité aux sels qui caractérisent le pouvoir absorbant des

absorbants à base de guar réticulé à l'aide de borax sui-

vant l'invention, les absorbants sont en outre caractérisés par leur pouvoir d'absorber et de retenir de nombreuses fois leur propre poids de liquides tels que l'eau, l'urine, le sang, la transpiration, etc.. sous la forme d'un gel ferme et stable qui ne perd pas le liquide absorbant même lorsqu'il est soumis aux pressions modérées rencontrées en cours d'utilisation, par exemple dûes au poids d'un enfant

lorsqu'on l'utilise comme matériau absorbant dans des cou-

ches absorbantes. Toutefois, conformément à un mode de réalisation préféré de la présente invention, le pouvoir qu'a l'article absorbant de résister à l'expression des liquides absorbés sous l'application de pressions externes est fortement amélioré en utilisant le matériau absorbant

et en y incorporant des structures multicellulaires qui em-

prisonnent les fluides absorbés, convertis à l'état géli-

fié par le matériau absorbant, contenus dans les cavités des structures multicellulaires. Comme exemples de ces

structures multicellulaires on citera des feuilles en ma-

-tière plastique fortement gaufrées, notamment KIMCELL, pro-

duit de la Société Kimberly-Clark, ou des mousses en ma-

tière plastique à cellules ouvertes comme SCOTTFOAM, mous-

se de polyuréthane réticulé fourniepar la Société Scott Paper Company. Une structure multicellulaire (de type dit "à bulles") particulière, utilisée dans des couches à jeter et avec laquelle le guar absorbant réticulé à l'aide de borax suivant l'invention peut être efficacement utilisé

est décrite dans le brevet des E.U.A. n0 4.055.180.

En ce qui concerne l'utilisation de la structure multicellulaire de support, on remarquera que les forces

externes sont communiquées plutôt à la structure de sup-

port qu'au gel emprisonné et que, de ce fait, le fluide

ou gel absorbé n'est pas exprimé par les forces externes.

Lorsqu'on utilise la structure multicellulaire de

support, les particules séchées d'absorbant réticulé peu-

vent être directement introduites dans les cellules, ou

les cellules peuvent être imprégnées à l'aide du-gel réti-

culé hydraté et séchées in situ par n'importe lequel des'

modes opératoires précités, particulièrement par lyophili-

sation.

Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à

titre d'illustration de la présente invention.

EXEMPLE 1

On-disperse 20 g de guar (Celanese&CMHP, dérivé de guar hydroxypropylé carboxylé) dans 2 litres d'eau à 50'C dans

un récipient à chemise de vapeur muni d'un agitateur méca-

nique et on agite le mélange pendant 30 minutes tout en ajoutant de l'eau afin de compenser toute évaporation, et,

au bout de ce temps, le guar est entièrement hydraté.

Indépendamment, on prépare une solution aqueuse de borax (Na2B 07.10H20) en dissolvant environ 1 g de borax dans 20 ml d'eau. On ajoute lentement la solution aqueuse de borax au guar hydraté pendant qu'il est encore dans le récipient à chemise de vapeur, et on mélange soigneusement,

obtenant ainsi un gel réticulé.

On sèche le gel réticulé dans le même récipient à chemise de vapeur, par chauffage à la vapeur, jusqu'à

siccité. On recueille une masse friable qu'on peut aisé-

ment réduire en paillettes en la manipulant.

Lorsqu'on introduit 1 partie des paillettes séchées de guar réticulé'à l'aide de borax dans un bécher Griffen bas de 100 ml et les réhydrate à 370C à l'aide d'urine synthétique, elles peuvent absorber au moins 50 parties

de l'urine synthétique sans acquérir le pouvoir de s'écou-

ler, c'est-àdire cu'elles restent cohérentes et ne s'écou-

lent pas hors du bécher même lorsqu'on le bascule de côté.

EXEMPLE 2

On obtient un matériau poreux absorbant réticulé à l'aide de borax en opérant comme suit: On porte 8 litres d'eau désionisée à 50'C dans un réacteur en acier inoxydable à chemise de vapeur muni d'un agitateur mécanique. On disperse dans l'eau, en agitant rapidement, 80 g du même guar que celui utilisé à l'exemple 1. On transfert la solution hydratée visqueuse dans un

malaxeur Grifford-W'ood à haut cisaillement dans lequel-

elle est complètement homogénéisée en 30 minutes environ.

Puis on ajoute rapidement une solution aqueuse de borax

(8 g de borax dissous dans 300 ml d'eau), tout en conti-

nuant à agiter, à la solution homogénéisée. On obtient un matériau réticulé gélifié ayant une viscosité d'environ 150.000 centipoises, on fait vieillir pendant une nuit, puis on le place sur un plateau de façon à obtenir une

feuille ayant une épaisseur de un cm environ.

On sèche à l'aide d'une installation classique de lyophilisation, en utilisant une chambre de séchage sous vide à plateaux munie de serpentins de chauffage et de refroidissement. On maintient la chambre sous une pression égale ou inférieure à -13,3 Pa. On congèle la feuille à -45,50C. On maintient la température des plateaux à 380C environ pendant environ 2 jours. Le matériau résultant

se présente sous la forme d'une feuille lyophilisée po-

reuse, ayant la blancheur de la neige, ayant une masse spécifique d'environ 0,01 g/cm On introduit, sans tasser, 1 g du matériau absorbant

2471999.

poreux lyophilisé, sous forme broyée, dans un bécher Griffen de 100 ml, de façon que le volume occupé soit de ml environ. Le matériau absorbe rapidement 50 ml d'urine synthétique (à 370C) et forme un gel ferme. La masse réhydratée est encore capable d'absorber encore 50 ml de liquide sans perte ou fuites notables. Le gel est

stable, même au bout de plusieurs jours.

EXEMPLE 3

Cet exemple illustre l'utilisation des particules de guar réticulé à l'aide de borax dans un matériau pour couches utilisant une feuille multicellulaire "à bulles" pour

retenir le matériau absorbant.

Dans chaque cellule d'un morceau carré de 10 x 10 cm de KIMCELL (feuille de polyéthylène converti fortement gaufrée sous forme alvéolaire, c'est-àdire de cellules hexagonales tassées les unes contre les autres, produit

fourni par Kimberly-Clark) on introduit une petite quanti-

té (environ 4 mg) de la feuille séchée obtenue à l'exemple 1 sous forme de paillettes. On utilise au total 320 mg du

guar réticulé à l'aide de borax.

On ajoute ensuite de l'urine synthétique, jusqu'à ce qu'une quantité totale de 19 g d'urine synthétique soit retenue par les 320 mg d'absorbant et qu'un gel ferme se

forme. On détermine la stabilité du gel par un test norma-

lisé de sécheresse des couches, comme suit: On place une feuille supérieure standard pour couches par-dessus la feuille de KIMCELL. Puis on place un morceau de papier filtre sur la feuille supérieure de la couche,

sous une pression de 3,45x103 Pa et on renverse le tout.

Le poids d'eau absorbé par le morceau de papier filtre,

qui sert de mesure du re-mouillage, n'est que de 1 g envi-

ron, soit seulement une trace.

EXEMPLE 4

Dans cet exemple, un guar hydraté, réticulé à-l'aide de borax et préparé de la même manière qu'à l'exemple 2 est placé dans les cellules d'une feuille KIMCELL et, au bout de plusieurs heures de vieillissement, on lyophilise

en opérant comme décrit à l'exemple 2. Le matériau résul-

tant, dont chaque cellule est remplie du guar boraté poreux absorbé, est capable d'absorber et de retenir une

quantité d'urine supérieure à 60 fois le poids de l'absor-

bant.

EXEMPLE 5

On ajoute lentement 20 g de guar modifié (CMPH, de la Société Celanese) à 1000 ml d'eau désionisée à 100C, et on mélange rapidement pendant environ 30 minutes de façon à

obtenir une bonne dispersion. On porte ensuite la tempéra-

ture à 490C afin de mener l'hydratation à bonne fin. Une solution aqueuse de borax (2 g de borax dans 20 ml d'eau désionisée), qui a été préparée au préalable, est ajoutée au guar hydraté, et on agite rapidement pendant 10 minutes au cours desquelles se forme le gel. On transfère la masse réticulée gélifiée dans un bécher et on laisse prendre en masse et refroidir à l'air. On étale la masse et on la laisse sécher à l'air à température ambiante. L'absorbant séché, retiré du bécher, est capable d'absorber et de retenir plus de 50 fois son poids d'eau tout en restant

sous la forme d'un gel assez ferme.

EXEMPLE 6

On hydrate 20 g de guar, comme à l'exemple 1, para-

graphe 1, en utilisant 2 litres d'eau à 50 C. On utilise

la dispersion résultante pour imprégner une éponge en poly-

uréthane (de 15 x 25 cm et 10 cm d'épaisseur) jusqu'à obtention d'une absorption de 200% par rapport au poids de l'éponge. Puis on traite l'éponge imprégnée à l'aide d'une

solution aqueuse de borax (2 ml, dans 20 ml d'eau désioni-

sée). Puis on lyophilise le produit comme décrit à l'exem-

ple 2.

EXEMPLE 7

On opère comme décrit aux exemples 1, 2, 3, 5 et 6 en utilisant les produits suivants: de l'alcool polyvinylique,

de la gomme arabique, du galactose, et de la pectine.

EXEMPLE 8

Cet exemple met en évidence le pouvoir qu'a du guar réticulé à l'aide de borax de s'hydrater et de gélifier des solutions acides (par exemple l'urine) lorsqu'on

l'utilise en mélange avec'des substances alcalines.

On mélange un matériau absorbant réticulé à l'aide de borax et lyophilisé, préparé comme à l'exemple 2, avec une substance alcaline (par exemple Na5P3010 M90). Le matériau alcalin est présent en une quantité suffisante pour neutraliser les acides présents dans des solutions telles que l'urine humaine. Ce mélange peut absorber plus

de 50 fois son poids d'urine.

Bien que la présente invention ait été décrite d'une façon générale en prenant le guar comme exemple, il est bien entendu qu'on peut tout aussi bien utiliser d'autres matériaux équivalants, c'est-à-dire d'autres matériaux polysaccharidiques de type cis-1,2-diol (comme à l'exemple 7). Ces matériaux sont bien connus et sont notamment: la

gomme de caroube, la gomme arabique, les algines, les pec-

tines et hémi-celluloses contenant des cis-1,2-diols comme le rhamnose, le mannose et le galactose. En outre, de façon remarquable, de l'alcool polyvinylique contenant de

l'acétate de polyvinyle partiellement hydrolysé peut égale-

ment fonctionner d'une façon similaire aux cis-1,2-diols précités.

Claims (26)

REVENDICATIONS

1. Procédé de préparation d'un matériau absorbant sous forme sèche, suivant lequel: on mélange un matériau polysaccharidique contenant un cis1,2-diol et de l'eau pendant un laps de temps suffisant pour au moins presque complètement hydrater le matériau; on ajoute une solution aqueuse d'une source d'ions borate au matériau hydraté afin de le réticuler et d'obtenir une masse gélifiée épaissie; et on déshydrate la masse épaissie afin de

chasser l'eau qu'elle contient.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé

en ce que le matériau polysaccharidique est du guar.

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé

en ce qu'on déshydrate la masse épaissie par lyophilisa-

tion.

4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'eau utilisée pour hydrater le cis-1,2-diol est d'environ 30 à 100 parties d'eau par

partie de diol.

5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé

en ce que le guar est du guar hydroxypropylé carboxy-

méthylé.

6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réduit le matériau polysaccharidique en

paillettes.

7. Procédé de préparation d'un matériau absorbant poreux lyophilisé, suivant lequel: on disperse un matériau polysaccharidique de type cis-1,2diol dans un milieu

aqueux afin d'obtenir une solution visqueuse de polysaccha-

ride hydraté; on mélange la solution visqueuse, dans des conditions de haut cisaillement, jusqu'à homogénéisation

uniforme de la solution; on ajoute du borax ou autre com-

posé libérant des ions borate à la solution homogénéisée de polysaccharide hydraté tout en agitant la solution afin de réticuler le polysaccharide hydraté et d'obtenir une

masse gélifiée épaissie; on place la masse gélifiée épais-

sie sur un support; et on lyophilise la masse gélifiée épaissie, obtenant ainsi un matériau polysaccharidique

réticulé absorbant, lyophilisé et poreux.

8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'on effectue la lyophilisation en utilisant une température du condenseur d'environ 45,50C à -750C, un vide d'environ 1,33 à 66,5 Pa et une température des

plateaux d'environ 10 à 650C.

9. Guar absorbant sec, réticulé à l'aide de borax,

lorsqu'il est produit par un procédé suivant la revendi-

cation 1.

10. Guar absorbant poreux réticulé à l'aide de borax,

lorsqu'il est préparé par un procédé suivant la revendica-

tion 4.

11. Guar absorbant sec, réticulé à l'aide de borax,

lorsqu'il est préparé par un procédé suivant la revendica-

tion 5.

12. Paillettes de guar absorbant réticulé à l'aide de borax, lorsqu'elles sont préparées par un procédé suivant

la revendication 6.

13, Guar absorbant poreux, réticulé à l'aide de borax,

lorsqu'il est produit par un procédé suivant la revendica-

tion 7.

14. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé

en ce que le support est un support multicellulaire.

15. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le support multicellulaire est une feuille en matière plastique gaufrée dans les cellules de laquelle

est déposée la masse gélifiée épaissie.

16. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le support multicellulaire est une mousse en

matière plastique à cellules ouvertes, les cellules ou-

vertes étant imprégnées à l'aide de la masse gélifiée épaissie.

17. Article absorbant, capable d'absorber et de rete-

nir des quantités importantes de fluides aqueux sous la forme d'un gel stable, l'article contenant l'absorbant

sec à base de guar réticulé par du borax de l'une quelcon-

que des revendications 9, 10, 12 et 13 porté par un maté-

riau de support souple, l'article étant ainsi capable d'être maintenu en un contact conservant sa forme avec un corps animalafin que le matériau absorbant puisse être mis en contact avec les humeurs organiques exsudées par l'organisme.

18. Article absorbant suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une feuille de couverture perméable aux fluides venant au contact du

corps et placée par-dessus le support souple.

19. Article absorbant suivant la revendication 18,

caractérisé en ce que le guar est du guar hydroxypropylé.

20. Article absorbant suivant la revendication 19,

caractérisé en ce qu'il est une couche à jeter.

21. Couche à jeter comprenant une feuille supérieure venant en contact avec le corps, perméable à l'urine, une feuille inférieure imperméable aux liquides, et une couche intermédiaire entre la feuille supérieure et la feuille inférieure, comprenant l'absorbant à base de guar réticulé

à l'aide de borax suivant l'une quelconque des revendica-

tions 9, 10, 12 et 13.

22. Couche à jeter suivant la revendication 21, carac-

térisée en ce que la couche intermédiaire comprend une

couche de fibres hydrophiles portant le matériau absorbant.

23. Couche à jeter suivant la revendication 22, carac-

térisée en ce que le matériau absorbant est réparti dans

toute la masse de la couche fibreuse.

24. Couche à jeter suivant la revendication 21, carac-

térisée en ce que la couche intermédiaire comprend une couche de support multicellulaire, le matériau absorbant

étant porté dans les cellules du support.

25. Article absorbant suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'il est un pansement pour absorber le sang.

26. Article absorbant suivant la revendication 25,

caractérisé en ce qu'il est une serviette hygiénique.