PT85181B - Processo para a fabricacao de fibras individualizadas reticuladas com residuos reduzidos - Google Patents

Description

Descrição do objecto do invento que

THE BUCKEYE CELLULOSE CORPORATION norte-americana, (Estado de Ohio), industrial, com sede em Memphis, P.O. Box 8407, Estado de Tennessee 38108, Estados Unidos da América, pretende obter em Portugal, paras PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE FIBRAS INDIVIDUALIZADAS RETICU LADAS COM RESÍDUOS REDUZIDOS.

O presente invento refere-se a processos pa ra a fabricação de fibras reticuladas individualizadas, Mais especificamente o presente invento refere-se a processos para a fabricação de tais fibras em que se obtém níveis reduzi dos de agente reticulador residual.

Têm sido descritos na técnica fibras reticu ladas em forma substancialmente individualizada e métodos vá rios para as fabricar. 0 termo fibras reticuladas indivídua lizadas refere-se a fibras celulósicas que têm principalmen te vínculos de reticulação intrafibras. Quer dizer, os vínculos de reticulação são principalmente entre as moléculas de celulose e uma única fibra, em vez de entre moléculas de celulose de fibras separadas. As fibras reticuladas individualizadas são geralmente consideradas como de utilidade para aplicação em produtos absorventes. De uma maneira geral, três categorias de processos têm sido descritas para a fabri cação das fibras reticuladas individualizadas. Esses processos, abaixo descritos, serão aqui referidos como 1) processos de reticulação a seco, 2) processos de reticulação por solução aquosa e 3) processos de reticulação por solução substancialmente não aquosa. As fibras e as estruturas absor

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Case WMP 35^5 ventes que contém as fibras reticuladas individualizadas, apresentam uma melhoria em pelo menos uma propriedade de absorção, relativamente às fibras convencionais não reticuladas, Frequentemente, esta melhoria na absorção é relatada em termos de capacidade de absorção ou capacidade absorvente. Além disso, as estruturas absorventes feitas com as fibras reticuladas individualizadas apresentam geralmente uma elasticidade em húmido aumentada e uma elasticidade em seco igu< mente aumentada, relativamente às estruturas absorventes feiL tas com fibras não reticuladas, O termo elasticidade referir-se-á daqui em diante à capacidade de almofadas de fibras celulósicas voltarem ao seu estado expandido original quando libertas de uma força compressiva, A elasticidade em seco re fere-se especificamente à capacidade que uma estrutura absor vente tem de se expandir quando liberta de uma força compre^ siva, aplicada enquanto as fibras se encontram num estado substancialmente sêco, A elasticidade em húmido refere-se e_s pecificamente à capacidade que uma estrutura absorvente tem para se expandir quando liberta de uma força compressiva aplicada enquanto as fibras se encontram num estado húmido. Para as finalidades do presente invento e consistência da descrição, a elasticidade em húmido deverá ser observada e descrita para uma estrutura absorvente humedecida até à satu ração.

Processos para a fabricação de fibras reticuladas individualizadas, com a tecnologia da reticulação a sêco, são descritos na Patente U.S, N® 3,224.926 atribuída a L,J, Bernardin em 21 de Dezembro de 1965. Às fibras reticuladas individualizadas são produzidas por meio da impregna ção de fibras dilatadas com uma solução aquosa, com o agente de reticulação, desidratação e desfibração das fibras por meio de acção mecânica e secagem das fibras a temperatura elevada para se efectuar a recticulação enquanto as fibras se encontram em estado substancialmente individual. As fibras são inerentemente reticuladas num estado não dilatado,

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Case WMP 3545 deprimido, resultante de terem sido desidratadas antes da r£ ticulação. Os processos exemplificados na Patente U.S. N? 3.224.926, em que a reticulação é provocada para ter lugar enquanto as fibras se encontram num estado não dilatado, deprimido, são referidos como processos para fazer uma reticulação seca das fibras, que consequentemente são fibras ret. culadas a seco. As fibras reticuladas a seco caracterizam-se por baixos valores de retenção de líquidos (FRV). Na patente U.S. N5 3.440.135, atribuída a R. Chung em 22 de Abril de 1969, sugere-se embeberem-se as fibras numa solução aquosa do agente de reticulação para se reduzir a capacidade de ligação inter-fibras antes de se levar a efeito uma operação de reticulação a seco semelhante à descrita na Patente U.S. N5 3.224.926. Este pré-tratamento demorado, com, de preferên cia, entre 16 e 48 horas, é considerado como melhorando a qualidade do produto ao reduzir o conteúdo de emaranhamento resultante de uma desfibração incompleta.

Processos para a produção de fibras reticuladas em solução aquosa são descritos, por exemplo, na Patente U.S. N? 3.241.553, atribuida a F.H. Steiger em 22 de Março de 1966. As fibras reticuladas individualizadas, são produzidas reticulando-se as fibras numa solução aquosa que contém o agente reticulador e um catalisador. As fibras produzidas desta maneira são daqui em diante referidas como fibras reticuladas em solução aquosa. Devido ao efeito dilatador da água sobre as fibras celulósicas, as fibras reticuladas em solução aquosa são reticuladas enquanto se encontram num estado não deprimido, dilatado. Relativamente às fi bras reticuladas a seco as fibras descritas na Patente U.S. N? 3.241.553, reticuladas em solução aquosa, têm maior flexi] bilidade e menor rigidez e caracterizam-se por um valor de retenção de líquidos (FRV) mais elevado. As estruturas absorventes feitas com fibras reticuladas em solução aquosa apresentam elasticidades em húmido e em seco mais baixas do que as almofadas feitas com fibras reticuladas em seco.

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Na Patente U.S, N? 4.035 147, atribuída a S. Sangenis, G. Guiroy e J. Quere, em 12 de Julho de 1977, é apresentado um método para a produção de fibras reticuladas individualizadas, fazendo-se contactar fibras desidratadas, não dilatadas, com agente de reticulação e catalisador, numa solução substancialmente não aquosa, a qual contém uma quantidade de água insuficiente para provocar a dilatação das fi bras. A reticulação dá-se enquanto as fibras se encontram dentro da solução substancialmente não aquosa. Este tipo de processo será daqui em diante referido como um processo de reticulação por solução não aquosa; e as fibras produzidas por meio dele, serão referidas como fibras reticuladas por solução não aquosa. As fibras reticuladas por solução não aquosa apresentadas na Patente U.S. 4.035.147 não se dilatam mesmo quando em contacto prolongado com soluções conhecidas dos técnicos do ramo como reagentes dilatadores. Tal como as fibras reticuladas a seco, elas são altamente enrijecidas pelas ligações de reticulação e as estruturas absorventes feitas com elas apresentam uma elasticidade húmida e seca rjs lativamente elevadas.

Considera-se que as fibras reticuladas acima descritas são úteis para aplicação em produtos absorventes de fraca densidade tais como cataménicos. No entanto, tais fibras não têm proporcionado benefícios de absorção suficien tes, tendo em vista os seus inconvenientes e custos, em relji ção às fibras convencionais, para resultarem num sucesso comercial significativo. A atracção comercial das fibras reticuladas tem também sofrido com as preocupações acerca da segurança. 0 agente de reticulação mais largamente referido na literatura, o formaldeído, provoca, infelizmente, irritação à pele humana e tem estado associado com outras preocupações de segurança. A remoção do formaldeído livre até níveis sufi cientemente baixos, no produto reticulado, que se evitem essa irritação da pele e as outras preocupações de segurança humana, tem sido obstruída por barreiras tanto técnicas como

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Fibras reticuladas feitas com outros agentes que não o formaldeído, podem também ter níveis residuais de agente de reticulação que sejam mais elevados do que o desejado para aplicações na vizinhança da pele humana. Por essa razão pode ser desejável tratar as fibras, depois da reticulação, de tal maneira que se reduza o nível de agente reticu lador instável, residual, nas fibras. Um método para se conseguir isso é lavar as fibras com água após a reticulação. Este método é eficaz mas não reduz o nível de agente de reti. culação residual a um ponto tão baixo quanto desejável. Para além disso, tais lavagens pós-reticulação necessitam de capj. tal adicional e de custos operatórios adicionais, associados à lavagem e secagem das fibras.

Constitui um objecto do presente invento proporcionar fibras reticuladas individualizadas comercialmente viáveis e estruturas absorventes feitas com elas, conforme acima descrito, as quais possam ser utilizadas com segurança na vizinhança da pele humana.

Constitui um outro objecto do presente invento proporcionar um processo para fabricar fibras reticuladas individualizadas, com baixos níveis de agente de reticulação residual, em que os investimentos de capital para equipamento e custos de funcionamentos com ele relacionados são minimizados .

Verificou-se que os objectivos acima identifi cados podem ser atingidos e as fibras reticuladas, individua^ lizadas com níveis reduzidos de agente de reticulação instável, residual, podem ser obtidos, por meio da prática do seguinte processo, que compreende os passos de:

a) fornecer fibras celulósicas e pô-las em contacto com um agente de reticulação;

b) fazer reagir o abente de reticulação com as fibras na ausência virtual de vínculos

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inter-fibras, para formar ligações cruzadas intrafibras; e

c) lavar as fibras com uma solução alcalina.

agente reticulador é, de preferência, um agente escolhido de entre o grupo constituído por dialdeidos Cg-Cg, análogos do ácido dialdeido Cg- Cg que contenham pelo menos um grupo aldeído e oligómeros dos referidos dialdeidos e análogos do ácido dialdeido.

De preferência, as fibras são lavadas com uma solução alcalina que tenha um pH maior que cerca de 9· Tambéri preferivelmente, as fibras são contactadas com uma quantidade suficiente de um dos agentes de reticulação preferidos tal como a situada entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 3,5 moles % de agente reticulador, calculados numa base molar de anidroglucose celulose, que reagem com as referidas fibras e as referidas fibras têm um valor de retenção de água inferior a cerca de 60.

Surpreendentemente, as fibras feitas de acordo com o presente invento têm valores de retenção de água mais elevados do que as fibras, com o mesmo nível de reticulação, feitas por processos, equivalentes quanto ao resto, executados em fibras completamente branqueadas. As estruturas absorventes correspondentes feitas com as fibras do presente invento têm propriedades de absorvência mais elevadas, incluindo a elasticidade em húmido e a responsividade ao humedecimento .

No invento são aplicáveis fibras naturais de origem diversa. Fibras digeridas de madeira macia, madeira dura ou fibras de algodão são utilizadas preferencialmente. Fibras de espato, bagaço, lã áspera, fibras de linho e outras fontes de fibras lenhosas ou celulósicas, podem também ser utilizadas como matéria prima do presente invento. As fi bras podem ser fornecidas sob a forma de uma pasta, organiza da ou não em folhas. Fibras fornecidas sob a forma de placas

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/ húmidas, placas secas ou outras formas de folhas são, de pre ferência reduzidas a uma forma sem ser de folha por meio da desintegração da folha por meios mecânicos, de preferência antes de se porem as fibras em contacto com o agente de reti culação. Também preferentemente, as fibras são fornecidas num estado molhado ou húmido. Mais preferentemente as fibras são fabras que nunca foram secas. No caso de placa seca, é vantajoso humedecer as fibras antes da desintegração mecânica, a fim de se minimizarem os danos nas fibras.

A fonte óptima das fibras a utilizar em conjunção com o presente invento dependerá da utilização final específica que se deseja. Geralmente preferem-se as fibras feitas por meio de processos químicos de redução a polpa. São aplicáveis fibras completamente branqueadas, parcialmente branqueadas ou não branqueadas. Frequentemente pode ser desejável utilizar polpa branquedda devido ao seu brilho e atractivo para o consumidor superiores. Numa nova forma de realização do invento, que será seguidamente mais completamente descrita, as fibras são parcialmente branqueadas, reti culadas e depois acabadas de branquear. Para produtos tais como toalhas de papel e almofadas absorventes para fraldas, guardanapos sanitários, cataménicos e outros produtos absorventes de papel semelhantes, é especialmente preferida a uti^ lização de fibras de madeiras macias do sul em polpa, devido às suas superiores características de absorção»

Os agentes de reticulação aplicáveis no presente desenvolvimento incluem os dialdeídos - Cg, bem como os análogos ácidos de tais dialdeídos em que o análogo ácido tenha pelo menos um grupo aldeído e oligómeros de tais dialdeídos e análogos ácidos. Estes compostos são capazes de reagir com pelo menos dois grupos hidroxil numa única cadeia de celulose ou em cadeias de celulose localizadas próximo nu ma única fibra de celulose. Os peritos do ramo dos agentes de reticulação reconhecerão que os agentes de reticulação dialdeídos acima descritos estarão presentes, ou podem rea- 7 -

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Case WMP 3545 gir de uma variedade de formas, incluindo as formas análogo ácido e oligómero identificadas acima. Considera-se que todas essas formas se encontram abrangidas pelo âmbito do presente invento. A referência a um agente de reticulação particular deverá, portanto e daqui em diante, ser considerada como abrangendo esse agente de reticulação particular, assim como outras suas formas que possam estar presentes numa solu ção aquosa. Agentes de reticulação particulares considerados para utilização com o presente invento são glutaraldeído, glioxal, e ácido glioxálico. O glutaraldeído é especialmente preferido, uma vez que tem proporcionado fibras com os níveis mais elevados de absorção e elasticidade, á considera do seguro e não irritante da pele humana quando em estado reagido, reticulado e tem proporcionado os vínculos de ligação cruzada mais estáveis. Os compostos monoaldeídicos que não têm um grupo carboxílico adicional, tais como o acetaldeído e o furfural, não revelaram fornecer estruturas absorventes com os níveis desejados de capacidade de absorção, elasticidade e responsividade ao humedecimento.

Inesperadamente foi descoberto que pode ser obtido um desempenho superior de absorção da almofada a níveis de reticulação que são substancialmente inferiores aos níveis de reticulação anteriormente praticados. Em geral, são obtidos resultados inesperadamente bons para as almofadas absorventes feitas de fibras individualizadas, reticuladas com entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 3,5 moles $ de agente de reticulação, calculados numa base molar de anidroglucose celulose, reagidos com as fibras.

De preferência, o agente reticulador é contactado com as fibras num meio líquido, em tais condições que o agente de reticulação penetre no interior das estrutu ras individuais das fibras. Não obstante, outros métodos de tratamento com agente de reticulação, incluindo a aspersão das fibras enquanto se encontram numa forma individualizada de lanugem, encontram-se também dentro do âmbito do invento.

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Geralmente, as fibras serão também postas em contacto com um catalisador apropriado antes da reticulação. 0 tipo, quantidade e método de contacto do catalisador com as fibras dependerão do processo particular de reticulação praticado. Essas variáveis serão discutidas abaixo com maior detalhe.

Uma vez as fibras tratadas com o agente de reticulação e o catalisador, faz-se com que o agente de re ticulação reaja com as fibras numa ausência substancial de ligações inter-fibras, isto é, enquanto o contacto inter-fibras é mantido a um grau inferior de ocorrência, relativamer te às fibras de polpa não lanosa, ou as fibras são submersas numa solução que não facilita a formação de ligações inter-fibras, especialmente as ligações de hidrogénio. Isto resulta na formação de vínculos cruzados que são de natureza intrafibral. Nestas condições, o agente de reticulação reage para formar vínculos de ligação cruzados entre grupos hidroxil de uma única cadeia de celulose ou entre grupos hidroxil de cadeias de celulose situadas próximo umas das outras numa única fibra celulósica.

Embora tal não seja apresentado nem se preter da que limite o âmbito do presente invento, crê-se que o agente de reticulação reage com os grupos hidroxil da celulose para formar vínculos semiacéticos ou acéticos. A formação de vínculos acéticos, que se crê serem o tipo de ligações desejáveis para proporcionarem ligações cruzadas estáveis, e favorecida sob condições de reacção ácidas. Por essa razãc as condições de reticulação catalisadas com ácido são altamente preferidas para as finalidades do presente invento.

Preferivelmente, as fibras são mecanicamente desfibradas até uma forma fibrosa, individualizada, de baixa densidade conhecida por lanugem, antes da reacção do agente de reticulação com as fibras, A desfibração mecânica pode ser executada por meio de uma variedade de métodos actualmente conhecidos da técnica ou que possam vir a ser

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Case WNP 35^5 conhecidos. De preferência a desfibração mecânica é executai da por meio de um método em que sejam minimizados a formação de nós e os danos nas fibras. Um tipo de dispositivo que se tem revelado particularmente útil para a desfibração das fibras celulosas, é o dispositivo de cardadura de três fases descrito na Patente U.S. N? 3.987.968, atribuída a D.R. Moore e O.A, Shieldss em 26 de Outubro de 1976, sendo a referida patente acima incorporada na presente descrição expressamente a título de referência. 0 dispositivo de cardadura descrito na Patente N? 3 9θ7 968 sujeita fibras de celulose húmidas a uma combinação de impacto mecânico, agitação mecânica, agitação pneumática e uma quantidade limitada de secagem ao ar para criar uma lanugem substancialmente l_i vre de nós. Além disso, as fibras individualizadas proporcionaram um grau melhorado de encaracolamento e de torsão re lativamente ao encaracolamento e torsão naturalmente presen tes em tais fibras. Considera-se que este encaracolamento adicional e essa torção melhoram o carácter elástico das estruturas absorventes feitas de fibras reticuladas, finalizadas .

Outros métodos para desfibrar as fibras celulosas aplicáveis incluem, mas não se limitam, o tratamento com um misturador Waring e o fazer-se contactar as fibras, tangencialmente, com um disco refinador rotativo ou com uma escova rotativa de arame. Preferentemente, uma corrente de ar é dirigida para as fibras durante tal desfibração, para auxiliar à separação das fibras numa forma substancialmente individual.

Independentemente do dispositivo mecânico particular utilizado para formar a lanugem, as fibras são tratadas mecanicamente, de preferência, enquanto contém inicialmente pelo menos cerca de 20% de humidade e preferentemente enquanto contém entre cerca de 40 % e 6θ % de humidade .

A refinação mecânica das fibras em estado de

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Case WMP 35^5 í 25 alta consistência ou de fibras parcialmente secas pode também ser utilizada para proporcionar encaracolamento e torsão as fibras, para além de encaracolamento e da torsão proporcionados como resultado da desfibração mecânica.

As fibras feitas de acordo com o presente invento têm combinaçSes únicas de rigidez e elasticidade, o que permite que as estruturas absorventes feitas com estas fibras mantenham elevados níveis de elasticidade e apresentem elevados níveis de absorção e uma responsividade expansiva ao humedecimento de uma estrutura absorvente comprimida e seca. Além de ter os níveis de reticulação situados dentro dos limites indicados, as fibras reticuladas são caracterizadas por terem valores de retensão de água (WRV) inferiores a cerca de 60 e preferivelmente entre cerca de 28 e 45, para fibras para fabricação de papel, quimicamente reduzidas a polpa, convencionais. 0 WRV de uma fibra particular é indicativo do nível de reticulação e do grau de dilata ção da fibra no momento da reticulação. Os técnicos do ramo reconhecerão que quanto mais dilatada uma fibra está no momento da reticulação mais elevado será o WRV para um dado ní vel de reticulação. Fibras muito reticuladas, tais como as produzidas pelos processos de reticulação a seco anteriormente conhecidos, revelaram ter WRV inferiores a cerca de 25 e geralmente menos do que cerca de 20. O processo de reticulação particular utilizado afectará, evidentemente, o WRV da fibra reticulado. Não obstante, qualquer processo que resulte em níveis de reticulação e WRV dentro dos limites indicados é considerado e pretende-se que esteja, como abrangido pelo âmbito do presente invento. Os métodos de reticulação incluem processos de reticulação a seco e processos de reticulação por meio de solução não aquosa conforme se descreveu no início da presente descrição. Alguns processos de reticulação a seco e por solução de reticulação não aquosa, abrangidos pelo âmbito do presente invento, serão discutidos mais pormenorizadamente abaixo. Processos de reli

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Case WMP 35^5 ticulação por solução aquosa, em que a solução faz com que as fibras fiquem extremamente dilatadas, provocará que as fibras tenham WRV que excedam cerca de 60. Essas fibras proporcionarão rigidez e elasticidade insuficientes para as finalidades do presente invento.

Com referência específica aos processos de reticulação a seco, as fibras reticuladas, individualizadas podem ser produzidas por tais processos fornecendo-se uma quantidade de fibras celulósicas, contactando uma pasta das referidas fibras com um tipo e quantidade de agente de reticulação conforme acima descrito, separando mecanicamente, isto á, desfibrando as fibras até uma forma substancialmente individual e secando as fibras na presença de um catalisador enquanto reagem com o agente de reticulação, para formarem os vínculos de reticulação enquanto as fibras são mantidas em forma substancialmente individual. 0 passo de desfibração, separado do passo de secagem, é considerado como proporcionando um encaracolamento adicional. A secagem é acompanhada pela torsão das fibras, com o grau de torsão a ser aumentado pela geometria encaracolada da fibra. Confox me é aqui utilizada a expressão encaracolamento refere-se a curvatura geométrica da fibra em volta do seu eixo longitudinal. Torsão refere-se à rotação da fibra em torno do seu corte perpendicular ao eixo longitudinal da fibra. Apenas a título de exemplo e sem se pretender limitar especificamente o âmbito do presente invento, as fibras reticuladas, individualizadas, dentro do âmbito do invento têm sido obser vadas com uma média de cerca de seis (6) torsões por milímetro .

Manter as fibras em forma substancialmente ir dividual durante a secagem e a reticulação, permite que as fibras se torçam durante a secagem e sejam depois reticuladas nesse estado torcido encaracolado. Secar as fibras em tais condições que as fibras possam torcer-se e encaracolar-se, é referida como secagem de fibras em condições substan

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Case WMP 3545 cialmente sem restrições. Por outro lado, secar as fibras em forma de folha resulta em fibras secas que não são torcidas nem encaracoladas como as fibras secas numa forma substancial mente individualizada. Considera-se que a vinculação de hidro génio inter-fibras restringe” a ocorrência relativa de torsão e encaracolamento da fibra.

Existem vários métodos através dos quais as fi bras podem ser postas em contacto com o agente reticulador e o catalisador. Numa forma de realização, as fibras são postas em contacto com uma solução que inicialmente contém tanto o agente de reticulação como o catalisador. Numa outra forma de realização as fibras foram postas em contacto com uma solução aquosa do agente de reticulação e deixadas embeber antes da adição do catalisador. C catalisador é acrescentado posterior mente. Numa terceira forma de realização, o agente de reticulação e o catalisador são adicionados a uma pasta de fibras celulósicas. Outros métodos para além dos acima descritos tor nar-se-ão aparentes para os técnicos do ramo e pretende-se que sejam incluídos no âmbito do presente invento. Independer temente do método particular pelo qual as fibras sejam postas em contacto com o agente de reticulação e o catalisador, as fibras celulósicas, o agente reticulador e o catalisador são, de preferência, misturados e/ou deixados impregnar suficientemente com as fibras de modo que assegurem um contacto e uma impregnação completos das fibras individuais.

De um modo geral pode utilizar-se qualquer substância que catalise o mecanismo de reticulação. Os catalisadores aplicáveis incluem os ácidos e sais ácidos orgânicos. Catalisadores especialmente preferidos são os sais de cloretos, nitratos ou sulfatos de alumínio, magnésio, zinco e cálcio. Um exemplo específico de um sal preferido é o hexaidrato de nitrato de zinco. Outros catalisadores incluem ácidos tais como o ácido sulfúrico, o ácido clorídrico e outros ácidos minerais e orgânicos. 0 catalisador escolhido pode ser utilizado como único agente catalisador, ou em combina13

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ção com um ou mais outros catalisadores. Crê-se que combinações de sais ácidos e de ácidos orgânicos como agentes catalisadores, proporcionam uma superior eficiência da reacção de reticulação. Níveis inesperadamente elevados de completamento de reacção têm sido observados para as combinações catalisadoras de sais de nitrato de zinco e sais orgânicos, tais como ácido cítrico e o uso dessas combinações é preferido. ácidos minerais são úteis para o ajustamento do pH das fibras enquanto estão a ser postas em contacto com o agente de reticulação em solução, mas de preferência não são utilizados como catalisador principal,

A quantidade de óptima de catalisador e agentí de reticulação utilizada, dependerá do agente de reticulação particular utilizado, das condições da reacção e da particular aplicação prevista para o produto.

A quantidade de catalisador preferivelmente utilizada á, evidenteinente, dependente do tipo e quantidade do afente de reticulação e das condições de reacção, especial mente temperatura e pH. Em geral, com base em considerações de ordem técnica e económica, níveis de catalisador situados entre cerca de 10$ em peso e cerca de 60% em peso, com base no peso de agente de reticulação adicionado às fibras celulósicas, são preferidos. Para fins exemplificativos, no caso em que o catalisador utilizado seja o hexaidrato de nitrato de zinco e o agente de reticulação seja glutaraldeído, um nível de catalisador de cerca de 30% em peso, com base na quantidade de glutaraldeído adicionada, é considerado preferível, Mais preferivelmente, são também adicionados como catalisadoí; entre cerca de 58% e cerca de 30$, com base no peso do glutaraldeído, de um ácido orgânico tal como o ácido cítrico. Além disso é desejável ajustar a porção aquosa da pasta de fibras celulósicas ou da solução de agente de reticulação para um pH meta de entre cerca de pH 2 e cerca de pH 5, mais preferivelmente entre cerca de pH 2,5 e cerca de pH 3,5» durante o período de contacto entre o agente de reticulação e

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Case WMP 35^5 as fibras.

Geralmente as fibras celulósicas deverão ser desidratadas e, facultativamente, secas. As consistências de trabalho e óptima variarão de acordo com o tipo de equipamento de cardadura utilizado. Nas formas de realização preferidas, as fibras celulósicas são desidratadas e optimamente secas até uma consistência de entre cerca de 30% e cerca de 80%. Mais preferentemente, as fibras são desidratadas e secas até um nível de consistência de entre cerca de 40% e cerca de 61%_o A secagem das fibras até esses limites, facilitará geralmente a desfibração das fibras para uma forma individualizada sem excessiva formação de nós associados com níveis mais elevados de humidade e sem níveis elevados de danos pare as fibras associados com níveis inferiores de humidade.

Para efeitos de exemplo, a desidratação pode ser executada por meios tais como pressão mecânica, centrifugação ou secagem por meio de ar da polpa. A secagem adicional é feita, de preferência, pelos métodos conhecidos no ramo como secagem a ar ou secagem por jactos de ar, em tais con diçães que não se torne necessária a utilização de elevadas temperaturas durante um período prolongado de tempo. Uma temperatura excessivamente elevada nesta fase do processo pode resultar na iniciação prematura da reticulação. De preferência, temperaturas superiores a cerca de 16θ° C não são mantidas por períodos de tempo superiores a 2 a 3 segundos. A desfibração mecânica é executada conforme anteriormente descrito .

As fibras desfibradas são então aquecidas até uma temperatura adequada, durante um período de tempo eficaz para provocar a cura do agente de reticulação, isto é, a sua reacção com as fibras celulósicas. 0 ritmo e grau de reticulação dependem da secura das fibras, da temperatura, quantidade e tipo do catalisador e do agente de reticulação e do método utilizado para aquecer e/ou secar as fibras enquanto a reticulação é efectuada, A reticulação a uma particular

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Case WMP 3545 temperatura dar-se-á a um ritmo mais elevado para fibras com um determinado conteúdo de humidade inicial, quando acompanhe da por uma secagem contínua por meio de uma corrente de ar contínua, do que quando sujeita a secagem/aquecimento num forno estático. Os técnicos do ramo reconhecerão que existe um grande número de relações temperatura-tempo para curar a agente de reticulação. Temperaturas de secagem de papel convencionais (Por exemplo, de 56,6 C (120° F) a 70,7° C (150°F) ), durante períodos entre cerca de 30 minutos e 6θ minutos, sob condições atmosféricas estáticas, proporcionará geralmente eficácias de cura aceitáveis para fibras que tenham um conteúdo de humidade inferior a cerca de 5/· 0s técnicos do ramo apreciarão igualmente que temperaturas mais elevadas e convecção de ar diminuem o tempo necessário para a cura. Não obstante, as temperaturas de cura são preferentemente mantidas a menos de cerca de 16o° C, uma vez que a exposição das fibras a tais temperaturas mais elevadas do que cerca de 160° C pode levar ao amarelecimento e outros danos das fibras .

nível máximo de reticulação será conseguido quando as fibras estiverem essencialmente secas (tendo menos do que cerca de 5% de humidade), Devido a esta ausência de água, as fibras são reticuladas num estado substancialmente não dilatado, deprimido. Consequentemente elas têm baixos valores de retenção de líquidos (FRV) característicos, relativamente aos limites aplicáveis a este invento. O FRV refere-se a quantidade de líquido calculado numa base de fibra seca, que se mantém absorvida pelas amostras de fibras que foram impregnadas e depois centrifugadas para se remover o líquido inter-fibras. (o FRV é descrito mais pormenorizadamente abaixo, bem como o Processo para a Determinação do FRV). A quantidade de líquido que as fibras reticuladas podem absorver está dependente da respectiva capacidade para se dilatarem quando saturadas ou, noutras palavras, no seu volume ou diâmetro interiores quando dilatados até ao seu nível má- 16

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Case WMP 35^5 j 25 ximo, Isso, por sua vez, está dependente do nível de reticulação. À medida que o nível de reticulação intrafibras aumenta para uma dada fibra e processo, o FRV da fibra diminuirá até que a fibra já não se dilate quando humedecida. Assim, o valor FRV de uma fibra é estruturalmente descritivo da condição física da fibra quando saturada. A não ser que expressamente seja dita outra coisa, os dados de FRV aqui descritos serão comunicados em termos de valor de retenção de água (WRV) d as fibras. Outros líquidos, tais como água salgada e urina sintética, podem igualmente ser utilizados com vantagem como meio líquido para análise. Geralmente, o FRV de uma fibra particular, reticulada por processos em que a cura está largamente dependente da secagem, tal como o presente processo, será principalmente dependente do agente de reticulação e do nível de reticulação. Os WRV das fibras reticuladas por este processo de reticulação a seco a níveis de agente r< ticulador aplicáveis a este invento, são geralmente inferiores a cerca de 5θ, maiores que cerca de 25 e são, preferivelmente, entre cerca de 28 e cerca de 45. Fibras SSK branqueadas com entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 2,5 moles % de glutaraldeído nelas reagidos, calculados numa base molar de anidroglucose celulose, revelaram ter WRV que variavem, respectivaraente, entre cerca de 40 e cerca de 28. 0 grau de branqueamento e a prática de passos de branqueamento pós-reticulação revelaram afectar o WRV, Este efeito será explorado mais detalhadamente abaixo. Fibras de madeira macia do Sul tipo Kraft (SSK) preparadas por meio de processos de reticulação conhecidos anteriormente ao presente invento, têm níveis de reticulação mais elevados do que os aqui descritos e têm WRV inferior a cerca de 25. Tais fibras, como foi discutido anteriormente, tem revelado à observação serem demasiadamente rígidas e apresentarem capacidades de absorção inferiores às das fibras de acordo com o presente invento.

Num outro processo para se fabricarem fibras reticuladas individualizadas por um processo de reticulação

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a seco, as fibras celulósicas são contactadas com uma solução que contém um agente de reticulação conforme acima descrito. Tanto antes como depois de terem sido postas em contacto com o agente de reticulação, as fibras são forne,cidas em forma de folha. Preferivelmente, a solução que contém o agente de reticulação comtém igualmente um dos catalisadores aplicáveis aos processos de reticulação a seco igualmente descritos acima. As fibras, enquanto sob a forma de folhas, são secas e feitas reticular, de preferência por meio do seu aquecimento até uma temperatura situada entre cerca de 120°C e cerca de 16O°C. Após a reticulação, as fibras são separadas mecanicamente para uma forma substancialmente individual. Isto é feito, de preferência, por meio de um dispositivo de cardadura semelhante ao descrito na Patente U.S. N? 3 9θ7 968 ou por outros métodps para desfibrar fibras que possam ser conhecidos no ramo. As fibras reticuladas individualizadas feitas de acordo com este processo de reticulação em folha, são tratadas com uma quantidade de agente de reticulação tal que entre cerca de 0,5 moles $ ® cerca de 3,5 moles % de agente de reticulação, calculados numa base molar de anidroglucose celulose e medidos após a desfibração, sejam reagidos com as fibras sob a forma de vínculos cruzados intrafibras. Outro efeito de se reticularem e secarem as fibras enquanto em forma de folha, é que as ligações de fibra a fibra impedem as fibras de se encaracolarem e torcerem com o aumen to da secagem. Em comparação com as fibras reticuladas individualizadas feitas de acordo com um processo em que as fibras são secas sob condições substancialmente isentas de restrições e posteriormente reticuladas numa configuração torcida, encaracolada, as estruturas absorventes feitas de fibras relativamente não torcidas constituídas pelo processo de cura em folha acima descrito será de esperar que apresentem uma elasticidade em húmido e uma responsividade inferior ao húmedecimento de uma estrutura absorvente seca.

Outra categoria de processos de reticulação

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Case WMP 35^5 aplicáveis ao presente invento são os processos de cura de re ticulação por solução não aquosa. Os mesmos tipos de fibras aplicáveis aos processos de reticulação a seco podem ser utilizados na produção de fibras reticuladas por solução não aqin sa. As fibras são tratadas com uma quantidade de agente de reticulação tal, que seja suficiente, ao situar-se entre cerca de 0,5 moles % e cerca de 3,5 moles %, para posteriormente reagir com as fibras, em que o nível de agente de reticulação reagido é calculado posteriormente à referida reacção de reti culação e com um catalisador adequado. Faz-se o agente de retg culação enquanto as fibras estão submersas numa solução que não provoca qualquer nível substancial de dilatação das fibras. As fibras podem, no entanto, conter até cerca de 30% de água, ou estar dilatadas de qualquer outra forma na solução de reticulação, até um grau equivalente ao de fibras que contenham cerca de 30% de conteúdo de humidade. Tal geometria de fibras parcialmente dilatadas revelou proporcionar benefícios adicionais excepcionais conforme se discutirá abaixo em mais pormenor, A solução de reticulação contem um diluente polar não aquoso, miscível na água, tal como, embora não se limite a ele, ácido acético, ou ainda, ácido propanóico ou acetona. Os catalisadores preferidos incluem ácidos minerais e ácidos halogénios, tais como, respectivamente, o ácido sulfúrico e o ácido clorídrico. Outros catalisadores aplicáveis incluem os sais de ácidos minerais e de ácidos halogénios, ácidos orgânicos e respectivos sais. Sistemas de soluçães de reticulação aplicáveis para utilização como meio de reticulação, incluem também os descritos na Patente U.S, N? ^.035.1^7» atribuída a S, Sangenis, G, Guiroy e J, Quere, em 12 de Julho de 1977, a qual é aqui incorporada a título de referência. A solução de reticulação pode incluir alguma água ou outro líquido dilatador das fibras; no entanto a quantidade de água é, de preferência, insuficiente para provocar um nível de dilata ção correspondente ao registado em fibras de polpa com uma consistência de 70 % (30 % de conteúdo de humidade aquosa).

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Adlcionalmente, conteúdos de água da solução de reticulação inferiores a cerca de 10 $ do volume total da solução, com exclusão das fibras, são preferidos. Os níveis de água na solução de reticulação, que excedam essa quantidade, diminuem a eficiência e o ritmo de reticulação.

A absorção do agente de reticulação pelas fi bras pode ser conseguida na própria solução de reticulação ou num passo de tratamento anterior que inclua, sem a isso se limitar, a saturação das fibras com uma solução, aquosa ou não, que contenha o agente de reticulação. De preferência, as fibras são desfibradas mecanicamente para uma forma individual. Este tratamento mecânico pode ser executado pelos métodos anteriormente descritos para se cardarem fibras, em ligação com o processo de reticulação a seco anteriormente descrito .

Ê especialmente preferido incluir-se na produção da lanugem, um tratamento mecânico que faça com que as fibras celulósicas húmidas assumam um estado encaracolado ou torcido, num grau que ultrapasse a quantidade de encaracolamento ou torção, se existir algum, do estado natural das fibras. Isto pode conseguir-se proporcionando-se inicialmente fibras para serem cardadas que estejam num estado húmido, sujeitando-se essas fibras a um tratamento mecânico tal como os métodos anteriormente descritos para desfibração das fibras numa forma substancialmente individual e secando-se as fibras pelo menos parcialmente.

As quantidades relativas de encaracolamento e torção proporciobadas às fibras, estão, em parte, dependentes do conteúdo de humidade das fibras. Sem se limitar o âmbito do invento, considera-se que as fibras se torcem natural mente quando são secas em condições em que as fibras têm pouco contacto umas com as outras, isto é, quando as fibras se encontram numa forma individualizada, 0 tratamento mecânico faz também com que as fibras húmidas se tornem inicialmente encaracoladas. Quando as fibras são então secas sob condições

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Case WMP 3545 substancialmente ηδο restringidas, tornam-se torcidas sendo o grau de torção melhorado pela quantidade de encaracolamento adicional mecanicamente proporcionado. Os passos de cardadura de desfibração são de preferência praticados em polpa húmida de grande consistência, ou em polpa que tenha sido desidratada até uma consistência de fibra de cerca de 45% a cerca de 55% (determinada antes do início da desfibração).

Depois da desfibração, as fibras deverão ser secas até entre 0% e cerca de 30% de conteúdo de humidade, antes de serem postas em contacto com a solução de reticulação, se o passo de desfibração não tiver já proporcionado fibras com um conteúdo de humidade dentro daqueles limites. 0 passo de secagem deverá ser levado a efeito enquanto as fibras se encontram em condições substancialmente não restringidas. Ou seja, o contacto fibra com fibra deverá ser minimizado de maneira que a torção das fibras, inerente à secagem, não seja inibida. Tanto a secagem por corrente de ar contínua como a secagem por meio de jactos de ar intermitentes são métodos adequados para este fim.

As fibras individualizadas são seguidamente postas em contacto com uma solução de reticulação que contém diluente não aquoso, miscível na água, agente reticulador e um catalisador. A solução de reticulação pode conter uma quantidade limitada de água. 0 conteúdo de água da solução de reticulação deverá ser inferior a cerca de 18% e é, de preferência, inferior a cerca de 9^.

Um chumaço de fibras que não tenham sido mecanicamente desfibradas, pode também ser posto em contacto com uma solução de reticulação conforme anteriormente descrito .

As quantidades de agente de reticulação e de catalisador ácido utilizadas, dependerão de condições de reacção tais como, consistência, temperatura, conteúdo de água na solução de reticulação e nas fibras, tipo do agente de reticulação e do diluente na solução de reticulação e quantida^

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Case WMF 35^5 de de reticulação desejada. Preferivelmente, a quantidade de agente de reticulação utilizada varia entre cerca de 2% em peso e cerca de 10% em peso (com base no peso total da solução de reticulação sem as fibras). O conteúdo preferido de catalisador ácido está, além disso, dependente da acidez do catalisador da solução de reticulação. Geralmente podem obter -se bons resultados para uma percentagem de conteúdo de catalisador, que inclua o ácido clorídrico, situada entre cerca de yfr em peso e cerca de 5% em peso (com base no peso da solução de reticulação sem fibras) em soluções de reticulação que contenham um diluente de ácido acético, níveis preferidos de glutaraldeído e uma quantidade limitada de água. Fastas de fibras e solução de reticulação com consistências de fibra inferiores a cerca de 10% em peso, são preferidas para re ticular, em conjunção com as soluções de reticulação acima descritas,

A reacção de reticulação pode ser levada a efeito a temperaturas ambientes ou, para ritmos de reacção acelerados, a temperaturas elevadas, de preferência inferiores a cerca de 4o°C.

Há uma variedade de métodos pelos quais as fibras podem ser postas em contacto e reticuladas, com a solução de reticulação. Numa forma de realização, as fibras são postas em contacto com a solução que inicialmente contém o agente reticulador e o catalisador ácido. Deixam-se impregnar as fibras na solução de reticulação, período durante o qual se dá a reticulação. Numa outra forma de realização, as fibras são postas em contacto com o diluente e deixadas impregnar antes de se juntar o catalisador ácido. Posteriormente junta-se o catalisador ácido, sendo nesse momento que tem início a reticulação. Outros métodos, pàra além dos descritos, tornar-se-ão aparentes aos técnicos do ramo e consideram-se abrangidos pelo âmbito do presente invento. Preferentemente, o agente reticulador e as condições em que a reticu lação é efectuada são escolhidos para facilitar a reticula

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Case WbíP 35^5 ção intrafibras. Assim, é vantajoso que a reacção de reticulação ocorra, em parte substancial, depois de o agente de reticulação ter tido tempo suficiente para penetrar nas fibras. De preferência, as condições de reacção são escolhidas de modo a evitar-se uma reticulação instantânea, a menos que o agente de reticulação já tenha penetrado nas fibras. Períodos de reacção de cerca de 30 minutos, durante os quais a r£ ticulação é praticamente completada, são preferidos. Crê-se que períodos de reacção mais longos apenas proporcionam bene fícios marginais no desempenho das fibras. Não obstante, tan to períodos mais curtos, que incluem a reticulação praticamente instantânea, como os períodos mais longos são considerados como estando abrangidos pelo âmbito do invento.

Está igualmente contemplado a cura apenas parcial enquanto ainda na solução e posteriormente o completamento da reacção de reticulação numa fase mais tardia do processo, por meio de tratamentos de secagem ou aquecimento.

A seguir ao passo de reticulação as fibras são drenadas e lavadas. De preferência, uma quantidade suficiente de uma substância básica, como por exemplo a soda cáus tica, é adicionada ao passo de lavagem para neutralizar qualL quer ácido que se mantenha na polpa. Depois da lavagem, as fibras são desfluidifiçadas e secas até finalização. Preferentemente, as fibras são sujeitas a um segundo passo de de.s fibração mecânica que faz com que as fibras reticuladas se encaracolem por exemplo, cardadura por desfibração, entre os passos de desfluidificação e de secagem. Aquando da secagem, a condição encaracolada das fibras proporciona uma torcedura adicional, conforme anteriormente descrito em relação ao trja tamento de encaracolamento anterior ao contacto com a solução de reticulação: Os mesmos dispositivos e métodos para prc vocar torção e encaracolamento, que foram descritos em relação ao primeiro passo de desfibração mecânica, são aplicáveis a este segundo passo de desfibração mecânica. Conforme é aqui utilizado, o termo desfibração” refere-se a qualquer

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J 25 um dos processos que podem ser utilizados para separar mecanicamente as fibras para uma forma substancialmente individual, mesmo que as fibras possam já ter sido fornecidas nessa forma. Desfibração” refere-se portanto ao passo de trata mer.to mecânico das fibras, tanto em forma individual como numa forma mais compactada, para um passo de tratamento mecâ nico que a) separe as fibras numa forma substancialmente individual se não estiverem já em tal forma, e b) proporcione encaracolamento e torção às fibras, aquando da secagem.

Este segundo tratamento de desfibração, depois das fibras terem sido reticuladas, revelou aumentar o carácter torcido, encaracolado da polpa. Este aumento da con figuração torcida, encaracolada, das fibras, conduz a uma me lhoria da elasticidade e da responsividade ao humedecimento da estrutura absorvente. Um segundo tratamento de desfibração pode ser praticado sobre qualquer das fibras reticuladas aqui descritas que se encontrem num estado humedecido. No en tanto, constitui uma vantagem particular do método de reticu lação por solução não aquosa, que um passo de desfibração s,e cundário seja possível sem necessidade de um passo de secagem adicional. Isto deve-se ao facto de a solução em que as fibras são reticuladas manter as fibras flexíveis posteriormente à reticulação, mesmo que não faça com que elas assumam um estado altamente dilatado, indesejável.

Verificou-se ainda, inesperadamente, que graus aumentados de expansão da estrutura absorvente, aquando do humedecimento de almofadas comprimidas, podem ser obti dos por estruturas feitas de fibras que foram reticuladas en quanto se encontravam num estado que é torcido mas parcialmente dilatada relativamente às fibras que foram completamen te secas de água antes da reticulação.

Resultados melhorados foram obtidos para fi. bras individualizadas reticuladas que foram reticuladas sob condições em que as fibras são secas anté entre cerca de 18% e cerca de 30% de conteúdo de água, antes do contacto com a

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J 25 solução de reticulação. No caso presente uma fibra é seca até completarnento, antes de ser posta em contacto com a solu ção de reticulação, encontra-se num estado não dilatado, deprimido. A fibra não se dilata ao contacto com a solução de reticulação devido ao baixo conteúdo de água da solução. Con forme anteriormente discutido, um aspecto crítico da solução de reticulação é que ela não provoque qualquer dilatação substancial das fibras. No entanto, quando o diluente da solução de reticulação é absorvido por uma fibra já dilatada, a fibra é efectuvamente seca de água, mas retem a sua condj. ção parcialmente dilatada preexistente.

Para descrever o grau de dilatação até onde chega a fibra, é novamente útil fazer referência ao valor de retenção de fluídos (FRV) da fibra, após a reticulação. Fibras com FRV mais elevados, correspondem a fibras que foram reticuladas enquanto se enaintravam num estado mais dilatado, relativamente às fibras reticuladas enquanto se encontravam num estado menos dilatado, desde que todos os outros facto— res sejam iguais. Sem limitar o âmbito do invento, considera·· -se que as fibras reticuladas, parcialmente dilatadas, com FRV aumentados apresentam uma elasticidade e uma responsividade ao humedecimento maiores, do que as fibras que tiverem sido reticuladas enquanto se encontravam num estado não dilatado. Fibras com este aumento de elasticidade em húmido e de responsividade ao humedecimento são mais facilmente capazes de se expandir ou distorcer, quando humedecidas numa tentati^ va para regressar ao seu estado natural. No entanto, devido à rigidez proporcionada pela reticulação, as fibras ainda p£ dem proporcionar o suporte estrutural para uma almofada satu rada feitas de fibras. Os dados numéricos do FRV aqui descri tos em ligação com fibras reticuladas parcialmente dilatadas deverão ser valores de retenção de água (WRV), Como o WRV au menta para além de aproximadamente 60, a rigidez das fibras é julgada como tornando-se insuficiente para proporcionar a elasticidade húmida e a responsividade ao humedecimento dese

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Case WMP 35^5 jada para suportar uma estrutura absorvente saturada.

Num método alternativo para reticular fibras em solução, as fibras são primeiramente impregnadas numa solução não aquosa ou outra solução que não as dilate, desfluidificadas, secas até um nível desejado e posteriormen te submersas numa solução de reticulação miscível na água, que contenha um catalisador e um agente reticulador conforme anteriormente descrito. De preferencia, as fibras são mecani camente desfibradas até ficarem numa forma de lanugem, depois da desfluidificação e antes da secagem adicional, a fim de se obterem os benefícios de torção e encaracolamento melhorados anteriormente descritos. A desfibração mecânica pra ticada depois de se contactarem as fibras com o agente de re ticulação, é menos desejável, uma vez que tal desfibração vç> latilizaria o agente de reticulação conduzindo assim, possivelmente, à contaminação da atmosfera pelo referido agente ou elevados investimentos com o tratamento do ar.

Numa modificação do processo descrito imedis tamente acima, as fibras são desfibradas e depois pré-impregnadas numa solução de elevada concentração de agente de reticulação e um diluente de preferência água. A concentração do agente de reticulação é suficientemente elevado para inibir a dilatação das fibras provocada pela água. Cinquenta por cento, em peso, de agentes de reticulação em solução aquosa, preferivelmente glutaraldeído, revelaram-se soluções úteis para pré-impregnação das fibras. As fibras pré-impregnadas são desfluidificadas e submersas numa solução de reticulação que contém um diluente polar, miscível na água, um catalisador e uma quantidade limitada de água e depois reticuladas conforme anteriormente descrito. Também conforme acima descrito, as fibras reticuladas podem ser desfluidificadas e su jeitas a uma segunda desfibração mecânica, antes de posterioi processamento em folha ou estrutura absorvente.

A pré-impregnação das fibras com agente de reticulação numa solução aquosa, antes de se fazer reagir o

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agente recticulador, proporciona propriedades de absorção inesperadamentc elevadas às almofadas absorventes feitas de , 25 fibras recticuladas, mesmo em relação a fibras recticuladas da descrita por processos gnadas com uma solução agente de recticulação cura por solução em que as fibras contendo com uma almofadas feitas de aquosa anteriormente não foram pré—impresolução contendo o

As fibras recticuladas formadas em resultado dos processos de recticulação a seco ou por solução não aquosa a seco, são o produto do presente invento. As fibras recticuladas do presente invento utilizadas na manufactura de núcleos podem ser directamente absorventes assentes com arejamento. Além disso, devido ao seu carácter rígido e elástico, as fibras recticuladas podem ser assentes em húmido numa folha de baixa densidade, não compactada que, quando depois seca, é directamente útil sem mais nenhum processamen to mecânico como núcleo absorvente. As fibras recticuladas podem também ser assentes em húmido sob a forma de folhas de polpa compactada para venda ou transporte para localizações distantes.

Uma vez feitas as fibras individualizadas, recticuladas, podem ser assentes em húmido e directamente formadas em estruturas absorventes ou folhas de polpa adensada. As fibras do presente invento proporcionam vantagens c . substanciais de desempenho.

No entanto, é difícil formar tais fibras numa folha lisa, húmida, por meio das práticas convencionais de formação de folhas em húmido. Isto deve-se ao facto de as fibras individualizadas recticuladas se transformarem muito rapidamente em flocos quando em solução. Tal floculação pode dar-se tanto na caixa superior como ns deposição sobre o arame de formação poroso,

Verificou-se que tentativas para transformar em folha fibras individualizadas, recticuladas, por meio

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Case WMF· 3545 de métodos convencionais de folheamento da polpa, resultavam na formação de uma pluralidade de grumos de fibras em flocos. Isto resulta do carácter rígido, torcido das fibras, um baixo nível de ligação de fibra a fibra e a elevada drenabilida^ de das fibras uma vez depositadas sobre um arame de formação de folhas. É por isso umapreocupação comercial significativa que seja fornecido um processo praticável para transformar em folhas as fibras individualizadas, recticuladas, pelo qual estruturas absorventes assentes em húmido e folhas de polpa densificadas para transito e posterior desfibração possam ser formadas.

Concomitantemente, um processo novo para transformar em folha fibras individualizadas, recticuladas, que tendem a formar flocos em solução foi desenvolvido, processo através do qual uma pasta contendo fibras individuali zadas, recticuladas, são inicialmr-nte depositadas sobre um. arame de formação poroso, tal como um arame de Fourdrinier, de uma forma semelhante ao dos processos convencionais de formação de folhas de polpa, das fibras individualizadas, depositadas sobre o arame de

Não obstante, devido â natureza recticuladas, essas fibras~são formação numa pluralidade de grumos de fibras. Pelo menos uma corrente de fluido, preferivelmente água, é dirigido para as fibras depositadas, aglomerados. De preferência, uma série de chuveiros é dirigida para as fibras depositadas sobre o arame de formação, série essa em que os chuveiros sucessivos têm ritmos de fluxo vo lumétrico decrescentes. Os chuveiros deverão ser de velocidade suficiente de modo que o impacto do líquido contra as fibras, actue de forma a inibir a formação de das fibras e para dispersar as floculaçães de se tenham formado. A fase de assentamente das floculação fibras que já fibras é executado, de preferência, com uru crivo cilindro, tal como um rolo dardy, um com. outro aparelho de função análoga que seja ou possa vir a ser conhecido no ramo. Uma vez instalada, a folha fibrosa pode então ser seca e, facultativamente

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J'Jh1987„ ίΟ-Λ / / compacta conforme desejado. 0 espaçamento dos chuveiros variará de acordo o ritmo particular de floculação das fibras, velocidade linear do arame de formação drenagem através do arame de formação, número de chuveiros e velocidade e ritmo de fluxo através dos chuveiros. De preferência os chuveiros ficam suficientemente próximos uns dos outros, de modo que não ocorram níveis substanciais de floculação.

Além de inibir a formação e de dispersar as floculações de fibras, o liquido aspergido sobre as fibras compensa igualmente a drenagem extremamente rápida das fibras individualizadas, reticuladas, ao proporcionar um meio liquido adicional em que as fibras podem ser dispersas para posterior formação de folhas. A pluralidade dos chuveiros com fluxos volumétricos decrescentes facilita um aumento liquido sistemático na consistência da pasta, ao mesmo tempo que proporciona um efeito repetitivo dispersivo e inibidor das floculações das fibras. Isto resulta na formação de um depósito relativamente liso e uniforme de fibras que são então prontamente, isto é, antes da refloculação, assente em forma de folha ao permitir ao liquido que dre e compri ma as fibras contra o arame poroso.

Relativamente ás folhas de polpa feitas de fibras celulósicas convencionais não reticuladas, as folhas de polpa feitas com as fibras reticuladas do presente invento são mais difíceis de comprimir para densidades até densidades de folha de polpa convencionais. Por essa razão, pode ser desejável combinar fibras reticuladas com fibras não reticuladas, tais como as convencionalmente usadas na manufactura de núcleos absorventes:

Folhas de polpa contendo fibras enrijecidas, reticuladas contém, de preferência, entre cerca de 5% e cerca de 90% de fibras celulósicas não reticuladas, com ba se no peso total em seco da folha, misturadas com as fibras reticuladas individualizadas. Tais fibras altamente refinadas são refinadas ou batidas até um nival de liberdade de

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Case WMP 3545 menos que cerca de 300 ml CSF, e preferivelmente de menos que cerca de lOOml CSF. As fibras não reticuladas são prefe rentemente misturadas com uma pasta aquosa das fibras reticuladas individualizadas. Esta mistura pode então ser forma da numa folha de polpa densificada para subsequente desfibra ção e formação e formação em almofadas absorvantes. A incor poração das fibras não reticuladas facilita a compressão da folha de polpa numa forma densificada, ao mesmo tempo que proporciona uma surpreendentemente pequena perda de absorvência ás almofadas absorventes subsequentemente formadas. Além disso as fibras não reticuladas aumentam a resistência tensil da folhda de polpa e das almofadas absorventes feitas tanto com a folha de polpa como directamente a partir da mij tura de fibras reticuladas e não reticuladas. Independentemente de a mistura de fibras reticuladas e não reticuladas ser feita em primeiro lugar sob a forma de uma folha de polpa e depois formada numa almofada absorvante ou ser directa mente formada numa almofada absorvante, essa almofada absor vente pode ser assente a seco ou em húmido conforme anteriormente descrito.

Folhas ou teias de fibras individualizadas re ticulada s, ou de mistura que também contenham fibras não terão preferivelmente pesos básicos inferiores 2 a cerca de 800 g/m cm . Embora não reticuladas, se folhas assentes em cerca de 300 g/m~ e cerca entre cerca de 0,15 g/cm^J almente contempladas para e densidades inferiores a cerca de O/$Og/ pretenda limitar o âmbito do húmido invento, as situados entre com pesos de base de 6C0 g/m e densidades situadas e cerca de 0,30 g/cir/, são especi aplicação directa como núcleos absorvantes em artigos descartáveis tais como pões e outros artigos cataménicos. Estruturas fraldas, tamcom pesos básicos e densidades mais elevados do que esses niveis consideram-se como sendo mais e assentamento a seco ou uteis para húmido, em tura de densidade e peso de subsequente trituração para formarem uma estru base inferiores, que é mais util

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Case WMP 3545 para aplicações absorventes. No entanto, tais estruturas com peso de base e densidades mais elevadas, apresentam também uma absorvência e uma responsividade ao humedecimento surpreendentemente elevada. Outras aplicações contempladas para as fibras do presente invento incluem folhas de tecido err que a densidade pode ser inferior a 0,10 g/cc.

Para aplicação em produtos em que as fibras reticuladas se encontrem dispostas na vizinhança da pe^ le de uma pessoa, é desejável processar mais as fibras para remover o agente da reticulação não reagido que se encontre em excesso. Preferivelmente, o nivel de agente de reticulação não reagido é reduzido até pelo menos abaixo de cerca de 0,03%, com base no peso em seco das fibras celulósicas.

Uma série de tratamentos que se verificou removeram com sucesso o excesso de agente de reticulação inclui, em sequência. a lavagem das fibras reticuladas, permitindo-se que as durante um espaço de desidratação das até uma consistênci 80%, desfibração me anteriormente se a lavagem das fibras reticuladas, fibras se umpregnem numa solução aquosa tempo apreciável, peneiração das fibras fibras, por exemplo, por centrifugação, a situada entre cerca de 4o$ e cerca de cânica das fibras desidratadas conforme descreveu processo reduz tre cerca de 0 fibras ao ar. Verificou-se que este para enagente de reticulação mente extraível e secagem das o agente reticulador residual livre 01$ e cerca de o;15%.

Num outro método para redução do residual, o agente de reticulação imediataé removido por meio de lavagens alcalinas. A alcalinidade pode ser introduzida por meio de compostos básicos tais como hidróxido de sódio, ou alternativamente sob a forma de agentes oxidantes tais como, por exemplo, hipoclorito de sódio, ou outros produtos químicos vulgarmen te utilizados como agentes branqueadores e compostos conten do amina, por exemplo, hidróxido de amónio, que hidrolisam os vínculos hemi-acéticos para formarem bases de Schiff. 0 pH é mantido, de preferência, a um nivel de pelo menos pH 7

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Case WMP 35^5 e mais preferivelmente pelo menos cerca de pH 9» para inibir a reversão do vínculo cruzado acético. Por essa razão são preferidos os agentes de extracção que operam em condições altamente alcalinas. Tratamentos únicos de lavagem com 0,01N e O, IN de concentrações de hidróxido de amónio, observou-se que reduziam o conteúdo de resíduos para entre cerca de 0,0008$ e cerca de 0,0023/½ durante períodos de impregnação de 30 minutos a duas (2) horas. Crê-se que possa haver um beneficio mínimo adicional em tempos de impregnação com mais do que cerca de 30 minutos e para concentrações de hidróxidc de amónio superiores a cerca de 0,01N.

Tanto a oxidação da fase unica como a óxi. dação de fases múltiplas revelaram ser métodos eficazes para extrair o agente de reticulação residual. Uma lavagem de uma única fase com 0,1% de cloro disponível (Cl disp.) a cerca de 0,8$ de Cl disp., com base no peso em seco das fibras, fornecido sob a forma de hipoclorito de sódio, observou-se que reduzia os niveis de agente de reticulação residual para entre cerca de 0,0015/½ e cerca de 0,0025$.

Numa niva abordagem para a produção de fji bras reticuladas, individualizadas, a fonte das fibras é su jeita a uma sequência de branqueamento convencional, mas nun

ponto intermédio da sequência é interrompido e presente invento. Após queamento te ca de 0,006$ podem ser te »

as fibras são é completado baixos de agente de o processo de branqueamento reticuladas de acordo com o o resto da sequência de bran a cura,

Verificou-se que niveis aceitavelmer reticulação residual inferiores a obtidos desta maneira. Crê-se que método corporiza a maneira preferida de se produzirem cer esas fibras reticuladas, uma vez que o dispendido de capital e as incoveniencias do processamento de equipamento de lavagem e de extracção adicional, sendo evitados passos devido á conjugação dos passos de branqueamento e de redução de resíduos As sequências de branqueamento praticadas e o ponto de inter rupção das sequências para a reticulação, podem variar lar32

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gamente, como se tornará evidente para qualquer técnico do ramo. Xão obstante, sequências de branqueamento muiti-passo5 em que passos DEP ou DEH seguem a reticulação, revelaram prc porcionar resultados desejáveis. ( D - dióxido de cloro, E - extracção cáustica, P - peróxido, H - hipoclorito de sódio). Os passos da sequência de branqueamento pós-reticulação são, de preferência, tratamentos alcalinos executados a pH maior do que cerca de pH 7 θ mais preferivelmente maior do que cerca de de pH 9·

Além de proporcionar uma efectiva redução do agente de reticulação residual, os tratamentos alcalinos pós-reticulação revelaram-se capazes de facilitar o desen15 volvimento de FRV mais elevados das fibras para niveis equi valentes de reticulação. Quanto mais elevado FRV (valor de retenção de líquidos) as fibras tiverem, mais baixa será a elasticidade em seco, isto é, são mais fáceis de densificar enquanto se encontram num estado seco, embora retendo a mes ma elasticidade em húmido e responsividade à humidade que aí fibras equivalentes, reticuladas após completamento do bran queamento. Isto do que FRV mais foi especialmente surpreendente, consideran elevados resultavam, até aí, em reduzidas propriedades de absorção.

As fibras reticuladas aqui descritas são uteis para uma grande variedade de produtos absorventes que incluem, mas não se limitam, fraldas descartáveis, cataméni cos, guardanapos sanitários, tampões e ligaduras, em quê. ca da um desses artigos tem uma estrutura absorvente que contém fibras individualizadas, reticuladas, aqui descritas. Por exemplo, uma fralda descartável ou artigo semelhante que tenha uma folha superior permeável aos liquidos, uma folha inferior impermeável aos liquidos e ligada à folha superior e uma estrutura absorvente que contenha fibras individualizadas, reticuladas, está contemplada pelo presente invento.

Tais artigos são generalizadamente descritos na patente U.S< 3.860.003, atribuida a Kenneth B. Buell em 14 de Janeiro de 1975, aqui incorporada a título de referência.

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Case ν.’ΧΡ 35^5

Convencionalmente, os núcleos para fraldas e cataménicos são feitos de fibras celulósicas não enrijeciem que os núcleos absorventes têm e cerca de O,12g/cc , o núcleo absorvente apresenta normalmente das e não reticuladas, densidades em seco de cerca de 0,06 g/cc Quando molhado uma redução no volume as fibras reticuladas do presente invento podem ser utilizadas para se fazerem núcleos absorventes com propriedades substancialmente mais das que incluem, cidade absorvente sem no entanto elevaa eles se limitarem, a capae o ritmo gotejamento, relativamente a núcleos absorventes de densidade equivalente feitos com fibras reticuladas anteriormente conhecidas

Alem disso, estes sultados melhorados de absorvência podem ser obtidos em junção com níveis de elastecidade em húmido aumentados, núcleos absorventes cerca de 0,15 g/cc, constante quando molhados, zação de fibras com niveis 2,0 moles % e cerca de 2,5 baseados numa base molar de anidroglucose celulose seca cleos absorventes feitos com tais fibras tem de integridade estrutural,,istó é, e elastecidade em húmido. 0 termo no reconPara com densidades de cerca de 0,06 g/cc e que mantém um vulume substancialmente é especialmente preferida a utili entre cerca de de reticulação de moles % de agente de reticulação presente contexto, refere-se à sua forma combinação compressão em húmido, uma almofada húmida para voltar à tivo volume, Em comparação absorventes feitos com as

NÚuma desejável resistência à elastecidade capacidade de inicial e respe^ quando exposta e liberta de forças compressivas com núcleos de fibras não tratadas, os núcleos fibras do presente invento recuperarão uma proporção substancialmente mais alta dos seus volumes originais, quando libertos das forças compressivas húmidas.

Numa outra as fibras individualizadas, núcleo, que pode ser assente forma de realização preferida, reticuladas são formadas nmm a seco ou em húmido (e poste34

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Case WMP 35^5 riorrnente seco), absorvente, que é comprimido até uma densidade em seco inferior à densidade húmida de equilíbrio da almofada. A densidade de equilíbrio húmido da almofada, é a densidade da almofada, calculada numa base de fibras em secc quando a almofada se encontra saturada com liquido. Quando as fibras são formadas num núcleo absorvente com uma densida de em seco inferior à densidade húmida de equilíbrio, quando molhado até à saturação, o núcleo cederá até atingir a densidade húmida de equilíbrio. Alternativamente, quando as fibras são formadas em núcleos absorventes com uma densidade em seco mais elevada do que a densidade de equilíbrio em húmido, quando molhados até à saturação, os núcleos expandir-se-ão, até chegarem à densidade de equilíbrio em húmido. As almofadas feitas com as fibras do presente invento têm densa dades de equilíbrio em húmido que são substancialmente inferiores ás das almofadas feitas com fibras convencionais, nãc reticuladas.As fibras do presente invento podem ser comprimidas até uma densidade mais elevada do que o equilíbrio, para formarerh uma almofada fina que, quando molhada, se expandirá, aumentando assim a capacidade absorvente até um gráu significativamente maior do que o obtido a partir das fibras não reticuladas.

absorvência med e cimento entre cerca

Propriedades especialmente elevadas de elastecidade em húmido e responsividade ao húpodem obter-se com niveis de reticulação de de 0,75 moles / e cerca de 1,25 moles /, calculf dos numa base molar de celulose seca.

Preferivelmente, tais fibras são formadas em núcleos absorventes com densidades en suas densidades em húmido os núcleos absorventes são nor do que a preferencia, densidade de as comprimidos até

De prefedensidades , em equilíbrio em húmido é mecomprimido. Também de seco maiores do que rência situadas entre cerca de 0,12 g/cc e cerca de 0,6o g/cc que a correspondente densidade de densidade do núcleo seco, os núcleos absorventes são comprimidos até uma entre cerca de 0,12 g/cc e cerca de 0,40 g/cc,

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Case WMP 35^5 em que as correspondentes densidades de equilíbrio em húmido se situam entre cerca de 0,08 g/cc e cerca de 0,12 g/cc. Relativamente as fibras reticuladas com níveis de reticulação de entre 2,0 moles % e cerca de 2,5 moles as primeiras fi bras são menos rígidas, tornando-se por isso mais adequadas para compressão até níveis de densidade mais elevados. As primeiras fibras têm igualmente uma responsividade mais elevada ao humedecimento, pois quando são molhadas abrem-se ins tantaneamente a um ritmo mais rápido e num grau maior do que as fibraè que têm níveis de reticulação dentro dos limites de 2,0 moles % e cerca de 2,5 %, têm uma elasticidade em húmido mais elevada e retém uma capacidade de absorvência quasi igual. Deverá no entanto reconhecer-se que estruturas absorventes dentro dos limites de densidade mais elevados, podem ser feitas com as fibras reticuladas com os limites de reticulação situados nos níveis mais elevados, tal como as eju truturas absorventes com menor densidade podem ser feitas com as fibras reticuladas que tenham níveis mais baixos de reticulação. Para todas estas estruturas se obtém um desempenho melhorado relativamente ao das fibras reticuladas, individualizadas, anteriormente conhecidas.

Embora a discussão acima envolva formas de realização preferidas, para estruturas absorventes de alta e baixa densidade, deverá reconhecer-se que uma grande varieda de de combinações de densidades de estruturas absorventes é possível, tal como de níveis de agente de reticulação, entre os limites aqui apresentados, que proporcionarão características superiores de absorvência e de integridade de estrutura relativamente às fibras celulósicas convencionais e fibras reticuladas anteriormente conhecidas. Tais formas de realização consideram-se abrangidas pelo âmbito do presente invento.

PROCESSO PARA A DETERMINAÇÃO D0 VALOR DE RETENÇÃO DE LÍQUIDO

Foi utilizado o seguinte processo para se

- 36 58.248

Case WMP 3545

determinar o valor de retenção de água das fibras celulósicas .

Uma amostra de cerca de 0,3 a cerca de 0,4 g de fibras é impregnada, num contentor coberto, com cerca de 100 ml de água destilada ou desionizada, à temperatura ambiente, durante cerca de 15 a cerca de 20 horas. As fibras impregnadas são recolhidas num filtro e transferidas para cesto de arame com rede de 80, suportado cerca de 3,81 cm (1,5 polegadas) acima do fundo tapado com rede de 60 de um tubo centrífugo. 0 tubo é coberto com uma cobertura de plástico e a amostra á centrifugada a uma força centrífuga relativa de 1 500 a 1 700 gravidades durante 19 a 21 minutos. As fibras centrifugadas são então removidas do cesto e pesadas. As fibras pesadas são secas até um peso constante, a 105°C e repesadas. 0 valor de retenção de água é calculado como segue:

(W-D) (1) WRV =------ x 100

D em que,

W = peso em molhado das fibras centrifugadas;

D = peso em seco das fibras; e

W-D = peso da água absorvida

PROCESSO PARA A DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE GOTEJAMENTO

Foi utilizado o processo seguinte para se determinar a capacidade de gotejamento dos núcleos absorventes. A capacidade de gotejamento foi utilizada como medida combinada da capacidade absorvente e da taxa de absorvencia dos núcleos.

Uma almofada absorvente com 10,16 cm x 10,16 cm (4 x 4 ’’) pesando cerca de 7,5 g é colocada sobre um crivo de rede. Urina sintética é aplicada ao centro da al_ mofada a um ritmo de 8/ml/s. 0 fluxo de urina sintética é suspenso quando a primeira gota de urina sintética escapar

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Case WMP 3545 da parte inferior ou dos lados da almofada. A capacidade de gotejamento é calculada pela diferença entre a massa da almcj fada antes e depois da introdução da urina sintética, dividiu da pela massa das fibras numa base de peso de fibras totalmente secas

PROCESSO PARA A DETERMINAÇÃO DA COMPRESSIBILIDADE EM HÚMIDO

O seguinte processo foi utilizado para se determinar a compressibilidade em húmido das estruturas absorventes. A compressibilidade em húmido foi utilizada como uma medida da resistência à compressão em molhado, da integridade estrutural em molhado e da elasticidade em molhado dos núcleos absorventes .

Uma almofada quadrada com 10,16 cm ( 4 x ) de lado, assente de forma arejada, com uma massa de cer ca de 7,5, é preparada e comprimida, em estado seco, por meio de uma prensa hidráulica até uma pressão de 5500 lbs/16 polegadas quadradas. A almofada é invertida e a pressão é repetida. A espessura da almofada é medida antes e depois da pressão com um calibrador sem carga. A densidade antes e depois da pressão é então calculada como massa/(área x espessu ra). Diferenças maiores entre a densidade antes e depois da pressão, indicam uma elasticidade a seco inferior,

PROCESSO PARA A DETERMINAÇÃO D0 NÍVEL DE GLUTARALDEÍDO REAGIDO COM AS FIBRAS CELULÓSICAS processo seguinte foi utilizado para se determinar o nível de glutaraldeído que reagiu para formar os vínculos cruzados intra-fibras com o componente celulósico das fibras individualizadas, reticuladas pelo glutaraldeído .

Uma amostra de fibras individualizadas, r£ ticuladas, é extraída com O,1N HC1. 0 extracto é separado das fibras e o mesmo processo de extracção/separação é então

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Case WMP 35^5 repetido, para cada amostra, mais três vezes. 0 extracto de cada uma das extracçSes é separadamente misturado com uma so lução aquosa de 2,4-dinitrofenil-hidrazona (DNPH). Deixa-se então a reacção prosseguir durante 15 minutos, após o que se junta a mistura um volume de clorofórmio. A mistura de reacção é misturada durante mais 45 minutos: As camadas do cloro fórmio e aquosas são separadas com um funil separador. 0 nível de glutaraldeído é determinado pela análise da camada de clorofórmio por meio de cromatografia líquida de alta pressão (HPLC) para detecção do derivado da DNPH.

As condições cromatograficas para a análise com HPLC foram -Coluna: C-18 de fase invertida; Detector: UV a 3Ó0 mm; Fase móvel: metanol 80:20: água; Ritmo do fluxo: 1 mi/min; medição feita: altura máxima. Uma curva de calibração de altura máxima e do conteúdo de glutaraldeído foi desenvolvida medindo-se os máximos HPLC de cinco soluções pa. drão que tinham níveis conhecidos de glutaraldeído entre D e 25 ppm.

Cada uma das quatro fases de clorofórmio para cada amostra de fibras foi analisada por meio de HPLC, a altura máxima medida e o correspondente nível de glutaraldeído determinado a partir da curva de calibração. As concen trações de glutaraldeído para cada uma das extracções foram então somadas e divididas pelo peso da amostra de fibras (ba se de fibra seca) para fornecer o conteúdo em glutaraldeído numa base de peso de fibras secas.

Dois máximos de glutaraldeído estiveram presentes para cada um dos cromatogramas HPLC. Cada um desses máximos pode ser utilizado, desde que o mesmo máximo seja sempre utilizado ao longo de todo o programa.

EXEMPLO 1

Este exemplo mostra o efeito de níveis variáveis de um agente de reticulação, o glutaraldeído, sobre a absorvência e a elasticidade de almofadas absorventes fei

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Case WMP 3545 tas de fibras individualizadas, reticuladas. As fibras individualizadas, reticuladas são feitas por meio de um processo de reticulação a seco.

Para cada amostra foi proporcionada uma d£ terminada quantidade de polpa (SSK) de madeira macia do sul kraft. As fibras tinham um conteúdo de humidade de cerca de 62,4% (equivalente a uma consistência de 37,6 %) . Uma pasta foi formada adicionando-se às fibras uma solução que continha uma quantidade escolhida de solução de glutaraldeído a 50% aquosa, 30% (com base no peso do glutaraldeído) de hexa-idrato nitrato de zinco, agua desmineralizada e uma quantidade suficiente de IN HC1 para reduzir o pH da pasta para cerca de 3,7» As fibras foram impregnadas na pasta durante um período de 20 minutos e depois foi-lhes extraída a água, até ficarem com uma consistência de fibra de cerca de 34 % a cerca de 35 %, P^or meio de centrifugação. A seguir, as fibras desidratadas foram secas ao ar até uma consistência de fibra de cerca de 55 % a cerca de 56 % com um secador de sopro que utilizava a temperatura ambiente. As fibras secadas ao ar foram desfibradas por meio de um aparelho de cardar de três fases confome descrito na Patente U.S. 3.9θ7·968. As fi bras desfibradas foram colocadas em bandejas e cuadas a 145° C num forno de secagem essencialmente estático durante um período de 45 minutos. A reticulação foi completada duran te o período de permanência no forno. As fibras reticuladas, individualizadas foram colocadas sobre um crivo de rede e la vadas com água a cerca de 20°C, impregnadas até uma consistência de 1% durante uma (1) hora em água a 60° C, passadas pelo crivo, lavadas com água a cerca de 20° C uma segunda vez, centrifugadas até uma consistência de fibra de 60%, desfibradas num cardador de três fases conforme anteriormente descrito e secas até ao completamento num forno estático a 105°C durante quatro (4) horas. As fibras secas foram assentes de forma arejada para formarem almofadas absorventes. As almofadas foram comprimidas com uma prensa hidráulica até

58.248

Case WMP 35^5 uma densidade de 0,10 g/cc, As almofadas foram testadas quan to à absorvência, elasticidade, e quantidade de glutaraldeído reagido, de acordo com os processos anteriormente definidos. 0 glutaraldeído reagido é indicado em moles % calculados numa base de anidroglucose celulose de fibras secas. Os resultados são apresentados no Quadro 1.

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Case WMP 35^5

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Tirado de uma amostra de fibras separadas

- 41a -

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Case WMP 35^5 )

EXEMPLO 2

A finalidade deste exemplo é demonstrar que níveis baixos de agente de reticulação extraível podem ser obtidos sujeitandó-se as fibras a passos de uma sequência de branqueamento depois da reticulação. O nível de agente extraível de reticulação foi determinada fazendo-se impregnar uma amostra das fibras em água desionizada a 40°C, a uma consistência de 2,5%, durante uma (1) hora. 0 glutaral. deído extraído pela água foi medido por HPLC e relatado com glutaraldeído numa base de peso de fibra seca. As fibras foram reticuladas por meio de um processo de reticulação a seco .

Foi fornecida polpa kraft de madeira macia do sul (SSK). As fibras da polpa foram parcialmente branquea das por meio da seguinte sequência de fases de branqueamento: cloração (c) - pasta de 3-^+% de consistência tratada com cerca de 5% de cloro disponível (Cl disp) a cerca de pH 2,5 e cerca de 38° C durante 30 minutos; extracção cáustica - pasta com 12% de consistência tratada com 1,4 g/1 de NaOH a cerca de 7^° C durante 60 minutos; e tratamento com hipoclorito (h) - pasta com k2% de consistência tratada com hipoclorito de sódio suficiente a 11-11,5 de pH, entre 38° C e 60° C, durante 6o minutos, para proporcionar um brilho 60-65 Elretho e uma viscosidade de 15,5 - 16,5 cp. As fibras parcialmente branqueadas foram processadas em fibras individualizadas, reticuladas por meio da utilização do glutaraldeído como agente de reticulação, de acordo com o processo descrito no Exemplo 1. As fibras retiveram 2,29 moles% de glutaraldeído, calculados numa base molar de anidroglucose celulose celulósica de fibras secas. Tipicamente tais fibras têm níveis extraíveis de glutaraldeído de cerca de 1000 ppm (0,1 %).

branqueamento das fibras parcialmente branqueadas, individualizadas, foi então continuado e comple tado com dióxido de cloro (ϋ), extracção (E) e hipoclorito

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Case WMP 3545

J de sódio (H) em sequência (DEH). Na fase do dióxido de cloro (D), fibras individualizadas, reticuladas, foram impregnadas numa massa aquosa com uma consistência de 10% que também con tinha uma quantidade suficiente de hipoclorito de sódio para proporcionar 2 % de cloro disponível numa base de peso das fibras em seco. Depois de misturado, o pH da pasta foi reduzido para cerca de pH 4,4 por meio da adição de NaOH. A pasta de polpa foi seguidamente colocada num forno a 70° C durante 2,5 horas, passada pelo crivo, enxaguada com água até atingir um pH neutro e centrifugada até uma consistência de 61,4 %. Na fase de extracção, uma pasta aquosa de 10% de con sistência das fibras desidratadas foi tratada com 0,33 g de NaOH/litro de água durante 1,5 horas em 40° C. As fibras foram então passadas pelo crivo, enxaguadas com água até um pH neutro e centrifugadas até uma consistência de 62,4%.

Finalmen te, na fase do hipoclorito de sódio (h) , uma pasta com 10% de consistência das fibras, contendo hipoclorito de sódio suficiente para proporcionar 1,5% de cloro disponível numa base de peso de fibra seca, foi pre parada. A pasta foi misturada durante uma hora e aquecida num forno a 50° C. As fibras foram depois passadas ao crivo, enxaguadas até um pH 5,θ θ centrifugadas até uma consistência de 62,4%. As fibras desidratadas foram secas ao ar, cardadas e secas até ao completamento num forno a 105° C durante uma (1) hora. O nível de glutaraldeído extraível das fibras completamente branqueadas, individualizadas, reticuladas foi de 25 ppm (0,0025 %). Isto está bem abaixo do nível de glutaraldeído extraível que se julga ser aceitável para aplicações em que. as fibras sejam utilizadas na proximidade da pele humana.

Foi igualmente verificado, que as almofadas feitas com as fibras que foram parcialmente branqueadas, reticuladas e depois acabadas de branquear, tinham um valor de retenção de líquido inesperadamente mais elevado e pelo menos uma capacidade de gotejamento, uma capacidade de tor

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Case WMP 35^5 )

ção e uma elasticidade em húmido, do que os das fibras individualizadas que foram reticuladas depois de terem sido completamente branquadas. No entanto, em resultado do WRV mais elevado, as fibras reticuladas num ponto intermédio da sequência de branqueamento foram mais compressivas num estado seco.

Resultados substancialmente equivalentes foram obtidos quando uma fase de branqueamento com peróxido (?) foi substituída pela fase de fase de hipoclorito final (h). Na fase P, uma pasta de 10 % de consistência foi tra tada com 0,5 % de peróxido de hidrogénio, com base de peso das fibras a 11-11,5 ® 8o 9 C, respectivamente durante 9θ mi nutos.

depósito do primeiro pedido para o inven to acima descrito foi efectuado nos Estados Unidos da América em 27 de J unho de 1986 sob o N® 879.672

Claims (6)

1. -REIVINDICAÇÕES 1? - Processo para a fabricação de fibras individualizadas reticuladas, caracterizado por compreender os seguintes passos;

   a. fornecimento de fibras celulósicas fazendo-as contactar com um agente de reticulação;

   b. fazer reagir o agente de reticulação com as fibras para formar ligações cruzadas intra-fibras com ausência substancial de ligações inter-fibras; e

   c. lavagem dessas fibras com uma solução alcalina.
2. 2§ - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o agente de reticulação ser seleccionado de entre o grupo constituído por dialdeídos C^-Cg, análogos do ácido dialdeído ^C2“^C8 contendo pelo menos um gru po aldeído e oligómeros dos referidos dialdeídos e análogos do ácido dialdeído.
3. 3- - Processo de acordo com as reivindica

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   ções 1 ou 2, caracterizado por a solução alcalina ter um pH maior do que 9.
4. 4? - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por se por em contacto as fibras com uma quantidade suficiente de agente de reticulação, situada entre cerca de 0,5 moles % e cerca de

   3,5 moles % de agente de reticulação, calculada numa base molar de anidroglucose celulose, fazendo-as reagir, e por as fibras possuirem um valor de retenção de água inferior a cer ca de 60.
5. 5- - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a solução alcalina compreender um meio aquoso e um composto seleccionado de entre um grupo constituído por hipoclorito de sódio, hidróxido de amónio, peróxido de hidrogénio e bissulfito de sódio.
6. 6? - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por as fibras celulósicas do passo a. serem parcialmerte branqueadas por, pelo menos, um passo de uma sequência de branqueamento de multi-passos.