MXPA97004832A - Estructura absorbente teniendo permeabilidad al liquido mejorada - Google Patents

Abstract

Se describe una estructura absorbente que contiene un material polimérico formados de hidrogel, una fibra corta humedecible, y una fibra aglutinante humedecible. La estructura absorbente exhibe una permeabilidad mejorada en la dirección-z de un líquido en comparación a una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica la cual no comprende una fibra aglutinante humedecible. También se describe un producto absorbente desechable que contiene tal estructura absorbente.

Description

ESTRUCTURA ABSORBENTE TENIENDO PERMEABILIDAD AL LIQUIDO MEJORADA Antecedentes de la Invención Campo de la Invención La presente invención se refiere a una estructura absorbente adecuada para usarse en productos absorbentes desechables. Más particularmente, la presente invención se refiere a una estructura absorbente, comprendiendo un material polimérico formador de hidrogel, una fibra corta humedecible, una fibra aglutinante humedecible, que exhibe capacidades de manejo de líquido mejoradas.

Descripción del Arte Relacionado El propósito de los productos absorbentes desechables es típicamente el manejo del desecho del cuerpo. A fin de manejar el desecho líquido del cuerpo, la estructura absorbente con un producto absorbente debe ser capaz generalmente de tomar primero el líquido a adentro del producto absorbente, y después distribuir el líquido adentro del producto absorbente, y después retener el líquido dentro del producto absorbente.

Es generalmente importante el que la estructura a absorbente tome el líquido a alrededor de la tasa de entrega del líquido a el producto absorbente o de otra manera el liquido se escurrirá fuera de la superficie de la estructura absorbente y no estará presente para que la estructura absorbente distribuya y retenga el líquido dentro del producto absorbente. Esto es, si la tasa de toma de líquido de la estructura absorbente es menor que la tasa de entrega del líquido al producto absorbente, existe la posibilidad del escurrimiento del líquido fuera del producto absorbente.

Además, si la distribución del líquido por la estructura absorbente dentro del producto absorbente no es adecuada, la eficiencia de la utilización de la estructura absorbente será más baja. Típicamente, los productos comercialmente disponibles absorbentes están diseñados con una capacidad de retención saturada de líquido absoluta en exceso. Por tanto, la estructura absorbente en el producto absorbente no se utiliza frecuentemente en forma completa. Un aumento en la eficiencia de la distribución del líquido por el material absorbente permitirá potencialmente ya sea un nivel de saturación de líquido realizado más alta para un producto absorbente usando la misma cantidad de estructura absorbente o el uso de menos estructura absorbente para lograr el mismo nivel de saturación de líquido realizado en el producto absorbente sin ningún aumento en el escurrimiento del líquido. El uso de la estructura absorbente menor para lograr el mismo nivel de saturación de líquido realizado en un producto absorbente típicamente resultará en menos producto absorbente que es desechado a el medio ambiente.

Se conocen generalmente las estructuras absorbentes adecuadas para usarse en los productos absorbente. Originalmente, era una práctica general el formar las estructuras absorbentes comprendiendo una matriz fibrosa absorbente completamente de borra de pulpa de madera, tal como un bloque de borra de pulpa de madera triturada. Dada la cantidad relativamente pequeña de el líquido absorbida por la borra de pulpa de madera sobre un gramo de base de borra de pulpa de madera, es necesario el emplear cantidades relativamente grandes de borra de pulpa de madera, necesitando por tanto, el uso de estructuras absorbentes gruesas y relativamente grandes.

A fin de mejorar la capacidad absorbente de tales estructuras absorbentes es común el incorporar en éstas un material polimérico formador de hidrogel. Tales materiales poliméricos formadores de hidrogel son generalmente capaces de absorber por lo menos alrededor de 10 veces su peso en agua. La interacción de los materiales poliméricos formadores de hidrogel dentro de tales estructuras absorbentes permite el uso de menos borra de pulpa de madera, ya que el material polimérico formador de hidrogel tiene una capacidad de absorción de líquido superior sobre una base de gramo por gramo que la borra de pulpa de madera. Además, los materiales poliméricos formadores de hidrogel son generalmente menos sensibles a la presión que lo que lo es la borra de pulpa de madera. Por tanto, el uso de los materiales poliméricos formadores de hidrogel generalmente permite la producción y el uso de un producto absorbente más delgado y más pequeño.

Un problema de las estructuras absorbentes conocidas que comprenden el material polimérico formador de hidrogel y las fibras que son esencialmente fibras de borra de pulpa de madera es el de que cuando se humedecen con demasiado líquido, la estructura absorbente es propensa a plegarse, inhibiendo por tanto el flujo del líquido a través de la estructura absorbente. Además, tales estructuras absorbentes conocidas generalmente tienen una pobre integridad cuando éstas se humedecen, haciendo por tanto a la estructura absorbente susceptible de romperse y separarse cuando se humedece y haciendo a la estructura absorbente difícil de manejar separadamente sin el uso de los materiales de recubrimiento tal como la hoja de envoltura de tisú.

Síntesis de la Invención Es deseable el producir una estructura absorbente capaz de llenar o exceder las características de funcionamiento de las estructuras absorbentes conocidas mientras que se contiene una concentración relativamente alta de material polimérico formador de hidrogel. También se desea el producir una estructura absorbente la cual es capaz de absorber rápidamente un líquido descargado bajo presiones típicamente encontradas durante el uso y a retener el líquido absorbido bajo presiones típicamente encontradas durante el uso. Además, se desea el producir una estructura absorbente la cual, cuando se humedece, mantiene esencialmente su integridad y mantiene esencialmente o mejora sus capacidades de manejo de líquido.

Estos y otros objetivos relacionados se logran por una estructura absorbente que comprende un material polimérico formador de hidrogel, una fibra corta humedecible, y una fibra aglutinante humedecible, en donde la estructura absorbente exhibe unos valores de permeabilidad en la dirección-Z mejorados en comparación a una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica la cual no comprende una fibra de aglutinante humedecible.

En una modalidad de la presente invención, una estructura absorbente comprende de desde alrededor de 20 a alrededor de 65% de un material polimérico formador de hidrogel, de desde alrededor de 25 a alrede;dor de 70% por peso de fibra corta humedecible y desde más de alrededor de 7 a alrededor de 40% por peso de fibra unidora humedecible, en donde todos los porcientos por peso están basados sobre el peso total del material polimérico formador de hidrogel, de la fibra corta humedecible y de la fibra de unidor o aglutinante humedecible en la estructura absorbente . La estructura absorbente exhibe una permeabilidad en la dirección-Z a una saturación de 60% que no es menor que la permeabilidad en la dirección-Z de la estructura absorbente a una saturación de 30%. La estructura absorbente también exhibe una permeabilidad en la dirección-Z a una saturación de 60% que es mayor de alrededor de 50 Darcy.

En otro aspecto, es deseable el proporcionar un producto absorbente desechable delgado, tal como un pañal para infante, cuyo producto absorbente desechable emplea una estructura absorbente la cual tiene un volumen relativamente pequeño y una alta concentración de material polimérico formador de hidrogel. Además, es deseable el proporcionar un producto absorbente desechable el cual tiene un volumen hueco relativamente pequeño y una capacidad relativamente alta.

En una modalidad, estos objetivos se logran en un producto absorbente desechable que comprende una hoja superior permeable al líquido, una hoja de respaldo y una estructura absorbente de la presente invención colocada entre la hoja superior y la hoja de respaldo.

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una vista en perspectiva de una modalidad de un producto absorbente desechable de acuerdo a la presente invención.

La figura 2 es una ilustración del equipo empleado para determinar la capacidad de retención saturada de líquido de una estructura absorbente .

Descripción Detallada de la Modalidad Preferida En un aspecto, la presente invención se refiere a una estructura absorbente útil en un producto absorbente desechable poseyendo características de manejo de líquido deseables y mejoradas que puede lograrse mediante la selección adecuada y el uso de un material polimérico formador de hidrogel, de una fibra corta humedecible, y de una fibra aglutinante humedecible empleada en la formación de tales estructuras absorbentes.

Como se usa aquí, el término "material polimérico formador de hidrogel" se quiere que signifique un material de alta absorbencia comúnmente mencionado como un material superabsorbente . Tales materiales de alta absorbencia son generalmente capaces de absorber una cantidad de un líquido, tal como la orina sintética, una solución de agua salada acuosa de 0.9% por peso, o fluidos del cuerpo, tales como fluidos menstruales, orina, sangre, por lo menos alrededor de 10, adecuadamente alrededor de 20, y hasta alrededor de 100 veces el peso de el material polimérico formador de hidrogel a las condiciones bajo las cuales está siendo usado el material polimérico formador de hidrogel. Tales condiciones típicas incluyen, por ejemplo, una temperatura de entre alrededor de 0°C a alrededor de 100°C y condiciones de ambiente adecuadas, tal como de 23°C y alrededor de 30 a alrededor de 60% de humedad relativa. Con la absorción del líquido, el material polimérico formador de hidrogel típicamente se hincha y forma un hidrogel.

El material polimérico formador de hidrogel puede formarse de un material de hidrogel orgánico el cual puede incluir materiales naturales, tai como agar, pectina, y goma guar, así como materiales sintéticos, tal como polímeros de hidrogel sintéticos. Los polímeros de hidrogel sintéticos incluyen, por ejemplo, la carboximetil celulosa, las sales de metal alcalino de ácido poliacrílico, las poliacrilamidas, el alcohol polivinílico, los copolímeros de anhídrido maléico etileno, los polivinil éteres, la hidroxipropil celulosa, la morfolinona de polivinilo, los polímeros y copolímeros de ácido sulfónico de vinilo, los poliacrilatos, las poliacrilamidas, y las polivinil piridinas . Otros polímeros de hidrogel adecuados incluyen el almidón injertado de acrilonitrilo hidrolizado, el almidón injertado de ácido acrílico, y los copolímeros de anhídrido maléico isobutileno y mezclas de los mismos. Los polímeros de hidrogel son preferiblemente degradados ligeramente para hacer al material esencialmente insoluble en agua pero aún hinchable en agua. La degradación puede, por ejemplo, hacerse mediante irradiación o covalente, iónica, o Van der aals, o unión de hidrógeno. Los materiales poliméricos formadores de hidrogel adecuados están típicamente disponibles de varios vendedores comerciales tal como The Dow Chemical Company, Hoechst Celanese, Allied Colloids Limited o Stockhausen, Inc.

El material polimérico formador de hidrogel, empleado en las estructuras o productos absorbentes de la presente invención, adecuadamente debe ser capaz de absorber un líquido bajo una carga aplicada. Para los propósitos de esta solicitud, la habilidad de un material polimérico formador de hidrogel para absorber un líquido bajo una carga aplicada, y por tanto llevar a cabo el trabajo, se cuantifica como el Valor de Absorbencia Bajo Carga (AUL) . El valor de Absorbencia Bajo Carga se expresa como la cantidad (en gramos) de una solución de cloruro de sodio de 0.9% por peso acuosa la cual puede absorber el material polimérico formador de hidrogel en alrededor de 60 minutos por gramo de material polimérico formador de hidrogel bajo una carga de alrededor de 0.3 libras por pulgada cuadrada (aproximadamente 2.0 kilopascales) mientras que se restringe del hinchamiento en el plano normal a la carga aplicada. El material polimérico formador de hidrogel empleado en las estructuras absorbentes de la presente invención exhibe adecuadamente un valor AUL de por lo menos de alrededor de 15, más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 20, y hasta alrededor de 50 gramos del líquido por gramo de material polimérico formador de hidrogel. El método mediante el cual el valor de Absorbencia Bajo Carga puede determinarse se establece, por ejemplo, en detalle, en las patentes de los Estados Unidos de Norteamérica Nos. 5,149,335; 5,247,072 incorporadas aquí por referencia.

Adecuadamente, el material polimérico formador de hidrogel está en la forma de partículas las cuales, en el estado no hinchado, tienen diámetros en la sección transversal máximos dentro del rango de desde alrededor de 50 micrómetros a alrededor de 1,000 micrómetros, preferiblemente dentro del rango de desde alrededor de 100 micrómetros a alrededor de 800 micrómetros, como se determinó mediante un análisis de criba de acuerdo al método de prueba D-1921 de la Sociedad Americana para Prueba y Materiales (ASTM) . Se entiende que las partículas de el material polimérico formador de hidrogel cne caen dentro de los rangos descritos arriba pueden comprender partículas sólidas, partículas porosas, o pueden ser partículas aglomeradas comprendiendo partículas más pequeñas aglomeradas dentro de partículas que caen dentro de los rangos de tamaño descritos.

El material polimérico formador de hidrogel está típicamente presente en una estructura o producto absorbente de la presente invención en una cantidad efectiva para resultar en la estructura o producto absorbente siendo capaz de absorber una cantidad deseada de líquido y en una estructura absorbente exhibiendo las propiedades absorbentes deseadas. Como tal, el material polimérico formador de hidrogel puede estar presente en la estructura absorbente en más de una cantidad mínima de manera que la estructura absorbente exhibe las propiedades absorbentes deseadas. Sin embargo, El material polimérico formador de hidrogel debe estar presente en la estructura absorbente en menos de una cantidad excesiva de manera que la estructura absorbente no experimente el bloqueo de gel por el material polimérico formador de hidrogel hinchado que puede afectar indeseablemente las propiedades absorbentes de la estructura absorbente.

El material polimérico formador de hidrogel está por tanto deseablemente presente en la estructura absorbente de la presente invención en una cantidad de desde alrededor de 20 a alrededor de 65% por peso, adecuadamente en una cantidad de desde alrededor de 25 a alrededor de 60% por peso, y más adecuadamente de desde alrededor de 30 a alrededor de 55% por peso, basado sobre el peso total del material polimérico formador de hidrogel, de la fibra corta humedecible, y de la fibra aglutinante humedecible en la estructura absorbente.

Debido a que los materiales poliméricos formadores de hidrogel presentes en las estructuras absorbentes de la presente invención pueden estar presentes en concentraciones altas, las estructuras absorbentes de la presente invención pueden ser relativamente delgadas y de peso ligero, tener un volumen relativamente pequeño y aún funcionar en la manera deseada.

Como se usa aquí, el término "fibra corta" se quiere que se refiera a una fibra natural o a un tramo cortado de, por ejemplo, un filamento fabricado. Tales fibras cortadas se intenta que actúen en la estructura absorbente de la presente invención como un depósito temporal para el líquido y también como un conducto para la distribución del líquido.

Preferiblemente las fibras cortas usadas en las estructuras absorbentes aquí deberán variar en longitud de desde alrededor de 0.1 a alrededor de 15 centímetros, y adecuadamente de desde alrededor de 0.2 a alrededor de 7 centímetros. Las fibras cortas de estas características de tamaño, cuando se combinan con la fibra unidora humedecible y el material polimeríco formador de hidrogel dado aquí, ayudan a impartir un volumen deseable, características de adquisición de líquido, distribución de líquido y resistencia mejoradas, y/o propiedades de flexibilidad y elasticidad deseables a las estructuras absorbentes de esta invención.

Como se usa aquí, el término "humedecible" se quiere decir que se refiere a una fibra la cual exhibe un líquido, tal como el agua, la orina sintética, o una solución de agua salada acuosa de 0.9% por peso, en un ángulo de contacto con el aire de menos de 90°. Como se usa aquí, el ángulo de contacto puede determinarse, por ejemplo, como se establece por Robert J.

Good y Robert J. Stromberg, Ed. , en la obra "Ciencia de Coloide y Superficie - Métodos Experimentales" Volumen 11, (Prensa Pleno, 1979) . Adecuadamente, una fibra humedecible se refiere a una fibra la cual exhibe una orina sintética en un ángulo de contacto de aire de menos de 90° a una temperatura entre alrededor de 0°C y alrededor de 100°C y adecuadamente a las condiciones del medio ambiente, tal como de alrededor de 23 °C.

Las fibras humedecibles adecuadas pueden formarse de fibras intrínsicamente humedecibles o pueden formarse de fibras intrínsecamente hidrofóbicas teniendo un tratamiento de superficie sobre las mismas el cual hace a la fibra hidrofílica. Cuando se emplean las fibras tratadas de la superficie, el tratamiento de superficie es deseablemente no fugitivo. Esto es, el tratamiento de superficie deseablemente no se deslava de la superficie de la fibra con el primer insulto o contacto con el líquido. Para los propósitos de esta solicitud, un tratamiento de superficie sobre un polímero generalmente hidrofóbico se considerará que no es fugitivo cueindo una mayoría de las fibras demuestran un ángulo de contacto de líquido en aire de menos de 90° para tres mediciones de ángulo de contacto consecutivas, con el secado entre cada medición. Esto es, la misma fibra se somete a tres determinaciones de ángulo de contacto separadas, y, si todas las tres determinaciones de ángulo de contacto indican un ángulo de contacto del líquido en aire de menos de 90°, el tratamiento de superficie de la fibra se considerará que no es fugitivo. Si el tratamiento de superficie es fugitivo, el tratamiento de superficie tenderá a deslavarse de la fibra durante la primer medición de ángulo de contacto, por tanto, exponiendo la superficie hidrofóbica de la fibra subyacente y demostrará mediciones de ángulo de contacto subsecuentes mayores de 90°.

Si se usa un tratamiento de superficie, el tratamiento de superficie es usado adecuadamente en una cantidad de menos de alrededor de 5% por peso, más adecuadamente de menos de alrededor de 3% por peso, y más adecuadamente de menos de alrededor de 2% por peso, basado sobre la cantidad de fibras que están siendo tratadas.

Como se usa quí, el término "fibras" o "fibroso" se quiere que se refieran a un material particulado en el que la proporción de longitud o diámetro de tal material particulado es mayor de alrededor de 10. Inversamente, un material "no fibroso" o "sin fibra" se quiere que se refiera a un material particulado en el que la proporción de longitud o diámetro de tal material particulado es de alrededor de 10 ó menos.

Una amplia variedad de materiales de fibra corta pueden emplearse en las estructuráis absorbentes dadas aquí. Las fibras cortas útiles en la presente invención pueden ser formadas de materiales naturales o sintéticos y pueden incluir fibras celulósicas tal como las fibras de pulpa de madera y las fibras de celulosa modificadas, las fibras textiles tal como algodón o de rayón, fibras poliméricas sintéticas esencialmente no absorbentes.

Por razones de disponibilidad y de costo, las fibras celulósicas frecuentemente se preferirá usarlas como el componente de fibra corta de las estructuras absorbentes de esta invención. Son más preferidas las fibras de pulpa de madera. Sin embargo, otros materiales de fibra celulósica, tal como las fibras de algodón, pueden también usarse como la fibra corta.

Las fibras cortas como se usan aquí pueden ser rizadas a fin de que la estructura absorbente resultante tenga la elasticidad y resistencia al abultamiento durante el uso en los productos absorbentes. Las fibras cortas rizadas son aquellas las cuales tienen un carácter ondulado, curvo o mellado a lo largo de su longitud. El rizado de fibra de esta clase está descrito más completamente en la patente de los Estados Unidos de Norteamérica A-4118531, incorporada aquí por referencia.

Las fibras cortas humedecibles deben estar presentes en la estructura absorbente de la presente invención en una cantidad efectiva para resultar en la mejora deseada en las propiedades absorbentes descritas aquí en comparación a una estructura absorbente idéntica esencialmente de otra manera que no comprende ninguna fibra de aglutinante humedecible.

Como tales, las fibras cortas humedecibles deben estar presentes en la estructura absorbente en menos que una cantidad excesiva de manera que la estructura absorbente no experimente una pérdida indeseable de integridad o un plegado de estructura indeseable cuando la estructura absorbente se satura con el líquido. Además, el material polimérico formador de hidrogel debe estar presente en la estructura absorbente en más de una cantidad mínima de manera que la estructura absorbente exhibe las propiedades absorbentes deseadas .

La fibra corta humedecible está por tanto deseablemente presente en una estructura absorbente de la presente invención en una cantidad de desde alrededor de 25 a alrededor de 70% por peso, adecuadamente de desde alrededor de 30 a alrededor de 65% por peso, y más adecuadamente de desde alrededor de 35 a alrededor de 60% por peso de fibra corta humedecible, con todos los porcientos por peso basados sobre el peso total de la fibra corta humedecible, del material polimérico formador de hidrogel, y de la fibra de aglutinante humedecible en la estructura absorbente.

Como se usa aquí, el término "estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica sin cualesquier fibra aglutinante humedecible" y otros términos similares se intenta que se refieran a una estructura absorbente de control que es preparada usando materiales esencialmente idénticos y en un proceso esencialmente idéntico en comparación a una estructura absorbente de la presente invención, excepto porque la estructura absorbente de control no comprende o no está preparada con la fibra aglutinante humedecible descrita aquí, sino que en vez de esto comprende una cantidad de una fibra corta humedecible adicional esencialmente idéntica a la cantidad de fibra aglutinante humedecible usada en la estructura absorbente de la presente invención. Como tal, la estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica s n ninguna fibra aglutinante humedecible y la estructura absorbente de la presente invención generalmente tendrán pesos base esencialmente idénticos. Como un resultado de no comprender la fibra aglutinante humedecible, la estructura absorbente esencialmente idéntica generalmente no exhibirá las propiedades absorbentes deseadas descritas aquí en comparación a una estructura absorbente de la presente invención.

Como se usa aquí, el término "fibra aglutinante" se quiere que se refiera a una fibra que actúa para formar un tejido compuesto cuando la fibra aglutinante está en su forma final en la estructura absorbente dada aquí. Como tales las fibras aglutinantes interactúan unas con otras en alguna manera para formar un tejido compuesto. Tal interacción de las fibras aglutinantes puede estar en la forma de un enredado o una interacción adhesiva por la que las fibras aglutinantes son tratadas como, por ejemplo, mediante calentamiento de las fibras aglutinantes arriba de su temperatura de punto de suavizamiento y permitiendo a las fibras aglutinantes el hacer contacto unas con otras para formar las uniones adhesivas. Una vez tratadas en tal manera, las fibras aglutinantes no pueden ser reclamadas en su forma original. Esto es en contraste a las fibras cortas y al material polimérico formador de hidrogel los cuales esencialmente retienen su forma individual, aún cuando tales fibras cortas y el material polimérico formador de hidrogel pueden adherirse mediante las fibras de aglutinante en las estructuras absorbentes de la presente invención.

La fibra aglutinante puede generalmente estar formada de una composición termoplástica capaz de extruirse en fibras. Los ejemplos de tales composiciones termoplásticas incluyen poliolefinas tal como polipropileno, polietileno, polibutenos, poliisopreno, y sus copolímeros; poliésteres tal como tereftalato de polietileno; poliamidas tal como nylon; así como copolímeros y mezclas de éstos y otros polímeros termoplásticos .

Una fibra aglutinante adecuada para la presente invención comprende las fibras de soplado de derretido formadas de un material de polipropileno hidrofílico. Tales fibras de soplado de derretido son típicamente fibras muy finas preparadas mediante el extruir el copolímero formador de fibra licuado o derretido a través de orificios en una matriz a adentro de una corriente gaseosa a alta velocidad. Las fibras son atenuadas por la corriente gaseosa y se solidifican subsecuentemente. La corriente resultante de fibras de aglutinante solidificadas pueden recolectarse, como por ejemplo sobre una rejilla colocada en la corriente gaseosa, como una masa fibrosa coherente enredada. Tal masa fibrosa enredada está caracterizada por un enredado extremo de las fibras aglutinantes. Este enredado proporciona coherencia y resistencia a la estructura de tejido resultante. Tal enredado también adapta la estructura de tejido a constreñir o atrapar la fibra corta y el material polimérico formador de hidrogel dentro de la estructura después de que la fibra corta y el material polimérico formador de hidrogel se han incorporado adentro de la estructura de tejido, ya sea durante o después de la formación de la estructura de tejido. Las fibras aglutinantes son enredadas suficientemente de manera que es generalmente imposible el remover una fibra de aglutinante completa de la masa de fibras de aglutinante o el trazar una fibra de aglutinante desde el comienzo hasta el final.

Como se usa aquí, el constreñido o atrapamiento de la fibra corta y del material polimérico formador de hidrogel dentro de la estructura de tejido se quiere que represente que la fibra corta y el material polimérico formador de hidrogel están esencialmente inmovilizados, de manera que la fibra corta y el material polimérico formador de hidrogel no son libres para esencialmente moverse o emigrar dentro o fuera de la estructura de tejido. Tal constricción o atrapamiento puede, por ejemplo, ser por medios adhesivos o por medio de enredado de las fibras aglutinantes de la estructura de tejido.

La fibra aglutinante usada aquí puede ser circular pero también puede tener otras geometrías en sección transversal tal como la elíptica, la rectangular, la triangular o la multi-lobal .

Adecuadamente, en adición a, por ejemplo, el componente de polipropileno, un material de polipropileno hidrofílico generalmente comprenderá un componente polimérico hidrofilizante . Cualesquier componente polimérico capaz de ser polimerizado con el componente de polipropileno, y capaz de hidrofilizar el material copolimérico resultante para hacerlo humedecible de acuerdo a la definición de la presente invención es adecuado para usarse en la presente invención.

El material de copolímero de polipropileno hidrofílico formador de fibra puede ser ya sea un copolímero de bloque o de injerto formado de sus componentes poliméricos hidrofilizantes y de polipropileno respectivos. Los procesos para preparar ambos sopolímeros de bloque e injertado, en general, son conocidos en el arte. Ya sea que el copolímero útil para las fibras aquí sea un copolímero de bloque o de injerto dependerá de la naturaleza particular del componente polimérico hidrofilizante el cual se utiliza en la formación del copolímero.

Las fibras aglutinantes humedecibles deben estar presentes en la estructura absorbente de la presente invención en una cantidad efectiva para proporcionar un volumen o soporte suficientes a la estructura absorbente, para constreñir o atrapar efectivamente la fibra corta humedecible y el material polimérico formador de hidrogel, y para resultar en la mejora deseada en las propiedades absorbentes en comparación a una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica que no comprende ninguna fibra de aglutinante humedecible.

Como tal, la fibra aglutinante humedecible debe estar presente en la estructura absorbente en más de una cantidad mínima de manera que la estructura absorbente no experimente una pérdida de integridad indeseable o un plegado de estructura indeseable cuando la estructura absorbente se sature con un líquido. Sin embargo, la fibra aglutinante humedecible debe estar presente en la estructura absorbente en menos que una cantidad excesiva de manera que la fibra aglutinante humedecible no restringe indeseablemente al material polimérico formador de hidrogel de hincharse o de otra manera afecte indeseablemente las propiedades absorbentes de la estructura absorbente al saturarse ésta con el líquido.

La fibra aglutinante humedecible está por tanto deseablemente presente en una estructura absorbente de la presente invención en una cantideid de más de alrededor de 7 a alrededor de 40% por peso, adecuadamente de desde alrededor de 8 a alrededor de 35% por peso, y más adecuadamente de desde alrededor de 10 a alrededor de 30% por peso de fibra de aglutinante humedecible, con todos los porcientos por peso basados sobre el peso total de la fibra corta humedecible, del material polimérico formador de hidrogel, y de la fibra aglutinante humedecible en la estructura absorbente.

La estructura absorbente de la presente invención comprende preferiblemente una matriz fibrosa que incluye la fibra de aglutinante humedecible en donde la matriz fibrosa constriñe o atrapa la fibra corta humedecible y el material polimérico formador de hidrogel .

La matriz fibrosa puede formarse mediante las fibras colocadas por aire, a través de un proceso de unión con hilado o soplado de derretido, un proceso de cardado, un proceso de colocado en húmedo, o a través de esencialmente cualesquier otros medios, conocidos por aquellos expertos en el arte, para formar un matriz fibrosa.

Los métodos para incorporar el material polimérico formador de hidrogel y la fibra corta humedecible dentro de la matriz fibrosa se conocen por aquellos expertos en el arte. Los métodos adecuados incluyen el incorporar el material polimérico formador de hidrogel y una fibra corta humedecible a adentro de la matriz durante la formación de la matriz, tal como mediante la colocación por aire de las fibras de la matriz fibrosa y del material polimérico formador de hidrogel y/o la fibra corta humedecible al mismo tiempo o colocando en húmedo las fibras de la matriz fibrosa y el material polimérico formador de hidrogel y/o la fibra corta al mismo tiempo. Alternativamente, es posible el aplicar el material polimérico formador de hidrogel y/o la fibra corta humedecible a la matriz fibrosa después de la formación de la matriz fibrosa. Otros métodos incluyen el colocar en forma de emparedado el material polimérico formador de hidrogel entre dos hojas de material, por lo menos una de las cuales es fibrosa y permeable al líquido. El material polimérico formador de hidrogel puede estar generalmente colocado uniformemente entre las dos hojas de material o puede localizarse en bolsas discretas formadas por las dos hojas. Se prefiere que la fibra corta humedecible esté distribuida en forma generalmente uniforme dentro de la matriz fibrosa. Sin embargo, la fibra corta humedecible puede no estar distribuida uniformemente a condición que aún se logre la mejora deseada de la permeabilidad del líquido en la dirección-Z de la estructura absorbente.

La matriz fibrosa puede estar en la forma de una capa formada integralmente y única de un compuesto comprendiendo capas múltiples. Si la matriz fibrosa comprende capas múltiples, las capas están preferiblemente en comunicación de líquido unas con otras, de manera que un líquido presente en una capa fibrosa puede fluir o transportarse a la otra capa fibrosa. Por ejemplo, las capas fibrosas pueden estar separadas por hojas de envoltura de tisú celulósicas conocidas por aquellos expertos en el arte.

El material polimérico formador de hidrogel puede estar distribuido en las capas individuales en una manera generalmente uniforme o pueden estar presentes en las capas fibrosas como una capa u otra distribución no uniforme.

Cuando la matriz fibrosa comprende una capa única formada integralmente, la concentración de material polimérico formador de hidrogel puede aumentar a lo largo del espesor de la matriz fibrosa en una forma no escalonada y gradual o en una forma más escalonada. Similarmente, la densidad puede disminuir a través del espesor en una manera no escalonada o en una manera escalonada.

Las estructuras absorbentes de la presente invención pueden ser generalmente de cualesquier tamaño o dimensión siempre que la estructura absorbente exhiba las características absorbentes deseadas como se describen aquí. Típicamente, las estructuras absorbentes tendrán un volumen de por lo menos de alrededor de 18 centímetros cúbicos tal como con un ancho de alrededor de 6 centímetros, una longitud de alrededor de 6 centímetros, y una profundidad de alrededor de 0.5 centímetros. Adecuadamente, la estructura absorbente tendrá un volumen de por lo menos de alrededor de 60 centímetros cúbicos, tal como con un ancho de alrededor de 10 centímetros, una longitud de alrededor de 6 centímetros, y una profundidad de alrededor de 1 centímetro.

La estructura absorbente de la presente invención también puede usarse o combinarse con otras estructuras absorbentes, con la estructura absorbente de la presente invención estando usada como una capa separada o como una zona o área individual dentro de una estructura absorbente compuesta más grande. La estructura absorbente de la presente invención puede ser combinada con otras estructuras absorbentes por métodos muy conocidos a los expertos en el arte, tal como mediante el usar adhesivos o simplemente mediante el colocar en capas las diferentes estructuras juntas y mantener juntas las estructuras compuestas con, por ejemplo, una hoja de tisú.

Las estructuras absorbentes de acuerdo a la presente invención con adecuadas para absorber muchos líquidos, tal como el agua, el agua salada, la orina sintética, y los líquidos del cuerpo tal como la orina, los menstruales, y la sangre, y están adecuadas para usarse en los productos absorbentes desechables tal como los pañales, los productos de incontinente para adultos, y las almohadillas de cama; en dispositivos catameniales, tal como las almohadillas y tapones sanitarios; y en otros productos absorbentes desechables tal como los limpiadores, baberos, vendajes de heridas, y paños o capas quirúrgicas. Por tanto, en otro aspecto, la presente invención se refiere a un producto absorbente desechable que comprende una estructura absorbente como se describe aquí .

El uso de las estructuras absorbentes descritas en los productos absorbentes desechables permite la formación de un producto absorbente desechable el cual es capaz de recibir rápidamente un líquido descargado y, no obstante, cuyo producto absorbente desechable es delgado.

En una modalidad de la presente invención, se proporciona un producto absorbente desechable, el cual es un producto absorbente desechable que comprende una hoja superior permeable al líquido, una hoja de respaldo sujetada a la hoja superior, y una estructura absorbente colocada entre la hoja superior y la hoja de respaldo.

Aún cuando una modalidad de la invención se describirá en términos del uso de la estructura absorbente en un pañal para infante, se entiende que la estructura absorbente es igualmente adecuada para usarse en otros productos absorbentes desechables conocidos por aquellos expertos en el arte.

Colviendo ahora al dibujo, la Figura 1 ilustra un pañal desechable 11 de acuerdo a una modalidad de la presente invención. El pañal desechable 11 incluye una hoja de respaldo 12, una hoja superior 14, y una estructura absorbente 16, localizada entre la hoja de respaldo 12 y la hoja superior 14. La estructura absorbente 16 es una estructura absorbente de acuerdo a la presente invención.

Aquellos expertos en el arte reconocerán los materiales adecuados para usarse como la hoja superior y la hoja de respaldo. Los ejemplos de los materiales adecuados para usarse como la hoja superior son los materiales permeables al líquido, tal como el polipropileno o el polietileno unidos por hilado teniendo un peso base de desde alrededor de 15 a alrededor de 25 gramos por metro cuadrado. Los ejemplos de los materiales adecuados para usarse como la hoja de respaldo son los materiales impermeables al líquido, tal como las películas de poliolefina, así como los materiales permeables al vapor, tal como las películas de poliolefina microporosas . Los productos absorbentes y las estructuras de acuerdo a todos los aspectos de la presente invención están generalmente sometidos, durante el uso, a múltiples insultos de líquidos del cuerpo. Por tanto, los productos absorbentes y las estructuras son deseablemente capaces de absorber insultos múltiples de los líquidos del cuerpo en cantidades a las cuales los productos absorbentes y las estructuras se expondrán durante el uso. Los insultos están generalmente separados unos de otros por un periodo de tiempo.

Las estructuras absorbentes comprenden fibras generalmente teniendo poros o capilaridades entre las fibras que se usan para adquirir, distribuir y almacenar un líquido que es puesto en contacto con la estructura absorbente .

Sin embargo, muchas fibras cortas, tal como las fibras de pulpa de madera, no son muy rígidas y no tienen muy buena elasticidas o integridad cuando se humedecen con un líquido. Las estructuras absorbentes que comprenden fibras que consisten esencialmente de fibras cortas, tal como las fibras de pulpa de madera, se han encontrado, que al saturarse suficientemente con un líquido, generalmente se hacen altamente flexibles y se pliegan en una estructura de densidad superior y menos gruesa. Tal colapso de la estructura absorbente generalmente resulta en una disminución del tamaño de poro promedio entre las fibras cortas así como una disminución en el volumen de poro total de la estructura absorbente . Tales disminuciones generalmente resultan en que la estructura absorbente escurre al líquido con el cual el absorbente se ha puesto en contacto, ya que la estructura absorbente generalmente tendrá una capacidad reducida para el líquido. La estructura absorbente generalmente también tií?ne una habilidad reducida para embeber el líquido tan rápidamente! como dicho líquido es puesto en contacto con la estructura absorbente. Además, la estructura absorbente generalmente tiene una habilidad reducida a transferir o distribuir el líquido dentro de la estructura absorbente.

Además, tal estructura absorbente que comprende fibras que consiste esencialmente de fibras cortas, tal como fibras de pulpa de madera, generalmente pierde su integridad cuando se humedecen con un líquido. Tal pérdida de integridad en la estructura absorbente generalmente resulta en una estructura absorbente que se rompe y que es difícil de manejar sin el uso de materiales de recubrimiento tal como una hoja de envoltura de tisú.

La presente invención se dirige a estos problemas mediante el agregar una cantidad de fibra de aglutinante a la estructura absorbente. La adición de la fibra aglutinante a la estructura absorbente se ha encontrado que le imparte integridad a la estructura absorbente ambos cuando la estructura absorbente está en una condición seca y cuando el absorbente está en una condición saturada a 100% de líquido. Esto permite un manejo mucho más fácil de la estructura absorbente y ayuda a evitar que la estructura absorbente se rompa durante el manejo y durante el uso, particularmente cuando la estiructura absorbente está húmeda. La integridad de un material puede cuantificarse por la resistencia a la tensión del material, representando la resistencia cohesiva del material. Como tal, la resistencia a la tensión de un material representa la carga máxima que puede colocarse sobre el material antes de que el material se rompa, o en otras palabras, caiga cohesiveimente . Una resistencia a la tensión que es muy baja generalmente significará que el material no tendrá una buena integridad y que se romperá fácilmente, particularmente cuando se satura con el líquido.

Como se apreciará por un experto en el arte, un material tal como una estructura absorbente puede atrapar una cantidad relativamente menor del líquido, tal como el agua, dentro del material antes del uso. Por ejemplo, tal líquido puede absorberse por la estructura absorbente de la humedad en el aire. Tal estructura absorbente aún se intenta que se considere en una condición seca para los propósitos de esta invención. Por tanto, como se usa aquí, la "condición seca" de un material se quiere que represente el que el material comprende una cantidad de líquido que es adecuadamente de menos de alrededo de 5% por peso, más adecuadamente de menos de alrededor de 3% por peso, y más adecuadamente de menos de alrededor de 1% por peso, basado sobre el peso total del material.

Como se usa aquí, la "condición saturada de líquido al 100%" de un material se quiere que represente que el material comprende una cantidad de líquido que es de alrededor de 100% de la capacidad de retención saturada del líquido absoluta del material.

Se desea que la estructura absorbente de la presente invención exhiba un valor de resistencia a la tensión en una condición seca que es de por lo menos de alrededor de 50% mayor, adecuadamente de por lo menos de alrededor de 100% mayor, más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 250% mayor, y más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 400% mayor, que el valor de resistencia a la tensión exhibido por una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica sin una fibra aglutinante humedecida en una condición seca.

También se desea que la estructura absorbente de la presente invención exhiba un valor de resistencia a la tensión en una condición seca que sea por lo menos de alrededor de 400 gramos fuerza, adecuadamente de por lo menos de alrededor de 500 gramos fuerza, más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 750 gramos fuerza, y más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 1,000 gramos fuerza.

Se desea que la estructura absorbente de la presente invención exhiba un valor de resistencia a la tensión en una condición saturada de líquido al 100% que sea por lo menos alrededor de 50% mayor, adecuadamente de por lo menos de alrededor de 100% mayor, más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 250% mayor, y más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 400% mayor que el valor de resistencia a la tensión exhibido por una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica sin ninguna fibra aglutinante humedecible en una condición saturada 100% del líquido.

También se desea que la estructura absorbente de la presente invención exhiba un valor de resistencia a la tensión en una condición saturada de líquido de 100% que sea por lo menos de alrededor de 400 gramos fuerza, adecuadamente de por lo menos de alrededor de 500 gramos fuerza, más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 750 gramos fuerza, y más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 1,000 gramos fuerza.

La adición de la fibra aglutinante a la estructura absorbente también se ha encontrado que ayuda a evitar un colapso de la estructura de poro o de vaso capilar de la presente estructura absorbente cuando la estructura absorbente está húmeda . Esto ayuda a mantener esencialmente el volumen de poro de la estructura absorbente al saturarse con líquido la estructura absorbente. La necesidad de mantener el volumen de poro de la estructura absorbente se hace aún más crítica en las estructuras absorbentes desechables relativamente delgadas tal como los pañales, en donde la estructura absorbente tiene un volumen de poro relativamente pequeño para comenzar y cualesquier aumento de volumen de poro resultante del hinchamiento de cualesquier material polimérico formador de hidrogel con líquido no debe perderse debido al colapso de las fibras cortas. La resistencia al colapso de la estructura de poro o capilar de la presente estructura puede cuantificarse mediante la resistencia a la compresión de la estructura absorbente. Como se usa aquí, la resistencia a la compresión de un material se quiere que represente lo inverso del cambio en espesor, en milímetros, del material cuando se somete a presión. El valor de resistencia a la compresión del material puede medirse de acuerdo a la sección de métodos de prueba dados aquí .

En particular, se desea el que la estructura absorbente de la presente invención exhiba un valor de resistencia a la compresión que sea por lo menos de alrededor de 25% mayor, adecuadamente de por Lo menos de alrededor de 30% mayor, más adecuadamente de por Lo menos de alrededor de 50% mayor, y más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 100% mayor, que el valor de resistencia a la compresión exhibido por una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica sin una fibra de aglutinante humedecible, en donde el valor de resistencia a la compresión representa lo inverso del cambio en espesor de una estructura absorbente cuando se somete a una presión de alrededor de 0.5 libras por pulgada cuadrada en comparación al espesor de la estructura absorbente cuando no se somete a la presión.

También se desea el que la estructura absorbente de la presente invención exhiba un valor de resistencia a la compresión que sea de por lo menos de alrededor de 0.15 milímetros, adecuadamente de por lo menos de alrededor de 0.17 milímetros, más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 0.19/milímetros, y más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 0.25/milímetros .

La resistencia al colapso de la presente estructura de la presente invención cuando se humedece también se encontró que ayuda a mejorar la permeabilidad de la estructura absorbente en la dirección-Z al saturarse con líquido la estructura absorbente . En general , las estructuras absorbentes de la presente invención se han encontrado que exhiben una permeabilidad en la dirección-Z mejorada con la saturación de líquido en comparación a una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica no comprendiendo una fibra aglutinante humedecible. Como se usa aquí, la "permeabilidad en la dirección-z " de un material se quiere que represente la resistencia del material al flujo de líquido a través de la profundidad del material. En general, entre mayor es el valor de permeabilidad en la dirección-z de un material, más pequeña será la resistencia del material al flujo de líquido en la dirección-z de, en otras palabras, a través del espesor del material. En forma similar, entre más bajo es el valor de permeabilidad en la dirección-z de un material, mayor es la resistencia del material al flujo de líquido en la dirección-z del material.

En particular, las estructuras absorbentes de la presente invención se han encontrado que exhiben un valor de permeabilidad en la dirección-Z a una saturación de 60% que no es menos que, adecuadamente de por lo menos de alrededor de 20% mayor que, más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 25% mayor que, y más adecuadamente por lo menos alrededor de 30% mayor que el valor de permeabilidad en la dirección-Z de la estructura absorbente a una saturación de 30%. Esto es en contraste a una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica sin ninguna fibra aglutinante humedecible la cual exhibe generalmente un valor de permeabilidad en la dirección-Z a una saturación de 60% que es mucho menor que el valor de permeabilidad en la dirección-Z a una saturación de 30%.

La estructura absorbente de la presente invención deseablemente tiene un valor de permeabilidad en la dirección-Z a una saturación de 60% que es por lo menos de alrededor de 50 Darcy, benéficamente de por lo menos de alrededor de 75 Darcy, adecuadamente de por lo menos de alrededor de 100 Darcy, más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 150 Darcy, y más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 200 Darcy. El Darcy es una unidad representando la permeabiliad de un material poroso y es equivalente a alrededor de 9.87xl0"9 centímetros cuadrados .

La estructura absorbente de la presente invención deseablemente tiene un valor de permeabilidad en la dirección-Z en una condición seca que es por lo menos de alrededor de 15 Darcy, adecuadamente de por lo menos de alrededor de 20 Darcy, más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 25 Darcy y más adecuadamente de por lo menos de alrededor de 30 Darcy.

Como se usa aquí, la "capacidad de retención saturada de líquido absoluto" de una estructura absorbente se quiere que represente la cantidad máxima de líquido que puede retener la estructura absorbente: cuando se da una cantidad suficiente de tiempo para alcanzar una saturación de 100% y cuando se aplica una presión externamente de alrededor de 0.5 psi a la estructura absorbente. Por tanto, como se usa aquí, la "saturación al 60%" la "saturación al 30%" y otros términos relacionados se quiere que representen que un material se ha saturado con una cantidad específica de un líquido basado sobre la capacidad de retención saturada de líquido absoluta del material .

Las estructuras absorbentes de la presente invención adecuadamente tienen una capacidad de retención saturada de líquido específica sobre un gramo de líquido absorbido a un gramo de base de estructura absorbente de alrededor de 8 g/g a alrededor de 40 g/g, benéficamente de alrededor de 10 g/g a alrededor de 35 g/g, y más benéficamente de alrededor de 15 g/g a alrededor de 30 g/g.

Las estructuras absorbentes de la presente invención adecuadamente tienen un peso base de alrededor de 100 gramos por metro cuadrado (g/sm) a alrededor de 1,000 g/sm, benéficamente de alrededor de 200 g/sm a alrededor de 800 g/sm, y más benéficamente de alrededor de 300 g/sm a alrededor de 700 g/sm.

Las estructuras absorbentes de la presente invención adecuadamente tienen una densidad de alrededor de 0.03 gramos por centímetro cúbico (g/cc) a alrededor de 0.5 g/cc, benéficamente de alrededor de 0.05 g/cc a alrededor de 0.45 g/cc y más benéficamente de alrededor de 0.08 g/cc a alrededor de 0.4 g/cc.

MÉTODOS DE PRUEBA Capacidad de Retención Saturada de Líquido La capacidad de retención saturada de líquido se determinó como sigue. El material que va a ser probado, teniendo un contenido de humedad de menos de alrededor de 7% por peso, se pesó y se sumergió en una cantidad en exceso de una solución de agua salada acuosa de 0.9% por peso a la temperatura ambiente (alrededor de 23 °C) . El material que iba a ser probado se dejó permanecer sumergido por alrededor de 20 minutos. Después de sumergirse por 20 minutos, el material 31 se removió, y refiriéndonos a la figura 5, se colocó sobre una rejilla de fibra de vidrio recubierta de TEFLON"*™ 34 teniendo aberturas de 0.6 centímetros (comercialmente disponible de Taconic Plastics, Inc., de Petersburg, Nueva York) la cual a su vez, está colocada sobre una caja de vacío 30 y se cubrió con un material de presa de hule flexible 32. Se jaló un vacío de alrededor de 3.5 kilopascales sobre la caja de vacío por un periodo de alrededor de 5 minutos con el uso de por ejemplo, un medidor de vacío 36 y una bomba de vacío (38) . El material que está siendo probado es entonces removido de la rejilla y se pesó. La cantidad de líquido retenida por el material que está siendo probado se determinó mediante el restar el peso seco del material del peso húmedo del material (después de la aplicación del vacío) , y se reportó como la capacidad de retención saturada líquida absoluta en gramos del líquido retenido. Si se desea, el peso del líquido retenido puede convertirse a volumen líquido mediante el usar la densidad de la prueba de líquido y se reporta como la capacidad de retención saturada del líquido en mililitros de líquido retenidos. Para comparaciones relativas, este valor de capacidad de retención saturada de líquido absoluta puede dividirse por el peso del material 31 para dar la capacidad de retención saturada del líquido específica en gramos del líquido retenido por gramo de material probado. Si el material, tal como un material polimérico formador de hidrogel o fibra, es jalado a través de la rejilla de fibra de vidrio mientras que está sobre la caja de vacío, debe usarse una rejilla teniendo aberturas más pequeñas. Alternativamente, una pieza de bolsa de té o un material similar puede colocarse entre el material y la rejilla y el valor final ajustarse respecto del líquido retenido por la bolsa de té o material similar.

Resistencia a la Compresión Se tomó y se pesó una muestra rectangular de alrededor de 4 pulgadas de ancho, alrededor de 6 pulgadas de largo, alrededor de 0.17 pulgadas de grueso, y con un peso base de alrededor de 700 gramos por metro cuadrado. Esta se colocó en una carga de solución de agua salada acuosa de 0.9% por peso y se dejó permanecer por 20 minutos. Al final de este tiempo la muestra estaba esencia mente saturada en forma completa. El espesor de la muestra se midió usando un medidor de volumen disponible, por ejemplo, de Mitutoyo, Japón (Modelo número ID-1050ME) . La muestra es entonces colocada sobre una caja de vacío y se cubrió con una presa de hule en un procedimiento similar al método de prueba de capacidad de retención saturada de líquido. Se aplicó un vacío correspondiendo a una presión de 0.5 libras por pulgada cuadrada (psi) por 5 minutos. La muestra es entonces removida y el espesor de la muestra se midió con el medior de volumen mismo. La resistencia a la compresión, definida como la fuerza sobre la muestra dividida por el trabajo hecho sobre la muestra, es igual a el inverso del cambio en espesor (en milímetros) de la muestra a la presión dada. De esta manera una presión de 0.5 psi: Resistencia a la Compresión=l/ (espesor a 0 psi-espesor a 0.5 psi) Resistencia a la Tensión La resistencia a la tensión de un material se evaluó mediante el usar un probador de tensión tal como un aparato Instrom Modelo 4201 con Microcon II de Instron Corporation, de Cantón, Massachusetts . La máquina es calibrada mediante el colocar un peso de 100 gramos en el centro de la quijada superior, perpendicular a la quijada y colgando sin obstrucción. La celda de tensión usada es una celda de carga autoidentificable eléctricamente calibrante de 5 kilogramos . El peso es entonces exhibido sobre la ventana de exhibición Microcon. El procedimiento se llevó a cabo en un cuarto con una atmósfera de condición estándar tal como de alrededor de una temperatura de alrededor de 23°C y una humedad relativa de alrededor de 50%.

Una muestra rectangular de alrededor de 2 pulgadas por alrededor de 6 pulgadas se pesó y la presión se aplicó a la muestra para alcanzar la densidad deseada. La muestra seca es entonces colocada en las quijadas de acción neumática con las caras de agarre de una pulgada por 3 pulgadas recubiertas de hule. La longitud de quijada es de alrededor de 4 pulgadas y la velocidad de cabeza cruzada es de alrededor de 250 m/minuto. La velocidad de cabeza cruzada es la tasa a la cual la quijada superior se mueve hacia arriba jalando la muestra hasta la falla. El valor de resistencia a la tensión es la carga máxima a falla, registrada en gramos, de fuerza necesarios para comprimir o rasgar la muestra. La resistencia a la tensión es evaluada respecto del material en ambas una condición seca y una condición saturada de líquido de 100%. La resistencia a la tensión para el material en una condición saturada de líquido de 100% se hace mediante el colocar una muestra seca en las quijadas del probador y entonces humedecer la muestra con una cantidad deseada de solución de agua salada de 0.9%, como se determinó mediante la capacidad de retención saturada de líquido absoluta del material. Se dejó transcurrir un lapso de tiempo de 10 minutos para que se equilibre la muestra. Entonces la prueba se repitió como se indicó para la muestra en el estado seco.

Resistencia a Tensión=carga más alta a falla (en fuerza gramos) Permeabilidad en la Dirección-Z Una muestra redonda de alrededor de 3 pulgadas de diámetro se cortó primero usando un cortador de matriz . La densidad de la muestra se calculó mediante el determinar su peso y su espesor. El aparato consiste de un cilindro superior y un cilindro inferior. El cilindro inferior tiene un pistón que está lleno con aceite mineral cerca de la ceja (alrededor de 1 centímetro abajo del borde superior) . El fondo de el pistón en el cilindro inferior está conectado a un transductor de presión, tal como el aparato Shaevitz Modelo No. P3061-50. El pistón está conectado al tornillo volteado de precisión conectado a un motor controlado por velocidad, tal como el Velmex Unislide (Modelo No. 4036 IJ) que mueve el pistón hacia arriba o hacia abajo a una velocidad requerida (alrededor de 2 centímetros/minuto) . El transductor de presió está comictado a una computadora que registra la presencia del transductor como pascales/voltios. Un experimento típico consiste de colocar la muestra sobre una rejilla de alambre sobre la parte superior de el cilindro inferior. El cilindro hueco superior es entonces atornillado sobre el cilindro inferior para retener la muestra en el lugar durante el experimento. Primero el aceite mineral en el pistón de el cilindro inferior se mueve hacia arriba a través de la muestra a una tasa de alrededor de 2 centímetros/minuto por alrededor de 2 minutos hasta que todo el aire en la muestra se desplazó y la muestra se saturó con aceite mineral . Una vez saturada, el sistema se deja llegar a equilibrio mediante un tiempo de pausa medido de alrededor de 20 segundos. La presión registrada por la computadora en este momento es la presión de línea base. Entonces el aceite mineral es movido hacia arriba de nuevo a través de la muestra a alrededor de 2 centímetros/minuto y la presión máxima es registrada por la computadora. La diferencia entre la presión de línea de base y la presión máxima es delta P, (en diñes por centímetro cuadrado) . La muestra es entonces tomada. La viscosidad del aceite mineral se conoce como siendo de alrededor de 6 centiposies a alrededor de 23 °C. Entonces usando la fórmula Darcy, la permeabilidad "K" se calculó como sigue: K = (viscosidad) x (velocidad) x (espesor de muestra/delta P) En donde la viscosidad es la viscosidad del líquido (en centipoises) , la velocidad es la velocidad del aceite mineral (en centímetros por segundo) , y el espesor es el espesor de la muestra (en centímetros) .

K es mencionado como se usa aquí como el valor de permeabilidad en la dirección-Z. Esto sería el valor de permeabilidad en la dirección-Z paira una muestra de alrededor de 0% de saturación de agua salada. El experimento es repetido para muestras a alrededor de 30% y alrededor de 60% de saturación mediante el tomar una muestra similar pero nueva cada vez y agregadno suficiente solución de agua salada de 0.9% para dar una saturación de 30% ó de 60% del líquido. La cantidad de agua salada requerida se calcula de la capacidad de retención saturada del liquido de la muestra.

Epemplo Se prepararon estructuras absorbentes comprendiendo un material polimérico formador de hidrogel, una fibra corta humedecible y una fibra de aglutinante humedecible.

Para el material polimérico formador de hidrogel, una sal de sodio parcial de un material de alta absorbencia de ácido polipropenóico degradado, disponible de Dow Chemical Company bajo la designación de comercio AFA 65-34 Sharpei, se usó. Para la fibra corta humedecible, la borra de pulpa de madera celulósica se usó. Para la fibra aglutinante humedecible un homopolímero de polipropileno comprendiendo menos de alrededor de 2% a alrededor de 2% por peso de estabilizantes, disponible de Himont U.S.A., Inc., bajo la designación de comercio Valtec esferas de homopolímero de polipropileno, clase PF-015, combinado con alrededor de 2% por peso de un agente humedecedor interno, disponible de PPG Industries, Inc., bajo la designación de comercio SF-19, fue usado. El agente de humedecimiento fue combinado con el polipropileno antes de ser extruido en una fibra con un diámetro promedio de alrededor de 5 mieras .

La fibra de aglutinante humedecible se formó por soplado de derretido en un tejido compuesto enredado con el material polimérico formador de hidrogel alimentado adentro de la corriente de soplado de derretido y la fibra corta alimentada dentro de la estructura de tejido compuesto con un rodillo recolector.

Una muestra 4 fue una muestra de control que no incluyó ninguna fibra aglutinante humedecible. La muestra 4 se preparó mediante un proceso de formación por aire en donde las fibras cortas humedecibles y el material polimérico formador de hidrogel se mezclaron mediante una corriente de aire y después se colocaron por aire en un tej ido sobre la parte superior de una caja de vacío. El tejido compuesto formado fue entonces envuelto con un papel de tisú de peso base ligero para permitir el manejo y la prueba de la muestra.

Las cantidades de peso base absolutas y relativas usadas de los diferentes materiales para las diferentes muestras se indican en la Tabla 1. Las cantidades de peso base se dan en gramos por metro cuadrado (g/sm) de estructura absorbente formada. La densidad en seco inicial de cada material de muestra fue de alrededor de 0.17 gramos por centímetro cúbico.

Las muestras fueron evaluadas respecto de la capacidad de retención saturada de líquido, resistencia a la compresión, resistencia a la tensión, y permeabilidad en la dirección-z de acuerdo a los procedimientos descritos aquí. Los resultados están descritos en la Tabla 2.

Aún cuando la invención se ha descrito en detalle con respecto a las modalidades específicas de la misma, se apreciará por aquellos expertos en el arte, al lograr un entendimiento de lo anterior, que pueden concebirse fácilmente alteraciones, variaciones y equivalentes de estas modalidades. Por tanto, el alcance de la presente invención debe establecerse como aquel de las reivindicaciones anexas y cualesquier equivalentes de las mismas.

TABLA 1 Fibra Aglutinante Hidrogel Fibra Corta Muestra Peso Base Peso Base Peso Base Base Total No. (g/sm) % (g/sm) % (cr/sm) % (q/sm) 1 51 7 253 35 419 58 722 2 72 10 253 35 397 55 722 3 183 25 255 35 292 40 729 4* 0 0 245 35 455 65 700 *No es un ejemplo de la presente invención.

TABLA 2 Permeabilidad en la Resistencia Resistencia a Tensión Capacidad de Reten- Dirección-Z (Darcy) Muestra a Compresión (fuerza Gramos) ción Saturada de lí- Saturación No. (1/mm) Seco Saturado auido Absoluto (mi) 0% 30% 60% 1 0.19 436 488 130 57.3 153.6 69.6 2 0.28 1314 1292 124 45.7 166.3 221.7 3 0.17 4570 3938 127 32.7 190.6 256.8 4* 0.13 220 144 90 29.1 122.1 77.1 * No es un ejemplo de la presente invención.

Claims (21)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Una estructura absorbente que comprende: 5 a. de desde alrededor de 20 a alrededor de 65% por peso de un material polimérico formador de hidrogel; b. de desde alrededor de 25 a alrededor de 70% por 10 peso de fibras cortas humedecibles; y c. de desde alrededor de 7 a alrededor de 40% por peso de fibras aglutinantes humedecibles; en donde todos los porcientos por peso están basados sobre 15 el peso total del material polimérico formador de hidrogel, de la fibra corta humedecible, y de la fibra aglutinante humedecible en la estructura absorbente, en donde la estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z 20 a alrededor de 60% de saturación que no es menor que el valor de permeabilidad en la dirección-Z de la estructura absorbente de alrededor de 30% de saturación, y en donde la estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z 25 a alrededor de 60% de saturación que es mayor de alrededor de 50 Darcy.

2. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque comprende de desde alrededor de 25 a alrededor de 60% por peso de un material polimérico formador de hidrogel.

3. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el material polimérico formador de hidrogel es un material de poliacrilato.

4. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizadei porque comprende de desde alrededor de 30 a alrededor de 65% por peso de fibra corta humedecible .

5. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la fibra corta humedecible tiene una longitud de fibra de desde alrededor de 0.1 a alrededor de 15 centímetros.

6. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la fibra corta humedecible es seleccionada del grupo que consiste de fibras celulósicas, fibras textiles, y fibras poliméricas sintéticas.

7. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la fibra corta humedecible es fibra de pulpa de madera.

8. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque comprende de desde alrededor de 8 a alrededor de 35% por peso de fibra de aglutinante humedecible.

9. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 8, caracterizada porque comprende de desde alrededor de 10 a alrededor de 30% por peso de fibra aglutinante humedecible .

10. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la fibra aglutinante humedecible es una fibra formada por soplado de derretido comprendiendo una poliolefina.

11. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la estructura absorbente comprende una matriz fibrosa que comprende la fibra aglutinante humedecible, en donde la matriz fibrosa constriñe la fibra corta humedecible y el material polimérico formador de hidrogel .

12. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicha estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z a alrededor de una saturación de 60% que es por lo menos de alrededor de 20% mayor que el valor de permeabilidad en la dirección-Z de la estructura absorbente a una saturación de alrededor de 30%.

13. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 12, caracterizada porque la estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z a alrededor de una saturación de 60% que es por lo menos de alrededor de 25% mayor que el valor de permeabilidad en la dirección-Z de la estructura absorbente a una saturación de alrededor de 30%.

14. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z a alrededor de una saturación de 60% que es mayor de alrededor de 75 Darcy.

15. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizada porque la estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z a alrededor de una saturación de 60% que es mayor de alrededor de 100 Darcy.

16. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la estructura absorbente exhibe un valor de resistencia a la compresión que es de por lo menos de alrededor de 25% mayor que el valor de resistencia a la compresión exhibido por una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica sin ninguna fibra aglutinante humedecible.

17. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada parque la estructura absorbente exhibe un valor de resistencia a la compresión que es de por lo menos de alrededor de 0.15/milímetros .

18. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la estructura absorbente exhibe un valor de resistencia a lei tensión en una condición seca que es de por lo menos de alrededor de 50% mayor que el valor de resistencia a la tensión exhibido por una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica sin ninguna fibra aglutinante humedecible en una condición seca, y en donde la estructura absorbente exhibe un valor de resistencia a la tensión en una condición saturada de líquido al 100% que es por lo menos de alrededor de 50% mayor que el valor de resistencia a la tensión exhibido por una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica sin ninguna fibra aglutinante humedecible en una condición 100% saturada de líquido.

19. La estructura absorbente, tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la estructura absorbente exhibe un valor de resistencia a la tensión en una condición seca que es de por lo menos de alrededor de 400 gramos fuerza, y en donde la estructura absorbente exhibe un valor de resistencia a la tensión en una condición saturada de líquido de 100% que es de por lo menos de alrededor de 400 gramos fuerza.

20. Una estructura absorbente que comprende: a. de desde alrededor de 25 a alrededor de 60% por peso de un material polimérico formador de hidrogel; b. de desde alrededor de 30 a alrededor de 65% por peso de una fibra de pulpa de madera humedecible; y c. de desde alrededor de 8 a alrededor de 65% por peso de una fibra de soplado de derretido humedecible que comprende una poliolefina; en donde todos los porcientos por peso están basados sobre el peso total del material polimérico formador de hidrogel, la fibra de pulpa de madera humedecible, y la fibra soplada de derretido humedecible comprendiendo una poliolefina en la estructura absorbente, en donde la estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z a alrededor de 60% de saturación que es de alrededor de 20% mayor que el valor de 5 permeabilidad en la dirección-Z de la estructura absorbente de alrededor de 30% de saturación, en donde la estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z a alrededor de 60% de saturación que es mayor de alrededor de 75 10 Darcy, en donde la estructura absorbente exhibe un valor de resistencia a la tensión en una condición seca que es de por lo menos de alrededor de 50% mayor que el valor de resistencia a la tensión exhibido por una estructura absorbente de otra 15 manera esencialmente idéntica sin alguna fibra aglutinante humedecible en una condición seca, y en donde la estructura absorbente exhibe un valor de resistencia a la tensión en una condición de 100% saturada de líquido que es por lo menos de 20 alrededor de 50% mayor que el valor de resistencia a la tensión exhibido por una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica sin ninguna fibra aglutinante humedecible en una condición 100% saturada de líquido. 25

21. Un producto absorbente desechable que comprende una hoja superior permeable al líquido, una hoja de respaldo, y una estructura absorbente colocada entre la hoja superior y la hoja de respaldo, en donde la estructura absorbente comprende : a. de desde alrededor de 20 a alrededor de 65% por peso de un material polimérico formador de hidrogel; b. de desde alrededor de 25 a alrededor de 70% por peso de fibras cortéis humedecibles; y c. de más de alrededor de 7 a alrededor de 40% por peso de fibras aglutinantes humedecibles; en donde todos los porcientos poi: peso están basados sobre el peso total del material polimérico formador de hidrogel, de la fibra corta humedecible, y de la fibra aglutinante humedecible en la estructura absorbente, en donde la estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z a alrededor de 60% de saturación que no es menor que el valor de permeabilidad en la dirección-Z de la presente estructura absorbente de alrededor de 30% de saturación, y en donde la estructura absorbente exhibe un valor de permeabilidad en la dirección-Z a alrededor de 60% de saturación que es mayor de alrededor de 50 Darcy. R E S UM E N Se describe una estructura absorbente que contiene un material polimérico formador de hidrogel, una fibra corta humedecible, y una fibra aglutinante humedecible. La estructura absorbente exhibe una permeabilidad mejorada en la dirección-z de un líquido en comparación a una estructura absorbente de otra manera esencialmente idéntica la cual no comprende una fibra aglutinante humedecible. También se describe un producto absorbente desechable que contiene tal estructura absorbente.