MXPA04007162A - Fibras lyocell de alta absorbencia y metodo para producir las mismas. - Google Patents

Abstract

Se pueden obtener fibras Iyocell de alta absorbencia a traves de tratamiento hidrotermico; las fibras pueden ser tratadas con agua a temperaturas de por lo menos aproximadamente 60 degree C para proveer fibras Iyocell que pueden formarse en un tapon fibroso aleatorio que tiene una masa de 2 g, una densidad de 4g/cm3 y un diametro de 25 mm que tiene una absorbencia de GAT (a 15 minutos) de por lo menos aproximadamente 3.7 g/g.

Description

FIBRAS LYOCELL DE ALTA ABSORBENCIA Y METODO PARA PRODUCIR LAS MISMAS CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a un método para mejorar las características de absorbencia de fibras lyocell, y más específicamente, a un método el cual es útil en la preparación de materiales absorbentes para tampones catameniales, toallas sanitarias, y otros vendajes absorbentes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Existen varias formas de rayón fabricado y utilizado en diversas industrias que incluyen viscosa, cuproamonio, módulo de alto contenido de humedad y lyocell. Sin embargo, lyocell es distinto de otros rayones. Por ejemplo, el grado de cristalinidad de lyocell es por lo menos dos veces aquél del rayón; lyocell consiste en fibrillas más bien definidas las cuales se pueden separar debido a acción abrasiva húmeda, pero por el contrario, no es muy sensible al agua; y tiene una resistencia a la tensión superior especialmente resistencia a la tensión en húmedo en comparación con otras fibras de celulosa regenerada. De esta manera, mientras el rayón de viscosa ha visto un uso difundido en artículos absorbentes, tales como tampones catameniales, toallas sanitarias y otros vendajes absorbentes, lyocell no ha sido utilizado en cantidades importantes para estos artículos. Se han descrito diversas técnicas en la literatura para incrementar la absorbencia de materiales celulósicos. Dichas técnicas incluyen, por ejemplo, la preparación de fibras de aleación que tienen matrices de celulosa regenerada y, uniformemente dispersos en las mismas, poliacrilatos (por ejemplo, Smith patente de E.U.A. No. 3,884,287), copolímeros de acrilato/metacrilato (por ejemplo, Alien et al patente de E.U.A. No. 4,066,584; Meierhoefer patente de E.U.A. No. 4,104,214; y Alien patente de E.U.A. No. 4,240,937), copolímeros de alquilen vinil éter/ácido etilendicarboxílico (por ejemplo, Denning patente de E.U.A. No. 4,165,743), ácidos sulfónicos (por ejemplo, Alien patente de E.U.A. No. 4,242,242), polivinilpirrolidona (por ejemplo, Smith patente de E.U.A. No. 4,136,697), sulfato de celulosa (por ejemplo, Smith patente de E.U.A. No. 4,273,1 18), carboximetilcelulosa (por ejemplo, Smith patente de E.U.A. No. 4,289,824), o similares. El rayón de viscosa u otras fibras de aleación de polímero de celulosa regenerada pueden ser sometidas durante preparación a uno o más baños acuosos calientes. Por ejemplo, los tratamientos post-regeneración en baños de agua caliente a temperaturas desde ambiente (20°-25°C) hasta tanto como 100°C, han sido descritos en varias de las patentes anteriores. Sin embargo, no se ha descrito que dichos tratamientos tengan algún efecto a~pre 5¡al5íe¾ñ1as características de absorberTcia de los materiales celulósicos! Se han propuesto otros tratamientos de materiales fibrosos celulósicos en la literatura para incrementar su absorbencia. De esta manera, el tratamiento de fibras de carboximetilcelulosa en baños acuosos calientes que contienen agentes de entrelazamiento ha sido propuesto para efectuar entrelazamiento húmedo de las fibras, con un incremento consecuente en su absorbencia (véase, por ejemplo, Steiger patente de E.U.A. No. 3,241 ,553; Ells patente de E.U.A. No. 3,618,607; y Chatterjee patente de E.U.A. No. 3,971 ,379). Nada en esta literatura, sin embargo, sugiere el uso de tratamientos de agua caliente per se para mejorar la absorbencia de los materiales celulósicos de los mismos. El Tratamiento con Agua (preferiblemente desionizada) a Alta Temperatura de materiales fibrosos celulósicos ha sido descrito en Shah et al., patente de E.U.A. No. 4,575,376. Este tratamiento es a 95°-100° C, y parece que los materiales realmente sometidos a este tratamiento están limitados a algodón, rayón de viscosa, y aleaciones de rayón de viscosa. Debido a las características de absorbencia de agua del rayón de viscosa diferentes a lyocell, los datos provistos en esta referencia no necesariamente sugieren que la absorbencia de lyocell se mejora de manera tan importante como otras fibras celulósicas en dicho procedimiento de HTWT. Tyler et al., patente de E.U.A. No. 4,919,681 , parece describir un método modificado para tratar fibras de celulosa en una solución ácida que tiene un pH de no más de 4. Nuevamente, las fibras celulósicas realmente sünrretrda-G? ar^praeba en esta referencia son limitadas, y lós^datos no necesariamente sugieren que la absorbencia de lyocell se mejora de manera tan importante como otras fibras celulósicas en dicho procedimiento.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención provee fibras lyocell de alta absorbencia para permitir su uso como un reemplazo para fibras de rayón de viscosa convencionales en artículos absorbentes. Además, provee una nueva técnica para tratar materiales fibrosos de lyocell para incrementar su absorbencia. Este resultado se obtiene de acuerdo con la presente a través de un tratamiento hidrotérmico, el cual comprende calentar las fibras lyocell en presencia de agua a temperaturas dentro de la escala de hasta aproximadamente 100°C, durante un período suficiente para incrementar la absorbencia de las fibras para proveer una absorbencia de tampón Syngyna de por lo menos aproximadamente 4.4 g/g (a una densidad de aproximadamente 0.4 g/cm3) y secar las fibras tratadas.

BREVE DESCRIPCION DEL DIBUJO La figura 1 es una gráfica de la capacidad absorbente de los tapones fibrosos del ejemplo 6B de la presente invención y ejemplo comparativo 6A como una función de su densidad.

El tratamiento hidrotérmico de fibras lyocell ocurre de manera conveniente en un baño de agua a una temperatura de aproximadamente 60°C a 100°C (o más si está bajo presión). Este tratamiento provee fibras lyocell que presentan alta absorbencia en estructuras comprimidas que es similar a los niveles de absorbencia provistos por el rayón de viscosa. Las fibras son tratadas durante un período suficiente para incrementar su absorbencia, tal como se mide a través de la prueba de Syngyna, como se describe más adelante. Se ha encontrado que la absorbencia de las fibras lyocell ha sido incrementada en por lo menos 14% y tanto como 30% cuando se tratan a 90°C-100°C. La temperatura del tratamiento hidrotérmico puede ser de temperatura ambiente hasta por encima del punto de ebullición, 100°C (desde luego bajo presión mayor a presión atmosférica o con sal agregada para elevar el punto de ebullición normal). Con temperaturas más bajas, tales como temperatura ambiente, el tiempo de residencia necesita ser mayor que las condiciones de alta temperatura. Los pasos de procedimiento de la invención se realizan en baños de agua. No se cree que sea necesario utilizar agua desionizada para conseguir fibras lyocell de alta absorbencia. Por ejemplo, se cree que pueden estar presentes materiales iónicos en el agua tal como sodio, cloruro, atec sütfatoT^m-afecta eT^ se cree que se debe evitar un bajo pH, es decir, condición acida, y que son aceptables pH de neutro a elevado. Cuando se desea utilizar las fibras así tratadas como materiales absorbentes para tampones catameniales o toallas sanitarias, éstas pueden ser posteriormente secadas, comprimidas, formadas en cintas (por ejemplo, mediante cardado o formación al aire) y luego formarse en artículos absorbentes. Cuando, por ejemplo, se desea producir tampones a partir de las mismas, se pueden formar cintas de las fibras lyocell hidrotérmicamente tratadas en tampones a través del procedimiento descrito en Friese et al., patente de E.U.A. No. 6,310,269 (cuya descripción se incorpora a la presenta como referencia), propiedad del cesionario de la presente invención. Las fibras lyocell hidrotérmicamente tratadas se pueden combinar con otros materiales para formar la estructura absorbente utilizada en los artículos absorbentes, antes descritos. Por ejemplo, los materiales empleados en la formación de un artículo absorbente de acuerdo con la presente invención incluyen las fibras lyocell tratadas, fibras adicionales como espuma, hidrogeles, pulpa de madera, materiales superabsorbentes, y similares. Una lista útil, no limitativa de fibras útiles incluyen fibras naturales tales como algodón, pulpa de madera, yute, y similares; y fibras procesadas tales como celulosa regenerada, nitrato de celulosa, acetato de celulosa, rayón (diferente a lyocell tratado), poliéster, alcohol polivinílico, poliolefina, poliamina, poliamida, poliacrilonitrilo, y similares. Se pueden incluir otras fibras además de las íibras anteriores para elevar las características deseables al cuerpo absorbente. Las fibras útiles en la presente invención incluyen fibras absorbentes que son capaces de absorber un líquido en la propia fibra y fibras no absorbentes que no absorben cantidades importantes de líquido, pero las cuales pueden ayudar a proveer una estructura que sea capaz de retener líquidos en tubos capilares entre fibras. Las fibras absorbentes incluyen, sin límite, algodón, pulpa de madera, yute, celulosa regenerada, nitrato de celulosa, acetato de celulosa, rayón y similares. Las fibras no absorbentes incluyen, sin límite, poliéster, poliolefina, poliamina, poliamida, poliacrilonitrilo, y similares. Los baños de agua (o aspersiones o similares) utilizados en el método de esta invención también pueden contener diversos adyuvantes para impartir otras propiedades deseadas a las fibras tratadas. Por ejemplo, se prefiere en el procesamiento de fibras lyocell que serán utilizadas como absorbentes para tampones catameniales, incorporar en los baños de tratamiento hidrotérmico agentes de acabado, agentes lubricantes u otros agentes deseables. Estos pueden estar presentes como mezclas de los diversos agentes, y desde luego también se pueden incorporar otros aditivos convencionales en los baños de tratamiento hidrotérmico de la invención, según se desee. Los agentes pueden incluir dioles, agentes tensioactivos, y acabados tales como monolaurato de glicerol y compuestos similares como se describe en Brown- Skrobot, patente de E.U.A. No. 5,679,369 (cuya descripción se incorpora a la presente como referencia), propiedad del cesionario de la presente invención. Como se utiliza en la presente, el término "agente tensioactivo" se refiere a un agente activo de superficie, es decir, uno que modifica la naturaleza de superficies. Los agentes tensioactivos con frecuencia son utilizados como agentes humectantes, detergentes, emulsionadores, agentes de dispersión, penetradores, y agentes antiespumantes. Los agentes tensioactivos pueden ser aniónicos, catiónicos, no iónicos y anfolíticos. De preferencia, el agente tensioactivo utilizado en la presente invención es un agente tensioactivo no iónico. Los agentes tensioactivos no iónicos generalmente son menos irritantes del tejido del cuerpo humano, y por lo tanto, son más aceptables en usos que hacen contacto con dicho tejido. Una lista representativa, no limitativa de dioles útiles incluye dioles y poliglicoles de C2-a, y similares. Preferiblemente, el diol se selecciona del grupo que consiste en glicoles (dioles de C2 y C3) y poliglicoles. Como se utiliza en la especificación y en las reivindicaciones, el término "poliglicol" se refiere a un dihidroxi éter formado por deshidratación de dos o más moléculas de glicol. Una lista representativa, no limitativa de poliglicoles útiles incluye etilenglicol, propilenglicol, polietilenglicoles, polipropilenglicoles, metoxipolietilenglicoles, polibutilenglicoles, o copolímeros de bloque de óxido de butileno y óxido de etileno.

Los agentes tensioactivos no iónicos preferidos son etoxilados, que incluyen etoxilados de éster de ácido graso, etoxilados de éter de ácido graso, y derivados de azúcar etoxilados. Ejemplos de ésteres de ácido graso etoxilados pueden encontrarse en la clase de poliolésteres de ácido graso etoxilados, y en particular, éster sorbitán de ácido graso etoxilado. Una lista representativa, no limitativa de ésteres sorbitán de ácido graso etoxilados incluye sorbitán laurato de polioxietileno (también conocido como polisorbato 20 y 21 ), sorbitán palmitato de polioxietileno (también conocido como polisorbato 40), sorbitán estearato de polioxietileno (también conocido como polisorbato 60 y 61 ), sorbitán triestearato de polioxietileno (también conocido como polisorbato 65), sorbitán oleato de polioxietileno (también conocido como polisorbato 80 y 81 ), y sorbitán trioleato de polioxietileno (también conocido como polisorbato 85). Los ejemplos de ésteres de ácido graso etoxilados se pueden encontrar en la clase de alquil éter de polioxietileno. Una lista representativa, no limitativa de alquil éteres de polioxietileno útiles incluye lauril éter de polioxietileno, estearil éter de polioxietileno (también conocido como Steareth-2, Steareth-10, y similares), cetil éter de polioxietileno (también conocido como Ceteth-2, Ceteth-10, y similares), y oleil éter de polioxietileno (también conocido como Oleth-2, Oleth-10, y similares). Los ejemplos de ésteres de ácido graso se pueden encontrar en la clase de ésteres de ácido graso de sorbitán. Un lista representativa, no limitativa_denésteresnde~á¾Wo~gTaso ele sorbltaTrútileslñcluye mbnooleato de sorbitán, monoestearato de sorbitán, monopalmitato de sorbitán, tnonolaurato de sorbitán, triestearato de sorbitán, y trioleato de sorbitán. Ejemplos de derivados de azúcar etoxilados se pueden encontrar en la clase de derivados de metil glucosa. Una lista representativa, no limitativa de derivados de metil glucosa útiles incluye metil gluceth-10, metil glucosa-20, diestearato de metil glucosa-20, dioleato de metil glucosa, y sesquiestearato de metil glucosa, dioleato de metil glucosa de PEG-120, y sesquiestearato de metil glucosa de PEG-20. Ejemplos de compuestos farmacéuticamente activos incluyen aquellos tales como monolaurato de glicerol ("GML", útil para inhibir la producción de toxina-1 del síndrome de choque tóxico durante el uso de tampones) tales como se describen en Brown-Skrobot, patente de E.U.A. Número 5,679,369, cuya descripción se incorpora a la presente como referencia. De manera conveniente, dichos agentes u otros aditivos se incorporan en cantidades menores en los baños de tratamiento hidrotérmico con el fin de que las cantidades de dichos materiales depositados en las fibras lyocell estén por debajo de 5% en peso, y preferiblemente dentro de la escala de aproximadamente 0.1 a 1 % en peso. Las absorbencias mejoradas conseguidas a través del método de la presente se pueden determinar in vitro, o in vivo en evaluaciones clínicas debidamente realizadas. Por ejemplo, ya sea la conocida prueba de Syngyna ( é¾sene|- ¾egistro~1^ Salud y Humanos, Administración de Alimentos y Fármacos (21 CFR §801.430, 1 de abril, 2001 )), o la prueba de tapón (véanse ejemplos 5 y 6, más adelante), se pueden utilizar para la medición in vitro de las absorbencias presentadas por las fibras lyocell higrotérmicamente tratadas. Las fibras lyocell altamente absorbentes de la presente invención se pueden formar en un tampón absorbente que tiene una absorbencia Syngyna de por lo menos aproximadamente 4.4 g/g y de preferencia, por lo menos aproximadamente 4.8 g/g. Alternativamente, las fibras lyocell altamente absorbentes se pueden clasificar al formar una masa de 2 g en un tapón (como se describe en los ejemplos 5 y 6, más adelante) que tiene una densidad de 0.4 g/g y un diámetro de 25 mm y una absorbencia de GAT (a 15 minutos) de por lo menos aproximadamente 3.7 g/g, de preferencia por lo menos aproximadamente 4 g/g.

EJEMPLOS Las técnicas utilizadas en el tratamiento hidrotérmico de la invención, y las características de absorbencia mejoradas así obtenidas, se ilustran en los siguientes ejemplos, en donde todas las temperaturas están dadas en grados centígrados y todas las partes y porcentajes están en peso, a menos que se indique lo contrario.

EJEMPLOS 1-4 Se realizaron tampones hechos en laboratorio que tienen una masa de aproximadamente 2.5 g de acuerdo con la enseñanza general de Friese et al., patente de E.U.A. No. 6,310,296, cuya descripción se incorpora a la presente como referencia. Los tampones luego se sometieron a la prueba de Syngyna según se describe en el Registro Federal de E.U.A., Parte III, Departamento de Servicios de Salud y Humanos, Administración de Alimentos y Fármacos (21 CFR §801.430, 1 de abril, 2001 ). Los resultados se muestran a continuación en el cuadro 1 : CUADRO 1 1 Tratamiento hidrotérmico en agua en ebullición a 90-100°C durante ¾proximaxtemente~i"~hoTa 2 I ratamiento hidrotérmico en agua eñ ebullición a 125°C durante aproximadamente 1 hora a presión elevada. Los datos de la prueba de Syngyna ilustran que el tratamiento hidrotérmico de fibras lyocell mejora su absorbencia en tampones comprimidos a más de 4.4 g/g. Esta mejora representa un incremento de 14% a 30%.

EJEMPLOS 5 Y 6 Las estructuras fibrosas comprimidas pueden tomar ventaja de la presente invención. Las mejoras se pueden mostrar mediante el uso de la prueba de tapón descrita más adelante.

Prueba de tapón La combinación de fibras se abre a través de un equipo de abertura y cardadura de fibra estándar. Procedimiento de preparación de muestra: Una cantidad fija de combinación de fibra, de 2 gramos de peso, se introduce en un molde de acero inoxidable con una cavidad cilindrica (con un diámetro de 2.54 cm). Se utiliza un émbolo cilindrico el cual se ajusta en la cavidad para comprimir la masa de fibra. Se utiliza una prensa de laboratorio para aplicar la presión necesaria.

Después de salir del molde, el tapón se deja en el banco durante aproximadamente 20-30 minutos para equilibrarse hasta un grosor equilibrado, a partir de lo cual se calcula la densidad del tapón. Prueba de absorbencia de tapón: La muestra de prueba es el tapón equilibrado. El tapón se prueba en un probador de absorbencia gravimétrica (como se describe en Pronoy K. Chatterjee y Hien V. Nguyen, "Mechanism of Liquid Flow and Structure Property Relationships", Capítulo II, Absorbencv, Textile Science and Technology, Vol. 7, pp 29-84, en pp. 67-68 (Elsevier Science Publishers B.V.), cuya descripción se incorpora a la presente como referencia) utilizando solución salina al 1 % como fluido de prueba. La célula de prueba es una célula de orificios múltiples que tiene 25 orificios, cada uno teniendo un diámetro de aproximadamente 3 mm, dispuestos en un arreglo circular que tiene un diámetro de aproximadamente 37 mm con dos anillos alrededor de un orificio central (ocho orificios en el primer anillo y 16 orificios en el anillo exterior) con un papel de filtro GF/A en la parte superior. La prueba se realiza en una cabeza hidrotástica de 1 cm: el papel de filtro es 1 cm más alto que el nivel de fluido en el depósito. Un cilindro hueco de diámetro ligeramente mayor que la cavidad del molde se coloca de manera vertical sobre el papel de filtro. Al inicio de la prueba, el tapón de fibra se deja caer en el cilindro y se coloca una pesa en la parte superior para imponer una equivalencia de 0.035 kg/cm2 de presión. La cantidad absorbida es registrada con tiempo mediante una TX)mputadora ta DTOet¾"taTda^proximadamente"TO minutos: CUADRO 2 Tratamiento hidrotérmico en agua en ebullición a 90-100°C durante aproximadamente 1 hora. Los datos la prueba de tapón ilustran que el tratamiento hidrotérmico de fibras lyocell mejora significativamente su absorbencia de GAT (@ 15 min.) en tapones comprimidos, por ejemplo, a más de 3.7 g/g a una densidad de 0.4 g/cm2. La especificación y modalidades anteriores se presentan para ayudar en el entendimiento completo y no limitativo de la invención aquí descrita. Debido a que se pueden hacer muchas variaciones y modalidades de la invención sin apartarse de su espíritu y alcance, la invención reside en las reivindicaciones anexas a continuación.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1.- Un tampón absorbente que comprende una estructura absorbente que consiste esencialmente en fibras lyocell, el tampón tiene una densidad de aproximadamente 0.3 a aproximadamente 0.5 g/cm3 y una absorbencia Syngyna de por lo menos aproximadamente 4.4 g/g. 2 - El tampón absorbente de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la absorbencia Syngyna es de por lo menos aproximadamente 5 g/g. 3. - Una textura fibrosa que comprende fibras lyocell capaces de ser formadas en un tapón fibroso aleatorio que tiene una masa de 2 g, una densidad de 4 g/m3, y un diámetro de 25 mm que tiene una absorbencia de GAT (a 15 minutos) de por lo menos aproximadamente 3.7 g/g. 4. - La estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque las fibras lyocell son capaces de ser formadas en un tapón fibroso aleatorio que tiene una masa de 2 g, una densidad de 4 g/m3, y un diámetro de 25 mm que tiene una absorbencia de GAT (a 15 minutos) de por lo menos aproximadamente 4 g/g. 5. - La estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque también comprende fibras adicionales. 6. - La estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque las fibras adicionales comprenden fibras absorbentes. 7. - La estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque el material fibroso adicional comprende fibras no absorbentes. 8. - La estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque comprende también materiales adicionales. 9. - La estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada además porque los materiales adicionales comprenden materiales seleccionados del grupo que consiste en espuma, hidrogel, material superabsorbente, y combinaciones de los mismos. 10:- Un método para incrementar la absorbencia de fibras lyocell, que comprende: (a) tratar hidrotérmicamente las fibras lyocell con agua a una temperatura de por lo menos aproximadamente 60°C durante aproximadamente uno a sesenta minutos; y (b) secar las fibras lyocell tratadas hasta un contenido de humedad inferior a aproximadamente 20% en peso; en donde las fibras lyocell tratadas son capaces de ser formadas en un tapón fibroso aleatorio que tiene una masa de 2 g, una densidad de 4 g/cm3, y un diámetro de 25 mm que tiene una absorbencia de GAT (a 15 minutos) de por lo menos aproximadamente 3.7 g/g. 11. - El método de conformidad con (a reivindicación 107 caracterizado además porque el agua tiene una temperatura de aproximadamente 80°C a aproximadamente 100°C. 12. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el agua comprende material iónico y las fibras son tratadas a una temperatura de aproximadamente 90°C a aproximadamente 110°C. 13. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque las fibras son tratadas con agua en ebullición. HESÜ E TD'E LA INVENCION Se pueden obtener fibras lyocell de alta absorbencia a través de tratamiento hidrotérmico; las fibras pueden ser tratadas con agua a temperaturas de por lo menos aproximadamente 60°C para proveer fibras lyocell que pueden formarse en un tapón fibroso aleatorio que tiene una masa de 2 g, una densidad de 4 g/cm3 y un diámetro de 25 mm que tiene una absorbencia de GAT ( a 15 minutos) de por lo menos aproximadamente 3.7 g/g- 4A/mmf*dvb*aom* P04/1045F