ES2258741T3 - Polimeros superabsorbentes y metodo para su produccion. - Google Patents

Abstract

Partículas superabsorbentes reticuladas en sus superficies, que comprenden: (i) 50% a 88% en peso de un polímero superabsorbente, comprendiendo dicho polímero superabsorbente de 0, 001% a 5% en peso de un agente de reticulación de dichas superficies; (ii) 12% a 35% en peso de una arcilla, estando presente dicha arcilla en proximidad a las superficies de las partículas superabsorbentes; y (iii) 0% a 25% en peso de un formador inorgánico de la red, siendo preparadas dichas partículas mediante un método que comprende las etapas de: (a) polimerizar uno o más monómeros capaces de proporcionar un polímero superabsorbente en presencia de un monómero de reticulación interna para formar un hidrogel de polímero superabsorbente; (b) desmenuzar el hidrogel de polímero superabsorbente para formar partículas de hidrogel de polímero superabsorbente; (c) secar las partículas de hidrogel de polímero superabsorbente de la etapa (b) para proporcionar partículas superabsorbentes secas; (d) aplicar a la superficie de las partículas superabsorbentes de la etapa (c) una mezcla que comprende un agente de reticulación de las superficies de tales partículas y una arcilla, para proporcionar partículas de polímero superabsorbente tratadas en sus superficies; y (e) calentar entonces las partículas de polímero superabsorbentes tratadas en sus superficies durante un tiempo suficiente y a una temperatura suficiente para reticular las superficies de las partículas de polímero superabsorbente tratadas en sus superficies y situar la arcilla en proximidad a las superficies de las partículas superabsorbentes reticuladas en tales superficies.

Description

Polímeros superabsorbentes y método para su producción.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a polímeros superabsorbentes (SAPs) reticulados en la superficie y a un método mejorado para la producción de SAPs. Más particularmente, la presente invención se refiere a la incorporación de una arcilla en partículas de SAP durante una etapa de reticulación de la superficie de las mismas. Las partículas de SAP reticuladas en la superficie resultantes exhiben excelentes propiedades de absorción y retención de fluidos, especialmente con respecto a la permeabilidad de un fluido a través de un lecho de las partículas de SAP reticuladas en la superficie. La incorporación de una arcilla aporta también un método más sencillo y económico para la preparación de partículas de SAP.

Antecedentes de la invención

Las resinas absorbentes de agua son ampliamente utilizadas en artículos sanitarios e higiénicos, géneros de limpieza, agentes retenedores de agua, agentes deshidratantes, coagulantes de lodos, toallitas desechables y esterillas de baño, felpudos desechables, agentes espesantes, esterillas desechables para camas de mascotas, agentes para prevenir la condensación y agentes de control del suministro para varios productos químicos. Las resinas absorbentes de agua son disponibles en una variedad de formas químicas, incluyendo polímeros naturales y sintéticos sustituidos e insustituidos, tales como productos de hidrólisis de copolímeros de injerto de almidón-acrilonitrilo, carboximetilcelulosa, poliacrilatos reticulados, copolímeros reticulados y parcialmente neutralizados de isobutileno y anhídrido maleico, productos de saponificación de copolímero de acetato de vinilo-ácido acrílico, poliestirenos sulfonados, poliacrilamidas hidrolizadas, alcoholes polivinílicos, óxidos de polietileno, polivinilpirrolidonas y poliacrilonitrilos.

Estos polímeros y otros se conocen en la técnica por diversos nombres, tales como polímeros superabsorbentes, hidrogeles, hidrocoloides y polímeros hidrófilos absorbentes de agua, por ejemplo. Tal y como aquí se emplea, el término "SAP" se refiere a un polímero superabsorbente y de forma colectiva se refiere a tales materiales absorbentes de agua. Tal y como aquí se emplea, el término "partículas de SAP" se refiere a partículas de polímeros superabsorbentes en estado seco, más concretamente a partículas que contienen una cantidad nula de agua hasta una cantidad de agua menor que el peso de las partículas, y habitualmente menos de alrededor de 5% en peso de agua. El término "partículas" se refiere a gránulos, fibras, escamas, esferas, polvos, laminillas y otras configuraciones y formas conocidas para los expertos en la técnica de los polímeros superabsorbentes. Los términos "gel de SAP", "hidrogel de SAP" o "hidrogel" se refieren a un polímero superabsorbente en estado hidratado, más concretamente a partículas que han absorbido al menos su peso en agua y habitualmente varias veces su peso en agua. Los términos "partícula de SAP tratada en la superficie" y "partícula de SAP reticulada en la superficie" se refieren a una partícula de SAP en donde sus cadenas moleculares están presentes en proximidad a la superficie de la partícula reticulada por un compuesto polifuncional aplicado a la superficie de la partícula. El término "reticulación de la superficie" significa que el nivel de reticulaciones funcionales en la partícula de SAP en proximidad a la superficie de la partícula es en general mayor que el nivel de reticulaciones funcionales en la partícula de SAP en el interior de la
partícula.

Los SAPs son polímeros hidrófilos ligeramente reticulados y se describen en general en las Patentes US Nos. 5.669.894 y 5.559.335 de Goldman et al., incorporadas ambas aquí solo con fines de referencia. Los SAPs pueden diferir en cuanto a su identidad química, pero todos los SAPs son capaces de absorber y retener cantidades de fluidos acuosos equivalentes a muchas veces su propio peso, incluso bajo presión moderada. Por ejemplo, los SAPs pueden absorber cien veces su propio peso o más, de agua destilada. La capacidad para absorber fluidos acuosos bajo una presión de confinamiento constituye un requisito importante para un SAP empleado en un artículo higiénico, tal como un pañal.

Habitualmente un SAP, tal como poli(ácido acrílico), es neutralizado al menos en 25 moles % aproximadamente, con preferencia al menos en 50 moles % aproximadamente y generalmente en 70 a 80 moles % aproximadamente, para conseguir la absorbencia óptima. La neutralización se puede conseguir neutralizando el monómero de ácido acrílico antes de la polimerización del monómero, o bien el polímero puede ser neutralizado una vez que se ha completado sustancialmente la reacción de polimerización. Después de la polimerización y reticulación interna del monómero, seguido por neutralización parcial, el hidrogel resultante se subdivide, por ejemplo se desmenuza o se trocea, para conseguir un procesado más eficaz, tras lo cual se seca y se moltura al tamaño de partícula deseado. Las partículas de SAP se tratan entonces preferentemente en sus superficies y se secan de nuevo para formar el producto final.

Se han realizado muchas mejoras en el comportamiento y propiedades de los SAPs, tales como en la resistencia y capacidad de reabsorción del gel. Sin embargo, las mejoras en los procesos de preparación de SAPs han sido relativamente olvidadas. Las mejoras en el proceso de preparación de SAP son importantes debido a que el SAP es un elemento costoso en un artículo absorbente, tal como un pañal. De este modo, la reducción del coste de un SAP mediante una mejora del proceso para su preparación presenta un efecto directo sobre el coste de un artículo que incorpora el SAP. Una mejora importante del proceso de preparación sería el incremento de la velocidad de producción del SAP, aumentando con ello la cantidad de SAP preparado en un periodo de tiempo determinado.

Un problema encontrado en la producción de partículas de SAP es la generación de partículas de tamaño fino que han de ser separadas de las partículas de SAP mediante tamizado antes del transporte. Estas partículas de SAP de tamaño fino, es decir finos de SAP, son recicladas entonces al proceso de producción del SAP, de manera que no se desperdician las mismas. Sin embargo, el reciclo de los finos de SAP añade una etapa extra al proceso de producción de SAP y constituye una operación de larga duración y costosa debido

\hbox{a que los finos de SAP reciclados se secan
dos veces.}

En el proceso de producción del SAP, la etapa de secado del hidrogel de SAP constituye la etapa que limita la velocidad en la producción de un SAP. En un ejemplo típico, cuando se desmenuza un hidrogel de SAP a un tamaño de partícula pequeño, se pueden aumentar los sólidos de hidrogel de SAP por la adición de finos de SAP secos, de manera que el hidrogel contiene alrededor de 30 a 32% de polímero y alrededor de 68 a 70% de agua, en peso. De este modo, un proceso de producción del SAP que reduzca o evite la generación y reciclo de finos de SAP proporcionaría un proceso mejorado para la producción del SAP.

Por tanto, sería deseable aportar un método para aumentar la velocidad de producción de un SAP mediante la reducción, o esencialmente eliminación, de la producción de partículas de SAP de tamaño fino. El método mejorado elimina preferentemente de forma sustancial la etapa de reintroducción de los finos de SAP en un hidrogel de SAP, y elimina también sustancialmente el secado por segunda vez de una porción importante del hidrogel de SAP. El proceso mejorado para la producción del SAP daría lugar a ahorros en el tiempo de producción del SAP y en los costes de energía. Igualmente, el método mejorado no deberá afectar de manera adversa a la capacidad de las partículas secas de SAP para absorber fluidos rápidamente, para demostrar buenas características de permeabilidad a los fluidos y conductividad por el interior y a través de las partículas de SAP, y para oponerse a la deformación o flujo del SAP bajo la aplicación de una carga o presión.

En consecuencia, la presente invención está dirigida a un método mejorado para la producción de partículas de SAP que comprende la adición de una arcilla a partículas de SAP durante una etapa de reticulación de sus superficies. Se ha comprobado que la adición de una arcilla a las partículas de SAP durante la etapa de reticulación de dichas superficies reduce de manera importante la cantidad de finos de SAP, proporcionando así mayores velocidades de producción del SAP.

El tratamiento de la superficie de las partículas de SAP es ya bien conocido. Las partículas de SAP con superficies reticuladas exhiben en general valores más elevados de absorción y retención de líquidos que las partículas de SAP que tienen un nivel comparable de reticulaciones internas, pero que carecen de la reticulación en sus superficies. Tal como se entiende en la técnica, las partículas de SAP reticuladas en sus superficies tienen un mayor nivel de reticulación en proximidad a la superficie que en el interior. Tal como se emplea aquí, el término "superficie" describe los contornos de la partícula que midan hacia el exterior. Para partículas porosas de SAP, también se incluyen, en la definición de la superficie, las superficies internas expuestas. La reticulación en la superficie de los SAPs se expone en términos generales en F.L. Buchholz et al., ed., "Modern Superabsorbent Polymer Technology", Wiley-VCH, New York, NY, páginas 97-108 (1998).

Además de la reticulación de las superficies, en un intento de mejorar el comportamiento de los SAPs se han añadido a los mismos arcillas y otros productos minerales. Por ejemplo, se conoce la adición de sílice amorfa finamente dividida, tal como AEROSIL® de Degussa, DE o CAB-O-SIL® de Cabot Corporation o de una bentonita sobre la superficie de polvos o gránulos de SAPs. Las Patentes US Nos. 5.140.076 y 4.734.478 describen la adición de sílice durante la reticulación en las superficies de polvos secos de SAPs. La Patente US No. 4.286.082 describe mezclas de sílice y un SAP para utilizarse en artículos higiénicos.

En JP 65 133 028A y JP 61 017 542B se describen mezclas de sílices hidrófobas y polímeros absorbentes. En EP 0 341 951, Patente US No. 4.990.338 y Patente US No. 5.035.892 se describe el uso de sílice en la producción de polímeros absorbentes antimicrobianos. En la Patente US No. 4.535.098 y en EP 0 227 666 se describe la adición de sustancias coloidales a base de sílice para mejorar la resistencia del gel de SAPs.

En general, en las mezclas de partículas secas de SAP con un polvo de sílice, la sílice se adhiere a las superficies de las partículas de SAP y altera las propiedades de la superficie de las partículas de SAP, pero no sus propiedades de absorción intrínsecas. Por ejemplo, el polvo de sílice es hidrófilo o hidrófobo, lo cual tiene una influencia principal sobre la velocidad a la cual es absorbido un fluido por las partículas de SAP.

La WO 99/64515 describe la preparación de SAPs por polimerización de ácidos carboxílicos olefínicamente insaturados y adición de un silicato antes, durante y después de la polimerización. Las partículas poliméricas hinchadas presentan una estabilidad mecánica mejorada y una permeabilidad acentuada. Sin embargo, debido a que la red estructural de los silicatos carece de carga, no se puede generar presión osmótica. Esta red estructural neutra del silicato no contribuye a la presión osmótica de hinchamiento del hidrogel y la absorbencia de fluidos se ve afectada de manera adversa.

En WO 99/55767 se describen SAPs reticulados iónicamente obtenidos por polimerización de monómeros que contienen grupos carboxilo y adición de iones aluminato antes, durante y después de la polimerización. La presencia de puntos reticulados iónicamente proporciona una estabilidad del gel mejorada bajo carga mecánica. Sin embargo, la estabilidad a la sal de estos hidrogeles es inadecuada y se presenta un desplome prematuro de la estructura de la red en el caso de un alto contenido en sal.

Otras patentes y solicitudes que describen partículas de SAP y una arcilla incluyen la GB 2.082.614 la cual describe una composición absorbente, hinchable en agua, sólida, seca, preparada mezclando partículas secas de SAP y 1 a 75% en peso de la mezcla de un material entendedor seleccionado entre derivados de celulosa sin reticular, almidón, ciertas arcillas y minerales y mezclas de los anteriores.

La Patente US No. 4.500.670 describe composiciones absorbentes de agua que contienen un SAP hinchable en agua y un polvo inorgánico, con preferencia una arcilla. Las composiciones se preparan mezclando físicamente el polvo inorgánico y las partículas de SAP una vez polimerizado y reticulado el SAP.

La Patente US No. 4.735.987 describe la polimerización de un ácido acrílico parcialmente neutralizado por medio de un proceso de polimerización en suspensión inversa, con la adición simultánea de un reticulante y un material inorgánico, por ejemplo una arcilla, a la suspensión de perlas poliméricas, seguido por deshidratación azeotrópica. La reticulación ocurre en presencia de la arcilla durante la etapa de deshidratación. El producto resultante presenta una elevada expansión de volumen después del hinchamiento en solución salina.

La Patente US No. 4.914.066 describe pellets que contienen de 0,5 a 15% en peso de SAP y de 85 a 99,5% en peso de arcilla de bentonita, preparados mezclando el SAP y la bentonita en presencia de agua, comprimiendo entonces y extruyendo la mezcla a través de un orificio para formar los pellets, seguido por secado.

En WO 91/12029 y WO 91/12031 se describen composiciones que contienen un SAP combinado con agentes controladores del olor, preferentemente zeolitas, por medio de un ligante. Las partículas de SAP se revisten con la zeolita en presencia de un ligante en un aparato de revestimiento en lecho fluidificado, o bien se mezclan con partículas secas de SAP y agua, y la mezcla se seca por calentamiento.

La Patente US No. 5.419.956 describe mezclas de finos de SAP con un polvo inorgánico, tal como sílice o arcilla.

La Patente US No. 5.733.576 describe un procedimiento para preparar agentes absorbentes que contienen (a) un polímero o copolímero sintético hinchable en agua y (b) un compuesto polimérico natural o sintético que, a temperatura normal, es un polvo vertible y parcialmente soluble o insoluble en agua. Los agentes absorbentes pueden contener arcilla como un agente de carga neutro.

La EP 0 799 861 describe una composición desodorante en partículas que contiene un SAP y zeolita en polvo dispersada dentro de las partículas de resina de SAP. La composición se prepara mediante amasado de una resina absorbente de agua y un polvo de zeolita en presencia de agua, seguido por secado y molienda.

La Patente US No. 6.124.391 describe partículas de SAP que contienen de 0,2 a 10% en peso de un polvo inorgánico, por ejemplo una arcilla, que tiene propiedades antiapelmazantes mejoradas, en donde más del 60% en peso de las partículas son de un tamaño mayor de 300 \mum. La arcilla se añade antes, durante o después de una etapa de reticulación en las superficies.

La WO 00/72958 describe un procedimiento para preparar una aleación de polímero/arcilla estructurada para utilizarse en un artículo de higiene personal. El procedimiento comprende las etapas de:

(a)

preparar una mezcla de monómero/arcilla mezclando al menos un monómero, partículas de arcilla, un agente reticulante y un fluido de mezcla en un recipiente;

(b)

exponer la mezcla de monómero/arcilla a un iniciador de la polimerización; y

(c)

polimerizar la mezcla de monómero/arcilla para formar una aleación de polímero/arcilla estructurada.

La WP 01/13965 describe polímeros absorbentes de agua que contienen zeolitas ricas en silicio para el control de olores. Las zeolitas ricas en silicio se pueden añadir a la solución de monómero, al gel de SAP o en la etapa de reticulación en las superficies.

La WO 01/32117 describe una composición de SAP que contiene un SAP parcialmente neutralizado en donde al menos el 30% de los grupos funcionales del polímero se encuentran en forma del ácido libre, y una arcilla aniónica hidroxídica en doble capa, por ejemplo arcillas de hidrotalcita. En los ejemplos, las composiciones se preparan mezclando polvo con polvo.

La WO 01/68156 describe un polímero formador de hidrogel, hinchable, hidrófilo que contiene alumosilicato y que tiene una permeabilidad acentuada y propiedades mejoradas para el control de olores. Los alumosilicatos se pueden añadir antes, durante o después de la polimerización.

Sin embargo, sigue existiendo la necesidad de un proceso de producción de SAP que reduzca o elimine esencialmente la generación de finos de SAP y, por tanto, las etapas costosas y de larga duración implicadas en el reciclo de los finos de SAP. Las partículas de SAP resultantes han de poseer también las propiedades de absorción y retención de fluidos requeridas en las partículas de SAP incorporadas en un artículo absorbente. Las composiciones anteriormente descritas que contienen un SAP y un material inorgánico, tal como una arcilla, no han satisfecho tales necesidades.

En consecuencia, la presente invención está dirigida a un método para mejorar la producción de partículas de SAP mediante la introducción de una arcilla en las partículas de SAP durante una etapa de reticulación de la superficie de dichas partículas. La adición de una arcilla a las partículas de SAP durante la reticulación de dicha superficie reduce de manera importante la generación de finos de SAP, sin afectar de manera adversa al comportamiento del SAP con respecto a (a) la absorción y retención de fluidos por las partículas de SAP y (b) la velocidad de absorción de fluido y permeabilidad al fluido a través de las partículas de SAP hinchadas por el fluido.

Resumen de la invención

La presente invención está dirigida a partículas de SAP reticuladas en su superficie y a métodos para la producción de las partículas de SAP. Más particularmente, la invención está dirigida a partículas de SAP que comprenden una resina absorbente de agua y una arcilla, y a un método de producción de dichas partículas de SAP, en donde la arcilla se añade a las partículas de SAP durante una etapa de reticulación de la superficie de dichas partículas. La arcilla está presente en proximidad a las superficies de las partículas de SAP.

Por tanto, un aspecto de la presente invención consiste en proporcionar un método para la producción de partículas de SAP que incluye las etapas de polimerizar una mezcla monómera acuosa que contiene un ácido carboxílico \alpha, \beta-insaturado, tal como ácido acrílico, neutralizado o sin neutralizar, o una mezcla de los mismos (es decir, un DN (grado de neutralización) de 0 a 100 y con preferencia de alrededor de 50 a 80), para formar un hidrogel de SAP, desmenuzar el hidrogel de SAP al tamaño de partícula deseado y, si es necesario o conveniente, neutralizar el hidrogel de SAP, tras lo cual se secan las partículas de hidrogel de SAP para proporcionar las partículas de SAP. Las partículas de SAP se someten a continuación a una etapa de reticulación de sus superficies por tratamiento con un agente de reticulación de tales superficies en presencia de una arcilla. Este proceso hace que la arcilla quede situada en proximidad a las superficies de las partículas de SAP.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar un método para la producción de partículas de SAP mediante un proceso de polimerización en solución que comprende: (a) formar una solución monómera acuosa que comprende (i) uno o más monómeros capaces de proporcionar un SAP, del tipo de un ácido carboxílico \alpha, \beta-insaturado, tal como ácido acrílico, (ii) un monómero polietilénicamente insaturado, polimerizable, como un monómero de reticulación interna y (iii) un sistema catalítico redox y/o un iniciador térmico de radicales libres; (b) polimerizar los monómeros en la solución monómera en una cantidad suficiente para formar un hidrogel de SAP que tiene un contenido en monómeros libres menor de 1.000 ppm (partes por millón); (c) desmenuzar el hidrogel de SAP, por ejemplo por extrusión o troceado del gel, para proporcionar partículas de hidrogel de SAP del tamaño de partícula deseado; (d) secar las partículas de hidrogel de SAP para proporcionar partículas de SAP; y (e) reticular las superficies de las partículas de SAP en presencia de una arcilla.

Un aspecto más de la presente invención consiste en proporcionar un método para la producción de partículas de SAP que comprende la adición de una cantidad suficiente de una arcilla a las partículas de SAP en una etapa de reticulación de las superficies de estas últimas, para reducir o eliminar esencialmente la generación y reciclo de finos de SAP.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar un método para la producción de partículas de SAP en donde se incorpora una arcilla en las partículas de SAP en una etapa de reticulación de las superficies de estas últimas, para reducir sustancialmente el tiempo de procesado unitario en la producción de las partículas de SAP y para reducir los costes operativos.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar partículas de SAP tratadas en sus superficies que comprenden alrededor de 0,001 a 5% en peso de un agente de reticulación de tales superficies y alrededor de 12 a 30% partes en peso de una arcilla, cada uno de tales componentes con respecto al peso de las partículas de SAP, y aplicados a las superficies de las partículas de SAP para reticular las cadenas moleculares existentes al menos en proximidad a las superficies de las partículas de SAP, y para incorporar una arcilla en las partículas de SAP al menos en proximidad a las superficies de las partículas de SAP.

Un aspecto más de la presente invención consiste en proporcionar un método para la producción de partículas de SAP que reduce o elimina esencialmente la generación de finos de SAP, es decir, partículas de SAP que tienen un diámetro menor de 200 \muM aproximadamente. Esta importante característica elimina la necesidad de separar los finos de SAP del SAP por tamizado y reduce o elimina esencialmente el reciclo y resecado de los finos de SAP en un hidrogel de SAP.

Otro aspecto más de la presente invención consiste en proporcionar partículas de SAP reticuladas en sus superficies que comprenden una resina absorbente de agua, hasta 25% en peso de un formador inorgánico de la red, por ejemplo, un silicato, distribuido por toda la partícula, y alrededor de 12 a 35% en peso de una arcilla distribuida en proximidad a las superficies de las partículas de SAP, en donde las partículas de SAP reticuladas en sus superficies exhiben excelentes propiedades de absorción de fluidos, retención de fluidos y permeabilidad a los fluidos.

Un aspecto más de la presente invención consiste en proporcionar partículas de SAP que contienen un SAP y una arcilla distribuida en proximidad a las superficies de las partículas. Las partículas presentan altas propiedades de absorbancia y retención para fluidos acuosos, una rápida velocidad de adquisición de fluidos y una excelente permeabilidad a los fluidos en estado hinchado, y mantienen un "tacto seco" después de una importante absorción de líquidos.

Otro aspecto de la presente invención consiste en proporcionar una composición que comprende partículas de SAP que tienen una arcilla en proximidad a las superficies de las mismas, en donde la arcilla se elige del grupo consistente en (a) una arcilla hinchable, (b) una arcilla no hinchable, (c) mezclas de las mismas, en donde la arcilla se incorpora en las partículas de SAP durante una etapa de reticulación de las superficies de dichas partículas.

En modalidades preferidas de la presente invención, las partículas de SAP comprende un SAP parcialmente neutralizado, por ejemplo poli(ácido acrílico) (PAA) o una poli(vinilamina) (PVAm), que contiene al menos 25%, con preferencia al menos 50% y hasta 100% de grupos carboxilo o amino neutralizados, y una arcilla no hinchable.

Según otro aspecto más de la presente invención se proporcionan artículos de manufactura que contienen partículas de SAP reticuladas en sus superficies de la presente invención, por ejemplo, un pañal, un dispositivo catamenial, un producto para la higiene femenina, un producto para la incontinencia en adultos, bayetas y géneros para todo uso y productos absorbentes similares.

Otros aspectos y ventajas de la presente invención llegarán a ser evidentes para el experto en la materia a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas, considerada en combinación con los ejemplos y reivindicaciones adjuntas.

Descripción detallada de las modalidades preferidas

La presente invención está dirigida a partículas absorbentes que comprenden (a) un SAP reticulado en sus superficies y (b) una arcilla. El SAP y la arcilla están presentes en una sola partícula, en contraposición con una mezcla de partículas separadas de SAP y partículas separadas de arcilla. La arcilla se introduce en las partículas de SAP durante la reticulación de las superficies de las partículas de SAP y está presente en proximidad a las superficies de las partículas de SAP.

De acuerdo con una característica importante de la presente invención, las partículas de SAP contienen alrededor de 50 a 88% y con preferencia alrededor de 55 a 85% en peso del SAP reticulado en sus superficies. Para lograr las ventajas plenas de la presente invención, las partículas contienen alrededor de 60 a 85% en peso del SAP reticulado en sus superficies. Las partículas de SAP contienen alrededor de 12 a 35% y con preferencia alrededor de 15 a 25% en peso de la arcilla. Para conseguir las ventajas plenas de la presente invención, la composición contiene alrededor de 15 a 20% en peso de la arcilla. Las partículas de SAP reticuladas en sus superficies pueden contener opcionalmente hasta 25% en peso aproximadamente de un formador inorgánico de la red, tal como un silicato, por ejemplo silicato sódico.

El componente de resina absorbente de agua de las presentes partículas de SAP se prepara por procedimientos continuos y discontinuos ya bien conocidos. Los monómeros que comprenden el componente de resina absorbente de agua de las partículas de SAP se polimerizan habitualmente en solución acuosa para formar una hidrogel de SAP. Sin embargo, el componente de resina absorbente de agua de las presentes partículas se puede preparar por cualquier otro método conocido para el experto en la materia, tal como polimerización en suspensión inversa.

Los monómeros del SAP comprenden un monómero etilénico que tiene un sustituyente ácido carboxílico o un precursor de un sustituyente ácido carboxílico, por ejemplo un ácido carboxílico \alpha, \beta-insaturado o un anhídrido del mismo, normalmente ácido acrílico, o acrilonitrilo o una (met)acrilamida, o un monómero etilénico que tiene un sustituyente amina o un precursor de un sustituyente amina, por ejemplo N-vinilacetamida. Los monómeros empleados en la polimerización están sin neutralizaro neutralizados, es decir contienen de 0 a 100% de los grupos carboxilo o amino en forma del ácido libre o de la base libre, respectivamente. El producto del proceso de polimerización es un hidrogel de SAP. En general, el hidrogel de SAP se somete a una molienda mecánica, es decir, reducción del tamaño de partícula del hidrogel del SAP, por ejemplo mediante troceado. A continuación, las partículas de hidrogel de SAP se secan para eliminar agua y proporcionar partículas secas de SAP. Las partículas secas de SAP se pueden someter entonces a cualquier otro medio mecánico para la reducción y clasificación del tamaño de partícula, incluyendo troceado, molienda y tamizado. El agente de reticulación de las superficies se aplica a las partículas secas de SAP. En general, después de la aplicación del agente de reticulación de las superficies, las partículas de SAP se someten a condiciones en donde el agente de reticulación de las superficies reacciona con una porción de los grupos carboxilo o amino del SAP para reticular las superficies de las partículas de SAP.

Según un método para la producción de partículas de SAP, los monómeros, que incluyen un ácido carboxílico \alpha, \beta-insaturado, neutralizado o sin neutralizar, se añaden como una solución acuosa a un reactor vertical no agitado. La solución monómera acuosa puede incluir además ingredientes opcionales y habitualmente incluye un agente de reticulación interna para hacer que el polímero resultante sea insoluble en agua. La adición de iniciadores adecuados, bajo condiciones de reacción adecuadas, conduce a la polimerización de los monómeros y agente de reticulación interna para formar un hidrogel de SAP. En tales procedimientos, la solución monómera acuosa se mantiene generalmente como un sistema monofásico hasta que se forman partículas sólidas del polímero.

El hidrogel de SAP resultante de la polimerización en solución es un gel rígido que contiene normalmente alrededor de 26% en peso de polímero. La porción restante del hidrogel de SAP está constituida por agua esencialmente de forma completa. El hidrogel de SAP se somete entonces a una etapa de desmenuzado en donde el hidrogel de SAP se trocea o se extruye para proporcionar un hidrogel de SAP con la distribución deseada de tamaño de partícula. Normalmente, durante la etapa de troceado del gel, se reciclan finos secos de SAP al hidrogel de SAP para aumentar la cantidad de polímero en el hidrogel de SAP a 30-32% en peso aproximadamente antes de la etapa de secado. Si es necesario o conveniente, el hidrogel de SAP se puede neutralizar en un grado de neutralización predeterminado durante la etapa de troceado del gel. Después de la etapa de troceado del gel, el hidrogel de SAP contiene alrededor de 68 a 70% en peso de agua, la cual ha de ser separada en una etapa de secado, para proporcionar las partículas secas de SAP. Las partículas secas de SAP son reticuladas entonces en sus superficies.

El troceado y la molienda de las partículas de SAP generan aproximadamente 20 a 25% de finos de SAP, es decir, partículas de SAP que tienen un diámetro menor de 200 \mum. Dichos finos de SAP son inadecuados para utilizarse en artículos absorbentes, pero son demasiado costosos para desecharlos. Por tanto, los finos de SAP son reciclados a un hidrogel de SAP, en pequeñas cantidades como se ha indicado anteriormente. Sin embargo, cada lote de SAP proporciona finos de SAP adicionales, de manera que el problema sigue avanzando.

El problema de los finos de SAP es costoso en términos de la incorporación de etapas de reciclo en la producción del SAP, incluyendo el tamizado de las partículas de SAP, la reintroducción en un hidrogel de SAP de los finos de SAP que han sido secados por primera vez y el secado posterior por segunda vez de una porción del SAP. La generación de finos de SAP afecta de manera adversa a la velocidad de producción de un SAP debido a que la etapa que limita la velocidad de producción del SAP es el secado y debido a que el reciclo de los finos de SAP secados por primera vez requiere el secado por segunda vez de una porción de las partículas de SAP.

En consecuencia, un método de producción de un SAP que reduzca o elimine esencialmente la generación de finos de SAP constituiría un avance importante en la técnica. La presente invención está dirigida a dicho método.

Más particularmente, se ha comprobado que la adición de una arcilla a las partículas de SAP durante una etapa de reticulación de las superficies de dichas partículas reduce o elimina esencialmente la generación de finos de SAP, eliminando con ello la etapa de reciclo de finos de SAP o reduciendo al menos sustancialmente la extensión de la etapa de reciclo. La adición de una arcilla durante la etapa de reticulación de las superficies de dichas partículas no afecta de manera adversa al comportamiento del SAP, sino que mejora diversas propiedades, tal como la permeabilidad de las partículas de SAP a los fluidos.

La etapa de reticulación de las superficies de las partículas se efectúa en general inmediatamente después de que las partículas de SAP son preparadas, secadas a un contenido en agua adecuado y clasificadas por tamaños. De acuerdo con una característica importante de la presente invención, se incorpora una arcilla en las partículas de SAP durante la etapa de reticulación de las superficies de estas últimas. La cantidad de arcilla incorporada en las partículas de SAP es de alrededor de 12 a 35% en peso basado en el peso de las partículas de SAP. Se ha demostrado que la incorporación de una arcilla en las superficies de las partículas de SAP disminuye la cantidad de finos de SAP en un 70-95% aproximadamente y normalmente en un 75-90% aproximadamente.

De acuerdo con la presente invención, las partículas de SAP resultantes de la polimerización de los monómeros, incluyendo finos de SAP, son reticuladas en sus superficies en presencia de una arcilla, normalmente como una suspensión acuosa de arcilla. Las partículas de SAP reticuladas en sus superficies de la presente invención tienen una arcilla distribuida en proximidad a las superficies de las partículas de SAP. Las partículas de SAP reticuladas en sus superficies se pueden preparar, por ejemplo, mediante un método que comprende las etapas de polimerizar al menos un monómero vinílico capaz de proporcionar un SAP, por ejemplo, un ácido carboxílico \alpha, \beta-insaturado, en su forma neutralizada y/o sin neutralizar, para formar un hidrogel de SAP, secar el hidrogel de SAP para formar partículas de SAP, aplicar a las superficies de las partículas de SAP una mezcla que comprende una arcilla y un agente de reticulación de las superficies de tales partículas, calentar entonces las partículas de SAP tratadas en sus superficies para proporcionar reticulaciones en las superficies y situar la arcilla en proximidad a las superficies de las partículas de SAP.

El resto de la descripción está dirigida particularmente a un SAP basado en ácido acrílico. Sin embargo, se pueden emplear otros monómero vinílicos (por ejemplo, vinilamina y sus precursores) y otros ácidos carboxílicos \alpha, \beta-insaturados, o anhídridos de los mismos o precursores de tales ácidos carboxílicos, para preparar un SAP que tiene la capacidad de absorber varias veces su peso de un líquido acuoso, y de utilidad en las partículas absorbentes de la presente invención. En particular, las partículas de SAP con superficies reticuladas de la presente invención, y su método de preparación, reducen o eliminan esencialmente la generación de finos de SAP y, por tanto, el tiempo y coste asociados con el reciclo de los finos de SAP, independientemente de la identidad del monómero vinílico y/o ácido carboxílico \alpha, \beta-insaturado empleados para preparar el SAP. Las presentes partículas de SAP con superficies reticuladas exhiben también una permeabilidad mejorada a los fluidos a través de las partículas hinchadas con los fluidos y presentan un tacto seco mejorado de las partículas hinchadas con fluidos.

En la práctica, las partículas de SAP con superficies reticuladas de la presente invención se pueden empelar en artículos absorbentes, tales como pañales, dispositivos catameniales y productos para la incontinencia en adultos. Las partículas son especialmente útiles a la hora de absorber fluidos que contienen electrolitos, tales como orina, menstruos y sangre.

A continuación se ofrecen varias modalidades de la presente invención y una descripción no limitativa de los componentes de las presentes partículas de SAP reticuladas en su superficie.

Polímero superabsorbente (SAP)

Un SAP empleado en las partículas de SAP reticuladas en su superficie de la presente invención está limita únicamente por el hecho de que el SAP es capaz de absorber varias veces su peso de un fluido acuoso e hincharse para formar un hidrogel. El SAP puede ser una resina ácida absorbente de agua o una resina básica absorbente de agua. Monómeros útiles en la preparación de un SAP se describen en la Patente US No. 5.149.750 y en WO 01/68156, incorporadas ambas aquí solo con fines de referencia. El componente SAP de las presentes partículas de SAP comprende una resina ácida o básica absorbente de agua neutralizada en un 25 a 100% aproximadamente, es decir, tiene un grado de neutralización (DN) de 25 a 100 aproximadamente.

El SAP puede ser de naturaleza aniónica (una resina ácida absorbente de agua) o catiónica (una resina básica absorbente de agua). Los SAPs aniónicos están basados en una resina ácida absorbente de agua. Los SAPs aniónicos, fuertemente ácidos o débilmente ácidos, pueden ser cualquier resina que actúe como un SAP en su forma neutralizada. Las resinas ácidas contienen normalmente una pluralidad de mitades ácido carboxílico, ácido sulfónico, ácido fosfónico, ácido fosfórico y/o ácido sulfúrico.

Un SAP preferido es una resina ácida absorbente de agua neutralizada en un 25 a 100%. La resina ácida absorbente de agua puede consistir en una sola resina o en una mezcla de resinas. La resina ácida puede ser un homopolímero o un copolímero. La identidad de la resina ácida absorbente de agua no está limitada en tanto en cuanto que la resina sea capaz de hincharse y absorber al menos diez veces su peso en agua, cuando se encuentra en una forma neutralizada.

La resina ácida absorbente de agua es normalmente una resina acrílica ligeramente reticulada, tal como poli(ácido acrílico) ligeramente reticulado. La resina ácida ligeramente reticulada se prepara generalmente mediante polimerización de un monómero ácido que contiene una mitad acilo, por ejemplo, ácido acrílico, o una mitad capaz de proporcionar un grupo ácido, por ejemplo, una (met)acrilamida, un (met)acrilato de alquilo o acrilonitrilo, en presencia de un monómero de reticulación interna, es decir, un compuesto orgánico polifuncional. La resina ácida puede contener otras unidades copolimerizables, es decir, otros comonómeros monoetilénicamente insaturados, bien conocidos en la técnica, en tanto en cuanto que el polímero consista sustancialmente, es decir al menos en 10% y con preferencia al menos 25%, en unidades monómeras ácidas. Para conseguir las ventajas plenas de la presente invención, la resina ácida contiene al menos 50% y más preferentemente al menos 75% y hasta 100% de unidades monómeras
ácidas.

Los monómeros de ácido carboxílico y anhídrido de ácido carboxílico etilénicamente insaturados, útiles en la resina ácida absorbente de agua, incluyen ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido \alpha-cloroacrílico, ácido \alpha-cianoacrílico, ácido \beta-metilacrílico (ácido crotónico), ácido \alpha-fenilacrílico, ácido \beta-acriloxi-propiónico, ácido sórbico, ácido \alpha-clorosórbico, ácido angélico, ácido cinámico, ácido p-clorocinámico, ácido \beta-estearilacrílico, ácido itacónico, ácido citracónico, ácido mesacónico, ácido glutacónico, ácido aconítico, ácido maleico, ácido fumárico, tricarboxietileno y anhídrido maleico. El ácido acrílico es el ácido carboxílico etilénicamente insaturado más preferido para la preparación del SAP.

Los monómeros de ácido sulfónico etilénicamente insaturados incluyen ácidos vinilsulfónicos alifáticos y aromáticos, tales como ácido vinilsulfónico, ácido alilsulfónico, ácido viniltoluenosulfónico, ácido estirenosulfónico, ácidos acrílico y metacrílico, tales como acrilato de sulfoetilo, metacrilato de sulfoetilo, acrilato de sulfopropilo, metacrilato de sulfopropilo, ácido 2-hidroxi-3-metacriloxipropilsulfónico y ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico. Las resinas ácidas que contienen fosfato se preparan por homopolimerización o copolimerización de monómeros etilénicamente insaturados que contienen una mitad ácido fosfórico, tal como fosfato de metacriloxietilo. Una amplia lista de monómeros adecuados para la formación de SAP puede encontrarse en la Patente US No. 4.076.663, incorporada aquí solo con fines de referencia.

Los SAPs aniónicos pueden ser, por ejemplo, un poli(ácido acrílico), un copolímero de injerto de almidón-acrilonitrilo hidrolizado, un copolímero de injerto de almidón-ácido acrílico, un copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico saponificado, un copolímero de acrilonitrilo hidrolizado, un copolímero de acrilamida hidrolizado, un copolímero de etileno-anhídrido maleico, un copolímero de isobutileno-anhídrido maleico, un poli(ácido vinilsulfónico), un poli(ácido vinilfosfónico), un poli(ácido vinilfosfórico), un poli(ácido vinilsulfúrico), un poliestireno sulfonado y mezclas de los mismos. El SAP aniónico preferido es un poli(ácido acrílico).

La polimerización de monómeros ácidos y monómeros copolimerizables, si están presentes, se efectúa del modo más usual mediante procesos de radicales libres en presencia de un monómero de reticulación interna polifuncional. Las resinas ácidas se reticulan en un grado suficiente de manera que el polímero sea insoluble en agua. La reticulación hace que las resinas ácidas sean sustancialmente insolubles en agua y, en parte, sirve para determinar la capacidad de absorción de las resinas. Para su uso en aplicaciones de absorción, la resina ácida está ligeramente reticulada, es decir, tiene una densidad de reticulación menor del 20% aproximadamente, con preferencia menor del 10% aproximadamente y con suma preferencia de alrededor de 0,01 a 7%.

\newpage

El monómero de reticulación interna se emplea con suma preferencia en una cantidad menor del 7% en peso aproximadamente, habitualmente de alrededor de 0,1 a 5% en peso, basado en el peso total de monómeros. Ejemplos de monómeros de reticulación interna incluyen, pero no de forma limitativa, ésteres de ácido poliacrílico (o polimetacrílico) representados por la siguiente fórmula (I)

1

en donde X es etileno, propileno, trimetileno, ciclohexilo, hexametileno, 2-hidroxipropileno,

- (CH_{2}CH_{2}O)_{n}CH_{2}CH_{2} -

--- (CH_{2} ---

\uelm{C}{\uelm{\para}{CH _{3} }}

H --- O)_{m}CH_{2} ---

\uelm{C}{\uelm{\para}{CH _{3} }}

H ---

n y m, independientemente, son un entero de 5 a 40 y k es 1 o 2; y bisacrilamidas representadas por la siguiente fórmula (II)

(II)CH_{2}=CH-C(=O)-NH(CH_{2}CH_{2}NH)_{l}C(=O)-CH=CH_{2}

en donde l es 2 o 3.

Los compuestos de fórmula (I) se preparan por reacción de polioles, tales como etilenglicol, propilenglicol, trimetilolpropano, 1,6-hexanodiol, glicerina, pentaeritritol, polietilenglicol o polipropilenglicol, con ácido acrílico o metacrílico. Los compuestos de fórmula (II) se obtienen por reacción de polialquilenpoliaminas, tales como dietilentriamina y trietilentetramina, con ácido acrílico. Monómeros de reticulación específicos se describen en la Patente US No. 6.222.091, incorporada aquí solo con fines de referencia. Agentes reticulantes especialmente preferidos son trialiléter de pentaeritritol, N,N'-metilenbisacrilamida, N,N'-metilenbismetacrilamida, dimetacrilato de etilenglicol y triacrilato de trimetilolpropano.

De manera análoga a la resina ácida, una resina básica absorbente de agua, es decir SAP catiónico, útil en las presentes partículas de SAP, puede ser una resina básica fuerte o débil absorbente de agua. La resina básica absorbente de agua puede consistir en una sola resina o en una mezcla de resinas. La resina básica puede ser un homopolímero o un copolímero. La identidad de la resina básica no queda limitada en tanto en cuanto que la resina básica sea capaz de hincharse y absorber al menos 10 veces su peso en agua, cuando se encuentra en forma cargada. La resina básica débil está presente con preferencia en su forma catiónica, es decir alrededor del 25 a 100% de las mitades básicas, por ejemplo grupos amino, están presentes en una forma cargada. Las resinas básicas fuertes están presentes generalmente en la forma hidróxido (OH) o en la forma bicarbonato (HCO_{3}).

La resina básica absorbente de agua es normalmente una resina ligeramente reticulada, tal como una poli(vinilamina) o una poli(dialquilaminoalquil(met)acrilamida). La resina básica puede ser también, por ejemplo, una polietilenimina ligeramente reticulada, una poli(alilamina), una poli(alilguanidina), un poli(hidróxido de dimetildialilamonio), un derivado de poliestireno cuaternizado, un poliestireno modificado con guanidina, una poli((met)acrilamida) cuaternizada o un éster análogo de la misma. Véase la Patente US No. 6.235.965, incorporada aquí solo con fines de referencia. La resina básica absorbente de agua, ligeramente reticulada, puede contener otras unidades copolimerizables y se reticula empleando un monómero de reticulación interna, como se ha indicado anteriormente con respecto a la resina ácida absorbente de agua. Las resinas básicas preferidas incluyen una poli(vinilamina), polietilenimina, poli(vinilguanidina), poli(dimetilaminoetilacrilamida) (poli(DAEA)) y poli(dimetilaminopropilmetacrilamida) (poli(DMAPMA)).

Una resina básica absorbente de agua empleada en las presentes partículas de SAP contiene normalmente un grupo amino o guanidino. Por tanto, una resina básica soluble en agua puede ser también reticulada en solución mediante suspensión o disolución de una resina básica sin reticular en un medio acuoso o alcohólico, añadiendo entonces un compuesto di- o polifuncional capaz de reticular la resina básica por reacción con los grupos amino de la resina básica. Dichos agentes reticulantes se describen en la Patente US No. 6.235.956, incorporada aquí solo con fines de referencia. También se describen agentes reticulantes en la Patente US No. 5.085.787 de Pinschmidt, Jr. et al., incorporada aquí solo con fines de referencia y en EP 450 923. Agentes reticulantes preferidos son diglicidiléter de etilenglicol (EGDGE), un diglicidiléter soluble en agua y un dibromalcano, un compuesto soluble en alcohol.

Los monómeros copolimerizables para introducirse en la resina ácida o resina básica incluyen, pero no de forma limitativa, etileno, propileno, isobutileno, acrilatos y metacrilatos de alquilo C_{1-4}, acetato de vinilo, metilviniléter y compuestos estirénicos que tienen la fórmula:

2

en donde R representa hidrógeno o un grupo alquilo C_{1-6} y en donde el anillo fenilo está opcionalmente sustituido con 1 a 4 grupos alquilo C_{1-4} o hidroxi.

Los acrilatos de alquilo C_{1-4} adecuados incluyen, pero no de forma limitativa, acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de isopropilo, acrilato de n-propilo, acrilato de n-butilo y similares y mezclas de los mismos. Los metacrilatos de alquilo C_{1-4} adecuados incluyen, pero no de forma limitativa, metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de isopropilo, metacrilato de n-propilmetilo, metacrilato de n-butilo y similares, y mezclas de los mismos con acrilatos de alquilo C_{1-4}. Los compuestos estirénicos adecuados incluyen, pero no de forma limitativa, estireno, \alpha-metilestireno, p-metilestireno, t-butilestireno y similares, y mezclas de los mismos con acrilatos y/o metacrilatos de alquilo C_{1-4}.

Además, las partículas de SAP reticuladas en sus superficies de la presente invención pueden contener alrededor de 0 a 25%, con preferencia alrededor de 5 a 20% en peso de un formador inorgánico de la red, incluyendo, pero no de forma limitativa, un silicato, tal como silicato sódico, un aluminato, tal como aluminato sódico o un aluminosilicato. Véase WO 01/68156, incorporada aquí solo con fines de referencia, en relación con una descripción de tales aluminosilicatos.

Se puede emplear cualquier iniciador de polimerización conocido por su uso en la preparación de SAPs. Ejemplos de iniciadores útiles son los iniciadores redox y térmicos, tales como aquellos descritos en la Patente US No. 6.359.049, incorporada aquí solo con fines de referencia. Los iniciadores redox y térmicos se pueden emplear por sí solos o en cualquier combinación adecuada. Entre estos, los iniciadores especialmente preferidos son un iniciador redox que comprende persulfato amónico y bisulfito sódico, y los iniciadores azo, tal como azobisisobutironitrilo y dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano), disponible comercialmente con el nombre registrado V-50 de Wako Chemicals U.S.A., Inc., Richmond, Virginia. El iniciador se emplea normalmente en una cantidad, calculada como sólidos, de alrededor de 0,1 a 10%, basado en el peso del monómero de ácido acrílico, con preferencia alrededor de 0,5 a 5%, basado en el peso del monómero. Dependiendo de la cantidad y tipo del iniciador, el iniciador se puede emplear opcionalmente junto con alcohol isopropílico, un alquilmercaptan u otro agente de transferencia de cadenas, para controlar el peso molecular del poli(ácido acrílico).

También se puede emplear luz ultravioleta (UV) para efectuar la polimerización de ácido acrílico. La luz UV se puede emplear en combinación con un iniciador redox y/o un iniciador de radicales libres. Cuando se emplea luz UV en la etapa de polimerización, también se añade un fotoiniciador a la mezcla de reacción en una cantidad bien conocida para el experto en la materia. Fotoiniciadores adecuados incluyen, pero no de forma limitativa, 2-hidroxi-1-[4-(hidroxietiloxi)fenil]-2-metil-1-propanona, suministrada comercialmente por Ciba Additives de Hawthorne, New York, como IRGACURE® 2959 y 2-hidroxi-2-metil-1-fenil-1-propanona, también suministrada comercialmente por Ciba Additives como DAROCUR® 1173.

Los procedimientos industriales útiles para preparar el SAP de las partículas de SAP reticulalas en su superficie incluyen todos los procedimientos tradicionalmente utilizados para sintetizar SAPs, como se describe, por ejemplo, en el Capítulo 3 de "Modern Superabsorbent Polymer Technology", F.L. Buchholz y A.T. Graham, Wiley-VCH (1998). Un procedimiento adecuado para la polimerización del ácido acrílico es la polimerización en solución acuosa, en donde una solución acuosa que contiene ácido acrílico e iniciador de la polimerización se somete a una reacción de polimerización y una reacción de reticulación por adición de un monómero de reticulación interna, tal como metilenbisacrilamida.

Como anteriormente se ha indicado, la reacción de polimerización procede de forma rápida para proporcionar un hidrogel altamente viscoso que se extruye, por ejemplo, sobre una superficie plana tal como una cinta transportadora en movimiento continuo. El hidrogel de SAP se muele entonces y, si es necesario, se neutraliza con una base adecuada, por ejemplo, con carbonato sódico, para proporcionar partículas de hidrogel de SAP que tienen un grado de neutralización (DN) de alrededor de 25 a 100%, con preferencia de alrededor de 50 a 85%, más preferentemente de alrededor de 65 a 80%.

Después de la neutralización, las partículas viscosas de hidrogel de SAP se deshidratan (es decir, se secan) para obtener partículas de SAP en forma sólida o en forma de polvo. La etapa de deshidratación se puede efectuar, por ejemplo, calentando las partículas viscosas de hidrogel de SAP a una temperatura de alrededor de 120ºC durante un tiempo de 1 a 2 horas aproximadamente en un horno de aire forzado, o bien calentando el hidrogel viscoso durante la noche a una temperatura de alrededor de 60ºC. Las partículas secas de SAP pueden ser entonces reticuladas en su superficie con un reticulante de la superficie, en presencia de una arcilla, como más adelante se describe.

Un SAP preferido es poli(ácido acrílico) neutralizado, es decir, PAA. Un método no limitativo para preparar partículas de SAP es el descrito en la patente US No. 6.187.828, incorporada aquí colo con fines de referencia. Se puede preparar un PAA adecuado como sigue. Aunque esta descripción está dirigida principalmente a la preparación de poli(ácido acrílico) (es decir, PAA), se pueden preparar otras resinas ácidas o básicas absorbentes de agua mediante métodos idénticos o similares.

Ejemplo 1

En general, el PAA se puede preparar a partir de una solución acuosa que contiene alrededor de 10 a 40%, con preferencia alrededor de 15 a 35%, más preferentemente alrededor de 20 a 30% y con suma preferencia alrededor de 25 a 28% en peso de ácido acrílico, con una cantidad adecuada de monómero de reticulación interna. El PAA así obtenido se neutraliza con carbonato sódico, carbonato potásico, carbonato amónico, hidróxido sódico o una mezcla de los mismos, a un valor DN = 60-95.

En particular, una solución que contiene 25% en peso de ácido acrílico, 0,07 moles % de metilenbisacrilamida, niveles adecuados de iniciadores (dihidrocloruro de 2,2'-azobis(2-amidinopropano) y persulfato sódico), a una temperatura del iniciador de 18ºC, proporcionó un hidrogel que, cuando fue neutralizado con carbonato sódico en polvo a DN = 75% y luego secado, molido, clasificado por tamaños y post-modificado mediante reticulación de la superficie, proporcionó un PAA con un volumen de gel medio de 41,2 g/g, una absorción bajo carga (AUL) de 34,1 g/g (carga 0,28 psi) y 27,1 g/g (carga 0,7 psi), 7,7% en peso de extractables y un contenido en ácido acrílico residual de 140 partes por millón.

De acuerdo con una característica importante de la presente invención, no es necesario cribar o tamizar los finos de SAP para separarlos de las partículas de SAP secas y molidas, debido a que la reticulación de las superficies de tales partículas, en presencia de una arcilla, reduce o elimina esencialmente los finos de SAP del SAP. Si es necesario o conveniente, las partículas de SAP de tamaño de partícula grande, por ejemplo con un diámetro mayor de 800 \mum, pueden ser cribadas o tamizadas para separarlas de las partículas de SAP secas y molidas.

Agente reticulante de las superficies

Las partículas de SAP de la presente invención son reticuladas en sus superficies. La reticulación de las superficies se consigue poniendo en contacto las partículas de SAP con una solución de un agente de reticulación de tales superficies para humectar de manera predominante solo las superficies exteriores de las partículas de SAP. Se lleva a cabo entonces la reticulación de las superficies y el secado de las partículas de SAP, preferentemente por calentamiento de al menos las superficies humectadas de las partículas de SAP.

Normalmente, las partículas de SAP son tratadas en sus superficies con una solución de un agente de reticulación de tales superficies. La solución contiene alrededor de 0,01 a 4% y con preferencia alrededor de 0,4 a 2% en peso de agente de reticulación de las superficies en un disolvente adecuado, por ejemplo, agua o un alcohol. La solución se puede aplicar como una pulverización fina sobre la superficie de partículas de SAP, mientras estas están siendo tamboreadas de forma libre, en una relación de alrededor de 1:0,01 a 1:0,5 partes en peso de partículas de SAP con respecto a la solución de agente de reticulación de las superficies. Para conseguir las propiedades de absorción deseadas, el agente de reticulación de las superficies se distribuye uniformemente sobre las superficies de las partículas de SAP. Para este fin, se efectúa una mezcla en mezcladores adecuados, por ejemplo, mezcladores de lecho fluidificado, mezcladores de paleta, un mezclador de disco rotativo, un mezclador de cinta, un mezclador de husillo, cilindros de molienda o mezcladores de doble tornillo sin fin.

El agente de reticulación de las superficies está presente en una cantidad de 0,001 a 5% en peso aproximadamente de las partículas de SAP reticuladas en sus superficies, con preferencia de 0,01 a 2% en peso aproximadamente. Para conseguir las ventajas plenas de la presente invención, el agente de reticulación de las superficies está presente en una cantidad de alrededor de 0,05 a 1% en peso de las partículas de SAP reticuladas en sus superficies.

La reacción de reticulación y el secado de las partículas de SAP con las superficies así tratadas se consiguen calentando las partículas de SAP con sus superficies así tratadas a una temperatura adecuada, por ejemplo, 25 a 250ºC aproximadamente, con preferencia 105 a 200ºC aproximadamente, durante un tiempo de alrededor de 60 a 180, con preferencia de alrededor de 60 a 150 minutos. Sin embargo, se puede emplear cualquier otro método de reacción del agente reticulante para conseguir la reticulación de las superficies de las partículas de SAP, así como cualquier otro método para secar las partículas de SAP, tal como energía de microondas.

El tratamiento de las superficies con dicho agente reticulante de las superficies y el posterior o simultáneo calentamiento, proporciona reticulaciones adicionales en el polímero en proximidad a las superficies de las partículas de SAP. El grado de reticulación desde la superficie de las partículas de SAP al interior, es decir, la anisotropía de la densidad de reticulación, puede variar, tanto en profundidad como en perfil. Así, por ejemplo, la profundidad de la reticulación de las superficies puede ser suave, con una transición relativamente pronunciada desde un alto nivel a un bajo nivel de reticulación. Alternativamente, por ejemplo, la profundidad de la reticulación de las superficies puede constituir una fracción importante de las dimensiones de la partícula de SAP, con una transición más
amplia.

La reticulación de las superficies se efectúa generalmente después de haber sido establecidos esencialmente los contornos finales de las partículas de SAP (por ejemplo, mediante molienda, extrusión o espumado). Sin embargo, también es posible efectuar la reticulación de las superficies de manera simultánea con la creación de los contornos finales. Además, pueden presentarse algunos cambios adicionales en los contornos de las partículas de SAP incluso después de introducir las reticulaciones en sus superficies.

Los reticulantes de la superficie adecuados incluyen, pero no de forma limitativa, compuestos de di- o poliglicidilo, tales como fosfonatos de diglicidilo, diglicidiléter de etilenglicol y bisclorohidrinéteres de polialquilenglicoles; compuestos de alcoxisililo; poliaziridinas basadas en poliéteres o hidrocarburos sustituidos, por ejemplo, bis-N-aziridinometano; poliaminas o poliamidoaminas y sus productos de reacción con epiclorhidrina; polioles, tales como etilenglicol, 1,2-propanodiol, 1,4-butanodiol, glicerol, metiltriglicol, polietilenglicoles que tienen un peso molecular medio M_{W} de 200-10.000, di- y poliglicerol, pentaeritritol, sorbitol, los etoxilatos de estos polioles y sus ésteres con ácidos carboxílicos o ácido carbónico tal como carbonato de etileno o carbonato de propileno; derivados de ácido carbónico, tales como urea, tiourea, guanidina, diciandiamida, 2-oxazolidinona y sus derivados, bisoxazolina, polioxazolinas, di- y poliisocianatos; compuestos de di- y poli-N-metilol tal como, por ejemplo, metilenbis(N-metilolmetacrilamida) o resinas de melamina-formaldehído; compuestos que tienen dos o más grupos isocianato bloqueados tal como, por ejemplo, trimetilhexametilendiisocianato bloqueado con 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-4-ona.

Reticulantes de la superficie particularmente adecuados son compuestos de di- o poliglicidilo, tal como diglicidiléter de etilenglicol. Véase la Patente US No. 6.159.591, incorporada aquí solo con fines de referencia, en relación con agentes reticulantes de la superficie para SAPs aniónicos y catiónicos, así como en relación con el método de reticulación y recocido de la superficie de partículas de SAP.

Con respecto a una resina ácida o básica absorbente de agua, los agentes de reticulación de las superficies adecuados son capaces de reaccionar con mitades ácidas o grupos amino y reticular así la resina. Con preferencia, el agente de reticulación de las superficies es soluble en alcohol o soluble en agua y posee una reactividad suficiente con la resina de manera que la reticulación se presenta de modo controlado, preferentemente a una temperatura de 25 a 180ºC aproximadamente.

Ejemplos no limitativos de agentes de reticulación de las superficies adecuados para resinas ácidas incluyen, pero no de forma limitativa:

(a)

compuestos polihidroxílicos, tales como glicoles y glicerol;

(b)

sales metálicas;

(c)

compuestos de amonio cuaternario;

(d)

un compuesto epoxi multifuncional;

(e)

un carbonato de alquileno, tal como carbonato de etileno o carbonato de propileno;

(f)

una aziridina, tal como tris[3-(1-aziridinpropionato)] de 2,2-bishidroximetilbutanol;

(g)

un haloepoxi, tal como epiclorhidrina;

(h)

una poliamina, tal como etilendiamina;

(i)

un poliisocianato, tal como 2,4-toluenodiisocianato;

(j)

hidroxialquilamidas, hidroxialquilaminas e ión oxazolinio, como se describe en la Patente US No. 6.376. 618, la Patente US No. 6.391.451 y la WO 01/8959, por ejemplo, bis[N,N-di(\beta-hidroxietil)]adipamida, suministrada comercialmente como PRIMID™ XL-552, EMS-CHEMIE, Dornet, Suiza, bis[N,N-di(\beta-hidroxipropil)]succinamida, bis[N,N-di(\beta-hidroxietil)]azelamida, bis[N,N-di(\beta-hidroxipropil)]adipamida, bis[N-metil-N-(\beta-hidroxietil)]oxamida y PRIMID™ QM-1260;

(k)

otros agentes reticulantes para resinas ácidas absorbentes de agua conocidos por los expertos en la materia.

Ejemplos no limitativos de agentes de reticulación de las superficies adecuados para resinas básicas incluyen, pero no de forma limitativa:

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(a)

dihaluros y ésteres disulfonatos, por ejemplo, compuestos de fórmula

Y-(CH_{2})_{p}-Y,

en donde p es un número de 2 a 12 e Y, independientemente, es halo (preferentemente bromo), tosilato, mesilato u otros ésteres sulfonatos de alquilo o arilo;

(b)

aziridinas multifuncionales;

(c)

aldehídos multifuncionales, por ejemplo, glutaraldehído, trioxano, paraformaldehído, tereftaldehído, malonaldehído y glioxal y acetatos y bisulfitos de los mismos;

(d)

halohidrinas, tal como epiclorhidrina;

(e)

compuestos epoxi multifuncionales, por ejemplo, diglicidiléter de etilenglicol, diglicidiléter de bisfenol A y diglicidiléter de bisfenol F;

(f)

ácidos y ésteres carboxílicos multifuncionales, cloruros de ácido y anhídridos derivados de los mismos, por ejemplo, ácidos di- y policarboxílicos que contienen de 2 a 12 átomos de carbono, y los ésteres de metilo y etilo, cloruros de ácido y anhídridos derivados de los mismos, tales como ácido oxálico, ácido adípico, ácido succínico, ácido dodecanoico, ácido malónico y ácido glutárico, y ésteres, anhídridos y cloruros de ácido derivados de los mismos;

(g)

titanatos orgánicos, tal como TYZOR® AA, de E.I. DuPont de Nemours, Wilmington, DE;

(h)

resinas de melamina, tales como las resinas CYMEL® de Cytec Industries, Waynem, NJ;

(i)

hidroximetilureas, tal como N,N'-dihidroximetil-4,5-dihidroxietilenurea;

(j)

isocianatos multifuncionales, tales como tuluendiisocianato, isoforondiisocianato, metilendiisocianato; y

(k)

otros agentes reticulantes para resinas básicas absorbentes de agua conocidos para los expertos en la materia.

Los siguientes ejemplos ilustran la reticulación de las superficies de las partículas de SAP. En el siguiente ejemplo, las partículas de SAP consisten en PAA ligeramente reticulado, neutralizado en un 75 a 80% aproximadamente con hidróxido sódico.

Ejemplo 2

Una solución que contiene de 1 a 5% en peso de PRIMID™ X-552 y de 0 a 37,5% en peso de propilenglicol en agua, se aplicó a la superficie de partículas de SAP, en una proporción de alrededor de 4 a 10 g de solución por 100 g de partículas de SAP. Las partículas de SAP así tratadas en sus superficies fueron entonces tratadas térmicamente a una temperatura de 150 a 170ºC aproximadamente durante un tiempo de alrededor de 60 a 120 minutos. Se lograron excelentes resultados empleando una solución de 3,5% de PRIMID™ XL-552/25% propilenglicol aplicada en una proporción de alrededor de alrededor de 7 g de solución por 100 g de partículas de SAP, efectuando entonces el tratamiento térmico durante un tiempo de 120 minutos aproximadamente a 160ºC.

Arcilla

Una arcilla útil en las presentes partículas de SAP reticuladas en su superficie puede ser una arcilla hinchable o no hinchable. Las arcillas hinchables presentan la capacidad de absorber agua y son materiales orgánicos estratificados, hinchables. Las arcillas hinchables adecuadas incluyen, pero no de forma limitativa, montmorillonita, saponita, nontronita, laponita, beidelita, hectorita, sauconita, estevensita, vermiculita, volkonskoita, magadita, medmontita, keniaita y mezclas de las mismas.

Con preferencia, la arcilla hinchable es una arcilla de esmectita o vermiculita. Más preferentemente, la arcilla es una arcilla de esmectita. Ejemplos de esmectitas adecuadas incluyen, pero no de forma limitativa, montmorillonita (referida frecuentemente como bentonita), beidelita, nontronita, hectorita, saponita, sauconita y saponita. La bentonita es una combinación de origen natural de partículas de arcilla, rica en montmorillonita y que también incluye otras esmectitas, así como constituyentes minerales no arcillosos.

Las arcillas no hinchables adecuadas incluyen, sin limitación, materiales de caolín (incluyendo caolinita, dickita y nacrita), minerales de serpentina, minerales de mica (incluyendo ilita), minerales de clorita, sepolita, paligorskita, bauxita y mezclas de tales arcillas.

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La arcilla puede ser también una arcilla organófila. Tal y como se emplea aquí y a continuación, el término "organófila" se define como la propiedad de un compuesto de absorber al menos su propio peso, y preferentemente muchas veces su propio peso, de un compuesto orgánico inmiscible en agua. Un compuesto organófilo puede absorber opcionalmente agua o un compuesto miscible en agua.

Los términos "arcilla organófila" y "organoarcilla" se utilizan de manera intercambiable en esta descripción para referirse a diversos tipos de arcilla, por ejemplo, esmectitas, que tienen iones organoamonio en lugar de cationes metálicos (por ejemplo, sodio y/o potasio) presentes entre las capas de arcilla. El término "ión de organoamonio" se refiere a un ión amonio sustituido en donde uno o más átomos de hidrógeno están reemplazados por un grupo orgánico alifático o aromático. Por tanto, las organoarcillas son compuestos sólidos que tienen un componente inorgánico y un componente orgánico.

Los sustratos de arcilla preferidos de una arcilla organófila son las arcillas de tipo esmectita, en particular arcillas de tipo esmectita que tienen una capacidad de intercambio catiónico de al menos 75 miliequivalentes por 100 g de arcilla. Los sustratos de arcilla útiles incluyen, pero no de forma limitativa, la variedad Wyoming de origen natural de bentonita y arcillas similares, y ectorita, que es una arcilla de silicato de magnesio-litio. Las arcillas se convierten preferentemente en primer lugar a la forma sódica en el caso de que no se encuentren ya en dicha forma. Esta conversión puede ser realizada mediante una reacción de intercambio catiónico empleando un compuesto de sodio soluble mediante métodos bien conocidos en la técnica. También se pueden emplear arcillas de tipo esmectita preparadas por vía sintética, por ejemplo, montmorillonita, bentonita, beidelita, hectorita, saponita y estevensita. Otros sustratos de arcilla útiles incluyen nontronita, ilita, atapulgita y una tierra de batán.

Las organoarcillas útiles en la presente invención incluyen también aquellas indicadas en la Patente US No. 2.531.427 de Hauser, incorporada aquí solo con fines de referencia. Estas organoarcillas son arcillas modificadas que exhiben, en un líquido inorgánico, algunas de las propiedades que exhibe una arcilla sin tratar en agua. Por ejemplo, la capacidad para hincharse en líquidos orgánicos y formar geles y dispersiones coloidales estables.

En general, el ión de organoamonio sustituido en el sustrato de arcilla tiene un grupo orgánico que va desde una mitad hidrocarbonada alifática que tiene de 1 a 24 átomos de carbono a una mitad orgánica aromática, tal como un grupo bencilo que puede tener una variedad de grupos sustituidos en el anillo fenilo. El número de mitades bencilo versus mitades hidrocarbonadas alifáticas sustituidas en el ión amonio puede variar de 3 a 0 mitades aromáticas por mitad alifática (es decir, dimetilo dioctadecilo 0:2, metilbencilo dioctadecilo 1:2, dibencilo dioctabencilo 2:2, tribencilo octadecilo 3:1 y metildibencilo octadecilo 2:1). La cantidad de ión organoamonio sustituido sobre el sustrato de arcilla es habitualmente de alrededor de 0,5 a 50% en peso de la arcilla organófila.

Las organoarcillas preferidas comprenden uno o más de los siguientes tipos de arcillas de montmorillonita modificadas con cationes de organoamonio:

3

en donde R_{1} es un grupo alquilo que tiene al menos 20 y hasta, por ejemplo, 24 átomos de carbono y que preferentemente tiene una longitud de cadena de 12 a 18 átomos de carbono; R_{2} es hidrógeno, bencilo o un grupo alquilo que tiene al menos 10 y hasta, por ejemplo, 24 átomos de carbono y preferentemente de 12 a 18 átomos de carbono; y R_{3} y R_{4}, independientemente, son un grupo alquilo inferior, es decir, un grupo alquilo que contiene de 1 a 4 átomos de carbono y que preferentemente son grupos metilo.

Otras organoarcillas útiles incluyen bencil organoarcillas, tal como dimetilbencil (sebo hidrogenado)amonio bentonita; metilbencil di(sebo dihidrogenado)amonio bentonita; y más generalmente arcillas de montmorillonita modificadas con cationes de organoamonio representadas por la fórmula

4

en donde R_{5} es CH_{3} o C_{6}H_{5}CH_{2}; R_{6} es C_{6}H_{5}CH_{2}; y R_{7} y R_{8}, independientemente, son grupos alquilo que contienen radicales alquilo de cadena larga con 14 a 22 átomos de carbono, y con suma preferencia en donde del 20 a 35% de dichos radicales alquilo de cadena larga contienen 16 átomos de carbono y del 60 al 75% de dichos radicales alquilo de cadena larga contienen 18 átomos de carbono.

Las arcillas de montmorillonita que pueden ser modificadas de este modo son los constituyentes principales de la roca de bentonita y tienen las composiciones y características químicas descritas, por ejemplo, en Berry & Mason, "Mineralogy", pp. 508-509 (1959). Las arcillas de montmorillonita modificadas de este tipo (es decir, organoarcillas) son suministradas comercialmente por Southern Clay Products, Inc., Gonzales, Texas, con las designaciones comerciales tales como CLAYTONE® 34 y 40, y por NL Industries, Inc., New York, NY, con las designaciones comerciales tales como BENTONE® 27, 34 y 38. Otras organoarcillas útiles en la invención son las dialquil(superior)dimetilamonio organoarcillas, tal como dimetildi(sebo hidrogenado)amonio bentonita; las bencilamonio organoarcillas, tal como dimetilbencil(sebo hidrogenado)amonio bentonita; y etilhidroxiamonio organoarcillas, tal como metil-bis(2-hidroxietil)octadecilamonio bentonita. Ejemplos de arcillas organófilas no hinchables son arcillas de bentonita tratadas con una amina que contiene de 3 a 8 átomos de carbono, por ejemplo, propilamina, butilamina u octilamina.

Otras arcillas comercialmente disponibles incluyen las arcillas ULTRAGLOSS® (caolín hidratado) de Engelhard Corporation, Iselin, NJ; arcilla purificada de Nanocor Technologies, Arlington Heights, IL; e HYDROGLOSS® de Huber, Atlanta, GA.

Una arcilla no se comporta igual que un SAP con respecto a la absorción y retención de grandes cantidades de un fluido acuoso. Una arcilla es referida y considerada habitualmente como un diluyente para las partículas de SAP en un intento de mejorar una o más propiedades del SAP. También cabe esperar que otras propiedades del SAP resultarían afectadas de manera adversa por la dilución de un SAP con una arcilla. Sin embargo, se comprobó que después de añadir alrededor de 12 a 35% en peso de una arcilla a las partículas de SAP durante la etapa de reticulación de las superficies, no disminuyeron las propiedades beneficiosas asociadas con un SAP, al tiempo que los problemas asociados con los finos SAP fueron mejorados o solucionados.

La presente invención está dirigida, por tanto, a un método mejorado para la producción de un SAP mediante la introducción de una cantidad suficiente de una arcilla en las partículas de SAP durante una etapa de reticulación de las superficies de estas últimas. Las mejoras se consiguen al reducir o eliminar esencialmente la generación y reciclo de finos de SAP. En consecuencia, la producción de SAP aumenta y se reducen los costes.

Los siguientes ejemplos ilustran dos modalidades no limitativas de la presente invención.

Ejemplo 3

En este ejemplo, partículas de SAP, que incluyen finos de SAP, fueron reticuladas en sus superficies en presencia de una suspensión espesa de arcilla caolínica. En particular, se pulverizó PAA sin tamizar (DN=73) (1.000 g) en una máquina de revestimiento Lodige Modelo M5B con una mezcla que contiene agua (21 g), propilenglicol (21 g), una suspensión de arcilla caolínica (286 g, 70% activa) y diglicidiléter de etilenglicol (2 g).

Las partículas de SAP tratadas así en sus superficies contenían 20% beaa (basado en peso de ácido acrílico) de arcilla caolínica y 0,2% beaa de diglicidiléter de etilenglicol. La máquina de revestimiento está configurada con una camisa para calentar las partículas de SAP con las superficies así tratadas. El tiempo de revestimiento fue de un minuto aproximadamente. La temperatura tanto de las partículas de SAP como de la mezcla fue de 25ºC. Terminada la adición de la mezcla, las partículas de SAP con las superficies así tratadas se calentaron a 120ºC durante un periodo de 30 minutos. Después de alcanzar 120ºC, las partículas de SAP con las superficies así tratadas se calentaron durante 1 hora más para efectuar la reticulación de las superficies. Las partículas de SAP con superficies reticuladas, resultantes, tienen una arcilla situada en proximidad a las superficies de las partículas de SAP.

En este ejemplo, el PAA de partida contenía alrededor de 20% en peso, respecto al SAP, de finos de SAP (es decir, diámetro <200 micrómetros). En el proceso de producción normal, se separa del producto un 5% en peso más de finos de SAP después de la reticulación de las superficies (es decir, se separa un total de 25% en peso de finos de SAP). En el ejemplo 3 anterior, solo se separó del producto acabado un 4% en peso de finos de SAP. Esto se traduce en la eliminación/reducción de alrededor de 80 a 85% de los finos de SAP que habitualmente se reciclarían de nuevo al proceso de producción del SAP.

El ejemplo 3 demuestra que un procedimiento de producción de SAP actual, que genera 25% de finos de SAP, puede ser sustancialmente mejorado con respecto a la tasa de producción de SAP y economía del proceso mediante la adición de una arcilla a las partículas de SAP durante una etapa de reticulación de las superficies de tales partículas. La reducción o eliminación esencial de finos de SAP aumenta la capacidad de producción de SAP debido a que solo debe secarse por segunda vez una pequeña cantidad de finos de SAP reciclados. Además, se reduce o elimina el coste importante asociado con el tamizado de partículas de SAP para separar los finos de SAP, con el reciclo de los finos de SAP y con el control del proceso de reciclo.

El siguiente ejemplo demuestra que también pueden obtenerse ventajas respecto al comportamiento a partir de la reticulación de las superficies de las partículas de SAP libres de finos de SAP en presencia de una arcilla.

Ejemplo 4

En este ejemplo, un SAP que contiene 80% en peso de PAA (DN=73), 20% en peso de silicato sódico y que está libre de finos de SAP, fue reticulado en sus superficies en presencia de una arcilla, como sigue. En primer lugar, se prepararon las siguientes mezclas: agua (21 g), propilenglicol (21 g), suspensión espesa de arcilla caolínica como en el ejemplo 3 (143 g (10%), 246 g (20%) o 429 g (30% beaa)) y diglicidiléter de etilenglicol (2 g (0,2%) o 3 g (0,3% beaa)).

Las mezclas se aplicaron entonces al SAP para proporcionar partículas de SAP reticuladas en sus superficies con 0,2% o 0,3%, en peso, de diglicidiléter de etilenglicol (beaa), y conteniendo 10%, 20% o 30%, en peso, de arcilla caolínica (beaa) en proximidad a las superficies de las partículas de SAP. El tratamiento y la reticulación de las superficies se realizó como se indica en el ejemplo 3.

Las partículas de SAP, con superficies reticuladas resultantes, exhibieron una mejora del comportamiento de alrededor de 10% con respecto a partículas de SAP, reticuladas en sus superficies, idénticas, pero que carecen de una arcilla, en relación con las propiedades habitualmente medidas, tales como AUL y CRC. Las partículas con superficies reticuladas según la presente invención exhibieron también un aumento sustancial en SFC, es decir, desde alrededor de 20 x 10^{7} cm^{3}seg/g hasta alrededor de 100 x 10^{7} cm^{3}seg/g. Dicho resultado es sorprendente para las partículas de SAP que contienen 20% de silicato sódico y 20% de arcilla caolínica, para un total de 40%, en peso, de diluyente en el SAP. Por tanto, las partículas de SAP tratadas en sus superficies del ejemplo 4 son de una preparación más económica debido a que contienen un alto porcentaje de diluyente, proporcionando al mismo tiempo de manera sorprendente un comportamiento mejorado de las partículas de SAP.

Los siguientes ejemplos y datos ilustran el efecto de añadir una arcilla a un SAP durante la etapa de reticulación de sus superficies sobre las propiedades absorbentes de las partículas de SAP. En los resultados de los ensayos aquí ofrecidos, el SAP con superficies reticuladas fue ensayado respecto a la absorción bajo una carga de 0,9 psi (AUL (0,9 psi) y AUL (0,7 psi)) después de una hora. La absorción bajo carba (AUL) es una medida de la capacidad de un SAP para absorber fluido bajo la aplicación de presión. La AUL se determinó por el siguiente
método.

Se dispersa cuidadosamente un SAP (0,160 g +/- 0,001 g) sobre una malla permeable al agua de 140 micrómetros unida a la base de un cilindro hueco de plexiglas con un diámetro interno de 25 mm. La muestra se cubre con una placa de cierre de 100 g y se pesa el conjunto del cilindro. Esto proporciona una presión aplicada de 20 g/cm^{2} (0,3 psi). Alternativamente, la muestra se puede cubrir con una placa de cierre de 250 g para proporcionar una presión aplicada de 51 g/cm^{2} (0,7 psi). La base tamiz del cilindro se coloca en un plato petri de 100 mm que contiene 25 ml de solución de ensayo (normalmente salina al 0,9%) y se deja absorber el polímero durante 1 hora. Estando de nuevo el conjunto del cilindro, se calcula el valor AUL (a una presión dada) dividiendo el peso de líquido absorbido por el peso en seco del polímero antes del contacto con el líquido.

El ensayo CRC (capacidad de retención en la centrífuga) está destinado a medir la cantidad de solución de salina retenida dentro de una composición absorbente sometida a una fuerza centrífuga específica. La medición de CRC se describe en la Patente US No. 6.187.828 y en la Patente US No. 5.633.316, ambas incorporadas aquí solo con fines de referencia.

Otra propiedad importante de las partículas de SAP es la permeabilidad cuando son hinchadas con un líquido para formar una zona o capa de hidrogel, como se define por el valor de la Conductividad de Flujo Salino (SFC) de las partículas de la composición. La SFC mide la capacidad de la composición para transportar fluidos salinos, tal como la capacidad de la capa de hidrogel formada a partir de la composición hinchada para transportar fluidos corporales. Un material que tiene un valor SFC relativamente elevado consiste en una banda de fibras de pasta papelera depositadas con aire. Habitualmente, una banda de fibras de pasta papelera depositadas con aire (por ejemplo, que exhibe una densidad de 0,15 g/cc) exhibe un valor SFC de alrededor de 200 x 10^{7} cm^{3}seg/g. Por el contrario, los SAPs formadores de hidrogel típicos exhiben valores SFC de 1 x 10^{7} cm^{3}seg/g o menos. Un método para determinar el valor SFC de partículas de SAP se indica en la Patente US No. 5.599.335, incorporada aquí solo con fines de
referencia.

El ensayo del tiempo de adquisición/rehumectación bajo presión se efectúa empleando almohadillas de laboratorio. Para producir estas almohadillas de laboratorio, se fluidifican de manera homogénea 11,2 g de borra de celulosa y 13,0 g de partículas de SAP en una caja de aire y se aplica un ligero vacío descendentemente sobre un molde de 12 por 26 cm de tamaño. Esta composición se envuelve entonces en papel de seda y se comprime dos veces durante 15 segundos bajo una presión de 200 bares. La almohadilla de laboratorio resultante se dispone en una superficie horizontal. Se determina el centro de la almohadilla y se marca. Se aplica solución de salina (0,9% en peso de NaCl) a través de una placa de material plástico que tiene un anillo en la parte media (diámetro interno del anillo: 6,0 cm, altura: 4,0 cm). La placa de plástico se carga con pesos adicionales de manera que la carga total sobre la almohadilla sea de 13,6 g/cm^{2}. La placa de plástico se coloca sobre la almohadilla de manera que el centro de la almohadilla sea también el centro del anillo de aplicación. Se aplican tres veces soluciones de salina (80 ml). Se mide la solución de salina en un cilindro medidor y se aplica como una sola dosis a la almohadilla a través del anillo de la placa. De forma simultánea, se mide el tiempo hasta que la solución ha penetrado por completo en la almohadilla. El tiempo medido se anota como el Tiempo de Adquisición 1. A continuación, se pesa la almohadilla con una placa durante 20 minutos, manteniéndose además la carga en 13,6 g/cm^{2}. Se retira entonces la placa y se coloca papel de filtro (Schleicher & Schuell, 1450 CV) (10 g \pm 0,5 g) sobre el punto central y se carga con un peso (área 10 cm x 10 cm, peso 3,5 kg) durante 15 segundos. Se retira entonces el peso y se vuelve a pesar el papel de filtro. La diferencia de peso se anota como la Rehumectación 1. A continuación, la placa de material plástico con el anillo de aplicación se coloca de nuevo sobre la almohadilla y se aplica el líquido por segunda vez. El tiempo medido se anota como el Tiempo de Adquisición 2. El procedimiento se repite en la forma antes descrita, pero para el ensayo de Rehumectación se emplean 45 g \pm 0,5 g de papel de filtro. Se anota la Rehumectación 2. Se emplea el mismo método para determinar el Tiempo de Adquisición 3. La Rehumectación 3 se determina empleando 50 g \pm 0,5 g de papel de
filtro.

Se ha comprobado de manera sorprendente que las propiedades de absorción y retención de las partículas de SAP pueden ser mejoradas por adición de una arcilla a las partículas de SAP durante la reticulación de las superficies de las partículas de SAP. Las partículas de SAP resultantes, reticuladas en sus superficies, que contienen arcilla en proximidad a las superficies de las partículas de SAP, exhiben velocidades de adquisición de fluido mejoradas, así como una permeabilidad mejorada a los fluidos (es decir, SFC) a través de partículas de hidrogel de SAP hinchadas con tales fluidos.

Además, la presencia de una arcilla en proximidad a las superficies de las partículas de SAP reduce de manera sustancial la generación y reciclo de finos de SAP, lo cual facilita la producción, y especialmente el secado, de partículas de hidrogel de SAP, y proporciona partículas de SAP que son más fáciles de manipular durante la producción de artículos absorbentes. Como una ventaja adicional, la arcilla presente en las superficies de las partículas secas de SAP actúa como un auxiliar del procesado, lo cual facilita la manipulación de las partículas de SAP en la producción de artículos absorbentes, especialmente en entornos húmedos. Estas características permiten una reducción del tiempo y coste de producción de las partículas de SAP, con la correspondiente mejora en la cantidad de SAP producido por unidad de tiempo.

Se ha propuesto la teoría, pero sin que ello suponga limitación alguna, que la adición de una arcilla a partículas de SAP durante una etapa de reticulación de sus superficies causa la aglomeración de los finos de SAP y reduce o elimina esencialmente el reciclo de finos de SAP por adición a un hidrogel de SAP. Las partículas de SAP con superficies reticuladas según la presente invención exhiben también características mejoradas de velocidades de adquisición, permeabilidad y tacto seco después de la absorción de fluidos.

Los siguientes ejemplos y resultados de ensayos ilustran los nuevos y sorprendentes resultados conseguidos por la incorporación de una arcilla sobre la superficie de partículas de SAP durante la etapa de reticulación de las superficies de tales partículas. Como se ilustra en los siguientes ejemplos y ensayos, la presente invención proporciona partículas de SAP que presentan características mejoradas de velocidades de adquisición de fluidos y permeabilidad de un fluido a través de partículas de SAP hinchadas.

Ejemplo 5

Un recipiente de polietileno de 10 litros de capacidad, bien aislado con material polimérico espumado, se cargó con 3.400 g de agua desmineralizada y 1.400 g de ácido acrílico. Se añadieron entonces, como monómeros de reticulación interna, trialiléter de pentaeritritol (12,6 g) y una solución acuosa al 15% en peso de un aducto de poliamidoamina-epiclorhidrina (75 g) (RETEN® 204 LS de Hercules). A una temperatura de 10ºC se añadieron a la mezcla de reacción, sucesivamente, con agitación, dihidrocloruro de 2,2'-azobisamidinopropano (2,2 g) disuelto en 25 g de agua desmineralizada y peroxodisulfato potásico (4 g) disuelto en 150 g de agua desmineralizada. La solución resultante fue desoxigenada entonces burbujeando una corriente de nitrógeno a través de la solución durante 30 minutos, seguido por la adición de ácido ascórbico (0,4 g) disuelto en 25 g de agua desmineralizada. La solución de reacción se dejó entonces en reposo sin agitación y la temperatura de la polimerización ascendió a 95ºC aproximadamente. Se obtuvo un hidrogel sólido de SAP, el cual fue entonces desmenuzado mecánicamente y ajustado a un pH de 6,0 por adición de solución de hidróxido sódico al 50% en peso. El hidrogel fue entonces secado, molido y clasificado a una distribución del tamaño de partícula <850 \mum. La cantidad de partículas de SAP <150 \mum fue de 18% en peso. Las partículas de SAP (1 kg) fueron entonces pulverizadas en un mezclador de reja de arado con una solución que contiene 1,2-propilenglicol (25 g) en agua destilada (25 g), diglicidiléter de etilenglicol (2,0 g) y cantidades variables de una suspensión de arcilla (suspensión de arcilla ULTRA WHITE® 90 de Engelhard Industries, conteniendo 70% en peso de arcilla, seguido por calentamiento a 140ºC durante 2 horas. Las propiedades de absorción y la distribución del tamaño de partícula de las partículas de SAP con superficies reticuladas fueron como
sigue:

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Cantidad de arcilla	CRC*	AUL 0,9	SFC*	Partículas	Partículas
(en % en peso)	(g/g)	psi* (g/g)	(cm^{3}seg/g)	<200 \mum	>800 \mum
basada en el polvo seco				(% en peso)	(% en peso)
0	20,5	19,6	50 x 10^{-7}	21	0,6
5	20,4	19,8	55 x 10^{-7}	20	1,2
10	20,7	19,2	60 x 10^{-7}	16	0,9
15	20,3	19,5	110 x 10^{-7}	4,5	1,6
20	20,8	19,5	155 x 10^{-7}	2,7	1,2
25	19,9	18,9	185 x 10^{-7}	1,7	2,0
30	18,2	17,8	220 x 10^{-7}	1,5	4,4
35	17,4	16,9	250 x 10^{-7}	1,2	7,8
* Propiedades medidas después de la clasificación a 150-800 \mum.

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Ejemplo comparativo 1

Se repitió el ejemplo 5 excepto que el hidrogel de SAP fue secado, molido y clasificado a una distribución del tamaño de partícula de 150-800 \mum. Las partículas de SAP (1 kg) se pulverizaron en un mezclador de reja de arado con una solución que contiene 1,2-propilenglicol (25 g), agua destilada (25 g) y diglicidiléter de etilenglicol (2,0 g), seguido por calentamiento a 140ºC durante 2 horas. No se añadió arcilla a los hidrogeles de SAP durante la etapa de reticulación de las superficies. Las propiedades absorbentes de las partículas de SAP reticuladas en sus superficies fueron como sigue:

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CRC	=	20,3 g/g
AUL (0,9 psi)	=	19,8 g/g
SFC	=	75 x 10^{-7} cm^{3}seg/g.

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El ejemplo 5 y el ejemplo comparativo 1 demuestran que la adición de una arcilla a las partículas de SAP durante la etapa de reticulación de sus superficies reduce de manera sustancial la cantidad de finos de SAP (es decir, diámetro <200 \mum) sin afectar de manera adversa a las propiedades de absorción y retención de fluidos del
SAP.

Ejemplo 6

Se preparó y enfrió a 12ºC una mezcla monómera acuosa que contiene 25% en peso de ácido acrílico, 0,6% en peso de triacrilato de trimetilolpropano etoxilado basado en ácido acrílico (beaa), 0,28% en peso de persulfato sódico beaa, 0,075% en peso de DAROCURE® 1173 beaa y 0,025% en peso de IRGACURE® 651. La mezcla monómera resultante fue entonces polimerizada durante 12,5 minutos bajo luz UV (intensidad UV = 20 mW/cm^{2}). El hidrogel de PAA resultante fue extruido a través de un mezclador KitchenAid Modelo K5SS equipado con una picadora de carne. Se añadió entonces carbonato sódico al hidrogel para neutralizar los grupos ácido acrílico en 75 moles %, seguido por dos extrusiones adicionales. El hidrogel se secó a 150ºC durante una hora y luego se molió y clasificó a un tamaño <800 \mum. La cantidad de partículas de SAP con un diámetro <200 \mum fue de 21% en peso. Las partículas secas de SAP fueron entonces reticuladas en sus superficies pro pulverización de una solución que contiene 0,1% en peso de diglicidiléter de etilenglicol, basado en el polvo, 1,65% en peso de propilenglicol basado en el polvo, 3,33% en peso de agua destilada, basado en el polvo, y cantidades variables de una suspensión de arcilla (suspensión de arcilla ULTRA WHITE® 90 que contiene 70% en peso de arcilla) sobre las partículas de SAP, seguido por calentamiento a 150ºC durante una hora. Las propiedades absorbentes de las partículas de SAP reticuladas en su superficie, así obtenidas, fueron como
sigue:

\newpage

Cantidad de arcilla	CRC*	AUL 0,7	AUL 0,7	Partículas	Partículas
(en % en peso)	(g/g)	psi* (g/g)	psi* (g/g)	<200 \mum	>800 \mum
basada en el polvo seco				(% en peso)	(% en peso)
0	29,2	29,9	23,4	26	1,3
5	28,9	29,5	23,2	24	1,2
10	28,5	29,3	22,8	20	1,5
15	28,1	29,0	22,4	5	1,6
20	27,1	28,7	22,0	3	1,8
25	26,8	28,3	21,5	2	2,0
30	25,1	26,9	20,1	2	3,5
35	23,4	24,1	17,8	2	5,8
* Propiedades medidas después de la clasificación a 200-800 \mum.

\vskip1.000000\baselineskip

La cantidad en peso de finos de SAP se redujo de manera sustancial por la adición de una arcilla durante la etapa de reticulación de las superficies, sin efecto adverso alguno sobre los comportamientos del SAP.

Las partículas de SAP reticuladas en sus superficies, después de la clasificación a 200-800 \mum (es decir, los finos de SAP se separaron de las partículas de SAP mediante tamizado), se ensayaron también empleando el ensayo de tiempo de adquisición/rehumectación bajo presión:

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Cantidad	Tiempo de	Tiempo de	Tiempo de	Rehumectación	Rehumectación	Rehumectación
de arcilla	adquisición	adquisición	adquisición	1 (g)	2 (g)	3 (g)
(en % en peso)	1 (seg)	2 (seg)	3 (seg)
basada en las
partículas secas
0	28	89	143	<0,1	0,6	3,0
5	29	86	139	<0,1	0,6	2,9
10	27	79	132	<0,1	0,7	3,2
15	24	65	118	<0,1	0,6	2,9
20	21	59	98	<0,1	0,7	3,3
25	18	55	85	0,1	0,9	3,1
30	17	52	80	0,3	1,3	4,4
35	19	58	78	0,6	1,8	7,5

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La tabla anterior muestra que las presentes partículas de SAP reticuladas en sus superficies, además de eliminar esencialmente el problema de los finos de SAP, se comportan bien, incluso en presencia de altas cantidades de una arcilla.

Los resultados de los ensayos anteriores demuestran que las partículas de SAP reticuladas en la superficie de la presente invención se pueden emplear para absorber fluidos acuosos. El fluido puede ser un fluido corporal, un residuo industrial o cualquier otro fluido que se desee absorber. El fluido absorbido puede ser cualquier fluido que contenga agua y habitualmente contiene electrolitos, por ejemplo, orina, sangre, salina, menstruos y líquidos similares.

Las partículas de SAP son especialmente útiles en artículos absorbentes, tales como pañales, productos para la incontinencia en adultos, tampones y pañuelos sanitarios. Por tanto, las presentes partículas de SAP son útiles en artículos para la higiene personal que comprenden:

(A)

una lámina superior permeable a los fluidos;

(B)

una lámina de soporte impermeable a los fluidos;

(C)

un núcleo situado entre (A) y (B), comprendiendo dicho núcleo:

(C1)

alrededor de 10 a 100% en peso de las partículas de SAP reticuladas en su superficie de la presente invención y

(C2)

0 a 90% aproximadamente en peso de un material de fibra;

(D)

opcionalmente una o más capas de gasa situadas directamente por encima y/o por debajo de dicho núcleo (C); y

(E)

opcionalmente una capa de adquisición situada entre (A) y (C).

La lámina superior permeable a los fluidos (A) es la capa que está en contacto directo con la piel del usuario. La lámina superior (A) comprende generalmente fibras o películas sintéticas o celulósicas, es decir, poliésteres, poliolefinas, rayón o fibras naturales, tal como algodón. En el caso de materiales no tejidos, las fibras se unen generalmente entre sí mediante ligantes tal como un poliacrilato. Los materiales preferidos son poliésteres, rayón y mezclas de los mismos, polietileno y polipropileno. La capa impermeable a los fluidos (B) es generalmente una lámina de polietileno o polipropileno.

El núcleo (C) incluye partículas de SAP (C1) de la presente invención y también puede incluir un material fibroso (C2). El material fibroso (C2) es habitualmente hidrófilo, es decir, los fluidos acuosos son distribuidos rápidamente de un lado a otro de las fibras. El material fibroso es normalmente celulosa, celulosa modificada, rayón o un poliéster, tal como tereftalato de polietileno. Las fibras preferidas son fibras de celulosa, tal como pasta papelera. Las fibras tienen generalmente un diámetro de alrededor de 1 a 200 \mum, con preferencia de alrededor de 10 a 100 \mum, y una longitud mínima de alrededor de 1 mm.

La cantidad de material fibroso (C2) basado en el peso total del núcleo es normalmente de alrededor de 20 a 80% en peso, con preferencia de alrededor de 40 a 70% en peso de C(1) y C(2). El núcleo (C) también puede ser normalmente un núcleo cargado fuertemente (por ejemplo, 60-95% en peso de partículas de SAP/5-40% en peso de borra).

Las partículas de SAP suelen estar presentes en el núcleo (C) como una lámina prensada que contiene las partículas y opcionalmente borra y/o fibras no tejidas. Como componente absorbente del núcleo (C) se puede emplear una sola capa o lámina absorbente que contiene partículas de SAP de la presente invención. Con preferencia, en el núcleo (C) se emplea una pluralidad de capas o láminas absorbentes, más preferentemente junto con una capa de absorción capilar (por ejemplo, una capa de gasa) entre las capas o láminas absorbentes para proporcionar una absorción capilar mejorada de un fluido entre y a través de las láminas absorbentes. En modalidades más preferidas, al menos una de las capas o láminas absorbentes del núcleo (C) contiene fibras no tejidas para mejorar la resistencia a la humectación del núcleo absorbente y facilitar la absorción capilar.

Un núcleo preferido (C) contiene de dos a cinco capas o láminas absorbentes. Mediante el uso de un laminado de capas o láminas absorbentes finas, en contraposición con una sola capa o lámina absorbente más gruesa, disminuye la expansión horizontal del núcleo y se acentúa la expansión vertical. Esta característica aporta un buen transporte de fluido a través del núcleo, proporciona un pañal de mejor ajuste después de un desafío inicial y evita fugas cuando el pañal es rehumectado posteriormente por un segundo desafío adicional. En modalidades más preferidas, el núcleo (C) contiene un laminado de dos o más capas o láminas absorbentes de partículas de SAP en donde una capa de absorción capilar está situada entre cada capa o lámina absorbente y sobre la parte superior y parte inferior del laminado.

La capa o lámina absorbente que contiene partículas SAP reticuladas en su superficie de la presente invención, o el laminado que comprende dichas capas o láminas, está presente en el núcleo absorbente para proporcionar un peso base deseado (es decir, peso del SAP en el núcleo) de alrededor de 50 a 800 g/m^{2}, con preferencia de alrededor de 150 a 600 g/m^{2}. Para conseguir las ventajas plenas de la presente invención, el peso base es de alrededor de 300 a 550 g/m^{2}. El peso base deseado del núcleo está relacionado con el uso final del núcleo. Por ejemplo, los pañales para recién nacidos tienen un bajo peso base, en contraposición con un peso base medio para niños de 1-2 años y un alto peso base en pañales para la noche.

En una modalidad preferida, el presente núcleo de pañal consiste esencialmente en una lámina superior (A), un núcleo (C) y una lámina de soporte (B), es decir, no está presente una capa de adquisición. Un ejemplo de una lámina superior (A) consiste en fibras de polipropileno de longitud corta que tienen un denier de alrededor de 1,5, tal como polipropileno Hercules tipo 151 comercializado por Hercules, Inc., Wilmington, DE. Tal y como aquí se emplea, el término "fibras de longitud corta" se refiere a fibras que tienen una longitud de al menos 15,9 mm (0,62 pulgadas) aproximadamente. La lámina de soporte (B) es impermeable a los líquidos y habitualmente se prepara a partir de una película delgada de material plástico, aunque también se pueden emplear otros materiales flexibles impermeables a los líquidos. La lámina de soporte impide que los exudados absorbidos y contenidos en el núcleo absorbente (C) mojen artículos tales como sábanas y ropa interior que contactan con el pañal.

Para un artículo absorbente que tiene un núcleo (C) que contiene un componente de "borra", la "borra" comprende un material fibroso en forma de un tejido o matriz. Las fibras incluyen fibras de origen natural (modificadas o sin modificar). Ejemplos de fibras de origen natural sin modificar/modificadas adecuadas incluyen algodón, esparto, bagazo, cáñamo, lino, seda, lana, pasta de madera, pasta de madera químicamente modificada y yute. Véase WO 98/37149 y Patente US No. 5.589.074, ambas incorporadas aquí solo con fines de referencia, respecto a una descripción completa de los componentes de "borra" a utilizar en un artículo de láminas absorbentes.

Los núcleos también pueden incluir una fibra no tejida opcional, por ejemplo, polipropileno, polietileno, tereftalato de polietileno, viscosa y mezclas de las mismas. Igualmente, se puede emplear una malla de fibra abierta de fibras no tejidas, por ejemplo, fibra de acetato de celulosa. Las fibras no tejidas se pueden preparar mediante procesos de termounión por deposición en seco, unión por cardado a través de aire, unión por hilado o unión por hilado-soplado en estado fundido. Las fibras no tejidas imparten a un artículo o lámina absorbente una resistencia adicional a la humectación cuando se emplean en una cantidad de alrededor de 10 a 20 gramos por metro cuadrado de material laminar.

Las fibras y mallas fibrosas adecuadas se pueden preparar a partir de cloruro de polivinilo, fluoruro de polivinilo, politetrafluoretileno, cloruro de polivinilideno, poliacrílicos tal como ORLON®, acetato de polivinilo, acetato de polietilvinilo, alcohol polivinílico insoluble o soluble, poliolefinas tales como polietileno (por ejemplo, PULPEX®) y polipropileno, poliamidas (por ejemplo, nylon), poliésteres (por ejemplo, DACRON® o KODEL®), poliuretanos, poliestirenos y similares.

Se prefieren las fibras hidrófilas, las cuales incluyen rayón, fibras de poliéster tal como tereftalato de polietileno (por ejemplo, DACRON®), nylon hidrófilo (por ejemplo, HYDROFIL®) y similares. También se pueden obtener fibras hidrófilas adecuadas por hidrofilización de fibras hidrófobas, tales como fibras termoplásticas tratadas con surfactante o tratadas con sílice, derivadas, por ejemplo, de poliolefinas, tal como polietileno o polipropileno, materiales poliacrílicos, poliamidas, poliestirenos, poliuretanos y similares.

Los resultados mejorados demostrados por un núcleo que contiene partículas de SAP reticuladas en su superficie de la presente invención permiten reducir el espesor del núcleo. Normalmente, los núcleos contienen 50% o más de borra o pasta para conseguir una absorción rápida de líquido, evitando al mismo tiempo problemas del tipo de bloqueo en forma de gel. Los presentes núcleos, que contienen partículas de SAP, adquieren líquidos de un modo suficientemente rápido para evitar problemas, tal como el bloqueo en forma de gel, y por tanto la cantidad de borra o pasta en el núcleo se puede reducir o eliminar. La reducción en la cantidad de la borra de baja densidad se traduce en un núcleo más fino y, por tanto, en un pañal más fino. En consecuencia, el núcleo de la presente invención puede contener al menos 50% de partículas de SAP, con preferencia al menos 60%, y hasta 80% de las partículas de SAP. En varias modalidades, la presencia de la borra deja de ser ya necesaria o deseada.

Se pueden llevar a cabo muchas modificaciones y variaciones de la invención tal y como se ha expuesto anteriormente sin desviarse por ello del espíritu y alcance de la misma y, por tanto, las únicas limitaciones vendrán impuestas por lo indicado en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (30)

1. Partículas superabsorbentes reticuladas en sus superficies, que comprenden:

(i) 50% a 88% en peso de un polímero superabsorbente, comprendiendo dicho polímero superabsorbente de 0,001% a 5% en peso de un agente de reticulación de dichas superficies;

(ii) 12% a 35% en peso de una arcilla, estando presente dicha arcilla en proximidad a las superficies de las partículas superabsorbentes; y

(iii) 0% a 25% en peso de un formador inorgánico de la red,

siendo preparadas dichas partículas mediante un método que comprende las etapas de:

(a)

polimerizar uno o más monómeros capaces de proporcionar un polímero superabsorbente en presencia de un monómero de reticulación interna para formar un hidrogel de polímero superabsorbente;

(b)

desmenuzar el hidrogel de polímero superabsorbente para formar partículas de hidrogel de polímero superabsorbente;

(c)

secar las partículas de hidrogel de polímero superabsorbente de la etapa (b) para proporcionar partículas superabsorbentes secas;

(d)

aplicar a la superficie de las partículas superabsorbentes de la etapa (c) una mezcla que comprende un agente de reticulación de las superficies de tales partículas y una arcilla, para proporcionar partículas de polímero superabsorbente tratadas en sus superficies; y

(e)

calentar entonces las partículas de polímero superabsorbentes tratadas en sus superficies durante un tiempo suficiente y a una temperatura suficiente para reticular las superficies de las partículas de polímero superabsorbente tratadas en sus superficies y situar la arcilla en proximidad a las superficies de las partículas superabsorbentes reticuladas en tales superficies.

2. Partículas según la reivindicación 1, en donde el polímero superabsorbente está presente en una cantidad de 55% a 85% en peso y la arcilla está presente en una cantidad de 15% a 25% en peso.

3. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde el formador inorgánico de la red está presente en una cantidad de 5% a 20% en peso.

4. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el formador inorgánico de la red se elige del grupo consistente en un silicato, un aluminato y un aluminosilicato.

5. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el formador inorgánico de la red comprende silicato sódico, aluminato sódico o una mezcla de los mismos.

6. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde menos del 5% en peso de las partículas tienen un diámetro de 200 \muM o menor.

7. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el polímero superabsorbente comprende un ácido carboxílico \alpha, \beta-insaturado polimerizado o una sal o anhídrido del mismo.

8. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el monómero se elige del grupo consistente en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido \alpha-cloroacrílico, ácido \alpha-cianoacrílico, ácido \beta-metilacrílico, ácido \alpha-fenilacrílico, ácido \beta-acriloxi-propiónico, ácido sórbico, ácido \alpha-clorosórbico, ácido angélico, ácido cinámico, ácido p-clorocinámico, ácido \beta-estearilacrílico, ácido itacónico, ácido citracónico, ácido mesacónico, ácido glutacónico, ácido aconítico, ácido maleico, ácido fumárico, tricarboxietileno, anhídrido maleico, ácido vinilsulfónico, ácido alilsulfónico, ácido viniltoluenosulfónico, ácido estirenosulfónico, acrilato de sulfoetilo, metacrilato de sulfoetilo, acrilato de sulfopropilo, metacrilato de sulfopropilo, ácido 2-hidroxi-3-metacriloxipropilsulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, fosfato de metacriloxietilo y mezclas de los anteriores.

9. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el polímero superabsorbente se elige del grupo consistente en un poli(ácido acrílico), un copolímero de injerto de almidón-acrilonitrilo hidrolizado, un copolímero de injerto de almidón-ácido acrílico, un copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico saponificado, un copolímero de acrilonitrilo hidrolizado, un copolímero de acrilamida hidrolizado, un copolímero de etileno-anhídrido maleico, un copolímero de isobutileno-anhídrido maleico, un poli(ácido vinilsulfónico), un poli(ácido vinilfosfónico), un poli(ácido vinilfosfórico), un poli(ácido vinilsulfúrico), un poliestireno sulfonado, y sales y mezclas de los
anteriores.

10. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el polímero superabsorbente se elige del grupo consistente en una poli(vinilamina), una poli(dialquilaminoalquil(met)acrilamida), una polietilenimina, una poli(alilamina), una poli(alilguanidina), un poli(hidróxido de dimetildialilamonio), un derivado de poliestireno cuaternizado, un poliestireno modificado con guanidina, una poli((met)acrilamida) cuaternizada o un análogo éster de la misma, una poli(vinilguanidina) y sales y mezclas de los anteriores.

11. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el polímero superabsorbente comprende ácido poliacrílico neutralizado en un 25 a 100%.

12. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la arcilla es una arcilla hinchable seleccionada del grupo consistente en montmorillonita, saponita, nontronita, laponita, beidelita, hectorina, sauconita, estevensita, vermiculita, volkonskoita, magadita, medmontita, keniaita y mezclas de las anteriores.

13. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la arcilla es una arcilla no hinchable seleccionada del grupo consistente en un mineral de caolín, un mineral de serpentina, un mineral de mica, un mineral de clorita, sepolita, paligorskita, bauxita y mezclas de las anteriores.

14. Partículas según la reivindicación 13, en donde la arcilla no hinchable comprende una caolinita.

15. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la arcilla es una arcilla organófila que tiene un componente orgánico y un componente inorgánico.

16. Partículas según la reivindicación 15, en donde el componente inorgánico de la arcilla organófila comprende esmectita, bentonita, hectorita, montmorillonita, beidelita, saponita, estevensita, nontronita, ilita, atapulgita, una zeolita, tierra de batán y mezclas de las anteriores.

17. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 15 o 16, en donde el componente inorgánico de la arcilla organófila comprende montmorillonita.

18. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en donde el componente orgánico de la arcilla organófila comprende

5

en donde R_{1} es un grupo alquilo que tiene al menos 20 átomos de carbono, R_{2} es hidrógeno, bencilo o un grupo alquilo que tiene al menos 10 átomos de carbono, y R_{3} y R_{4}, independientemente, son un grupo alquilo inferior;

6

en donde R_{5} es CH_{3} o C_{6}H_{5}CH_{2}, R_{6} es C_{6}H_{5}CH_{2}, y R_{7} y R_{8}, independientemente, son grupos alquilo que contienen radicales alquilo de cadena larga con 14 a 22 átomos de carbono; o una mezcla de los mismos.

19. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18, en donde la arcilla organófila se elige del grupo consistente en dimetilbencil(sebo hidrogenado)amonio bentonita, metilbencil-di(sebo hidrogenado)amonio bentonita, dimetil-di(sebo hidrogenado)amonio bentonita, metil-bis(2-hidroxietil)octadecilamonio bentonita, una arcilla de bentonita tratada con una amina que contiene de 3 a 8 átomos de carbono, y mezclas de las anteriores.

20. Método para absorber un medio acuoso que comprende poner en contacto el medio con las partículas superabsorbentes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.

21. Método según la reivindicación 20, en donde el medio acuso contiene electrolitos.

22. Método según la reivindicación 21, en donde el medio acuoso que contiene electrolitos se elige del grupo consistente en orina, salina, menstruos y sangre.

23. Artículo absorbente que comprende las partículas superabsorbentes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.

24. Artículo según la reivindicación 23, en donde el artículo es un pañal o un dispositivo catamenial.

25. Pañal que tiene un núcleo, comprendiendo dicho núcleo al menos 10% en peso de las partículas superabsorbentes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.

26. Pañal según la reivindicación 25, que comprende además una lámina superior en contacto con una primera superficie del núcleo y una lámina de soporte en contacto con una segunda superficie del núcleo, siendo la segunda superficie del núcleo opuesta a dicha primera superficie del núcleo.

27. Pañal según la reivindicación 26, que comprende además una capa de adquisición entre la lámina superior y el núcleo.

28. Método para la producción de partículas de polímero superabsorbente reticuladas en sus superficies que comprenden una resina absorbente de agua y de 12% a 35% en peso de una arcilla distribuida en proximidad a las superficies de las partículas, que comprende las etapas de:

(a)

formar una solución monómera acuosa que comprende (i) al menos un monómero capaz de formar un polímero superabsorbente, (ii) un agente de reticulación interna y (iii) un catalizador de polimerización;

(b)

polimerizar el monómero de la mezcla acuosa para formar un hidrogel de polímero superabsorbente;

(c)

desmenuzar el hidrogel de polímero superabsorbente para proporcionar partículas de hidrogel de polímero superabsorbente;

(d)

secar las partículas de hidrogel de polímero superabsorbente durante un tiempo suficiente y a una temperatura suficiente para proporcionar partículas secas de polímero superabsorbente;

(e)

aplicar a las superficies de las partículas secas de polímero superabsorbente una mezcla de una arcilla y un agente de reticulación de las superficies, para proporcionar partículas de polímero superabsorbente tratadas en sus superficies; y

(f)

calentar las partículas de polímero superabsorbente tratadas en sus superficies durante un tiempo suficiente y a una temperatura suficiente para reticular las superficies de las partículas de polímero superabsorbente tratadas en tales superficies y situar la arcilla en proximidad a las superficies de las partículas.

29. Método según la reivindicación 28, en donde el monómero capaz de formar el polímero superabsorbente se elige del grupo consistente en ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido \alpha-cloroacrílico, ácido \alpha-cianoacrílico, ácido \beta-metilacrílico, ácido \alpha-fenilacrílico, ácido \beta-acriloxi-propiónico, ácido sórbico, ácido \alpha-clorosórbico, ácido angélico, ácido cinámico, ácido p-clorocinámico, ácido \beta-estearilacrílico, ácido itacónico, ácido citracónico, ácido mesacónico, ácido glutacónico, ácido aconítico, ácido maleico, ácido fumárico, tricarboxietileno, anhídrido maleico, ácido vinilsulfónico, ácido alilsulfónico, ácido viniltoluenosulfónico, ácido estirenosulfónico, acrilato de sulfoetilo, metacrilato de sulfoetilo, acrilato de sulfopropilo, metacrilato de sulfopropilo, ácido 2-hidroxi-3-metacriloxipropilsulfónico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico, fosfato de metacriloxietilo y mezclas de los anteriores.

30. Método según la reivindicación 28, en donde el polímero superabsorbente se elige del grupo consistente en un poli(ácido acrílico), un copolímero de injerto de almidón-acrilonitrilo hidrolizado, un copolímero de injerto de almidón-ácido acrílico, un copolímero de acetato de vinilo-éster acrílico saponificado, un copolímero de acrilonitrilo hidrolizado, un copolímero de acrilamida hidrolizado, un copolímero de etileno-anhídrido maleico, un copolímero de isobutileno-anhídrido maleico, un poli(ácido vinilsulfónico), un poli(ácido vinilfosfónico), un poli(ácido vinilfosfórico), un poli(ácido vinilsulfúrico), un poliestireno sulfonado, una poli(vinilamina), una poli(dialquilaminoalquil(met)acrilamida), una polietilenimina ligeramente reticulada, una poli(alilamina), una poli(alilguanidina), un poli(hidróxido de dimetildialilamonio), un derivado de poliestireno cuaternizado, un poliestireno modificado con guanidina, una poli((met)acrilamida) cuaternizada o un análogo éster de la misma, y mezclas de los anteriores.