MXPA03011523A

MXPA03011523A - Metodo para ensamblar un articulo absorbente para el cuidado personal.

Info

Publication number: MXPA03011523A
Application number: MXPA03011523A
Authority: MX
Inventors: Qin Jian
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2004-07-01
Also published as: US6863924B2; US20040121905A1

Abstract

En un metodo para hacer un compuesto absorbente, es formada e impregnada una estructura estabilizada y porosa con un precursor superabsorbente fluido. El precursor superabsorbente fluido es enlazado en forma cruzada para formar un material superabsorbente dentro de la estructura estabilizada. El area de superficie de uno del precursor superabsorbente fluido impregnado con la estructura estabilizada y el material superabsorbente formado dentro de la estructura es aumentada. En una incorporacion, la superficie es aumentada mediante el congelamiento y secado de la estructura impregnada.

Description

METODO PARA ENSAMBLAR UN ARTICULO ABSORBENTE PARA EL CUIDADO PERSONAL ANTECEDENTES DE LA INVENCION Esta invención se refiere generalmente a compuestos absorbentes usados en artículos absorbentes desechables tales como pañales, calzoncillos de aprendizaje, artículos para el cuidado de la mujer, artículos para la incontinencia, vendajes y similares y más particularmente a tales compuestos absorbentes que contienen un material superabsorbente y a métodos para hacer tales compuestos.

Los artículos desechables convencionales típicamente incluyen un compuesto absorbente, o un núcleo absorbente, convencionalmente formados por formación de aire, colocación por aire u otra técnica de formación. Por ejemplo, la fabricación de tal compuesto absorbente puede comenzar mediante el fibrilar una hoja fibrosa de material celulósico u otro material adecuado en un fibrilador convencional u otro dispositivo de desmenuzado o trituración, para formar fibras discretas. Además, las partículas o fibras de material superabsorbente, las cuales son insolubles en agua, hinchables en agua, y capaces de absorber hasta por lo menos diez veces su peso en 0.9% por peso de concentración de cloruro de sodio en agua, son mezcladas con las fibras discretas. Las fibras y las partículas superabsorbentes son entonces llevadas en una corriente de aire y dirigidas a una superficie formadora perforada sobre la cual las fibras y las partículas superabsorbentes son depositadas para formar un tejido fibroso absorbente. Además , los agentes de unión u otros componentes de refuerzo pueden ser incorporados para proporcionar un tejido más estabilizado.

Otras técnicas también se han empleado para formar los compuestos absorbentes . Tales técnicas han incluido técnicas de formación en seco, técnicas de formación en húmedo, técnicas de formación de espuma. Los compuestos absorbentes resultantes han incluido las fibras absorbentes, las fibras naturales, las fibras sintéticas, las espumas, los materiales superabsorbentes, los materiales aglutinantes, y los componentes de refuerzo en combinaciones deseadas. Sin embargo, de cualquier manera que se hagan, los compuestos absorbentes pueden ser entonces almacenados o inmediatamente dirigidos para un procesamiento adicional (por ejemplo, ser cortados en compuestos absorbentes individuales) y pueden ser ensamblados con otros componentes para producir un artículo absorbente deseado .

Aún cuando tales compuestos absorbentes que incorporan materiales superabsorbentes en partículas son útiles, sus propiedades absorbentes pueden ser limitadas debido a una proporción de área de superficie a masa relativamente baja del material superabsorbente en partículas dentro del compuesto. También, el uso de materiales superabsorbentes en partículas se conoce que hace que exista un bloqueo de gel, esto es, al hincharse las partículas de superabsorbente al absorber el líquido, este llena los huecos dentro del compuesto y por tanto bloquea el flujo del fluido adentro del compuesto hasta las partículas superabsorbentes con descargas adicionales del compuesto.

SINTESIS DE LA INVENCION En general, una incorporación de un método para hacer un compuesto absorbente generalmente comprende el formar una estructura estabilizada y porosa e impregnar la estructura con un precursor superabsorbente fluido. El precursor superabsorbente que puede fluir es entrecruzado para formar un material superabsorbente dentro de la estructura estabilizada. El área de superficie de uno del precursor superabsorbente que puede fluir impregnado con la estructura estabilizada y el material superabsorbente formado dentro de la estructura, dependiendo de cuando ocurre el entrecruzamiento es aumentada.

En otra incorporación, el método para formar un compuesto absorbente generalmente comprende el formar una estructura porosa e impregnar la estructura con un precursor superabsorbente que puede fluir. El precursor superabsorbente es entrecruzado para formar un material superabsorbente dentro de la estructura. La estructura es congelada y secada para aumentar el área de superficie de uno del precursor superabsorbente que puede fluir impregnado con la estructura y el material superabsorbente formado dentro de la estructura elástica, dependiendo de cuando ocurre el entrecruzamiento .

Una incorporación de un método para formar un material superabsorbente dentro de una estructura estabilizada porosa generalmente comprende impregnar la estructura con un precursor superabsorbente que puede fluir. El precursor superabsorbente que puede fluir es entrecruzado para formar un material superabsorbente dentro de la estructura estabilizada. El área de superficie de uno del precursor superabsorbente que puede fluir impregnado con la estructura estabilizada y el material superabsorbente formado dentro de la estructura, dependiendo de cuando ocurra el entrecruzamiento es aumentada.

Otras características de la invención serán en parte evidentes y en parte se apuntarán de aquí en adelante.

DEFINICIONES Dentro del contexto de esta descripción, cada término o frase abajo incluirá el siguiente significado o significados .

El término "fibras de bicomponente" se refiere a fibras las cuales se han formado de por lo menos dos polímeros extruidos de extrusores separados y lados juntos para formar una fibra. Las fibras de bicomponente también son algunas veces mencionadas como fibras de componentes múltiples o conjugadas. Los polímeros son usualmente pero no necesariamente diferentes unos de otros. Los polímeros están arreglados en zonas distintas colocadas en forma esencialmente constante a través de la longitud de las fibras de bicomponente. La configuración de tal fibra de bicomponente, puede ser, por ejemplo, un arreglo de vaina/núcleo en donde un polímero es rodeado por otro puede ser un arreglo de lado por lado, un arreglo de pastel o un arreglo de "islas en el mar". Las fibras de bicomponente se enseñan en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 5,108,820 otorgada a Kaneko y otros, 4,795,668 otorgada a Krueger y otros; 5,540,992 otorgada a Marcher y otros; y 5,336,552 otorgada a Strackl y otros.

"Unido" se refiere a la unión, conexión, sujeción, similares de por lo menos dos elementos. Dos elementos se considerará que están unidos juntos cuando estos están unidos directamente uno a otro o indirectamente uno a otro, tal como cuando uno está directamente unido a elementos intermedios.

"Unido y cardado" se refiere a tejidos que se hacen de fibras básicas las cuales son enviadas a través de una unidad de peinado o de cardado la cual separa o rompe y alinea las fibras básicas en la dirección de la maquina para formar una tela no tejida fibrosa orientada generalmente en la dirección de la máquina. Este material puede ser unido por métodos que incluyen la unión de punto, la unión a través de aire, la unión ultrasónica, la unión adhesiva u otras técnicas de unión adecuada.

"Espuma" se refiere a un sistema de gas-sólido de dos fases que tiene una red sólida de soporte de paredes de celda las cuales son continuas a través de la estructura. La fase de gas (típicamente aire) en una espuma es distribuida usualmente en bolsas huecas llamadas celdas.

"Hidrofilico" describe un material o la superficie de fibras la cual es mojada por los líquidos acuosos en contacto con la misma. El grado de humedecimiento de los materiales puede, a su vez, estar descrito en términos de los ángulos de contacto y de tensiones de superficie de los líquidos y de los materiales involucrados. El equipo y las técnicas apropiadas para medir la humectabilidad de los materiales de fibra particulares o la superficie pueden ser proporcionados por un sistema analizador de fuerza de superficie Cahn SFA-222, un por un sistema esencialmente equivalente. Cuando se midieron con este sistema, las fibras que tienen ángulos de contacto de menos de 90° son designadas "humedecibles" o hidrofílicas, y aquellas que tienen ángulos de contacto de más de 90° son designadas "no humedecibles" o hidrofóbicas .

"Soplado con fusión" se refiere a fibras formadas mediante extrudir un material termoplástico fundido a través de una pluralidad de vasos capilares de matriz finos usualmente circulares, como hilos o filamentos fundidos adentro de corrientes de gas (por ejemplo, aire) calentado a alta velocidad y convergentes las cuales atenúan los filamentos o material termoplástico fundido para reducir sus diámetros. Después, las fibras sopladas con fusión son depositadas por la corriente de gas a alta velocidad y son depositadas sobre una superficie de recolectora para formar un tejido de fibras sopladas con fusión y dispersadas al azar. Tal proceso está descrito, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos de América No. 3.849.241 otorgada a Butin y otros, la cual se incorpora agui por referencia. Las fibras sopladas con fusión son microfibras las cuales pueden ser continuas o discontinuas, son generalmente más pegueñas de alrededor de 0,6 denier, y son generalmente de auto-unión cuando son depositadas en una superficie recolectora.

El término "No tejidos" y "tela no tejida" se refiere a los materiales o estructuras los cuales son formados sin la ayuda de un proceso de tejido de punto o de tejido textil. La estructura comprende fibras o hilos individuales de estos, los cuales están entrecolocados , pero no en una manera identificable tal como en una tela hecha de punto. Las estructuras no tejidas se han formado de muchos procesos tales como, por ejemplo, de los procesos de soplado con fusión, los procesos de unión con hilado y los procesos de unión con hilado.

Las "Espumas de celda abierta" son materiales que tienen un espacio hueco esencial en la forma de celdas definidas por una pluralidad de tejidos ramificados tridimensionalmente conectados en forma mutua del material polimérico, en donde las celdas típicamente tienen aberturas para permitir una comunicación de fluido de una celda a la otra. En otras palabras, las celdas individuales de la espuma son en la mayor parte no completamente discretas unas de otras. Por tanto, en unas de las celdas de espuma abierta tienen aberturas intercelulares o "ventanas" las cuales son suficientemente grandes para permitir la transferencia de fluido desde una celda a otra dentro de la estructura de espuma. Los materiales de tipo de espuma con las celdas interconectadas son un ejemplo de espumas de celda abierta.

"Unido con hilado" se refiere a las fibras de diámetro pequeño las cuales son formadas mediante el extrudir material termoplástico fundido como filamentos desde una pluralidad de vasos capilares finos en un órgano de hilado que tiene una configuración circular u otra configuración, con el diámetro de los filamentos extrudidos entonces siendo rápidamente reducidos por un proceso convencional tal como se describió en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 4,340,563 otorgada a Appel y otros; 3,692,618 otorgada a Dorschner y otros; 3,802,817 otorgada a Matsuki y otros; 3,338,992 y 3,341,394 otorgadas a Kinney y otros; 3,502,763 otorgada a Hartmann; 3,502,538 otorgada a Peterson, y 3,542,615 otorgada a Dobo y otros, cada una de las cuales está incorporada aqui en su totalidad por referencia. Las fibras por unidas con hilado son generalmente continuas y a menudo tienen deniers promedio mayor de alrededor de 0.3, o más grande, más particularmente, entre alrededor de 0.6 y alrededor de 10.

"Superabsorbente" se refiere a un material inorgánico u orgánico insoluble en agua, e hinchable al agua capaz, bajo las condiciones más favorables, de absorber por lo menos alrededor de 15 veces su peso y, más deseablemente, por lo menos alrededor de 30 veces su peso en una solución acuosa que contiene 0.9 por ciento por peso de cloruro de sodio en agua .

"Surfactante" como se usó aqui incluye un surfactante único o una mezcla de dos o más surfactantes . Si una mezcla de dos o más surfactantes es empleada, los surfactantes pueden ser seleccionados de la misma clase o de diferentes clases solo siempre que los surfactantes presentes en la mezcla sean compatibles unos con otros. En general, el surfactante puede ser cualquier surfactante conocido por aquellos que tienen una habilidad ordinaria en el arte, incluyendo, surfactantes aniónico, catiónico, y no iónico. Los ejemplos de los surfactantes aniónicos incluyen, entre otros, los alquilbenceno sulfonatos de sodio de cadena recta y ramificada, los sulfates de alquilo y los sulfatos de etoxialquilo . Los surfactantes catiónicos incluyen, por ejemplo, el cloruro de trimetil amonio de cebo. Los ejemplos surfactantes no iónicos incluyen entre otros, los polietoxilatos de alquilo, los alquilfenoles polietoxilatos de alquilo, los alquilfenoles polietoxilatados, las amidas de etanol de ácido graso y los polímeros complejos de óxido de etileno, óxido de propileno y alcoholes.

"Termoplás icc" describe un material que se suaviza cuando se expone al calor y el cual esencialmente regresa a una condición no suavizada cuando se enfria a la temperatura ambiente.

"Soluble" como se usó aquí con referencia a un material que es soluble en agua o de otra manera que es soluble en un solvente particular significa que un material se disuelve esencialmente en un exceso de agua u otro solvente para formar una solución, perdiendo por tanto su forma inicial y dispersándose en forma esencialmente molecular a través de la solución. Como una regla general, un material soluble estará libre de un grado sustancial de entrecruzamiento, al tender el entrecruzamiento al hacer al material insoluble en agua o en otro solvente. Un material que es insoluble es uno que no es soluble como el término se define aquí.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La figura 1 muestra un elemento de una estructura estabilizada y porosa, y más particularmente una estructura de espuma de celda abierta usada para hacer una incorporación de un compuesto absorbente de la presente invención.

La figura 2 es una ilustración esquemática del elemento de la figura 1 después de la impregnación de la estructura estabilizada con un precursor superabsorbente que puede fluir.

La figura 3a es una ilustración esquemática de una incorporación de un compuesto absorbente de la presente invención en donde el área de superficie del precursor superabsorbente que puede fluir aumenta mediante secado congelado de la estructura estabilizada impregnada.

La figura 3b es una ilustración esquemática similar a la de la figura 3a pero con el área de superficie del precursor superabsorbente que puede fluir aumentada en vez de esto por el espumado del precursor dentro de la estructura estabilizada; La figura 3c es una ilustración esquemática similar a la de la figura 3b pero con los huecos más grandes formados en el precursor superabsorbente que puede fluir seguido por el espumado del precursor.

La figura 4 es una fotografía de una sección transversal de una incorporación de un compuesto absorbente formado de acuerdo con la presente invención; y La figura 5 es una fotografía amplificada de la sección transversal mostrada en la fotografía de la figura 4.

DESCRIPCION DETALLADA Los métodos de la presente invención pueden ser configurados para producir compuestos absorbentes que tienen una variedad de usos. Por ejemplo, los usos posibles incluyen la incorporación de un artículo desechable para absorber varios exudados del cuerpo. Tales artículos son muy conocidos y pueden incluir, sin limitación, almohadillas para el cuidado de la mujer, productos interlabiales, tapones, pañales, artículos para la incontinencia, calzoncillos de aprendizaje, almohadillas para la cama, almohadillas absorbentes del sudor, almohadillas para los zapatos, vendajes, forros de casco, paños limpiadores, etc. Otro ejemplo, del compuesto absorbente puede ser útil por sí mismo, tal como en la forma de un tisú, una toalla, una servilleta o similares.

Una servilleta o compuesto absorbente formado de acuerdo con los métodos de la presente invención comprende generalmente una estructura estabilizada y porosa y un material superabsorbente formado dentro de la estructura estabilizada para tener un área de superficie alta expuesta a los exudados del cuerpo tomados en el compuesto con la descarga subsecuente de los mismos para facilitar la absorción de los exudados por el material superabsorbente. En general, el compuesto absorbente es construido mediante el primero formar la estructura estabilizada y porosa y después impregnar toda o parte de la estructura con un precursor superabsorbente que puede fluir capaz de ser entrecruzado para formar un material superabsorbente dentro de la estructura como se describirá en mayor detalle de aqui en adelante. Una vez que el precursor es impregnado dentro de la estructura, las operaciones adicionales se llevan a cabo para entrecruzar el precursor para formar un material superabsorbente dentro de la estructura y para aumentar el área de superficie de cualquiera el precursor o el material absorbente formado dentro de la estructura dependiendo de cuando se lleva a cabo la operación de entrecruzamiento . El aumento del área de superficie del material precursor y/o absorbente dentro de la estructura por tanto expone más del material absorbente del compuesto formado a los exudados del cuerpo con una descarga subsecuente del compuesto.

Las estructuras estabilizadas, porosas adecuadas para usarse en el compuesto absorbente sufren cambios estructurales mínimos durante la impregnación y los procesos subsecuentes a que van a someterse. Estas estructuras son adecuadamente insensibles al agua (u otros exudados del cuerpo) y al precursor absorbente que puede fluir. El material (o los materiales) del cual está formada la estructura es adecuadamente insoluble en agua de manera que la microestructura del material permanece generalmente sin cambio con la impregnación de la estructura con el precursor superabsorbente que puede fluir y con una descarga subsecuente del compuesto absorbente de exudados del cuerpo. La estructura también esta estabilizada en sentido de que resiste adecuadamente el plegado con una carga húmeda, tal como mediante el material superabsorbente fluido y con los exudados del cuerpo tomados adentro del superabsorbente, y aún más adecuadamente permanece flexible mediante la impregnación con el precursor superabsorbente y las descargas subsecuentes. La estructura estabilizada es adecuadamente también resistente para la expansión y la reestructuración interna, tal como la reorientación de las fibras o de las paredes de celda dentro de la estructura, durante la impregnación y las operaciones de procesamiento subsecuentes para formar el material superabsorbente dentro de la estructura así como en la descarga subsecuente en los exudados del cuerpo.

Antes de ser impregnada con el precursor superabsorbente fluido, la estructura adecuadamente tiene una alta densidad, o una baja densidad, en donde la estructura está generalmente definida como (1 - porosidad) *densidad del material usado para formar la estructura. Como un ejemplo, la estructura antes de la impregnación del mismo adecuadamente tiene una densidad de alrededor de 0.15 gramos/centímetro cúbico (g/cc) o menos, más adecuadamente alrededor de 0.12 g/cc o aún más adecuadamente alrededor de 0.08 g/cc o menos y más adecuadamente alrededor de 0.85 g/cc. La porosidad de la estructura antes de la impregnación por el precursor absorbente fluido es adecuadamente de alrededor de 0.85 o mayor, más adecuadamente de alrededor de 0.88 o mayor, aún más adecuadamente de alrededor de 0.92 o mayor, y más adecuadamente de alrededor de 0.95.

La compresión de la estructura antes de la impregnación de la misma, como se determinó mediante el medir la compresión de la estructura a 0.9 libras por pulgada cuadrada, está en el rango de alrededor de 2% a alrededor de 95%, más adecuadamente en el rango de alrededor de 3% a alrededor de 80%, más adecuadamente en el rango de alrededor de 5% a alrededor de 60% . El peso base de la estructura porosa antes de ser impregnada con el precursor superabsorbente fluido está adecuadamente en el rango de alrededor de 10 a alrededor de 400 gramos por metro cuadrado (gsm) , más adecuadamente en el rango de alrededor de 20 a alrededor de 200 gsm y más adecuadamente en el rango de alrededor de 50 a alrededor de 100 gramos por metro cuadrado .

En una incorporación, la estructura porosa es una estructura fibrosa compuesta de fibras sintéticas formadas en una tela no tejida en una manera convencional tal como el ser formadas por aire, colocadas por aire, unidas-cardadas o formadas por otras técnicas en las cuales las fibras son trituradas para formar una tela o estructura no tejida. Como un ejemplo, una estructura fibrosa cardada adecuada puede ser formada para tener una densidad de alrededor de 0.044 g/cc y una compresión a 0.9 libras por pulgada cuadrada y alrededor de 77%. La estructura fibrosa puede alternativamente ser una estructura tejida, tal como por ejemplo, un material de lienzo de algodón, y permanecer dentro del alcance de esta invención. Las fibras sintéticas son adecuadamente fibras poliméricas, por ejemplo de polietileno, de polipropileno u otras fibras sintéticas adecuadas y pueden ser formadas por cualquiera de una variedad de técnicas conocidas tal como soplado por fusión, unido con hilado, extrudido o formadas por cualquier otra técnica de formación de fibra adecuada.

Las fibras sintéticas pueden ser ya sea hidrofobicas o hidrofilicas . Por ejemplo, las fibras sintéticas, las cuales son tipicamente hidrofobicas en forma esencial con la formación de las mismas, pueden hacerse esencialmente hidrofilicas a través de técnicas de modificación de superficie que involucran: 1) irradiar la superficie de un material polimérico en la presencia de oxigeno para crear sitios activos y después injertar químicamente un polímero sobre los sitios activos; 2) proporcionar un recubrimiento de superficie orgánica por descarga de plasma en la presencia de un gas de hidrocarburo halogenado polimerizable con plasma; 3) tratar (por ejemplo con oxidación) la superficie de las fibras de manera que esta tenga un carácter hidrofílico con la cantidad superior de grupos de intercambio de catión; 4) aplicar un tratamiento de descarga corona, opcionalmente con un tratamiento de descarga adicional 5) depositar los surfactantes , las proteínas, los polisacaridos u otros materiales hidrofilicos con precipitación química, recubrimiento de solución seguido por evaporación de un solvente, tratamiento con fluido supercrítico para depositar los agentes hidrofilicos solubilizados ; y/u otros métodos conocidos en el arte.

También se contempla que las fibras usadas para formar la estructura no tejida pueden ser celulósicas tal como una borra de pulpa de madera. En ciertas incorporaciones, las fibras pueden ser adecuadamente modificadas por tratamientos de superficie o de volumen para mantener las propiedades deseadas de la estructura.

Las fibras de la estructura son adecuadamente unidas juntas de manera que la estructura esencialmente resiste la expansión u otro movimiento de entrefibras o reorientación durante la impregnación con el precursor absorbente fluido y con un procesamiento adicional de la misma. La unión puede ser por medio de cualquier técnica de unión conocida comúnmente, tal como mediante unión térmica, unión ultrasónica, unión de punto, unión química, u otra técnica de unión adecuada para unir las fibras juntas. También se contemplo que un agente o material aglutinante puede ser incorporado en la estructura no tejida y que es activada por tal activación térmica, activación ultrasónica, activación química, u otros medios adecuados para el derretir y formar las uniones de entrefibras entre las fibras de las estructura. En una incorporación, el material aglutinante comprende fibras de bicomponente (o de componentes múltiples) en las cuales por lo menos un componente de la fibra está fundido o de otra manera es activado para unirse con las otras fibras mientras que por lo menos un otro componente de la fibra es sintético y cambia la estructura (por ejemplo, permanece flexible, no absorbente e insoluble en agua) después de la activación de las fibras.

En otra incorporación, la estructura porosa comprende una estructura porosa comprende, una estructura de espuma flexible, y más adecuadamente una estructura de espuma de celda abierta. La estructura de espuma puede ser construido de acuerdo con cualquier técnica de producción de espuma comúnmente conocida. Por ejemplo, en una incorporación, la estructura de espuma es una espuma reticulada, y más adecuadamente una espuma de melamina-formaldehído. Una adecuada de tales espumas está disponible de BASF de Charlotte, Carolina del Norte bajo el nombre de comercio BASOTECT®. Esta espuma tiene una densidad de alrededor de 0.11 g/cc y una compresión de 0.9 libras por pulgada cuadrada de alrededor de 10%. Otra espuma reticulada adecuada es un poliuretano reticulado como se describe en la patente de los Estados Unidos de América No. 3,890,254 cuya descripción completa se incorpora aquí en la extensión en que es consistente con la misma. Como otro ejemplo, la estructura de espuma puede ser aquella disponible de Rynel de Booth Bay, Maine bajo el nombre de comercio Rynel 562 B, y tiene una densidad de alrededor de 0.107 g/cc y una compresión a 0.9 libras por pulgada cuadrada de alrededor de 56%. La figura 1 ilustra un elemento, generalmente indicado con el número 1 de una estructura de espuma adecuada, incluyendo las paredes de celda 3 y los huecos 5, para usarse en la fabricación de un compuesto absorbente de acuerdo con una incorporación de la presente invención .

En otra incorporación, la estructura porosa es una estructura de espuma de baja densidad hecha usando una tecnología de producción de espuma conocida como tecnología de emulsiones de alta proporción de fase interna (HIPE) y que se describe en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,562,194 otorgada a Dyer y otros, cuya descripción completa de la cual se incorpora aquí en la extensión en que es consistente con la misma. La tecnología de emulsiones de alta proporción de espuma interna generalmente involucra el polimerizar un tipo particular de emulsión de agua-en-aceite . Tal emulsión es formada de una cantidad relativamente pequeña de una fase de aceite que contiene monómero polimerizado y una cantidad relativamente más grande de una fase de agua libre de monómero en forma relativa. La fase de agua "interna" discontinua, libre de monómero relativamente forma las gotas dispersadas rodeadas por la fase de aceite que contiene monómero continuo. La polimerización subsecuente de los monómeros en la fase de aceite forma una estructura de fase celular. El liquido acuoso restante en la estructura de espuma después de la polimerización puede ser removido por prensado, secado térmico y/o desagüe con vacio. Las estructuras de espuma poliméricas, incluyendo las espumas preparadas de emulsiones de agua-en-aceite, pueden ser relativamente las llamadas cerradas o más adecuadamente de una estructura relativamente de celda abierta.

Otra técnica de producción de espuma adecuada involucra la separación de fase inducida térmicamente (TIPS) de las soluciones de polímero. En esta técnica, una solución de polímero es templada a fin de inducir la separación de fase, ya sea a través de una separación de fase de liquido-líquido o a través de una cristalización de polímero. Cuando la técnica de separación de fase inducida térmicamente resulta en la formación de una fase rica de polímero continua, dos pasos de procesamiento adicionales pueden llevar a producir una espuma. Primero, la morfología de la solución de fase separada es conservada ya sea a través de vitrificación o cristalización de polímero. Este paso conserva la morfología a escala pequeña de la solución que se ha desmezclado. Después, el solvente es removido a través de congelamiento-secado o a través de extracción supercrítica . El requerimiento primario para usar la técnica de separación de fase inducida térmicamente es la solubilidad del polímero. Las espumas microcelulares de baja densidad se han preparado con separación de fase inducida térmicamente usando muchos polímeros diferentes, incluyendo poliestireno atáctico, poliestireno isotáctico, poli (4-metilo-4-pentano) y poliacrilonitrilo .

El precursor superabsorbente fluido generalmente comprende un material enlazado en forma cruzada, tal como uno o más monómeros y/o uno o más de los polímeros no entrecruzados capaces de ser entrecruzados para formar un material superabsorbente insoluble en agua. El término "polímero" como se usó con referencia al precursor incluye, sin limitación homopolímeros , copolímeros, tal como, por ejemplo, de bloque, de injerto, al azar y copolímeros alternantes, terpolímeros etc. y mezclas y modificaciones de los mismos. El término "polímero" también incluye todas las configuraciones geométricas posibles incluyendo sin limitación las tacticidades isotáctica, sindiotáctica y atáctica.

El precursor también comprende un solvente adecuadamente en forma líquida, capaz de disolver el monómero o el polímero no entrecruzado para formar una solución precursora dispersada en forma esencialmente uniforme al nivel molecular. Para las incorporaciones de las cuales el precursor superabsorbente fluido va a ser subsecuentemente congelado y secado como se describe posteriormente aquí, el solvente usado es usado para preparar el precursor es adecuadamente capaz de primero congelarse y después sufrir la sublimación en donde el solvente pasa directamente de su estado congelado a un estado de vapor. Como tal, el solvente tiene un punto de congelamiento en el cual el solvente cambia de un liquido a un sólido. Como un ejemplo, en una incorporación deseada, el solvente es agua y el monómero o el polímero no entrecruzado es adecuadamente soluble en agua. Sin embargo, se entiende que otros solventes pueden ser usados, incluyendo, sin limitación alcohol, tal como metanol, etanol, isopropanol, glicerol y alcohol butílico, cetona, tal como acetona y butanona, éter o una mezcla de agua y cualquiera de los solventes antes indicados sin departir del alcance de esta invención siempre que el monómero y/o el polímero no entrecruzado sea soluble en el solvente.

El precursor también puede comprender un agente de entrecruzamiento o entrecruzador el cual es soluble en el solvente que está siendo usado, para facilitar un entrecruzamiento subsecuente del monómero y/o del polímero no entrecruzado del precursor para formar un material superabsorbente insoluble en agua dentro de la estructura. Un tipo adecuado de agente de entrecruzamiento, o entrecruzador, incluye entrecruzadores latentes los cuales no entrecruzan el polímero no entrecruzado cuando el solvente está presente pero que entrecruzarán este después de que es formado el material superabsorbente, el solvente es significativamente removido y un tratamiento externo es aplicado, tal como calentamiento, microondas, radiación IR etc. Los entrecruzadores latentes pueden ser ya sea polimerizables o no polimerizables .

Los entrecruzadores latentes polimerizables contienen por lo menos un grupo funcional el cual es capaz de formar uniones con el monómero, tal como los grupos etilénicamente insaturados, y un grupo funcional el cual es capaz de reaccionar con los grupos de ácido carboxilico como los monómeros tal como los grupos hidroxilo, amino y epoxi. Los entrecruzadores latentes polimerizados adecuados incluyen, pero no se limitan a amino propil vinil éter, etilen glicol vinil éter, etilen glicol alil éter 2-hidroxi etil metacrilato y una mezcla de los mismos.

Los entrecruzadores latentes no polimerizables no contienen grupos etilénicamente insaturados los cuales son reactivos con el monómero por lo menos dos grupos funcionales los cuales son reactivos a los grupos funcionales colgantes a los monómeros o polímeros no entrecruzados para formar las uniones intermoleculares. Los entrecruzadores latentes no polimerizados incluyen, pero no se limitan a dioles, polioles, diaminas, poliaminas . Los ejemplos incluyen, etilen glicol, dietilenglicol, trietilenglicol, polietilenglicol, alcohol polivinílico, óxido de polietileno, glicerol, 1 , 3-propanediol, 1, 4-butanediol, 1, 5-pantanediol, 1, 6-hexanediol, 1, 8-octanediol, 1, 1, 1-trimetilolpropano, 1, 4-butanediamina, 1, 5-pantenediamina, 1, 6-hexanediamina, dietilentriamina, óxido de polipropileno, polipropilenglicol, hidroxi celulosa, metil celulosa, etil celulosa, polivinilamina, quitosana, ácido poliaspártico, polietilen amina, carboximetil celulosa, almidón y análogos y derivados de los mismo. Los iones de metal polivalente son también entrecruzadores latentes útiles. Los ejemplos incluyen ?13+, Zr4+, Fe3+, Ce3+, Ce4+, Ti3+, y Cr3+.

Otros entrecruzadores adecuados incluyen los entrecruzadores relativos los cuales forman puntos de entrecruzamiento en la presencia del solvente. Este tipo de entrecruzador es especialmente importante cuando el paso de entrecruzamiento antes de aumentar el área de superficie del precursor dentro de la estructura. Los entrecruzadores reactivos pueden ser ya sea polimerizables o no polimerizables . Los grupos funcionales capaces de reaccionar grupos funcionales colgantes sobre el polímero no entrecruzado, incluyen, sin limitación, compuestos de diepoxi o poliepoxi, dialdehidos o polialdehidos . Los ejemplos incluyen glicerina diglicidil éter, polietilen glicol, diglicidil éter, glutaraldehido y análogos y derivados de los mismos. Cuando es usado un entrecruzador reactivo en un precursor que comprende un monómero o monómeros, los entrecruzadores reactivos adecuados incluyen cualquier compuesto que comprende por lo menos dos grupos funcionales etilénicamente insaturados. Los ejemplos incluyen metileno bisacrilamida y análogos y derivados de los mismos.

Alternativamente, los grupos funcionales autoentrecruzados pueden ser introducidos en la columna de polímero no entrecruzado a través de una modificación química, tal como injerto y formar puntos de entrecruzamiento entre los grupos funcionales cuando las condiciones adecuadas son proporcionadas. Por ejemplo, el polímero absorbente no entrecruzado es polimerizado de injerto con una mitad orgánica capaz de polimerización de injerto con el polímero cuya mitad contiene un grupo de trialcoxi silano funcional o cuya mitad reacciona con agua para formar un grupo silanol. Los grupos silanol entre las dos cadenas de polímero reaccionan una con otra para formar puntos de entrecruzamiento. Los monómeros etilénicamente insaturados que contienen un grupo funcional de trialcoxi silano son particularmente deseados. Un monómero etilénicamente insaturado particularmente deseable contiene un grupo de trialcoxi silano funcional es el metacriloxi propíl trimetoxi silano, el cual esta comercialmente disponible de Dow Corning de Midland Michigan bajo la designación de la marca Silano Z-6030. Otros monómeros etilénicamente insaturados adecuados contienen un grupo funcional de trimetoxi silano que incluye, sin limitación metacriloxietil trimetoxi silano, metacriloxipropil trietoxi silano, metacriloxipropil tripropoxi silano, acriloxipropilmetil dimetoxi silano, 3-acriloxipropil trimetoxi silano, 3-metacriloxipropilmetil dietoxi silano, 3-metacriloxipropilmetil dimetoxi silano, y 3-metacriloxipropil tri (metoxietoxi) silano.

La cantidad de agente de entrecruzamiento en el precursor adecuadamente varia de desde alrededor de 0.25% a alrededor de 15% por peso basado sobre el peso seco del precursor superabsorbente para ser entrecruzado. Las cantidades superiores de entrecruzamiento usualmente llevan a una densidad de entrecruzamiento a una densidad de entrecruzamiento superior y a un peso molecular más bajo (Mc) entre los entrecruzados. La cantidad de agente de entrecruzamiento están basadas adecuadamente en el rango de alrededor de 1% a alrededor de 8% por peso, y aún más adecuadamente en el rango alrededor de 1% a alrededor de 5% por peso. La concentración del copolimero en el solvente, el cual en esta incorporación es agua, está adecuadamente en el rango de alrededor de 10% a alrededor de 60%, más adecuadamente en el rango de alrededor de 15% a alrededor de 50%. El precursor superabsorbente puede alternativamente incluir copolimeros de injerto de acrilonitrilo de almidón neutralizado, copolimeros de injerto de ácido acrilico de almidón parcialmente neutralizados, copolimeros de acriléster-acetato de vinilo saponificado parcialmente neutralizados, copolimeros de acrilonitrilo hidrolizados, carboximetil celulosa, almidón de carboximetilo, sales de quitosana, ácido poliaspártico parcialmente neutralizados, sales de amonio policuaternario, polivinil aminas, iminas de polietileno, o combinaciones de cualquiera de estos. Como un ejemplo, el precursor adecuado comprende carboximetil celulosa, (CMC) que tiene un grado de sustitución de (DS) de desde alrededor de 0.3 a alrededor de 3, más adecuadamente de desde alrededor de 0.4 a alrededor de 0.5 y aún más adecuadamente de desde alrededor de 0.5 a alrededor de 1.0, un peso molecular variando de desde alrededor de 100.000 a alrededor de 10,000,000, más adecuadamente de desde alrededor de 200,000 a alrededor de 1,000,000, más adecuadamente de desde alrededor de 300,000 a alrededor de 1,000,000, y una viscosidad de 1% por peso de solución acuosa a 25 °C variando de desde alrededor de 10 a alrededor de 80,000 centipoises (mPa.s), más adecuadamente de desde alrededor de 10 a alrededor de 50,000 Centipoises, y aún más adecuadamente de alrededor de 50,000 Centipoises a alrededor de 10,000 centipoises.

En otra incorporación, el material precursor superabsorbente que puede fluir comprende un ácido poliacrilico neutralizado lineal. "Lineal" significa que el precursor de ácido poliacrilico está esencialmente no ramificado en estructura. El término "neutralizado" significa que los grupos de ácido carboxilico de la molécula precursora son neutralizados a sus equivalentes de sal usando una base tal como el hidróxido de sodio, el hidróxido de amonio, el carbonato de sodio u otros hidróxidos y sales básicas. El ácido poliacrilico neutralizado alineado de alrededor de 40% a alrededor de 90% neutralizado, más adecuadamente alrededor de 45% a alrededor de 85% neutralizado, y más adecuadamente de alrededor de 50% a alrededor de 80% neutralizado.

El precursor superabsorbente de ácido poliacrilico puede contener un ácido poliacrilico lineal con enlazadores en forma cruzada latentes no polimerizables o un copolimero de ácido acrilico y un entrecruzador latente polimerizable tal como amino propil vinil éter o etilen glicol vinil éter. Otros agentes de entrecruzamiento adecuado o entrecruzadores incluyen cualquiera de los entrecruzadores previamente descritos.

El precursor superabsorbente que puede fluir también puede comprender una mezcla de dos o más precursores. En donde tales dos precursores son combinados para formar el precursor superabsorbente que puede fluir usado para impregnar la estructura elástica porosa, la proporción de un precursor al otro precursor puede ser de 99:1 a 1:99. Adecuadamente, el porcentaje del primer precursor es de alrededor de 10% a alrededor de 90%, y más adecuadamente de alrededor de 30% a alrededor de 70%. Las ventajas de usar dos o más precursores en combinación incluyen proporcionar propiedades absorbentes complementarias, humectabilidad, propiedades de transmisión de liquido complementarias, y otras propiedades deseables.

El precursor superabsorbente que puede fluir puede ser la solución de un monómero/monómeros o un polímero/polímero no entrecruzados. En el caso de una solución de monómero, es requerido un iniciador a fin de activar la polimerización después de que la solución precursora es impregnada en una estructura estabilizada y porosa para obtener un polímero superabsorbente del monómero. El iniciador puede ser un iniciador de polimerización convencional cualquiera. El iniciador es esencialmente soluble adecuadamente en el solvente y es basado en forma seleccionado en parte sobre el método intentado de inducir la reacción del monómero. Por tanto, los iniciadores de luz y calor activados son iniciadores de calor útiles. Los iniciadores de polimerización opcionales incluyen los iniciadores de radical libre, por ejemplo, los compuestos térmicamente inestables tales como de sodio, potasio y persulfatos de amonio, peróxido de caprililo, peróxido de benzoilo, peróxido de hidrógeno, hidroperóxidos de eumeno, diperftalato de butilo * terciario, perbenzoato de butilo terciario, peracetato sódico, percarbonato sódico y similares.

Los sistemas iniciadores redox convencionales también pueden ser usados, por ejemplo, los sistemas que combinan los compuestos de peróxigeno anteriores con agentes de reducción tales como bisulfito de sodio, ácido L-ascórbico o sales ferrosas. La cantidad del iniciador usado puede ser aquella convencionalmente usada en el campo del polímero. Típicamente, el iniciador es usado a un nivel de hasta alrededor de 5 mol por ciento, adecuadamente de alrededor de 0.001 a alrededor de 0.5 mol por ciento, basados sobre los moles totales de monómero polimerizable . Cierta energía externa es necesaria para romper el iniciador, tal como el calor, la variación ultravioleta y de microondas .

El precursor superaosorbente que puede ser fluido está adecuadamente en la forma de un liquido que tiene una viscosidad adecuada para fluir dentro de la estructura estabilizada y porosa para saturar esencialmente todas o una o más de las regiones discretas de la estructura. La viscosidad del precursor depende generalmente de la concentración del polímero no entrecruzado o monómero en el solvente precursor. Como un ejemplo, la viscosidad del precursor a 25 °C está adecuadamente en el rango de alrededor de 10 a alrededor de 80,000 Centipoises. Más adecuadamente de desde alrededor de 100 a alrededor de 50,000 centipoises y aún más adecuadamente de desde alrededor de 500 a alrededor de 100,000 centipoises. Se contempla que el precursor superabsorbente que puede fluir puede alternativamente puede estar en otra forma que un líquido, tal como en la forma de un gel que puede fluir o una espuma sin departir del alcance de esta invención.

En una incorporación, el precursor superabsorbente que pude fluir está impregnado en la estructura estabilizada porosa por el empapado de la estructura de un baño de un precursor. Más particularmente, la estructura es empapada en tal baño por una duración suficiente, dependiendo de los tamaños de poro de la estructura y de la viscosidad del precursor, para permitir una saturación completa de la estructura por el precursor. También se contempla que solo una parte o las partes discretas de la estructura pueden ser empapadas en el baño para proporcionar una o más regiones de objetivo discretas de la estructura la cual es impregnada con el precursor. La figura 2 ilustra el elemento de estructura estabilizado 1 de la figura 1 después de la impregnación de la estructura con el precursor. La figura 2 ilustra el elemento de estructura estabilizado 1 de la figura 1 después de la impregnación de la estructura con el precursor superabsorbente que puede fluir.

En otra incorporación, la estructura estabilizada y porosa es impregnada con el precursor superabsorbente que puede fluir mediante el imprimir el precursor superabsorbente en la estructura flexible y permitir al precursor el fluir adentro del interior de la estructura. Un rango amplio de métodos de impresión los cuales son muy conocidos en el arte, tal como una impresión de rejilla o un proceso de impresión de fotograbado son aplicables para imprimir el precursor superabsorbente que puede fluir en la estructura. En una incorporación, el precursor superabsorbente que puede fluir es impreso sobre la estructura en una configuración deseada y predeterminada resultando en regiones discretas de precursor superabsorbente sobre y dentro de la estructura elástica. Las regiones discretas del precursor superabsorbente pueden ser formadas en varios lugares y patrones dentro de la estructura de acuerdo a las características de desempeño deseadas del compuesto absorbente que está siendo formado. Las regiones discretas pueden ser de cualquier forma, tal como, sin limitación, de círculos, óvalos, triángulos, barras rectas y arqueadas o anillos.

En una incorporación, las diferentes rejillas de impresión conformadas pueden ser usadas para obtener diferentes formas o patrones de regiones discretas de la estructura impregnada con el precursor. Para formar tales patrones o formas de las regiones discretas, una charola de rejilla de seda es bloqueada o de otra manera enmascarada de forma de que solo una parte no bloqueada o no enmascarada de la pantalla define el patrón deseado y/o la forma. La cantidad suficiente del precursor superabsorbente que puede fluir es entregada sobre la pantalla y después se esparce con un rodillo o un rodillo con cuchilla de hule suave. La parte bloqueada de la pantalla por tanto permite al precursor del superabsorbente que puede fluir al pasar a través de la misma para imprimir al patrón y/o la forma sobre la estructura. Dependiendo de la duración y de la presión de la operación de impresión al precursor puede, total o solo parcialmente impregnar la estructura. La resolución de impresión del precursor superabsorbente es generalmente una función de la viscosidad del precursor. Por ejemplo, para la operación de impresión se desea que la viscosidad del precursor superabsorbente sea de por lo menos de 3, 000 o alrededor de 4,000 centipoises o mayor.

Se contempla que el precursor puede ser impregnado en la estructura estabilizada y porosa por otras técnicas adecuadas tales como el jalado del precursor superabsorbente sobre la estructura usando vacio, o por gravedad, sin departir del alcance de esta invención.

Una vez que el precursor es impregnado dentro de la estructura, son llevadas a cabo las operaciones adicionales sobre la estructura, y más particularmente sobre el precursor impregnado ahí, para aumentar el área de superficie, y más particularmente la porosidad, del precursor como se describe abajo y se muestra en las figuras 3a, 3b y 3c. Alternativamente, estas operaciones pueden llevarse a cabo después del entrecruzamiento del precursor como se describió posteriormente ahí para aumentar el área de superficie del material absorbente formado dentro de la estructura.

En una incorporación, después de que la estructura elástica es impregnada con el precursor superabsorbente que puede fluir, el compuesto es congelado y secado para aumentar el área de superficie del precursor (y por tanto, el área de superficie del material superabsorbente formado del precursor) dentro de la estructura, como se mostró en la figura 3a. Esto es, un área de superficie incrementada del material absorbente formado en la estructura se expone a los exudados del cuerpo con una descarga subsecuente del compuesto absorbente. Como un ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América No. 5,948,829 titulada "Proceso para preparar una espuma absorbente" otorgada a Wallajapet y otros el 7 de septiembre de 1999, cuya descripción completa se incorpora aquí por referencia, describe una manera en la cual puede ser congelado y secado el precursor. La estructura impregnada con el precursor superabsorbente que puede fluir es sometido a enfriamiento a una temperatura abajo del punto de congelamiento del solvente del precursor de manera que el precursor se congela y se hace una fase sólida. Con el monómero y/o el polímero no entrecruzado (y el agente de entrecruzamiento si esta presente son dispersados esencialmente en forma homogénea si la mezcla de precursor de superabsorbente que puede fluir, los componentes del precursor forman una matriz esencialmente continua dentro de la mezcla congelada cuando el precursor es congelado.

Como se reconocerá por un experto en el arte, se reconocerá la temperatura a la cual el precursor superabsorbente que puede fluir es enfriado a fin de congelar el precursor generalmente depende del solvente, del monómero, y/o del polímero no entrecruzado, el agente de entrecruzamiento si esta presente, del iniciador si está presente, y de las concentraciones relativas de los componentes respectivos del precursor. En donde el solvente es agua o por lo menos una solución acuosa que comprende agua y otros solventes en donde la solución es primariamente agua, se desea generalmente que la temperatura a la cual el precursor es eventualmente enfriado sea de entre alrededor de -50 °C y alrededor de 0CC, más adecuadamente de entre alrededor de -50 °C y alrededor de -5°C, aún más adecuadamente de entre alrededor de -40° y alrededor de -10 °C, y aún más adecuadamente de entre alrededor de -40 °C y alrededor de -20 °C. En una incorporación particular en la cual el agua es el solvente y el polímero no entrecruzado es usado en una concentración de entre alrededor de 0.5 a alrededor de 2% por peso, en donde el por ciento por peso esta basado sobre el peso total del solvente, es adecuado que la tasa de enfriamiento usada para congelar el solvente sea de alrededor de 0.4°C por minuto o menos, sea más adecuadamente de alrededor de 0.3°C por minuto o menos, y aún más adecuadamente sea de alrededor de 0.1 °C por minuto o menos.

Después de que la estructura impregnada con el precursor superabsorbente sea enfriado de manera que el precursor se congela y alcanza una temperatura relativamente estable, el solvente congelado es esencialmente removido del precursor superabsorbente para dejar huecos dentro del precursor lo cual por tanto aumenta el área de superficie global del precursor. Por ejemplo, en una incorporación es usado un vacio adecuado para sublimar el solvente congelado del precursor. Como se apreciará por uno con una habilidad ordinaria en el arte, el vacio que va a ser usado para un precursor particular congelado generalmente depende del solvente, del polímero no entrecruzado, del agente de entrecruzamiento presente, de las concentraciones relativas de los componentes respectivos y del precursor y de la temperatura del precursor congelado . Las presiones de vacio deseables son adecuadamente de alrededor de 500 Militorrs o menos, más adecuadamente de alrededor de 300 militors o menos, aún más adecuadamente de alrededor de 200 militors o menos, y aún más adecuadamente de alrededor de 100 militors o menos. En general, entre más alto el vacío, más rápida la tasa de sublimación del solvente congelado.

Como se usó aqui, la sublimación del solvente congelado del precursor se quiere que represente que todo el solvente es removido del precursor antes de cualesquiera pasos de procesamiento adicionales. Se apreciará, sin embargo, que aún después de la remoción de esencialmente todo el solvente, una pequeña cantidad de solvente puede permanecer atrapada dentro de la estructura de condición y el método de uniones bajo las cuales es sublimado el solvente congelado. Generalmente, alrededor de 20% por peso o menos, más adecuadamente, alrededor de 15% por peso o menos, y aún más adecuadamente de 10% por peso o menos de la cantidad original del solvente en el precursor permanece atrapada dentro de la estructura después de la sublimación.

En otra incorporación, después de que la estructura estabilizada y porosa es impregnada con el precursor superabsorbente que puede fluir, el precursor es espumado para aumentar el área de superficie del precursor como se mostró en las figuras 3b y 3c. Por ejemplo, en una incorporación particular, la estructura es impregnada con el precursor superabsorbente es sometida a una energía de onda la cual agita y por tanto espuma el precursor. Más particularmente, una fuente de energía de sonicación aplica ondas de ultrasonido y/o audibles de una longitud de onda deseada, de una amplitud y forma deseada al precursor superabsorbente en la estructura. Como un ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América No.6, 310, 113 titulada "Aparato y Método para Producir Espumas Superabsorbentes" otorgada a Reichman y otros el 30 de octubre del 2001, cuya descripción completa se incorpora aqui por referencia, describe una manera adecuada la cual las ondas pueden ser aplicadas al precursor dentro de la estructura. Adicionalmente, un agente de soplado el cual es adecuadamente un gas inorgánico adecuado, tal como, aire, nitrógeno, o dióxido de carbono o un gas orgánico o un liquido volátil que puede ser introducido en la estructura para espumar el precursor. El agente de soplado provoca interrupciones múltiples de las paredes de celda y la formación de un sistema poroso excesivamente ramificado en el precursor espumado lo cual lleva a un área de superficie incrementada del mismo . la separación de fase es otra técnica adecuada para formar el precursor absorbente que puede fluir. Como un ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América No. 6,027,795 titulada "Espumas Superabsorbentes y Métodos para Producir las mismas" otorgada a Kabra y otros el 22 de Febrero del 2000, cuya descripción completa se incorpora aqui por referencia, describe una manera en la cual es llevada a cabo la separación de fase. El precursor superabsorbente que puede fluir es inducido al separarse de fase en las fases de polímero concentrado y de polímero diluido mediante el cambiar rápidamente la temperatura del precursor dentro de la estructura, resultando por tanto en fases interconectadas de polímero concentrado y de polímero diluido. Por ejemplo, la separación de fase puede usualmente ser inducida mediante el aumentar la temperatura del precursor un punto arriba de la temperatura de solución crítica más baja (LCST) , como se entenderá por un experto en el arte. Algunas soluciones de polímero/solvente (particularmente en donde el solvente es no acuoso) exhibieron una temperatura de solución crítica superior (UCST) y por tanto en sus sistemas la separación de fase es inducida por la disminución de la temperatura a un punto debajo de la temperatura de solución crítica superior. Además, la temperatura de solución crítica inferior o la temperatura de solución crítica superior pueden ser modificadas cuando se requiera por la adición de otros solventes o soluciones (de otra manera unas veces mencionado como "mej oradores de separación de fases") .

La separación de fase también puede ser inducida por un número de otros métodos tal como mediante el mover el precursor de una fase termodinámicamente estable a una condición termodinámicamente no estable. Un experto en al arte fácilmente puede lograr la separación de fase meramente mediante el emplear el diagrama de fase de solvente/polímero para la solución de solvente/polímero particular (por ejemplo, el precursor) empleada. Además de inducir la separación de fase mediante el elevar, bajar la temperatura, la adición de un mej orador de separación de fase (con o sin un cambio en la temperatura) también puede aumentar la separación de fase. Los me oradores de separación de fase adecuados incluyen, sin limitación, soluciones tales como sales, otros solventes y un polímero adicional del tipo usado en el precursor.

Si el mej orador de separador de fase de solvente empleado es un no solvente para el polímero pero es miscible con el solvente de la solución de solvente/polímero la separación de fase puede ser inducida mediante el esparcir el mejorador sobre la superficie de la solución del solvente/polímero para formar las hojas o mediante el dispersar la solución de solvente/polímero en el mej orador para formar las partículas. El mej orador de separación de fase puede ser mezclado con la solución de solvente/polímero a fin de inducir la separación de fase. El uso de un me orador de separación de fase también puede ser combinado con un cambio en la temperatura precursora a fin de inducir la separación de paso, particularmente cuando el me orador de separación de fase es un polímero adicional.

Con el precursor superabsorbente que puede fluir impregnado dentro de la estructura estabilizada y porosa, el precursor es curado o de otra manera entrecruzado para formar un material superabsorbente insoluble en agua dentro de la estructura. Más particularmente, el monómero y/o el polímero no entrecruzado del precursor es polimerizado y/o entrecruzado para formar el material superabsorbente. Como un ejemplo, el precursor puede ser curado en cualquier forma convencional tal como mediante el someter la estructura impregnada con el precursor a calor, microondas, radiación ultravioleta, radiación de rayo electrónico y/u otra técnica de curado adecuada.

En otra incorporación, el entrecruzamiento del precursor adecuadamente ocurre después de aumentar el área de superficie del precursor como se describió previamente. Por ejemplo, en donde el precursor superabsorbente que puede fluir es congelado y secado, el entrecruzamiento ocurre adecuadamente después de la operación de congelado-secado, particularmente después de la sublimación del solvente. En otra incorporación, el entrecruzamiento ocurre adecuadamente antes de la operación de aumento de área de superficie. Más particularmente, en tal incorporación, la operación de entrecruzamiento es llevada a cabo para formar el material superabsorbente dentro de la estructura y la estructura es entonces sometida a una operación de aumento de área de superficie como se describió previamente para aumentar el área de superficie del material superabsorbente dentro de la estructura. Por ejemplo, el entrecruzamiento del precursor superabsorbente que puede fluir puede ocurrir antes de la operación de espumado. Alternativamente, el entrecruzamiento puede ocurrir después de la operación de espumado sin departir del alcance de esta invención.

Después del entrecruzamiento, la estructura puede ser sometida a una operación de secado no compresivo para remover el solvente adicional del material superabsorbente dentro de la estructura. Las técnicas de secado no compresivas comúnmente conocidas incluyen, sin limitación el secado y congelado, el secado y congelado a través de aire, el secado con golpe de chorro de aire, el secado sin contacto, tal como el secado por flotación de aire, el golpe o flujo continuo o el vapor supercalentado, el secado con microondas y otro secado con radio frecuencia o dieléctrico, la extracción con fluidos supercriticos, la extracción con no acuosos, los fluidos de tensión de superficie inferior, el secado infrarrojo u otras técnicas de secado adecuadas. El secado de la estructura es particularmente deseable en donde el área de superficie del precursor es aumentada mediante el espumado en vez de por el congelado o secado y (por ejemplo, dado que el congelado y secado remueve la mayoría del solvente) .

EJEMPLO Fueron formados compuestos absorbentes de estructuras de espuma disponibles de BASF de Charlotte, Carolina del Norte bajo la designación de comercio BASOTECT. Cada estructura de espuma tiene un grosor de alrededor de 5 mm, una densidad de alrededor de 0.011 g/cc y una compresión de 0.9 libras por pulgada cuadrada de alrededor de 10%. Un precursor superabsorbente que puede fluir fue completamente impregnado en cada estructura mediante el empapar las estructuras en un baño del precursor a cierta concentración por lo menos por 1 hora con un exprimido suave varias veces . El precursor comprende una solución de carboximetil celulosa (CMC) , disponible de Hercules Inc, bajo la designación de goma de celulosa CMC-7H, poliacrilato sódico disponible e Aldrich, que tiene un peso molecular de 450,000, un grado de neutralización de alrededor de 70% y que contiene 2% de hidroxipropil celulosa como un entrecruzador latente, disponible de Hercules Inc, bajo la designación de Klucel-M, o una sal sódica de copolimero de anhídrido maléico-isobutileno completamente neutralizado disponible de Kuraray America Inc, bajo la designación de comercio de ISOBAM-18, que tiene un peso molecular de alrededor de 160,000 a alrededor de 170,000 y que contiene 4% de dietilentriamina como un entrecruzador latente, todos los tres polímeros en una forma no entrecruzada disueltos en agua.

Las estructuras impregnadas que tienen diferentes tipos y cantidades de soluciones precursoras fueron colocadas en charolas de acero inoxidable separadas con un tamaño de 10x20x1 pulgada. Las charolas fueron colocadas en una secadora por congelación VirTis Génesis, modelo 25 EL de The Virtis, Inc, y la temperatura de las estructuras impregnadas fueron lentamente enfriadas hasta alrededor de -50 °C a una tasa de 0.3 °C/minuto . Después de una hora el condensador de la secadora fue encendido y cuando la temperatura del condensador alcanzo -70 °C la bomba de vacío fue conectada. La lectura de vacío de la secadora tuvo que estar debajo de 100 Militors después de estar debajo de alrededor de 10 minutos para asegurar una tasa de secado efectiva. Tomo por lo menos alrededor de 15 horas para completar las muestras. Las muestras obtenidas después del secado y congelado fueron calentadas a una temperatura diferente por una cantidad diferente de tiempo para entrecruzar los polímeros precursores . La tabla 1 resume las muestras . Las figuras 4 y 5 son vistas amplificadas del interior de una de las muestras mostrando las paredes de celda delgada y las hojas de material superabsorbente indicativas de la operación . de secado y congelado para aumentar el área de superficie del precursor.

Tabla 1 Se apreciará que los detalles de las incorporaciones anteriores, dados para propósitos de ilustración no deben ser considerados o limitantes del alcance de esta invención. Aún cuando solo unas cuantas incorporaciones de esta invención se han descrito en detalle arriba aquellos expertos en el arte apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones en las incorporaciones de ejemplo sin departir materialmente de las enseñanzas novedosas y las ventajas de esta invención. Por ejemplo, las características descritas en relación a la incorporación pueden ser incorporadas en aún otra incorporación cualquiera de esta invención.

Por tanto, todas esas modificaciones se intenta que estén incluidas dentro del alcance de esta invención, la cual se define en las reivindicaciones anexas y en todos los equivalentes de la misma. Además, se reconoce que muchas incorporaciones pueden ser concebidas las cuales no logran todas las ventajas de las incorporaciones, particularmente de las incorporaciones preferidas, pero que la ausencia de una ventaja particular no deberá considerarse como que significa necesariamente que tal incorporación está fuera del alcance de la presente invención.

Cuando se introducen elementos de la presente invención o de las incorporaciones preferidas de la misma, los artículos "un" "unas" "el" y "dicho" e intenta que signifiquen que hay uno o más de estos elementos . Los términos "comprendiendo" "incluyendo" y "teniendo" se intenta que sean inclusivos y signifiquen que puede haber elementos adicionales distintos a los elementos listados.

Como pueden hacerse varios cambios en las construcciones dadas arriba, sin departir del alcance de la invención, se intenta que toda la materia contenida en la descripción anterior sea interpretada como ilustrativa y no en un sentido limitante.

Claims

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

1. Un método para hacer un compuesto absorbente, dicho método comprende: formar una estructura estabilizada y porosa; impregnar dicha estructura con un precursor superabsorbente que puede fluir, entrecruzar dicho precursor superabsorbente para formar un material superabsorbente dentro de la estructura estabilizada; y aumentar un área de superficie de uno del precursor superabsorbente que puede fluir impregnado dentro de la estructura estabilizada formado dentro de la estructura estabilizada .

2. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque en donde el precursor superabsorbente que puede fluir comprende un solvente y por lo menos uno de un monómero y un polímero no entrecruzado.

3. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque el solvente es agua.

4. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el precursor superabsorbente que puede fluir tiene una viscosidad en el rango de alrededor de 10 y de alrededor de 80, 000 Centipoises durante el paso de impregnación de la estructura con el precursor superabsorbente que puede fluir.

5. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque el paso de aumentar el área de superficie comprende el secado y congelado de la estructura estabilizada después de impregnar la estructura con el precursor absorbente que puede fluir.

6. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque el paso de congelado y secado de la estructura se lleva a cabo antes del paso del secado y congelado del precursor superabsorbente que puede fluir impregnado dentro de la estructura.

7. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque el paso de secado congelado de la estructura es llevado a cabo después del paso de entrecruzamiento de precursor superabsorbente que puede fluir impregnado dentro de la estructura.

8. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque el paso de congelado y secado de la estructura comprende el enfriar la estructura a una temperatura alrededor de -50° Celsius y alrededor de 0o Celsius a una tasa de enfriamiento y alrededor de 0.4 grados Celsius por minuto o menos .

9. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de aumentar el área de superficie comprende el espumar dicho uno del precursor superabsorbente que puede fluir impregnado con la estructura y el material superabsorbente formado ahi.

10. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque el paso de aumentar la superficie se lleva a cabo antes del entrecruzamiento del precursor superabsorbente que puede fluir.

11. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque el paso de aumentar la superficie se lleva a cabo en forma subsecuente al entrecruzamiento del precursor superabsorbente que puede fluir.

12. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque comprende además el paso de remover el solvente desde dicho uno el precursor superabsorbente.

13. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 12, caracterizado porque comprende el someter la estructura a calor para por tanto evaporar el solvente.

14. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque dicho paso comprende el agitar dicho uno del precursor y del material superabsorbente dentro de la estructura.

15. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque dicho paso de agitación comprende el someter la estructura a una energía de ondas.

16. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque dicho paso de agitación comprende el dirigir un agente de soplado para fluir a través de la estructura.

17. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque dicho paso de formación comprende el someter la estructura a un proceso de separación de fase .

18. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la estructura es formada para tener una porosidad de alrededor de 0.85 o más antes de ser impregnada con el precursor superabsorbente fluible.

19. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 18, caracterizado porque la estructura estabilizada es formada para tener una estabilidad de alrededor de 0.95 o más antes de ser impregnada con el precursor superabsorbente que puede fluir.

20. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la estructura estabilizada es formada para tener una densidad de alrededor de 0.15 g/cc o menos antes de ser impregnado en el precursor superabsorbente fluido .

21. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 20, caracterizado porque la estructura estabilizada es formada para tener una densidad de alrededor de 0.05 g/cc o menos antes de ser impregnado en el precursor superabsorbente fluido .

22. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de formar una estructura estabilizada comprende el formar una estructura de espuma .

23. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de formar una estructura estabilizada comprende el formar una estructura fibrosa .

24. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 23, caracterizado porque el paso de formar una estructura estabilizada comprende el formar una estructura fibrosa en donde la posición y orientación de las fibras dentro de la estructura permanece esencialmente constante durante los pasos de impregnación de la estructura con el precursor, el entrecruzamiento con el precursor y el aumento del área de superficie de dicho un precursor superabsorbente fluido impregnado dentro de la estructura y el material superabsorbente formado dentro de dicha estructura.

25. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 23, caracterizado porque el paso para formar una estructura estabilizada comprende el formar una estructura fibrosa que comprende fibras no absorbentes y formar uniones de entrefibra entre las fibras .

26. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque el paso de aumentar el área de superficie del precursor superabsorbente que puede fluir comprende el someter la estructura a un vacio de alrededor de 500 Militors o menos para facilitar la remoción de dicho solvente .

27. ün método tal y como se reivindica en la cláusula 26, caracterizado porque alrededor de 20% por peso o menos del solvente permanece en la estructura después del paso de remover dicho solvente.

28. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque por lo menos uno del monómero y del polímero entrecruzado es soluble en agua.

29. ün método tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque dicho por lo menos uno del monómero y del polímero no entrecruzado es seleccionado del grupo que consiste de poliacrilamida, alcoholes polivinílicos, copolímero de anhídrido maléico etileno, polivinil éter, ácidos poliacrílicos , polivinil pirrolidonas, polivinil morfolinonas, poliaminas, polietilen iminas, poliacrilamidas, amonios policuaternarios, carboximetil celulosas, almidones de carboximetilo, hidroxipropil celulosa, alginas, alginatos, carrageninas, almidones y gertanos acrílicos, celulosas injertadas acrílicas, quitina, quitosana, ácido poliáspartico, ácido poliglutámico, poliasparginas, poliglutaminas, polilisinas, poliargilinas , sales, copolímeros y mezclas de cualquiera de los anteriores .

30. Un método tal. y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de impregnación comprende el empapar por lo menos una parte de la estructura estabilizada en un baño de precursor superabsorbente que puede fluir.

31. ün método tal y como se reivindica en la cláusula 30, caracterizado porque la estructura estabilizada es empapada en dicho baño de precursor superabsorbente que puede fluir hasta que la estructura completa este completamente impregnada con dicho precursor.

32. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de impregnación comprende el imprimir el precursor superabsorbente fluido sobre la estructura estabilizada.

33. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de entrecruzamiento del precursor superabsorbente comprende el someter dicha estructura por lo menos uno de calor, radiación ultravioleta, y radiación de rayo electrónico.

34. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el paso de aumentar el área de superficie comprende el aumentar la porosidad de dicho un precursor superabsorbente fluido impregnado con la estructura estabilizada y el material superabsorbente formado dentro de la estructura absorbente estabilizada.

35. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el precursor superabsorbente fluido comprende un solvente, por lo menos un monómero y un iniciador .

36. Un compuesto absorbente hecho tal y como se reivindica en la cláusula 1.

37. Un articulo absorbente que comprende el compuesto absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 36.

38. Un método para formar un material superabsorbente dentro de una estructura estabilizada y porosa, dicho método comprende: impregnar dicha estructura con un precursor superabsorbente y fluido; entrecruzar dicho precursor superabsorbente fluido para formar un material superabsorbente dentro de la estructura estabilizada; y aumentar el área de superficie de uno del precursor superabsorbente fluido impregnado dentro de la estructura estabilizada y el material superabsorbente formado dentro de la estructura estabilizada.

39. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 38, caracterizado porque el precursor superabsorbente fluido comprende un solvente y por lo menos uno de un monómero y de un polímero no entrecruzado.

40. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 38, caracterizado porque el precursor superabsorbente fluido tiene una viscosidad en el rango de alrededor de 10 y alrededor de 80,000 Centipoises durante el paso de impregnación de la estructura con la impregnación del superabsorbente fluido.

41. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 39, caracterizado porque el paso de aumentar el área de superficie comprende el secado y congelado de la estructura estabilizada después de impregnar la estructura con el precursor absorbente fluido.

42. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 41, caracterizado porque el paso de secado y congelado de la estructura se lleva a cabo antes del paso de entrecruzar el precursor superabsorbente fluido e impregnado con la estructura .

43. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 41, caracterizado porque el paso de congelado de la estructura se lleva a cabo después del paso de entrecruzamiento del precursor superabsorbente fluido impregnado con la estructura .

44. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 38, caracterizado porque el paso de aumentar el área de superficie comprende espumar dicho uno del precursor superabsorbente fluido impregnado con la estructura y el material superabsorbente formado ahi.

45. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 44, caracterizado porque el paso de aumentar el área de superficie se lleva a cabo antes del entrecruzamiento del precursor superabsorbente fluido.

46. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 44, caracterizado porque el paso de aumentar el área de superficie se lleva a cabo después del entrecruzamiento del precursor superabsorbente fluido.

47. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 39, caracterizado porque dicho por lo menos uno del monómero y del polímero no entrecruzado es soluble en agua.

48. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 39, caracterizado porque dicho por lo menos uno del monómero y del polímero no entrecruzado es seleccionado del grupo que consiste de poliacrilamidas, alcoholes polivinílicos, polímero de anhídrido maléico etileno, polivinil éteres, ácidos poliacrílicos, polivinil pirrolidona, polivinil morfolinos, poliaminas, polietilen iminas, poliacrilamidas, policuaternario de amonio, carboximetil celulosas, almidones de carboximetil celulosas, almidones de carboximetilo, hidroxipropil celulosas, alginas, alginatos, carrageninas , almidones injertados de acrílico, celulosas injertadas de acrílico, quitina, quitosana, ácido poliaspártico, ácido poliglutámico, poliasparginas, poliglutaminas, polilisinas, poliargininas, y las sales, copolímeros y mezclas de cualquiera de los anteriores.

49. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 38, caracterizado porque el paso de impregnación comprende el empapar por lo menos una parte de la estructura estabilizada en un baño de precursor superabsorbente fluido.

50. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 49, caracterizado porque la estructura estabilizada es empapada en dicho baño de precursor superabsorbente fluido hasta que la estructura completa está completamente impregnada con dicho precursor.

51. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 38, caracterizado porque el paso de impregnación comprende el imprimir el precursor superabsorbente fluido sobre por lo menos una región de la estructura estabilizada.

52. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 51, caracterizado porque el paso de impregnación comprende el imprimir el precursor superabsorbente fluido sobre por lo menos dos regiones discretas de la estructura estabilizada.

53. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 38, caracterizado porque el paso de entrecruzamiento del precursor superabsorbente comprende el someter dicha estructura por lo menos uno de calor, radiación ultravioleta, y radiación de rayo electrónico.

54. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 38, caracterizado porque el paso de aumentar el área de superficie comprende el aumentar la porosidad de dicho uno del precursor superabsorbente fluido impregnado dentro de la estructura estabilizada y el material superabsorbente formado dentro de la estructura estabilizada.

55. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 38, caracterizado porque el precursor superabsorbente fluido comprende un solvente, por lo menos un monómero y un iniciador .

56. Un compuesto absorbente que comprende una estructura estabilizada y un material superabsorbente formado ahí de acuerdo con el método tal y como se reivindica en la cláusula 38.

57. Un artículo absorbente que comprende el compuesto absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 56.

58. Un método para hacer un compuesto absorbente, dicho método comprende: formar una estructura porosa, impregnar dicha estructura con un precursor superabsorbente fluido; enlazar en forma cruzada dicho precursor superabsorbente fluido para formar un material superabsorbente dentro de la estructura; y congelar y secar la estructura para aumentar el área de superficie de uno del precursor superabsorbente fluido impregnado dentro de la estructura del material superabsorbente formado dentro de la estructura flexible.

59. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 58, caracterizado porque el paso de secado y congelado de la estructura se lleva a cabo antes del paso de entrecruzamiento del precursor superabsorbente fluido impregnado dentro de la estructura.

60. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 58, caracterizado porque el paso de secado congelado de la estructura comprende el enfriar la estructura a una temperatura de entre alrededor de -50° Celsius y alrededor de 0o Celsius a una tasa de enfriamiento de alrededor de 0.4 grados Celsius por minuto o menos.

61. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 60, caracterizado porque comprende el someter la estructura a un vacio de alrededor de 500 Militors o menos para facilitar la remoción adicional del solvente de dicho precursor.

62. Un método tal y como se reivindica en la cláusula 61, caracterizado porque alrededor del 20% por peso o menos del solvente permanece en la estructura después de la remoción del solvente del precursor.

63. Un compuesto absorbente hecho de acuerdo con el método tal y como se reivindica en la cláusula 58.

64. Un articulo absorbente que comprende el compuesto absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 63. R E S U E En un método para hacer un compuesto absorbente, es formada e impregnada una estructura estabilizada y porosa con un precursor superabsorbente fluido. El precursor superabsorbente fluido es enlazado en forma cruzada para formar un material superabsorbente dentro de la estructura estabilizada. El área de superficie de uno del precursor superabsorbente fluido impregnado con la estructura estabilizada y el material superabsorbente formado dentro de la estructura es aumentada. En una incorporación, la superficie es aumentada mediante el congelamiento y secado de la estructura impregnada.