La présente invention concerne des particules d'hydrogel revêtues de fibres, utilisables en particulier pour former l'un au moins des ingrédients absorbants d'un article absorbant à jeter après usage.
Ces particules sont caractérisées en ce qu'elles ont une granulométrie telle que la totalité en pratique des particules d'hydrogel revêtues passent pas un tamis à orifices de 3.96 mm. en ce qu'elles portent un revêtement de fibres dont la longueur moyenne est inférieure à 5,0 mm et dont le rapport moyen longueurídiamètre est au moins égal à 5/1 et en ce que certaines des fibres au moins ont une partie qui dépasse à l'extérieur de la surface des particules.
Récemment. plusieurs articles ont paru dans la littérature et décrivent l'utilisation de divers hydrogels insolubilisés pour l'absorption et la retenue de fluides aqueux. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique no. 3 419 006 décrit l'utilisation de poly(oxydes d'alkylène) réticulés, sous forme de vêtements pour brûlés et blessés. L'hydrogel peut absorber et retenir la plus grande partie de l'exsudat de la brûlure ou de la blessure et permet l'inspection visuelle de la blessure à travers le gel transparent. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique no. 3 664 343. 3 783 872, 3 669 103 et 3 670 731 décrivent aussi l'utilisation d'hydrogels insolubilisés dans des objets absorbants à jeter après usage. par exemple des couches et des dispositifs cataméniaux.
Les hydrogels peuvent absorber un poids de fluide aqueux qui est un multiple élevé de leur propre poids, et peuvent retenir les fluides même sous une pression modérée.
Cependant, dans de nombreuses applications des objets à jeter après usage tels que les couches, il est essentiel que la vitesse d'absorption de fluide et les rendements soient maximaux. De plus, lorsque l'hydrogel est utilisé sous forme particul aire, il est important que les particules soient pratiquement immobiles dans un liant fibreux. La séparation des particules qui peut apparaître lors de l'expédition ou de l'utilisation réduit alors les avantages.
L'utilisation des particules d'hydrogel revêtues de fibres selon l'invention pour former l'un au moins des ingrédients absorbants d'un article absorbant à jeter après usage remédie à ces inconvénients.
L'invention est exposée dans la description qui va suivre, avec référence aux dessins annexés sur lesquels:
les fig. 1, 2, 5 et 6 sont des photomicrographies de particules revêtues, constituées d'un polymère insolubilisé d'oxyde d'éthylène,
les fig. 3 et 4 sont des photomicrographies de particules revêtues, constituées de polyacrylamide insolubilisé, et
la fig. 7 représente sous forme agrandie une particule revêtue, constituée de polymère insolubilisé d'oxyde d'éthylène.
Sur les dessins, la fig. 1 représente une photomicrographie réalisée avec un microscope normal ayant un grossissement original d'environ 50. La fig. 1 représente une particule individuelle de polymère insolubilisé d'oxyde d'éthylène ayant un revêtement de fibres de pâte de bois au sulfate blanchie, la particule revêtue ayant été préparée par mise en oeuvre du procédé de l'invention. Avant mise en contact avec les fibres, le polymère d'oxyde d'éthylène a une dimension particulaire telle que pratiquement la totalité des particules passe par un tamis à orifices de 2,0 mm et pratiquement toutes les particules sont retenues sur un tamis à orifices de 0,125 mm. Les fibres de pâte au sulfate utilisée ont une longueur moyenne de 0,66 mm. L'insolubilisation est réalisée par irradiation après application du revêtement de fibres.
La fig. 2 est une photomicrographie réalisée avec un microscope classique et ayant plusieurs particules du type représenté sur la fig. 1, mais le grossissement original est d'environ 20.
La fig. 3 est une photomicrographie réalisée avec un microscope normal avec un grossissement original d'environ 50. Elle représente plusieurs particules de polyacrylamide partiellement hydrolysé et insolubilisé, fourni par Dow Chemical Corporation, sous la marque Dow XD-1300. Les particules sont revêtues de fibres de pâte de bois au sulfite blanchie, selon le procédé de l'invention, Avant mise en contact avec les fibres, le polyacrylamide a une dimension particulaire telle que toutes les particules passent par un tamis à orifices de 0,210 mm et toutes les particules en pratique sont retenues sur un tamis à orifices de 0,074 mm. Les fibres de pâte au sulfite ont une longueur moyenne d'environ 0,50 mm. L'insolubilisation a été réalisée de façon chimique avant revêtement par les fibres.
La fig. 4 est une photomicrographie réalisée avec un microscope classique et elle représente plusieurs particules du type de la fig. 3 mais avec un grossissement original d'environ 20.
La fig. 5 est une photomicrographie réalisée avec un microscope normal, avec un grossissement original d'environ 50. La fig. 5 représente une particule individuelle de polymère insolu bilisé d'oxyde d'éthylène ayant un revêtement de fibres de pâte de bois au sulfite blanchie, préparée par mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le polymère d'oxyde d'éthylène a une dimension particulaire, avant revêtement, telle que toutes les particules en pratique passent par un tamis à orifices de 2.0 mm et pratiquement toutes restent sur un tamis à orifices de 0.092 mm. La longueur moyenne des fibres est d'environ 0.5 mm. Le polymère d'oxyde d'éthylène est insolubilisé chimiquement avant mise en contact avec les fibres.
La fig. 6 est une photomicrographie réalisée avec un microscope normal, et elle représente plusieurs particules du type de la fig. 5, mais avec un grossissement original d'environ 20.
La fig. 7 est une photographie réalisée au microscope électronique à balayage, avec un grossissement original de 105.
Cette figure représente essentiellement une particule de polymère d'oxyde d'éthylène portant un revêtement de fibres de pâte de bois au sulfate blanchie de longueur moyenne égale à 0.66 mm. Le polymère d'oxyde d'éthylène a une dimension particulaire, avant revêtement, telle que pratiquement toutes les particules passent par un tamis à orifices de 2,0 mm et toutes restent sur un tamis à orifices de 0,125 mm. Le polymère est rendu insoluble par exposition à des radiations après mise en contact avec les fibres.
Comme indiqué précédemment, les particules selon l'invention comprennent au moins un hydrogel. Ce terme, dans le présent mémoire, désigne un composé minéral ou organique capable d'absorber des fluides aqueux et les retenant même lorsqu'il subit une pression modérée. Dans de nombreux cas, il peut être souhaitable que l'hydrogel soit rendu insoluble afin que son utilisation dans le cadre de l'invention soit optimale.
Ainsi, les termes insoluble et insolubilisé utilisés dans le présent mémoire désignent la formation d'une matière dont une partie importante est pratiquement insoluble dans les fluides aqueux. De telles matières peuvent gonfler et absorber un poids d'eau égal à un multiple élevé de leur propre poids.
L'insolubilisation peut être réalisée par des procédés très divers et notamment, à titre purement illustratif, à l'aide de radiations ionisantes ou non et par réticulation à l'aide de liaisons covalentes, ioniques ou autres.
En pratique, on peut utiliser des hydrogels très divers pour la préparation des matières composites selon l'invention. Un critère important auquel doit satisfaire l'hydrogel particulier choisi est qu'il puisse absorber des quantités relativement importantes de liquides aqueux. De telles matières sont aussi bien des composés minéraux tels que les gels de silice que des composés organiques tels que les polymères qui sont réticulés par des liaisons covalentes, ioniques, hydrogène ou par des forces de Van der Waals.
Des polymères qui peuvent être utilisés sous forme d'hydrogels sont notamment les polymères d'oxyde d'éthylène, la polyvinylpyrrolidone, le polyacrylamide, partiellement hydrolysé ou non, l'alcool polyvinylique, les copolymères d'anhydride maléique et d'éther vinylique, les copolymères d'anhydride maléique et de vinylpyrrolidone, l'acide polyacrylique, les copolymères d'anhydride maléique et d'éthylène, les éthers polyvinyliques, la dextrine, la gélose, la gélatine, l'hydropropylcellulose, la méthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, l'hydroxyéthyl-carboxyméthylcellulose, l'hydroxyéthylcellulose, l'alginate de propylèneglycol, l'alginate de sodium, la polyéthylèneimine, les halogénures de polyvinylalkylpyridinium, la polyvinylmorpholinone, les polymères et copolymères de vinylmorpholinone, les polymères et copolymères d'acide vinylsulfonique et leurs sels d'ammonium et alcalins,
les amides et les sels alcalins ou d'ammonium dérivés des copolymères de l'anhydride maléique avec le vinylméthyléther, avec la vinylpyrrolidone, avec la vinylmorpholinone ou avec un hydrocarbure mono-oléfinique, les polymères et copolymères d'acroléine modifiés par réaction avec un hydroxyde alcalin ou un bisulfite alcalin, et les copolymères d'anhydride sulfureux avec l'alcool allylique, l'éther allylique de glycérol, d'éthylèneglycol ou d'un polyéthylèneglycol, le bromure de polyvinyl-nbutylpyridinium, la polyproline, les amidons naturels, les amidons modifiés tels décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no.
3 661 815, la caséine, des protéines, l'acide polyméthacrylique, l'acide polycinylsulfonique, l'acide polystyrènesulfonique, la polyvinylamine, les polyacrylates d'ammonium, les acrylates d'hydroxyalkyle, les méthacrylates d'hydroxyalkyle, les acrylates d'hydroxyalkoxyalkyle, les méthacrylates d'hydroxyalkoxyalkyle, les polymères d'esters d'addition d'oxyde d'éthylène avec les acides acrylique et méthacrylique, les alkoxyacrylates et alkoxyméthacrylates, les acrylates et méthacrylates d'alkoxyalkyle, les polyacrylamides partiellement hydrolysés, les sels quaternaires de poly-4-vinylpyridine, les monoesters polymérisés d'acides oléfiniques, les diesters polymérisés d'acides oléfiniques, l'acrylamide et les matières difonctionnelles polymérisables par exemple les diacides, les diesters ou les diamides et analogues.
Il faut noter que l'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'une seule des matières précitées, mais s'applique aussi à des mélanges de deux ou plusieurs de ces matières. De plus, on peut utiliser des copolymères des composés précités ou des matières analogues. Par exemple, des copolymères d'oxyde d'éthylène avec des quantités faibles ou importantes d'autres oxydes d'alkylène peuvent être utilisés. De plus, de nombreux sels des polymères précités conviennent. Des polymères coréticulés du type décrit dans le brevet belge no. 793 650 peuvent aussi être utilisés.
Comme indiqué précédemment, l'hydrogel est sous forme particulaire si bien que l'expression particules d'hydrogel utilisée dans le présent mémoire désigne une particule unique ou un aggrégat de plusieurs sous-particules.
On peut utiliser des fibres synthétiques et naturelles très diverses pour la préparation des particules selon l'invention. Il est évidemment avantageux d'utiliser les fibres qui sont peu coûteuses et facilement disponibles. Des exemples de fibres, donnés à titre purement illustratif, sont par exemple celles du bois et des produits du bois, notamment les fibres de la pâte de bois, les flocs cellulosiques, les flocs des bourres de coton et analogues, des fibres minérales, des fibres synthétiques telles que les flocs de Nylon , de rayonne et analogues. On peut aussi utiliser des mélanges d'une ou plusieurs fibres naturelles ou d'une ou plusieurs fibres synthétiques ou des combinaisons des deux. Les fibres les plus avantageuses sont celles qui sont de nature hydrophile.
Cependant, des fibres hydrophobes conviennent aussi avec des fibres hydrophiles, dans la mesure notamment où les fibres de dilution facilitent l'ancrage de la particule d'hydrogel dans un liant fibreux ou cellulaire. La surface des fibres peut aussi être traitée par un procédé approprié les tendant plus au moins hydrophiles ou hydrophobes.
Bien que l'invention ne soit pas limitée à une théorie quelconque concernant l'amélioration par les fibres de l'aptitude du gel à absorber des fluides, on pense que les fibres qui recouvrent la particule d'hydrogel facilitent le piégeage du fluide et, par effet capillaire, conduisent le fluide à la surface de l'hydrogel à laquelle le fluide est absorbé. Au contraire,
I'absorption du fluide passant au-dessus de la surface d'une particule non revêtue d'hydrogel dépend uniquement du débit d'absorption de fluide de l'hydrogel particulier. De plus, les fibres qui ont une partie qui dépasse de la surface de la particule d'hydrogel peuvent fixer la particule dans un liant fibreux ou cellulaire.
Les fibres ont donc au moins trois rôles, d'abord d'améliorer la vitesse d'absorption de fluide par effet capillaire, ensuite de retenir le fluide très près de la surface de l'hydrogel afin que celui-ci gonfle, et enfin de fixer les particules d'hydrogel dans un liant fibreux ou cellulaire dans lequel elles peuvent avoir été enrobées.
En pratique, on constate que les rendements optimaux d'absorption de fluide in situ nécessitent le réglage de certains paramètres entre des limites déterminées. On observe que la dimension des particules d'hydrogel avant mise en contact avec les fibres doit être telle que la totalité en pratique des fibres passe par un tamis à orifices de 3,96 mm. Comme indiqué dans la suite, bien que l'analyse de la granulométrie des particules revêtues soit difficile, on constate que la totalité en pratique des particules d'hydrogel revêtues doit pouvoir passer par un tamis à orifices de 3,96 mm. Les fibres doivent avoir une longueur suffisante pour qu'une partie au moins dépasse à l'extérieur par rapport à la surface de l'hydrogel, d'ordinaire une longueur d'au moins 0,1 mm.
Des fibres de longueur variable peuvent évidemment être utilisées, les plus longues assurant la fixation de la particule et les plus courtes son revêtement. Bien que le diamètre des fibres ne soit pas absolument primordial, il faut cependant que le rapport de la longueur au diamètre des fibres soit au moins égal à 5/1.
La proportion d'hydrogel par rapport aux fibres est le plus souvent telle que les particules composites hydrogel-fibres contienne au moins 20% en poids environ d'hydrogel. Une particule composite particulièrement avantageuse comprend des poids sensiblement égaux d'hydrogel et de fibres. Comme indiqué dans les exemples, des rapports d'hydrogel aux fibres compris entre 50/50 et 75/25 présentent un effet de synergie pour l'absorption des fluides. Le rendement de retenue de ces particules composites lorsqu'elles sont utilisées dans des liants fibreux, est supérieur à la somme totale des rendements des ingrédients séparés.
Les particules composites à base d'hydrogel selon l'invention sont avantageusement préparées par mélange d'au moins un hydrogel et d'une quantité suffisante de fibres pour qu'une partie notable de la surface de l'hydrogel soit revêtue dans des conditions dans lesquelles les fibres adhèrent réellement à la surface de l'hydrogel. En pratique, divers procédés permettent l'amélioration de l'adhérence des fibres à l'hydrogel. Par exemple, ce dernier peut subir un traitement thermique ramollissant sa surface et facilitant la fixation des fibres. Dans une variante, l'hydrogel ou le mélange hydrogel-fibres peut être mis au contact d'une matière qui ramollit aussi la surface. Par exemple, de la glace concassée, des fluides aqueux ou d'autres matières peuvent être utilisés pour faciliter la fixation des fibres.
Lors de l'utilisation d'un fluide aqueux, celui-ci peut être ajouté à l'hydrogel, soit avant addition des fibres, soit au cours du mélange des fibres avec l'hydrogel. On peut aussi utiliser des fibres revêtues d'une matière qui adhère réellement à l'hydrogel.
Bien que l'eau soit le fluide aqueux le plus avantageux, d'autres liquides ou mélanges capables de gonfler l'hydrogel conviennent. Par exemple, des mélanges d'eau et d'alcool, de glycols, de benzène et analogues, peuvent être utilisés pour la préparation des matières composites selon l'invention. Le fluide aqueux particulier utilisé est évidemment déterminé par la composition chimique de l'hydrogel qui subit le revêtement.
De manière générale, le fluide peut être ajouté par tout procédé commode. Selon un procédé avantageux, le fluide est ajouté sous forme d'une pulvérisation finement divisée et alors que l'hydrogel ou le mélange d'hydrogel et de fibres est bien agité.
Dans la plupart des cas, la quantité de fluide ajouté doit être seulement minimale, c'est-à-dire qu'elle doit suffire au ramollissement de l'hydrogel afin que les fibres adhèrent et/ou permettent l'insolubilisation pratiquement complète de l'hydrogel par réticulation sous irradiation ou par un procédé chimique.
Comme indiqué précédemment, la quantité ne doit pas dépasser avantageusement celle pour laquelle le mélange est maintenu sous forme particulaire fluide, dans le cas des procédés au cours duquel une matière particulaire est manipulée.
Cependant. selon d'autres procédés de traitement, la quantité de fluide peut être supérieure ou inférieure à celle pour laquelle le mélange est à l'état fluide. En général, la quantité de fluide peut être comprise entre environ 15 et 80% en poids du mélange d'hydrogel et de fibres. Dans certaines applications, il peut être souhaitable que le produit ait une teneur plus élevée en fluide, et dans ce cas, le chiffre indiqué peut être dépassé. Dans les cas correspondant aux exemples, dans lesquels l'hydrogel et les fibres sont présents dans un rapport 1/1 et l'hydrogel est insolubilisé par irradiation, la teneur en eau peut dépasser 80%.
Comme indiqué précédemment, l'insolubilisation de l'hydrogel peut être souhaitable afin que le rendement d'absorption in situ soit optimal. Dans ce cas, des procédés d'insolubilisation très divers conviennent. Par exemple, des radiations ionisantes ou non, une réticulation chimique ou analogue conviennent. Le procédé particulier choisi dépend dans une grande mesure de la nature chimique de l'hydrogel.
Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique no. 3 734 876 décrit un procédé de réticulation chimique de polymères d'oxyde d'alkylène par mise en contact du polymère avec un agent de réticulation en présence d'un catalyseur radicalaire. Des exemples d'agents de réticulation indiqués sont des composés tels que le diacrylate de 1,4-butylèneglycol, le diacrylate de tétraéthylèneglycol, le diacrylate de polyéthylèneglycol, le bisacrylamide de méthylène et analogues. Des exemples de catalyseurs radicalaires décrits sont l'azo-bis isobutyronitrile, le peroxyde de benzoyle, le peroxyde de 2,4dichlorobenzoyle et analogues.
D'autres procédés que la réticulation chimique par un catalyseur radicalaire conviennent pour la préparation des hydrogels. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique no. 3 661 815 décrit un procédé de préparation d'un carboxylate alcalin d'un copolymère greffé d'amidon et de polyacrylonitrile. Le copolymère est saponifié par une solution aqueuse éthanolique ou méthanolique d'une base qui est l'hydroxyde de sodium, de lithium ou de potassium. Le brevet précité indique que les copolymères saponifiés sont caractérisés par des matières solides granulaires insolubles dans l'eau capables d'absorber plus de 50 parties d'eau par partie de polymère, tout en conservant leur caractère granulaire.
Le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique no. 3 670 731 décrit aussi des matières absorbantes hydrocolloïdales, par exemple un polystyrène sulfoné réticulé ou un polyacrylamide linéaire réticulé par un composé divinylique non conjugué, par exemple le méthylène-bis-acrylamide. Dans une variante, ce brevet indique qu'un acrylamide peut être copolymérisé avec un composé divinylique non conjugué en présence de catalysateurs peroxydiques ou par photopolymérisation.
En plus des procédés précités influant sur l'însolubilisation des hydrogels, un autre procédé comprend le traitement du polymère par des radiations ionisantes en quantité suffisante pour que le polymère soit réticulé et insolubilisé et forme un produit hydrophile insoluble dans l'eau. Dans le présent mémoire, l'expression radiations ionisantes désigne des radiations ayant une énergie suffisante pour qu'elles provoquent l'excitation électronique et/ou l'ionisation des molécules de polymère, mais dont l'énergie n'est pas suffisante pour que les noyaux des atomes constituants soient affectés.
Des sources commodes de radiations ionisantes qui conviennent comprennent des isotopes radioactifs émettant des rayons gamma tels que 60Co et 137Cs, les éléments usés de combustibles nucléaires, les rayons X, par exemple produits par les machines classiques à rayons X et les électrons produits par des dispositifs tels que les accélérateurs Van de Graaff, les accélérateurs linéaires d'électrons, les transformateurs résonants et analogues. Des radiations ionisantes qui conviennent ont en général une énergie comprise entre environ 0,05 MeV et 20 MeV.
L'irradiation des polymères non réticulés (hydrosolubles) peut être réalisée à l'air, sous vide ou sous diverses atmosphères gazeuses. Tout procédé classique convient pour la mise en contact du polymère avec les radiations ionisantes. Les spécialistes connaissent des procédés qui conviennent.
Des particules composites hydrogel-fibres préparées selon l'invention peuvent aussi contenir des additifs très divers. Par exemple, divers adjuvants améliorant la réticulation, tels que le méthylène-bis-acrylamide peuvent être ajoutés avant irradiation. Divers agents stabilisants, liants, dispersants, colorants, des pigments, des diluants et analogues peuvent être utilisés le cas échéant. Bien que certains puissent être ajoutés après préparation des matières particulaires, d'autres peuvent être ajoutés au cours de la phase de mélange du procédé. Par exemple, lors de l'utilisation d'un agent stabilisant, celui-ci peut être introduit dans le liquide qui est pulvérisé sur le mélange.
Un avantage important des particules composites hydrogelfibres selon l'invention est qu'elles possèdent d'excellentes propriétés de retenue de fluide lorsqu'elles sont incorporées à des liants fibreux, par exemple des tampons cellulosiques.
Ainsi, lorsque des particules composites à base d'hydrogel sont incorporées dans un tampon absorbant formé à partir de fibres, les particules sont pratiquement fixées sur place si bien qu'elles ne peuvent pas migrer ou se séparer au secouage lors de la manipulation avant ou en cours d'utilisation. Il s'agit d'un problème important comme le savent les spécialistes. Des brevets décrivent des tentatives de résolution de ce problème, par traitement à la vapeur d'eau du tampon contenant l'hy- drogel, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no. 3 661154. L'invention concerne un procédé différent dans lequel certaines des fibres, fixées aux matières composites hydrogel-fibres, constituent le dispositif d'ancrage fixant les particules au réseau fibreux du tampon absorbant.
Comme indiqué précédemment, les dessins annexés montrent clairement comment certaines des fibres sont fixées à la particule d'hydrogel mais ont des parties qui peuvent s'enchevêtrer avec des fibres d'un liant dans lequel elles sont placées.
Les exemples 19 à 31 illustrent cet effet d'ancrage. Les tampons d'absorption utilisés sont préparés soit sur un appareillage industriel de dépôt pneumatique qui crée un dessin uniformément réparti de particules dans le liant du tapon. soit par dépôt de couches de particules entre deux tampons fibreux déposés pneumatiquement. Dans les exemples qui suivent, les tampons absorbants fibreux sont préparés à partir d'une pâte de bois au sulfate blanchie. Il faut noter que d'autres tampons fibreux conviennent.
Les particules composites à base d'hydrogel peuvent aussi être utilisées dans un liant cellulaire dans lequel les fibres qui dépassent assurent l'ancrage de la particule d'hydrogel dans les orifices de la matière cellulaire.
Les particules composites selon l'invention sont utiles dans des domaines divers. Elles sont particulièrement utiles car elles peuvent incorporer de très grandes quantités d'eau, de l'ordre de 5 à 1000 fois leur poids à sec. En outre, en plus de leur aptitude à incorporer des grandes quantités de fluide aqueux, elles peuvent retenir ces fluides mêmes sous une pression modérée. Les particules selon l'invention sont utiles de façon générale pour l'augmentation de l'absorption de tout objet connu ou disponible dans le commerce, à jeter après usage.
Elles sont particulièrement intéressantes comme matières d'absorption des couches ou des dispositifs cataméniaux, notamment des serviettes hygiéniques, des tampons, des bandages, des éponges, de tampons d'incontinence ou colostomiques, ou d'autres tampons absorbants à jeter après usage et analogues.
Les particules composites à base d'hydrogel sont particulièrement intéressantes pour l'incorporation à des couches du type décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no. 3 814 101. De manière analogue, elles peuvent être incorporées à des tampons ou des serviettes hygiéniques des types décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique no. 3 121 427, 3 070 095, 3 812 856 et analogues.
Les particules composites hydrogel-fibres décrites dans les exemples qui suivent sont préparées d'au moins quatre manières différentes. Les opérations détaillées de mélange mises en oeuvre sont décrites dans la suite.
1. Mélangeur Lodige de grande dimension. On introduit dans un mélangeur solide-liquide ayant une capacité de traitement de matières solides de 136 kg, les quantités indiquées de polymère et de fibres, et on mélange intimement au cours de l'introduction de l'eau par des buses de pulvérisation placées dans la cavité de mélange. L'opération de mélange est poursuivie jusqu'à ce que toute l'eau préalablement pesée ait été ajoutée et pendant une courte période ensuite. Le cycle total de mélange prend 30 mn en moyenne. Les mélanges humides formés sont convenablement fluides et peuvent être transportés sur un appareillage classique sans difficulté. Un polymère d'oxyde d'éthylène est utilisé au cours de cette préparation et tous les mélanges subissent ensuite des radiations ionisantes au cours de la réticulation, dans les conditions suivantes.
L'appareil utilisé est un accélérateur Van de Graaff d'électrons ayant une énergie de 1,5 MeV, ayant un courant de 1.5 mA, et la poudre particulaire humide est transportée sous le faisceau à une vitesse de 15 m/mn. On calcule que la dose est d'environ 0,3 Mrad. Les mélanges irradiés humides sont transportés à l'air dans une trémie puis séchés dans un appareil de séchage à lit fluidisé, par de l'air chaud.
2. Mélangeur Lodige de petite dimension. On introduit dans un mélangeur solide-liquide ayant une capacité de 13,6 kg de matières solides, des quantités indiquées de polymère et de charge fibreuse et on mélange intimement avec introduction d'eau par des buses de pulvérisation dans la cavité de mélange. Cette dernière opération est poursuivie jusqu'à ce que la totalité de l'eau préalablement pesée ait été ajoutée et pendant une courte période ensuite. Le cycle total de mélange prend en moyenne 10 à 15 mn. Les mélanges humides résultants s' écoulent. bien et on peut les transporter sur un appareillage classique sans difficulté. On n'utilise qu'un polymère d'oxyde d'éthylène pour la préparation, et tous les mélanges subissent ensuite les radiations ionisantes au cours de l'étape de réticulation, dans les conditions suivantes.
On utilise un accélérateur Van de Graaff d'électrons ayant une énergie de 1,5 MeV, avec une intensité de 1,5 mA, et la poudre particulaire humide passe sous le faisceau à raison de 15 m/mn. On calcule que la dose est d'environ 0,3 Mrad. Les mélanges humides irradiés sont alors séchés à température et humidité ambiantes, puis broyés dans un broyeur Cumberland ayant un tamis de 1,6 mm.
3. Mélangeur à tonneau en V. On introduit dans un mélangeur à tonneau jumelé Patterson-Kelley ayant une capacité d'environ 1,36 kg de matières solides et comportant une barre de dispersion de liquide, les quantités déterminées de polymère ou d'hydrogel et de charge fibreuse et on mélange intimement alors que l'eau est introduite par des buses de pulvérisation dans la chambre de mélange. L'étape de mélange est poursuivie jusqu'à ce que la totalité de l'eau préalablement pesée ait été ajoutée et pendant une courte période ensuite. Le cycle total de mélange prend en moyenne 15 mn.
Dans certains cas, l'étape ultérieure de réticulation par les radiations ionisantes est réalisée comme ecrit dans les préparations précitées, avec une dose indiquée dans les exemples.
Dans l'autre cas, la phase de traitement par les radiations ionisantes est supprimée. Tous les mélanges humides hydrogelfibres subissent un séchage à température et humidité ambiantes, puis un tamisage par un tamis à orifices de 2,0 mm.
4. Mélange à la main. On mélange une quantité déterminée d'hydrogel et de charge fibreuse dans un bécher, à la main, en ajoutant lentement une quantité suffisante d'eau pour qu'il se forme un mélange humide ou imbibé sans liquide libre. On sèche alors le mélange humide à température et humidité ambiantes. On utilise un mélangeur Waring pour briser la matière séchée en petites particules, et on tamise celles-ci avec un tamis à orifices de 2,0 mm.
Les rendements d'absorption de fluide reposent sur les valeurs X (gramme de fluide par gramme d'absorbant sec) déterminées pour la combinaison hydrogel-fibres, comparées à celles de quantités équivalentes du même hydrogel et des mêmes fibres, mesurées séparément. On utilise dans les exemples des hydrogels très divers afin qu'il apparaisse bien que l'amélioration de l'absorption de fluide est due à l'originalité de la combinaison hydrogel-fibres et non à la composition chimique des hydrogels ou des fibres. Plus précisément, on utilise les hydrogels suivants, dans les exemples, pour les études d'amélioration du rendement d'absorption et de retenue.
1. Polymère d'oxyde d'éthylène Polyox Gel I , de Union
Carbide Corporation. Il s'agit d'un polymère à poids moléculaire élevée réticulé par des radiations ionisantes. Les détails de sa préparation sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique no. 3 664 343 et 3 783 872.
2. Polymère d'oxyde d'éthylène ( Polyox Gel II). Il s'agit d'un polymère à poids moléculaire élevé, réticulé chimiquement par des composés di- et trifonctionnels d'acrylate. Les détails de la préparation sont décrits dans le brevet belge no. 785 858.
3. Polymère d'oxyde d'éthylène Polyox Gel III. Il s'agit d'un polymère à poids moléculaire élevé réticulé chimiquement par de l'acide acrylique. Les détails de sa préparation sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no. 3 763 277.
4. Dow XD-1300. Il s'agit d'un hydrogel particulaire disponible dans le commerce et préparé à partir de polyacrylamide réticulé chimiquement et partiellement hydrolysé, fourni par Dow Chemical Corporation.
5. Hydrogel AA/AAM . Il s'agit d'un hydrogel préparé par traitement d'acrylate de sodium et d'acrylamide en solution aqueuse, par des radiations ionisantes.
6. Polymère 35-A-100 . Il s'agit d'un hydrogel granulaire expérimental obtenu par saponification de copolymère greffé d'amidon et d'acrylonitrile, en milieu aqueux et alcoolique
L'hydrogel est fourni par Grain Processing Corporation.
Toutes les particules hydrogel-fibres à base de polymère d'oxyde d'éthylène sont comparées à un hydrogel parent préparé par irradiation d'une solution à 4% dans l'eau, avec une dose de 5 Mrad, à l'aide d'un accélérateur électronique Van de
Graaff travaillant avec une énergie de 1,5 MeV. Le gel résultant subit un séchage et un broyage sous forme d'une poudre ayant pratiquement la même granulométrie que le polymère utilisé pour la préparation des particules composites hydrogelfibres.
D'autres exemples de valeurs d'absorption pour les particules composites hydrogel-fibres sont obtenus à partir d'autres systèmes polymères indiqués dans la suite. Dans ces cas, on n'obtient pas de valeurs de comparaison pour l'hydrogel pur.
7. Hydroxyéthylcellulose. Il s'agit d'un polymère de poids moléculaire élevé, disponible dans le commerce auprès de
Union Carbide Corporation. La préparation des particules composites hydrogel-fibres est réalisée avec le mélangeur en V dans la phase de mélange et le mélange humide en poudre obtenu est réticulé avec des radiations ionisantes avec une dose de 0.5 Mrad.
8. Carboxyméthylcellulose. Il s'agit d'un polymère de poids moléculaire élevé, disponible dans le commerce auprès de
Hercules Chemical Company. La préparation des particules composites hydrogel-fibres est réalisée avec le mélangeur en V au cours de la phase de mélange, et le mélange humide en poudre est réticulé avec une dose de radiations ionisantes de 1,0 Mrad.
9. Polyacrylamide. Il s'agit d'un polymère de poids moléculaire élevé disponible dans le commerce auprès de American
Cyanamid Corporation. La préparation des particules composites hydrogel-fibres est réalisée avec un mélangeur en V dans la phase de mélange. et le mélange humide en poudre réticulé subit une dose de radiations ionisantes de 0,3 Mrad.
La dimension particulaire des différentes matières de départ d'hydrogel varie entre environ 2,0 et 0,047 mm avant combinaison avec les fibres. L'analyse de la granulométrie des produits résultants est difficile étant donné l'imbrication des fibres fixées, mais tous les produits hydrogel-fibres sont tamisés par un tamis à orifices de 2,0 mm avant utilisation dans les exemples.
Le rapport hydrogel-fibres varie dans un certain nombre d'exemples. La plage la plus avantageuse est comprise entre environ 80% de fibres pour la particule individuelle d'hydrogel et 106oc de fibres. Les exemples correspondent à une série de changements du rapport pour le polymère d'oxyde d'éthylène, les fibres de pâte blanchie au sulfate étant présentes à raison de 50, 40, 33 et 25% (exemples 1, 2, 4 et 3), alors que deux autres compositions ayant un hydrogel différent ont été préparées avec 50 et 33% de fibres (exemples 6, 7, 12 et 13).
Les types de fibres qui ont été utilisées dans les exemples sont tous disponibles dans le commerce auprès de divers fournisseurs. Deux caractéristiques des fibres de façon générale peuvent être considérées comme importantes à ce moment au point de vue de l'efficacité de l'absorption des fluides de la matière composite hydrogel-fibres: la longueur des fibres et leur caractère hydrophobe.
La plage la plus avantageuse de longueurs moyennes des fibres est comprise entre 1,5 et 0,1 mm environ, mais des fibres plus longues ou plus courtes conviennent aussi. Il faut noter que l'utilisation de mélanges de fibres ayant des longueurs moyennes différentes mais de même composition peut être utile en dehors de la plage indiquée. De plus, les combinaisons de fibres ayant des compositions différentes conviennent aussi. Le caractère hydrophobe d'une fibre a un effet sur le rendement d'absorption de fluide, l'augmentation du rendement étant de moins en moins forte lorsque le caractère hydrophobe de la fibre est en plus en plus poussé.
Les exemples mettent en oeuvre les diverses fibres cellulosiques qui suivent: - fibres de pâte au sulfate blanchie de longueur moyenne de
l'ordre de 0,66 mm; - fibres * de pâte au sulfite blanchie C-40 de longueur
moyenne supérieure à 0,50 mm; - fibres :' de pâte au sulfite blanchie C-100 de longueur
moyenne de l'ordre de 0,50 mm; - fibres ' de pâte au sulfite blanchie C-200 de longueur
moyenne inférieure à 0,50 mm; - fibres de pâte au sulfite blanchie RB-100 de longueur
moyenne de l'ordre de 0,47 mm:
: - fibres * S de bois dur au sulfite blanchi JBH de longueur
moyenne de l'ordre de 1,23 mm; - fibres + de bourres de coton blanchies CL-100 de longueur
moyenne de l'ordre de 0,50 mm; * échantillon fourni par International Fiber Corporation : * IU Rayonier Inc
Exemple I
On détermine les valeurs d'absorption des particules composites hydrogel-fibres à partir d'expériences d'addition d'un fluide salin réalisées de la manière suivante. On place deux tampons d'absorption de 15 x 20 cm formés de fibres de pâte de bois au sulfate déposée pneumatiquement, pesant 6 g environ, autour d'un stratifié d'ouate contenant 0,25 g de particules composites hydrogel-fibres réparties uniformément sur la surface du stratifié.
On verse un fluide salin (solution aqueuse 0,3 N de NaCI), lentement à la surface des tampons séparés, à raison de 20, 30, 40 et 50 cm3, et on laisse l'ensemble atteindre l'équilibre pendant 30 mn alors qu'il est recouvert. Ensuite, on retire le stratifié humide contenant l'hydrogel ou l'absorbant hydrogel-fibres et on pèse séparément les parties supérieure et inférieure des tampons pelucheux. On soustrait pour les additions différentes de fluide les corrections ou poids moyen pour le stratifié d'ouate humide seulement. La différence est le poids du fluide absorbé dans les particules. D'après ce nombre, on peut calculer une valeur X d'absorption exprimée en grammes de fluide salin par gramme de particules composites contenant l'hydrogel.
On calcule les augmentations de rendement à partir de ces données pour les différentes particules composites hydrogelfibres, par soustraction des valeurs d'absorption obtenues de manière analogue des poids équivalents des hydrogels parents ou comparables et des fibres séparément.
Dans cet exemple, on utilise un mélange de polymère d'oxyde d'éthylène et de fibres de pâte au sulfate blanchie, dans un rapport pondéral 1/1, et on détermine les propriétés.
Le procédé utilisé et les résultats obtenus sont indiqués dans la suite.
Procédé de mélange: mélangeur Lodige de grande dimen
sion
54,5 kg de Polyox
54,5 kg de fibres de pâte
136 kg d'eau
1 kg de polyéthylèneimine.
Dose de radations: 0,3 Mrad
Valeurs d'absorption pour les charges de fluide:
20 cm3 12,2 X
30 cm3 13,5 X
40 cm3 17,8 X
50 cm3 19,8 X
Valeurs d'absorption pour Polyox gel I (irradié à 5 Mrad)
Charge de fluide g de fluide par g d'hydrogel 20 cm3 7,6 30 cm3 8,9 40 cm3 12,7 50 cm3 15,9
Valeurs d'absorption pour les fibres de pâte au sulfate blanchie
Charge de fluide g de fluide par g de fibres 20 cm3 3,9 30 cm3 5,0 40 cm3 6,8 50 cm3 6,7
Augmentation du rendement des particules composites hydrogel-fibres
Charge g de fluide/g g fluide/0,5 g g fluide 0,5 g g fluide supplémentaire augmentation de fluide hydrogel-fibres hydrogel fibres absorbé/g hydrogel-fibres du rendement,
% 20 cm3 12,2 - 3,8 - 1,95 = 6,45 112 30 cm3 13,5 - 4,45 - 2,50 = 6,55 94 40 cm3 17,8 - 6,35 - 3,40 = 8,05 83 50 cm3 19,8 - 7,95 - 3,35 = 8,50 75
Exemples 2 à 15
Comme décrit dans l'exemple 1, on détermine l'augmentation de rendement, en pourcentage, d'autres particules composites contenant un hydrogel. Les résultats figurent dans le tableau I. Bien qu'on détermine les rendements pour chaque cas à partir de volumes de 20, 30, 40 et 50 cm3 seulement de fluide salin, on n'indique que la plage dans le tableau. Le premier nombre représente l'augmentation du rendement pour 50 cm3 et le second pour 20 cm3. Dans les exemples 2 à 7, les fibres utilisées sont des fibres de pâte au sulfate blanchie.
Tableau I
Exemple Hydrogel Fibres Rapport Augmentation du
hydrogel/fibres rendement des particules
composites, %
2 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel I pâte 3/2 39/102
3 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel I pâte 3/1 25/62
4 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel I pâte 2,3/1 32-48
5 AA/AAM pâte 1/1 38117
6 Polymère greffé d'amidon 35-A-100 pâte 2/1 25-23
7 Polymère greffé d'amidon 35-A-100 pâte 1/1 3624
8 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel I pâte au sulfite blanchie (C-40) 1/1 50,2-32
9 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel I pâte ausulfiteblanchie(C-100) 1/1 42,4-4,0 10 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel I pâte au sulfiteblanchie (C-200) 1/1 19,0-(-)8,0 11 polymère d'oxyde d'éthylène pâte au sulfite blanchie 1/1 31-(-1)
réticulé chimiquement Gel II (RB-100) 12 Dow XD-1300 pâte au sulfite blanchie
(RB-100) 1/1 42-58 13 Dow XD-1300 pâte au
sulfite blanchie
(RB-100) 2/1 29-34 14 polymère d'oxyde d'éthylène Gel I fibres de bois dur
au sulfite blanchies (JHB) 1/1 48-50 15 polymère d'oxyde d'éthylène Gel I bourres de coton
blanchies (C1-100) 1/1 10on100
Exemples l6à 18
Comme décrit dans l'exemple 1, on prépare des particules composites de trois hydrogels supplémentaires et on détermine les charges de fluide pour 20, 30, 40 et 50 cm3. L'hydrogel utilisé et les valeurs obtenues pour l'absorption figurent dans le tableau II.
Tableau Il
Exemple Hydrogel Fibres Rapport Valeur d'absorption
hydrogel/fibres 16 Hydroxyéthylcellulose pâte au sulfate blanchie 1/1 7,7X-7,6X 17 Carboxyméthylcellulose pâte au sulfate blanchie 1/1 10,5X-8,8X 18 Polyacrylamide pâte au sulfate blanchie 1/1 11,3X-7,6X
Exemples 19à31
Les exemples suivants sont réalisés afin que l'efficacité des particules composites hydrogel-fibres contenues dans un liant fibreux apparaisse. Le procédé utilisé est le suivant.
On monte sur une secoueuse classique de tamis Ro-Tap un tambour spécial sur lequel des tampons absorbants de 28 x 20 cm peuvent être fixés en position presque verticale.
Après secouage des tampons d'essai pendant une demi-heure, on recueille les particules libres à la partie inférieure du tambour. On sépare l'hydrogel ou les particules composites hydrogel-fibres des fibres lâches des tampons et on pèse. Le rendement de retenue des particules composites hydrogelfibres par rapport à l'hydrogel correspondant est calculé par division de 100 fois la différence entre le rapport pondéral fractionnaire de perte d'hydrogel (perte par rapport au poids initial d'hydrogel dans le tampon) et le rapport pondéral de la perte des particules composites hydrogel-fibres (rapport de la perte du poids initial de matière composite dans le tampon), par le rapport pondéral de la perte des particules hydrogelfibres au poids de cette matière dans le tampon.
Dans les exemples 19 à 25, le tampon a 40 x 28 cm et contient 32 g de peluches de pâte de bois et 1 g d'hydrogel ou de particules composites hydrogel-fibres uniformément réparti dans le tampon. Dans les exemples 25 à 28, le tampon a une dimension 40 x 28 cm et contient 22 g de peluches de pâte de bois et 2 g d'hydrogel ou de particules composites uniformément répartis dans le tampon. Dans les exemples 29 à 31, on prépare des couches de 15 x 20 cm contenant 7 g de peluches de pâte de bois et 0,5 g d'hydrogel ou de particules composites. L'hydrogel ou les particules composites forment une couche entre deux tampons pelucheux qui sont déformés en relief suivant un dessin à grille en losanges.
Tableau
Exemple Hydrogel Rapport perte de particules Perte d'hydrogel. Augmentation du
hydrogel/fibres composites % en poids rendement de retenue
bydrogel/fibres, des particules
% en poids composites % 19 polymère d'oxyde d'éthylène Gel III 1/1 2,18 10,8 396 20 polymère d'oxyde d'éthylène Gel III 2/1 2,66 10,8 307 21 Dow XD-1300 1/1 2,78 5,24 88 22 Dow XD-1300 2/1 2,46 5,24 113 23 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel II 1/1 2,20 5,86 166 24 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel I(1) 1/1 2,78 5,86 111 25 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel 1(1) 2/1 1,96 5,86 199 26 Dow XD-1300 1/1 1,78 4,75 167 27 Dow XD-1300 1/1 1,62 4,07 151 28 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel II 1/1 2,60 4,61 81 29 Dow XD-1300 1/1 12,8 27,03 110 30 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel <RTI
ID=7.6> II 1/1 12,24 21,74 78 31 Polymère d'oxyde d'éthylène Gel I 1/1 12,26 28,44 132 (1) Les différences sont calculées pour ces exemples avec, comme référence, le polymère d'oxyde d'éthylène Gel II.
The present invention relates to fiber-coated hydrogel particles, particularly useful for forming at least one of the absorbent ingredients of a disposable absorbent article.
These particles are characterized by having a particle size such that practically all of the coated hydrogel particles pass through a 3.96mm orifice sieve. in that they carry a coating of fibers the average length of which is less than 5.0 mm and the average length-diameter ratio of at least 5/1 and in that at least some of the fibers have a portion which protrudes beyond outside the particle surface.
Recently. several articles have appeared in the literature and describe the use of various insolubilized hydrogels for the absorption and retention of aqueous fluids. For example, US patent no. 3,419,006 describes the use of crosslinked poly (alkylene oxides) in the form of burnt and injured clothing. The hydrogel can absorb and retain most of the burn or wound exudate and allows visual inspection of the wound through the clear gel. United States of America Patents no. 3,664,343. 3,783,872, 3,669,103 and 3,670,731 also describe the use of insolubilized hydrogels in disposable absorbent articles. for example diapers and catamenial devices.
Hydrogels can absorb a weight of aqueous fluid which is a high multiple of their own weight, and can retain fluids even under moderate pressure.
However, in many applications of disposable items such as diapers, it is essential that the rate of fluid uptake and yields be maximum. In addition, when the hydrogel is used in particulate form, it is important that the particles are substantially immobile in a fibrous binder. The separation of particles that may appear during shipping or use then reduces the benefits.
Use of the fiber-coated hydrogel particles of the invention to form at least one of the absorbent ingredients of a disposable absorbent article overcomes these drawbacks.
The invention is set out in the description which follows, with reference to the accompanying drawings in which:
figs. 1, 2, 5 and 6 are photomicrographs of coated particles, made of an insolubilized polymer of ethylene oxide,
figs. 3 and 4 are photomicrographs of coated particles, consisting of insolubilized polyacrylamide, and
fig. 7 shows in enlarged form a coated particle, made of insolubilized polymer of ethylene oxide.
In the drawings, FIG. 1 shows a photomicrograph taken with a normal microscope having an original magnification of about 50. FIG. 1 shows an individual particle of insolubilized ethylene oxide polymer having a coating of bleached sulfate wood pulp fibers, the coated particle having been prepared by carrying out the process of the invention. Prior to contact with the fibers, the ethylene oxide polymer has a particle size such that substantially all of the particles pass through a 2.0mm orifice screen and substantially all of the particles are retained on an orifice screen. 0.125 mm. The sulphate pulp fibers used have an average length of 0.66 mm. The insolubilization is carried out by irradiation after application of the coating of fibers.
Fig. 2 is a photomicrograph taken with a conventional microscope and having several particles of the type shown in FIG. 1, but the original magnification is around 20.
Fig. 3 is a photomicrograph taken with a normal microscope at an original magnification of about 50. It shows several particles of partially hydrolyzed and insolubilized polyacrylamide, supplied by Dow Chemical Corporation, under the trademark Dow XD-1300. The particles are coated with bleached sulphite wood pulp fibers, according to the process of the invention. Before contacting the fibers, the polyacrylamide has a particle size such that all the particles pass through a sieve with 0.210 mm orifices. and all practical particles are retained on a sieve with 0.074 mm orifices. The sulfite pulp fibers have an average length of about 0.50 mm. The insolubilization was carried out chemically before coating with the fibers.
Fig. 4 is a photomicrograph taken with a conventional microscope and shows several particles of the type of FIG. 3 but with an original magnification of about 20.
Fig. 5 is a photomicrograph taken with a normal microscope, with an original magnification of about 50. FIG. 5 shows an individual insoluble ethylene oxide polymer particle having a coating of bleached sulphite wood pulp fibers, prepared by carrying out the process of the invention. The ethylene oxide polymer has a particle size, before coating, such that all particles practically pass through a 2.0mm orifice sieve and substantially all remain on a 0.092mm orifice sieve. The average fiber length is about 0.5mm. The ethylene oxide polymer is chemically insolubilized before contacting the fibers.
Fig. 6 is a photomicrograph taken with a normal microscope, and it shows several particles of the type of FIG. 5, but with an original magnification of around 20.
Fig. 7 is a photograph taken with a scanning electron microscope, with an original magnification of 105.
This figure essentially shows an ethylene oxide polymer particle having a coating of bleached sulfate wood pulp fibers having an average length of 0.66 mm. The ethylene oxide polymer has a particle size, before coating, such that substantially all of the particles pass through a 2.0mm orifice screen and all remain on a 0.125mm orifice screen. The polymer is made insoluble by exposure to radiation after contacting the fibers.
As indicated above, the particles according to the invention comprise at least one hydrogel. This term, in the present specification, denotes an inorganic or organic compound capable of absorbing aqueous fluids and retaining them even when under moderate pressure. In many cases, it may be desirable for the hydrogel to be made insoluble so that its use within the scope of the invention is optimal.
Thus, the terms insoluble and insolubilized as used herein refer to the formation of a material, a substantial portion of which is substantially insoluble in aqueous fluids. Such materials can swell and absorb a weight of water equal to a high multiple of their own weight.
The insolubilization can be carried out by very diverse methods and in particular, purely by way of illustration, using ionizing or non-ionizing radiations and by crosslinking using covalent, ionic or other bonds.
In practice, a wide variety of hydrogels can be used for the preparation of the composite materials according to the invention. An important criterion which must be met by the particular hydrogel chosen is that it can absorb relatively large amounts of aqueous liquids. Such materials are both mineral compounds such as silica gels as organic compounds such as polymers which are crosslinked by covalent, ionic, hydrogen bonds or by Van der Waals forces.
Polymers which can be used in the form of hydrogels are in particular polymers of ethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyacrylamide, partially hydrolyzed or not, polyvinyl alcohol, copolymers of maleic anhydride and vinyl ether, copolymers of maleic anhydride and vinylpyrrolidone, polyacrylic acid, copolymers of maleic anhydride and ethylene, polyvinyl ethers, dextrin, agar, gelatin, hydropropylcellulose, methylcellulose, carboxymethylcellulose, l 'hydroxyethylcarboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, propylene glycol alginate, sodium alginate, polyethyleneimine, polyvinylalkylpyridinium halides, polyvinylmorpholinone, polymers and copolymers of vinylmorpholinone, polymers and copolymers of vinylsulfonic acid and their salts ammonium and alkali,
amides and alkali metal or ammonium salts derived from copolymers of maleic anhydride with vinylmethyl ether, with vinylpyrrolidone, with vinylmorpholinone or with a mono-olefinic hydrocarbon, polymers and copolymers of acrolein modified by reaction with a hydroxide alkali or an alkaline bisulfite, and copolymers of sulfur dioxide with allyl alcohol, the allylic ether of glycerol, of ethylene glycol or of a polyethylene glycol, polyvinyl-nbutylpyridinium bromide, polyproline, natural starches, modified starches as described in US Pat. No.
3,661,815, casein, proteins, polymethacrylic acid, polycinylsulfonic acid, polystyrenesulfonic acid, polyvinylamine, ammonium polyacrylates, hydroxyalkyl acrylates, hydroxyalkyl methacrylates, hydroxyalkyl acrylates, hydroxyalkoxyalkyl, hydroxyalkoxyalkyl methacrylates, polymers of ethylene oxide addition esters with acrylic and methacrylic acids, alkoxyacrylates and alkoxymethacrylates, alkoxyalkyl acrylates and methacrylates, partially hydrolyzed polyacrylamides, quaternary salts of poly-4-vinylpyridine, polymerized monoesters of olefinic acids, polymerized diesters of olefinic acids, acrylamide and polymerizable difunctional materials, for example diacids, diesters or diamides and the like.
It should be noted that the invention is not limited to the use of just one of the aforementioned materials, but also applies to mixtures of two or more of these materials. In addition, copolymers of the above compounds or the like can be used. For example, copolymers of ethylene oxide with small or large amounts of other alkylene oxides can be used. In addition, many salts of the above polymers are suitable. Co-crosslinked polymers of the type described in Belgian patent no. 793 650 can also be used.
As previously indicated, the hydrogel is in particulate form so that the term hydrogel particles used herein refers to a single particle or an aggregate of several sub-particles.
A wide variety of synthetic and natural fibers can be used for the preparation of the particles according to the invention. It is obviously advantageous to use the fibers which are inexpensive and readily available. Examples of fibers, given purely by way of illustration, are, for example, those of wood and wood products, in particular fibers of wood pulp, cellulosic flocs, flocs of cotton and the like, mineral fibers, fibers. synthetic fibers such as nylon flocs, rayon and the like. It is also possible to use mixtures of one or more natural fibers or of one or more synthetic fibers or combinations of both. The most advantageous fibers are those which are hydrophilic in nature.
However, hydrophobic fibers are also suitable with hydrophilic fibers, in particular to the extent that the dilution fibers facilitate anchoring of the hydrogel particle in a fibrous or cellular binder. The surface of the fibers can also be treated by an appropriate method making them more or less hydrophilic or hydrophobic.
Although the invention is not limited to any theory relating to the improvement by fibers of the ability of the gel to absorb fluids, it is believed that the fibers which cover the hydrogel particle facilitate the entrapment of the fluid and, by capillary effect, lead the fluid to the surface of the hydrogel where the fluid is absorbed. On the contrary,
The absorption of fluid passing over the surface of an uncoated hydrogel particle depends only on the rate of fluid absorption of the particular hydrogel. In addition, fibers which have a portion protruding from the surface of the hydrogel particle can fix the particle in a fibrous or cellular binder.
The fibers therefore have at least three roles, firstly to improve the rate of absorption of fluid by capillary effect, then to retain the fluid very close to the surface of the hydrogel so that it swells, and finally to fixing the hydrogel particles in a fibrous or cellular binder in which they may have been coated.
In practice, it is observed that the optimum in situ fluid absorption yields require the adjustment of certain parameters between determined limits. It is observed that the size of the hydrogel particles before contacting with the fibers should be such that all of the fibers in practice pass through a screen with orifices of 3.96 mm. As indicated below, although the analysis of the particle size distribution of the coated particles is difficult, it is found that in practice all of the coated hydrogel particles must be able to pass through a screen with orifices of 3.96 mm. The fibers should be of sufficient length so that at least a portion protrudes outward from the surface of the hydrogel, usually at least 0.1mm in length.
Fibers of variable length can obviously be used, the longest ensuring the attachment of the particle and the shorter its coating. Although the diameter of the fibers is not absolutely essential, however, the ratio of the length to the diameter of the fibers must be at least equal to 5/1.
The proportion of hydrogel relative to the fibers is most often such that the hydrogel-fiber composite particles contain at least about 20% by weight of hydrogel. A particularly advantageous composite particle comprises substantially equal weights of hydrogel and fibers. As indicated in the examples, hydrogel to fiber ratios between 50/50 and 75/25 show a synergistic effect for fluid absorption. The retention efficiency of these composite particles when used in fibrous binders is greater than the total sum of the yields of the separated ingredients.
The hydrogel-based composite particles according to the invention are advantageously prepared by mixing at least one hydrogel and a sufficient quantity of fibers so that a significant part of the surface of the hydrogel is coated under conditions in which fibers actually adhere to the surface of the hydrogel. In practice, various methods make it possible to improve the adhesion of the fibers to the hydrogel. For example, the latter can undergo a heat treatment softening its surface and facilitating the attachment of the fibers. Alternatively, the hydrogel or hydrogel-fiber mixture can be contacted with a material which also softens the surface. For example, crushed ice, aqueous fluids or other materials can be used to facilitate attachment of the fibers.
When using an aqueous fluid, this can be added to the hydrogel, either before addition of the fibers or during mixing of the fibers with the hydrogel. Alternatively, fibers coated with a material which actually adheres to the hydrogel can be used.
Although water is the most preferred aqueous fluid, other liquids or mixtures capable of swelling the hydrogel are suitable. For example, mixtures of water and alcohol, glycols, benzene and the like can be used for the preparation of the composite materials according to the invention. The particular aqueous fluid used is of course determined by the chemical composition of the hydrogel which undergoes the coating.
Generally, the fluid can be added by any convenient method. According to an advantageous process, the fluid is added in the form of a finely divided spray and while the hydrogel or the mixture of hydrogel and fibers is well stirred.
In most cases, the amount of fluid added should be only minimal, that is, it should be sufficient to soften the hydrogel so that the fibers adhere and / or allow substantially complete insolubilization of the hydrogel. hydrogel by crosslinking under irradiation or by a chemical process.
As previously indicated, the amount should preferably not exceed that for which the mixture is maintained in fluid particulate form, in the case of processes in which particulate matter is handled.
However. according to other treatment methods, the amount of fluid may be greater or less than that for which the mixture is in the fluid state. In general, the amount of fluid can be between about 15 and 80% by weight of the mixture of hydrogel and fibers. In some applications, it may be desirable for the product to have a higher fluid content, and in this case the figure shown may be exceeded. In the cases corresponding to the examples, in which the hydrogel and the fibers are present in a 1/1 ratio and the hydrogel is insolubilized by irradiation, the water content may exceed 80%.
As indicated previously, the insolubilization of the hydrogel may be desirable in order for the in situ absorption yield to be optimal. In this case, a wide variety of insolubilization methods are suitable. For example, ionizing or non-ionizing radiation, chemical crosslinking or the like are suitable. The particular process chosen will depend to a large extent on the chemical nature of the hydrogel.
For example, US patent no. 3,734,876 discloses a process for chemical crosslinking of alkylene oxide polymers by contacting the polymer with a crosslinking agent in the presence of a free radical catalyst. Examples of the crosslinking agents given are compounds such as 1,4-butylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, methylene bisacrylamide and the like. Examples of the radical catalysts described are azo-bis isobutyronitrile, benzoyl peroxide, 2,4dichlorobenzoyl peroxide and the like.
Other processes than chemical crosslinking by a radical catalyst are suitable for the preparation of hydrogels. For example, US patent no. 3,661,815 discloses a process for preparing an alkali carboxylate of a graft copolymer of starch and polyacrylonitrile. The copolymer is saponified with an ethanolic or methanolic aqueous solution of a base which is sodium, lithium or potassium hydroxide. The aforementioned patent indicates that the saponified copolymers are characterized by granular solids insoluble in water capable of absorbing more than 50 parts of water per part of polymer, while retaining their granular character.
The aforementioned patent of the United States of America no. 3,670,731 also describes hydrocolloid absorbent materials, for example crosslinked sulfonated polystyrene or linear polyacrylamide crosslinked with an unconjugated divinyl compound, for example methylene bis-acrylamide. Alternatively, this patent indicates that an acrylamide can be copolymerized with an unconjugated divinyl compound in the presence of peroxide catalysts or by photopolymerization.
In addition to the aforementioned methods influencing the insolubilization of hydrogels, another method comprises the treatment of the polymer with ionizing radiation in sufficient quantity so that the polymer is crosslinked and insolubilized and forms a hydrophilic product insoluble in water. In the present specification, the expression ionizing radiations denotes radiations having sufficient energy to cause electronic excitation and / or ionization of polymer molecules, but whose energy is not sufficient for the nuclei of constituent atoms are affected.
Convenient sources of ionizing radiation that are suitable include radioactive isotopes emitting gamma rays such as 60Co and 137Cs, spent nuclear fuel elements, x-rays, e.g. produced by conventional x-ray machines, and electrons produced by devices. such as Van de Graaff accelerators, electron linear accelerators, resonant transformers and the like. Suitable ionizing radiations generally have an energy of between about 0.05 MeV and 20 MeV.
Irradiation of uncrosslinked (water-soluble) polymers can be carried out in air, vacuum or in various gas atmospheres. Any conventional process is suitable for bringing the polymer into contact with ionizing radiation. Those skilled in the art know suitable methods.
Hydrogel-fiber composite particles prepared according to the invention can also contain a wide variety of additives. For example, various adjuvants improving crosslinking, such as methylene-bis-acrylamide can be added before irradiation. Various stabilizers, binders, dispersants, colorants, pigments, diluents and the like can be used if desired. While some can be added after preparation of the particulates, others can be added during the mixing phase of the process. For example, when using a stabilizing agent, this can be introduced into the liquid which is sprayed onto the mixture.
An important advantage of the hydrogelfiber composite particles according to the invention is that they possess excellent fluid retaining properties when incorporated into fibrous binders, for example cellulosic buffers.
Thus, when hydrogel-based composite particles are incorporated into an absorbent pad formed from fibers, the particles are substantially fixed in place so that they cannot migrate or shake apart during handling before or after. in use. This is an important problem as specialists know. Patents describe attempts to overcome this problem by steaming the buffer containing the hydogel, as described in US Pat. No. 3 661154. The invention relates to a different method in which certain of the fibers, attached to the hydrogel-fiber composite materials, constitute the anchoring device securing the particles to the fibrous network of the absorbent pad.
As previously indicated, the accompanying drawings clearly show how some of the fibers are attached to the hydrogel particle but have parts which can entangle with fibers of a binder in which they are placed.
Examples 19 to 31 illustrate this anchoring effect. The absorption pads used are prepared either on industrial pneumatic deposition equipment which creates a uniformly distributed pattern of particles in the binder of the pad. or by depositing layers of particles between two fibrous pads deposited pneumatically. In the following examples, the fibrous absorbent pads are prepared from bleached sulfate wood pulp. Note that other fibrous pads are suitable.
The hydrogel-based composite particles can also be used in a cell binder in which the protruding fibers anchor the hydrogel particle in the orifices of the cellular material.
The composite particles according to the invention are useful in various fields. They are particularly useful because they can incorporate very large amounts of water, on the order of 5 to 1000 times their dry weight. Further, in addition to their ability to incorporate large amounts of aqueous fluid, they can retain these fluids even under moderate pressure. The particles according to the invention are generally useful for increasing the absorption of any known or commercially available object, to be discarded after use.
They are particularly useful as absorbent materials for diapers or catamenial devices, including sanitary napkins, tampons, bandages, sponges, incontinence or colostomy pads, or other disposable absorbent pads and the like. .
The hydrogel-based composite particles are particularly useful for incorporation into layers of the type described in US Pat. No. 3,814,101. Likewise, they can be incorporated into tampons or sanitary napkins of the types described in US Patents Nos. 3,121,427, 3,070,095, 3,812,856 and the like.
The hydrogel-fiber composite particles described in the following examples are prepared in at least four different ways. The detailed mixing operations implemented are described below.
1. Large Lodige mixer. The indicated quantities of polymer and fibers are introduced into a solid-liquid mixer having a solid-treatment capacity of 136 kg, and mixed thoroughly during the introduction of the water by spray nozzles placed in the water. the mixing cavity. The mixing operation is continued until all the previously weighed water has been added and for a short period thereafter. The total mixing cycle takes 30 minutes on average. The wet mixtures formed are suitably fluid and can be transported on conventional equipment without difficulty. An ethylene oxide polymer is used during this preparation and all the mixtures then undergo ionizing radiations during the crosslinking, under the following conditions.
The apparatus used is a Van de Graaff electron accelerator having an energy of 1.5 MeV, having a current of 1.5 mA, and the wet particulate powder is transported under the beam at a speed of 15 m / min. The dose is calculated to be about 0.3 Mrad. The wet irradiated mixtures are transported to air in a hopper and then dried in a fluidized bed dryer with hot air.
2. Small Lodige mixer. Indicated amounts of polymer and fiber filler are introduced into a solid-liquid mixer having a capacity of 13.6 kg of solids and mixed thoroughly with the introduction of water through spray nozzles into the mixing cavity. This last operation is continued until all of the previously weighed water has been added and for a short period thereafter. The total mixing cycle takes an average of 10 to 15 minutes. The resulting wet mixtures flow out. well and they can be transported on conventional equipment without difficulty. Only one ethylene oxide polymer is used for the preparation, and all the mixtures are then subjected to ionizing radiation during the crosslinking step, under the following conditions.
A Van de Graaff electron accelerator having an energy of 1.5 MeV, with an intensity of 1.5 mA, is used and the wet particulate powder passes under the beam at a rate of 15 m / min. The dose is calculated to be about 0.3 Mrad. The irradiated wet mixtures are then dried at ambient temperature and humidity, then ground in a Cumberland mill having a 1.6 mm screen.
3. V-barrel mixer. A Patterson-Kelley twin barrel mixer having a capacity of about 1.36 kg of solids and having a liquid dispersion bar is introduced into the determined quantities of polymer or hydrogel. and fibrous filler and mixed thoroughly as the water is introduced through spray nozzles into the mixing chamber. The mixing step is continued until all of the previously weighed water has been added and for a short time thereafter. The total mixing cycle takes an average of 15 minutes.
In certain cases, the subsequent step of crosslinking by ionizing radiation is carried out as described in the aforementioned preparations, with a dose indicated in the examples.
In the other case, the phase of treatment with ionizing radiation is omitted. All hydrogel-fiber wet mixes undergo drying at room temperature and humidity, followed by sieving through a 2.0 mm orifice sieve.
4. Mix by hand. A determined quantity of hydrogel and fibrous filler is mixed in a beaker, by hand, slowly adding a sufficient quantity of water to form a wet or soaked mixture without free liquid. The wet mixture is then dried at ambient temperature and humidity. A Waring mixer is used to break up the dried material into small particles, and these are sieved with a 2.0 mm orifice sieve.
Fluid absorption yields are based on the X values (grams of fluid per gram of dry absorbent) determined for the hydrogel-fiber combination, compared to those of equivalent amounts of the same hydrogel and the same fibers, measured separately. A wide variety of hydrogels are used in the examples so that it appears that the improvement in fluid absorption is due to the originality of the hydrogel-fibers combination and not to the chemical composition of the hydrogels or the fibers. More specifically, the following hydrogels were used in the examples for studies of improving absorption and retention efficiency.
1. Polyox Gel I ethylene oxide polymer, from Union
Carbide Corporation. It is a high molecular weight polymer crosslinked by ionizing radiation. Details of its preparation are disclosed in US Patents Nos. 3,664,343 and 3,783,872.
2. Ethylene oxide polymer (Polyox Gel II). It is a high molecular weight polymer, chemically crosslinked with di- and trifunctional acrylate compounds. The details of the preparation are described in Belgian patent no. 785,858.
3. Polyox Gel III Ethylene Oxide Polymer. It is a high molecular weight polymer chemically crosslinked with acrylic acid. Details of its preparation are disclosed in US Pat. No. 3,763,277.
4. Dow XD-1300. It is a commercially available particulate hydrogel prepared from chemically crosslinked and partially hydrolyzed polyacrylamide supplied by Dow Chemical Corporation.
5. AA / AAM hydrogel. It is a hydrogel prepared by treatment of sodium acrylate and acrylamide in aqueous solution, with ionizing radiation.
6. Polymer 35-A-100. It is an experimental granular hydrogel obtained by saponification of graft copolymer of starch and acrylonitrile, in aqueous and alcoholic medium.
The hydrogel is supplied by Grain Processing Corporation.
All the hydrogel-fiber particles based on ethylene oxide polymer are compared to a parent hydrogel prepared by irradiating a 4% solution in water, at a dose of 5 Mrad, using a Van electronic accelerator
Graaff working with an energy of 1.5 MeV. The resulting gel undergoes drying and grinding in the form of a powder having substantially the same particle size as the polymer used for the preparation of the hydrogelfiber composite particles.
Other examples of absorption values for the hydrogel-fiber composite particles are obtained from other polymer systems indicated below. In these cases, comparison values for the pure hydrogel are not obtained.
7. Hydroxyethylcellulose. It is a high molecular weight polymer, commercially available from
Union Carbide Corporation. The preparation of the hydrogel-fiber composite particles is carried out with the V-mixer in the mixing phase and the powdered wet mixture obtained is crosslinked with ionizing radiation with a dose of 0.5 Mrad.
8. Carboxymethylcellulose. It is a high molecular weight polymer, commercially available from
Hercules Chemical Company. The preparation of the hydrogel-fiber composite particles is carried out with the V-mixer during the mixing phase, and the powdered wet mixture is crosslinked with a dose of ionizing radiation of 1.0 Mrad.
9. Polyacrylamide. This is a high molecular weight polymer available commercially from American
Cyanamid Corporation. The preparation of the hydrogel-fiber composite particles is carried out with a V-mixer in the mixing phase. and the crosslinked powdered wet mixture is subjected to a dose of ionizing radiation of 0.3 Mrad.
The particle size of the various hydrogel starting materials varies between about 2.0 and 0.047 mm before combination with the fibers. Particle size analysis of the resulting products is difficult due to the entanglement of the attached fibers, but all hydrogel-fiber products are sieved through a 2.0mm orifice screen before use in the examples.
The hydrogel-to-fiber ratio varies in a number of examples. The most preferred range is from about 80% fiber for the individual hydrogel particle to 106oc fiber. The examples correspond to a series of ratio changes for the ethylene oxide polymer, with the sulfate bleached pulp fibers present at 50, 40, 33 and 25% (Examples 1, 2, 4 and 3) , while two other compositions having a different hydrogel were prepared with 50 and 33% fiber (Examples 6, 7, 12 and 13).
The types of fibers which were used in the examples are all commercially available from various suppliers. Two characteristics of fibers in general can be considered important at this time from the standpoint of the fluid absorption efficiency of the hydrogel-fiber composite material: the length of the fibers and their hydrophobicity.
The most preferred range of average fiber lengths is about 1.5 to 0.1 mm, but longer or shorter fibers are also suitable. It should be noted that the use of blends of fibers having different average lengths but of the same composition may be useful outside the stated range. In addition, combinations of fibers having different compositions are also suitable. The hydrophobic character of a fiber has an effect on the efficiency of absorption of fluid, the increase in the efficiency being less and less strong as the hydrophobic character of the fiber is more and more advanced.
The examples use the various cellulosic fibers which follow: - bleached pulp fibers of average length
the order of 0.66 mm; - fibers * of bleached sulphite pulp C-40 in length
average greater than 0.50 mm; - fibers: 'of bleached sulphite pulp C-100 in length
average of the order of 0.50 mm; - C-200 bleached sulphite pulp fibers in length
average less than 0.50 mm; - RB-100 bleached sulphite pulp fibers in length
average of the order of 0.47 mm:
: - hardwood fibers * S with bleached sulfite JBH of length
average of the order of 1.23 mm; - fibers + bleached cotton wool CL-100 in length
average of the order of 0.50 mm; * sample provided by International Fiber Corporation: * IU Rayonier Inc
Example I
The absorption values of the hydrogel-fiber composite particles were determined from salt-fluid addition experiments carried out as follows. Two 15 x 20 cm absorption pads formed of pneumatically deposited sulfate wood pulp fibers, weighing approximately 6 g, were placed around a cotton wool laminate containing 0.25 g of evenly distributed hydrogel-fiber composite particles. on the surface of the laminate.
A saline fluid (0.3 N aqueous solution of NaCl) is poured slowly onto the surface of the separate buffers, at a rate of 20, 30, 40 and 50 cm3, and the whole is left to reach equilibrium for 30 minutes then that it is covered. Then, the wet laminate containing the hydrogel or hydrogel-fiber absorbent was removed and the upper and lower portions of the fluffy pads were weighed separately. For different fluid additions, subtract the corrections or average weight for the wet cotton laminate only. The difference is the weight of the fluid absorbed in the particles. From this number one can calculate an absorption X value expressed in grams of saline fluid per gram of composite particles containing the hydrogel.
Yield increases are calculated from these data for the different hydrogel-fiber composite particles by subtracting the analogously obtained absorption values from the equivalent weights of the parent or comparable hydrogels and fibers separately.
In this example, a mixture of ethylene oxide polymer and bleached sulfate pulp fibers in a 1: 1 weight ratio was used and the properties were determined.
The method used and the results obtained are indicated below.
Mixing process: large size Lodige mixer
if we
54.5 kg of Polyox
54.5 kg of pulp fibers
136 kg of water
1 kg of polyethyleneimine.
Radiation dose: 0.3 Mrad
Absorption values for fluid loads:
20 cm3 12.2 X
30 cm3 13.5 X
40 cm3 17.8 X
50 cm3 19.8 X
Absorption values for Polyox gel I (irradiated at 5 Mrad)
Fluid charge g fluid per g hydrogel 20 cm3 7.6 30 cm3 8.9 40 cm3 12.7 50 cm3 15.9
Absorption values for bleached sulfate pulp fibers
Fluid charge g fluid per g fiber 20 cm3 3.9 30 cm3 5.0 40 cm3 6.8 50 cm3 6.7
Increased yield of hydrogel-fiber composite particles
Load g fluid / g g fluid / 0.5 g g fluid 0.5 g g additional fluid increase in fluid hydrogel-fibers hydrogel fibers absorbed / g hydrogel-fibers yield,
% 20 cm3 12.2 - 3.8 - 1.95 = 6.45 112 30 cm3 13.5 - 4.45 - 2.50 = 6.55 94 40 cm3 17.8 - 6.35 - 3.40 = 8.05 83 50 cm3 19.8 - 7.95 - 3.35 = 8.50 75
Examples 2 to 15
As described in Example 1, the increase in yield, in percentage, of other composite particles containing a hydrogel is determined. The results are shown in Table I. Although the yields for each case were determined from volumes of only 20, 30, 40 and 50 cc of saline fluid, only the range is shown in the table. The first number represents the increase in efficiency for 50 cm3 and the second for 20 cm3. In Examples 2-7, the fibers used are bleached sulfate pulp fibers.
Table I
Example Hydrogel Fibers Ratio Increase in
hydrogel / fiber particle yield
composites,%
2 Ethylene oxide polymer Gel I paste 3/2 39/102
3 Ethylene oxide polymer Gel I paste 3/1 25/62
4 Ethylene oxide polymer Gel I paste 2.3 / 1 32-48
5 AA / AAM paste 1/1 38117
6 Starch graft polymer 35-A-100 paste 2/1 25-23
7 Starch graft polymer 35-A-100 paste 1/1 3624
8 Ethylene Oxide Polymer Gel I Bleached Sulphite Paste (C-40) 1/1 50.2-32
9 Polymer of ethylene oxide Gel I bleached sulfite paste (C-100) 1/1 42.4-4.0 10 Polymer of ethylene oxide Gel I bleached sulfite paste (C-200) 1/1 19, 0 - (-) 8.0 11 ethylene oxide polymer bleached sulfite pulp 1/1 31 - (- 1)
Chemically Crosslinked Gel II (RB-100) 12 Dow XD-1300 Bleached Sulphite Pulp
(RB-100) 1/1 42-58 13 Dow XD-1300 paste au
bleached sulphite
(RB-100) 2/1 29-34 14 Ethylene oxide polymer Gel I hardwood fibers
bleached sulfite (JHB) 1/1 48-50 15 ethylene oxide polymer Gel I cotton wadding
bleached (C1-100) 1/1 10on100
Examples l6 to 18
As described in Example 1, composite particles of three additional hydrogels were prepared and the fluid loadings were determined for 20, 30, 40 and 50 cc. The hydrogel used and the values obtained for the absorption are shown in Table II.
Table It
Example Hydrogel Fibers Ratio Absorption value
hydrogel / fibers 16 Hydroxyethylcellulose sulfate pulp bleached 1/1 7,7X-7,6X 17 Carboxymethylcellulose sulfate pulp bleached 1/1 10,5X-8,8X 18 Polyacrylamide sulfate pulp bleached 1/1 11,3X-7, 6X
Examples 19 to 31
The following examples are carried out so that the effectiveness of the hydrogel-fiber composite particles contained in a fibrous binder appears. The process used is as follows.
A special drum is mounted on a conventional Ro-Tap sieve shaker to which absorbent pads of 28 x 20 cm can be attached in an almost vertical position.
After shaking the test pads for half an hour, the loose particles are collected at the bottom of the drum. The hydrogel or hydrogel-fiber composite particles are separated from the loose fibers of the pads and weighed. The retention efficiency of the hydrogel-fiber composite particles relative to the corresponding hydrogel is calculated by dividing 100 times the difference between the fractional weight ratio of hydrogel loss (loss relative to the initial weight of hydrogel in the buffer) and the weight ratio of the loss of the hydrogel-fiber composite particles (ratio of the loss of the initial weight of composite material in the pad), by the weight ratio of the loss of the hydrogel-fiber particles to the weight of this material in the pad.
In Examples 19 to 25, the pad was 40 x 28 cm and contained 32 g of wood pulp fluff and 1 g of hydrogel or hydrogel-fiber composite particles evenly distributed throughout the pad. In Examples 25 to 28, the pad was 40 x 28 cm in size and contained 22 g of wood pulp fluff and 2 g of hydrogel or composite particles evenly distributed throughout the pad. In Examples 29 to 31, layers of 15 x 20 cm were prepared containing 7 g of wood pulp fluff and 0.5 g of hydrogel or of composite particles. The hydrogel or composite particles form a layer between two fluffy pads which are distorted in relief in a diamond grid pattern.
Board
Example Hydrogel Particle Loss Ratio Hydrogel Loss. Increase in
hydrogel / composite fibers% by weight retention efficiency
bydrogel / fibers, particles
% by weight composites% 19 polymer of ethylene oxide Gel III 1/1 2.18 10.8 396 20 polymer of ethylene oxide Gel III 2/1 2.66 10.8 307 21 Dow XD-1300 1/1 2.78 5.24 88 22 Dow XD-1300 2/1 2.46 5.24 113 23 Polymer of ethylene oxide Gel II 1/1 2.20 5.86 166 24 Polymer of oxide ethylene Gel I (1) 1/1 2.78 5.86 111 25 Polymer of ethylene oxide Gel 1 (1) 2/1 1.96 5.86 199 26 Dow XD-1300 1/1 1 , 78 4.75 167 27 Dow XD-1300 1/1 1.62 4.07 151 28 Ethylene Oxide Polymer Gel II 1/1 2.60 4.61 81 29 Dow XD-1300 1/1 12 , 8 27.03 110 30 Polymer of ethylene oxide Gel <RTI
ID = 7.6> II 1/1 12.24 21.74 78 31 Polymer of ethylene oxide Gel I 1/1 12.26 28.44 132 (1) The differences are calculated for these examples with, as reference, the polymer of ethylene oxide Gel II.