MXPA05011379A - Estructuras fibrosas que contienen polimero de silicona cationica. - Google Patents
Estructuras fibrosas que contienen polimero de silicona cationica.Info
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Abstract
Se provee una estructura fibrosa que comprende un polimero de silicona cationica que comprende una o mas unidades de polisiloxano y una o mas entidades no colgantes de nitrogeno cuaternario, y un metodo para fabricar esta estructura fibrosa. Ademas, tambien se provee un producto higienico de papel tisu que comprende la estructura fibrosa.
Description
ESTRUCTURAS FIBROSAS QUE CONTIENEN POLÍMERO DE SILICONA CATIÓNICA CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a una estructura fibrosa que comprende un polímero de silicona catiónica que contiene una o más unidades de polisiloxano y una o más entidades no colgantes de nitrógeno cuaternario, un proceso para elaborar esta estructura fibrosa, y un producto higiénico de papel tisú que incorpora esta estructura fibrosa.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se conoce en la industria que la suavidad de un producto higiénico de papel tisú estructurado es inversamente proporcional a la resistencia total a la tracción del producto higiénico de papel tisú estructurado. Además, se conoce en la industria que la suavidad de un producto higiénico de papel tisú estructurado es inversamente proporcional al calibre del producto higiénico de papel tisú estructurado. Los intentos por los formuladores de superar las relaciones inversas, especialmente la suavidad a la resistencia total a la tracción incluyó la adición de siliconas cationicas a los productos higiénicos de papel tisú y/o las estructuras fibrosas fabricadas de estos productos. Ver por ejemplo la patente de los EE.UU. núm. 5,059,282 a Ampuiski y col. Sin embargo, estos productos higiénicos de papel tisú de la industria anterior y referencias fallan en enseñar estructuras fibrosas que incorporan un polímero de silicona catiónica que contiene una o más unidades de polisiloxano, una o más entidades no colgantes de nitrógeno cuaternario y una o más de las siguientes: unidades de óxido de alquileno, unidades abridoras de anillo de epóxido y unidades alternantes de una entidad orgánica divalente que contiene nitrógeno cuaternario. Aún más, la industria anterior falla en enseñar una estructura fibrosa en donde la estructura fibrosa comprende una capa de cargamento fibroso y una capa de polímero de silicona catiónica separada de la capa de cargamento fibroso, en donde el polímero de silicona catiónica comprende una o más unidades de polisiloxano, una o más entidades no colgantes de nitrógeno cuaternario y una o más de las siguientes: unidades de óxido de alquileno, unidades abridoras de anillo de epóxido y unidades alternantes de una entidad orgánica divalente que contiene nitrógeno cuaternario.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención supera las deficiencias asociadas con la industria anterior al proporcionar una estructura fibrosa novedosa que incorpora un polímero de silicona catiónica. En un aspecto de la presente invención, se provee una estructura fibrosa que comprende una capa de cargamento fibroso y una capa de silicona catiónica separada de la capa de cargamento fibroso, en donde el polímero de silicona catiónica comprende una o más unidades de polisiloxano y una o más entidades no colgantes de nitrógeno cuaternario. En otro aspecto de la presente invención, se provee una estructura fibrosa que comprende: a. Un cargamento fibroso; y b. un polímero de silicona catiónica escogido del grupo formado por: i. un polímero de silicona catiónica que comprende una o más unidades de polisiloxano, una o más entidades no colgantes de nitrógeno cuaternario y una o más unidades de óxido de alquileno; ii. un polímero de silicona catiónica que comprende una o más unidades de polisiloxano, una o más entidades no colgantes de nitrógeno cuaternario y una o más unidades abridoras de anillo de epóxido; iii. un polímero de silicona catiónica que comprende unidades alternantes de: a) Un polisiloxano que comprende una o más unidades de polisiloxano y una o más entidades no colgantes de nitrógeno cuaternario; y b) una entidad orgánica divalente que contiene nitrógeno cuaternario; y iv. mezclas de éstos. En aún otro aspecto de la presente invención, se provee un proceso para fabricar una estructura fibrosa que comprende los pasos de: a. Proveer un cargamento fibroso; b. depositar el cargamento fibroso sobre una superficie porosa de formación para formar un material continuo fibroso embriónico; c. secar el material continuo fibroso embriónico de forma tal que se forma la estructura fibrosa; y d. aplicar un polímero de silicona catiónica que comprende una o más unidades de polisiloxano y una o más entidades no colgantes de nitrógeno cuaternario al material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa.
En aún otro aspecto de la presente invención, se provee un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja o de múltiples hojas que comprende una estructura fibrosa según la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
"Fibra" como se utiliza en la presente significa una partícula alargada que tiene una longitud aparente que supera con creces su ancho aparente, es decir, una proporción de longitud a diámetro de por lo menos aproximadamente 10. Más específicamente, como se utiliza en la presente, "fibra" hace referencia a fibras para la fabricación de papel. La presente invención contempla el uso de una variedad de fibras para la fabricación de papel, tal como por ejemplo fibras naturales o fibras sintéticas, o cualquier otras fibras adecuadas, y cualquier combinación de éstas. Las fibras papeleras útiles en la presente invención incluyen fibras celulósicas, conocidas como fibras de pulpa de madera. Las pulpas de madera aplicables incluyen las pulpas químicas, tal como Kraft, en particular las pulpas de Northern Softwood Kraft ("NSK"), de sulfito, y pulpas de sulfato, además de las pulpas mecánicas incluyendo por ejemplo madera triturada, pulpa termomecánica y pulpa termomecánica químicamente modificada. Ejemplos no exhaustivos de pulpas de madera incluyen las fibras derivadas de una fuente de fibra seleccionada del grupo que incluye acacia, eucalipto, arce, roble, álamo, abedul, chopo, aliso, fresno, cerezo, olmo, nogal americano, álamo, chicle, nogal, acacia blanca, sicómoro, haya, atalpa, sasafrás, melina, albizia, kadam, magnolia, bagazo, lino, cáñamo, kenaf y mezclas de éstos. Sin embargo, las pulpas de madera pueden preferirse ya que imparten una sensación táctil superior de suavidad a las hojas de papel tisú fabricadas de las mismas. Se pueden utilizar pulpas derivadas de tanto árboles deciduos (en adelante también mencionados como "madera dura"), en particular la madera dura tropical, y los árboles coniferos (en adelante también mencionados también como "madera blanda"). Las fibras de maderas duras y de maderas blandas se pueden mezclar, o alternativamente, se pueden depositar en capas para proporcionar un material continuo estratificado. Las patentes de los EE.UU. núms. 4,300,981 y 3,994,771 se incorporan en la presente como referencia con el fin de describir el estratificado de las fibras de madera dura y madera blanda. También son aplicables a la presente invención las fibras derivadas de papel reciclado, las cuales pueden contener cualquiera o todas las categorías antes mencionadas además de otros materiales no fibrosos tales como cargas y adhesivos utilizados para facilitar la fabricación original del papel. Además de las diversas fibras de pulpa de madera, se pueden utilizar en la presente invención otras fibras celulósicas, tales como borras de algodón, rayón y bagazo. También se pueden utilizar fibras sintéticas tales como las fibras poliméricas. Se pueden utilizar polímeros elastoméricos, polipropileno, polietileno, poliéster, poliolefina, y nailon. Las fibras poliméricas se pueden producir por procesos de unión por hilado, procesos de fusión por soplado, y otros métodos adecuados conocidos en la industria. Una fibra de polietileno ejemplar que se puede utilizar es Pulpex®, disponible de Hercules, Inc. (Wilmington, Del.). Un material continuo fibroso embriónico se puede preparar usualmente de una dispersión acuosa de fibras para la fabricación de papel, aunque se pueden utilizar dispersiones en líquidos. Las fibras se pueden dispersar en el líquido portador para tener una consistencia de aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 0.3 %. Se cree que la presente invención también puede ser aplicable a operaciones de formación húmedas donde las fibras se dispersan en un líquido portador para tener una consistencia inferior a 50 % aproximadamente, más preferentemente inferior a 10 % aproximadamente.
"Producto higiénico de papel tisú", como se utiliza en la presente significa un material continuo suave de baja densidad (es decir, < 0.15 g/cm3 aproximadamente) útil como un implemento limpiador para la limpieza después de la urinación y defecación (papel sanitario), para las descargas otorrinolaringológicas (toallitas y/o pañuelos desechables), y usos multifuncionales absorbentes y de limpieza (toallas absorbentes). Como se utiliza aquí, "peso molecular promedio numérico" se refiere al peso molecular promedio numérico determinado por medio de cromatografía de permeación en gel de conformidad con el protocolo incluido en Colloids and Surfaces A. Physico Chemical & Engineering Aspects (Coloides and superficies A. Aspectos sicoquímicos y de ingeniería), Volumen 162, 2000, páginas 107-121. "Hoja" u "hojas" como se utiliza en la presente significa una estructura fibrosa individual para ser colocada en una relación cara a cara sustancialmente contigua con otras hojas, formando una estructura fibrosa de múltiples hojas. También se contempla que una estructura fibrosa individual puede formar efectivamente dos "hojas" o múltiples "hojas", por ejemplo al doblarla sobre sí misma. Las estructuras fibrosas y/o los productos higiénicos de papel tisú que emplean las estructuras fibrosas de la presente invención se pueden caracterizar dentro del dominio multiparamétrico definido por rangos determinados empíricamente de uno o más y/o dos o más y/o tres o más de los siguientes parámetros: 1) calibre; 2) suavidad; 3) coeficiente de deslizamiento y atascamiento; 4) resistencia total a la tracción; 5) flexibilidad; 6) flexión; 7) absorbencia; 8) propiedades de compresión; 9) peso base; 10) resistencia a la rotura en estado húmedo; 11 ) coeficiente de fricción; y/o 12) factor WABY. El término "calibre", como se utiliza en la presente, significa el grosor macroscópico de una muestra. El calibre de una muestra de una estructura fibrosa y/o un producto higiénico de papel tisú según la presente invención se obtiene en un aparato VIR Electronic Thickness Tester Model II disponible de Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA. La medición del calibre se puede repetir y registrar por lo menos cinco (5) veces a fin de que se pueda calcular un calibre promedio. El resultado se reporta en milímetros. "Suavidad" y/o "Suavidad Fisiológica Superficial" como se utiliza en la presente es un factor (en adelante el factor PSS y/o el factor SMD ) derivado de la exploración en dirección transversal de la máquina de las muestras de estructuras fibrosas y/o de productos higiénicos de papel tisú con un perfilometro que tiene una aguja de diamante; el perfilometro está instalado en un aparato para prueba de superficies tal como se describe por ejemplo en la publicación 1991 International Paper Physics Conference. TAPPI Book 1 , artículo titulado "Methods for the Measurement of the Mechanical Properties of Tissue Paper" (Métodos para la medición de las propiedades mecánicas del papel tisú) por Ampulski y col. que se encuentra en la página 19, y/o en la patente de los EE.UU. núm. 5,059,282 otorgada a Ampulski y col., los cuales se incorporan en la presente como referencia. La suavidad y/o lo inverso de la suavidad (es decir, aspereza) también se puede medir utilizando un aparato Kato Surface Tester KES-FB4 que está disponible de Kato Tekko Co., LTD., Karato-Cho, Nishikiyo, Minami-Ku, Koyota, Japón. Alternativamente, la suavidad de una estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú según la presente invención puede medirse utilizando un aparato Primos Optical Profiler/3D Surface Analyzer comercialmente disponible de GF Messtechnik, Berlín, Alemania. El "coeficiente de fricción de deslizamiento y atascamiento" (S&S COF) se define como la desviación media del coeficiente de fricción. Al igual que el coeficiente de fricción, el coeficiente de fricción de deslizamiento y atascamiento es adimensional. Esta prueba se realiza en un aparato KES-FB4 Surface Analyzer de Kato Tekko Co. con una sonda de fricción modificada. El deslizador de la sonda es de vidrio poroso de 40 a 60 micrones de dos centímetros de diámetro, obtenida de Ace Glass Company. La fuerza normal de la sonda fue de 19.6 gramos. Los detalles del procedimiento se describen en la publicación "Methods for the Measurement of the Mechanical Properties of Tissue Paper" (Métodos para la medición de las propiedades mecánicas del papel tisú) por Ampulski, y col., 1991 International Paper Physics Conference (Conferencia internacional del papel), página 19, incorporada en la presente invención como referencia. La "Resistencia total a la tracción en estado seco" o "TDT" de una estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú que comprende esta estructura fibrosa se mide como sigue. Se provee una tira de ( ) pulgada por cinco (5) pulgadas (2.5 cm X 12.7 cm) de una estructura fibrosa y/o el producto de papel que comprende esta estructura fibrosa. La tira se coloca sobre una máquina para ensayos de tracción Model 1122 comercialmente disponible de Instron Corp., Cantón, Massachusetts en un recinto acondicionado a una temperatura de 73 °F ± 4 °F (28 °C + 2.2 °C aproximadamente) y una humedad relativa de 50 % ± 10 %. La velocidad de cruceta para la máquina para ensayos de tracción es de 2.0 pulgadas por minuto (aproximadamente 5.1 cm/minuto) y la longitud de referencia es 4.0 pulgadas (aproximadamente 10.2 cm). El TDT es el total aritmético de las resistencias a la tracción de las tiras en dirección de la máquina y en la dirección transversal de la máquina. La "absorbencia" y/o la "hidrofilicidad" como se utiliza en la presente incluye dos factores: 1) la capacidad absorbente y 2) el índice de absorción. La capacidad absorbente es una medida de la capacidad de una estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú que comprende una estructura fibrosa mientras se sostiene horizontalmente para contener líquido. El índice de absorción es una medida del índice en que una estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú que emplea una estructura fibrosa adquiere líquido mediante absorción capilar. Los procedimientos para medir la absorbencia son conocidos en la industria. Por ejemplo, un procedimiento se describe en la patente de los EE.UU. núm. 5,908,707. "Propiedades de compresión" como se utiliza en la presente invención significa un conjunto de propiedades que describen el comportamiento de una estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú de la presente invención bajo presión creciente y el subsiguiente alivio de descarga. Ejemplos no exhaustivos de propiedades de compresión incluyen volumen, abundancia, energía requerida para la compresión y elasticidad (es decir, resistencia) de la estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú. Las propiedades de compresión se puede medir con un aparato probador de capacidad de compresión comercialmente disponible de Kato Tekko Co. Como se utiliza en la presente, la frase "resistencia al desgarre en húmedo" es una medida de la capacidad que tiene una estructura fibrosa y/o un producto de papel que incorpora una estructura fibrosa para absorber energía cuando está húmeda y sometida a deformación normal al plano de la estructura fibrosa y/o el producto de papel. La resistencia a la rotura en estado húmedo se puede medir utilizando un aparato Thwing-Albert Burst Tester Cat. núm. 177 equipado con una celda de carga de 2000 g comercialmente disponible de Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA. "Peso base" como se utiliza en la presente es el peso por área unitaria de una muestra indicada en libras/3000 pies2 o g/m2. El peso de base se mide preparando una o más muestras de un área determinada (m2) y pesando la muestra(s) de una estructura fibrosa según la presente invención y/o un producto de papel que comprende esta estructura fibrosa en una balanza de carga superior con una resolución mínima de 0.01 g. La balanza está protegida de corrientes de aire y otras perturbaciones utilizando un escudo contra las corrientes de aire. Se registran los pesos cuando las lecturas en la balanza son constantes. Se calcula el peso promedio (g) y el área promedio de las muestras (m2). El peso base (g/m2) se calcula dividiendo el peso promedio (g) por el área promedio de las muestras (m2). "Dirección de la máquina" o "DM" como se utiliza en la presente significa la dirección paralela al flujo de la estructura fibrosa a través de la máquina de fabricar papel y/o el equipo de fabricar el producto. "Dirección transversal de la máquina" o "DT" como se utiliza en la presente significa la dirección perpendicular a la dirección de la máquina en el mismo plano de la estructura fibrosa y/o el producto de papel que comprende la estructura fibrosa. El término "densidad aparente" o "densidad" como se utiliza en la presente, se refiere al peso base de una muestra dividido entre el calibre con las conversiones adecuadas incorporadas en el mismo. La densidad aparente que se utiliza en la presente tiene las unidades de g/cm3. "Resistencia total a la tracción" como se utiliza en la presente significa la media geométrica de las resistencias a la rotura en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la máquina en gramos por cm del ancho de la muestra. Matemáticamente, esta es la raíz cuadrada del producto de las resistencias a la rotura en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la máquina en gramos por cm del ancho de la muestra. "Propiedad de flexión" como se utiliza en la presente se determina para una estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú utilizando el aparato probador de flexión pura KES-FB2 comercialmente disponible de Kato Tekko Co. "Flexibilidad" como se utiliza en la presente significa la pendiente de la secante de la curva del gráfico derivada de los datos de fuerza contra porcentaje de estiramiento cuya secante pasa a través del origen (0 % de estiramiento, 0 fuerza) y a través del punto en la curva del gráfico en donde la fuerza por centrímetro del ancho es 20 gramos. Por ejemplo, para una muestra de la estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú de la presente invención que se estira 10 % (es decir, 0.1 cm/cm de longitud) con 20 gramos de fuerza por cm del ancho de la muestra, la pendiente de la secante a través (0 % estiramiento, 0 fuerza) y (10 % estiramiento, 20 fuerza) es 2.0 utilizando la fórmula:
Pendiente = X2 - X1
"Flexibilidad total" como se utiliza en la presente significa la media geométrica de la flexibilidad en la dirección de la máquina y la flexibilidad en la dirección transversal de la máquina. Matemáticamente, esta es la raíz cuadrada del producto de la flexibilidad en la dirección de la máquina y la flexibilidad en la dirección transversal de la máquina en gramos por cm. "Factor WABY" como se utiliza en la presente significa la proporción de la flexibilidad total a la resistencia total a la tracción. Se ha determinado que el factor WABY es un factor que caracteriza las realizaciones de la invención que son fuertes y sin embargo tienen alta suavidad percibida al comprimir el papel. Esta proporción se denomina el factor WABY. Por ejemplo, una muestra tiene una flexibilidad total de 20 g/cm, y una resistencia total a la tracción de 154 g/cm tiene un factor WABY de 0.13. Brevemente, la suavidad táctil percibida del papel tisú está inversamente relacionada a su factor WABY. Además, se observa que el factor WABY es adimensional debido a que tanto la flexibilidad como la resistencia total a la tracción, como se definieron anteriormente están en g/cm, su proporción es adimensional. "Pelusa", como se utiliza en la presente se mide según el procedimiento que se expone en la patente de los EE.UU. núm. 5,814,188 asignada en común, otorgada el 20 de 29 de 1998 a Vinson y col., y que se incorpora en la presente invención como referencia. Como se utiliza en la presente, los artículos "un" y "unos" cuando se utilizan en la presente invención, por ejemplo, "un surfactante aniónico" o "una fibra" se comprende que significan uno o más del material que se reivindica o describe. Todos los porcentajes y proporciones están calculados en peso, a menos que se indique de otra manera. Todos los porcentajes y proporciones están calculados con base en la composición total a menos que se especifique de otra manera. A menos que se especifique de otro modo, todos los niveles del componente o la composición se expresan en referencia al nivel de activo de ese componente o composición, y son exclusivos de impurezas, por ejemplo, solventes residuales o subproductos, los cuales pueden estar presentes en las fuentes comercialmente disponibles.
La estructura fibrosa Las estructuras fibrosas y/o el papel tisú de la presente invención se puede elaborar por diferentes métodos. Ejemplos no exhaustivos de los tipos de estructuras fibrosas y/o los tipos de papel tisú incluyen papel tisú prensado convencionalmente y/o prensado en fieltro; papel tisú densificado por un patrón o con un alambre de formación que tiene un patrón y/o una banda de tela/resina que tiene un patrón; papel tisú de alto volumen no compactado, papel tisú no compactado y papel tisú rizado o no rizado. El papel tisú puede ser de estructura homogénea y/o de una sola hoja o de múltiples hojas.
Además, las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que incorporan las mismas pueden ser rizados o no rizados. Aún más, los productos higiénicos de papel tisú que incorporan las estructuras fibrosas de la presente invención pueden incorporar fibras secas por vía de un proceso de tendido en seco y/o agentes aglutinantes de látex por vía de un proceso de tendido en húmedo. Se pueden utilizar métodos de convención convencionales para convertir los rollos secos de la estructura fibrosa según la presente invención en productos higiénicos de papel tisú de una sola hoja y/o de múltiples hojas. Ejemplos no exhaustivos de estos métodos de conversión incluyen el grabado en relieve de alta presión, rizado en estado seco, unión de hojas, calandrado y/u otros tratamientos mecánicos de las estructuras fibrosas. La estructura fibrosa puede elaborarse con un cargamento fibroso que produce una capa de material continuo fibroso embriónico o un cargamento fibroso que produce un material continuo fibroso embriónico de múltiples capas. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener un peso base de aproximadamente 12 g/m2 a aproximadamente 120 g/m2 y/o de aproximadamente 4 g/m2 a aproximadamente 80 g/m2 y/o de aproximadamente 17 g/m2 a aproximadamente 70 g/m2 y/o de aproximadamente 20 g/m2 a aproximadamente 60 g/m2. Usualmente, una sola hoja de la estructura fibrosa tiene un peso base de aproximadamente 12 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener un tracción total en estado seco mayor de aproximadamente 59 g/cm y/o de aproximadamente 63 g/cm a aproximadamente 1 ,575 g/cm y/o de aproximadamente
78 g/cm a aproximadamente 985 g/cm y/o de aproximadamente 78 g/cm a aproximadamente 394 g/cm y/o de aproximadamente 98 g/cm a aproximadamente 335 g/cm. Usualmente una sola hoja de la estructura fibrosa tiene una tracción total en estado seco de aproximadamente 39 g/cm a aproximadamente 590 g/cm. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener una resistencia a la rotura en estado húmedo mayor de aproximadamente de 10 g/cm y/o de aproximadamente 12 g/cm a aproximadamente 394 g/cm y/o de aproximadamente 13 g/cm a aproximadamente 197 g/cm y/o de aproximadamente 15 g/cm a aproximadamente 197 g/cm y/o de aproximadamente 15 g/cm a aproximadamente 78 g/cm. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener un coeficiente de deslizamiento atascamiento mayor de aproximadamente 0.007 y/o de aproximadamente 0.007 a aproximadamente 0.055 y/o de aproximadamente de 0.008 a aproximadamente 0.050 y/o de aproximadamente de 0.008 a aproximadamente,035. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener un coeficiente de fricción mayor de aproximadamente 0.1 y/o de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.90 y/o de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.85 y/o de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.65 y/o de aproximadamente 0.15 a aproximadamente 0.60. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener una flexión mayor de aproximadamente 0.008 gfcm2/cm y/o de aproximadamente 0.008 gf*cm2/cm a aproximadamente 0.15 gf*cm2/cm y/o de aproximadamente 0.01 gf*cmz/cm a aproximadamente 0. 4 gf*cm2/cm. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener un volumen (grosor inicial-final) mayor de aproximadamente 0.03 mm y/o de aproximadamente 0.03 mm a aproximadamente 0.5 mm y/o de aproximadamente 0.05 mm a aproximadamente 0.4 mm. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener una abundancia (linealidad de la curva de compresión) mayor de aproximadamente 0.5 y/o de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 1 y/o de aproximadamente 0.55 a aproximadamente 0.85. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener una energía requerida para la compresión mayor de aproximadamente 0.02 gf*cm/cm2 y/o de aproximadamente 0.02 gf*cm/cm2 a aproximadamente 0.13 gf*cm/cm2 y/o de aproximadamente 0.025 gf*cm/cm2 a aproximadamente 0.12 gf*cm/cm2. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener una elasticidad (% de resistencia) mayor de aproximadamente 35 % y/o de aproximadamente 35 % a aproximadamente 75 % y/o de aproximadamente 40 % a aproximadamente 65 %. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener una suavidad como se mide utilizando un perfilómetro (PSS) mayor de 500 y/o de aproximadamente 500 a aproximadamente 1200 y/o de aproximadamente 600 a aproximadamente 1000 y/o aproximadamente 650 a aproximadamente 850. Alternativamente, las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener una suavidad como se mide utilizando un aparato probador de superficie «ATO KES-FB4 (SMD) mayor de 0.5 micrones y/o de aproximadamente 0.5 micrones a aproximadamente 5 micrones y/o de aproximadamente 0.6 micrones a aproximadamente 5 micrones y/o de aproximadamente 0.7 micrones a aproximadamente 4 micrones. Las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener un calibre (4-hojas) mayor de aproximadamente 0.02 cm y/o de aproximadamente 0.02 cm a aproximadamente 0.15 cm y/o de aproximadamente 0.0254 cm a aproximadamente 0.114 cm. Las propiedades descritas en la presente pueden ser para una sola hoja de la estructura fibrosa y/o un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja que incorpora por lo menos una hoja que comprende la estructura fibrosa de la presente invención.
Cargamento fibroso El cargamento fibroso de la presente invención comprende una o más fibras y usualmente uno o más ingredientes opcionales.
Polímero de silicona catiónica El polímero de silicona catiónica de la presente invención comprende una o más unidades de polisiloxano, preferentemente unidades de polidimetilsiloxano de la fórmula -{(CH3)2S¡0}c- que tienen un grado de polimerización c de 1 a 1000, preferentemente de 20 a 500, más preferentemente de 50 a 300, aún más preferentemente de 100 a 200, y unidades libres de organosilicona que comprenden por lo menos una unidad dicuaternaria. En una realización preferida de la presente invención, el polímero de silicona catiónica tiene de 0.05 a 1.0 de fracción molar, más preferentemente de 0.2 a 0.95 de fracción molar, aún más preferentemente de 0.5 a 0.9 de fracción molar de las unidades libres de organosilicona escogidas de entidades orgánicas divalentes catiónicas. La entidad orgánica divalente catiónica preferentemente se escoge de unidades de ?,?,?',?'- tetrametil-1 ,6-hexanodiamonio. Este polímero de silicona catiónica también puede contener de 0 a 0.95 de fracción molar, preferentemente de 0.001 a 0.5 de fracción molar, más preferentemente de 0.05 a 0.2 de fracción molar del total de las unidades libres de organosilicona, las aminas de óxido de polialquileno de la siguiente fórmula:
[- Y - 0 (-CaH2aO)b - Y - ]
en donde Y es un grupo orgánico divalente que comprende una amina secundaria o terciaria, preferentemente un residuo de alquilenamina C, a C8; a es de 2 a 4, y b es de 0 a 100. Los bloques de óxido de polialquileno pueden estar formados de óxido de etileno (a = 2), óxido de propileno (a = 3), óxido de butileno (a = 4) y mezclas de éstos, en una forma al azar o de bloques. Estas unidades que contienen amina de óxido de polialquileno se pueden obtener introduciendo en la estructura del polímero de silicona, compuestos tales como los que se comercializan bajo la marca registrada Jeffamine® de Huntsman Corporation. Una Jeffamine preferida es Jeffamine ED-2003. El polímero de silicona catiónica escogido también puede contener de 0, preferentemente de 0.001 a 0.2 de fracción molar, del total de las unidades libres de organosilicona, de -NR3+, en donde R es alquilo, hidroxialquilo o fenilo. Estas unidades se pueden considerar como tapas de extremos. Además el polímero de silicona catiónica escogido generalmente contiene aniones, escogidos de aniones inorgánicos y orgánicos, más preferentemente escogidos de carboxilatos C C2o saturados e insaturados y mezclas de éstos para equilibrar la carga de las entidades cuaternarias, de esta manera el polímero de silicona catiónica también comprende estos aniones en una proporción de la carga cuaternaria. Conceptualmente, con el propósito de clarificación, los polímeros de silicona catiónica escogidos pueden considerarse como copolímeros de bloques no reticulados o "lineales" incluyendo "bucles" no sustantivos en la tela pero modificadores de la energía superficial formados de las unidades de polisiloxano, y "ganchos" sustantivos en la tela. Una clase preferida de los polímeros catiónicos escogidos (ilustrada por la estructura 1 más adelante) pueden considerarse que comprenden un solo bucle y dos ganchos; otra clase muy preferida comprende dos o más, preferentemente tres o más "bucles" y dos o más, preferentemente tres o más "ganchos" (¡lustrada por las estructuras 2a y 2b más adelante), y aún otra (ilustrada por la estructura 3 más adelante) comprende dos "bucles" colgantes de un solo "gancho". De particular interés en la presente selección de polímeros de silicona catiónica es que los "ganchos" no contienen silicona y que cada "gancho" comprende por lo menos dos átomos de nitrógeno cuaternario. También es de interés en la presente selección de los polímeros de silicona catiónica preferidos es que el nitrógeno cuaternario está preferentemente ubicado en la "columna principal" del polímero "lineal", a diferencia de estructuras alternas y menos preferidas en las cuales el nitrógeno cuaternario se incorpora en una entidad o entidades que forman una estructura "pendiente" o "colgante" de la "columna principal".
Las estructuras son completadas por entidades terminales las cuales pueden ser no cargadas o cargadas. Además, puede estar presente cierta proporción de las entidades no cuaternarias libres de silicona, por ejemplo la entidad [- Y - O (-CaH2aO)b - Y - ] como se describió anteriormente. Por supuesto no es la intención que el modelo conceptual presentado sea exciuyente de otras porciones, por ejemplo las entidades de conexión, las cuales pueden estar presentes en los polímeros de silicona catiónca siempre que no interrumpan sustancialmente la función propuesta como agentes de beneficio para papel tisú. En más detalle, los polímeros de silicona catiónica en la presente tienen una o más unidades de polisiloxano y una o más entidades de nitrógeno cuaternario, incluyendo polímeros en donde el polímero de silicona catiónica tiene la fórmula:
ESTRUCTURA 1 en donde: R1 se escoge independientemente del grupo formado por: alquilo Ci. 22, alquenilo C2-22. alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22, y mezclas de éstos; R2 se escoge independientemente del grupo formado por: porciones orgánicas divalentes que pueden contener uno o más átomos de oxígeno (tales entidades preferentemente consisten esencialmente de C y H o de C, H y O); X se escoge independientemente del grupo formado por epóxidos abridores de anillo; R3 se escoge independientemente de grupos de poliéter que tienen la fórmula:
-M1(CaH2aO)b-M2
en donde M1 es un residuo de hidrocarburo divalente; M2 se escoge independientemente del grupo formado por H, alquilo C1-22, alquenilo C2.22. alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22, hidroxialquilo C -22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialqiulo, y mezclas de éstos; Z se escoge independientemente del grupo formado por entidades orgánicas monovalentes que comprenden por lo menos un átomo de nitrógeno cuaternizado; a es de 2 a 4; b es de 0 a 100; c es de 1 a 1000, preferentemente mayor de 20, más preferentemente mayor de 50, preferentemente menos de 500, más preferentemente menor de 300, aún más preferentemente de 100 a 200; d es de 0 a 100; n es el número de cargas positivas asociadas con el polímero de siiicona catiónica, el cual es mayor de o igual a 2; y A es un anión monovalente, una realización preferida de los polímeros de siiicona catiónica de la estructura 1, Z se escoge independientemente del grupo formado por:
(v) Grupo monovalente eterocíclico aromático o alifátíco, sustituido o no sustituido que contiene al menos un átomo de nitrógeno cuaternizado;
en donde: 12, R13, R14 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: alquiIoC -22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22> hidroxialquilo C -22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; R 5 es -O- o NR 9; R16 es un residuo de hidrocarburo divalente; R17, R18, R19 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: H, alquilo C1-22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo Ce-22, hidroxialquilo C-,.^, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; y e es de 1 a 6. En una realización muy preferida, los polímeros de silicona catiónica en la presente tienen una o más unidades de polisiloxano y una o más entidades de nitrógeno cuaternario, incluyendo polímeros en donde el polímero de silicona catiónica tiene la fórmula: (Estructura 2a) ESTRUCTURA 2a: polímero de silicona catiónica compuesto de unidades alternas de: (I) Un polisiloxano de la siguiente fórmula
una entidad orgánica divalente que comprende por lo menos dos átomos de nitrógeno cuaternario. Observe que la estructura 2a comprende la combinación alterna de tanto el polisiloxano de la fórmula representada como la entidad orgánica divalente, y que la entidad orgánica divalente está libre de organosilicona que corresponde a un "gancho" preferido en la descripción anterior. En este polímero de silicona catiónica preferido, R se escoge independientemente del grupo formado por: alquilo C1-22, alquenilo C2. 22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22, y mezclas de éstos; R2 se escoge independientemente del grupo formado por: porciones orgánicas divalentes que pueden contener uno o más átomos de oxígeno; X se escoge independientemente deí grupo formado por epóxidos abridores de anillo; R3 se escoge independientemente de grupos de poliéter que tienen la fórmula:
-M1(CaH2aO)b-M2 en donde 1 es un residuo de hidrocarburo divalente; M2 se escoge independientemente del grupo formado por H, alquilo C1-22, alquenilo C2-22. alquiladlo, arilo, cicloalquilo C6.22, hidroxialquilo C -22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; a es de 2 a 4; b es de 0 a 100; c es de 1 a 1 ,000, preferentemente mayor de 20, más preferentemente mayor de 50, preferentemente menor de 500, más preferentemente menor de 300, aún más preferentemente de 100 a 200; y d es de 0 a 100. En una realización aún más preferida del polímero de silicona catiónica de la estructura 2a, el polímero de silicona catiónica tiene la fórmula de la estructura 2b en donde el polisiloxano (i) de la fórmula descrita anteriormente en la estructura 2a está presente con (ii) una entidad orgánica divalente catiónica se escoge del grupo formado por:
(d) Grupo divalente heterocíclico aromático o alifático, sustituido o no sustituido que contiene al menos un átomo de nitrógeno cuaternizado; y
(iii) Opcionalmente, un óxido de polialquilenamina de la fórmula:
[- Y - 0 (-CaH2aO)b - Y - ] Y es un grupo orgánico divalente que comprende una amina secundaria o terciaria, preferentemente un residuo de alquilenamina C-i a C8; a es de 2 a 4; b es de 0 a 100; los bloques de óxido de polialquileno pueden estar formados por óxido de etileno (a = 2), óxido de propileno (a = 3), óxido de butileno (a = 4) y mezclas de éstos, de manera al alzar o de bloques; y opcionalmente, una entidad orgánica monovalente catiónica, para ser utilizados como grupos terminales, escogidos del grupo formado por:
(v) Grupo monovalente heterocíclico aromático o alifático, sustituido o no sustituido que contiene al menos un átomo de nitrógeno cuaternizado;
en donde: R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R 1 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: alquilo C-i.22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arito, cicloalquilo C6-22, hidroxialquilo C1-22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; o en el cual R4 y R6, o R5 y R7, o R8 y R10, o R9 y R11 pueden ser componentes de un grupo alquileno de puente; R12, R 3, R14 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: alquilo C -22, alquenilo C2-22, alquiladlo C6-22, hidroxialquilo C -22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; y R15 es -O- o NR 9; R 6 y M1 son iguales o diferentes residuos de hidrocarburo diferentes; R17, R18, R19 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: H, alquilo C-i.22, alquenilo C2-22. alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22, hidroxialquilo Ci-22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; y Z y Z2son grupos de hidrocarburo divalente iguales o diferentes con por lo menos 2 átomos de carbono, que contiene opcionalmente un grupo hidroxi, y que puede ser interrumpido por varios grupos de éter, éster o amida; en donde, expresado como fracciones de los moles totales de las entidades libres de organosiloxano, la entidad orgánica divalente catiónica (ii) está presente preferentemente de 0.05 a 1.0 de fracción molar, más preferentemente de 0.2 a 0.95 de fracción molar, y aún más preferentemente de 0.5 a 0.9 de fracción molar; el óxido de polialquilenamina (iii) puede estar presente de 0.0 a 0.95 de fracción molar, preferentemente de 0.001 a 0.5, y más preferentemente de 0.01 a 0.2 de fracción molar; en caso de estar presente, la entidad orgánica monovalente catiónica (iv) está presente de 0 a 0.2 de fracción molar, preferentemente de 0.001 a 0.2 de fracción molar; - e es de 1 a 6; m es el número de cargas positivas asociado con la entidad orgánica divalente catiónica, la cual es mayor de o igual a 2; y A es un anión. Se observa que la estructura 2b comprende la combinación alterna de tanto el polisiloxano de la fórmula representada como la entidad orgánica divalente, y que la entidad orgánica divalente está libre de organosilicona que corresponde a un "gancho" preferido en la descripción general antes mencionada. Además la estructura 2b incluye realizaciones en las cuales el polialquilenoxi opcional y/o las entidades de grupo terminales están presentes o ausentes. En aún otra realización, los polímeros de silicona catiónica en la presente tienen una o más unidades de polisiloxano y una o más entidades de nitrógeno cuaternario, e incluyen polímeros en donde el polímero de silicona catiónica tiene la fórmula: (Estructura 3)
ESTRUCTURA 3
en donde: R se escoge independientemente del grupo formado por: alquilo C 22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6.22, y mezclas de éstos;
R2 se escoge independientemente del grupo formado por: porciones orgánicas divalentes que pueden contener uno o más átomos de oxígeno; X se escoge independientemente del grupo formado por epóxidos abridores de anillo; R3 se escoge independientemente de grupos de poliéter que tienen la fórmula:
en donde M1 es un residuo de hidrocarburo divalente; M2 se escoge independientemente del grupo formado por H, alquilo C1-22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22, hidroxialquilo C1-22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialqiulo, y mezclas de éstos; X se escoge independientemente del grupo formado por epóxidos abridores de anillo; W se escoge independientemente del grupo formado por entidadesorgánicas divalentes que comprende por lo menos un átomo de nitrógeno cuaternizado; a es de 2 a 4; b es de 0 a 100; c es de 1 a 1 ,000, preferentemente mayor de 20, más preferentemente mayor de 50, preferentemente menor de 500, más preferentemente menor de 300, aún más preferentemente de 100 a 200; d es de 0 a 100; n es el número de cargas positivas asociado con el polímero de silicona catiónica, el cual es mayor de o igual a 1 ; y A es un anión monovalente, en otras palabras un contraion adecuado. En los polímeros de silicona catiónica preferidos de la estructura 3, W se escoge del grupo formado por:
(d) Grupo divalente heterocíclico aromático o alifático, sustituido o no sustituido que contiene al menos un átomo de nitrógeno cuaternizado; y
donde R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: alquilo C1-22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo C&.22, hidroxialquilo Ci-22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; o en el cual R4 y R5, o R5 y R7, o R8 y R10, o R9 y R11 pueden ser componentes de un grupo alquileno de puente; y Z1 y Z2 son grupos de hidrocarburo divalente iguales o diferentes con por lo menos 2 átomos de carbono, que contienen opcionalmente un grupo hidroxi, y los cuales pueden interrumpirse por uno o varios grupos de éter, éster o amida, polímero de silicona catiónica puede aplicarse al material continuo 9
fibroso embriónico y/o se puede aplicar a una estructura fibrosa seca y/o antes y/o al mismo tiempo y/o después de convertir una o más estructuras fibrosas secas en un producto higiénico de papel tisú. Ejemplos no exhaustivos de procesos adecuados para aplicar el polímero de silicona catiónica a la estructura fibrosa incluyen el rociado, que incluye pero sin limitarse al uso de un disco rociador sobre el material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca antes de enrollarse en un rollo de papel; la extrusión, especialmente por vía de extrusión por ranura, sobre el material continuo embriónico y/o la estructura fibrosa;, y/o mediante impresión, especialmente impresión por rotograbado, sobre el material continuo fibroso embriónico seco y/o el producto higiénico de papel tisú. El polímero de silicona catiónica puede aplicarse al material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de manera homogénea y/o estampada y/o no homogénea. El polímero de silicona catiónica se puede aplicar al material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú de la presente invención a medida que se elabora en una máquina de fabricar papel o a partir de entonces: o mientras está húmedo (es decir, antes del secado final) o seco (es decir, después del secado final). En una realización, una mezcla acuosa que contiene el polímero de silicona catiónica se rocía sobre el material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú a medida que se desplaza a través de la máquina de fabricar papel: Por ejemplo, y no por vía de limitación, haciendo referencia a una máquina de fabricar papel de la configuración general descrita en la patente de los EE.UU. núm. 3,301 ,746, o antes de la presecadora, o después de la presecadora, o aún después de la estación de secado/rizado Yankee, aunque la estructura fibrosa preferentemente se riza después de aplicar el polímero de silicona catiónica. El polímero de silicona catiónica se puede aplicar al material continuo fibroso embrionico en una solución, emulsión, o suspensión acuosa. El polímero de silicona catiónica también se puede aplicar en una solución que contiene un solvente no acuoso adecuado, en el cual se disuelve el polímero de silicona catiónica o con el cual el polímero de silicona catiónica es miscible: por ejemplo hexano. El polímero de silicona catiónica se puede suministrar en forma pura o, preferentemente, emulsionado con un emulsionante surfactante. El polímero de silicona catiónica se puede aplicar después de que la formación del material continuo fibroso ha sido efectuada. En un proceso típico, el material continuo fibroso embrionico se forma y luego se desagua antes de la aplicación del polímero de silicona catiónica con el fin de reducir la pérdida de polímero de silicona catiónica debido al drenaje del agua libre. El polímero de silicona catiónica se puede aplicar al material continuo fibroso embrionico húmedo en una consistencia de fibra mayor de aproximadamente 15 % en la fabricación de papel tisú prensado convencionalmente; y a un material continuo fibroso embrionico húmedo que tiene una consistencia de fibra de entre aproximadamente 20 % y aproximadamente 35 % en la fabricación de papel tisú en máquinas de fabricar papel en donde el recién formado material continuo fibroso embrionico se transfiere desde un alambre Fourdrinier de malla fina a una tela y/o banda impresora/portadora. Los métodos para aplicar el polímero de silicona catiónica al material continuo fibroso embrionico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú incluyen rociado, extrusión por ranura e impresión en rotograbado. Otros métodos incluyen el depósito del polímero de silicona catiónica sobre un alambre de formación o una tela o banda la cual luego se contacta por el material continuo fibroso embrionico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú. Equipos adecuados para rociar los líquidos que contienen el polímero de silicona catiónica sobre los materiales continuos fibrosos embriónicos y/o las estructuras fibrosas secas y/o los productos higiénicos de papel tisú incluyen las boquillas atomizadoras de aire de mezclado externo tal como la boquilla de 2 mm disponible de V.l.B. Systems, Inc., Tucker, Ga. Equipos adecuados para imprimir líquidos que contienen el polímero de silicona catiónica sobre los materiales continuos fibrosos embriónicos y/o las estructuras fibrosas secas y/o los productos higiénicos de papel tisú incluyen impresoras por rotograbado. El polímero de silicona catiónica se puede aplicar uniformemente al material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú. Una distribución uniforme es deseable de modo que sustancialmente toda la hoja se beneficia del efecto táctil del polímero de silicona catiónica. Las distribuciones tanto continuas como con patrón están dentro del alcance de la invención y satisfacen los criterios antes mencionados. Los métodos de aplicación que se decriben en la presente para el polímero de silicona catiónica se pueden utilizar con materiales continuos fibrosos embriónicos y/o estructuras fibrosas secas o húmedas y/o los productos higiénicos de papel tisú. La patente de los EE.UU. núm. 5,059,282 otorgada a Ampulski, y col. incluye técnicas de ejemplo relacionadas con la adición de materiales de silicona a la estructura fibrosa durante su formación. El 22 de octubre de 1991 Incorporada en la presente como referencia. La patente de Ampulski describe un proceso para añadir un compuesto de polisiloxano a un material continuo de papel tisú húmedo ("estructura fibrosa") (preferentemente a una consistencia de fibra de aproximadamente 20 % a aproximadamente 35 %). Este método representa un adelanto en algunos aspectos sobre la adición de químicos en los recipientes de pulpa que suministran la máquina de fabricar papel. Por ejemplo, este medio está dirigido a la aplicación a una de las superficies del material continuo a diferencia de distribuir el aditivo sobre todas las fibras del cargamento.
Muchas técnicas han sido concebidas para aplicar siliconas y/u otros suavizantes químicos a materiales continuos de papel ya secos ("estructuras fibrosas") o el llamado extremo seco de la máquina de fabricar papel o en una operación subsiguiente de conversión al paso de fabricar papel. Técnicas ilustrativas de este campo incluyen la patente de los EE.UU. núm. 5,215,626 otorgada a Ampulski, y col. el 1 de junio de 1993; patente de los EE.UU. núm. 5,246,545 otorgada a Ampulski, y col. el 21 de septiembre de 1993; y la patente de los EE.UU. núm. 5,525,345 otorgada a Warner, y col. el 11 de junio de 1996; todas estas patentes se incorporan en la presente como referencia. La patente de los EE.UU. núm. 5,215,626 describe un método para preparar papel tisú suave mediante la aplicación de un polisiloxano a un material continuo seco ("estructura fibrosa"). La patente de los EE.UU. núm. 5,246,545 describe un método similar que utiliza una superficie de transferencia calentada. Finalmente, la patente de Warner describe métodos de aplicación que incluyen el recubrimiento por rodillo y la extrusión para aplicar composiciones particulares a la superficie del material continuo de papel tisú seco ("estructura fibrosa"). La silicona catiónica se puede aplicar a una o ambas superficies de un material continuo embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de forma tal que una o ambas superficies exteriores de un producto higiénico de papel tisú resultante que incorpora la estructura fibrosa tiene el polímero de silicona catiónica presente en el mismo. En una realización, la silicona catiónica se puede aplicar a una superficie de un material continuo embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de forma tal que la silicona catiónica pasa a través del material continuo embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de forma tal que ambas superficies de un material continuo embriónico y/o la estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú tienen silicona catiónica presente en la misma. La estructura fibrosa de la presente invención y/o el producto higiénico de papel tisú que incorpora esta estructura fibrosa puede comprender de aproximadamente 0.0001 % a aproximadamente 10 % y/o de aproximadamente 0.001 % a aproximadamente 5 % y/o de aproximadamente 0.005 % a aproximadamente 3 % y/o de aproximadamente 0.005 % a aproximadamente 2 % y/o de aproximadamente 0.005 % a aproximadamente 1.5 % en peso seco de la estructura fibrosa o el producto higiénico de papel tisú del polímero de silicona catiónica. Se hace referencia a las siguientes patentes y solicitudes de patente las cuales describen polímeros de silicona catiónica adecuados para utilizar en la presente invención: WO 02/06 403; WO 02/18528, EP 1 199 350; DE OS 100 36 533; WO 00/24853; WO 02/10259; WO 02/10257 y WO 02/10256. Ejemplo de síntesis: cuando de otro modo no son conocidos o no están disponibles en el mercado, los polímeros de silicona catiónica en la presente se pueden preparar mediante técnicas convencionales como se describe en el documento WO 02/18528.
Ingredientes opcionales Las estructuras fibrosas de la presente invención pueden comprender, además del polímero de silicona catiónica, un ingrediente opcional escogido del grupo formado por resinas de resistencia permanente en estado húmedo, suavizantes químicos diferentes a las siliconas catiónicas que se describieron anteriormente, resinas de resistencia temporal en estado húmedo, resinas de resistencia en estado seco, agentes humectantes, agentes para resistir la formación de pelusa, agentes mejoradores de la absorbencia, agentes inmovilizantes, particularmente en combinación con composiciones de loción emoliente, agentes antivirales incluyendo ácidos orgánicos, agentes antibacterianos, poliésteres de poliol, agentes antimigración, plastificantes de polihidroxi, cargas (arcillas), humectantes y mezclas de éstos. Estos ingredientes opcionales pueden añadirse al cargamento fibroso, al material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca. Estos ingredientes opcionales pueden estar presentes en la estructura fibrosa en cualquier nivel basado en el peso seco de la estructura fibrosa. Los ingredientes opcionales pueden aplicarse al cargamento fibroso y/o el material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de la presente invención. Además, los ingredientes opcionales, tales como otros suavizantes químicos, más particularmente lociones, especialmente lociones transferibles, pueden aplicarse a la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú después de que la silicona catiónica ha sido aplicada al mismo. Los ingredientes opcionales pueden estar presentes en la estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú de la presente invención a un nivel de aproximadamente 0.001 % a aproximadamente 50 % y/o de aproximadamente 0.001 % a aproximadamente 30 % y/o de aproximadamente 0.001 % a aproximadamente 22 % y/o de aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 5 % y/o de aproximadamente 0.03 % a aproximadamente 3 % y/o de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 2 % y/o de aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 1 % en peso, basado en la estructura fibrosa seca o el producto higiénico de papel tisú.
Procesos de la presente invención: La estructura fibrosa de la presente invención se puede fabricar mediante cualquier proceso adecuado de fabricar papel.
Un ejemplo no exhaustivo de un proceso adecuado de fabricar papel para fabricar la estructura fibrosa de la presente invención se describe como sigue. En una realización, un cargamento fibroso se prepara mezclando una o más fibras con agua. Se pueden añadir uno o más ingredientes opcionales adicionales al cargamento fibroso. El cargamento fibroso luego se coloca en una caja de entrada en capas, de una máquina de fabricar papel. El cargamento fibroso luego se deposita sobre una superficie porosa para formar un material continuo fibroso embriónico de una sola capa o múltiples capas. El polímero de silicona catiónica y/o los ingredientes opcionales se pueden añadir al material continuo fibroso embriónico mediante rociado y/o extrusión y/o impresión y/o por cualquier otro proceso adecuado conocido por los que tienen experiencia ordinaria en la industria. El material continuo embriónico luego se pueden transferir a una banda de secado por circulación de aire y/o una secadora Yankee de forma tal que el material continuo fibroso embriónico se seca por vía de secado por circulación de aire y/o por vía de la secadora Yankee. Desde la banda de secado por circulación de aire, si hay una presente, la estructura fibrosa se puede transferir a una secadora Yankee. Desde la secadora Yankee, la estructura fibrosa se puede transferir a una rebobinadora para formar un rollo de la estructura fibrosa seca. Durante este paso de transferencia, el polímero de silicona catiónica y/o los ingredientes opcionales se pueden aplicar a la estructura fibrosa seca. La estructura fibrosa se puede convertir en varios productos de papel, particularmente productos higiénicos de papel tisú, tanto en formas de una sola hoja como en formas de múltiples hojas. Durante el paso de conversión, el polímero de silicona catiónica se puede aplicar a la estructura fibrosa. Por consiguiente, el polímero de silicona catiónica se puede aplicar antes y/o al mismo tiempo con y/o después del paso de conversión.
Ejemplos no exhaustivos Los siguientes ejemplos emplean un polímero de silicona catiónica según la presente invención. El polímero de silicona catiónica se utiliza típicamente en la forma de una emulsión que contiene un óxido de amina, un surfactante no iónico, etanol y agua. En una realización, la emulsión se forma como sigue: 24.39 g de una solución de silicona catiónica (80 % polímero de silicona catiónica/20 % etanol) se mezcla con 6.05 g C12-15 E03 (4) en una mezcladora normal de paleta de laboratorio. Después de 10 minutos, se añade 6.7g de etanol. Después de otros 10 minutos, se añaden 8.71 g de solución activa al 31 % en agua de óxido de alquildimetilamina C12-14 (2). Después de otros 10 minutos, se añaden rápidamente a la mezcla 54.2 g de agua desmineralizada, bajo agitación continua. El pH de la emulsión se lleva a pH 7.5 con 0.8 g 0.1 M HCI. La emulsión se puede diluir a una concentración de 10-20 % aproximadamente de polímero de silicona catiónica. Ejemplo 1 : una realización de un papel tisú facial según la presente invención se prepara como sigue. Una pulpa acuosa de Northern Softwood Kraft (NSK) a una consistencia de aproximadamente 3 % se forma utilizando una mezcladora convencional de pulpa y se pasa a través de una tubería de suministro de materia prima hacia la caja de entrada del Fourdrinier. Una dispersión al 1 % de Kymene 557 LX de Hercules se prepara y se añade a la tubería de suministro de materia prima de NSK a un índice suficiente para suministrar 0.8 % de Kymemne 557 LX basado en el peso seco del papel tisú higiénico final. La absorción de la resina para la resistencia permanente en estado húmedo se aumenta pasando la pulpa tratada a través de una mezcladora en línea. Una solución acuosa de carboximetilcelulosa (CMC) disuelta en agua y diluida a una concentración de la solución a 1 % luego se añade a la tubería de suministro de materia prima de NSK después de la 7
mezcladora en línea a un índice de aproximadamente 0.1 % de CMC en peso basado en el peso seco del papel tisú higiénico final. La pulpa acuosa de fibras de NSK pasa a través de una bomba centrífuga de materia prima para ayudar a distribuir la CMC. Una dispersión acuosa de disebo dimetil amonio metil sulfato (DTDMAMS) (170 °F/76.6 °C) a una concentración de 1 % en peso se añade a la tubería de materia prima de NSK a un índice de aproximadamente 0.1 % en peso de DTDMAMS (sulfato de disebodimetilamoniomet.il) basado en el peso seco del papel tisú higiénico final. Una pulpa acuosa de fibras de pulpa fibrosa Kraft blanqueadas de eucalipto (de Aracruz, Brasil) de aproximadamente 1.5 % en peso se forma utilizando una mezcladora de pulpa convencional y se pasa a través de una tubería de materia prima hacia la caja de entrada del Fourdrinier. Este cargamento de eucalipto se junta con la pulpa de NSK en la bomba de abanico donde ambos se diluyen con agua dulce a una consistencia de aproximadamente 0.2 %. Una pulpa acuosa de fibras de pulpa fibrosa Kraft de eucalipto blanqueadas de (de Aracruz, Brasil) de aproximadamente 3 % en peso se forma utilizando una mezcladora convencional de pulpa. La pulpa de eucalipto pasa a la segunda bomba de abanico en donde se diluye con agua blanca a una consistencia de aproximadamente 0.2 %. Las pulpas de NSK eucalipto y eucalipto se dirigen a una caja de entrada de múltiples canales equipada adecuadamente con láminas de separación en capas para mantener las corrientes como capas separadas hasta que se descargan sobre un alambre Fourdrinier en movimiento. Se utiliza una caja de entrada de tres cámaras. La pulpa de eucalipto que contiene 48 % del peso seco del papel tisú higiénico se dirige a la cámara que conduce a la capa en contacto con el alambre, mientras la pulpa de NSK eucalipto que comprende 52 % (27-35 % NSK y 17-25 % de eucalipto) del peso seco del papel final se dirige a la cámara que conduce a la capa central e interior. Las pulpas de NSK eucalipto eucalipto se combinan en el punto de descarga de la caja de entrada en una pulpa compuesta. La pulpa compuesta se descarga sobre el alambre Fourdriner en movimiento y se desagua con ayuda de un deflector y cajas de vacío. El material continuo húmedo embriónico se transfiere desde el alambre Fourdrinier, a una consistencia de fibra de aproximadamente 17 % en peso en el punto de transferencia, a una tela de secado con patrón. La tela de secado está diseñada para producir un papel tisú densificado con un patrón con áreas desviadas discontinuas de baja densidad dispuestas dentro de una red continua de áreas de alta densidad (de nudillos). Esta tela de secado se forma moldeando una superficie de resina impermeable sobre una malla de fibras de soporte. La tela de soporte es una malla de doble capa de 48 x 52 filamentos. La diferencia de grosor entre el molde de resina y esta tela es de aproximadamente 8 mil. El área de nudillos es de aproximadamente 35-50 % y las células abiertas permanecen a una frecuencia de aproximadamente 10-87 por cm2. Se logra desaguado adicional mediante vacío ayudado por drenaje hasta que el material continuo tiene una consistencia de fibra de aproximadamente 23-27 %. Mientras permanece en contacto con la tela de formación con patrón, el material continuo con patrón se preseca con aire soplado a través del mismo a una consistencia de fibra de aproximadamente 60 % en peso. El material continuo semiseco luego se adhiere a la superficie de la secadora Yankee con un adhesivo de rizar rociado que comprende una solución acuosa al 0.250 % de alcohol polivinílico. El índice de suministro del adhesivo a la superficie del secador Yankee fue de 0.1 % de sólidos adhesivos en función del peso seco de la trama. Antes del rizado seco con una cuchilla desde la secadora Yankee, la consistencia de fibra aumentó hasta aproximadamente 98 %. Después de la cuchilla, el materia! continuo es calandrado a través de todo su ancho con un rodillo de calandria de acero a caucho que funciona a una carga de 2-3.5 MPa. El papel tisú resultante tiene un peso base de aproximadamente 20-25 g/m2; una resistencia total a la tracción en estado seco de una hoja entre 98 y 146 g/cm, una resistencia a la rotura en estado húmedo de 1 hoja entre 13 y 26 g/cm y un calibre de 2 hojas de aproximadamente 0.038-0.05 cm. El papel tisú resultante luego se combina con una hoja similar para formar un papel tisú densificado con patrón, rizado, de dos hojas de forma tal que las fibras de eucalipto están orientadas hacia afuera y se somete a calandrado entre dos cilindros de calandria de acero liso. La emulsión de polímero de silicona catiónica luego se extruye por ranura sobre ambos lados en contacto con la piel humana, en una cantidad añadida de aproximadamente 0.8-1.0 g/m2 de la emulsión por lado, equivalente a un nivel añadido total de 0.7-1.0 % en peso de silicona por hoja, basado en el peso total de las fibras. Luego se unen las hojas del producto utilizando una rueda mecánica para unir hojas para asegurar que ambas hojas permanezcan juntas. El papel tisú de dos hojas resultante tiene a) un peso base total de aproximadamente 39-50 g/m2; b) una resistencia total a la tracción de dos hojas entre 177 y 276 g/cm; c) una resistencia a la rotura en estado húmedo de dos hojas entre 39 y 51 g/cm; d) un calibre de 4 hojas de aproximadamente 0.05 y 0.09 cm; e) un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento de aproximadamente 0.010-0.018; f) una rigidez a la flexión (B) de aproximadamente 0.01-0.04 g.cm2/cm; y g) una producción de pelusa de 10-12 unidades de pelusa. Un panel de jueces expertos considera que el papel tisú resultante es más suave que una muestra de papel tisú no tratada. Ejemplo 2: una realización de un papel tisú facial según la presente invención se prepara según el Ejemplo 1 , siendo las fibras de eucalipto reemplazadas por fibras de acacia (de PT Tel, Indonesia). Ejemplo 3: una realización de un pañuelo de papel tisú convencional prensado en húmedo, rizado en seco, según la presente invención se prepara como sigue. El material continuo de papel tiene una composición de aproximadamente 40 % de Northern Softwood Kraft y 60 % de eucalipto, tiene un peso base de aproximadamente 15.4 g/m2, un calibre de 4 hojas de aproximadamente 0.36mm, una resistencia total a la tracción en estado seco de aproximadamente 768 g/cm y una resistencia a la rotura en estado seco de aproximadamente 225 g. El material continuo de papel contiene aproximadamente 0.9 % en peso de las fibras secas de una resina para la resistencia en estado húmedo (Kymene 617™, disponible de Hercules Incorporated de Wilmington, DE, USA), 0.14 % en peso de las fibras secas de una resina para la resistencia en estado seco (carboximetilcelulosa, disponible de Hercules Incorporated de Wilmington, DE, USA) y aproximadamente 0.05 % en peso de las fibras secas de un suavizante del extremo húmedo (disebo duro dietil éster dimetil amonio cloruro). Después de la fabricación convencional en prensado en húmedo y rizado en seco del material continuo de papel, cuatro hojas del material continuo de papel se combinan entre sí en una operación de combinación fuera de la línea. La bobina original de 4 hojas precombinada posteriormente es convertida a un producto de papel tisú de 4 hojas. La bobina original de 4 hojas se desenrrolla y se somete a calandrado entre dos rodillos de calandria lisos seguido por grabado en relieve de alta presión para lograr la unión de las hojas. La mayor parte del papel tisú permanece sin grabado en relieve. Luego se imprime la emulsión de polímero de silicona catiónica sobre la superficie del material continuo de papel tisú de 4 hojas utilizando un proceso de impresión de rotograbado. Aproximadamente 1.5 g/m2 de la emulsión se transfiere a cada lado del producto de 4 hojas, equivalente a un total añadido de silicona de 0.5 % en peso del peso de papel tisú. La estación de impresión consiste de dos rodillos grabados de anilox orientados uno al otro en una disposición horizontal y formando un espacio entre los mismos a través del cual se pasa el papel tisú de 4 hojas. La geometría se ordena de manera que los rodillos tocan el material continuo de papel y transfieren la loción macroscópicamente uniformemente sobre ambas superficies del material continuo de papel de 4 hojas, sin embargo el material continuo no cubre ninguno de los dos rodillos anilox. Los rodillos de anilox se graban a un volumen de celdas de aproximadamente 3 mL por metro cuadrado y se suministran con loción desde una cámara cerrada de suministro diseñada para llenar el volumen grabado con loción. El espacio entre los dos rodillos se ajusta para lograr el nivel añadido proyectado. El papel tisú se corta en hojas de aproximadamente 21 cm x 21 cm y se dobla. El producto de papel tisú de 4 hojas obtenido por el proceso descrito arriba tiene un peso base de aproximadamente 61 g/m2, un grosor de 0.27 mm, una resistencia en la dirección de la máquina de 504 g/cm, una resistencia en la dirección transversal de la máquina de 240 g/cm, una resistencia a la rotura de aproximadamente 200 g. El producto de papel tisú de 4 hojas contiene aproximadamente 0.5 % en peso del peso del papel tisú del polímero de silicona catiónica. Un panel de jueces expertos considera que el papel tisú resultante es más suave que una muestra de papel tisú no tratada. Ejemplo 4: una realización de un pañuelo de papel tisú según la presente invención se elabora según el Ejemplo 3 excepto que .5 g/m2 de la emulsión de polímero 2
de silicona catiónica se imprime sobre cada lado exterior del papel tisú, equivalente a un nivel total añadido de 1 % en peso del peso del papel tisú del polímero de silicona catiónica. El producto de papel tisú de 4 hojas tiene un peso base de aproximadamente 62 g/m2, un grosor de 0.27 mm, una resistencia en la dirección de la máquina de 469 g/cm, una resistencia en la dirección transversal de la máquina de 220 g/cm, y una resistencia a la rotura en estado húmedo de aproximadamente 200 g. Un panel de jueces expertos considera que el papel tisú resultante es más suave que la muestra de papel tisú tratada con 0.5 % en peso del papel tisú. Ejemplo 5: una realización de un producto higiénico de papel tisú según la presente invención se elabora según el Ejemplo 3 excepto que la emulsión de polímero de silicona catiónica se aplica al material continuo utilizando un proceso diferente de aplicación. El suavizante emulsionado se rocía sobre el papel tisú utilizando un equipo de rociado de disco rotativo (comercialmente disponible de Weitmann & Konrad GmbH & Co KG, Leinfelden, Alemania). El equipo está equipado con 5 rotores por aplicador diseñados para cubrir un ancho del material continuo de 448 mm. Cada rotor consiste de dos discos apilados uno encima de otro. Cada uno de los discos es alimentado con cantidades iguales de la emulsión de silicona catiónica. La distancia del centro del rotor al material continuo es aproximadamente 154 mm. Los discos tienen un diámetro de aproximadamente 80 mm y operan a una velocidad de aproximadamente 3600 rpm. Los discos están separados uniformemente a una distancia de 11.2 cm para cubrir un ancho total de 448 mm. Bajo el efecto de las fuerzas centrífugas generadas por los rotores giratorios el líquido se dispersa en gotitas. 72 °, igual a 20 %, del rocío generado alrededor de los discos se deposita sobre el material continuo mientras el resto se recupera y se alimenta de regreso al aplicador a través de una línea de recirculación. El rocío de cada rotor cubre aproximadamente 224 mm del material continuo excepto para el primer y el último rotor que cubre solo aproximadamente 11.2 cm del material continuo. En cualquier posición se superpone el patrón de rociado de los dos rotores. La adición de emulsión se ajusta a aproximadamente 1.5 g/m2 en cada lado. El producto de papel tisú de 4 hojas resultante tiene un peso base de aproximadamente 61 g/m2 y contiene aproximadamente 0.5 % en peso del peso del papel tisú del polímero de silicona catiónica. Un panel de jueces expertos considera que el papel tisú resultante es más suave que una muestra de papel tisú no tratada. Todos los documentos citados en la Descripción Detallada de la Invención se incorporan en su parte relevante en la presente como referencia; la cita de cualquier documento no debe interpretarse como una admisión de que son parte de una industria anterior con respecto a la presente invención. Aunque realizaciones particulares de la presente invención han sido ilustradas y descritas, será evidente para los experimentados en la industria se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Se ha pretendido, por consiguiente, cubrir en las reivindicaciones anexas todos los cambios y modificaciones que están dentro del alcance de la invención.
Claims (10)
1. Una estructura fibrosa que comprende: a. Una capa de cargamento fibroso; y b. una capa polimérica de silicona catiónica separada de la capa de cargamento fibroso, caracterizado porque el polímero de silicona catiónica comprende una o más porciones de polisiloxano y una o más entidades no colgantes de nitrógeno cuaternario.
2. La estructura fibrosa de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el polímero de silicona catiónica comprende por lo menos 2 o más unidades de polisiloxano y por lo menos 2 o más porciones de nitrógeno cuaternario.
3. Un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja o múltiples hojas escogido del grupo formado por productos higiénicos de papel tisú, pañuelos de papel, productos de papel sanitario, productos de toalla de papel y mezclas de éstos, caracterizado porque comprenden una estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 1.
4. Una estructura fibrosa que comprende: a. Un cargamento fibroso; y b. un polímero de silicona catiónica escogido del grupo formado por: i. Un polímero de silicona catiónica que comprende una o más unidades de polisiloxano, una o más porciones no colgantes de nitrógeno cuaternario y una o más unidades de óxido de alquileno; ii. un polímero de silicona catiónica que comprende una o más unidades de polisiloxano, una o más porciones no colgantes de nitrógeno cuaternario y una o más unidades abridoras de anillo de epóxido; iii. un polímero de silicona catiónica que comprende unidades alternantes de: a) Un polisiloxano que comprende una o más unidades de polisiloxano y una o más porciones no colgantes de nitrógeno cuaternario; y b) una porción orgánica divalente que contiene nitrógeno cuaternario; y iv. mezclas de éstos.
5. Un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja o múltiples hojas escogido del grupo formado por productos higiénicos de papel tisú, pañuelos de papel, productos de papel sanitario, productos de toalla de papel y mezclas de éstos, caracterizado porque comprenden una estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 4.
6. Un proceso para fabricar una estructura fibrosa caracterizado porque comprende los pasos de: a. suministrar un cargamento fibroso; b. depositar el cargamento fibroso sobre una superficie porosa de formación para formar un material continuo fibroso embriónico; c. secar el material continuo fibroso embriónico de forma tal que se forma la estructura fibrosa; y d. aplicar un polímero de silicona catiónica que comprende una o más unidades de polisiloxano y una o más porciones no colgantes de nitrógeno cuaternario al cargamento fibroso y/o el material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa.
7. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el proceso también comprende el paso de convertir la estructura fibrosa en un producto de papel tisú de una sola hoja y/o múltiples hojas.
8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el paso de aplicar el polímero de silicona catiónica a la estructura fibrosa ocurre antes y/o al mismo tiempo con y/o después del paso de conversión.
9. Una estructura fibrosa fabricada por el proceso de conformidad con la reivindicación 6.
10. Un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja o múltiples hojas escogido del grupo formado por productos higiénicos de papel tisú, pañuelos de papel, productos de papel sanitario, productos de toalla de papel y mezclas de éstos, que comprende una estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 9.
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