Фибриллированный пенополиолефин



Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин
Фибриллированный пенополиолефин

 


Владельцы патента RU 2418823:

ДАУ ГЛОБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ИНК. (US)

Изобретение относится в целом к получению вспененного термопласта из водной дисперсии для применения в абсорбирующих материалах. Способ включает добавление, по меньшей мере, одного пеностабилизирующего поверхностно-активного вещества в водную дисперсию, которая содержит термопластичную смолу, воду, и стабилизирующий агент для дисперсных систем, с образованием смеси. Затем в смесь добавляют волокно и вспенивают с образованием пены. После чего из пены удаляют, по меньшей мере, части воды с получением пеноматериала с неячеистой фибриллированной морфологией. Пеноматериал со средней плотностью от приблизительно 0,02 г/см3 до приблизительно 0,07 г/см3 может быть использован в абсорбирующем изделии. Полученный пеноматериал имеет хорошую прочность при растяжении во влажном и сухом состояниях и превосходное качество в отношении спадания во влажном состоянии по сравнению с волокнистыми системами на основе целлюлозы. 4 н. и 31 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл.

 

Предпосылки Создания Раскрытия

Область техники, к которой относится Раскрытие

Настоящее изобретение относится в целом к получению пенополиолефинов для применений в абсорбирующих материалах.

Уровень техники

Абсорбирующие материалы используют во многих изделиях для персонального ухода, начиная от детских памперсов и кончая гигиеническими прокладками/пакетами, используемыми при недержании у взрослых и для женских потребностей. Эффективность абсорбирующих изделий зависит от нескольких свойств абсорбирующего материала сердцевины, включающих высокие объемы пустот, гидрофильность, упругость/эластичность во влажном состоянии, скорость абсорбции, и способность поддерживать объем пустот при намокании. В памперсах, например, абсорбирующая сердцевина должна быстро поглощать жидкость, распределять ее в пространстве пустот и действовать в качестве временного резервуара до тех пор, пока полимеры-суперабсорбенты (SAP) не смогут абсорбировать и удерживать жидкость.

Свойства абсорбирующих материалов, как правило, зависят от способа, которым их наносят на поддерживающую их поверхность. Например, материалы, сформованные “мокрой” выкладкой, как правило, имеют недостатки, связанные с высокой плотностью вследствие плоского расположения волокон. Материалы, сформованные “воздушной” выкладкой, склонны иметь высокий объем, но имеют ограничения по своей стабильности и упругости/эластичности в дополнение к ограничениям пористости. Традиционные распушенная целлюлоза и крепированная ткань показывают высокие объемы пустот и являются гидрофильными, но спадают при намокании. Разработка абсорбирующих пеноматериалов оказалась весьма перспективной в преодолении некоторых из этих недостатков.

Пеноматериалы и вспененные материалы, которые могут проявлять высокие абсорбционные свойства, как правило, изготавливают из эластомеров низкой плотности, пластиков и других материалов с различной пористостью. Существует шесть основных типов пеноматериалов и вспененных материалов: открытоячеистые, закрытоячеистые, гибкие, жесткие, сетчатые и синтактические. Открытоячеистые пеноматериалы имеют взаимосвязанные поры или ячейки и подходят для фильтрационных применений. Закрытоячеистые пеноматериалы не имеют взаимосвязанных пор или ячеек, но являются полезными в применениях, связанных с плавучестью или всплыванием. Гибкие пеноматериалы могут изгибаться, перегибаться или поглощать удары без растрескивания или расслаивания/отслоения. Сетчатые пеноматериалы имеют очень разрыхленную структуру с матрицей, состоящей из межсоединяющей сетки из тонких прядей или стержней (сжатых элементов) материала. Жесткие пеноматериалы имеют матрицу с очень небольшой гибкостью или матрицу, не обладающую гибкостью. Синтактические пеноматериалы состоят из жестких микросфер или стеклянных микрошариков, удерживаемых вместе посредством пластичной или смоляной матрицы.

Пеноматериалы с варьируемыми свойствами, описанные выше, как правило, находят применение в средствах для персонального ухода. Один способ получения пеноматериалов представляет собой введение воздуха в водную дисперсию полимерных частиц в присутствии пеностабилизирующих поверхностно-активных веществ посредством процесса вспенивания. Вспенивание может быть продолжено до тех пор, пока не будет получена желательная плотность пеноматериала. На этом этапе пеноматериал может быть выложен на субстрат или на конвейерную ленту для высушивания. Пример вспененного пенополиолефина (PFF), изготовленного в соответствии с таким способом, показан на ФИГ.1а и 1b, где представлены полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) изображения поперечного сечения (ФИГ.1а) и поверхности (ФИГ.1b) вспененного полиолефина известного уровня техники. Как показано на ФИГ.1а, эти пеноматериалы являются открытоячеистыми от поверхности к поверхности. То есть пеноматериалы имеют непрерывную сетчатую морфологию с открытыми порами, которая включает небольшие поры на поверхности и поры большего размера к середине поперечного сечения, что отображает губчатую морфологию. Капиллярное давление, создаваемое таким типом морфологии, обеспечивает пеноматериалы с некоторыми абсорбционными свойствами в отношении жидкостей, желательными для средств личной гигиены/персонального ухода, такими как абсорбция и распределение или продольное капиллярное распространение излияния (отправления). Однако для таких пеноматериалов существуют ограничения по скорости, с которой жидкость является абсорбированной (скорость излияния). В том случае, когда скорость излияния является слишком высокой, жидкость может выйти за пределы поверхности пеноматериала прежде, чем все жидкое излияние абсорбируется в прокладку из пеноматериала.

Дополнительно, так как капиллярная сила, удерживающая жидкость в небольших поверхностных порах ячеистого пеноматериала, обычно является сильнее, чем осмотическое давление абсорбции полимеров-суперабсорбентов (SAP), пеноматериал может удерживать, по меньшей мере, часть жидкости, предотвращая абсорбцию посредством SAP. Это дает в результате абсорбирующую сердцевину, имеющую жидкость, доступную для повторного смачивания кожи в том случае, когда прикладывают нагрузку на сердцевину.

Еще одна проблема составления пеноматериалов вспененного типа заключается в непостоянном и нежелательном спадании пеноматериала во время процесса высушивания, в связи с чем затрудняется контролирование свойств пеноматериала. Наполненные волокном пеноматериалы оказались полезными в снижении степени спадания во время процесса высушивания. Патенты: US Patent №№6261679 и 6603054, оба выданные Chen et al., описывают способы изготовления абсорбирующих материалов, имеющих основной материал из целлюлозных или других подобных волокон. Как патент '679, так и патент '054, раскрывает, что такие гидрофильные волокна должны составлять преобладающий структурный компонент абсорбирующего пеноматериала, составляя вплоть до 98% по массе массы пеноматериала. Полимерное связующее вещество, которое действует в качестве клея для стержневых волокон (волокон, подобных сжатым элементам) в значительной степени составляет остальные 2-10% массы пеноматериала.

Таким образом, существует постоянная потребность в абсорбирующих изделиях с повышенными скоростями абсорбции. Желательно поддерживать высокие объемы пустот и увеличивать поверхностные отверстия для снижения капиллярного удерживания жидкости.

Краткое изложение Раскрытия

В одной особенности, варианты осуществления, раскрытые в этом документе, относятся к способу получения вспененного термопласта из водной дисперсии, где водная дисперсия включает термопластичную смолу, воду, и стабилизирующий агент для дисперсных систем, где способ включает: добавление, по меньшей мере, одного пеностабилизирующего поверхностно-активного вещества в водную дисперсию с образованием смеси; добавление волокна в смесь; и вспенивание смеси с образованием пены, удаление, по меньшей мере, части воды из пены с получением пеноматериала, где изготовленный пеноматериал имеет неячеистую фибриллированную морфологию.

В другой особенности, варианты осуществления, раскрытые в этом документе, относятся к пеноматериалам, имеющим фибриллированную, неячеистую структуру на основе термопласта, где пеноматериал имеет среднюю плотность приблизительно 0,02 г/см3 - приблизительно 0,07 г/см3. В некоторых вариантах осуществления, пеноматериал может быть использован в абсорбирующем изделии, таком как детский памперс, предмет женской гигиены, изделие, используемое при недержании у взрослых, прокладка раневой повязки, хирургическая губка, медицинская спецодежда, хирургические ткани, полотенце для вытирания, губка для вытирания и упаковочная прокладка для пищевых продуктов.

Другие особенности и преимущества раскрытия будут вытекать со всей очевидностью из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения.

Краткое Описание Чертежей

ФИГ.1а-1b показывают изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), поперечного сечения (1а) и поверхности (1b) пенополиолефина, полученного традиционным способом.

ФИГ.2 иллюстрирует образование пеноматериала из пены в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми в этом документе.

ФИГ.3 показывает экструдер, который может быть использован для получения дисперсий в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми в этом документе.

ФИГ.4а-4b показывают изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), с разрешением 1000 мкм, поперечного сечения (3а) и поверхности (3b) пенополиолефина, полученного в соответствии с одним вариантом осуществления, раскрытым в этом документе.

ФИГ.5 показывает изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), с разрешением 50 мкм, пенополиолефина, полученного в соответствии с одним вариантом осуществления, раскрытым в этом документе.

ФИГ.6 показывает изображение крупным планом, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), с разрешением 10 мкм, поперечного сечения стержня (сжатого элемента) пенополиолефина, изготовленного в соответствии с одним вариантом осуществления, раскрытым в этом документе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к абсорбирующим материалам для использования в абсорбирующих изделиях для персонального ухода и к способам получения абсорбирующих материалов. В частности, некоторые варианты осуществления относятся к пеноматериалам, полученным из частиц термопластичной смолы и термопластичных волокон. В частности, варианты осуществления относятся к пеноматериалам, полученным из водных дисперсий полиолефиновых частиц, которые соединяют с полиолефиновыми волокнами. В последующем описании изложены многочисленные подробности для обеспечения понимания настоящего раскрытия. Однако специалистам в данной области будет понятно, что настоящее раскрытие может быть применено на практике без этих деталей и возможны многочисленные вариации или модификации описанных вариантов осуществления.

Один вариант осуществления изобретения включает способ получения вспененных термопластов. Структуры абсорбентов настоящего изобретения могут быть получены путем смешения термопластических волокон с водной дисперсией, где водная дисперсия может включать термопластичную смолу, воду и стабилизирующий агент. Смесь волокон и водной дисперсии может быть вспенена с образованием пены, которая впоследствии может быть подвергнута сушке для удаления, по меньшей мере, части воды, с образованием пеноматериала.

Как использован в этом документе, термин «вспенивание» или «вспененный» относится к процессу внедрения значительных объемов воздуха, или другого газа, в жидкость, где, в некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, 80% об. вспененного материала состоит из газообразного компонента. В других вариантах осуществления, по меньшей мере, 85% об. вспененного материала состоит из газообразного компонента; и, по меньшей мере, 90% об. вспененного материала состоит из газообразного компонента в дополнительных других вариантах осуществления. Жидкость может представлять собой молекулярный раствор, мицеллярный раствор или дисперсию в водной или органической среде. В общих чертах, вспененную жидкость получают механическими способами, такими как смешение с большим усилием сдвига в атмосферных условиях или необязательно с закачиванием газа в систему при смешении. Термин «пена», используемый в этом документе, относится к жидкости, которая была вспенена, как описано выше, до сушки или удаления жидкой среды. Как использовано в этом документе, сушка и удаление могут быть использованы взаимозаменяемо и могут включать термическое и/или механическое удаление жидкой среды.

Термин «пеноматериал», используемый в этом документе, относится к упругой структуре, образованной путем удаления части жидкой среды из пены, например, может быть удалена, по меньшей мере, часть, значительная часть жидкой среды или вся жидкая среда. Образование пеноматериала из пены в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми в этом документе, проиллюстрировано на ФИГ.2. Пена 5 может включать полости 7, заполненные паром, в пределах дисперсии 8, где дисперсия 8 включает полимерные частицы 10 в жидкой среде 9. Когда жидкую среду 9 удаляют из пены 5 во время процесса сушки или удаления 11, полимерные частицы 10 коалесцируют и плавятся вместе с образованием единой пленки или сообщающихся стержней 12 вокруг захваченных пузырьков пара 13, что дает стабильность получающейся в результате структуре 14. Пленкообразование может зависеть от переменных величин, включающих, среди прочих, температуру плавления полимеров внутри пены, скорость удаления (например, скорость испарения) жидкой среды и общую композицию пены. Например, поскольку воду удаляют из пены, образованной из водной дисперсии, полимеры, содержащиеся в дисперсии, могут коалесцировать, образуя пленку, (при)давая структуру и упругость получающемуся в результате пеноматериалу. В некоторых вариантах осуществления, пеноматериал может быть образован, когда количество остаточной жидкости колеблется в диапазоне от 0 до 20% мас.; от 0 до 10% мас. в других вариантах осуществления; и от 0 до 8% мас. в дополнительных других вариантах осуществления.

Водная Дисперсия

В более общем виде, варианты осуществления настоящего раскрытия относятся к водным дисперсиям и к компаундам (составам), изготовленным из водных дисперсий, которые являются полезными в получении вспененных пеноматериалов. Такие вспененные пеноматериалы могут быть полезными, например, в применениях с использованием абсорбционной способности материалов в отношении жидкостей. Дисперсии, использованные в вариантах осуществления настоящего раскрытия, содержат воду, (А) по меньшей мере, одну термопластичную смолу, и (В) стабилизирующий агент. Их рассматривают более подробно ниже.

Термопластичная смола

Термопластичная смола (А), включенная в варианты осуществления водной дисперсии настоящего раскрытия, представляет собой смолу, которая является сама по себе трудно диспергируемой в воде. Термин «смола», используемый в этом документе, следует истолковывать как включение синтетических полимеров или химически модифицированных природных смол.

Смолы, использованные в этом документе, могут включать эластомеры и смеси олефиновых полимеров. В некоторых вариантах осуществления, термопластичная смола представляет собой полукристаллическую смолу. Термин «полукристаллический» предназначен для идентифицирования тех смол, которые обладают, по меньшей мере, одной эндотермой, когда их подвергают стандартному тестированию посредством дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC). Некоторые полукристаллические полимеры имеют полученную посредством дифференциальной сканирующей калориметрии эндотерму, которая проявляет относительно слабый наклон при повышении температуры сканирования после конечного максимума эндотермы. Это указывает на полимер с широким диапазоном плавления, а не на полимер, имеющий, как обычно подразумевают, отчетливо различимую температуру плавления. Некоторые полимеры, используемые в дисперсиях согласно изобретению, имеют единственную температуру плавления, тогда как другие полимеры имеют более одной температуры плавления.

В некоторых полимерах одна или более температур плавления могут быть отчетливо различимыми так, что весь полимер или часть полимера плавится в довольно узком диапазоне температур, таком как несколько градусов по Цельсию. В других вариантах осуществления, полимер может проявлять широкий диапазон характеристик плавления, около 20°С. В дополнительных других вариантах осуществления, полимер может проявлять широкий диапазон характеристик плавления, более 50°С.

Примеры термопластичной смолы (А), которая может быть использована в настоящем раскрытии, включают гомополимеры и сополимеры (в том числе эластомеры) альфа-олефина, такого как этилен, пропилен, 1-бутен, 3-метил-1-бутен, 4-метил-1-пентен, 3-метил-1-пентен, 1-гептен, 1-гексен, 1-октен, 1-децен, и 1-додецен, которые обычно представлены полиэтиленом, полипропиленом, поли-1-бутеном, поли-3-метил-1-бутеном, поли-3-метил-1-пентеном, поли-4-метил-1-пентеном, сополимером этилена и пропилена, сополимером этилена и 1-бутена, и сополимером пропилена и 1-бутена; сополимеры (в том числе эластомеры) альфа-олефина с сопряженным или несопряженным диеном, которые обычно представлены сополимером этилена и бутадиена и сополимером этилена и этилиден-норборнена; и полиолефины (в том числе эластомеры), такие как сополимеры двух или более альфа-олефинов с сопряженным или несопряженным диеном, которые обычно представлены сополимером этилена, пропилена и бутадиена, сополимером этилена, пропилена и дициклопентадиена, сополимером этилена, пропилена и 1,5-гексадиена, и сополимером этилена, пропилена и этилиден-норборнена; сополимеры этилен-виниловых соединений, такие как сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и винилового спирта, сополимер этилена и винилхлорида, сополимеры этилена и акриловой кислоты или этилена и (мет)акриловой кислоты, и сополимер этилена и (мет)акрилата; стирольные сополимеры (в том числе эластомеры), такие как полистирол, сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (ABS), сополимер акрилонитрила и стирола, сополимер α-метилстирола и стирола, сополимер стирола и винилового спирта, сополимеры стирола и акрилатов, такие как сополимер стирола и метакрилата, сополимер стирола и бутилакрилата, сополимер стирола и бутилметакрилата, и сополимеры стирола и бутадиенов и сшитые полимеры полистирола; и блоксополимеры стирола (в том числе эластомеры), такие как блоксополимер стирола и бутадиена и его гидрат, и тройной блоксополимер стирола, изопрена и стирола; поливиниловые соединения, такие как поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, сополимер винилхлорида и винилиденхлорида, полиметилакрилат, и полиметилметакрилат; полиамиды, такие как нейлон 6, нейлон 6,6, и нейлон 12; термопластичные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат и полибутилентерефталат; поликарбонат, полифениленоксид, и тому подобное; и стеклопластики на основе углеводородов, включая поли-дициклопентадиеновые полимеры и родственные полимеры (сополимеры, тройные полимеры); насыщенные моно-олефины, такие как винилацетат, винилпропионат и винилбутират и тому подобное; виниловые сложные эфиры, такие как сложные эфиры монокарбоновых кислот, включая метилакрилат, этилакрилат, н-бутилакрилат, изобутилакрилат, додецилакрилат, н-октилакрилат, фенилакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, и бутилметакрилат и тому подобное; акрилонитрил, метакрилонитрил, акриламид, их смеси; смолы, полученные полимеризацией, включающей метатезис с раскрытием цикла, и полимеризацией, включающей перекрестный метатезис, и тому подобное. Такие смолы могут быть использованы как таковые или в комбинации двух или более смол.

В одном конкретном варианте осуществления, термопластичная смола может содержать альфа-олефиновый интерполимер этилена с сомономером, включающим алкен, такой как 1-октен. Сополимер этилена и октена может присутствовать как таковой или в комбинации с другой термопластичной смолой, такой как сополимер этилена и акриловой кислоты. В том случае, когда сополимер этилена и октена присутствует вместе с сополимером этилена и акриловой кислоты, соотношение масс между сополимером этилена и октена и сополимером этилена и акриловой кислоты может колебаться в диапазоне от приблизительно 1:10 до приблизительно 10:1, например, от приблизительно 3:2 до приблизительно 2:3. Полимерная смола, такая как сополимер этилена и октена, может иметь кристалличность менее, чем приблизительно 50%, например, менее, чем приблизительно 25%. В некоторых вариантах осуществления, кристалличность полимера может колебаться от 5 до 35%. В других вариантах осуществления, кристалличность полимера может колебаться от 7 до 20%.

Варианты осуществления, раскрытые в этом документе, также могут включать полимерный компонент, который может включать, по меньшей мере, один олефиновый мульти-блокинтерполимер. Подходящие олефиновые мульти-блокинтерполимеры могут включать олефиновые мульти-блокинтерполимеры, описанные, например, в предварительной заявке на патент: US Provisional Patent Application №60/818911. Термин «мульти-блоксополимер» или «мульти-блокинтерполимер» относится к полимеру, содержащему две или более химически отличающиеся зоны или сегменты (называемые как «блоки»), предпочтительно связанные линейным образом, то есть к полимеру, содержащему химически различимые звенья, которые связаны «конец к концу» по отношению к полимеризованной этиленовой функциональности, а не пендантным или привитым образом. В некоторых вариантах осуществления, блоки различаются по количеству или по типу сомономера, включенного в них, по плотности, по степени кристалличности, по размеру кристаллитов, свойственному полимеру с такой композицией, по типу или степени тактичности (изотактический или синдиотактический), по стерео-регулярности или стерео-нерегулярности, по степени разветвления, включая длинноцепочное разветвление или гипер-разветвление, по гомогенности, или по любому другому химическому или физическому свойству. Мульти-блоксополимеры характеризуются уникальными распределениями коэффициента полидисперсности (PDI или Mw/Mn), распределением по длинам блоков, и/или распределением по числу блоков вследствие уникального способа изготовления сополимеров. Более конкретно, при получении с использованием непрерывного процесса, варианты осуществления полимеров могут обладать PDI, колеблющимся в диапазоне от приблизительно 1,7 до приблизительно 8; от приблизительно 1,7 до приблизительно 3,5 в других вариантах осуществления; от приблизительно 1,7 до приблизительно 2,5 в других вариантах осуществления; и от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,5 или от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,1 в дополнительных других вариантах осуществления. При получении с использованием периодического или полунепрерывного процесса, варианты осуществления полимеров могут обладать PDI, колеблющимся в диапазоне от приблизительно 1,0 до приблизительно 2,9; от приблизительно 1,3 до приблизительно 2,5 в других вариантах осуществления; от приблизительно 1,4 до приблизительно 2,0 в других вариантах осуществления; и от приблизительно 1,4 до приблизительно 1,8 в дополнительных других вариантах осуществления.

Один пример олефинового мульти-блокинтерполимера представляет собой блокинтерполимер этилена и α-олефина. Еще один пример олефинового мульти-блокинтерполимера представляет собой блокинтерполимер пропилена и α-олефина. Последующее описание относится к интерполимеру, который имеет этилен в качестве основного мономера, но в отношении общих полимерных характеристик аналогичным образом применимо к мульти-блокинтерполимерам на основе пропилена.

Мульти-блоксополимеры этилена и α-олефина могут включать этилен и один или более сополимеризуемых α-олефиновых сомономеров в полимеризованной форме, характеризующейся многочисленными (то есть два или более) блоками или звеньями из двух или более полимеризованных мономерных звеньев, различающимися по химическим или физическим свойствам (блокинтерполимер). В некоторых вариантах осуществления, сополимер представляет собой мульти-блокинтерполимер. В некоторых вариантах осуществления, мульти-блокинтерполимер может быть представлен следующей формулой:

(АВ)n

где n имеет значение, по меньшей мере, 1, и в различных вариантах осуществления n представляет собой целое число более чем 1, например, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, или более; «А» представляет собой жесткий блок или сегмент; и «В» представляет собой мягкий блок или сегмент. Предпочтительно, блоки А и блоки В связаны линейным образом, не разветвленным или звездообразным образом. «Жесткие» сегменты относятся к блокам из полимеризованных звеньев, в которых этилен присутствует в количестве более чем 95% мас. в некоторых вариантах осуществления, и в других вариантах осуществления более чем 98% мас. Иными словами, содержание сомономера в жестких сегментах составляет менее чем 5% мас. в некоторых вариантах осуществления, и в других вариантах осуществления, менее чем 2 массовых процента от общей массы жестких сегментов. В некоторых вариантах осуществления, жесткие сегменты содержат весь или почти весь этилен. «Мягкие» сегменты, с другой стороны, относятся к блокам из полимеризованных звеньев, в которых содержание сомономера составляет более чем 5% мас. от общей массы мягких сегментов в некоторых вариантах осуществления, более чем 8% мас., более чем 10% мас., или более чем 15% мас. в различных других вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления, содержание сомономера в мягких сегментах может составлять более чем 20% мас., более чем 25% мас., более чем 30% мас., более чем 35% мас., более чем 40% мас., более чем 45% мас., более чем 50% мас., или более чем 60% мас. в различных других вариантах осуществления.

В некоторых вариантах осуществления, блоки А и блоки В распределены случайным образом вдоль полимерной цепи. Иными словами, блоксополимеры не имеют структуру, подобную следующей:

ААА-АА-ВВВ-ВВ

В других вариантах осуществления, блоксополимеры не имеют третий блок. В дополнительных других вариантах осуществления, ни блок А, ни блок В не содержит два или более сегментов (или субблоков), таких как концевой сегмент.

Мульти-блокинтерполимеры могут быть охарактеризованы средним блок-индексом, ABI, колеблющимся в диапазоне от более, чем ноль, до приблизительно 1,0, и молекулярно-массовым распределением, Mw/Mn, более, чем приблизительно 1,3. Средний блок-индекс, ABI, представляет собой средневзвешенное значение блок-индекса («BI») для каждой из полимерных фракций, полученных при препаративном фракционировании элюированием при повышении температуры (TREF) от 20°С до 110°С, с приращением температуры на 5°С:

ABI = ∑ (ω i BI i )

где BIi представляет собой блок-индекс для iой фракции мульти-блокинтерполимера, полученного при препаративном TREF, и ωi представляет собой массовый процентное содержание iой фракции.

Аналогично, квадратный корень второго момента относительно среднего значения, в дальнейшем в этом документе называемый как второй момент средневзвешенного значения блок-индекса, может быть определен следующим образом:

2ой момент средневзвешенного значения BI = √ *

Для каждой полимерной фракции, BI определяют по одному из двух следующих равенств (оба из которых дают одинаковое значение BI):

где Тх представляет собой температуру элюирования при аналитическом фракционировании элюированием при повышении температуры (ATREF) для iой фракции (предпочтительно выраженную в Кельвинах), Рх представляет собой мольную долю этилена для iой фракции, которая может быть измерена с помощью ядерно-магнитного резонанса (NMR) или ИК-спектроскопии (IR), что описано ниже. РАВ представляет собой мольную долю этилена во всем интерполимере этилена и α-олефина (до фракционирования), которая также может быть измерена с помощью NMR или IR. ТА и РА представляют собой температуру элюирования в ATREF и мольную долю этилена для чистых «жестких сегментов» (которые относятся к кристаллическим сегментам интерполимера). В качестве приближения или в случае полимеров, где композиция «жесткого сегмента» не известна, значения ТА и РА устанавливают по соответственным значениям для гомополимера полиэтилена высокой плотности.

ТАВ представляет собой температуру элюирования в ATREF для статистического сополимера с композицией (имеющей мольную долю этилена РАВ) и молекулярной массой, аналогичными композиции и молекулярной массе мульти-блокинтерполимера. ТАВ может быть вычислено по мольной доле этилена (измеренной посредством NMR) с использованием следующего равенства:

Ln P AB =α/Т АВ

где α и β представляют собой две константы, которые могут быть определены с помощью калибровки с использованием ряда хорошо охарактеризованных фракций статистического сополимера с широким распределением по композиции, полученных посредством препаративного TREF, и/или хорошо охарактеризованных статистических сополимеров этилена с узким распределением по композиции. Следует отметить, что α и β могут варьироваться от прибора к прибору. Более того, может оказаться необходимым получить соответственную калибровочную кривую для представляющей интерес композиции полимера, с использованием соответственных диапазонов молекулярной массы и типа сомономера для фракций, полученных посредством препаративного TREF, и/или для статистических сополимеров, использованных для создания этой калибровки. Существует незначительное влияние молекулярной массы. Если калибровочная кривая получена для сходных диапазонов молекулярных масс, то такое влияние может быть существенно пренебрежимо малым. В некоторых вариантах осуществления, статистические сополимеры этилена и/или фракции статистических сополимеров, полученные посредством препаративного TREF, удовлетворяют следующей зависимости:

Ln P=-237,83/T ATREF +0,639

Вышеупомянутое калибровочное равенство определяет соотношение мольной доли этилена, Р, к температуре элюирования в аналитическом ATREF, TATREF, для статистических сополимеров с узким распределением по композиции и/или для фракций статистических сополимеров с широким распределением по композиции, полученных посредством препаративного TREF. ТХО представляет собой температуру ATREF для статистического сополимера с аналогичной композицией и имеющего мольную долю этилена РХ. ТХО может быть вычислено из равенства LnPX=α/TXO+β. И наоборот, РХО представляет собой мольную долю этилена для статистического сополимера с аналогичной композицией и имеющего температуру ATREF ТХ, которая может быть вычислена из равенства LnPXO=α/TX+β.

Как только получают блок-индекс (BI) для каждой фракции, полученной посредством препаративного TREF, может быть вычислено средневзвешенное значение блок-индекса, ABI, для всего полимера. В некоторых вариантах осуществления, ABI составляет более, чем ноль, но менее, чем приблизительно 0,4, или от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,3. В других вариантах осуществления, ABI составляет более, чем приблизительно 0,4 и вплоть до приблизительно 1,0. В дополнительных других вариантах осуществления, ABI должен находиться в диапазоне от приблизительно 0,4 до приблизительно 0,7, от приблизительно 0,5 до приблизительно 0,7, или от приблизительно 0,6 до приблизительно 0,9. В некоторых вариантах осуществления, ABI находится в диапазоне от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,9, от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,8, или от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,7, от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,6, от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,5, или от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,4. В других вариантах осуществления, ABI находится в диапазоне от приблизительно 0,4 до приблизительно 1,0, от приблизительно 0,5 до приблизительно 1,0, или от приблизительно 0,6 до приблизительно 1,0, от приблизительно 0,7 до приблизительно 1,0, от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,0, от приблизительно 0,9 до приблизительно 1,0.

Еще одной характеристикой мульти-блокинтерполимера является то, что интерполимер может содержать, по меньшей мере, одну полимерную фракцию, которая может быть получена препаративным TREF, где эта фракция имеет блок-индекс более, чем приблизительно 0,1 и вплоть до приблизительно 1,0, и полимер, имеющий молекулярно-массовое распределение, Mw/Mn, более, чем приблизительно 1,3. В некоторых вариантах осуществления, эта полимерная фракция имеет блок-индекс более, чем приблизительно 0,6 и вплоть до приблизительно 1,0, более, чем приблизительно 0,7 и вплоть до приблизительно 1,0, более, чем приблизительно 0,8 и вплоть до приблизительно 1,0, или более, чем приблизительно 0,9 и вплоть до приблизительно 1,0. В других вариантах осуществления, эта полимерная фракция имеет блок-индекс более, чем приблизительно 0,1 и вплоть до приблизительно 1,0, более, чем приблизительно 0,2 и вплоть до приблизительно 1,0, более, чем приблизительно 0,3 и вплоть до приблизительно 1,0, более, чем приблизительно 0,4 и вплоть до приблизительно 1,0, или более, чем приблизительно 0,4 и вплоть до приблизительно 1,0. В дополнительных других вариантах осуществления, эта полимерная фракция имеет блок-индекс более, чем приблизительно 0,1 и вплоть до приблизительно 0,5, более, чем приблизительно 0,2 и вплоть до приблизительно 0,5, более, чем приблизительно 0,3 и вплоть до приблизительно 0,5, или более, чем приблизительно 0,4 и вплоть до приблизительно 0,5. В дополнительных других вариантах осуществления, эта полимерная фракция имеет блок-индекс более, чем приблизительно 0,2 и вплоть до приблизительно 0,9, более, чем приблизительно 0,3 и вплоть до приблизительно 0,8, более, чем приблизительно 0,4 и вплоть до приблизительно 0,7, или более, чем приблизительно 0,5 и вплоть до приблизительно 0,6.

Мульти-блокинтерполимеры этилена и α-олефина, использованные в вариантах осуществления, раскрытых в этом документе, могут представлять собой интерполимеры этилена, по меньшей мере, с одним С320 α-олефином. Интерполимеры могут дополнительно содержать С418 диолефин и/или алкенилбензол. Подходящие ненасыщенные сомономеры, полезные для сополимеризации с этиленом, включают, например, ненасыщенные по этиленовому типу мономеры, сопряженные или несопряженные диены, полиены, алкенилбензолы, и так далее. Примеры таких сомономеров включают С320 α-олефины, такие как пропилен, изобутилен, 1-бутен, 1-гексен, 1-пентен, 4-метил-1-пентен, 1-гептен, 1-октен, 1-нонен, 1-децен, и тому подобное. В некоторых вариантах осуществления, α-олефины могут представлять собой 1-бутен или 1-октен. Другие подходящие мономеры включают стирол, галоген- или алкил-замещенные стиролы, винилбензоциклобутан, 1,4-гексадиен, 1,7-октадиен, и нафтеновые углеводороды (такие как, например, циклопентен, циклогексен и циклооктен).

Можно провести различие между мульти-блокинтерполимерами, раскрытыми в этом документе, и традиционными, статистическими сополимерами, физическими смесями полимеров, и блоксополимерами, полученными методами последовательного присоединения мономеров, с использованием флюидизированных катализаторов, и анионной или катионной живой полимеризации. В частности, в сравнении со статистическим сополимером аналогичных мономеров и аналогичного содержания мономеров с эквивалентной кристалличностью или модулем, интерполимеры имеют лучшую (более высокую) термостойкость, измеряемую посредством температуры плавления, более высокую температуру пенетрации в термомеханическом анализе (TMA), более высокую прочность при растяжении при высоких температурах, и/или более высокий динамический модуль упругости при кручении при высоких температурах, определяемый динамомеханическим анализом. Свойства заполнителя могут выиграть от использования вариантов осуществления мульти-блокинтерполимеров, в сравнении со статистическим сополимером, содержащим аналогичные мономеры и имеющем аналогичное содержание мономеров, мульти-блокинтерполимеры имеют меньшее остаточное сжатие, особенно при повышенных температурах, меньшую релаксацию напряжения, более высокую устойчивость к ползучести, более высокое сопротивление раздиру, более высокую стойкость к слипанию, более быстрое схватывание благодаря более высокой температуре кристаллизации (затвердевания), более полное восстановление (особенно при повышенных температурах), лучшее сопротивление истиранию, большую сократительную силу и лучшую способность воспринимать много масла и наполнителя.

Другие олефиновые интерполимеры включают полимеры, содержащие моновинилиденовые ароматические мономеры, включающие стирол, о-метилстирол, р-метилстирол, трет-бутилстирол, и тому подобное. В частности, могут быть использованы интерполимеры, содержащие этилен и стирол. В других вариантах осуществления, могут быть использованы сополимеры, содержащие этилен, стирол и С320 α-олефин, необязательно включающий С420 диен.

Подходящие несопряженные диеновые мономеры могут включать углеводородный диен с неразветвленной цепью, углеводородный диен с разветвленной цепью или циклический углеводородный диен, имеющий от 6 до 15 атомов углерода. Примеры подходящих несопряженных диенов включают ациклические диены с неразветвленной цепью, такие как 1,4-гексадиен, 1,6-октадиен, 1,7-октадиен, 1,9-декадиен, ациклические диены с разветвленной цепью, такие как 5-метил-1,4-гексадиен; 3,7-диметил-1,6-октадиен; 3,7-диметил-1,7-октадиен и смешанные изомеры дигидромирцена и дигидроцинена, моноциклические алициклические диены с одним кольцом, такие как 1,3-циклопентадиен; 1,4-циклогексадиен; 1,5-циклооктадиен и 1,5-циклододекадиен, и полициклические алициклические конденсированные и мостиковые диены, такие как тетрагидроинден, метил-тетрагидроинден, дициклопентадиен, бицикло-(2,2,1)-гепта-2,5-диен; алкенил-, алкилиден-, циклоалкенил- и циклоалкилиден-норборнены, такие как 5-метилен-2-норборнен (MNB); 5-пропенил-2-норборнен, 5-изопропилиден-2-норборнен, 5-(4-циклопентенил)-2-норборнен, 5-циклогексилиден-2-норборнен, 5-винил-2-норборнен, и норборнадиен, но не ограничиваются этим. Из диенов, обычно используемых для получения полимеров на основе пропилена (EPDMs), особенно предпочтительными диенами являются 1,4-гексадиен (HD), 5-этилиден-2-норборнен (ENB), 5-винилиден-2-норборнен (VNB), 5-метилен-2-норборнен (MNB), и дициклопентадиен (DCPD).

Один класс полимеров, которые могут быть использованы в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми в этом документе, включает эластомерные интерполимеры этилена, С320 α-олефина, особенно пропилена, и необязательно одного или более диеновых мономеров. Предпочтительные α-олефины для использования в этом варианте осуществления обозначают формулой СН2=CHR*, где R* представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу с 1-12 атомами углерода. Примеры подходящих α-олефинов включают пропилен, изобутилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 4-метил-1-пентен, и 1-октен, но не ограничиваются этим. Особенно предпочтительным α-олефином является пропилен. Как правило, полимеры на основе пропилена в данной области называют как полимеры EP или EPDM. Подходящие диены для использования в получении таких полимеров, особенно мульти-блоксополимеров типа EPDM, включают сопряженные или несопряженные, с разветвленной цепью или с неразветвленной цепью, циклические или полициклические диены, содержащие от 4 до 20 углеродов. Предпочтительные диены включают 1,4-пентадиен, 1,4-гексадиен, 5-этилиден-2-норборнен, дициклопентадиен, циклогексадиен, и 5-бутилиден-2-норборнен. Особенно предпочтительный диен представляет собой 5-этилиден-2-норборнен.

В качестве одного подходящего типа смолы, могут быть использованы продукты этерификации ди- или поликарбоновой кислоты и диола, включающего дифенол. Примеры таких смол приведены в патенте: US Pat. №3590000, который включен в этот документ путем ссылки. Другие конкретные примеры смол включают сополимеры стирола и метакрилата, и сополимеры стирола и бутадиена; сополимеры стирола и бутадиена, полученные полумеризацией в суспензии; полиэфирные смолы, полученные реакцией бисфенола А и пропиленоксида с последующей реакцией получающегося в результате продукта с фумаровой кислотой; и разветвленные полиэфирные смолы, получающиеся в результате реакции диметилтерфталата, 1,3-бутандиола, 1,2-пропандиола, и пентаэритрита, стиролакрилатов, и их смесей.

Дополнительно, в конкретных вариантах осуществления настоящего раскрытия могут быть применены полимеры на основе этилена, полимеры на основе пропилена, сополимеры пропилена и этилена, и стирольные сополимеры в качестве одного компонента композиции. В других вариантах осуществления настоящего раскрытия могут быть использованы полиэфирные смолы, включая полиэфирные смолы, содержащие алифатические диолы, такие как 3,4 диол UNOXOL, доступный в компании The Dow Chemical Company (Midland, MI).

В отобранных вариантах осуществления, термопластичную смолу получают из сополимеров этилена и альфа-олефина или сополимеров пропилена и альфа-олефинов. В частности, в отобранных вариантах осуществления, термопластичная смола включает один или более неполярных полиолефинов.

В конкретных вариантах осуществления, могут быть использованы полиолефины, такие как полипропилен, полиэтилен, их сополимеры, и их смеси, а также тройные сополимеры этилена, пропилена, диена. В некоторых вариантах осуществления, предпочтительные олефиновые полимеры включают гомогенные полимеры, описываемые в патенте: US Pat. №3645992, выданном Elston; полиэтилен высокой плотности (HDPE), описываемый в патенте: US Pat. №4076698, выданном Anderson; гетерогенно разветвленный линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE); гетерогенно разветвленный линейный полиэтилен сверхнизкой плотности (ULDPE); гомогенно разветвленные, линейные сополимеры этилена и альфа-олефинов; гомогенно разветвленные, существенно линейные сополимеры этилена и альфа-олефинов, которые могут быть получены, например, способами, раскрытыми в патентах: US Pat. №№5272236 и 5278272, раскрытия которых включены в этот документ путем ссылки; и полимеры и сополимеры этилена, полученные свободнорадикальной полимеризацией высокого давления, такие как полиэтилен низкой плотности (LDPE) или сополимеры этилена и винилацетата (EVA).

В некоторых вариантах осуществления, также могут быть подходящими полимерные композиции и их смеси, описанные в патентах: US Pat. №№6566446, 6538070, 6448341, 6316549, 6111023, 5869575, 5844045, или 5677383, каждый из которых включен в этот документ путем ссылки во всей полноте. В некоторых вариантах осуществления, смеси могут включать два различных полимера, полученных с катализаторами Циглера-Натта. В других вариантах осуществления, смеси могут включать смеси полимера, полученного с катализаторами Циглера-Натта, и полимера, полученного с металлоценовыми катализаторами. В дополнительных других вариантах осуществления, полимер, использованный в этом изобретении, может представлять собой смесь двух различных полимеров, полученных с металлоценовыми катализаторами. В других вариантах осуществления, могут быть использованы полимеры, полученные с катализаторами с единым центром полимеризации на металле.

В некоторых вариантах осуществления, полимер представляет собой сополимер или интерполимер на основе пропилена. В некоторых вариантах осуществления, сополимер или интерполимер пропилена и этилена охарактеризовывают как имеющий существенно изотактические последовательности пропилена. Термин «существенно изотактические последовательности пропилена» и аналогичные термины означают то, что последовательности имеют изотактическую триаду (мм), измеренную посредством метода 13С ЯМР, более, чем приблизительно 0,85 в одном варианте осуществления; более, чем приблизительно 0,90 в другом варианте осуществления; более, чем приблизительно 0,92 в еще одном варианте осуществления; и более, чем приблизительно 0,93 в дополнительном другом варианте осуществления. Изотактические триады хорошо известны в данной области и описаны, например, в патенте: US Pat. №5504172, и в международной публикации WO 00/01745, которые ссылаются на изотактическую последовательность в отношении триадного звена в молекулярной цепи сополимера, определенную посредством спектров 13С ЯМР.

Олефиновые полимеры, сополимеры, интерполимеры, и мульти-блокинтерполимеры могут быть функционализированы путем включения, по меньшей мере, одной функциональной группы в их полимерную структуру. Типичные функциональные группы могут включать, например, ненасыщенные по этиленовому типу моно- и дифункциональные карбоновые кислоты, ненасыщенные по этиленовому типу моно- и дифункциональные ангидриды карбоновых кислот, их соли и их сложные эфиры. Такие функциональные группы могут быть привиты к олефиновому полимеру, или они могут быть сополимеризованы с этиленом и необязательным дополнительным сомономером с образованием интерполимера этилена, функционального сомономера и необязательного(ых) другого(их) сомономера(ов). Средства для прививки функциональных групп на полиэтилен описаны, например, в патентах: US Pat. №№4762890, 4927888, и 4950541, раскрытия которых включены в этот документ путем ссылки во всей полноте. Одна особенно полезная функциональная группа представляет собой малеиновый ангидрид.

Количество функциональной группы, присутствующей в функциональном полимере, может варьироваться. Функциональная группа может присутствовать в количестве, по меньшей мере, приблизительно 1,0 массовый процент в некоторых вариантах осуществления; по меньшей мере, приблизительно 5% мас. в других вариантах осуществления; и, по меньшей мере, приблизительно 7% мас. в дополнительных вариантах осуществления. Функциональная группа может присутствовать в количестве менее чем приблизительно 40% мас., в некоторых вариантах осуществления; менее чем приблизительно 30% мас., в других вариантах осуществления; и менее чем приблизительно 25% мас., в дополнительных других вариантах осуществления.

В других конкретных вариантах осуществления, термопластичная смола может представлять собой полимеры на основе этилена и винилацетата (EVA). В других вариантах осуществления, термопластичная смола может представлять собой полимеры на основе этилена и метилакрилата (EMA). В других конкретных вариантах осуществления, сополимер этилена и альфа-олефина может представлять собой сополимер или интерполимер этилена и бутена, сополимер или интерполимер этилена и гексена, или сополимер или интерполимер этилена и октена. В других конкретных вариантах осуществления, сополимер пропилена и альфа-олефина может представлять собой сополимер или интерполимер пропилена и этилена или сополимер или интерполимер пропилена, этилена и бутена.

В некоторых вариантах осуществления, термопластичная смола может представлять собой сополимер или интерполимер этилена и октена, имеющий плотность от 0,857 до 0,911 г/см3 и индекс расплава (190°С при массе 2,16 кг) от 0,1 до 100 г/10 мин. В других вариантах осуществления, сополимеры этилена и октена могут иметь плотность от 0,863 до 0,902 г/см3 и индекс расплава (190°С при массе 2,16 кг) от 0,8 до 35 г/10 мин. Сополимер или интерполимер этилена и октена могут включать 20-45% мас. октена относительно этилена и октена.

В некоторых вариантах осуществления, термопластичная смола может представлять собой сополимер или интерполимер пропилена и этилена, имеющий содержание этилена от 5 до 20% мас. и скорость течения расплава (230°С при массе 2,16 кг) от 0,5 до 300 г/10 мин. В других вариантах осуществления, сополимер или интерполимер пропилена и этилена может иметь содержание этилена от 9 до 12% мас. и скорость течения расплава (230°С при массе 2,16 кг) от 1,0 до 100 г/10 мин.

В некоторых других вариантах осуществления, термопластичная смола может представлять собой полиэтилен низкой плотности, имеющий плотность от 0,911 до 0,925 г/см3 и индекс расплава (190°С при массе 2,16 кг) от 0,1 до 100 г/10 мин.

В некоторых вариантах осуществления, термопластичная смола может иметь кристалличность менее чем 50%. В других вариантах осуществления, кристалличность смолы может составлять от 5 до 35%. В дополнительных других вариантах осуществления, кристалличность может колебаться в диапазоне от 7 до 20%.

В некоторых вариантах осуществления, термопластичная смола представляет собой полукристаллический полимер и может иметь температуру плавления менее чем 100°С. В дополнительных других вариантах осуществления, температура плавления может быть между 40 и 85°С.

В некоторых вариантах осуществления, термопластичная смола представляет собой стеклообразный полимер и может иметь температуру перехода в стеклообразное состояние менее чем 110°С. В других вариантах осуществления, температура перехода в стеклообразное состояние может составлять от 20 до 100°С. В дополнительных других вариантах осуществления, температура перехода в стеклообразное состояние может составлять от 50 до 75°С.

В некоторых вариантах осуществления, термопластичная смола может иметь среднемассовую молекулярную массу более чем 10000 г/моль. В других вариантах осуществления, средневесовая молекулярная масса может быть от 20000 до 150000 г/моль; в предпочтительных вариантах осуществления, от 50000 до 100000 г/моль.

Одна или более термопластичных смол могут входить в водную дисперсию в количестве от приблизительно 1% мас. до приблизительно 96% мас. полимерной твердой фазы. Например, термопластичная смола может присутствовать в водной дисперсии в количестве от приблизительно 10% мас. до приблизительно 60% мас. в одном варианте осуществления, и приблизительно 20% - приблизительно 50% мас. в другом варианте осуществления.

Стабилизирующий Агент

В вариантах осуществления настоящего изобретения используют стабилизирующий агент для активизирования образования стабильной дисперсии или эмульсии. В выбранных вариантах осуществления, стабилизирующий агент может представлять собой поверхностно-активное вещество, полимер (отличающийся от основного полимера, подробно описанного выше) или их смеси. В других вариантах осуществления, смола является самостабилизатором, так что дополнительный экзогенный стабилизирующий агент может не потребоваться. Например, самостабилизирующаяся система может включать частично гидролизованный полиэфир, где путем комбинирования полиэфира с водным основанием могут быть получены полиэфирная смола и молекула стабилизатора, подобного поверхностно-активному веществу. В частности, стабилизирующий агент может быть использован в качестве диспергатора, поверхностно-активного вещества для вспенивания с получением пеноматериала или может служить обоим целям. В дополнение, один или более стабилизирующих агентов могут быть использованы в комбинации.

В некоторых вариантах осуществления, стабилизирующий агент может представлять собой полярный полимер, имеющий полярную группу либо в виде сомономера, либо в виде привитого мономера. В предпочтительных вариантах осуществления, стабилизирующий агент может включать один или более полярных полиолефинов, имеющих полярную группу в виде либо сомономера, либо привитого мономера. Типичные полимеры включают сополимеры этилена и акриловой кислоты (EAA) и сополимеры этилена и метакриловой кислоты, такие как соответственные сополимеры, выпускаемые под товарными знаками PRIMACOR™ (товарный знак компании The Dow Chemical Company), NUCREL™ (товарный знак компании E.I. DuPont de Nemours) и ESCOR™ (товарный знак компании ExxonMobil) и описанные в патентах: US Pat. №№4599392, 4988781, и 5938437, каждый из которых включен в этот документ в качестве ссылки во всей полноте. Другие подходящие полимеры включают сополимер этилена и этилакрилата (ЕЕА), сополимер этилена и метилметакрилата (EMMA), и сополимер этилена и бутилакрилата (EBA). Также может быть использован другой сополимер этилена и карбоновой кислоты. Средним специалистам в данной области будет понятно, что также может быть использован ряд других полезных полимеров.

Если полярная группа полимера является кислотной или основной по природе, стабилизирующий полимер может быть частично или полностью нейтрализован нейтрализующим агентом с образованием соответствующей соли. В некоторых вариантах осуществления, нейтрализация стабилизирующего агента, такого как длинноцепочная жирная кислота или ЕАА, может составлять от 25 до 200% на молярной основе; от 50 до 110% на молярной основе в других вариантах осуществления. Например, для ЕАА, нейтрализующим агентом является основание, такое как гидроксид аммония или гидроксид калия, например. Другие нейтрализующие агенты могут включать гидроксид лития или гидроксид натрия, например. Средние специалисты в данной области оценят, что выбор подходящего нейтрализующего агента зависит от конкретной составленной композиции и что такой результат выбора находится в рамках знаний средних специалистов в данной области.

Другие стабилизирующие агенты, которые могут быть использованы, включают длинноцепочные жирные кислоты или соли жирных кислот, имеющие от 12 до 60 атомов углерода. В других вариантах осуществления, длинноцепочная жирная кислота или соль жирной кислоты может иметь от 12 до 40 атомов углерода.

Дополнительные стабилизирующие агенты, которые могут быть использованы при применении на практике настоящего раскрытия, включают катионные поверхностно-активные вещества, анионные поверхностно-активные вещества или неионогенные поверхностно-активные вещества. Примеры анионных поверхностно-активных веществ включают сульфонаты, карбоксилаты и фосфаты. Примеры катионных поверхностно-активных веществ включают четвертичные амины. Примеры неионогенных поверхностно-активных веществ включают блоксополимеры, содержащие этиленоксидные и кремнийорганические поверхностно-активные вещества. Поверхностно-активные вещества, полезные в качестве стабилизирующего агента, могут быть либо внешними поверхностно-активными веществами либо внутренними поверхностно-активными веществами. Внешние поверхностно-активные вещества представляют собой поверхностно-активные вещества, которые не превращаются посредством химической реакции в полимер в ходе приготовления дисперсии. Примеры внешних поверхностно-активных веществ, полезных в этом изобретении, включают соли додецилбензол-сульфоновой кислоты и соль лаурил-сульфоновой кислоты. Внутренние поверхностно-активные вещества представляют собой поверхностно-активные вещества, которые действительно превращаются посредством химической реакции в полимер в ходе приготовления дисперсии. Пример внутреннего поверхностно-активного вещества, полезного в этом изобретении, включает 2,2-диметилол-пропионовую кислоту и ее соли.

В конкретных вариантах осуществления, диспергирующий агент или стабилизирующий агент может быть использован в количестве, находящемся в диапазоне от более, чем ноль, до приблизительно 60% мас., исходя из количества используемой термопластичной смолы (или смеси термопластичных смол). Например, длинноцепочные жирные кислоты или их соли могут быть использованы в количестве от 0,5 до 10% мас., исходя из количества термопластичной смолы. В других вариантах осуществления, сополимеры этилена и акриловой кислоты или этилена и метакриловой кислоты могут быть использованы в количестве от 0,5 до 60% мас., исходя из количества термопластичной смолы. В дополнительных других вариантах осуществления, соли сульфоновых кислот могут быть использованы в количестве от 0,5 до 10% мас., исходя из количества термопластичной смолы.

Как рассмотрено выше, может быть использован более чем один стабилизирующий агент и могут быть использованы комбинации, например, в качестве диспергатора и в качестве поверхностно-активного вещества.

Диспергаторы

В одном варианте осуществления, водная дисперсия может включать диспергатор в количестве более, чем приблизительно 1% по массе водной дисперсии; более, чем приблизительно 2% в еще одном варианте осуществления; и более, чем приблизительно 3% в дополнительном другом варианте осуществления. В другом варианте осуществления, водная дисперсия может включать диспергирующий агент в количестве менее, чем приблизительно 10% мас. водной дисперсии; менее, чем приблизительно 8% в еще одном варианте осуществления; и менее, чем 5% в дополнительном другом варианте осуществления.

Подходящие диспергаторы для полиолефиновой смолы могут включать соли жирных(ой) кислот(ы) с длиной углеродной цепи более чем 12, в некоторых вариантах осуществления, и от 18 до 36 атомов углерода в других вариантах осуществления. Соли могут представлять собой соли жирной кислоты с щелочными металлами или с аммонием, полученные нейтрализацией кислоты соответствующим основанием, например, NaOH, KOH и NH4OH. Такие соли могут быть образованы in situ на этапе дисперсии, описываемом более полно ниже. Соответствующий диспергатор на основе жирной кислоты может быть выбран для использования в качестве диспергатора на этапе экструзионного расплава для того, чтобы добиться желательного среднего размера частиц смолы в дисперсии, который в одном варианте осуществления составляет от приблизительно 0,2 до 25 микрон и от приблизительно 0,5 до 10 микрон в еще одном варианте осуществления. В другом варианте осуществления, размер частиц полиолефина может колебаться в диапазоне от 0,5 до 1,5 микрон.

Среднему специалисту в данной области будет понятно, что диспергатор, использованный для создания относительно стабильной водной дисперсии частиц полиолефиновой смолы, может варьироваться в зависимости от природы применяемых полиолефиновых частиц. Кроме того, используемый диспергатор может совпадать с пеностабилизирующим поверхностно-активным веществом, используемым в последующем приготовлении пены, или может отличаться от него.

Составы дисперсий

Составы дисперсий в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми в этом документе, могут включать жидкую среду, такую как вода, термопластичную смолу, стабилизирующий агент для дисперсных систем, и необязательно наполнитель. Что касается термопластичной смолы и стабилизирующего агента для дисперсных систем, в некоторых вариантах осуществления, термопластичная смола может составлять от приблизительно 30% до 99% мас. от общего количества основного полимера и стабилизирующего агента для дисперсных систем в композиции. В других вариантах осуществления, термопластичная смола может составлять от приблизительно 50% до приблизительно 80% мас. от общего количества основного полимера и стабилизирующего агента для дисперсных систем в композиции. В дополнительных других вариантах осуществления, термопластичная смола может составлять приблизительно 70% мас. от общего количества основного полимера и стабилизирующего агента дисперсных систем в композиции.

В одном варианте осуществления, водная дисперсия, раскрытая в этом документе, может включать частицы полиолефиновой смолы с размером, колеблющимся в диапазоне от приблизительно 0,2 до 10 микрон; от приблизительно 0,5 до 5 микрон в еще одном варианте осуществления; и от приблизительно 1 до 2 микрон. Таким образом, в сравнении с термопластичными волокнами, смешанными с водной дисперсией, частицы полиолефиновой смолы являются на несколько порядков величины меньше, чем волокна, рассматриваемые дополнительно ниже.

В конкретном варианте осуществления, полиолефиновая смола может включать сополимеры и интерполимеры этилена и/или пропилена и других мономеров, выбранных из С410 олефинов, предпочтительно альфа-олефинов, более предпочтительно выбранных из С48 альфа-олефинов и более предпочтительно выбранных из н-бутена, н-гексена и н-октена. Содержание этилена или пропилена в смоле может колебаться в диапазоне от приблизительно 2 до 98% мас. полиолефина. В том случае, когда может быть желателен более мягкий, более гибкий пеноматериал, главным образом может быть выбран полиолефин на основе этилена, в котором этилен составляет от приблизительно 98 до 50% мас. полиолефина, хотя эластомеры на основе пропилена также могут быть использованы. В том случае, когда может быть желателен более жесткий пеноматериал с большим модулем изгиба, главным образом может быть выбран полиолефин на основе пропилена или другой полиолефин, в котором пропилен составляет от приблизительно 98 до 50 процентов полиолефина. Выбранный(е) сомономер(ы) могут составлять остаток полиолефиновых частиц.

В одном варианте осуществления, полиолефиновая смола может включать полиолефин на основе этилена, который имеет индекс расплава («MI»), определяемый в соответствии со стандартами ASTM D1238 (190°С при массе 2,16 кг), от приблизительно 0,1 до 25 г/10 мин; от приблизительно 0,25 до 22 г/10 мин в еще одном варианте осуществления; и от приблизительно 0,5 до 18 г/10 мин в дополнительном другом варианте осуществления. В еще одном варианте осуществления, полиолефиновая смола может включать полиолефин на основе пропилена, который имеет скорость течения расплава («MFR»), определяемую в соответствии со стандартами ASTM D1238 (230°С при массе 2,16 кг), от приблизительно 0,25 до 85 г/10 мин; от приблизительно 0,7 до 70 г/10 мин в еще одном варианте осуществления; от приблизительно 1,4 до 60 г/10 мин в дополнительном другом варианте осуществления; и от приблизительно 2 до 50 г/10 мин в еще одном дополнительном варианте осуществления.

В одном варианте осуществления, полиолефиновая смола может содержать полиолефин на основе этилена, имеющий плотность, колеблющуюся в диапазоне от приблизительно 0,845 до 0,925 г/см3; от приблизительно 0,85 до 0,91 г/см3 в другом варианте осуществления; от приблизительно 0,855 до 0,905 г/см3 в дополнительном другом варианте осуществления; и от приблизительно 0,86 до 0,90 г/см3 в еще одном дополнительном варианте осуществления.

Один класс полиолефинов, предпочтительных для использования в вариантах осуществления изобретения, представляет собой сополимеры этилена и 1-октена или 1-бутена, где этилен составляет от приблизительно 50 до 90% мас. сополимера в одном варианте осуществления, и от приблизительно 55 до 85% мас. сополимера в другом варианте осуществления, и 1-октен или 1-бутен составляет от приблизительно 10 до 50% мас. сополимера в одном варианте осуществления и от приблизительно 15 до 45% мас. сополимера в другом варианте осуществления, и где сополимер этилена имеет индекс расплава, находящийся в диапазоне от приблизительно 0,25 до 30 г/10 мин в одном варианте осуществления, и 0,5-20 г/10 мин в другом варианте осуществления.

Еще один предпочтительный класс полиолефинов для использования в настоящем изобретении представляет собой сополимеры 1-пропена и этилена, 1-октена, 1-гексена или 1-бутена, где 1-пропен составляет от приблизительно 65 до 95% мас. сополимера в одном варианте осуществления, и от приблизительно 75 до 93% мас. сополимера в другом варианте осуществления, и этилен, 1-октен, 1-гексен или 1-бутен составляют от приблизительно 5 до 35% мас. сополимера в одном варианте осуществления, и от приблизительно 7 до 25% мас. сополимера в другом варианте осуществления, и где сополимер этилена имеет скорость течения расплава, находящуюся в диапазоне от приблизительно 0,7 до 85 г/10 мин в одном варианте осуществления и от приблизительно 1,4 до 55 г/10 мин в другом варианте осуществления.

Термопластичную смолу и стабилизирующий агент для дисперсных систем предпочтительно диспергируют в жидкой среде, которая в некоторых вариантах осуществления представляет собой воду. В некоторых вариантах осуществления, добавляют основание, достаточное для нейтрализации получающейся в результате дисперсии с достижением диапазона рН приблизительно 6 - приблизительно 14. В конкретных вариантах осуществления, добавляют основание, достаточное для поддержания рН в диапазоне от приблизительно 9 до приблизительно 12. Содержание воды в дисперсии может быть отрегулировано так, что общее содержание термопластичной смолы и стабилизирующего агента для дисперсных систем (содержание твердой фазы) составляет от приблизительно 1% до приблизительно 74% об. В еще одном варианте осуществления, содержание твердой фазы колеблется в диапазоне от приблизительно 25% до приблизительно 74% об. В еще одном дополнительном варианте осуществления, содержание твердой фазы колеблется в диапазоне от приблизительно 30% до приблизительно 50% мас. (без наполнителя). В еще одном дополнительном варианте осуществления, содержание твердой фазы колеблется в диапазоне от приблизительно 40% до приблизительно 55% мас. (без наполнителя).

Дисперсии, образованные в соответствии с вариантами осуществления настоящего раскрытия, могут быть охарактеризованы наличием среднего размера частиц от приблизительно 0,3 до приблизительно 3,0 микрон. В других вариантах осуществления, дисперсии имеют средний размер частиц от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,2 микрон. Под «средним размером частиц» в настоящем раскрытии имеют в виду средний размер частиц по объему. Для того чтобы измерить размер частиц, может быть применен, например, метод лазерной дифракции. Размер частиц в этом описании относится к диаметру полимерных частиц в дисперсии. Для полимерных частиц, которые не являются сферическими, диаметр частицы представляет собой среднее значение длинной и короткой осей частицы. Размеры частиц могут быть измерены на лазерном дифракционном анализаторе размера частиц Beckman-Coulter LS230 или на другом подходящем приборе.

В конкретном варианте осуществления, термопластичную смолу, стабилизирующий агент и наполнитель замешивают в расплаве в экструдере вместе с водой и нейтрализующим агентом, таким как аммиак, гидроксид калия, или комбинациях двух нейтрализующих агентов, с образованием дисперсионного компаунда. Среднему специалисту в данной области будет понятно, что может быть использован ряд других нейтрализующих агентов. В некоторых вариантах осуществления, наполнитель может быть добавлен после смешения термопластичной смолы и стабилизирующего агента.

Может быть использовано любое средство для замешивания в расплаве. В некоторых вариантах осуществления используют замесочную машину, смеситель типа BANBURY®, одночервячный экструдер или многочервячный экструдер. Способ получения дисперсий в соответствии с настоящим раскрытием особым образом не ограничен. Один предпочтительный способ, например, представляет сбой способ, включающий замешивание в расплаве вышеупомянутых компонентов в соответствии с патентом: US Patent №5756659, и публикацией патента: US Patent Publication №20010011118.

ФИГ.3 схематически иллюстрирует экструзионную установку, которая может быть использована в вариантах осуществления этого раскрытия. Экструдер 20, в некоторых вариантах осуществления двухчервячный экструдер, соединяют с регулятором обратного давления, насосом для расплава или с шестеренчатым насосом 30. В вариантах осуществления также обеспечивают резервуар с основанием 40 и резервуар с исходной водой, каждый из которых включает насос (не показан). Желательные количества основания и исходной воды обеспечивают соответственно из резервуара с основанием 40 и резервуара с исходной водой 50. Может быть использован любой подходящий насос, но в некоторых вариантах осуществления для подачи основания и исходной воды в экструдер 20 используют насос, который обеспечивает поток приблизительно 150 см3/мин при давлении 240 бар. В других вариантах осуществления, впрыскивающий насос для подачи жидкости обеспечивает поток 300 см3/мин при 200 бар или 600 см3/мин при 133 бар. В некоторых вариантах осуществления, основание и исходную воду предварительно нагревают в предварительном нагревателе.

Средним специалистам в данной области будет понятно, что вышеупомянутый перечень представляет собой неисчерпывающее перечисление подходящих полимеров. Будет оценено, что объем настоящего раскрытия является ограниченным только формулой изобретения.

Поверхностно-активные вещества

Варианты осуществления настоящего раскрытия могут использовать поверхностно-активное вещество для активирования образования стабильной дисперсии и для облегчения вспенивания. Создание и стабилизирование пены на этапах вспенивания и сушки могут быть выполнены путем добавления пеностабилизирующего поверхностно-активного вещества в водную дисперсию полиолефиновой смолы в начальный момент создания пены. В дополнение, если желательно, такие поверхностно-активные вещества также могут быть использованы для улучшения смачивания водой высушенных пеноматериалов.

Подходящие пеностабилизирующие поверхностно-активные вещества могут быть выбраны из катионных, неионогенных и анионных поверхностно-активных веществ. В одном варианте осуществления может быть использовано анионное поверхностно-активное вещество. Примеры катионных поверхностно-активных веществ включают четвертичные амины, соли первичных аминов, соли диаминов и этоксилированные амины. Примеры неионогенных поверхностно-активных веществ включают блоксополимеры, содержащие этиленоксид, кремнийорганические поверхностно-активные вещества, алкилфенол-этоксилаты и этоксилаты линейных и вторичных спиртов с алкильной группой, содержащей более чем 8 атомов углерода.

Примеры анионных поверхностно-активных веществ включают сульфонаты, карбоксилаты и фосфаты. В одном варианте осуществления, анионные поверхностно-активные вещества, полезные в приготовлении пены из водной дисперсии, могут быть выбраны из солей карбоновой кислоты и сложноэфирных амидов карбоновых жирных кислот, предпочтительно жирных кислот, содержащих от 12 до 36 атомов углерода, например, стеариновой или лауриновой кислоты, пальмитиновой, миристиновой, олеиновой, линолевой, рицинолеиновой, эруковой кислот и тому подобного.

В некоторых вариантах осуществления, поверхностно-активное вещество, в числе прочих, может включать амфотерные поверхностно-активные вещества, такие как аминопропионаты, амфотерные сульфонаты, бетаины, амфотерные вещества на основе имидазолина и султаины. Например, поверхностно-активное вещество может быть получено из имидазолина и может находиться или в ацетатной форме (содержащей соль), или в пропионатной форме (свободной от соли). Примеры подходящих амфотерных поверхностно-активных веществ, в числе прочих, включают поверхностно-активные вещества, такие как лаурамидопропил-бетаин, лауримино-дипропионат натрия, кокоамидопропил-гидроксил-султаин, алкилэфир-гидроксипропил-султаин, каприлоамфо-гидроксипропил-сульфонат натрия, каприлоамфо-дипропионат динатрия, кокоамфоацетат натрия, кокоамфодиацетат динатрия, кокоамфопропионат натрия, октил-иминодипропионат динатрия, кокоамфо-гидроксипропил-сульфонат натрия, лаурил-иминодипропионат динатрия, стеароамфо-ацетат натрия, и талловый иминодипропионат динатрия. Другие амфотерные поверхностно-активные вещества, известные в данной области, также могут быть использованы.

Поверхностно-активные вещества, полезные в качестве стабилизирующего агента, могут быть или внешними поверхностно-активными веществами или внутренними поверхностно-активными веществами. Внешние поверхностно-активные вещества представляют собой поверхностно-активные вещества, которые не превращаются посредством химической реакции в полимер в ходе приготовления дисперсии. Примеры внешних поверхностно-активных веществ, полезных в этом изобретении, включают соли додецилбензолсульфоновой кислоты и соль лаурилсульфоновой кислоты. Внутренние поверхностно-активные вещества представляют собой поверхностно-активные вещества, которые превращаются посредством химической реакции в полимер в ходе приготовления дисперсии. Пример внутреннего поверхностно-активного вещества, полезного в этом изобретении, включает 2,2-дитметилолпропионовую кислоту и ее соли.

В одном варианте осуществления, когда в конечном пеноматериале желательно хорошее качество «на ощупь» или тканеподобное тактильное качество, может быть использовано производное насыщенной жирной кислоты (например, соль стеариновой или пальмитиновой кислоты). Другие подходящие анионные поверхностно-активные вещества включают алкилбензолсульфонаты, вторичные сульфонаты н-алканов, сульфонаты альфа-олефинов, диалкил-дифениленоксид-сульфонаты, сложные эфиры сульфоянтарной кислоты, изотионаты, линейные алкилсульфаты (производные линейных спиртов) и линейные алкилэфирсульфаты. Понятно, что пеностабилизирующие поверхностно-активные вещества могут отличаться или могут не отличаться от поверхностно-активных веществ, использованных для приготовления дисперсии. Такие поверхностно-активные вещества используют как для способствования пенообразованию, так и для содействия стабилизированию пены. В конкретном варианте осуществления, поверхностно-активное вещество может быть выбрано, по меньшей мере, из одной из солей щелочного металла или аммония с лаурил сульфатом, додецилбензолсульфатами, алкилэтоксисульфатами, и изотионатами, из моно-, ди- и триалканоламина (моно-, ди- или триэтаноламин, например), из двухосновной соли N-октилдецилсульфосукцинимата и их смесей. В других вариантах осуществления, пеностабилизирующий агент может включать целлюлозу.

Волокна

В одном варианте осуществления, волокна могут включать волокна, полученные экструзией с раздувкой из расплава, образованные из термопластических полимеров, включающих, например, полиолефины, полиамиды, полиэфир, полиуретан, поливиниловый спирт, поликапролактон, блоксополимеры стирола и бутадиена или тому подобное. Подходящие полиолефины включают, например, полиэтилен, полипропилен, полибутилен, сополимеры этилена с другими альфа-олефинами, сополимеры пропилена с другими альфа-олефинами, сополимеры бутилена с другими альфа-олефинами, и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления, волокна могут включать мононитевые волокна. Альтернативно, термопластичные волокна могут включать спряденные из расплава или вытянутые из расплава волокна, образованные из любого из термопластических полимеров, перечисленных выше. В конкретном варианте осуществления, термопластичные волокна могут содержать синтетическое полиолефиновое волокно. Примером коммерчески доступного синтетического волокна является синтетическая имитация целлюлозы FYBREL® E-type Polyethylene, выпускаемая в компании MiniFIBERS, Inc. (Johnson City, TN). Такие волокна могут содержать более чем 95% полиэтилена и менее чем 5% поливинилового спирта и имеют температуру плавления 135°С и относительный удельный вес 0,96 г/см3. В других вариантах осуществления, также могут быть использованы природные волокна, включая волокна на основе целлюлозы, такие как хлопковые или целлюлозные волокна. В дополнительных других вариантах осуществления, волокна представляют собой измельченные волокна мононитевого типа (то есть волокна разделены на более мелкие части или волокна, имеющие укороченную длину).

В одном варианте осуществления, волокна также могут включать смачивающие вещества в пределах своей структуры. Смачивающие вещества могут включать добавки, такие как алкоксилированный алкилфенол, наряду с (или в комбинации с), по меньшей мере, одним веществом, выбранным из моно-, ди-, и триглицеридов, и полиоксиалкиленовых сложных эфиров жирных кислот и их комбинаций. Инклюдирование таких смачивающих веществ описано в патенте: US Patent №4486552, который включен в этот документ путем ссылки.

В различных вариантах осуществления, пеноматериал может содержать от приблизительно 10% мас. до приблизительно 60% мас. волокна, исходя из объединенной массы термопластичной смолы и волокон; и в других вариантах осуществления, от приблизительно 10% мас. до приблизительно 40% мас. волокна, исходя из объединенной массы термопластичной смолы и волокон. В одном варианте осуществления, волокна могут иметь среднюю длину, колеблющуюся в диапазоне от 0,2 до 30 мм; от 0,5 до 20 мм в другом варианте осуществления; и от 1,0 до 10 мм в дополнительном еще одном варианте осуществления. В другом варианте осуществления, термопластичные волокна могут иметь температуру плавления выше температуры плавления термопластичной смолы. В некоторых вариантах осуществления, волокна могут снижать спадание пеноматериала во время процесса сушки пены в сравнении с сушкой аналогичной пены без волокон.

Добавки

Пеноматериал может необязательно содержать материалы-наполнители в количествах, зависящих от применения, для которого они предназначены, колеблющихся в диапазоне от приблизительно 2 до 100% на сухой вес относительно массы термопластичной смолы. Эти необязательные ингредиенты могут включать, например, карбонат кальция, порошковый диоксид титана, полимерные частицы, полые стеклянные шарики, полимерные волокна, такие как штапельные мононити на основе полиолефина и тому подобное. Пеноматериалы, предназначенные для использования в абсорбирующих изделиях, могут содержать материал, абсорбирующий жидкость в большом количестве, такой как короткое хлопковое волокно или другое целлюлозное волокно, равномерно распределенное по всему полимерному пеноматериалу.

Хотя их обычно не смешивают с дисперсией частиц до вспенивания, вследствие их сильной водоабсорбирующей природы, тонкодисперсные частицы полимера-суперабсорбента («SAP»), такого как редкосшитый акрилатный полимер, могут быть равномерно распределены по поверхности пены как раз в тот момент, когда она поступает на процесс сушки, для обеспечения прочного пеноматериала с экстраабсорбирующими свойствами на той поверхности, которую сушат. Однако, если частицы SAP обрабатывают (например, поверхностным слоем полимера с замедленной водорастворимостью, такого как, например, простой эфир гидроксипропил-алкилцеллюлозы или полиоксиэтиленовая смола) для снижения исходной скорости абсорбции воды частицами до того момента, как пена достигнет сухого состояния пеноматериала, то такие частицы SAP с «запаздывающей абсорбционной способностью» могут быть благотворно добавлены непосредственно в дисперсию частиц до инициирования вспенивания.

Частицы полимера-суперабсорбента («SAP»), полезные в вариантах осуществления, раскрытых в этом документе, представляют собой частицы, которые абсорбируют многократно превышающую их собственную массу рассматриваемой жидкости, такой как влага, вода или водные жидкости. Частицы SAP набухают, когда они абсорбируют жидкость. Полимеры-суперабсорбенты используют во многих применениях, включая памперсы, применения водной преграды в строительной промышленности, и жидкие абсорбенты в упаковочных системах для пищевых продуктов, а также гигиенические и медицинские применения. Частицы SAP могут представлять собой любой из известных гидрофильных полимеров, которые являются сшитыми и способны абсорбировать большие количества водных жидкостей, в некоторых случаях, вызывая разбухание частицы в несколько раз относительно ее сухого размера. Такие полимеры хорошо известны в данной области и широко доступны в больших количествах. Большая часть полимеров-суперабсорбентов является сшитой, частично нейтрализованной и/или поверхностно обработанной. Предпочтительно, уровень сшивания выбирают такой, который дает желательные характеристики набухания для конкретного применения.

Примеры некоторых подходящих полимеров-суперабсорбентов и способов (включая гель-полимеризационные способы) для получения полимеров-суперабсорбентов раскрыты в патентах: US Patent №№3669103; 3670731; 3926891; 3935099; 3997484; 4076663; 4090013, 4093776; 4190562; 4286082; 4340706; 4446261; 4459396; 4654039; 4683274; 4708997; 4857610; 4985518; и 5145906, идеи которых включены в этот документ путем ссылки. В дополнение, смотри Buchholz, F.L. and Graham, A.T., «Modern Superabsorbent Polymer Technology», John Wiley & Sons (1998) and Lisa Brannon-Peppas and Ronald S. Harland, «Absorbent Polymer Technology» Elsevier (1990).

Получение Пены

Пена может быть получена из смеси дисперсии/поверхностно-активного вещества/волокна с использованием механического способа, такого как процесс механического смешения в условиях большого усилия сдвига в атмосферных условиях с вовлеканием воздуха или других газов в водную фазу дисперсии или необязательно с нагнетанием газа в систему при смешении. Количество воздуха или другого газа (в том случае, где желателен газ в дополнение к воздуху или за исключением воздуха), которое может быть внедрено в пену, может составлять, по меньшей мере, 80% об. в одном варианте осуществления, по меньшей мере, 85% об. в другом варианте осуществления, и, по меньшей мере, 90% об. относительно получающейся в результате пены в дополнительном другом варианте осуществления. Первоначально, все компоненты, которые должны быть использованы в изготовлении пены, могут быть смешаны вместе посредством умеренного перемешивания во избежание захватывания воздуха.

Как только все ингредиенты хорошо смешаны, смесь может быть подвергнута механическому смешиванию с большим усилием сдвига. На этом этапе вторая (объемная) вязкость смеси может увеличиваться, поскольку больше воздуха захватывается в пределах непрерывной (дисперсионной) фазы до тех пор, пока не образуется нежидкотекучая, жесткая пена. Время смешения, необходимое для получения пены с желательной плотностью, может варьироваться в зависимости от количества и типа пеностабилизирующего поверхностно-активного вещества и величины усилия сдвига при механическом смешении. Может быть использовано любое устройство для механического смешения, способное взбивать сгущенную водную дисперсию воздухом, такое как кухонный миксер/венчик, смеситель Hobart, оснащенный проволочной взбивалкой, или, в более крупном масштабе, сдвоенный аппарат-вспениватель Cowie-Riding Twin Foamer (Cowie Riding Ltd.). Промышленные аппараты-вспениватели также могут позволять нагнетать воздух в их сдвиговую головку интенсивного смешения с получением пены с очень низкой (менее чем 50 г/л) плотностью.

Плотность пены может быть измерена, например, путем отбирания образцов пены в чашках заданного объема и массы, путем взвешивания заполненных пеной чашек и затем путем вычисления плотности образца. В промышленных аппаратах-вспенивателях воздух может быть введен непосредственно в головку смешения для содействия образованию пены низкой плотности. Скорость работы устройства для вспенивания может быть увеличена или уменьшена для достижения желательной плотности пены. В одном варианте осуществления, плотность пены может находиться в диапазоне приблизительно 0,04-0,15 г/см3, и от 0,07 до 0,08 г/см3 в еще одном варианте осуществления. Как только получают желательную плотность пены, пена может быть необязательно распределена на субстрате до превращения пены в пеноматериал.

Вспененные пеноматериалы, содержащие полимеры, также могут быть получены так, как описано в заявке согласно PCT: PCT application №PCT/US2004/027593, поданной 25 августа 2004 г. и опубликованной в виде международной публикации WO2005/021622. В других вариантах осуществления, полимеры также могут быть сшиты любым известным средством, таким как использование пероксида, электронного луча, силана, азида, гамма-излучения, ультрафиолетового излучения или другого метода сшивания. Полимеры также могут быть химически модифицированы, например, прививкой (например, с использованием малеинового ангидрида (MAH), силанов или другого агента прививки), галогенированием, аминированием, сульфонированием или другим химическим модифицированием.

Стадии Высушивания и Восстановления

В одном варианте осуществления, пеноматериал может быть получен из пены путем удаления, по меньшей мере, части жидкого/водного элемента пены, приготовленной так, как раскрыто в этом документе. В других вариантах осуществления, пеноматериал может быть приготовлен из пены путем удаления, по меньшей мере, большей части жидкого/водного элемента пены. В дополнительных других вариантах осуществления, пеноматериал может быть получен путем удаления практически всего жидкого/водного элемента. В различных вариантах осуществления, может быть удалено более чем 30% мас., более чем 50% мас., более чем 80% мас., более чем 90% мас., более чем 95% мас., более чем 98% мас., или более чем 99% мас. жидкого/водного элемента. Средство, с помощью которого удаляют жидкую часть, может быть выбрано так, чтобы минимизировать степень спадания объема пены. В одном варианте осуществления, пены могут быть высушены и превращены в пеноматериалы путем нагревания в сушильной камере с принудительной подачей воздуха при температурах, выбранных для оптимального высушивания. В одном варианте осуществления, пена может быть нагрета до температуры от приблизительно 60 до 120°С.

Поскольку природа термопластичной смолы позволяет, то переработка может быть проведена при максимально высокой температуре, допустимой для удаления воды из пены настолько быстро, насколько это возможно, без разрушения вязкости частиц полиолефиновой смолы на поверхности пузырьков пены или без вызывания значительного (например, более чем 30 объемных процентов) спадания частично высушенной пены. В другом варианте осуществления, температура сушки может быть выбрана так, чтобы не превысить температуру точки плавления термопластических волокон. В одном варианте осуществления, может быть желательно сушить пену при температуре, которая приближается, но не превышает диапазон плавления термопластичной смолы. В еще одном варианте осуществления, может быть желательно установить температуру, при которой аморфные области в термопластичной смоле начинают коалесцировать при псевдосшивании посредством волокон, и избежать или, по меньшей мере, минимизировать спадание пены до того момента, как пеноматериал станет полностью «высушенным» с его конечными формой и размером, и, по меньшей мере, 95% мас. воды из пены будут выделены. Получающийся в результате «высушенный» пеноматериал может иметь плотность приблизительно 0,02-0,07 г/см3 в одном варианте осуществления, и от приблизительно 0,03 до 0,05 г/см3 в другом варианте осуществления.

Некоторые варианты осуществления высушенного пеноматериала могут иметь среднюю толщину, колеблющуюся в диапазоне от 0,01 см до 2,5 см. Другие варианты осуществления высушенного пеноматериала могут иметь среднюю толщину, находящуюся в диапазоне от 0,05 см до 2,0 см; и от 1 до 1,5 см в дополнительных других вариантах осуществления. Изделия, содержащие варианты осуществления высушенного пеноматериала, могут включать, по меньшей мере, один слой пеноматериала, имеющий среднюю толщину, колеблющуюся в диапазоне от 0,1 см до 2,5 см; от 0,5 см до 2,0 см в других вариантах осуществления; и от 1,0 см до 1,5 см в дополнительных других вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления, два или более пеноматериала могут быть ламинированы (спрессованы) вместе; в различных вариантах осуществления, два или более пеноматериала могут иметь одинаковые или различные плотности, одинаковые или различные размеры пор или одинаковые или различные структуры (фибриллированные, с открытыми порами, с закрытыми порами и так далее). В других вариантах осуществления, один или более пеноматерилов могут быть ламинированы (припрессованы) к субстрату, такому как пленка.

Высушивание пены с образованием желательного пеноматериала этого раскрытия может быть проведено периодическим или непрерывным способом. Для высушивания могут быть применены устройства, включающими, например, стандартные сушильные камеры с принудительной подачей воздуха или ряд ламп с излучением тепла в ИК-спектре или ряд диэлектрических электротермических устройств, например, источников, вырабатывающих энергию с радиочастотой (обычно работающих на разрешенных полосах частот в диапазоне между 1-100 МГц) и с микроволновой частотой (обычно работающих на разрешенных полосах частот в диапазоне от 400 до 2500 МГц), покрывающих с внутренней стороны туннель или камеру, в которые пена может быть помещена или через которые она может быть пропущена в непрерывном режиме. Может быть использована комбинация таких источников энергии для высушивания, применяемая или одновременно, или последовательно для высушивания пены с образованием пеноматериала. В одном варианте осуществления, высушивание включает одновременное использование диэлектрического устройства и сушильной камеры с принудительной подачей воздуха. Для пеноматериала, имеющего толщину приблизительно 0,25-0,6 см, высушивание может быть достигнуто за время 45-90 секунд в том случае, когда камера с принудительной подачей воздуха работает при приблизительно 75°С и радиочастотный генератор нагревает пену до внутренней температуры приблизительно 45-50°С. Температура стадии высушивания может быть выбрана в соответствии с природой и диапазоном плавления полиолефиновой смолы (который определяют посредством дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC)), применяемой для приготовления пеноматериала. Полосы частот для диэлектрического нагрева, разрешенные для промышленного применения в различных странах, обозначены более подробно в ссылке «Foundation of Industrial Application of Microware and Radio Frequency Fields», Rousy, G and Pierce, J.A. (1995).

Структура Пеноматериала

В том случае, когда варианты осуществления волокон и дисперсий соединяют, вспенивают и сушат с образованием пеноматериалов, каждый из которых описан выше, в результате может получаться фибриллированная структура. Как описано дополнительно в Примере 3 ниже со ссылкой на ФИГУРЫ 4-6, стержневая структура пеноматериала включает термопластичные волокна 1 и термопластичную смолу 2, где термопластичная смола 2 окружает и взаимосвязывает волокнистую сеть, образуя непрерывную паутину. Фибриллированная структура может быть ячеистой или, как показано на ФИГУРАХ 4-6, неячеистой по внешнему виду. Морфология пеноматериала также может быть охарактеризована наличием высокой степени неупорядоченности и поверхностными отверстиями большего размера по сравнению с традиционными вспененными пенополиолефинами (PFFs). Внутренняя структура пеноматериала также может проявлять неячеистое строение с некручеными тонкими волоконцами (фибриллами) и с пространствами пустот большего размера относительно традиционных PFFs.

В одном варианте осуществления, структура абсорбента (пеноматериала) может иметь неячеистую, фибриллированную морфологию. Как использовано в этом документе, «неячеистая, фибриллированная структура» относится к пеноматериалу, имеющему разрыхленную, неупорядоченную, неячеистую морфологию, сформированную из тонких волоконцев или нитевидных элементарных волокон. Неячеистая, фибриллированная структура, например, может быть неоднородной и неповторяющейся, такой, как в том случае, когда тонкие волоконца образуют нетканую волокнистообразную паутину и где большая часть стержней не являются взаимосвязанными.

В другом варианте осуществления, пеноматериал может иметь скорость прохождения жидкости излияния, колеблющуюся в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 секунд, в расчете на 5,0 мл излияния жидкости в виде синтетической мочи при 23°С на образец пеноматериала размером 50 см2. В дополнительном еще одном варианте осуществления, пеноматериал может иметь скорость прохождения жидкости излияния, колеблющуюся в диапазоне от приблизительно 0,5 до 7 секунд; и от приблизительно 1 до 4 секунд в дополнительном другом варианте осуществления. В дополнительном другом варианте осуществления, пеноматериал может иметь среднюю толщину, колеблющуюся в диапазоне от приблизительно 0,03 до 3,0 см; от приблизительно 0,1 до приблизительно 2,5 см в других вариантах осуществления; от приблизительно 0,5 до приблизительно 2,0 см в других вариантах осуществления; и от приблизительно 1,0 до приблизительно 1,5 см в дополнительных других вариантах осуществления.

Изделия для гигиенических целей

В одном варианте осуществления этого раскрытия пеноматериалы, раскрытые в этом документе, могут быть использованы в изготовлении конструкции абсорбирующей сердцевины гигиенических изделий; например, памперсов, трусов, используемых при недержании у взрослых, тренировочных брюк/штанишек для приучения детей к туалету, каркасов и вкладышей/прокладочных защитных материалов памперсов, женских гигиенических изделий (абсорбирующее нижнее белье), и тому подобного, разработанной для обеспечения улучшенных посадки и комфорта для носителя изделия, наряду с адекватным вмещением экссудатов, выделяемых человеческим телом.

Абсорбирующая сердцевина относится к частям (например, к слоям) абсорбирующего изделия, функциями которых являются получение, распределение, перемещение, хранение и/или перераспределение жидкости. Абсорбирующая сердцевина содержит абсорбирующие материалы, по меньшей мере, один из которых включает пеноматериал этого раскрытия и способен получать, распределять и/или удерживать жидкости, такие как моча и некоторые другие выделяемые человеческим телом экссудаты, подходящим способом и в подходящей степени.

В других вариантах осуществления, может быть желательно сделать изделие, имеющее два или более слоев пеноматериала. В некоторых вариантах осуществления, слои пеноматериала могут иметь одинаковую или различную плотность. В других вариантах осуществления, два или более слоев пеноматериала могут быть ламинированы (припрессованы).

ПРИМЕРЫ

Следующие примеры включают типичные вспененные пеноматериалы и экспериментальные данные, показывающие их эффективность в абсорбционных применениях. Пеноматериалы могут быть охарактеризованы различными способами, включающими изображение сканирующего электронного микроскопа (SEM), измерения стекания жидкости при наклоне поверхности пеноматериала в 45 градусов, измерения спадания объема в процентах при прикладывании нагрузки, измерения периодов времени прохождения жидкости через пеноматериал (Edana 150,4-99) и измерения индекса абсорбционной емкости.

Пеноматериалы производят из дисперсий, образованных из полиолефиновых эластомеров (ENGAGE®) или полиолефиновых пластомеров (AFFINITY™) (каждый из которых выпускается в компании The Dow Chemical Company, Midland, MI) и из полиэтиленовой имитации целлюлозы (Polyethylene Fiber Type E, выпускаемое в компании MiniFIBERS, Inc., Johnson City, TN), в соответствии с протоколами, подробно изложенными в этом документе. Последующая методика является иллюстративной, и могут быть осуществлены варианты путем корректировки с доведением до желательных степеней наполнения волокном, разбавлений и применения поверхностно-активного вещества.

Дисперсия: Водную дисперсию полиолефинового пластомера получают в соответствии с методиками, описываемыми в международной публикации WO2005021638. Дисперсию получают с использованием полиолефинового пластомера AFFINITY™ EG 8200 (сополимер этилена и альфа-олефина, имеющий индекс расплава (MI2) приблизительно 5 дециграмм/мин, и плотность 0,870 г/см3). Система поверхностно-активных веществ дисперсии включает UNICID® (линейная карбоновая кислота, доступная в компании Baker Petrolite), HYSTRENE® (жирная кислота, доступная в компании Crompton Corp., Greenwich, Connecticut) и METHOCEL® (водорастворимый полимер на основе метилцеллюлозы и гидроксипропил-метилцеллюлозы, доступный в компании The Dow Chemical Company), использованные соответственно с загрузкой 2% мас., 1% мас. и 0,2% мас., исходя из объединенной массы этиленового сополимера и системы поверхностно-активных веществ. Полученная водная дисперсия имеет содержание твердой фазы приблизительно 53 массовых процента.

Пеноматериал: Для получения пеноматериала с 40% степенью наполнения волокном 10 галлонов вышеописанной дисперсии (POD 8102, The Dow Chemical Company, Midland, MI) смешивают с 1,5% мас. лауретсульфата аммония (STEOL®, доступный в компании Stepan Co., Northfield, Illinois) и c 1% мас. лаурилсульфата натрия (STEPANOL®, также доступный в компании Stepan Co.), в расчете на полимерную твердую фазу (дисперсия 2-1-1, имеющая 2 части стабилизирующего агента, 1 часть пеностабилизирующего поверхностно-активного вещества и 1 часть смачивающего вещества). 80 грамм аликвоты дисперсии помещают в смесительный бачок и разбавляют дополнительно посредством 80 грамм деионизированной воды. Смесь перемешивают при настройке на низкую скорость в течение одной минуты, и затем добавляют 15 грамм синтетических волокон (Polyethylene Fiber Type E, доступное в компании MiniFIBERS, Inc., Johnson City, TN) при непрерывном медленном перемешивании в течение двух минут. Пену создают путем перемешивания при высокой скорости (смеситель Hobart, оснащенный венчиком-взбивалкой) в течение одной-двух минут. Пену выкладывают на прокладочную бумагу и выравнивают по высоте, колеблющейся в диапазоне от приблизительно 0,1 см до приблизительно 2,54 см, с помощью инструмента для разравнивания. Пену затем сушат в предварительно нагретой сушильной камере при 75°С с образованием пеноматериала.

Пример 1

Три образца пеноматериалов получены в соответствии с упомянутой выше методикой. Образец 1 пеноматериала не содержит волокон и использует описанную выше дисперсию 2-1-1 AFFINITY™ EG 8200 (POD 8102, The Dow Chemical Company, Midland, MI) и 1,5% STEOL® в расчете на твердую фазу полимера. Образцы 2 и 3 используют 40% степень наполнения полиэтиленовым волокном (Polyethylene Fiber Type E доступных от MiniFIBERS, Inc., Johnson City, TN), в дополнение к 1,5% STEOL®, оба в расчете на твердую фазу полимера. Образец 2 сделан из дисперсии 2-1-1 POD 8102, тогда как Образец 3 использует дисперсию 2-1-2 POD 8102.

Эксперименты по прохождению жидкости, тестирующие скорость, с которой жидкость проходит сквозь структуру пеноматериала, и измерения индекса абсорбционной емкости (ACI) выполнены на этих образцах пеноматериалов, приготовленных в соответствии с раскрытыми выше деталями.

Жидкость, используемая для измерений прохождения, в образце пеноматериала размером 50 см2 представляет собой образец синтетической мочи объемом 5,0 мл (которая описана в патенте США: US Patent №5260345) при 23°C. Жидкость вводят в верхнюю и нижнюю части образцов. Результаты испытания по прохождению жидкости, где каждая запись в таблице является усредненным значением 4 экспериментов, показаны ниже в Таблице 1.

Таблица 1
Обобщенные результаты экспериментов по прохождению жидкости
Образец Волокна Толщина Масса Базовый вес Плотность Время прохождения жидкости
(%) (см) (г) (г/м 2 ) (г/см 3 ) (сек)
1 Верхняя часть 0 0,217 0,458 92 0,042 3,86
1 Нижняя часть 0 0,217 0,450 90 0,042 3,63
2 Верхняя часть 40 0,193 0,416 83 0,043 1,81
2 Нижняя часть 40 0,192 0,425 85 0,044 1,48
3 Верхняя часть 40 0,235 0,490 98 0,042 1,53
3 Нижняя часть 40 0,244 0,493 99 0,040 1,42

Как показано в Таблице 1, имеет место существенное уменьшение прохождения жидкости для образцов, содержащих полиолефиновые волокна. Оказалось, что введение смачивающей порции в верхнюю часть или в нижнюю часть образца пеноматериала не влияет на прохождение жидкости.

В измерениях индекса абсорбционной емкости используют такую же, описанную выше, синтетическую мочу с образцами пеноматериала размером 50 см2, с введением 24,9 мл синтетической мочи со скоростью 7,0 мл в секунду. В Таблице 2, ниже, даны обобщенные результаты по абсорбции для этих образцов пеноматериалов, где каждая запись таблицы является усредненным значением 6 экспериментов.

Таблица 2
Обобщенные результаты по абсорбции
Образец Средняя толщина Масса Базовый вес Плотность ACI
(без нагрузки)
(см) (г) (г/м2) (г/см3) (г/г)
1 0,288 0,472 94 0,033 25
2 0,270 0,447 89 0,033 32
3 0,271 0,488 98 0,036 28

Как показано в Таблице 2, индекс абсорбционной емкости (ACI) возрастает для образцов, содержащих 40% полиэтиленовых волокон (Образцы 2 и 3), по отношению к образцу пеноматериала, не содержащему волокон (Образец 1).

Пример 2

Образцы пеноматериала получены в соответствии с приведенным выше протоколом. Полиолефиновые дисперсии (POD 8102) разбавляют в различной степени и в них вводят, для достижения различных степеней наполнения волокном, различные порции полиэтиленовой имитации целлюлозы (полиэтиленовая пульпа) (Polyethylene Fiber Type E доступных от MiniFIBERS, Inc., Johnson City, TN). Степени наполнения волокном (порции волокна), показанные в Таблице 3, рассчитаны, исходя из массы твердой фазы полимера. Образцы пеноматериалов имеют размер 15,3 см×10,2см. Эти образцы подвергают 45-градусному испытанию на стекание жидкости, которое проводят, размещая образец пеноматериала на поверхности, находящейся под углом 45 градусов, и вводя два жидких излияния объемом 80 мл в верхнюю часть пеноматериала, собирая и измеряя количество любой стекшей жидкости, непоглощенной пеноматериалом. Жидкие излияния вводят с интервалом в 5 минут, и измерения стекания представляют как 1-е и 2-е стекание соответственно. Спадание пеноматериала определяют как степень спадания пены в ходе отверждения. Жидкое излияние представляет собой синтетическую мочу, составленную из 0,03 массового процента хлорида кальция, 0,08 массового процента сульфата магния, 0,77 массового процента хлорида натрия, 1,94 массового процента мочевины и 97,17 массового процента деионизированной воды. Результаты этих тестов сведены в Таблицу 3, ниже.

Сравнение образцов с неизменной степенью наполнения волокном показало, что увеличение разбавления полиолефиновой дисперсии обычно приводит к увеличению спадания (сравните образцы 4-6 или 7-10). При увеличении порций волокна спадание существенно уменьшается вследствие присутствия волокон по сравнению с пеноматериалами, полученными без использования волокон (сравните примеры 6, 10,15 и 19), что позволяет предположить, что волокна могут помогать поддерживать целостность стержней внутри структуры пеноматериала. Проведение испытания на стекание жидкости показало, что в пеноматериалах, полученных без волокон, количества стекшей жидкости были, как правило, выше. Таким образом, следует найти баланс уровней разбавления, чтобы минимизировать стекание, не приводя при этом к увеличению спадания. Раскрытое в этом документе добавление волокон к пеноматериалам может играть ключевую роль в достижении такого баланса в отношении эффективного снижения спадания пеноматериала.

Пример 3

Полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) изображения образцов полиолефиновых пеноматериалов, изготовленных в соответствии с вышеописанным протоколом, проиллюстрированы на ФИГ.4a и 4b. Пеноматериал, образованный из водной дисперсии AFFINITY™ с введенными полиолефиновыми волокнами, демонстрирует новую, неячеистую, фибриллированную структуру. Морфология пеноматериалов может быть охарактеризована как имеющая высокую степень неупорядоченности и поверхностные отверстия большего размера, по сравнению с традиционными вспененными пенополиолефинами (PFFs), показанными на ФИГ.1a-b. Поперечное сечение пеноматериала, показанное на ФИГ.4a, также демонстрирует неячеистое строение с неткаными тонкими волоконцами (фибриллами) и большими пространствами пустот. Поверхностные отверстия большего размера, как показано на ФИГ.4b, могут вводить поправку на более быстрое проникновение жидкости, и пространства пустот большего размера могут приводить в результате к более низкому капиллярному давлению для удержания жидкости.

Изображения высокого разрешения стержней (сжатых элементов) пеноматериала, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), показывают, что полиэтиленовые волокна существенно инкапсулированы полимером AFFINITY™, как показано на ФИГ.5 и 6. На ФИГ.5 изображение высокого разрешения стержня в структуре пеноматериала показывает полиолефиновые волокна 1 внутри матрицы полимера AFFINITY™ 2, который составляет основной объем стержневой структуры. Волокна 1 обеспечивают упрочнение стержневой структуры. ФИГ.6 представляет собой изображение высокого разрешения поперечного сечения стержня, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), и показывает полимер AFFINITY™ 1, окружающий полиэтиленовые волокна 2.

Хотя могут быть сделаны ссылки на применение раскрытых пеноматериалов в абсорбирующих материалах для изделий личной гигиены, такое описание не означает никакого ограничения настоящего раскрытия. Вернее, раскрываемые в этом документе пеноматериалы особенно могут найти применение как салфетки для домашнего хозяйства и личной гигиены, для терапевтического лечения ран, и как перевязочные материалы, для фильтрования воздуха и жидкостей, как абсорбирующие прокладки для пищевых продуктов, такие как прокладки для цыплят или мяса, как подкладки для ткани/текстиля, как шумо/звукоизолирующие материалы, и как подкладка номерного знака в автомобиле.

Преимущества вариантов осуществления раскрытия могут включать одно или более из нижеперечисленного. Сетчатая морфология может предусматривать поверхностные отверстия пеноматериала большего размера, что может приводить к более быстрой абсорбции жидкости и к более быстрому прохождению жидкости. Пространства пустот большего размера могут приводить к более низкому капиллярному давлению для снижения удержания жидкости в сравнении с традиционной морфологией вспененного пеноматериала. Описанный в этом документе пеноматериал может демонстрировать превосходную прочность при растяжении во влажном и сухом состоянии и превосходное качество в отношении спадания во влажном состоянии по сравнению с волокнистыми системами на основе целлюлозы. Кроме того, эластомерная природа различных пеноматериалов также может позволять пеноматериалу сохранять форму. Преимущественно, в некоторых вариантах осуществления, волокна могут действовать как средство стабилизации спадания, уменьшая спадание пены во время образования пленки и/или уменьшая спадание пеноматериала в сухом состоянии.

Хотя это раскрытие было описано в отношении ограниченного ряда вариантов осуществления, специалисты в данной области легко оценят, что могут быть придуманы другие варианты осуществления, которые не будут выходить за рамки объема этого раскрытия сущности изобретения, раскрываемого в этом документе. Следовательно, объем этого раскрытия должен быть ограничен только прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ получения вспененного термопласта из водной дисперсии, где водная дисперсия включает термопластичную смолу, воду и стабилизирующий агент для дисперсных систем, где способ включает
добавление, по меньшей мере, одного пеностабилизирующего поверхностно-активного вещества в водную дисперсию с образованием смеси;
добавление волокна в смесь; и
вспенивание смеси с образованием пены,
удаление, по меньшей мере, части воды из пены с получением пеноматериала,
где изготовленный пеноматериал имеет неячеистую фибриллированную морфологию.

2. Способ по п.1, где стабилизирующий агент для дисперсных систем включает жирную кислоту.

3. Способ по п.1, где пеностабилизирующее поверхностно-активное вещество включает целлюлозу.

4. Способ по п.1, дополнительно включающий покрытие, по меньшей мере, части субстрата слоем пены и
удаление большей части воды из пены.

5. Способ по п.1, где дисперсия включает от приблизительно 25 до приблизительно 74 об.% термопластичной смолы и стабилизирующий агент для дисперсных систем.

6. Способ по п.1, где дисперсия содержит от приблизительно 40 до приблизительно 55 мас.% термопластичной смолы и стабилизирующий агент для дисперсных систем, за исключением любого наполнителя.

7. Способ по п.5, где термопластичная смола включает полиолефин.

8. Способ по п.1, где пеноматериал содержит от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 60 мас.% волокна, исходя из общей массы термопластичной смолы и волокна.

9. Способ по п.1, где волокно включает гомополимер, сополимер, или мульти-блокинтерполимер полиэтилена, гомополимер, сополимер, или мульти-блокинтерполимер полипропилена, синтетическую имитацию целлюлозы или их комбинации.

10. Способ по п.1, где волокно имеет среднюю длину от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 20 мм.

11. Способ по п.1, где волокна имеют температуру плавления выше температуры плавления термопластичной смолы.

12. Способ по п.1, где пеноматериал имеет, по меньшей мере, один слой, имеющий среднюю толщину от приблизительно 0,01 см до приблизительно 2,5 см.

13. Способ по п.1, где удаление, по меньшей мере, части воды из пены для получения пеноматериала дает в результате пеноматериал, содержащий от 0 до 20 мас.% остаточной воды.

14. Абсорбирующий пеноматериал, полученный способом по п.1, где пеноматериал имеет среднюю плотность от приблизительно 0,02 г/см3 до приблизительно 0,07 г/см3.

15. Пеноматериал по п.14, где пеноматериал содержит от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 60 мас.% волокна.

16. Пеноматериал по п.15, где, по меньшей мере, приблизительно 50% площади поверхности волокон покрыты термопластичной смолой.

17. Пеноматериал по п.16, где термопластичная смола является, по меньшей мере, частично сшитой.

18. Пеноматериал по п.14, где пеноматериал имеет скорость прохождения излияния 0,1-10 с.

19. Пеноматериал по п.14, где пеноматериал имеет скорость прохождения излияния 1-4 с.

20. Пеноматериал по п.14, дополнительно включающий полимер-суперабсорбент.

21. Абсорбирующее изделие, выбранное из детского памперса, гигиенического товара для женщин, изделия, используемого при недержании у взрослых, прокладки раневой повязки, хирургической губки, из медицинской спецодежды, хирургических тканей, полотенца для вытирания, губки для вытирания и упаковочных прокладок для пищевых продуктов, содержащее пеноматериал по п.14.

22. Способ получения вспененного термопласта из водной дисперсии, где водная дисперсия включает термопластичную смолу, воду и стабилизирующий агент для дисперсных систем, где способ включает
добавление, по меньшей мере, одного пеностабилизирующего поверхностно-активного вещества в водную дисперсию с образованием смеси;
добавление волокна в смесь; и
вспенивание смеси с образованием пены,
удаление, по меньшей мере, части воды из пены с получением пеноматериала,
где полученный пеноматериал содержит 20 мас.% или менее остаточной воды; и
где изготовленный пеноматериал имеет неячеистую фибриллированную морфологию.

23. Способ по п.22, где получающийся в результате пеноматериал содержит от 0 до 10 мас.% остаточной воды.

24. Способ по п.22, где получающийся в результате пеноматериал содержит от 0 до 8 мас.% остаточной воды.

25. Способ по п.22, где стабилизирующий агент для дисперсных систем включает жирную кислоту.

26. Способ по п.22, где пеностабилизирующее поверхностно-активное вещество включает целлюлозу.

27. Способ по п.22, дополнительно включающий покрытие, по меньшей мере, части субстрата слоем пены.

28. Способ по п.22, где дисперсия содержит от приблизительно 25 до приблизительно 74 об.% термопластичной смолы и стабилизирующий агент для дисперсных систем.

29. Способ по п.22, где дисперсия содержит от приблизительно 40 до приблизительно 55 мас.% термопластичной смолы и стабилизирующий агент для дисперсных систем по массе, за исключением любого наполнителя.

30. Способ по п.29, где термопластичная смола включает полиолефин.

31. Способ по п.22, где пеноматериал содержит от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 60 мас.% волокна, исходя из объединенной массы термопластичной смолы и волокна.

32. Способ по п.22, где волокно включает гомополимер, сополимер, или мульти-блокинтерполимер полиэтилена, гомополимер, сополимер, или мульти-блокинтерполимер полипропилена, синтетическую имитацию целлюлозы, или их комбинации.

33. Способ по п.22, где волокно имеет среднюю длину от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 20 мм.

34. Способ по п.22, где волокна имеют температуру плавления выше температуры плавления термопластичной смолы.

35. Способ по п.22, где пеноматериал имеет, по меньшей мере, один слой, имеющий среднюю толщину от приблизительно 0,01 см до приблизительно 2,5 см.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пластифицированным поливинилхлоридным композициям, содержащим пластификаторы, в частности к поливинилхлоридным пластизолям, а также к применению алкилбензоата с С9 по С11 в качестве пластификатора в поливинилхлоридной композиции для настила, включающей поливинилхлорид и от 20 до 200 мас.ч.

Изобретение относится к водной дисперсии усиленного каучука, применению водной дисперсии для получения вспененного латекса, к способу получения вспененного латекса и к изделию.
Изобретение относится к технологии пенопластов и может быть использовано при производстве стеклопластиковых "сэндвичевых" конструкций. .
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к разработке оптимального компонентного состава и способа получения криопеногелей - вспененных материалов, которые могут быть использованы при строительстве и обустройстве нефтяных и газовых скважин в районах Севера, при рекультивации земель в районах криолитозоны, в технологических процессах добычи и транспорта нефти.

Изобретение относится к вспененному материалу, состоящему из сшитого аминоформальдегидного продукта, пригодному для фильтрования табачного дыма, а также к способу получения такого вспененного материала.

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к способу получения теплоизоляционного материала, используемого для теплоизоляции строительных конструкций и изделий, холодильных установок, кабин и кузовов автомобилей, железнодорожных вагонов и вагонов метро, судов, а также в качестве упаковочного материала промышленного и бытового оборудования.

Изобретение относится к композициям для получения теплоизоляционных материалов и может быть использовано в строительстве. .

Изобретение относится к способам получения пенопластов на основе карбамидоформальдегидной смолы и может быть использовано для теплоизоляции строительных конструкций, трубопроводов и т.д.

Изобретение относится к области переработки высокомолекулярных веществ в пористые. .

Изобретение относится к однокомпонентному, влагоотверждаемому пеноматериалу, который может быть использован в качестве адгезива, или герметика/уплотняющего материала, для получения покрытий или для заполнения пеноматериалом полых конструкций, в частности конструкции транспортных средств.

Изобретение относится к получению мелкозернистого полиариленэфиркетона, используемого для нанесения на металлические и керамические предметы и получения композитов.

Изобретение относится к строительной отрасли и может быть использовано при изготовлении панелей из пенополистирола, армированных каркасами, включающими металлические элементы.
Наверх