專利名稱：多相泡沫物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟質(zhì)、微孔、開孔的聚合物泡沫物，該泡沫物具有兩個(gè)或多個(gè)被散置的不同泡沫類型的不同區(qū)域以便在單片物中輸送希望特性的混合物。
背景技術(shù)：
廣泛使用軟質(zhì)、開孔的聚合泡沫來(lái)吸收能量或隔(熱、聲、機(jī)械)、過(guò)濾、流體吸收等。多數(shù)情況下，用于這些目的所需的泡沫具有包括一定大小范圍并通過(guò)開“窗”或“洞”與相鄰孔相連的孔的相當(dāng)均勻的結(jié)構(gòu)。在這些不同尺寸的泡沫中，在每個(gè)用途中起重要作用的是孔大小/洞大小和分布、各向異性、孔支柱與窗戶的比例和孔隙率。各向異性可以使泡沫中所有孔的形狀之間和某些幾何想象發(fā)生相對(duì)偏差。一般說(shuō)來(lái)，前人的工作只在于制備與孔大小和形狀及密度盡可能均勻和各向同性的泡沫。
具有一定范圍密度的聚氨酯泡沫為公知物。例如，“整皮”軟質(zhì)聚氨酯泡沫具有由1-3cm逐級(jí)轉(zhuǎn)變成低密度芯片區(qū)域的高密度皮層。例如參見Ashida,K.；1wasaki,K.In Handbook of Plastic Foams”(塑料泡沫手冊(cè))，Landrock,A.H.,ED.；Noyes,1995；第二章，pp56,64-67，這里引用作為參考。這類泡沫的整體密度通常約200～1100kg/m3。這些泡沫沒有呈現(xiàn)出在單片內(nèi)具有不同組合或微觀組織特征的不同區(qū)域。一般，這些泡沫也具有比可能優(yōu)選用于某些用途的泡沫更高密度、更大孔徑和/或更大洞徑。
泡沫可以由纏結(jié)以形成互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)的聚合物網(wǎng)絡(luò)制成。IPN可以呈現(xiàn)出某些兩種聚合物都具有的特性。參見例如Odian,G.G.“Principles ofPolymerization”(聚合原理)，第三版，Wiley-Interscience:New Yorl.1991.NewYork.pp149-150。IPN不是固有涉及控制超分子規(guī)模的任何特征(例如，密度或孔徑)。
具有不同特征的兩層或多層泡沫的疊片或夾層也為眾所周知。參見例如Gibson,L.J.；Ashby,M.F.“Cellular Solids”(多孔固體)Pergamon Press:Oxford,1988，第九章。這樣的復(fù)合物的成形需要另外的步驟并可能需要使用可能干擾泡沫復(fù)合物的功能或重量的粘合劑并認(rèn)為是潛在的缺點(diǎn)。
開發(fā)高吸收制品用作一次性尿布、成人失禁墊片和三角褲以及衛(wèi)生巾基本上為商業(yè)利潤(rùn)目的。這樣的制品對(duì)獲取、分散和貯存諸如體內(nèi)排泄物(例如尿、汗水、糞便和月經(jīng))的能力顯而易見對(duì)其發(fā)揮功能至關(guān)重要。以前，這主要通過(guò)使用纖維素纖維和散置的超吸水性顆粒(一般經(jīng)輕度交聯(lián)暴露于游離水中形成膠的部分中和的聚丙烯酸)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，該方法在實(shí)現(xiàn)有效地從佩帶者的身體移去流體并從佩帶者移走以貯存的過(guò)程中遇到了許多困難，部分由于控制和保持適當(dāng)顆粒和纖維的混合以提供所需毛細(xì)管流體運(yùn)輸和芯片完整和柔軟程度的困難。
其它能夠提供毛細(xì)管流體運(yùn)輸?shù)奈招晕锪习ㄓ糜谖?、芯吸?或保持含水體液目的的吸收制品中的某些類型的聚合泡沫。參見例如1971年2月6日授權(quán)的美國(guó)專利3563243(Lindquist)(用于尿布等的吸收墊片，其中主要的吸收劑為親水聚氨酯泡沫片)；1985年11月19日授權(quán)的美國(guó)專利4554297(Dabi)(可以用于尿布或月經(jīng)制品的吸收體液的多孔聚合物)；1988年4月26日授權(quán)的美國(guó)專利4740520(Garvey等人)(例如尿布、嬰兒護(hù)理品等的含有海綿吸收劑的由某些類型的超芯吸、交聯(lián)聚氨酯泡沫制成的吸收性復(fù)合結(jié)構(gòu))。這些泡沫可以提供芯片整體性和柔軟性但不是所需的毛細(xì)管流體運(yùn)輸?shù)某潭取?br> 在例如尿布和月經(jīng)墊片的吸收制品中使用適當(dāng)?shù)奈招耘菽梢蕴峁┯糜诟咝招酒璧拿?xì)管流體收集、運(yùn)輸和貯存的特征。含有這樣的泡沫的吸收制品可以擁有希望的濕整體性，在整個(gè)制品被佩帶期間能夠提供適宜的配合性，并且在使用過(guò)程中形狀變化最小(例如膨脹、聚攏)。
特別適宜的吸收性低密度開孔泡沫由High Internal Phase Emulsion(高內(nèi)相乳液)(以下指的是“HIPEs”)制成。參見例如1993年11月9日授權(quán)的美國(guó)專利5260345(DesMarais等人)和1993年12月7日授權(quán)的美國(guó)專利5268224(DesMarais等人)。其它適宜的吸收劑泡沫在懸而待決的申請(qǐng)U.S.S.N08/370922(DesMarais等人，1995年1月10日申請(qǐng)的)、U.S.S.N 08/370695(Stone等人，1995年1月10日申請(qǐng)的)、U.S.S.N 08/370697(Dyer,1995年1月10日申請(qǐng)的)和U.S.S.N 08/520793(DesMarais,1995年8月30日申請(qǐng)的)中有描述，這里全文引用作為參考。HIPE的制備方法提供了在這些泡沫中易于對(duì)孔和洞徑及分布、孔支柱與窗戶的比例和孔隙率的控制。當(dāng)經(jīng)適宜地處理以使這些泡沫的表面具有親水性時(shí)，這些HIPE泡沫提供了希望的處理流體的特性。包括(a)相對(duì)好的芯吸和流體分散特征以從最初接觸的地方運(yùn)輸被吸收的尿或其它體液并進(jìn)入泡沫結(jié)構(gòu)的未被使用過(guò)的平衡區(qū)以給接著的流體涌流提供空間；和(b)伴隨相對(duì)高的負(fù)載流體的能力即在壓力下的相對(duì)高的貯存能力。這些HIPE吸收性泡沫也足夠柔軟以便提供給吸收制品的佩帶者高度的舒適，并能夠制成相當(dāng)薄直到接著被吸收的體液潤(rùn)濕。
與吸收性泡沫的流體控制特性相關(guān)的一個(gè)重要問(wèn)題是毛細(xì)管的結(jié)構(gòu)。具有較大孔徑和洞徑的泡沫趨于快速收集流體，但是不能充分抵抗重力分配流體，它們也不能有效地貯存流體。相反，具有較小孔徑和洞徑的泡沫能夠抵抗重力芯吸流體，并能牢固地貯存流體以使流體離開佩帶者的皮膚，但是一般獲取流體的速度較慢。如前所述，在吸收制品中的這些相反的功能主要通過(guò)在z-方向?qū)盈B不同類型的提供不同功能的不同吸收性泡沫來(lái)實(shí)現(xiàn)。這增加了加工的復(fù)雜性和費(fèi)用，并且可能限制允許單片組合的這些產(chǎn)品所需的設(shè)計(jì)。同樣，這些設(shè)計(jì)被限制在僅僅可以通過(guò)制品“z-方向”的層之間的不同毛細(xì)引力移去流體，而不是“x-y方向”或一個(gè)所給的平面內(nèi)。
另一個(gè)重要問(wèn)題是對(duì)泡沫的壓縮撓曲的強(qiáng)度或耐性。具有相對(duì)較高密度、較高Tgs(以下定義的)、和/或較高交聯(lián)劑含量的泡沫一般呈現(xiàn)出在壓力下較大的抗變形性。這可以通過(guò)在單位體積中使用更多的聚合物、具有在實(shí)際使用中變形太慢的泡沫、或太脆或無(wú)柔性的泡沫來(lái)實(shí)現(xiàn)。
因此，希望能夠制備在一種材料中組合了上面列出的作為不同區(qū)域不同性質(zhì)的開孔聚合泡沫物(1)在泡沫的單片的不同區(qū)域中具有孔徑和/洞徑的組合，和/或(2)在泡沫的單片中具有強(qiáng)度和柔性的組合，和/或(3)在泡沫的單片中具有吸收能量的特性的組合。這至少部分可以避免需要使用分開的泡沫片以滿足幾個(gè)不同目的，因此提高了根據(jù)本發(fā)明目的制備的制品的效率和簡(jiǎn)單性。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種由HIPE得到的互聯(lián)開孔的多相聚合泡沫結(jié)構(gòu)，其中該泡沫結(jié)構(gòu)具有至少兩個(gè)不同區(qū)域。這樣的多相泡沫具有例如吸收能量和流體、絕緣和過(guò)濾的不同用途。
本發(fā)明還涉及一種多相吸收聚合泡沫，該泡沫通過(guò)與含水流體(特別是例如尿和血的體液)接觸，可以收集、分配和貯存這些流體。優(yōu)選，本發(fā)明的多相吸收聚合泡沫包括親水、柔軟、非離子、互聯(lián)開孔的聚合泡沫結(jié)構(gòu)。
無(wú)論本發(fā)明的多相泡沫是否是相對(duì)親油的、還是適用于含水流體吸收的親水的泡沫，該泡沫具有至少兩個(gè)不同區(qū)域，這些區(qū)域的泡沫密度、聚合物組成、比表面積或微孔形態(tài)學(xué)的一個(gè)或幾個(gè)不同(例如孔徑、形狀、或分散、或洞徑)。
本發(fā)明還涉及一種通過(guò)聚合油包水乳化液或HIPE以獲得多相泡沫的方法。一方面，該方法利用至少兩個(gè)不同HIPEs，其中每個(gè)乳液具有相對(duì)少量的油相和相對(duì)較大量的水相。該方法包括以下步驟A)由以下組分形成第一個(gè)油包水乳化液1)油相包括a)約85-約98wt％的可以形成具有約95℃或更低Tg的共聚物的單體組分，該單體組分包括ⅰ)約20-約70wt％的至少一個(gè)基本上不溶于水的可以形成具有約25℃或更低Tg的無(wú)規(guī)非晶形聚合物的單官能單體；ⅱ)約10-約50wt％的至少一個(gè)基本上不溶于水的可以具有約與苯乙烯提供的韌度相等的單官能共聚單體；ⅲ)約5-約50wt％的第一個(gè)基本上不溶于水的多官能交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑選自二乙烯基苯、三乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二乙烯基二甲苯、二乙烯基萘、二乙烯基烷基苯、二乙烯基菲、二乙烯基聯(lián)苯、二乙烯基二苯基甲烷、二乙烯基芐、二乙烯基苯基醚、二乙烯基二苯硫醚、二乙烯基呋喃、二乙烯基硫醚、二乙烯基砜和其混合物；和ⅳ)0-約15wt％的第二個(gè)基本上不溶于水的多官能交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑選自多官能丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和其混合物；知b)約2-約15wt％的乳化劑組分，該組分可溶于油相，可以形成穩(wěn)定的油包水乳液，該乳化劑組分包括一具有至少約40wt％的乳化組分的主要乳化劑，該乳化組分選自支化C16-C24脂肪酸的二甘油單酯、線性不飽和C16-C22脂肪酸和線性飽和C12-C14脂肪酸；支化C16-C24脂肪酸的脫水山梨糖醇單酯、線性不飽和C16-C22脂肪酸和線性飽和C12-C14脂肪酸；支化C16-C24醇的雙甘油單脂肪醚、線性不飽和C16-C22醇和線性飽和C12-C14醇和其混合物；和2)水相，包括含有以下組分的水溶液(a)約0.2-約20wt％的水溶性電解質(zhì)；和(b)有效量的聚合引發(fā)劑；3)水相與油相的體積重量比在約20∶1-200∶1的范圍；B)選擇性地形成第二種不同油包水乳化液，該乳化液與第一種乳化液的不同在于至少一個(gè)方面，但是包括的原料和范圍選自A)1)、A)2)和A)3)所列的那些；和C)或者1)a)在聚合任一油包水乳化液的單體組分之前在成形容器中合并第一種和第二種油包水乳化液；和b)聚合兩種乳化液以形成一聚合的多相泡沫；2)a)在第一種油包水乳化液的油相中部分或完全聚合單體組分；b)合并步驟C)2)a)的物料和第二種油包水乳化液；和c)當(dāng)部分固化時(shí)，聚合第二種乳化液，如果合并的話也聚合第一種乳化液以提供聚合的多相泡沫；或3)僅僅制備第一種油包水乳化液，同時(shí)改變加工條件，借此使用如下面所述的單個(gè)乳液成形頭形成一規(guī)則形式。
在一實(shí)施方式中，可以向一個(gè)容器或貯罐中倒入形成的乳化液之一，該容器或貯罐部分或完全用預(yù)先聚合的第二種乳化液制備的球形物料段或帶裝滿。這些球形物料段或帶用水溶液完全飽和，該水溶液幾乎接近用于形成加入的乳液的水相組合物。然后該混合物在適當(dāng)?shù)臏囟认鹿袒灾频帽景l(fā)明的多相泡沫。
在另一實(shí)施方式中，可以使用代表不同乳化液的兩個(gè)或多個(gè)乳化液成形噴嘴在成形容器中一層一層地制備不同物料的帶狀段；或用單個(gè)乳化液噴嘴有節(jié)奏地改變制備乳化液的條件。這種情況下，對(duì)澆注的相對(duì)速率和兩個(gè)噴嘴的相對(duì)布置的控制提供了對(duì)最終固化泡沫中開發(fā)的兩種(或多種)不同類型聚合物的空間關(guān)系的控制。
在第三個(gè)實(shí)施方式中，制得單個(gè)乳化液，但是間歇地或連續(xù)地變化剪切條件、水油比、澆注溫度等中的一個(gè)或幾個(gè)以便制得最終不同特性的泡沫中的區(qū)域。因此，與上面所述的兩種實(shí)施方式不同，在該實(shí)施方式中不必要形成選擇性的第二種乳化液。
在第四個(gè)實(shí)施方式中，將第一種未聚合的乳化液加入到含有基本上未聚合的第二種乳化液的模型中。通過(guò)從位于模型底部的一個(gè)噴嘴加入第一種乳化液，同時(shí)移開該噴嘴，該乳化液在第二種乳化液中形成一柱或其它幾何圖形。重復(fù)該方法。因此固化的乳化液條其有呈嵌入于第二種乳化液條的平面上的幾何圖形形式的第一種乳化液的規(guī)則重復(fù)橫截面。這樣，在物料薄片中加入了不同特性的區(qū)域。
在第五個(gè)實(shí)施方式中，第一種乳化液(未被固化或固化過(guò)的)模制或切割成與模具相同或與用于附加量的不同乳化液的模具相匹配的形狀，該形狀提供了在最終固化產(chǎn)物中緊密接觸過(guò)的物料的不規(guī)則、非平面的橫截面。
在第六個(gè)實(shí)施方式中，在聚合之前，對(duì)單個(gè)乳化液進(jìn)行離心分離。離心分離的條件應(yīng)足以溫和以使水滴不破裂以干擾乳化液，而是足以嚴(yán)格以在乳化液中形成密度梯度。在固化時(shí)，密度梯度將存在于泡沫中。
自然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到可以使用多于兩個(gè)不同的乳化液，以便提供包括具有多于兩種的不同特性區(qū)域的多相泡沫。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為具有四區(qū)域三界面的多相泡沫的第一個(gè)區(qū)域的顯微照片(250倍放大率)。
圖2為相同多相泡沫中第二個(gè)區(qū)域的顯微照片(250倍放大率)。
圖3為相同多相泡沫中第二個(gè)界面的顯微照片(250倍放大率)，其中每個(gè)澆注線在第二和第三區(qū)域之間相交。
圖4為相同多相泡沫中第三個(gè)區(qū)域的顯微照片(250倍放大率)。
圖5為相同多相泡沫中第三個(gè)界面的顯微照片(250倍放大率)，其中每個(gè)澆注線在第三和第四區(qū)域之間相交。
圖6相同多相泡沫中第四個(gè)區(qū)域的顯微照片(250倍放大率)。
圖7為相同多相泡沫中三個(gè)界面的第一個(gè)的顯微照片(30倍放大率)。
圖8為相同多相泡沫中三個(gè)界面的第二個(gè)的顯微照片(30倍放大率)。
圖9為相同多相泡沫中三個(gè)界面的第三個(gè)的顯微照片(30倍放大率)。
圖10為具有本發(fā)明的相同多相泡沫作為吸收劑部件的月經(jīng)制品的俯視圖。
圖11為使用本發(fā)明吸收聚合泡沫作為沙漏形流體貯存/分散組分的，選擇性地在雙層結(jié)構(gòu)的吸收性尿布芯片中的一次性尿布的剖面圖。
圖12為例如使用根據(jù)本發(fā)明的吸收聚合泡沫作為吸收芯的如一次性訓(xùn)練褲的形狀匹配的制品的剖面圖。
圖13為具有3個(gè)不同區(qū)域的本發(fā)明的單片多相泡沫的透視圖，其中中間區(qū)域?yàn)橄鄬?duì)大的孔結(jié)構(gòu)，兩個(gè)外面的區(qū)域都是相對(duì)小的孔結(jié)構(gòu)?；蛘?，不同區(qū)域可以單位體積的毛細(xì)管吸取比表面積來(lái)區(qū)別。
圖14為具有5個(gè)不同區(qū)域的本發(fā)明的單片多相泡沫的透視圖。
圖15為與圖13描述相同的泡沫結(jié)構(gòu)的透視圖，其中該泡沫為c-皺褶以便在頂上提供具有相對(duì)大孔結(jié)構(gòu)和在底上相對(duì)小孔結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。該泡沫結(jié)構(gòu)特別適于使用諸如月經(jīng)墊片的吸收制品，并提供了收集/分配層和在一片泡沫內(nèi)的貯存層。
圖16為位于離散的連續(xù)區(qū)域內(nèi)具有不連續(xù)球體的單片多相泡沫的透視圖。
圖17為本發(fā)明泡沫的z-方向(即厚度)具有離散區(qū)域的單片多相泡沫的側(cè)剖視圖。
圖18為圖17所示的單片多相泡沫的透視圖，再次顯示泡沫z-方向的離散區(qū)域。
圖19為在一連續(xù)區(qū)域中具有離散的不相連的區(qū)域的多相泡沫的顯微照片(250倍放大率)。據(jù)信該顯微照片是在連續(xù)且至少一個(gè)分散區(qū)域的界面所拍攝的。令人吃驚的是，在區(qū)域中間沒有觀察到不連續(xù)性。
發(fā)明的詳細(xì)描述Ⅰ．多相聚合泡沫本發(fā)明的泡沫為多相開孔泡沫。該多相性涉及相同泡沫中的不同區(qū)域，該多相泡沫在以下任何參數(shù)都是不同的孔徑(cellsize)、洞徑(holesize)、聚合物組成、比表面積或密度。宏觀上說(shuō)，不同區(qū)域一般至少為毫米級(jí)。該泡沫優(yōu)選具有總密度小于50kg/m3(0.050g/cc)的相對(duì)低密度的泡沫。“開孔”指的是其中大多數(shù)相連的孔處于彼此開口相通的泡沫，下面更完整定義。這些泡沫優(yōu)選由HIPEs制備，下面將更詳細(xì)加以描述。
如此多相泡沫的一般用途很廣泛。例如，可以具體配制泡沫以在一定溫度下吸收特定頻率的聲能。通過(guò)將兩個(gè)泡沫的不同的最佳層夾在一起可以吸收兩個(gè)頻率，并需要附加的加工步驟。可以構(gòu)造本發(fā)明的泡沫以便包括最佳化的以吸收兩個(gè)或多個(gè)具體頻率的不同區(qū)域，不需層疊兩個(gè)不相似的泡沫薄片。
在過(guò)濾用途方面，泡沫的洞徑和空間體積控制著移去顆粒的效率，同時(shí)也控制著運(yùn)用到被過(guò)濾的流體的流動(dòng)約束。可以使用散布在較大孔的物料區(qū)域中的小孔物料區(qū)域構(gòu)造本發(fā)明的多相泡沫以便過(guò)濾細(xì)顆粒，而沒有阻礙流體通過(guò)過(guò)濾器的流動(dòng)。在循環(huán)過(guò)濾體系中，較細(xì)顆粒最終被多相泡沫的較小孔的區(qū)域所截留。
然而另外相似的觀念涉及吸收劑泡沫，其中相對(duì)較大孔徑和洞徑的泡沫可以在吸收制品中更快吸收流體。這樣的泡沫一般層壓在具有相對(duì)較小孔徑和洞徑、且可施加更大的毛細(xì)引力從上層排去獲取的流體、恢復(fù)其獲取更多流體的能力的吸收劑泡沫上。本領(lǐng)域中熟知的該復(fù)合物結(jié)構(gòu)被其能力所限以適宜地或方便地連接兩個(gè)包括泡沫的分開的物料層。本發(fā)明的泡沫可以是如此構(gòu)造以便在一個(gè)物料中提供兩個(gè)或多個(gè)分開泡沫薄片的特性，而不需要任何中間連接步驟。
優(yōu)選的本發(fā)明的泡沫的用途是在用作一次性尿布、成人失禁墊片和三角褲以及衛(wèi)生巾的吸收制品中作為吸收芯物料。
本發(fā)明的泡沫材料至少含有兩個(gè)其化學(xué)和/或物理構(gòu)成不同的區(qū)域。這里使用的詞語(yǔ)“不同區(qū)域”和“不同泡沫區(qū)域”意思是區(qū)域的泡沫密度、聚合物組成、比表面積或微孔形態(tài)學(xué)中的一個(gè)或幾個(gè)不同(例如孔徑、洞徑)。在離散的區(qū)域之間的區(qū)別可以容易地測(cè)定。例如，如果區(qū)別在于微觀組織，每個(gè)區(qū)域的平均孔徑或平均洞徑至少有約20％的不同，優(yōu)選至少約35％，更優(yōu)選至少約50％。如果不同之處在于密度，不同區(qū)域的密度應(yīng)該至少約20％的不同，優(yōu)選至少約35％的不同，更優(yōu)選至少約50％。例如，如果一個(gè)區(qū)域具有0.020g/cc的密度，一個(gè)不同的區(qū)域應(yīng)該具有至少約0.024g/cc或小于0.016g/cc的密度，優(yōu)選至少約0.027g/cc或小于0.013g/cc的密度，更優(yōu)選至少約0.030g/cc或小于約0.010g/cc。如果不同之處在于組合本身，不同之處應(yīng)該反映在至少一個(gè)單體組分至少約20％的相對(duì)不同，優(yōu)選35％，更優(yōu)選至少約50％。例如，如果一個(gè)區(qū)域的配方中包括約10％的苯乙烯，不同區(qū)域應(yīng)該包括至少約12％，優(yōu)選至少約15％，或不多于約8％，優(yōu)選不多于約5％。在多相基于孔徑的不同的地方，如果一個(gè)區(qū)域含有約100μm的平均直徑的孔，不同區(qū)域應(yīng)該含有小于約80μm的平均直徑的孔，優(yōu)選小于約65μm，更優(yōu)選小于約50μm。在多相基于洞徑的不同的地方，如果一個(gè)區(qū)域含有約20μm的平均洞徑的洞，不同區(qū)域應(yīng)該含有小于約16μm的平均洞徑的孔，優(yōu)選小于約13μm，更優(yōu)選小于約10μm。通常，盡可能擴(kuò)大其不同，雖然這不是總?cè)缢?。區(qū)域之間的不同可以包括所有上面討論所示范圍的三種類型的不同。同樣，可以存在多于兩個(gè)的不同區(qū)域，其中三個(gè)或多個(gè)不同區(qū)域的不同包括上面討論的同樣的不同范圍。
雖然本發(fā)明的泡沫要求不同區(qū)域?yàn)槎嘞?，但是這些泡沫可以在區(qū)域之間具有連續(xù)性質(zhì)的區(qū)。也就是說(shuō)，在某些實(shí)施方式中，當(dāng)從一個(gè)區(qū)域移到下一個(gè)區(qū)域時(shí)，將在特性上有相對(duì)不連貫的變化，另外的實(shí)施方式中區(qū)域之間的特性將有更大的梯度變化。
在使用兩種或多種乳化液以提供多相泡沫時(shí)，術(shù)語(yǔ)“不同乳化液”意思是乳化液有如此程度的不同它們的聚合提供本發(fā)明的泡沫，即具有所需的離散區(qū)域。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到通過(guò)改變?nèi)榛罕旧?例如，單體反應(yīng)物、水油比)和/或它們的加工條件(例如，剪切速率、澆注溫度)以提供具有所需不同區(qū)域的泡沫。當(dāng)使用乳化液制備泡沫時(shí)，加工條件提供了區(qū)域之間所需的不同。
根據(jù)定義，由于本發(fā)明的泡沫有具有不同特性的不同區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的特性可以最好通過(guò)使用以相同方法制備的均相泡沫來(lái)測(cè)定。一些測(cè)定技術(shù)需要樣品大小和形狀與所需要的不相容以區(qū)別多相泡沫中的每個(gè)區(qū)域的不同特性。對(duì)復(fù)合多相泡沫進(jìn)行的測(cè)定一般通過(guò)定義不同區(qū)域的體積或平均表面積特性來(lái)反應(yīng)，除非在比不同區(qū)域本身大小更小規(guī)模下進(jìn)行測(cè)定。
A．一般泡沫特性本發(fā)明的多區(qū)域泡沫可以包括分散的、不相連的區(qū)域和連續(xù)的區(qū)域。分散的、不相連的區(qū)域可以是不規(guī)則球形段形狀，或更大的嵌入在連續(xù)的不相似的泡沫區(qū)域中的不規(guī)則形狀。或者，不同區(qū)域可以是僅僅二維的連續(xù)的交替的帶或卷曲的線條。一般，泡沫由不連續(xù)的分散在具有第二組特性的連續(xù)物料區(qū)域中的相同特性的不連續(xù)的獨(dú)立的物料區(qū)域組成。
每個(gè)區(qū)域的體積和/或重量比顯然是很重要的，并且容易改變。優(yōu)選，用于具有不連續(xù)段的泡沫，至少約10％的泡沫容積為不連續(xù)段，否則影響可能太小而不利。不多于約90％的泡沫容積為不連續(xù)段，否則該影響可能支配復(fù)合泡沫的總的特性。優(yōu)選，泡沫的約20％-50％之間的容積包括不連續(xù)的段容積。如果泡沫包括兩個(gè)或多個(gè)連續(xù)區(qū)域，具有不同的化學(xué)和/或物理特性的每個(gè)區(qū)域優(yōu)選在約20％-80％泡沫容積之間包括一種類型，其余是另一種類型。原則上對(duì)可以散布以提供本發(fā)明所給的泡沫的不同區(qū)域的數(shù)量沒有限制。
使用多相泡沫有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)不規(guī)則球形區(qū)域分散在連續(xù)區(qū)域(如圖16所描述)中時(shí)，球形區(qū)域可以由耐壓但太脆或Tg太高而不能用作連續(xù)薄片的牢固的低密度聚合物組成。由夾在連續(xù)的柔軟且韌的吸收聚合物基料中的易脆或高Tg區(qū)域組成的復(fù)合泡沫保留了后者所需的特性。可以在比相應(yīng)均相泡沫更低密度下制備該復(fù)合泡沫。整個(gè)泡沫的密度將反應(yīng)了不同區(qū)域密度的加權(quán)平均數(shù)。這樣的泡沫可以從受壓下具有較小倒塌趨勢(shì)的硬的截面得到強(qiáng)度。連續(xù)的柔性截面提供了整個(gè)泡沫的柔性，該柔性是僅僅由硬聚合物組成的泡沫所缺少的。在一個(gè)選擇的實(shí)施方式中，離散的、不相連的區(qū)域可以分散在兩個(gè)或多個(gè)離散的連續(xù)的區(qū)域中。
除了改善區(qū)域的聚合物特性(例如，Tg、密度、脆度)外，也可以改變微孔結(jié)構(gòu)。這在將幾種流體處理性能組合在一片吸收泡沫中特別有用。例如，可以開發(fā)具有相對(duì)更高和更低流體毛細(xì)引力的不同區(qū)域的泡沫。這在當(dāng)泡沫薄片中的區(qū)域連續(xù)分散而不是作為不連續(xù)區(qū)域時(shí)特別有用。通過(guò)這種方法，具有較大孔徑和洞徑的物料條散布有較小孔徑和洞徑的條。(參見圖13和14)(當(dāng)然，例如單位容積的比表面積的其它特性也可以或選擇性地定義區(qū)域間的不同。)較大孔/洞徑區(qū)域較好地適于獲取和芯吸流體，較小孔/洞徑的區(qū)域較好地適于抵抗重力分配并貯存流體。這些條可以在吸收制品中沿優(yōu)選方向提供更快的芯吸，因此使流體從制品的邊緣離開，這在月經(jīng)制品中特別有用。在一個(gè)實(shí)施方式中，多相泡沫可以包括一個(gè)位于兩個(gè)小孔徑、小洞徑泡沫的較小條之間的大孔徑、大洞徑聚合物的相對(duì)大的條。(參見圖13。)然后這三區(qū)域的泡沫可以是C-皺褶以制得兩層(參見圖15)，每個(gè)具有不同流體毛細(xì)引力，制備適于在吸收劑制品中移動(dòng)流體，而不需使用多個(gè)物料用的展開的股線。
或者，如圖17和18所述，可以制備本發(fā)明的泡沫以便在泡沫的z-方向(即，通過(guò)厚度)發(fā)生從一區(qū)域到另一區(qū)域的轉(zhuǎn)移。
根據(jù)本發(fā)明用于吸收制品和結(jié)構(gòu)中的聚合物泡沫是相對(duì)開孔的那些。這意思是泡沫的單個(gè)孔是完全的、沒有障礙的與相鄰孔相通。在這樣基本上開孔的泡沫結(jié)構(gòu)中的孔具有大得足以在泡沫結(jié)構(gòu)中容易地使流體從一個(gè)孔轉(zhuǎn)移到另一個(gè)孔的胞間開孔或“窗戶”(這里指的是“洞”)。
這些基本上開孔的泡沫結(jié)構(gòu)一般具有由許多互聯(lián)的、三維支鏈網(wǎng)絡(luò)所定義的單個(gè)孔的網(wǎng)狀特征。組成這些支鏈網(wǎng)絡(luò)的聚合物材料股線可以指的是用于本發(fā)明目的的“支柱”。如果大小至少為1μm的泡沫結(jié)構(gòu)中的至少80％的孔與至少一個(gè)相鄰的孔的流體相通，那么泡沫物料就是“開孔”的。
除了開孔外，優(yōu)選的聚合物泡沫足夠親水以使泡沫吸收此后定義的量的水性流體。通過(guò)殘余的親水表面活性劑和/或聚合后泡沫結(jié)構(gòu)中剩余的鹽，或者通過(guò)后面將要描述的選擇的聚合后泡沫處理步驟使得泡沫結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面具有親水性。
優(yōu)選的本發(fā)明的親水性吸收泡沫具有至少一個(gè)特別適宜獲了取/分配體液的區(qū)域，和至少一個(gè)特別適用于貯存體液的區(qū)域。1995年1月10日Stone等人申請(qǐng)的懸而待決的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?8/370695(案例5544)和1995年8月30日DesMarais申請(qǐng)的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?8/520793(案例5807)描述了特別適宜獲取/分配流體的泡沫特性。1995年11月29日DesMarais等人申請(qǐng)的懸而待決的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?8/563866(案例5541C)描述了特別適宜貯存流體的泡沫特性。這些申請(qǐng)的每一個(gè)的公開部分引用于此作為參考。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到在這些懸而待決申請(qǐng)中描述的特性可以根據(jù)需要容易地設(shè)置在本發(fā)明的泡沫區(qū)域中。而且，這些懸而待決的申請(qǐng)中描述的不同泡沫特性的優(yōu)選范圍適用于本發(fā)明的某個(gè)親水性泡沫。
優(yōu)選的本發(fā)明聚合物泡沫的“親水”程度可以通過(guò)當(dāng)與可吸收的測(cè)試液體接觸時(shí)呈現(xiàn)的“粘合張力”值來(lái)表示。這些泡沫呈現(xiàn)出的粘合張力可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)使用一步驟來(lái)測(cè)定，該步驟為用已知大小和毛細(xì)管吸取比表面積的樣品測(cè)量吸取測(cè)試液體(如合成尿)的重量。這樣的步驟在1995年2月7日公布的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的TEST METHODS部分中有更詳細(xì)的描述，這里引用作為參考。用于本發(fā)明吸收劑的泡沫一般為呈現(xiàn)約15-65達(dá)因/厘米的粘合張力的那些，更優(yōu)選約20-約65達(dá)因/厘米，該粘合張力通過(guò)毛細(xì)管吸收具有65±5達(dá)因/厘米的表面張力的合成尿來(lái)測(cè)定。在壓縮和/或加熱干燥/真空脫水到可用程度之后，這些聚合泡沫可以具有殘余水份，該殘余水份包括與加入其中的吸濕的、水合鹽相關(guān)的結(jié)合水，也包括吸收在泡沫內(nèi)的游離水。
由于預(yù)期使用本發(fā)明的泡沫是柔軟的，因此泡沫的至少一個(gè)連續(xù)區(qū)域必須呈現(xiàn)適當(dāng)?shù)牟ＡЩ瘻囟?Tg)。Tg代表聚合物的玻璃狀態(tài)和橡膠狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的中點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，具有比使用溫度高的Tg的泡沫可以是非常牢固的，但是也是很硬并潛在傾向于斷裂。優(yōu)選，呈現(xiàn)出相當(dāng)高的Tg或者過(guò)脆的本發(fā)明的泡沫區(qū)域?qū)⑹遣贿B續(xù)的。由于這些不連續(xù)的區(qū)域一般也呈現(xiàn)出高的強(qiáng)度，它們可以在較低密度下制備，而不損害整個(gè)復(fù)合泡沫的強(qiáng)度。
只要整個(gè)泡沫在使用溫度下具有可接受的強(qiáng)度，預(yù)期用于需要柔軟性應(yīng)用的泡沫應(yīng)該含有至少一個(gè)具有盡可能低的Tg的連續(xù)區(qū)域。對(duì)于在約室溫條件下使用的泡沫來(lái)說(shuō)，該區(qū)域的Tg優(yōu)選小于約30℃，更優(yōu)選小于約20℃。對(duì)于用于其中使用溫度高于或低于室溫的用途中的泡沫來(lái)說(shuō)，連續(xù)區(qū)域的Tg應(yīng)該比使用溫度大不超過(guò)10℃，優(yōu)選與使用溫度相同，更優(yōu)選小于其中需要柔軟性的使用溫度約10℃。因此，盡可能選擇提供相應(yīng)具有更低Tg的均聚物的單體。已發(fā)現(xiàn)在丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯共聚單體上的烷基鏈長(zhǎng)可以比同系列均聚物的Tg所預(yù)測(cè)的鏈長(zhǎng)更長(zhǎng)。具體地說(shuō)，已發(fā)現(xiàn)丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯均聚物的同系列在8個(gè)碳原子的鏈長(zhǎng)下具有最小的Tg。相反，本發(fā)明共聚物的最小Tg發(fā)生在約12個(gè)碳原子的鏈長(zhǎng)處。(然而可以使用烷基取代的苯乙烯單體來(lái)替代丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯，目前它們的可利用性極其有限。)可以顯示包括玻璃化轉(zhuǎn)變的溫度范圍內(nèi)的這些泡沫的模量相對(duì)溫度的圖。在泡沫連續(xù)區(qū)域的聚合物的Tg附近的該曲線的形狀可以顯示出作為溫度函數(shù)的快速的或者逐漸的轉(zhuǎn)化。該形狀與聚合物的使用溫度處于Tg或其附近時(shí)特別相關(guān)。例如，較寬的玻璃到橡膠的轉(zhuǎn)化區(qū)域可以意味使用溫度下的不完全轉(zhuǎn)化。一般，在使用溫度下不完全的寬轉(zhuǎn)化表明聚合物將具有更大的硬度并具有小的彈性。相反，如果在使用溫度下快速轉(zhuǎn)化并轉(zhuǎn)化完全，那么聚合物將呈現(xiàn)出被水性流體濕潤(rùn)時(shí)的壓縮后更快的恢復(fù)。因此，控制聚合物轉(zhuǎn)化區(qū)域的Tg和寬度以實(shí)現(xiàn)所需的機(jī)械特性是合乎需要的。(根據(jù)動(dòng)力機(jī)械分析(DMA)測(cè)定，由損失角正切值與溫度曲線得出轉(zhuǎn)化區(qū)域的Tg和寬度，將要在下面的測(cè)試方法部分中描述)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，泡沫的不連續(xù)區(qū)域的聚合物可以具有比周圍或使用溫度更高的Tg。這有效地開發(fā)了壓縮撓曲性到這樣的程度以至這類段加入到較低Tg物料的連續(xù)基料中。一般，高Tg物料具有約30℃-約95℃的Tg，優(yōu)選約35℃-約75℃，并最優(yōu)選約40℃-約60℃之間。由于不在室溫或其附近使用，該相的Tg優(yōu)選至少比使用溫度大10℃。上限對(duì)以下將要描述的脫水步驟是重要的。原則上，如果通過(guò)其它技術(shù)(或使用加壓水＞100℃)實(shí)現(xiàn)脫水，可以使用更高Tg的不連續(xù)區(qū)域。然而，由于作為溫度(該溫度通常高于或低于實(shí)際Tg約50℃)函數(shù)的模量曲線的形狀，對(duì)于室溫下應(yīng)用時(shí)沒有意識(shí)到Tg進(jìn)一步增加對(duì)強(qiáng)度的影響。
B．在泡沫結(jié)構(gòu)中的毛細(xì)引力和力本發(fā)明的某些泡沫有一些或全部區(qū)域加工后仍保持在塌陷狀態(tài)下。對(duì)這樣的區(qū)域，所產(chǎn)生的毛細(xì)引力至少與通過(guò)該區(qū)域中壓縮過(guò)的聚合物的彈性恢復(fù)或模量施加的力相等。換句話說(shuō)，保持倒塌的區(qū)域相對(duì)薄所需的毛細(xì)引力由通過(guò)試圖“彈回”的壓縮過(guò)的聚合物泡沫施加的抵銷力來(lái)決定。聚合物泡沫的彈性恢復(fù)趨勢(shì)可以由膨脹的泡沫壓縮到其起初膨脹厚度的1/6(17％)的應(yīng)力-應(yīng)變實(shí)驗(yàn)來(lái)估算，然后保持在該壓縮狀態(tài)直到測(cè)定松馳的應(yīng)力值?；蛘?，為了本發(fā)明目的，松馳的應(yīng)力值通過(guò)對(duì)處于與例如水的水性流體接觸時(shí)的塌陷狀態(tài)下的聚合泡沫區(qū)域的測(cè)定來(lái)估算。對(duì)于特定泡沫區(qū)域的該選擇性的松馳應(yīng)力值以后指的是區(qū)域的“膨脹壓力”。本發(fā)明泡沫的塌陷聚合區(qū)域的膨脹壓力約為30kPa或更小，一般在約7-約20kPa之間。估算泡沫膨脹壓力方法的詳細(xì)描述公布在1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的TESTMETHODS部分，全文引用作為參考。
為了本發(fā)明的目的，已發(fā)現(xiàn)單位泡沫體積的比表面積對(duì)保持在塌陷狀態(tài)的經(jīng)驗(yàn)上定義泡沫結(jié)構(gòu)或其區(qū)域特別有用。參見1995年2月7日授權(quán)的其中詳細(xì)討論單位泡沫容積比表面積的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)。“單位泡沫容積比表面積”指的是泡沫區(qū)域的毛細(xì)吸取比表面積乘以膨脹狀態(tài)下的區(qū)域密度。該單位泡沫容積的比表面積值是“經(jīng)驗(yàn)”值，因?yàn)樗?a)在濕潤(rùn)干燥過(guò)的泡沫結(jié)構(gòu)期間測(cè)定的毛細(xì)吸取比表面積和(b)濕潤(rùn)到飽和后膨脹泡沫結(jié)構(gòu)的密度得到的，而不是直接對(duì)干燥過(guò)的塌陷泡沫結(jié)構(gòu)機(jī)械測(cè)定得到的。給定的聚合物泡沫或泡沫區(qū)域保持在塌陷狀態(tài)的趨勢(shì)是其單位泡沫容積的比表面積值和聚合泡沫或泡沫區(qū)域模量的函數(shù)。優(yōu)選，經(jīng)驗(yàn)已發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的具有一個(gè)或幾個(gè)具有至少約0.025m2/cc，優(yōu)選至少約0.05m2/cc，最優(yōu)選至少約0.07m2/cc的單位泡沫容積的比表面積值的區(qū)域的聚合物泡沫就那個(gè)區(qū)域而言保持在塌陷狀態(tài)(除非那個(gè)泡沫或區(qū)域的聚合物模量比一般已發(fā)現(xiàn)用于許多應(yīng)用中的高)。這些區(qū)域是特別適于提供貯存流體的區(qū)域。(參見上面討論的美國(guó)申請(qǐng)08/563866和美國(guó)專利5387207。)對(duì)于提供獲取/分散流體的區(qū)域，這些區(qū)域優(yōu)選具有高達(dá)約0.06m2/cc，優(yōu)選約0.0075-0.06m2/cc，更優(yōu)選約0.0075-約0.04m2/cc，最優(yōu)選約0.008-約0.02m2/cc的單位容積的比表面積。(參見上面討論的美國(guó)申請(qǐng)08/520793。)“毛細(xì)吸取比表面積”一般是每單位質(zhì)量的本體泡沫物料(聚合物結(jié)構(gòu)物料加固體殘余物)的測(cè)試液體可進(jìn)入的形成特定泡沫的聚合物網(wǎng)絡(luò)的表面積。毛細(xì)吸取比表面積由泡沫或其區(qū)域中多孔單元的大小和聚合物的密度決定，并且因此是量化通過(guò)泡沫網(wǎng)絡(luò)提供的固體表面總量到這樣的表面參與吸收性的程度的方法。
C．自由吸收能力本發(fā)明的某些吸收泡沫的另一重要特性在于它們的自由吸收能力?！白杂晌漳芰Α笔菢悠分薪o定泡沫樣品吸收在其多孔結(jié)構(gòu)中的每單位質(zhì)量固體物料的測(cè)試流體(可以是合成尿、水、月經(jīng)或有機(jī)溶劑)的總量。為了在用于吸收水性流體的吸收制品中特別有用，本發(fā)明的吸收泡沫應(yīng)該具有每克干泡沫物料約20-200mL，優(yōu)選約40-120mL合成尿的總自由吸收能力。決定泡沫自由吸收能力的方法在1995年2月7日公布的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的TEST METHODS部分中有描述。當(dāng)這些優(yōu)選的范圍是整個(gè)泡沫復(fù)合物的能力時(shí)，本發(fā)明的某些泡沫可以包括具有由上面討論的密度不同引起的不同自由吸收能力的不同區(qū)域。任何測(cè)試的樣品應(yīng)該呈現(xiàn)出作為較大泡沫薄片的不同區(qū)域的相同的體積比以得到有代表性的測(cè)定的能力?；蛘?，可以在泡沫的均相段測(cè)定自由吸收能力，然后可以使用計(jì)算的平均容積確定總值。
D．耐壓縮撓曲性本發(fā)明的某些聚合泡沫的重要機(jī)械特征在于由耐壓縮撓曲性(RTCD)決定的它們?cè)谂蛎洜顟B(tài)的強(qiáng)度。泡沫呈現(xiàn)的該RTCD為聚合物模量的函數(shù)，同時(shí)也是泡沫網(wǎng)絡(luò)的密度和結(jié)構(gòu)的函數(shù)。聚合物模量依次由以下決定a)聚合物組成；b)聚合泡沫的條件(例如，獲得的聚合特別是交聯(lián)的完全性)和c)由例如加工后泡沫結(jié)構(gòu)中留下的如乳化劑的殘余物增塑聚合物的程度。一般在整個(gè)泡沫上測(cè)定RTCD(這里指的是“總RTCD”)，即使當(dāng)不同區(qū)域可以具有可分開測(cè)定的不同值時(shí)。具有密度和/或聚合模量明顯不同的區(qū)域的泡沫呈現(xiàn)出也是這些區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)的函數(shù)的RTCD特性。例如，其中形成的帶狀圖案正交朝向負(fù)載，該負(fù)載由更牢固的泡沫區(qū)域(更高的密度和/或更高的模量)承受，而較弱的泡沫區(qū)域提供較小的或沒有效力的阻力。其中較牢固的區(qū)域作為顆粒狀段分散在較弱的更柔軟的泡沫的“海洋”中的區(qū)域的泡沫僅僅在較弱的區(qū)域中抵御壓縮，直到它們壓縮足夠以致于較牢固的顆粒容積開始接觸并產(chǎn)生阻力。
為了在許多用途(例如在例如尿布的吸收制品中的吸收泡沫)有用，本發(fā)明的某些泡沫必須適當(dāng)?shù)啬彤?dāng)這類吸濕材料用于吸收和保持流體所遇到的力引起的變形或壓縮。在RTCD方面不具有足夠的泡沫強(qiáng)度的泡沫在不負(fù)載的條件下能夠獲得和貯存可接收量的體液，但是在由含有該泡沫的吸收制品的使用者的運(yùn)動(dòng)和活動(dòng)造成的壓縮應(yīng)力下不容易釋放這樣的流體。顯然，RTCD與這些泡沫在一些沒有吸收劑的領(lǐng)域中的用途也明顯有關(guān)。
本發(fā)明的聚合物泡沫呈現(xiàn)出的RTCD可以通過(guò)測(cè)定在一定限制壓力和特定溫度下經(jīng)過(guò)一段時(shí)間保留泡沫樣品中產(chǎn)生的應(yīng)變量來(lái)定量。進(jìn)行該特定類型測(cè)試的一種方法在1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的TESTMETHODS部分中有描述。用作吸收劑的泡沫是呈現(xiàn)一RTCD以致于當(dāng)泡沫用具有65.5達(dá)因/厘米的表面張力的合成尿飽和至其自由吸收能力時(shí)，5.1kPa(0.74psi)的限制壓力產(chǎn)生泡沫結(jié)構(gòu)一般約80％或稍小應(yīng)變的壓縮的那些。優(yōu)選，在這樣的條件下產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)诩s2-約80％的范圍，更優(yōu)選約4-50％，最優(yōu)選約6-約20％。沒有吸濕性或沒有打算用于吸收制品的本發(fā)明泡沫的RTCD可以適當(dāng)在干燥狀態(tài)下測(cè)定。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解不同區(qū)域的定位、幾何結(jié)構(gòu)和體積部分由于引起的任何各向異性對(duì)測(cè)定的RTCD產(chǎn)生明顯的影響。
E．聚合物泡沫的其它特性泡沫孔和特別是通過(guò)聚合圍繞相對(duì)無(wú)單體的水相液滴的含單體的油相形成的孔通常基本上為球形。這樣的球形孔的大小或“直徑”是用于表征泡沫通常使用的參數(shù)。相似地，與孔相通的洞徑也用在表征這樣的泡沫。由于特定聚合泡沫樣品中孔之間的孔和洞不需要是幾乎相同的大小，因此經(jīng)常規(guī)定平均孔大小即平均孔徑和/或平均洞徑。對(duì)于本發(fā)明的泡沫來(lái)說(shuō)，每個(gè)區(qū)域可以具有不同的平均孔徑和/或不同的洞徑。每個(gè)區(qū)域也可以具有在該平均值附近的不同的分布，例如一個(gè)區(qū)域可以含有130μm平均直徑(或約26μm平均洞徑)的孔，其中90％的所有可定義的孔的孔徑在約80μm-180μm之間(和約16μm-36μm之間洞徑)，同時(shí)不同區(qū)域可以含有50μm平均直徑的孔(或約10μm平均洞徑)，90％的所有可確定的孔的孔徑在約20μm-80μm之間(和約16μm-36μm之間洞徑)。雖然平均值很不同，但是兩個(gè)區(qū)域的分布曲線可以重疊。
可以利用許多技術(shù)來(lái)測(cè)定泡沫的平均孔徑和平均洞徑。然而，用來(lái)測(cè)定泡沫中的孔徑和洞徑的最有用的技術(shù)涉及基于泡沫樣品的掃描電子顯微照片的單個(gè)測(cè)量。例如，圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明在膨脹狀態(tài)下的典型的HIPE泡沫結(jié)構(gòu)。疊置在顯微照片上的是一代表100μm大小的刻度?？梢杂眠@樣的刻度通過(guò)圖像分析法或通過(guò)簡(jiǎn)單的可見的近似和平均來(lái)測(cè)定平均孔徑。
這里所指的孔徑和洞徑的測(cè)量是以膨脹狀態(tài)下泡沫的數(shù)均孔徑和數(shù)均洞徑為基礎(chǔ)的，例如圖1所示。
本發(fā)明的優(yōu)選泡沫具有一個(gè)或幾個(gè)適于獲取流體并具有約20-約200μm，優(yōu)選約50-約190μm，和最優(yōu)選約80-180μm平均孔徑；以及平均洞徑為約5-45μm，優(yōu)選約8-40μm，和最優(yōu)選約20-35μm的區(qū)域。這些泡沫也優(yōu)選具有一個(gè)或幾個(gè)貯存流體的具有平均孔徑不大于約50μm，優(yōu)選約5-約35μm；并且平均洞徑不大于約10μm，優(yōu)選約1-約7μm的區(qū)域。
“泡沫密度”(即，空氣中每立方厘米泡沫體積的泡沫的克數(shù))本發(fā)明規(guī)定以干基測(cè)定。即使當(dāng)不同區(qū)域可以有可以分開測(cè)定的不同值，但是一般對(duì)整個(gè)泡沫測(cè)定本發(fā)明的泡沫密度。具有兩個(gè)或多個(gè)具有不同密度的聚合物的不同區(qū)域的泡沫的總密度應(yīng)該簡(jiǎn)單地為每個(gè)區(qū)域的體積平均密度。一般，總密度在約0.04g/cc-約0.01g/cc的范圍，但是不同區(qū)域的密度可以有相當(dāng)大的變化。具體地說(shuō)，其中存在非常硬但密度低的段的區(qū)域一般在約0.02g/cc-0.005g/cc。更柔軟的泡沫的區(qū)域一般在約0.05g/cc-約0.02g/cc。作為一個(gè)例子，本發(fā)明的泡沫可能包括其容積的30％作為具有0.01g/cc密度的脆且牢固的泡沫，其容積的70％作為具有0.03g/cc密度的柔軟的泡沫。該泡沫的計(jì)算的總密度約為0.024g/cc。
測(cè)定總泡沫密度的方法在1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)中有描述。吸收的水溶性殘余物例如殘余的鹽和泡沫中留下的液體的量，如在HIPE聚合后，經(jīng)沖洗和/或親水化作用，在計(jì)算和表示泡沫密度中不被考慮。然而泡沫密度的確包括例如聚合泡沫中存在的乳化劑的其余水不溶性的殘余物。這樣殘余物可以對(duì)泡沫材料貢獻(xiàn)相當(dāng)大的質(zhì)量。
優(yōu)選的吸收泡沫一般呈現(xiàn)出特別所需的和有用的控制和吸收水性流體的特征。與吸收泡沫和其區(qū)域最相關(guān)的控制和吸收流體的特征是A)通過(guò)泡沫結(jié)構(gòu)或泡沫結(jié)構(gòu)的區(qū)域垂直芯吸流體的速率；B)泡沫或其區(qū)域在具體的參考芯吸高度下的吸收能力；C)吸收泡沫結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域從另一個(gè)區(qū)域排泄(分配)流體的能力和D)吸收泡沫結(jié)構(gòu)從泡沫接觸的競(jìng)爭(zhēng)性吸收結(jié)構(gòu)中排泄(分配)流體的能力。
垂直芯吸，即與重力方向相反的流體芯吸是本發(fā)明吸收泡沫的特別理想的性能特性。這些泡沫通常以這種方式用于吸收制品中以致于將要被吸收的流體必須在用品內(nèi)從用品的吸收芯中相對(duì)較低的位置移到相對(duì)較高的位置。由于快速芯吸趨于與具有高的毛細(xì)引力相反，可以優(yōu)選具有各自最大特性的不同的區(qū)域的泡沫。因此，這些泡沫內(nèi)的具體區(qū)域抵抗重力快速芯吸流體的能力特別與它們?cè)谖罩破分凶鳛槲战M分的功能有關(guān)。
通過(guò)測(cè)量貯罐中有色試驗(yàn)液體通過(guò)一特定大小的泡沫測(cè)試帶芯吸5cm的垂直距離所用的時(shí)間來(lái)決定垂直芯吸。垂直芯吸法在1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的TEST METHODS部分中有更詳細(xì)的描述，(這里引用作為參考)，但是在31℃而不是37℃下來(lái)進(jìn)行。為了特別用于吸收尿的吸收制品，至少本發(fā)明的某些泡沫吸收劑的不同區(qū)域優(yōu)選在不多于約30分鐘內(nèi)芯吸合成尿(65±5達(dá)因/厘米)到5cm的高度。更優(yōu)選，優(yōu)選的本發(fā)明的泡沫吸收劑的不同區(qū)域在不多于約5分鐘內(nèi)芯吸合成尿到5cm的高度。
垂直芯吸吸收能力試驗(yàn)測(cè)量保持在垂直芯吸實(shí)驗(yàn)中用的相同標(biāo)準(zhǔn)大小泡沫樣品的每一英寸(2.54cm)垂直截面內(nèi)的每克吸收泡沫的測(cè)試液的量。一般在使樣品垂直芯吸測(cè)試液到平衡(例如，約18小時(shí)后)后進(jìn)行這樣的測(cè)定。與垂直芯吸測(cè)試相同，垂直芯吸吸收能力測(cè)試在1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的TEST METHODS部分中有更詳細(xì)的描述，(這里引用作為參考)。
本發(fā)明有用的吸收泡沫的另一重要特性是它們的毛細(xì)管吸收引力。毛細(xì)管吸收引力指的是泡沫垂直芯吸流體的能力。[參見P.K.Chatterjee和H.V.Nguyen在“Absorbency”中，Textile Science and Technology,第7卷；P.K.Chatterjee編輯；Elsevier:Amsterdam,1985；第二章。]為了本發(fā)明的目的，有價(jià)值的毛細(xì)管吸收引力是靜壓頭，在這里垂直芯吸的負(fù)載為31℃下在平衡條件下自由吸收能力的50％。液壓頭用液體(例如，合成尿)柱的高度h表示。
為了在吸收制品中特別適用于吸收水性流體，至少本發(fā)明優(yōu)選吸收泡沫的某些區(qū)域通常具有至少約10cm的毛細(xì)管吸收引力。(本發(fā)明的泡沫一般具有約18-45cm的吸收引力。)由于實(shí)驗(yàn)上用本發(fā)明的其中多相性涉及孔徑或表面積或親水性的多相泡沫測(cè)量總毛細(xì)管吸收引力不方便，用與多相泡沫的不同區(qū)域相同的制備方法制備的均相泡沫來(lái)測(cè)定這些特性。它可能對(duì)如具有圖13描述的泡沫是極其合乎需要的，其中外面的區(qū)域(42和44)包括其中毛細(xì)管吸收引力為30cm和中心區(qū)域(46)具有約10cm的毛細(xì)管吸收引力的不同區(qū)域。這提供了能夠在中心區(qū)域快速獲取并隨后通過(guò)毛細(xì)作用將流體從該區(qū)域移動(dòng)到外面區(qū)域的結(jié)構(gòu)。
Ⅱ．由具有相對(duì)高的水油比的HIPE制備聚合物泡沫A-概述本發(fā)明的聚合物泡沫可以通過(guò)聚合本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知作為“HIPEs”的具有相對(duì)高的水相與油相比的某些油包水乳液而制備。由這樣的乳化液聚合得到的聚合泡沫物以后稱為“HIPEs泡沫”。用于制備本發(fā)明泡沫所涉及的起始物料、加工條件等的公開可以指一種乳化液。然而，應(yīng)理解為本發(fā)明的泡沫可以由至少兩個(gè)這樣的HIPEs形成，只要HIPEs足以不同以提供本發(fā)明泡沫的不同區(qū)域。在使用兩個(gè)或多個(gè)不同乳化液時(shí)，每個(gè)乳化液將包括下面所示的范圍中所述的物料，但是是明顯不同以便可以區(qū)別。
在許多其它參數(shù)中，用于形成HIPE(s)的水相和油相的相對(duì)量在測(cè)定最終聚合物泡沫的結(jié)構(gòu)、機(jī)械和性能特性中是很重要的。具體地說(shuō)，各個(gè)乳化液中的水油比可以影響泡沫相應(yīng)區(qū)域的密度、孔徑和毛細(xì)管吸取比表面積和形成泡沫區(qū)域的支柱大小。用于制備本發(fā)明多相HIPE泡沫的乳化液一般具有的水相與油相的體積與重量比在約20∶1-約150∶1，更優(yōu)選約30∶1-約75∶1，最優(yōu)選約40∶1-約65∶1。在1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)中詳細(xì)描述了HIPE泡沫的一般制備方法。
1．油相組分HIPE(s)的連續(xù)油相包括聚合以形成固體泡沫結(jié)構(gòu)的單體。配制該單體組分以能夠形成具有約35℃或更低或約95℃或更低的Tg的共聚物，該Tg取決于其中希望具有不同Tgs的區(qū)域的那些實(shí)施方式中形成的不同相。當(dāng)需要這些不同時(shí)，低Tg區(qū)域通常具有約0-約30℃的Tg，高Tg區(qū)域具有約35-約95℃的Tg。(在下面的測(cè)試方法部分中描述了由動(dòng)力機(jī)械分析法(DMA)測(cè)定Tg的方法。)該單體組分包括(a)至少一種其無(wú)規(guī)非晶形共聚物具有約25℃或更低Tg的的單官能單體(參見Brandup,J.；Immergut,E.H.“PolymerHandbook”，第2版，Wiley-Interscience,New York,NY,1975,Ⅲ-139.)；b)至少一種增加泡沫韌度和耐撕裂性的單官能共聚單體；c)第一個(gè)多官能交聯(lián)劑；和d)選擇性地第二個(gè)多官能交聯(lián)劑。單官能單體和共聚單體和多官能交聯(lián)劑的具體類型和量的選擇對(duì)獲得具有所需結(jié)構(gòu)、機(jī)械和流體控制(其中吸收泡沫是理想的)特性理想組合的HIPE泡沫可能是很重要的。
單體組分包括一個(gè)或幾個(gè)趨于賦予最終聚合物泡沫結(jié)構(gòu)類橡膠特性的單體。這樣的單體可以制得大分子量(大于10000)的具有約25℃或更低Tgs的無(wú)規(guī)無(wú)定形聚合物。該類型的單體包括例如丙烯酸(C4-C14)烷基酯，例如丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷基(月桂基)酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸十四烷酯；例如丙烯酸芐基酯和丙烯酸壬基苯酯的丙烯酸芳基和烷芳基酯；甲基丙烯酸(C6-C16)烷基酯，例如甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸十二烷(月桂基)酯、甲基丙烯酸十四烷酯，例如N-十八烷基丙烯酰胺的丙烯酰胺，(C4-C12)烷基苯乙烯，例如對(duì)正辛基苯乙烯、異戊二烯、丁二烯、1,3-戊二烯、1,3,7-辛三烯、β-月桂烯和這樣的單體的組合。這些單體中，最優(yōu)選丙烯酸異癸酯、丙烯酸十二烷酯和丙烯酸2-乙基己酯。該單官能單體一般包括20-約70％，最優(yōu)選約40-約65％重量的單體組分。
用于HIPE(s)的油相中的單體組分也包括一種或多種能夠賦予與苯乙烯提供給最終聚合物泡沫結(jié)構(gòu)的區(qū)域大約相等韌度的單官能共聚單體。更高韌度泡沫區(qū)域呈現(xiàn)出基本上沒有缺陷的變形的能力。這些單官能共聚單體類型可以包括以苯乙烯為基礎(chǔ)的共聚單體(例如，苯乙烯和乙基苯乙烯)或例如甲基丙烯酸甲酯的其它單體類型，其中涉及的均聚物作為例證韌度是眾所周知。該類型的優(yōu)選單官能共聚單體為基于苯乙烯的單體，其中最優(yōu)選的這類單體是苯乙烯和乙基苯乙烯。以該單體組分的重量計(jì)，該單官能“增韌”共聚單體通常包括約10-約50％，優(yōu)選約15％-30％，最優(yōu)選約18％-約22％。
在某些情況下，該“增韌”共聚單體也可以向最終聚合物賦予所需類似橡膠的特性。C4-C12烷基苯乙烯，特別是對(duì)正辛基苯乙烯是這類共聚單體的例子。對(duì)于這類共聚單體來(lái)說(shuō)，可以包括在單體組分中的量是組合的典型的單體和共聚單體的量。
單體組分也含有第一個(gè)(和選擇性地第二個(gè))多官能交聯(lián)劑。作為與單官能單體和共聚單體一起，交聯(lián)劑的具體類型和量的選擇對(duì)最終得到優(yōu)選的具有所需結(jié)構(gòu)、機(jī)械和流體控制特性的組合的聚合物泡沫是非常重要的。
第一個(gè)多官能交聯(lián)劑可以選自較寬范圍的含有兩個(gè)或多個(gè)活性乙烯基基團(tuán)的單體，例如二乙烯基苯、三乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二乙烯基二甲苯、二乙烯基萘、二乙烯基烷基苯、二乙烯基菲、二乙烯基聯(lián)苯、二乙烯基二苯基甲烷、二乙烯基芐、二乙烯基苯基醚、二乙烯基二苯基硫醚、二乙烯基呋喃、二乙烯基硫醚、二乙烯基砜和其混合物。二乙烯基苯通常作為與乙基苯乙烯以約55∶45的比例的混合物得到?？梢愿淖冞@些比例以便用一種或其它組分富集油相。通常，用乙基苯乙烯組分富集混合物，同時(shí)減少單體混合物中苯乙烯的量是有利的。二乙烯基苯與乙基苯乙烯的優(yōu)選的比例為約30∶70-55∶45，最優(yōu)選約35∶65-約45∶55。加入更高含量的乙基苯乙烯賦予所需韌度，而沒有將最終共聚物的Tg增加到如苯乙烯所增加的程度。在HIPE的油相中，以單體組分的重量計(jì)(如果是混合物，對(duì)該交聯(lián)劑的活性部分以100％基準(zhǔn)計(jì)算)，該第一個(gè)交聯(lián)劑一般可以以約5-約50％，更優(yōu)選約12-約35％，最優(yōu)選約12-約25％的量加入。
選擇性的第二個(gè)交聯(lián)劑可以選自多官能丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和其混合物。這些包括二-、三-和四-丙烯酸酯，以及二-、三-和四-甲基丙烯酸酯，二-、三-和四-丙烯酰胺以及二-、三-和四-甲基丙烯酰胺；和這些交聯(lián)劑的混合物。適宜的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯交聯(lián)劑可以從二醇、三醇和四醇得到，該二醇、三醇和四醇包括1,10-癸二醇、1,8-辛二醇、1,6-己二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁-2-烯二醇、乙二醇、二乙二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、氫醌、兒茶酚、雷瑣酚、三乙二醇、多乙二醇、山梨糖醇等。(丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺交聯(lián)劑可以來(lái)自等當(dāng)量的二胺、三胺和四胺)。優(yōu)選的二醇具有至少2、更優(yōu)選至少4、最優(yōu)選6個(gè)碳原子。在HIPE的油相中，以單體組分的重量計(jì)，該第二個(gè)交聯(lián)劑一般可以以0-約15％，更優(yōu)選約7-約13％的量加入。
不受理論的約束，可以相信該第二個(gè)交聯(lián)劑產(chǎn)生更均勻交聯(lián)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)比在可比水平下單獨(dú)使用第一個(gè)或者第二個(gè)交聯(lián)劑更有效地提高強(qiáng)度。第二個(gè)交聯(lián)劑也具有加寬了玻璃-橡膠轉(zhuǎn)換區(qū)域的效果。通過(guò)控制使用的兩交聯(lián)劑類型的相對(duì)量，可以調(diào)整該更寬的轉(zhuǎn)換以滿足使用溫度下特定的強(qiáng)度、彈性和/或吸收能量的需要。這樣，僅含有第一種類型交聯(lián)劑的泡沫將呈現(xiàn)出如果需要更高彈性和如果Tg非常接近最終使用溫度的有用的相當(dāng)急劇的轉(zhuǎn)換。這在吸收聲音的應(yīng)用中特別有用，其中泡沫將依賴該轉(zhuǎn)換中的形狀和最大值在特定溫度下最佳頻率周圍吸收聲音或機(jī)械振動(dòng)的能量。即使實(shí)際轉(zhuǎn)換溫度本身沒有變化，增加第二個(gè)交聯(lián)劑的量以加寬轉(zhuǎn)換。
HIPEs的油相的主要部分包括前面提到的單體、共聚單體和交聯(lián)劑。必須使這些單體、共聚單體和交聯(lián)劑基本上為水不溶性的以便它們主要溶于油相，而不是水相。使用這些基本上不溶于水的單體確保獲得適當(dāng)特性和穩(wěn)定性的HIPEs。當(dāng)然，更優(yōu)選這里使用的單體、共聚單體和交聯(lián)劑的類型應(yīng)使得最終多相聚合物泡沫為適宜無(wú)毒且適當(dāng)化學(xué)穩(wěn)定的。在聚合后泡沫加工和/或使用期間如果這些單體、共聚單體和交聯(lián)劑以非常低的殘余濃度存在，它們應(yīng)該優(yōu)選具有很小的毒性或者沒有毒。
HIPEs的油相的另一基本組分是包括至少一個(gè)主要乳化劑的乳化劑組分。已發(fā)現(xiàn)適宜的主要乳化劑是那些(1)在HIPE的油相中可溶的；(2)提供約0.06-約5達(dá)因/厘米，優(yōu)選約0.1-約3達(dá)因/厘米的最小的油相/水相界面張力(IFT)；(3)提供約5wt.％或更低，優(yōu)選約3wt.％或更低的臨界聚集濃度(CAC)；(4)在相關(guān)滴落尺寸和相關(guān)加工條件(例如，HIPE的成形和聚合溫度)下形成反抗聚結(jié)足夠穩(wěn)定的HIPEs；和(5)所需地具有能夠降低HIPE的油相和水相之間界面張力的高濃度的“界面活性”組分。不受理論的約束，可以相信界面活性組分的濃度必須足夠高以在優(yōu)選滴落尺寸、水∶油比和乳化劑含量下向內(nèi)部油相液滴提供至少接近單層的覆蓋。一般，這些主要乳化劑(6)具有約30℃或稍低的熔化和/或固-液結(jié)晶相轉(zhuǎn)換溫度；(7)是水可擴(kuò)散的；(8)是基本上不溶于水的或至少在使用條件下不明顯分配到水相中。優(yōu)選當(dāng)主要的乳化劑在疏水表面(如聚合物泡沫)擴(kuò)展時(shí)，它提供足夠的潤(rùn)濕性，以便用于合成尿的前接觸角度小于(優(yōu)選實(shí)質(zhì)上小于)90°。(在下面的測(cè)試方法部分中描述了測(cè)定IFT和CAC的方法。)這些主要的乳化劑也優(yōu)選親水化所得聚合物泡沫。這些主要的乳化劑一般包括至少約40％，優(yōu)選至少約50％，更優(yōu)選至少約70％的乳化組分，該乳化組分選自支化C16-C24脂肪酸、線性不飽和C16-C22脂肪酸或線性飽和C12-C14脂肪酸的雙甘油單酯，例如雙甘油單油酸酯(即，C18∶1脂肪酸的雙甘油單酯)、雙甘油單月桂酸酯、雙甘油單異硬脂酸酯和椰子脂肪酸的雙甘油單酯；選自支化C16-C24脂肪酸、線性不飽和C16-C22脂肪酸或線性飽和C12-C14脂肪酸的脫水山梨糖醇單酯，例如脫水山梨糖醇單油酸酯、脫水山梨糖醇單月桂酸酯和由椰子脂肪酸衍生的脫水山梨糖醇單酯；選自支化C16-C24醇、線性不飽和C16-C22醇或線性飽和C12-C14醇的雙甘油單脂肪族醚，和這些乳化組分的混合物。優(yōu)選的主要乳化劑是雙甘油單油酸酯(例如，優(yōu)選大于約40％，更優(yōu)選大于約50％，最優(yōu)選大于約70％的雙甘油單油酸酯)、脫水山梨糖醇單油酸酯(例如，優(yōu)選大于約40％，更優(yōu)選大于約50％，最優(yōu)選大于約70％的脫水山梨糖醇單油酸酯)和雙甘油單異硬脂酸酯(例如，優(yōu)選大于約40％，更優(yōu)選大于約50％，最優(yōu)選大于約70％的雙甘油單異硬脂酸酯)。
在本發(fā)明中用作乳化劑的線性飽和、線性不飽和和支化脂肪酸的雙甘油單酯可以使用本領(lǐng)域眾所周知的方法，通過(guò)用脂肪酸酯化雙甘油來(lái)制備。參見，例如，1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)中公開的多甘油酯的制備方法，這里引用作為參考。雙甘油可以商購(gòu)獲得，或者可以從雙甘油含量高的聚甘油中分離獲得。線性飽和、線性不飽和和支化脂肪酸可以商購(gòu)獲得。酯化反應(yīng)的混合酯產(chǎn)物可以真空下分步蒸餾一次或多次以制得雙甘油單酯含量高的餾分。
也可以制備線性飽和、線性不飽和或支化雙甘油單脂肪族醚并使用本領(lǐng)域熟知的方法測(cè)定其組合物。也參見1996年3月19日授權(quán)的Goldman等人的美國(guó)專利號(hào)5500451，這里引用作為參考。
可以商購(gòu)獲得線性、支化和不飽和脂肪酸的脫水山梨糖醇酯或使用本領(lǐng)域已知的方法制備。參見，例如，1978年7月25日授權(quán)的美國(guó)專利號(hào)4103047(Zaki等人)(這里引用作為參考)，特別是第4欄第32行到第5欄第13行。混合的脫水山梨糖醇酯產(chǎn)物可以分級(jí)真空蒸餾以制得脫水山梨糖醇單酯含量高的組合物?？梢酝ㄟ^(guò)本領(lǐng)域熟知的例如小分子膠滲透色譜的方法測(cè)定脫水山梨糖醇酯組合物。參見懸而待決的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)08/514346，其中描述了這種方法用于聚甘油單脂肪族醚的用途。
除了這些主要乳化劑之外，次要的乳化劑可以選擇性地包括在該乳化劑組分中。這些次要的乳化劑至少與油相中主要乳化劑共溶，并可加入以(1)增加HIPE抗分散的水滴聚結(jié)的穩(wěn)定性，特別是在較高水-油比和較高HIPE形成和聚合溫度下，(2)將油相和水相之間的最小IFT值調(diào)整在約0.06-5達(dá)因/厘米的范圍，(3)降低乳化劑組分的CAC，或(4)增加界面活性組分的濃度。適宜的次要的乳化劑可以為兩性離子類型，包括磷脂酰膽堿和例如卵磷脂的含磷脂酰膽堿的組合物和例如月桂基甜菜堿的脂肪族甜菜堿；陽(yáng)離子類型，包括例如二牛油二甲基氯化銨、二(十三烷基)二甲基氯化銨和二牛油二甲基硫酸甲酯銨、長(zhǎng)鏈C12-C22二鏈烷?；?鏈烯?；?-2-羥乙基短鏈C1-C4二脂肪族季銨鹽，例如二牛油酰基-2-羥乙基二甲基氯化銨，例如甲基-1-牛油酰氨基乙基-2-牛油硫酸甲酯咪唑啉和甲基-1-油酰氨基乙基-2-油酰硫酸甲酯咪唑啉的長(zhǎng)鏈C12-C22二脂肪族咪唑啉季銨鹽，如氯化二甲基硬脂?；S基銨和氯化二甲基牛油基芐基銨的短鏈C1-C4二脂肪族長(zhǎng)鏈C12-C22單脂肪族芐基季銨鹽，例如二牛油?；?2-氨乙基甲基2-羥乙基硫酸甲酯銨和二油酰基-2-氨乙基甲基2-羥乙基硫酸甲酯銨的長(zhǎng)鏈C12-C22二烷?；?烯?；?-2-氨乙基短鏈C1-C4單脂肪族短鏈C1-C4單羥脂肪族季銨鹽；陰離子類型，包括如磺基琥珀酸鈉二辛酯和磺基琥珀酸鈉二(十三烷基)酯的磺基琥珀酸鈉的二脂肪族酯，十二烷基苯磺酸的銨鹽；和這些次要的乳化劑的混合物?？梢陨藤?gòu)獲得這些次要的乳化劑或者使用本領(lǐng)域已知的方法制備。優(yōu)選的次要的乳化劑為二牛油二甲基硫酸甲酯銨和二牛油二甲基甲基氯化銨。當(dāng)這些選擇性的次要的乳化劑包括在該乳化劑組分中時(shí)，一般主要與次要的乳化劑的重量比為約50∶1-約1∶4，優(yōu)選約30∶1-約2∶1。
用來(lái)形成HIPEs的油相包括約85-約98wt％的單體組分和約2-約15wt％的乳化劑組分。優(yōu)選，該油相包括約90-約97wt％的單體組分和約3-10wt％乳化劑組分。該油相也可以含有其它的選擇性組分。一個(gè)這樣的選擇性組分是時(shí)于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的一般類型的油溶性聚合引發(fā)劑，例如1994年3月1日授權(quán)的美國(guó)專利5290820(Bass等人)中所述的，這里引用作為參考。
優(yōu)選的選擇性組分為抗氧化劑，例如諸如雙-(1,2,2,5,5-五甲基哌啶基)癸二酸酯(Tinuvin-765)的受阻銨光穩(wěn)定劑(HALS)或諸如Irganox-1076和叔丁基氫醌的受阻苯酚穩(wěn)定劑(HPS)。另一選擇性組分是諸如壬二酸二辛酯、癸二酸二辛酯或己二酸二辛酯的增塑劑。其它選擇性組分包括填料、著色劑、熒光劑、不透明劑、鏈轉(zhuǎn)移劑等。這些組分中的某些可以選擇性地加入到一個(gè)油相或另一個(gè)油相中，其中用兩個(gè)油相來(lái)形成如下所述的多相HIPE和隨后的泡沫。
2．水相組分HIPE(s)的不連續(xù)水內(nèi)部相一般是含有一個(gè)或多個(gè)不溶組分的水溶液。水相中一個(gè)必要的不溶性組分是水溶性電解質(zhì)。不溶性電解質(zhì)減小基本油溶性的單體、共聚單體和交聯(lián)劑也溶于水中的趨勢(shì)。反過(guò)來(lái)，可以相信這使聚合期間聚合物在通過(guò)水相液滴形成的油/水相界面上填充孔窗戶的程度減為最小。這樣，可以相信電解質(zhì)的存在和最終水相的離子強(qiáng)度決定了最終優(yōu)選聚合物泡沫是否可以開孔以及開孔到什么程度。
可以使用任何能夠賦予水相離子強(qiáng)度的電解質(zhì)。優(yōu)選的電解質(zhì)是諸如水溶性鹵化物的單-、二-或三價(jià)無(wú)機(jī)鹽，例如堿金屬和堿土金屬的氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽。例子包括氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉和硫酸鎂。氯化鈣最優(yōu)選用于本發(fā)明。一般在HIPE(s)的水相中使用的電解質(zhì)的濃度為水相的約0.2-20wt％。更優(yōu)選，電解質(zhì)包括水相重量的約1-10％，最優(yōu)選為水相重量的約2-5wt％。
一般該HIPE(s)也含有有效量的聚合引發(fā)劑。一般將這樣的引發(fā)劑組分加到HIPE(s)的水相中，并且可以是任何常規(guī)的水溶性自由基引發(fā)劑。這些包括過(guò)氧化物，例如過(guò)硫酸鈉、鉀和銨、過(guò)氧化氫、過(guò)氧醋酸、過(guò)硼酸鈉、單過(guò)硫酸鉀、過(guò)碳酸鈉等。也可以使用傳統(tǒng)的氧化還原引發(fā)劑體系。通過(guò)組合前面的過(guò)氧化物和諸如酸式亞硫酸鈉、L-抗壞血酸或亞鐵鹽的還原劑來(lái)形成這樣的體系。
以油相中存在的可聚合的單體總摩爾計(jì)，該引發(fā)劑的含量可以高達(dá)約20摩爾％。更優(yōu)選，以油相中的可聚合的單體總摩爾計(jì)，該引發(fā)劑的含量為約0.001-約10摩爾％。
3．親水化表面活性劑和能水合的鹽形成HIPE泡沫結(jié)構(gòu)的聚合物可以優(yōu)選基本上無(wú)極性官能基團(tuán)。這意味著聚合物泡沫是相對(duì)疏水性的。這些疏水泡沫可以應(yīng)用于其中需要疏水流體吸收的地方、或者其中需要耐水性的地方(例如，在過(guò)濾或者隔聲應(yīng)用中)。這類用途包括其中油性組分與水混合并希望分開且分離該油性組分(例如在漏油情況下)的那些。
當(dāng)這些泡沫將要用作吸收例如泄漏的果汁、牛奶、血和尿的水性流體的吸收劑時(shí)，它們一般需要處理使得泡沫相對(duì)更親水。這可以通過(guò)使用親水表面活性劑以下面更詳細(xì)描述的方式處理HIPE泡沫來(lái)實(shí)現(xiàn)。
這些親水表面活性劑可以是增加聚合物泡沫表面的水可濕性的任何物料。它們都是本領(lǐng)域所熟知的，并可以包括不同的表面活性劑，優(yōu)選非離子類型。它們一般為液態(tài)，可以溶于或分散在用于HIPE泡沫表面的親水溶液中。以該方式，親水表面活性劑可以以使其表面基本上親水的適宜量被優(yōu)選的HIPE泡沫吸收，但基本上沒有損害泡沫所需的彈性和壓縮撓曲特征。這樣的表面活性劑可以包括所有那些以前描述的用作HIPE的油相乳化劑，例如雙甘油單油酸酯、脫水山梨糖醇單油酸酯和雙甘油單異硬脂酸酯。可以在HIPE形成和聚合過(guò)程中將這樣的親水表面活性劑加入到泡沫中，或者可以通過(guò)使用適宜載體或溶劑中的表面活性劑的溶劑或懸浮液處理聚合物泡沫而加入。在優(yōu)選的泡沫中，以泡沫重量計(jì)，加入親水表面活性劑以便保持在泡沫結(jié)構(gòu)中的表面活性劑的殘余量為約0.5-10％，優(yōu)選約0.5-6％的范圍。
一般加入到HIPE泡沫結(jié)構(gòu)的另一物質(zhì)為可水合的和優(yōu)選吸濕或易潮解的水溶性無(wú)機(jī)鹽。這樣的鹽包括例如毒性可接受的堿土金屬鹽。這類鹽和它們與油溶性表面活性劑一起作為泡沫親水化劑的用途在1994年10月4日授權(quán)的美國(guó)專利5352711(DesMarais)中有更詳細(xì)的描述，這里全文引用作為參考。這類優(yōu)選的鹽包括例如前面指出的也可以作為水相電解質(zhì)在HIPE中使用的氯化鈣的鹵化鈣。
通過(guò)用能水合的無(wú)機(jī)鹽的水溶液處理泡沫可以容易地加入這樣的鹽。一般可以在從剛聚合的泡沫中移去殘余水相的步驟完成或部分完成后，使用這些鹽溶液處理泡沫。用這樣的溶液對(duì)泡沫的處理優(yōu)選以泡沫重量的至少約0.01％的殘余量，一般在約0.01-約12％，優(yōu)選約0.01-約5％沉淀例如氯化鈣的可水合的無(wú)機(jī)鹽。用親水表面活性劑(有或沒有可水合的鹽)對(duì)這些相對(duì)疏水的泡沫的處理一般進(jìn)行到必須賦予泡沫適宜親水性的程度。例如，泡沫可以用0.5％的Pegosperse溶液200毫升和0.05％的氯化鈣沖洗以制得完全可濕的泡沫。然而，一些優(yōu)選的HIPE類型的泡沫是如制備的那樣是親水性適宜的并可加入足夠量的可水合的鹽，這樣不需用親水表面活性劑或可水合鹽的另外的處理。具體地說(shuō)，這樣優(yōu)選的HIPE泡沫包括那些其中前面描述過(guò)的某些油相乳化劑和氯化鈣用于HIPE的泡沫。在這些例子中，聚合物泡沫親水性適宜，并包括含有或沉積足夠量氯化鈣的殘余水相液以使泡沫成為親水性的，甚至在下面描述的聚合物泡沫經(jīng)脫水或干燥后。
B．獲得HIPE多相泡沫的加工條件制備泡沫的方法一般涉及如下步驟1)形成兩個(gè)高內(nèi)相乳化液；和2)(a)在每個(gè)乳化液聚合之前組合兩乳化液，然后同時(shí)聚合兩個(gè)乳化液的油相，或(b)部分或完全聚合一個(gè)乳化液的油相，將所得聚合物與另一乳化液組合，接著聚合第二個(gè)乳化液(當(dāng)部分固化時(shí))，和如果合并的話，也聚合第一個(gè)乳化液?；蛘?，泡沫的制備方法可以包括1)形成單一的乳化液，并間歇地或連續(xù)地改變例如剪切速率、澆注溫度等的條件；和2)聚合所得乳化液。在各種情況下，選擇性的步驟包括3)沖洗固體聚合物泡沫結(jié)構(gòu)以從泡沫中移去最初殘余的水相，如果需要的話，用親水表面活性劑和/或可水合的鹽處理泡沫以沉積任何所需的親水表面活性劑/可水合的鹽，和4)然后使該聚合物泡沫結(jié)構(gòu)脫水。
HIPE成形、聚合物固化、泡沫沖洗和泡沫脫水的一般步驟在1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)和1992年9月22日授權(quán)的美國(guó)專利5149720(DesMarais等人)中有描述，這里引用作為參考。雖然在美國(guó)專利5387207中沒有具體討論過(guò)，但是水性沖洗溶液的溫度是很重要的。一般希望比泡沫的任何不同區(qū)域的最高Tg要高。也參見T.DesMarais于1995年1月10日申請(qǐng)的懸而待決的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)08/370694(案例號(hào)5543)(這里引用作為參考)，它描述了一種用于HIPE的具有循環(huán)回路的改進(jìn)的連續(xù)加工方法。將這樣的循環(huán)回路用于制備本發(fā)明泡沫主要用于從不同混合頭倒出不同乳化液時(shí)。
Ⅲ．聚合物泡沫的用途A．概述根據(jù)本發(fā)明的多相聚合物泡沫廣泛用于在吸收劑制品中涉及能量損耗(例如，隔音和機(jī)械絕緣材料)、隔熱(參見Dyer等人于1995年6月7日申請(qǐng)的懸而待決的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?8/472447和DesMarais等人于1995年6月7日申請(qǐng)的08/484727，兩個(gè)全部引用作為參考)、過(guò)濾和吸濕用品中的吸濕芯中。也可以將這些泡沫用作環(huán)境廢油吸收劑、繃帶或衣服的吸濕組分、將漆應(yīng)用到各種表面、粉塵拖把頭、濕拖把頭、流體分散劑、包裝物、鞋、氣味/水份吸收劑、軟墊、手套和許多其它用途中。
B．吸收制品本發(fā)明的多相聚合物泡沫特別用作不同吸收制品的至少部分吸收結(jié)構(gòu)(例如，吸收芯)中。這里使用的詞語(yǔ)“吸收制品”意思是可以吸收大量由制品的失禁佩戴者或使用者排泄的尿或其它流體(即，液體)，象水性糞便物(腹瀉)的消費(fèi)品。這樣的吸收制品的例子包括一次性尿布、失禁衣服、例如棉塞和衛(wèi)生巾的月經(jīng)制品、一次性訓(xùn)練褲、床墊等。這里的吸收泡沫結(jié)構(gòu)特別適宜用在例如尿布、失禁墊片或衣服、衣物屏障等的用途。例如嬰兒尿布的有代表性的吸收制品的結(jié)構(gòu)在1995年2月7日公布的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)中有更詳細(xì)的描述。其中所述的選擇性物質(zhì)和實(shí)施方式同樣可以用于本發(fā)明。
也可以根據(jù)1995年8月30日申請(qǐng)的懸而待決的美國(guó)申請(qǐng)序列號(hào)08/521556(Gary Dean Lavon等人)(案例號(hào)5547R)制備多層吸收芯(這里引用作為參考)，其中流體貯存/再分散層包括本發(fā)明的吸收泡沫。本發(fā)明的一個(gè)目的在于簡(jiǎn)化必須用于形成這些多層復(fù)合物的泡沫不同層的數(shù)量。例如，圖13所述的在區(qū)域46中帶有收集型物料和在區(qū)域42和44中帶有貯存型物料的泡沫可以是C-包裝的以由單片多相泡沫得到多層設(shè)計(jì)?；蛘?，圖14所述的其中區(qū)域52和56具有用作收集物料的適宜的寬度、微觀組織和每單位容積表面積并且區(qū)域53、54和55具有用作貯存物料的適宜的寬度、微觀組織和每單位容積表面積的泡沫可以是S-包裝的以由單片多相泡沫制得5層的貯存芯片。
在另一實(shí)施方式中，含有本發(fā)明多相泡沫的制品為圖10所述的月經(jīng)墊片。該月經(jīng)墊片10由能滲透流體的主頂片12、由選擇性流體收集層14組成的通常稱為“副頂片”的吸收芯、由根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或幾個(gè)聚合物泡沫制成的貯存流體的吸收部件16和不能滲透流體的底片18構(gòu)成。墊片10的底片18和頂片12分別與衣服表面和身體表面相鄰并優(yōu)選彼此相連。例如，底片18和頂片12可以用粘合劑彼此固定。
底片18不滲透流體(例如，月經(jīng))，并優(yōu)選用薄塑料膜制造，雖然也可以使用其它柔軟的不能滲透液體的物料。這里使用的詞語(yǔ)“柔軟”指的是柔順的并容易與人體的一般形狀和輪廓相貼合。底片18防止吸收和存留在吸濕結(jié)構(gòu)中的排泄物弄濕與衛(wèi)生巾10接觸的例如長(zhǎng)褲、睡衣褲和內(nèi)衣的物品。底片18可以包括紡織或無(wú)紡材料、例如聚乙烯或聚丙烯的熱塑性膜的聚合物薄膜、或例如涂膜的無(wú)紡材料的復(fù)合物。優(yōu)選，底片是具有約0.012mm(0.5mil)-約0.051mm(2.0mils)的聚乙烯膜。例舉的聚乙烯膜由ClopayCorporation of Cincinnati,Ohio生產(chǎn)，牌號(hào)為P-18-0401和由Ethyl Corporation,Visqueen Division.of Terre Haute,Indiana制得，為牌號(hào)XP-39385。底片優(yōu)選經(jīng)壓花和/或消光處理以提供更象衣服的外觀。而且，底片18可以使蒸汽從吸收芯(即，是透氣的)逸出，同時(shí)仍然可防止?jié)B出物通過(guò)底片18擠出。
頂片12柔順的、感覺柔軟的和對(duì)穿用者的皮膚無(wú)刺激。而且，頂片12是可以滲透流體的，使流體(例如，月經(jīng))容易通過(guò)其厚度滲透。適宜的頂片12可以從多種材料制造，例如紡織和無(wú)紡材料的廣泛的物料；例如多孔成形熱塑性膜、多孔塑料膜和加氫重整熱塑性膜的聚合物；多孔泡沫；網(wǎng)狀泡沫；網(wǎng)狀熱塑性膜和熱塑性稀紗布(scrims)。適宜的紡織和無(wú)紡材料可以包括天然纖維(例如，木或棉纖維)、合成纖維(例如，諸如聚酯、聚丙烯或聚乙烯纖維的聚合物纖維)或天然和合成纖維的組合。
用于本發(fā)明的優(yōu)選的頂片選自高度膨松的無(wú)紡織物頂片和多孔成形的膜頂片。多孔的膜特別優(yōu)選用于頂片，因?yàn)樗鼈兛蓾B透人體滲出物并且不吸收，并且具有使流體返回并再濕潤(rùn)佩戴者皮膚的趨勢(shì)減少。這樣，與人體接觸的成形膜的表面保持干燥，因此減少弄臟人體并給佩戴者產(chǎn)生更舒適的感覺。適宜的成形膜在1975年12月30日授權(quán)的美國(guó)專利3929135(Thompson)、1982年4月13日授權(quán)的美國(guó)專利4324246(Mullane等人)、1982年8月3日授權(quán)的美國(guó)專利4342134(Radel等人)、1984年7月31日授權(quán)的美國(guó)專利4463045(Ahr等人)和1991年4月9日授權(quán)的美國(guó)專利5006394(Baird)中有描述。在此引用每個(gè)這些專利作為參考。特別優(yōu)選的微孔成形膜頂片公開在1986年9月2日授權(quán)的美國(guó)專利4609518(Curro等人)和1986年12月16日授權(quán)的美國(guó)專利4629643(Curro等人)，這里引用作為參考。本發(fā)明優(yōu)選的頂片是在上面一個(gè)或幾個(gè)專利中描述并被The Procter &Gamble Company of Cincinnati,Ohio以“DRI-WEAVE”在衛(wèi)生巾上銷售的成形膜。
成形膜頂片的體表面可以是親水的，以便幫助液體比如果體表面不是親水的以更快的速度傳送通過(guò)頂片，以便減少月經(jīng)液從頂片溢出而不是流進(jìn)和被吸收結(jié)構(gòu)吸收的可能性。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，向例如Aziz等人于1991年11月19日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)07/794745“Absorbent ArticleHaving A Nonwoven and Apertured Film Coversheet”(具有無(wú)紡和多孔膜蓋片的吸收用品)中所述的成形膜頂片的聚合物中加入表面活性劑，這里全文引用作為參考。或者，頂片的體表面可以通過(guò)用例如上面參考的美國(guó)專利4950254所述的表面活性劑處理使其親水，這里引用作為參考。
在使用中，墊片10可以用任何用于這樣目的的熟知的支持或連接裝置(未顯示)定位。優(yōu)選，墊片10放在使用者的內(nèi)衣或短褲中，并使用例如粘合劑的緊固件固定在其上。粘合劑提供了一種在短褲的褲襠部分固定墊片的方式。這樣，底片18外表面的部分或全部用粘合劑涂敷。用于該目的的本領(lǐng)域使用的任何粘合劑或膠可以用作這里的粘合劑，其中壓敏性粘合劑是優(yōu)選的。在放入墊片10之前，壓敏性粘合劑一般用可移去的防粘襯墊覆蓋以便防止粘合劑在使用前干燥或粘合到不是短褲的褲襠部分的其它表面。
在另一實(shí)施方式中，含有本發(fā)明多相泡沫的制品為一次性尿布。包括本發(fā)明吸收泡沫結(jié)構(gòu)的一次性尿布可以使用傳統(tǒng)尿布制造技術(shù)制造，但是用本發(fā)明的一種或多種泡沫結(jié)構(gòu)更換或補(bǔ)充一般用在傳統(tǒng)尿布的木漿纖維網(wǎng)(“氣氈”)或改性纖維素芯吸收劑。因此本發(fā)明的泡沫結(jié)構(gòu)可以用在單層或前面所述的不同的多層芯片結(jié)構(gòu)的尿布中。附圖的圖11中描述了本發(fā)明的一次性尿布的有代表性的實(shí)施方式。這樣的尿布包括含有選擇性上面的流體收集層21的吸收芯20，和下面的含有本發(fā)明吸收多相泡沫結(jié)構(gòu)的流體貯存/再分配層23。頂片23疊置在芯片的一面上并共面，不能滲透液體的底片24疊置在頂片覆蓋芯片的面相對(duì)的另一面上并共面。該底片最優(yōu)選具有比芯片更大的寬度，從而提供了延伸出芯片的底片的側(cè)邊緣部分。該尿布優(yōu)選構(gòu)造成沙漏形。
可以利用本發(fā)明吸收泡沫結(jié)構(gòu)的另一類吸收制品包括例如訓(xùn)練褲的形狀匹配的制品。這樣的形狀匹配的制品一般包括制成三角褲或短褲形狀框架的無(wú)紡的柔軟底物。然后本發(fā)明的吸收泡沫結(jié)構(gòu)可以固定在如此框架的褲襠區(qū)域內(nèi)以便作為吸收“芯片”。接著用包裝織物或其它可滲透液體的無(wú)紡織物覆蓋該吸收芯。這樣經(jīng)覆蓋的芯片作為“頂片”用于形狀匹配的吸收制品。
形成形狀匹配制品的框架的柔軟底物可以包括布或紙或其它種類的無(wú)紡織物或成形膜，并可以是彈性或者用其它方式可拉伸。這樣的訓(xùn)練褲制品的腿帶或腰帶可以傳統(tǒng)方式制成彈性的以改善制品的匹配性。通過(guò)處理或涂敷其一個(gè)表面或通過(guò)用另一相對(duì)不能滲透液體的底物層壓該柔軟物借此使得總框架相對(duì)不能滲透液體，一般使得這樣的底物相對(duì)不能滲透液體，或至少不容易滲透液體。在該例子中，框架本身作為“底片”用于形狀匹配的制品。典型的這種訓(xùn)練褲制品在1986年10月28日授權(quán)的美國(guó)專利4619649(Roberts)中有描述，這里引用作為參考。
呈一次性訓(xùn)練褲制品的形狀的典型的形狀匹配的制品示于附圖的圖12中。這樣的制品包括沿其周邊通過(guò)粘合固定到襯層31的外層30。例如，內(nèi)襯31沿一個(gè)腿帶區(qū)域32的周邊、沿另一腿帶區(qū)域33的周邊和沿腰帶區(qū)域34的周邊可以固定到外層30上。固定在制品褲襠區(qū)域的一般是包括本發(fā)明吸收多相泡沫結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形吸收芯35。
C．復(fù)合泡沫如上所述，在特定復(fù)合泡沫中離散區(qū)域的布置存在許多可能性。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，鑒于這里的說(shuō)明，依據(jù)所需最終用途，常規(guī)的實(shí)驗(yàn)提供了不同質(zhì)量的泡沫。因此，雖然圖13、14、16和17/18中描述并討論了四個(gè)典型泡沫的實(shí)施方式，但是不想以任何方式將本發(fā)明的范圍限制在這些實(shí)施方式中。
參照?qǐng)D13，描述了具有重復(fù)帶的多相泡沫40。具體地說(shuō)，泡沫片40具有位于兩個(gè)區(qū)域42和44之間的相對(duì)大孔物料的區(qū)域46，兩個(gè)相對(duì)較小孔的物料。區(qū)域42和44可以是相同的，也可以是不同的。如描述成長(zhǎng)方形，泡沫片40適宜作為吸收芯用于月經(jīng)制品。相對(duì)大孔區(qū)域46允許快速獲取和分配排泄的體液，同時(shí)小孔區(qū)域42和44防止在制品的邊上泄漏?；【€47和48描述了選擇性的切割區(qū)域，當(dāng)泡沫片40用作尿布中的吸收芯時(shí)，該區(qū)域是優(yōu)選的?；蛘?，或另外，收集/分散區(qū)域46可以具有比貯存區(qū)域42和44相對(duì)更低的單位體積的比表面積。
圖14所述的泡沫與圖13所述的相似，但具有5個(gè)不同的區(qū)域，而不是3個(gè)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，中心區(qū)域54包括相對(duì)大孔的物料，它適宜于快速獲取體液。外面的區(qū)域52和56優(yōu)選包括相對(duì)小孔的物料，再一次防止液體從相應(yīng)制品邊緣泄漏。區(qū)域53和55兩個(gè)都優(yōu)選包括具有比區(qū)域54的孔徑更小的物料，但是比區(qū)域52和56的要大。作為用于婦女衛(wèi)生墊片的芯片，外面的區(qū)域52和56可以具有小于8μm的洞徑以便防止血紅細(xì)胞通過(guò)并進(jìn)入制品的外面邊緣，這可能標(biāo)志著即將發(fā)生邊緣泄漏并對(duì)消費(fèi)者失靈。這樣的區(qū)域從月經(jīng)中吸收游離流體，而沒有通過(guò)紅細(xì)胞和伴隨的顏色。
圖17和18所述的泡沫描述的是一個(gè)其中不同區(qū)域在z-方向成層狀的實(shí)施方式。圖17是具有上面區(qū)域72和下面區(qū)域74的泡沫70的側(cè)視圖。圖18是再次顯示上面區(qū)域72和下面區(qū)域74的透視圖。該類型的泡沫特別適宜作為例如尿布的吸收物料，其中上面區(qū)域72是收集物料，下面區(qū)域74是貯存物料。具有在z-方向成層狀的區(qū)域的泡沫可以通過(guò)澆注乳化液以在模具中形成區(qū)域74，并同時(shí)或接著加入第二個(gè)乳化液以形成區(qū)域72來(lái)成形。在優(yōu)選實(shí)施方式中，區(qū)域72具有比區(qū)域74相對(duì)更低的單位體積比表面積，它允許區(qū)域74從區(qū)域72中排泄流體。
Ⅳ．測(cè)試方法使用的大量測(cè)試方法需要比可能在本發(fā)明多相泡沫中存在的更大的多相物料樣品。不同區(qū)域的特性的測(cè)定必須通過(guò)取不同乳化液流的樣品，完全相同地固化它們，并使用它們測(cè)定泡沫多相區(qū)域的具體獨(dú)立的特性而獲得。
A．動(dòng)力機(jī)械分析(DMA)使用DMA測(cè)定包括聚合物泡沫的聚合物的Tgs。將泡沫樣品切成3-5mm厚的塊，用蒸餾水沖洗3-4次，在每次沖洗之間通過(guò)滾筒輥隙擠壓出流體。所得泡沫塊在空氣中干燥。干燥過(guò)的泡沫條鉆成直徑為25mm的筒。使用一用直徑為25mm的平行板固定在壓縮模式下的Rheometrics RSA-Ⅱ動(dòng)力機(jī)械分析儀分析這些筒。使用的儀器參數(shù)如下溫度梯度從85℃-40℃，間隔2.5℃溫度變化之間的浸泡間隔為125-160秒動(dòng)力應(yīng)變?cè)O(shè)置在0.1％-1.0％(通常0.7％)頻率設(shè)置在1.0弧度/秒具有起始靜壓力設(shè)置在靜壓力跟蹤動(dòng)態(tài)力模式的自應(yīng)力(autotension)設(shè)置在5g。
取損耗角正切值與溫度曲線的最大點(diǎn)作為玻璃化溫度。僅僅在多相泡沫的均相部分，或在與多相泡沫區(qū)域相同條件下制得的典型的均相泡沫片近似測(cè)定Tg。
B．耐壓縮撓曲性(RTCD)如1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的TESTMETHODS部分中所述，在將0.74psi(5.1kPa)的限定壓力施加到泡沫之后，測(cè)定已用合成尿飽和和膨脹的泡沫樣品中產(chǎn)生的應(yīng)變量(％厚度的減少)定量耐壓縮撓曲性。一般在相同樣品上同時(shí)測(cè)量耐壓縮撓曲性和自由吸收能力和膨脹因子。
C．自由吸收能力可以通過(guò)測(cè)定用合成尿飽和和膨脹的泡沫樣品中吸收的合成尿的量來(lái)測(cè)量自由吸收能力。一般在相同樣品上與如1995年2月7日公布的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的TEST METHODS部分中所述測(cè)量耐壓縮撓曲性和膨脹因子的同時(shí)進(jìn)行自由吸收能力的測(cè)量。
D．界面張力(IFT)法(旋轉(zhuǎn)液滴法)在50℃下通過(guò)如1995年2月7日公布的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)(這里引用作為參考)中所述的旋轉(zhuǎn)液滴法測(cè)定界面張力(IFT)，除了(1)用于制備油相的單體混合物含有按重量比為14∶14∶60∶12的苯乙烯、二乙烯基苯(55％工業(yè)級(jí))、丙烯酸2-乙基己酯和二甲基丙烯酸1,4-丁二酯；(2)通過(guò)稀釋改變油相中乳化劑的濃度，從一般約5-10wt％的上限濃度降到其中IFT增加到比最小IFT大至少約10達(dá)因/厘米，或約18達(dá)因/厘米的值的濃度，哪個(gè)值更小就按哪一個(gè)；(3)使用通過(guò)IFT與乳化劑濃度的對(duì)數(shù)繪制的圖所取的平滑線來(lái)測(cè)定最小IFT；(4)通過(guò)將IFT與濃度對(duì)數(shù)圖的較低濃度，一般是線性部分外推(即，一般用來(lái)計(jì)算界面處單位分子的表面積的曲線部分，參見例如Rosen,M.J.“Surfactants and Interfacial Phenomena”；第二版；Wiley & Sons:New York,1989；pp64-69)到較高濃度來(lái)決定臨界聚集濃度(CAC)；取該外推線上相應(yīng)于最小IFT的乳化劑濃度作為CAC。一般，使用約5-10wt％的較高的乳化劑濃度。理想的是，使用的較高的乳化劑的濃度至少約為乳化劑的CAC的兩倍(更理想的是至少約3倍)。對(duì)于具有在室溫下油相中小于5wt.％溶解性的乳化劑來(lái)說(shuō)，可以減少較高濃度的限制，只要該濃度在50℃下仍是乳化劑CAC的至少約兩倍。
E．毛細(xì)吸收引力使用1995年2月7日公布的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的TESTMETHODS部分中所述的Vertical Wicking Absorbent Capacity test(垂直芯吸吸收能力試驗(yàn))制得毛細(xì)吸收等溫曲線，這里引用作為參考，除了在31℃下，而不是在37℃下測(cè)定。曲線為每段的吸收能力作為芯吸高度的函數(shù)圖，使用從水貯罐頂部到每段中點(diǎn)的距離作為高度h。具有泡沫自由吸收能力一半的吸收能力的泡沫高度被認(rèn)為是毛細(xì)吸收引力。
Ⅴ．具體實(shí)施例這些實(shí)施例描述了由本發(fā)明的HIPEs具體制備泡沫。
實(shí)施例1由兩股HIPE流制備多相泡沫HIPE的制備制備含有表1所示組分的水相。使用表2和3的組分制備兩個(gè)有機(jī)相。
表1．用于HIPE的水相組成
表2．用于HIPE的第一個(gè)有機(jī)相組成
在這里和后面的表中的二乙烯基苯是包括60％乙基苯乙烯和40％二乙烯基苯的特定混合物，除非另有說(shuō)明。
**料加到油相中的乳化劑和其它輔助劑的量是“附加”百分率；單體組合物總和達(dá)到100％。
表3．用于HIPE的第二個(gè)有機(jī)相組成
Tinuvin765是雙(1,2,2,5,5-五甲基哌啶基)癸二酸酯。根據(jù)1995年2月7日公布的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)所述的制備聚甘油酯的一般方法制備該雙甘油單油酸酯乳化劑。包括約97％或更多的雙甘油和3％或更少的三甘油的聚甘油復(fù)合物(Solvay Performance Chemicals；Greenwich,Conn.)用具有包括約71％C18∶1、4％C18∶2、9％C16∶1、5％C16∶0和11％其它脂肪酸(Emersol-233LL,Emery/Henkel)的脂肪酸組合物的脂肪酸，在聚甘油∶脂肪酸重量比為約60∶40，且使用氫氧化鈉作為催化劑并在約225℃和機(jī)械攪拌、氮?dú)鈬娚洳⒅饾u增加真空度下酯化，接著用磷酸中和，冷卻到約85℃，靜置以減少未反應(yīng)的聚甘油。首先通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)連接的CMS-15A離心分子蒸餾釜分級(jí)蒸餾該聚甘油酯反應(yīng)產(chǎn)物以減少未反應(yīng)的聚甘油和脂肪酸的量，然后通過(guò)蒸餾釜再次蒸餾以制得富含雙甘油單酯的蒸餾餾分。最終蒸餾過(guò)程的一般條件是約15磅/小時(shí)的進(jìn)料速率、約21-26微米的脫氣裝置真空度、約6-12微米的鐘罩真空度、約170℃的進(jìn)料溫度和約180℃的殘余物溫度。合并富含雙甘油單酯的蒸餾餾分，獲得包括約50％的雙甘油單油酸酯、27％的其它雙甘油單酯、20％的聚甘油和3％其它聚甘油酯的反應(yīng)產(chǎn)物(通過(guò)超臨界液相色譜測(cè)定)。最終雙甘油單油酸酯乳化液具有約1.0達(dá)因/厘米的最小油相/水相界面張力值，并具有約0.9wt％的臨界聚集濃度?；旌虾?，讓反應(yīng)產(chǎn)物靜置過(guò)夜。移走上清液并使用在油相中作為形成HIPE的乳化劑。(丟棄約20g的粘性殘余物。)向在1995年2月7日公布的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)詳細(xì)描述的獨(dú)立的動(dòng)力混合裝置中加入分開的兩油相和分開的水相流。在動(dòng)力混合裝置中借助分開混合筒中獨(dú)立的針形葉輪進(jìn)行獨(dú)立的組合液流的適當(dāng)混合。
用上面所述的兩個(gè)油相和分開的普通水相流(也為上面的)制備獨(dú)立的HIPEs，并送到一容器中，通常是直徑為17英寸(43cm)和高7.5英寸(10cm)，帶有用Celcon塑料制成的在兩個(gè)混合室出口噴嘴下面旋轉(zhuǎn)的同心襯墊的球形聚丙烯管，該襯墊的底部直徑為5英寸(12.7cm)，頂部4.75英寸(12cm)，高6.75英寸(17.14cm)。該容器填充到距頂部約0.5英寸，保持在65℃下的室內(nèi)固化聚合物達(dá)18小時(shí)。該具體填充模型的幾何結(jié)構(gòu)由兩個(gè)噴嘴彼此的頂上輸送的HIPE形成連續(xù)層，以便在最終泡沫條的一個(gè)區(qū)域與第二個(gè)區(qū)域的條整體緊密配合在一體。其中，HIPE的粘度高，適當(dāng)成形涂鋪器裝置可以固定到出口噴嘴上，以確保HIPE平穩(wěn)輸送到容器中。通過(guò)作為接收槽的轉(zhuǎn)動(dòng)速率和其體積函數(shù)的澆注速率來(lái)控制形成的條的數(shù)量，使得控制地輸送可以被切割以提供例如圖13和14描述的泡沫復(fù)合物的泡沫。通過(guò)從每個(gè)乳化液噴嘴輸送HIPE的相對(duì)速率控制每個(gè)條的相對(duì)厚度。在該具體實(shí)施例中，用在1200rpm速率和54℃的澆注溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力針形葉輪以50∶1的水∶油比以10磅/分鐘的速度輸送表2的HIPE流，在出口處使用三角涂鋪器以確保均勻分布在槽的整個(gè)寬度(區(qū)域A)上。用在400rpm速率和66℃的澆注溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力針形葉輪以100∶1的水∶油比以5磅/分鐘的速度輸送表3的HIPE(區(qū)域B)。聚合、干燥和切片后最終是具有表4所述特性的交替薄片。
表4
實(shí)施例2混合實(shí)施例1的HIPEs以形成化學(xué)上的多相泡沫以相同速率向接收容器輸送實(shí)施例1所述的HIPE流并使用相同溫度和動(dòng)力混合條件制備。這樣制得具有多相的化學(xué)性質(zhì)同時(shí)具有相同微孔形態(tài)和水∶油比的泡沫。在具體實(shí)施例中，在50∶1的水∶油比下，使用以1200rpm旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力針形涂鋪器以6.0磅/分鐘的輸送速率輸送到以2rpm旋轉(zhuǎn)的管中混合兩股流。當(dāng)如下所述固化和剪切時(shí)，這樣制得圖14所示的泡沫，其中不同區(qū)域40和42/44具有0℃和70℃的Tgs和0.20g/cc的密度。
實(shí)施例3混合實(shí)施例1的HIPEs以形成微結(jié)構(gòu)的多相泡沫使用不同的溫度和動(dòng)力混合條件將實(shí)施例1中的兩股HIPE流輸送到接收容器中。這樣制得具有多相化學(xué)性質(zhì)和微孔形態(tài)的泡沫。兩股HIPE流的水∶油比保持在50∶1以保持整個(gè)泡沫的相同密度。在最簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，每個(gè)HIPE成形的速率是相同的，以便被兩個(gè)化學(xué)上不同的HIPEs占去的體積比為50∶50。在兩個(gè)HIPEs之間的化學(xué)組成不同使得聚合物固化后具有如實(shí)施例2中的其中諸如Tg、硬度、耐壓縮撓曲性等不同的不同區(qū)域。此外，例如在這種情況下不同區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)特性，如孔徑不同。按照實(shí)施例1中制備使用表2的油相的HIPE。使用表3的油相，在50∶1的水∶油比下，使用轉(zhuǎn)速為400rpm的動(dòng)力針形混合器以3.0磅/分鐘的輸送速率輸送到以轉(zhuǎn)速為2rpm的槽中制備HIPE。當(dāng)如下述固化和切片時(shí)，這樣制得如圖13所示的泡沫，其中不同區(qū)域46和42/44具有表5所示的特性。
表5
可能有許多不同，包括其中如此形成的HIPEs組成相同，例如，使用表2的油相制備每個(gè)獨(dú)立的HIPE，但是在不同條件下成形以提供在最終泡沫內(nèi)具有完全相同的化學(xué)組成和Tg的不同密度和平均孔徑的區(qū)域。
實(shí)施例4由單個(gè)HIPE流形成多相泡沫在該實(shí)施例中，使用表2的油相在單個(gè)混合設(shè)備中形成單個(gè)HIPE。在填充圓柱形槽過(guò)程中，在整個(gè)過(guò)程中改變使用的剪切力。在填充的最初階段，剪切速率為4300秒-1，在整個(gè)過(guò)程中以180秒-1/分鐘減少，以便在每個(gè)連續(xù)旋轉(zhuǎn)槽上形成的乳化液受到逐漸減少的剪切。填充結(jié)束時(shí)，剪切速率減少到1400秒-1。(參見對(duì)影響剪切速率的加工條件的討論的懸而待決的美國(guó)申請(qǐng)08/520793(DesMarais,1995年8月30日申請(qǐng)的)。)這樣得到圖14中所描述的泡沫(在固化和切片后)，其中層52-56呈現(xiàn)出逐漸變大的孔。在圖1-8的顯微照片中還描述了該實(shí)施例的泡沫。
實(shí)施例5由單一HIPE流結(jié)合已固化的HIPE泡沫顆粒形成多相泡沫在該實(shí)施例中，用表3中的油流，在80∶1的水∶油比，400rpm的動(dòng)力混合器下，以6.0磅/分鐘的輸送速度制得HIPE。該HIPE如前述固化。所得的泡沫磨碎成直徑約2mm的泡沫顆粒片。一直用水相飽和的這些泡沫片然后放在直徑為17英寸的上面實(shí)施例2-4中所述的槽中，約填充槽一半的容積。用表2中的油相，在40∶1的水∶油比，400rpm的動(dòng)力混合器下，以6.0磅/分鐘的輸送速度制得第二個(gè)HIPE。將該HIPE輸送到填充有早已形成的HIPE泡沫的槽中并相互混合。然后如前述固化該HIPE。所得泡沫具有圖16描述的結(jié)構(gòu)，其中分開的區(qū)域64包括更高的Tg、更大強(qiáng)度、更低密度的泡沫，連續(xù)的區(qū)域62包括更低的Tg、更大的柔性、更高密度的泡沫。復(fù)合物的密度為0.017g/cc。該泡沫的RTCD比由表2的油相制得的均相泡沫的RTCD更高。施加的應(yīng)力壓縮泡沫直到區(qū)域64的硬的位置基本上接觸，其中進(jìn)一步的壓縮受到阻礙。該泡沫的柔性比由表3的油相制得的均相泡沫的柔性高。柔性來(lái)自連續(xù)的區(qū)域62，其中韌泡沫單元64浮起而不損害柔性。驚奇的是，如此制得的泡沫的顯微鏡測(cè)試顯示在區(qū)域62和區(qū)域64之間的界面上沒有明顯的構(gòu)造缺陷。(參見圖19，據(jù)說(shuō)是在區(qū)域62和至少一個(gè)離散區(qū)域64的界面拍攝到的顯微照片。)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到由于在連續(xù)的和離散的區(qū)域之間的界面上沒有觀察到?jīng)]有明顯的結(jié)構(gòu)缺陷，這里所述的某些步驟(特別是該實(shí)施例5)可能在提供由不同量的先前形成的泡沫碎片制成均相泡沫是有用的。也就是說(shuō)，上面所說(shuō)的泡沫片由聚合的碎片泡沫構(gòu)成，并與最初用來(lái)形成泡沫碎片相同的未聚合乳化液組合。在本發(fā)明之前，不認(rèn)為這樣的步驟對(duì)提供包括預(yù)先形成的碎片物料的均相泡沫有用。
在用于形成本發(fā)明的多相泡沫的可供選擇的實(shí)施方式中，兩個(gè)或多個(gè)HIPEs可以與預(yù)先形成的顆粒組合，以提供具有分散其中的硬泡單元的多個(gè)連續(xù)區(qū)域。
實(shí)施例6使用上面實(shí)施例1-5的任何一個(gè)的多相泡沫作為吸收貯存/分配層，根據(jù)1995年2月7日授權(quán)的美國(guó)專利5387207(Dyer等人)的實(shí)施例Ⅱ構(gòu)造一尿布。
實(shí)施例7由多相泡沫制得的月經(jīng)墊片基本上如實(shí)施例3所述制備約3cm厚度的以不同孔徑為基礎(chǔ)的不同區(qū)域的泡沫。每個(gè)區(qū)域的狀況顯示在下面的表6。
表6
連續(xù)的薄片被切割成3cm厚，9cm寬。切割該寬度以便含有每邊被較小孔徑物料的區(qū)域鄰接的中間的較大孔徑區(qū)域。(實(shí)際上，較小孔徑的區(qū)域可以以這樣速率澆注以便使其厚度為6cm，使得薄片適宜在該泡沫的寬片上切割。)將連續(xù)的薄片放在輥上并送到墊片制造工序中，此處通過(guò)在中心3cm段下彎曲外面的3cm段將其折成“C”-形狀。然后將泡沫切割成20cm長(zhǎng)并用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┓旁陧斊潞偷灼系膲|片中以便將其固定在結(jié)構(gòu)中。這提供了在具有更大毛細(xì)引力的層上具有快速收集流體的層，該毛細(xì)引力可以有效地從如Dyer等人于1995年10月13日申請(qǐng)的懸而待決的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?8/542497(案例號(hào)5546R)(這里引用作為參考)所述的上面的層排泄流體，但由取自單輥的薄片構(gòu)成。
實(shí)施例8
使用多相泡沫制備棉塞由基本上如實(shí)施例3所述制備的其中以不同孔徑為基礎(chǔ)的具有約3cm厚度的不同區(qū)域的泡沫構(gòu)成一棉塞。每個(gè)區(qū)域的狀況顯示于下面的表7。
表7
連續(xù)的薄片被切成1.5cm厚，6cm寬。將連續(xù)的薄片放在輥上并送到棉塞芯片制造工序中，其中通過(guò)繞區(qū)域2卷曲區(qū)域1以將其形成管。然后將泡沫切割成10cm長(zhǎng)并用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┓旁谕鈱拥目蓾B透流體的頂片的內(nèi)部，以便將其牢固在結(jié)構(gòu)中。這提供了在具有更大毛細(xì)引力的層的外面的具有更快收集流體的層，它可以有效地從上層(外面層)排泄流體，如Dyer等人于1995年10月13日申請(qǐng)的懸而待決的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)?8/542497(案例號(hào)5546R)所述，但由取自單輥的單個(gè)薄片構(gòu)成。
實(shí)施例9多相泡沫在過(guò)濾中的用途將實(shí)施例4的泡沫切成5mm厚，用水沖洗以去除大多數(shù)殘余的鹽，然后干燥。將泡沫的連續(xù)片切成10cm×10cm的薄片，用外層紙板外插物(outsert)在兩邊覆蓋泡沫外面1cm以加固。該外插物保護(hù)物料的邊緣。將該薄片插入通過(guò)壓力通風(fēng)系統(tǒng)(plenum)的空氣流中。較粗孔狀區(qū)域捕獲較大的顆粒并通過(guò)具有相對(duì)小約束的空氣流。較細(xì)孔狀區(qū)域捕獲較小顆粒，盡管它將通過(guò)對(duì)其流動(dòng)具有較大約束的空氣流。
實(shí)施例10多相泡沫在隔音中的用途將實(shí)施例5的泡沫切成5mm厚，用水沖洗以去除大多數(shù)殘余的鹽，然后干燥。將泡沫的連續(xù)片切成20cm×20cm的薄片。如果需要，實(shí)施例9中所述，可以加固這些薄片的邊緣。然后將這些薄片固定到將噪聲設(shè)備與生存空間相隔離的壁上。由于嵌在泡沫中的顆粒薄片將稍微選擇性地吸收一個(gè)頻率，并且該泡沫的連續(xù)段稍微選擇性地吸收另一頻率，因此獲得與兩個(gè)分別由這些乳化液制得的層疊均相泡沫獲得相似的較寬頻率吸收分布。
實(shí)施例11
由三股HIPE流形成多相泡沫按照實(shí)施例1所述的由表2描述的油相制備兩股HIPES流。該油分成兩股流，流A和流B，單獨(dú)混合成兩個(gè)HIPEs，該兩個(gè)HIPEs組成上相同，但具有不同水滴大小。流A通過(guò)動(dòng)力針形混合器在400rpm、66℃的乳化液溫度、45∶1的水∶油比和5磅/分鐘的操作條件下混合。流B通過(guò)動(dòng)力針形混合器在1600rpm、66℃的乳化液溫度、60∶1的水∶油比和10磅/分鐘的操作條件下混合。流B還等量分成兩股流。不是送入前面實(shí)施例所述的旋轉(zhuǎn)槽中，三股流送到長(zhǎng)的長(zhǎng)方形床層(bed)上，其中流A送到斜槽中心，流B送到斜槽各自外層。長(zhǎng)方形床層為在移動(dòng)織物上的寬45cm、深30cm的床層。床層的長(zhǎng)度不確定，可以是連續(xù)的圈。填充有HIPEs的床層的部分逐漸移到爐中以保持適宜將HIPEs固化成聚合物的66℃的溫度。這樣制得不確定長(zhǎng)度的HIPE泡沫坯料，其段可以被切割以適宜用在尿布或月經(jīng)制品等中。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，將沙漏形的尿布段切成適當(dāng)厚度(例如，5mm)，并沿其寬度(45cm)從織物上切。這些被切割的段是適宜于在尿布的褲襠區(qū)域快速收集流體的泡沫和適宜于將流體貯存在尿布的后面和前面區(qū)域的泡沫。導(dǎo)入到襠區(qū)的流體將通過(guò)毛細(xì)引力逆著重力拉到區(qū)域的前面和后面。
權(quán)利要求
1．一種互聯(lián)開孔的多相聚合物泡沫結(jié)構(gòu)，由至少一個(gè)油包水的乳化液獲得，其特征在于泡沫結(jié)構(gòu)具有至少兩個(gè)離散區(qū)域。
2．權(quán)利要求1的多相泡沫，其特征在于離散區(qū)域的不同之處在于一個(gè)或幾個(gè)聚合物的密度、聚合物的組成、表面特性或微孔形態(tài)學(xué)；以及其特征還在于泡沫具有小于0.05g/cc的聚集密度。
3．權(quán)利要求2的多相泡沫，其特征在于泡沫包括a)一連續(xù)區(qū)域和分散在連續(xù)區(qū)域中的離散的不相連區(qū)域；或b)泡沫包括至少兩個(gè)離散的連續(xù)區(qū)域。
4．權(quán)利要求3的多相泡沫，其特征在于每個(gè)區(qū)域包括泡沫總體積的10％-80％。
5．權(quán)利要求1的多相泡沫，其特征在于一個(gè)離散區(qū)域具有1-7μm的平均洞徑，第二個(gè)區(qū)域具有5-45μm的平均洞徑，以及其特征還在于兩個(gè)區(qū)域的平均洞徑相差至少20％。
6．一種互聯(lián)開孔的吸收多相親水聚合物泡沫結(jié)構(gòu)，其特征在于泡沫具有至少兩個(gè)在一個(gè)或幾個(gè)聚合物密度、聚合物組成、表面特性或微孔形態(tài)學(xué)上不同的離散區(qū)域。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的多相泡沫，其特征在于泡沫包括a)一連續(xù)區(qū)域和分散在連續(xù)區(qū)域中的離散的不相連區(qū)域；或b)泡沫包括至少兩個(gè)離散的連續(xù)區(qū)域。
8．權(quán)利要求7的多相泡沫，其特征在于每個(gè)區(qū)域的體積為泡沫總體積的10％-80％，并且其特征還在于分散的不相連區(qū)域基本上由具有30℃-95℃的Tg的相同物料制成，連續(xù)區(qū)域具有小于50℃的Tg，連續(xù)的和分散的不相連區(qū)域的Tg相差至少20％。
9．權(quán)利要求8的泡沫，其特征在于泡沫具有至少兩個(gè)離散的連續(xù)區(qū)域，其特征還在于一個(gè)離散區(qū)域具有至少0.025m2/cc的單位體積毛細(xì)吸取比表面積，第二個(gè)離散區(qū)域具有至少0.0075m2/cc-0.06m2/cc的單位體積毛細(xì)吸取比表面積，兩個(gè)區(qū)域的單位體積毛細(xì)吸取比表面積相差至少20％。
10．權(quán)利要求7的泡沫，具有長(zhǎng)度和寬度并且另外具有三個(gè)不同的連續(xù)區(qū)域，所述區(qū)域縱向走向以便有兩個(gè)外層區(qū)域與中間區(qū)域相鄰，其特征在于兩個(gè)外層區(qū)域具有相同的平均孔徑，并且其中中間區(qū)域具有比每個(gè)外層區(qū)域的平均孔徑大至少20％、優(yōu)選至少大50％的平均孔徑。
11．權(quán)利要求7的聚合物泡沫，其特征在于不同區(qū)域的差別在于1)它們不由相同單體組分形成；或2)如果由相同單體組分形成，至少一個(gè)單體組分的相對(duì)用量相差至少20％，優(yōu)選至少35％。
12．一種互聯(lián)開孔的多相聚合物泡沫結(jié)構(gòu)，其中泡沫結(jié)構(gòu)具有至少兩個(gè)不同區(qū)域，并且通過(guò)包括如下的步驟來(lái)制備A)由以下組分形成第一個(gè)油包水乳化液1)油相包括a)85-98wt％的可以形成具有95℃或更低Tg的共聚物的單體組分，該單體組分包括ⅰ)20-70wt％的至少一個(gè)基本上不溶于水的可以形成具有25℃或更低Tg的無(wú)規(guī)非晶形聚合物的單官能單體；ⅱ)10-50wt％的至少一個(gè)基本上不溶于水的可以具有與苯乙烯提供的韌度相等的韌度單官能共聚單體；ⅲ)5-50wt％的第一個(gè)基本上不溶于水的多官能交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑選自二乙烯基苯、三乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二乙烯基二甲苯、二乙烯基萘、二乙烯基烷基苯、二乙烯基菲、二乙烯基聯(lián)苯、二乙烯基二苯基甲烷、二乙烯基芐、二乙烯基苯基醚、二乙烯基二苯基硫醚、二乙烯基呋喃、二乙烯基硫醚、二乙烯基砜和其混合物；和ⅳ)0-15wt％的第二個(gè)基本上不溶于水的多官能交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑選自多官能丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和其混合物；和b)2-15wt％的乳化劑組分，該組分可溶于油相，可以形成穩(wěn)定的油包水乳化液，該乳化劑組分包括一具有至少40wt％的乳化組分的主要乳化劑，該乳化組分選自支化C16-C24脂肪酸、線性不飽和C16-C22脂肪酸和線性飽和C12-C14脂肪酸的雙甘油單酯；支化C16-C24脂肪酸、線性不飽和C16-C22脂肪酸和線性飽和C12-C14脂肪酸的脫水山梨糖醇單酯；支化C16-C24醇、線性不飽和C16-C22醇和線性飽和C12-C14醇的雙甘油單脂肪醚，和其混合物；和2)水相，包括含有以下組分的水溶液(a)0.2-20wt％的水溶性電解質(zhì)；和(b)有效量的聚合引發(fā)劑；3)水相與油相的體積重量比在約20∶1-200∶1的范圍；B)選擇性地形成第二種不同油包水乳化液，該乳化液與第一種乳化液的不同在于至少一個(gè)方面；和C)或者1)a)在聚合任一油包水乳化液的油相中的單體組分之前在成形容器中合并第一種和第二種油包水乳化液；和b)聚合兩種乳化液以形成一聚合的多相泡沫；2)a)在第一種油包水乳化液的油相中部分或完全聚合單體組分；b)合并步驟C)2)a)的物料和第二種油包水乳化液；和c)當(dāng)部分固化時(shí)，聚合第二種乳化液，如果合并的話也聚合第一種乳化液以提供聚合的多相泡沫；或3)僅僅制備第一種油包水乳化液同時(shí)改變加工條件，借此使用單個(gè)乳液成形頭間歇或連續(xù)地以一受控方式形成多相泡沫。
13．一種吸收制品，包括頂片、底片和位于頂片和底片之間的吸收芯，其特征在于吸收芯包括權(quán)利要求6、7、8、9、10、11或12的任一權(quán)利要求的多相泡沫。
14．一種互聯(lián)開孔的多相聚合物泡沫結(jié)構(gòu)的制備方法，該方法包括如下步驟A)由以下組分形成第一個(gè)油包水乳化液1)油相包括a)85-98wt％的可以形成具有95℃或更低Tg的共聚物的單體組分，該單體組分包括ⅰ)20-70wt％的至少一個(gè)基本上不溶于水的可以形成具有25℃或更低Tg的無(wú)規(guī)非晶形聚合物的單官能單體；ⅱ)10-50wt％的至少一個(gè)基本上不溶于水的可以具有與苯乙烯提供的韌度相等的韌度的單官能共聚單體；ⅲ)5-50wt％的第一個(gè)基本上不溶于水的多官能交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑選自二乙烯基苯、三乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二乙烯基二甲苯、二乙烯基萘、二乙烯基烷基苯、二乙烯基菲、二乙烯基聯(lián)苯、二乙烯基二苯基甲烷、二乙烯基芐、二乙烯基苯基醚、二乙烯基二苯基硫醚、二乙烯基呋喃、二乙烯基硫醚、二乙烯基砜和其混合物；和ⅳ)0-15wt％的第二個(gè)基本上不溶于水的多官能交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑選自多官能丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和其混合物；和b)2-15wt％的乳化劑組分，該組分可溶于油相，可以形成穩(wěn)定的油包水乳化液，該乳化劑組分包括一具有至少40wt％的乳化組分的主要乳化劑，該乳化組分選自支化C16-C24脂肪酸、線性不飽和C16-C22脂肪酸和線性飽和C12-C14脂肪酸的雙甘油單酯；支化C16-C24脂肪酸、線性不飽和C16-C22脂肪酸和線性飽和C12-C14脂肪酸的脫水山梨糖醇單酯；支化C16-C24醇、線性不飽和C16-C22醇和線性飽和C12-C14醇的雙甘油單脂肪醚，和其混合物；和2)水相，包括含有以下組分的水溶液(a)0.2-20wt％的水溶性電解質(zhì)；和(b)有效量的聚合引發(fā)劑；3)水相與油相的體積重量比在約20∶1-200∶1的范圍；B)選擇性地形成第二種不同油包水乳化液，該乳化液與第一種乳化液的不同在于至少一個(gè)方面，但是該第二種乳化液含有選自A)1)、A)2)和A)3)部分中所列的物質(zhì)和范圍；和C)或者1)a)在聚合任一油包水乳化液的單體組分之前在成形容器中合并第一種和第二種油包水乳化液；和b)聚合兩種乳化液以形成一聚合的多相泡沫；2)a)在第一種油包水乳化液的油相中部分或完全聚合單體組分；b)合并步驟C)2)a)的物料和第二種油包水乳化液；和c)當(dāng)部分固化時(shí)，聚合第二種乳化液，如果合并的話也聚合第一種乳化液以提供聚合的多相泡沫；或3)僅僅制備第一種油包水乳化液，同時(shí)改變加工條件，借此使用單個(gè)乳液成形頭以一規(guī)則形式形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由HIPE得到的互聯(lián)開孔的多相聚合物泡沫結(jié)構(gòu),其中泡沫結(jié)構(gòu)具有至少兩個(gè)離散區(qū)域。這樣的多相泡沫具有不同用途,例如吸熱和吸收流體、絕緣和過(guò)濾。本發(fā)明還涉及一種多相吸收聚合物泡沫,在與水性流體(特別如尿和血的體液)接觸時(shí),可以收集、分配和貯存這些流體。本發(fā)明的泡沫具有至少兩個(gè)具有不同密度、聚合物組成、表面特性和/或微孔形態(tài)學(xué)的不同區(qū)域。本發(fā)明還涉及一種通過(guò)聚合高內(nèi)相油包水乳化液,或HIPE獲得多相泡沫的方法。一方面,該方法利用至少兩個(gè)不同HIPEs,每個(gè)乳化液具有相對(duì)少量的油相和相對(duì)大量的水相。
文檔編號(hào)B29C67/20GK1217663SQ97194394
公開日1999年5月26日 申請(qǐng)日期1997年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月8日
發(fā)明者托馬斯·M·夏夫利, 托馬斯·A·德馬雷斯, 約翰·C·戴爾, 基思·J·斯通 申請(qǐng)人:普羅克特和甘保爾公司