专利名称：低密度、开孔、软质、柔性、热塑性、吸收性泡沫体和制造泡沫体的方法
技术领域：
本发明的背景本发明涉及软质和柔性的低密度、开孔、热塑性、吸收性泡沫体。泡沫体能够在泡沫聚合物配方中用平衡量的一种或多种表面活性剂和增塑剂来制造。热塑性弹性体能够被添加到泡沫体聚合物配方中以改进软度，柔韧性，弹性和回弹性。
热塑性吸收性泡沫体是由一种或多种聚合物制成的，该聚合物能够被反复加热、成形和冷却，而该泡沫体通常在工业上通过使用连续塑料挤出方法制备。热塑性吸收性泡沫体可用于生产个人护理产品，它们包括但不限于，吸收性制品如一次性尿布，婴儿擦拭巾，训练裤，幼儿护理裤，和其它一次性衣服；女性护理产品，它们包括但不限于，卫生巾，擦拭纸巾，月经垫片，内裤衬层，内裤防护层，卫生棉条，和卫生棉条施加器；成年人护理产品，它们包括但不限于，擦拭纸巾，垫片，容器，失禁用产品，和尿防护产品。除了用于的此类泡沫体个人护理产品之外，热塑性吸收性泡沫体也能够用于宽范围的应用中，其中包括各种的专业和消费者健康和医疗护理产品，该产品包括但不限于，热或冷冻治疗的产品，医院睡衣，手术单，绷带，伤口敷料，擦拭纸巾，覆盖材料，容器，过滤器，一次性衣服和床垫，医用吸收性衣服，垫片，和类似物，以及衣服组件，过滤器，隔热和隔音材料，冲击和缓冲吸收产品，运动和娱乐产品，结构和包装材料使用，以及服务，工业和家用产品，这些包括但不限于，清洗应用，如亲油和/或亲水性流体的海绵和擦拭纸巾；清洗和消毒用的产品，和覆盖材料，过滤器，手巾，卫生纸，和化妆纸；无纺织物卷筒物品；家庭用舒适产品，其中包括枕头，垫片，缓冲垫层和面具和身体护理产品如浴巾，和用于清洗或处理皮肤的产品。低泡沫密度和低模量是高吸收性，软度，柔性，和理想的手感所需要的，并满足一些应用如尿布，失禁产品，和其它上述产品的美观性。
挤出的泡沫体具有泡孔结构，其中泡孔由泡孔膜和支撑部(struts)确定。在泡孔膜的交叉点形成支撑部，其中泡孔膜覆盖在支撑部之间的互联泡孔窗。泡孔支撑部的厚度通常比泡孔膜的厚度大2-10倍。挤出泡沫体通常以大体上闭孔生产。闭孔泡沫体的开孔含量一般低于20％。可接受的吸收性泡沫体具有开孔结构，通常为50％或更高，根据ASTM D2856所测量，和适宜地具有受控制的泡孔直径。特定的泡孔尺寸和泡孔连通性被调节例如对于高毛细管流体运动和高吸收能力所需的功能。连接泡孔的泡壁或泡孔膜孔隙具有足够的数量和尺寸以使粘性阻力和流动阻力最小化，从而产生有效的流体输送和容纳。网状泡沫体一般具有极小数量的泡孔窗或不具有泡孔窗(仅仅有支撑部)和，因为有足够小的足够量孔隙，能够有效地运输毛细管流体。此类开孔孔隙结构使得它们有快速的流体浸入。
已知有各种可用于制造开孔泡沫体，低密度泡沫体，吸收性泡沫体，以及软质，回弹性，弹性的泡沫体的方法。增强在泡沫体中开孔形成的一种方法例如描述在美国专利No.5,962,545中。在单种泡沫体中所有这些泡沫体品质是在许多吸收性产品应用中所特别需要的；然而，难以生产此类泡沫体。
将软质、柔性聚合物如热塑性弹性体发泡成具有吸收性的低密度是难以实现的。美国专利No.5,728,406描述了低密度，柔性，非吸收性的泡沫体。如在US专利No.6,451,865中所述，包封可热膨胀的气体或液化气体的可热膨胀的热塑性颗粒能够被添加进去以生产此类热塑性弹性体泡沫。
增塑剂有时用作在生产泡沫体时的开孔剂。当用作开孔剂时，这些增塑剂以少量添加到热塑性泡沫塑料聚合物配方中，如在US专利No.6,071,580中所述。更具体地说，该增塑剂能够用于提高泡孔膨胀，以产生高膨胀比。当泡孔膨胀时，在泡孔之间的泡孔膜变薄和能够变成不稳定、破裂，并且能够因此在泡孔之间产生多孔连接。另外，当热塑性聚合物冷却和因结晶发生体积收缩时，泡孔膜的薄部分能够破裂足以在泡孔之间产生附加的连接或孔隙，因此产生了开孔。
虽然增塑剂用作软化剂，但是增塑剂的添加使得发泡成低密度变得甚至更困难。US专利No.6,653,360描述了含有增塑剂和热塑性弹性体和添加剂如表面活性剂的高密度，基本上闭孔，不吸收的泡沫体。尤其，增塑剂通常降低聚合物熔体粘度和导致增大的熔体排流，引起发泡困难和瘪泡。事实上，在某些制造过程，如食品包装过程中，增塑剂用作消泡剂。
现有各种各样的可用的FDA批准的增塑剂。为个人护理产品选择增塑剂的标准包括各种各样的性能，其中不仅包括它的软化能力，而且包括在挤出时的温度稳定性，耐迁移，成本，气味，生物可降解性，以及制造和消费者安全。典型的增塑剂包括柠檬酸酯，邻苯二甲酸酯，硬脂酸酯，脂肪和油。已知的是甘油脂肪酸，如单硬脂酸甘油酯，通过减少气体从泡孔中扩散的速率来使泡孔稳定化。然而，此类甘油脂肪酸不能提供足够的可润湿性。
因此需要或需求软质，柔性，低密度，开孔，热塑性，吸收性泡沫体，以及制造此类泡沫体的方法。
本发明的概述本发明涉及软质，柔性，低密度，开孔，热塑性，吸收性泡沫体，以及通过形成包括一种或多种表面活性剂和增塑剂与基础树脂的结合物的泡沫聚合物配方来制造此类泡沫体的方法。因此，本发明的泡沫体能够包括一种或多种表面活性剂和增塑剂与基础树脂的结合物。表面活性剂和/或增塑剂的量能够进行调节，以控制所得泡沫体的软度，开孔含量，和泡孔尺寸和结构。另外，热塑性弹性体能够与增塑剂一道或代替后者被添加到泡沫聚合物配方中，以增强所得泡沫体的回弹性，柔韧性，软度和弹性。
泡沫体的开孔含量是大约50％或更高。另外，该吸收性泡沫体可具有大约5％或更多的闭孔，或约10％或更多的闭孔，或约15％或更多的闭孔，以改进回弹性和/或抗压缩强度。该泡沫体是低密度，具有约0.1克/立方厘米(g/cm3)或更低的密度，并且是软的和柔性的，具有约600毫克或更低的Gurley劲度，和约250克或更低的边缘压缩。作为软度，柔韧性，弹性，和回弹性的另一个量度，该泡沫体合适地具有约20％压缩变定或更低的抗压缩强度。表面活性剂和增塑剂添加到泡沫聚合物配方中也会增强在泡沫体内泡孔分布的均匀性。
该泡沫体是吸收性的和甚至在反复的洗涤之后合适地保持吸收性。表面活性剂安定性在泡沫体中保持无损，使得在水中浸泡24小时之后约15％或更低的表面活性剂被洗掉，和另外地，上层清液的表面张力保持大于约40达因/厘米，和对于0.9％NaCl盐水具有约3克/克或更大的饱和容量，根据在0.5psi负荷下所测量，和在第一次玷污之后约1ml/sec/in2或更大的，在第二次玷污之后约1ml/sec/in2或更大的，和在第三次玷污之后约1ml/sec/in2或更大的流体浸入通量。此外，该泡沫体适宜在30分钟中具有约5cm或更高的垂直芯吸高度。对于粘性流体，饱和容量是大约3g/g或更大和保持能力是大约1g/g或更大。
该泡沫体可以是薄的，但具有相当大的强度。更具体地说，该泡沫体可具有约400克/每平方米或更低的基重，具有约6毫米或更低的在0.02psi负荷下测量的总体膨松度，以及各自约300克或更大的纵向(MD)和横向(CD)截获(trap)撕裂强度。
制造泡沫体的一种方法包括通过包含增塑剂和表面活性剂两者与基础树脂的结合物来配制泡沫聚合物配方，加热泡沫聚合物配方产生聚合物熔体，采用发泡剂，挤出聚合物熔体，和将聚合物熔体发泡到约0.1g/cm3或更低的密度，以形成开孔，软质，柔性，热塑性，吸收性的泡沫体。可替换地，若不使用单种的表面活性剂，多组分的表面活性剂体系能够包含在泡沫聚合物配方中。与许多泡沫体形成法不同，本发明的方法是无水的方法。
合适地，该表面活性剂能够以相当于泡沫聚合物配方的约0.05重量％-约10重量％的含量包含在泡沫聚合物配方中，和增塑剂能够以相当于泡沫聚合物配方的约0.5重量％-约10重量％的含量包含在泡沫聚合物配方中。
该增塑剂通常用于提高在硬质聚合物中的柔性和软度并且还通过提高排流(drainage)在所得泡沫体中产生开孔结构。然而，增塑剂的添加使得更难以获得低密度的泡沫体。根据本发明已经发现，表面活性剂的添加使得泡沫聚合物配方发泡成低密度，甚至当泡沫聚合物配方包括增塑剂时也是如此。由于增塑剂在低密度的开孔泡沫体形成方法中的使用所带来的益处是特别地出乎意外的。用作增塑剂的化学品有时用作消泡剂。通过将一种或多种表面活性剂添加到增塑剂中，本发明抵消了用于泡沫体形成方法中的此类增塑/消泡化学品的负面影响。
正如所提到的，泡沫体的开孔含量能够通过调节在泡沫聚合物配方中表面活性剂和/或增塑剂的量来控制。更具体地说，在采用表面活性剂的泡孔稳定化与增塑剂的增强的排流(drainage)之间的平衡使得可以控制开孔含量。该表面活性剂同样地提供可润湿性以使泡沫体吸收流体。已经表明，某些表面活性剂经由各种方法的引入能够导致获得在反复洗涤之后有连续的可润湿性的高度独立(substantive)的表面活性剂。例如，HOSTASTATHS-1和其它表面活性剂的使用甚至在用水洗涤后的24小时之后保持95％(重量)完整量。另外已经发现，多组分表面活性剂体系能够在比单组分表面活性剂体系更低的剂量下获得同等或更好的泡沫体形成。
在某些实施方案中，热塑性弹性体能够包括在泡沫聚合物配方中以改进所得泡沫体的软度，柔性，回弹性，和弹性。
鉴于以上所述，本发明的特征和优点是提供软质和柔性的低密度，开孔，热塑性，吸收性的泡沫体，和制造其中开孔含量能够加以控制的此类泡沫体的方法。
附图的简述本发明的这些和其它目的和特征将从与附图相关联进行的如下详细叙述中得到更好理解，其中
图1是由扫描电子显微镜拍取的描述在实施例1中的泡沫体的横截面的显微照片。该显微照片是在15X的放大倍数下拍取的。
图2是由扫描电子显微镜拍取的描述在实施例1中的泡沫体的横截面的显微照片。该显微照片是在15X的放大倍数下拍取的。
图3是由扫描电子显微镜拍取的描述在实施例1中的泡沫体的横截面的显微照片。该显微照片是在15X的放大倍数下拍取的。
图4-12是由扫描电子显微镜拍取的描述在实施例3中的泡沫体样品的显微照片。该显微照片是在20X的放大倍数下拍取的。
图13代表性显示了饱和容量试验器的部分地切掉顶视图。
图14代表性显示饱和容量试验器的侧视图。
图15代表性显示饱和容量试验器的后视图。
图16A-16B代表性分别显示用于流体浸入通量试验的试验装置的顶视图和侧视图。
图17是由扫描电子显微镜拍取的RYNEL562-B聚氨酯吸收性医用级泡沫体的横截面的显微照片。该显微照片是在45X的放大倍数下拍取的。
图18是由扫描电子显微镜拍取的GENPAK聚苯乙烯吸收性肉盘泡沫体的横截面的显微照片。该显微照片是在20X的放大倍数下拍取的。
定义在本说明书的范围内，下面各术语或短语包括下列意义。
“泡孔”指在泡沫体中所含的空腔。当包围该空腔或圈起的开口的泡孔膜没有穿孔和保持全部泡孔膜完整时，泡孔是闭孔的。当包围空腔的泡孔膜的至少一个壁具有连通于相邻泡孔的孔或孔隙时产生了泡孔连通性，使得在相邻泡孔之间流体的交换是可能的。
“压缩”指通过在物体上施加力，因此提高物体的密度的一种加压的过程或结果。
“弹性体”指具有弹性或橡胶状性能的材料。弹性体材料，如热塑性弹性体，在除去变形力时一般能够在变形之后恢复它们的形状。具体地说，在这里使用的弹性体的是指任何材料的性能当施加伸长力之后，允许该材料可以拉伸到大于该材料松弛长度的至少约25％的拉伸长度，并且在拉伸伸长力解除之后让材料恢复其伸长率的至少40％。在X-Y平面维数中满足弹性体材料的这一定义的假想例子将是一(1)英寸的材料样品，它可以伸长到至少1.25英寸并且它在伸长到1.25英寸和释放之后将恢复到不超过1.15英寸的长度。许多弹性体材料可以被拉伸远远超过其松驰长度的25％，并且许多这些材料在拉伸、伸长力解除之后将基本恢复到它们的最初松驰长度。除了该材料在包括网幅或片材在内的结构的所述X-Y平面维数中是弹性体的之外，该材料在Z平面维数中也能够是弹性体的。具体地说，当结构被施加压缩时，它显示出弹性体性能和在松弛之后基本上回复到它的原始位置。压缩变定有时用于描述此类弹性回复率。
“开孔”指具有至少一个破裂或缺失膜或在膜中有孔隙的任何泡孔。
“增塑剂”指能够被添加到硬质聚合物中为硬质聚合物增加柔性的化学试剂。增塑剂通常降低玻璃化转变温度。
“聚合物”一般包括但不限于，均聚物，共聚物，包括嵌段，接枝，无规和交替共聚物，三元共聚物等，以及它们的共混物和改性物。此外，除非另外具体地限定，否则该术语“聚合物”应该包括该材料的全部可能的分子几何构型。这些构型包括，但不限于全同立构的，间同立构的和无规立构的对称性。
“表面活性剂”是影响流体的表面张力的化合物，如洗涤剂和润湿剂。
“热塑性”是用于描述一种材料，当受热时它软化和/或流动和当冷却至室温时大体上回复到它的最初硬化条件。
“吸收性制品”包括，但不限于，个人护理吸收性制品，医用吸收性制品，吸收性擦拭制品，以及非个人护理吸收性制品，包括过滤器，面具，包装吸收材料，垃圾袋，除渍剂，局部用组合物，洗衣用污垢/油墨吸收剂，洗涤剂聚集器，亲油性流体分离器，清洗器，等等。
“个人护理吸收性制品”包括，但不限于，吸收性制品如一次性尿布，婴儿擦拭巾，训练裤，幼儿护理裤，和其它一次性衣服；女性护理产品，它们包括卫生巾，擦拭纸巾，月经垫片，内裤衬层，内裤防护层，阴唇间片，卫生棉条，和卫生棉条施加器；成年人护理产品，它们包括擦拭纸巾，垫片，容器，失禁用产品，和尿防护产品，等等。
“医用吸收性制品”包括各种的专业和消费者健康护理产品，其中包括但不限于，实施热或冷治疗的产品，医院睡衣，手术单，绷带，伤口敷料，覆盖材料，容器，过滤器，一次性衣服和床垫，医用吸收性衣服，睡衣，垫片，擦拭纸巾，等等。
“吸收性擦拭制品”包括化妆纸，手巾如厨房毛巾，一次性切片，非家庭用的手巾和擦拭器，湿纸巾，海绵，浴巾，卫生纸，等等。
“经血模拟物”是模拟经血的粘弹性和其它性能的材料，它是“复合液”。在这里使用的短语“经血模拟物”或“复合液”描述了一种液体，一般特征在于包括多种具有不同类的物理和/或化学性质的组分的粘弹性流体。挑战吸收剂或吸附材料在复合液的处置中的功效的是多种组分的不均一性能。与复合液相反，简单液体，例如尿，生理盐水，水等，一般特征在于具有较低的粘度并包括具有均一的物理和/或化学性质的一种或多种组分。作为具有均一性能的结果，简单液体的一种或多种组分在吸收或吸附过程中行为大体上类似，虽然一些组分可以比其它组分更容易地吸收或吸附。虽然复合液一般在这里被表征为包括具有不均一性能的特定组分，但是复合液的各特定组分一般具有均一的性能。例如考虑具有三种特定组分的代表性复合体液红细胞，血液蛋白分子和水分子。经检查后，本领域技术人员能够容易地根据它们的一般不均一性能来区别三种特定组分中的每一种。另外，当检查特殊的特定组分如红细胞组分，本领域技术人员能够容易地认识到红细胞的一般均一的性能。用于本发明中的“经血模拟物”试验用流体是由猪血液组成，后者用猪血浆稀释得到35％(按体积)的血细胞比容水平。测定血细胞比容水平的合适设备是可从SeparationTechnology，Inc.(办公室位于USA佛罗里达州的Altamonte Springs的商行)获得的HEMATOSTAT-2系统。另外地可以使用大体上等效的系统。
“粘性流体”指粘度大于水粘度的流体，包括诸如经血，经血模拟物，排泄流体，排泄流体模拟物等之类的流体。
这些术语可以用附加语言在说明书的剩余部分中定义。
优选实施方案的叙述根据本发明，通过形成包括增塑剂和一种或多种表面活性剂与基础树脂的结合物的泡沫聚合物配方能够制造软质，柔性，低密度，开孔，热塑性，吸收性的泡沫体。包括在泡沫聚合物配方中的增塑剂可以进一步提高所得泡沫体的软度，和任选地提高所得泡沫体的开孔含量和泡孔尺寸。
本发明的泡沫体具有许多的所需性能，归因于增塑剂和表面活性剂两者的均衡存在。在泡沫聚合物配方中包含表面活性剂和增塑剂增强了软度，柔性，吸收性，以及在泡沫体内泡孔尺寸分布的均匀性。在这里使用的术语“泡沫聚合物配方”指在泡沫体形成过程中泡沫体的组成，而术语“泡沫体”指泡沫体的成品或成形状态。泡沫体的组成被认为一般等于泡沫聚合物配方的组成。
软质，柔性，低密度，开孔，热塑性，吸收性的泡沫体特别适合用于各种吸收性制品应用，包括但不限于，个人护理吸收性制品，医用吸收性制品，和吸收性擦拭制品。个人护理吸收性制品包括，但不限于，吸收性制品如一次性尿布，婴儿擦拭巾，训练裤，幼儿护理裤，泳衣，和其它一次性衣服；女性护理产品，包括但不限于卫生巾，擦拭纸巾，月经垫片，内裤衬层，内裤防护层，阴唇间片，卫生棉条，和卫生棉条施加器；成年人护理产品，包括但不限于擦拭纸巾，垫片，容器，失禁用产品，和尿防护产品。医用吸收性制品包括各种的专业和消费者健康医疗护理产品，例如，实施热或冷治疗的产品，医院睡衣，手术单，绷带，伤口敷料，擦拭纸巾覆盖材料，容器，过滤器，一次性衣服和床垫，医用吸收性衣服，垫片等。吸收擦拭制品包括化妆纸，浴巾，清洗应用品(包括海绵和擦拭纸巾和浸渍的擦拭纸巾)，手巾如厨房毛巾，一次性切片，旅行用的手巾，湿纸巾，卫生纸，等等。除了此类泡沫体作为个人护理产品的应用之外，该泡沫体也能够用于宽范围的应用中，其中包括各种衣服组件，和非个人护理吸收性产品，其中包括过滤器，面具，包装吸收剂，垃圾袋，除渍剂，局部用组合物，洗衣用污垢/油墨吸收剂，洗涤剂聚集器，亲油性流体分离器，清洗器，运动和娱乐产品，以及结构和包装应用。另外，因为该泡沫体是热塑性，该泡沫体同样是可回收的。
能够通过调节在泡沫聚合物配方中所包含的表面活性剂和/或增塑剂的量来控制的泡沫体的开孔含量，适宜是通过使用ASTM D2856测量为约50％或更大，或约70％或更大，或约80％或更大的开孔含量。该泡沫体是低密度的，具有约0.1克/立方厘米(g/cm3)或更低，或约0.05g/cm3或更低，或约0.01g/cm3或更低(在施加任何压缩以满足特定的包装和/或使用要求之前)的密度，并且是软质和柔性的，具有约600毫克或更低，或约300毫克或更低，或约150毫克或更低，或约50毫克或更低的格利(Gurley)劲度；以及是回弹性和弹性的，具有约250克或更低，或约100克或更低，或约35克或更低的边缘压缩性。格利劲度能够使用格利劲度试验方法来测量，和边缘压缩性能够通过使用边缘压缩试验方法来测量，两者在下面详细描述。软度，柔性，弹性，和回弹性同样地通过耐压缩变定性来说明。本发明的泡沫体适宜地具有使用ASTM D3575所测量的约20％压缩变定或更低，或约15％压缩变定或更低，或约7％压缩变定或更低的抗压强度。
泡沫体甚至在反复洗涤之后适当地保持吸收性。表面活性剂安定性在泡沫体中保持无损，使得在水中浸泡24小时之后约15％或更低，或约10％或更低，约5％或更低的表面活性剂被洗掉。表面活性剂安定性试验在下面详细描述。表面活性剂安定性的另一个量度是在同一表面活性剂安定性试验中上层清液的表面张力。更具体地说，表面张力保持大于约40达因/厘米，或大于约50达因/厘米，或大于约60达因/厘米。
含有0.9％NaCl盐水的吸收性泡沫体具有约3克/克(g/g)或更大，或约15g/g或更大，或约30g/g或更大，或约100g/g或更大的饱和容量，饱和容量根据使用下面详细描述的饱和容量试验方法在0.5psi负载下测量，以及在第一次玷污之后约1ml/sec/in2或更大，或约3ml/sec/in2或更大，或约5ml/sec/in2或更大的，在第二次玷污之后约1ml/sec/in2或更大，或约3ml/sec/in2或更大，或约5ml/sec/in2或更大的，和在第三次玷污之后约1ml/sec/in2或更大，或约3ml/sec/in2或更大，或约5ml/sec/in2或更大的流体浸入通量，流体浸入通量使用也在下面详细描述的流体浸入通量试验或改进流体浸入通量试验方法测量。此外，根据使用也在下面详细描述的垂直芯吸试验用0.9％NaCl盐溶液所测量的结果，该泡沫体在30分钟中具有约5厘米(cm)或更高，或约7cm或更高，或约10cm或更高，或约15cm或更高的垂直芯吸高度。对于粘性流体，根据使用也在下面详细描述的粘性流体饱和量和保持容量试验所测定，饱和量是大约3g/g或更大，或约25g/g或更大，或约100g/g或更大，和保持容量是约1g/g或更大，或约3g/g或更大，或约8g/g或更大。
热塑性吸收性泡沫体可以是薄的，但具有相当大的强度。更具体地说，该泡沫体可具有约400克/每平方米或更低的基重，具有约6毫米或更低的在0.02psi负荷下测量的总体膨松度。适宜地，该泡沫体具有约300克或更大，或约600克或更大，或约1200克或更大的横向(CD)截获撕裂强度，以及约300克或更大，或约600克或更大，或约1200克或更大的纵向(MD)截获撕裂强度。总体膨松度能够使用手动测微计在避免表面压缩时测量。泡沫体的截获撕裂MD/CD强度可通过使用ASTM D1117-14来测量。
在这里公开的泡沫体性能中的任何一个或多个可以存在于本发明的泡沫体中。
包括在用于制造本发明泡沫体的泡沫聚合物配方中的基础树脂或起始原料能够包括任何合适的热塑性聚合物，或热塑性聚合物的共混物，或热塑性和非热塑性聚合物的共混物。
适合用于泡沫聚合物配方中的聚合物或基础树脂的例子包括苯乙烯聚合物，如聚苯乙烯或聚苯乙烯共聚物或其它链烯基芳族聚合物；聚烯烃，包括烯烃的均聚物或共聚物，如聚乙烯，聚丙烯，聚丁烯等；聚酯，如聚对苯二甲酸亚烷基二醇酯；和它们的结合物。聚苯乙烯树脂的商购例子是可从美国密歇根州Midland的Dow Chemical Company获得的Dow STYRON685D。
辅助剂和相容剂能够用于共混此类树脂。交联剂也可以用于增强机械性能，发泡性和膨胀性。交联可通过几种方式(包括电子束)或通过化学交联剂(包括有机过氧化物)来进行。使用聚合物侧基，在聚合物结构中引入链以防止聚合物结晶，降低玻璃化转变温度，降低所给定的聚合物的分子量分布，调节熔体流强度和粘弹性(包括聚合物熔体的延伸粘度)，嵌段共聚合，共混聚合物，和使用聚烯烃均聚物和共聚物全部已用来改进泡沫体柔性和发泡性。均聚物能够用弹性和结晶领域进行工程设计。也可以使用间同立构的，无规立构的和全同立构的聚丙烯，此类聚合物和其它聚合物的共混物。合适的聚烯烃树脂包括低密度(包括线性低密度)，中等密度和高密度聚乙烯和聚丙烯，它们通常使用齐格勒-纳塔或菲利浦(Phillips)催化剂制造并且是相对线性的；一般更可发泡的是具有支化聚合物链的树脂。全同立构的丙烯均聚物和共混物通过使用基于金属茂的催化剂来制备。包括烯烃弹性体。
通过使用齐格勒-纳塔或金属茂催化剂制造的乙烯和α-烯烃共聚物能够生产出具有延伸性的软质，柔性泡沫体。也可以使用用α-烯烃交联的聚乙烯和各种乙烯离聚物树脂。使用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与其它聚烯烃型树脂能够生产出软质泡沫体。各种聚合物的普通改性剂也能够与链基团反应获得合适的功能性。合适的链烯基芳族聚合物包括链烯基芳族均聚物以及链烯基芳族化合物与可共聚的烯属不饱和共聚单体的共聚物，其中包含较低比例的非链烯基芳族聚合物，以及它们的共混物。还可以使用离聚物树脂。
可以使用的其它聚合物包括天然和合成有机聚合物，其中包括纤维素聚合物，甲基纤维素，聚乳酸，聚乙烯基酸，聚丙烯酸酯，聚碳酸酯，基于淀粉的聚合物，聚醚酰亚胺，聚酰胺，聚酯，聚甲基丙烯酸甲酯，和共聚物/聚合物共混物。可以添加橡胶改性聚合物如苯乙烯弹性体，苯乙烯/丁二烯共聚物，乙烯弹性体，丁二烯，和聚丁烯树脂，乙丙橡胶，EPDM，EPM，和其它橡胶状均聚物和这些的共聚物来增强软度和手感。烯烃弹性体也可以用于此类目的。也可以添加橡胶，包括天然橡胶，SBR，聚丁二烯，乙烯丙烯三元共聚物，和硫化橡胶，包括TPV，来改进橡胶状弹性。
热塑性泡沫吸收性能够通过用自发的水凝胶(通常已知为超吸收剂)发泡来增强。超吸收剂能够包括聚丙烯酸的碱金属盐；聚丙烯酰胺；聚乙烯醇；乙烯马来酸酐共聚物；聚乙烯醚；羟基丙基纤维素；聚乙烯基吗啉酮；乙烯基磺酸的聚合物和共聚物，聚丙烯酸酯，聚丙烯酰胺，聚乙烯基吡啶；等等。其它合适聚合物包括水解丙烯腈接枝淀粉，丙烯酸接枝淀粉，羧甲基纤维素，异丁烯马来酸酐共聚物，和它们的混合物。其它合适聚合物包括无机聚合物，如聚磷腈，等等。此外，热塑性泡沫生物可降解性和吸收性能够通过用基于纤维素和基于淀粉的组分如木材和/或植物纤维纸浆/微粉发泡而增强。
除任何这些聚合物之外，该泡沫聚合物配方也可以或另外包括二嵌段，三嵌段，四嵌段，或其它多嵌段热塑性弹性体的和/或柔性的共聚物如基于聚烯烃的热塑性弹性体，其中包括无规嵌段共聚物(包括乙烯α-烯烃共聚物)；嵌段共聚物，包括氢化丁二烯-异戊二烯-丁二烯嵌段共聚物；立构嵌段聚丙烯；接枝共聚物，包括乙烯-丙烯二烯三元共聚物或乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)，乙烯-丙烯无规共聚物(EPM)，乙烯丙烯橡胶(EPR)，乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)，和乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)；和苯乙烯类嵌段共聚物，其中包括二嵌段和三嵌段共聚物如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，苯乙烯-异戊二烯-丁二烯-苯乙烯(SIBS)，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)，或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)，它能够以商标KRATON弹性体树脂从美国俄亥俄州Belpre的Kraton Polymers获得或以商标VECTOR(SIS和SBS聚合物)从美国得克萨斯州休斯敦的ExxonMobil Chemical Company的分公司Dexco获得，或SEBS聚合物，作为从美国纽约州纽约市的Kuraray America，Inc.获得的SEPTON系列热塑性橡胶；热塑性弹性体与动态硫化的弹性体-热塑性塑料共混物的共混物；热塑性聚醚酯弹性体；离聚物热塑性弹性体；热塑性弹性聚氨酯，其中包括以商品名LYCRA聚氨酯从美国特拉华州Wilmington的E.I.Du Pont de Nemours获得的那些，和从美国俄亥俄州Cleveland的Noveon，Inc.获得的ESTANE；热塑性弹性聚酰胺，其中包括以商品名PEBAX聚醚嵌段酰胺从美国宾夕法尼亚州费城的ATOFINA Chemicals，Inc.获得的聚醚嵌段酰胺；热塑性弹性聚酯，其中包括以商品名HYTREL从E.I.Du Pont de NemoursCompany获得的那些和从美国印地安那州Evansville的DSMEngineering Plastics获得的ARNITEL，和具有低于约0.89克/立方厘米的密度的单中心或金属茂催化聚烯烃，如以商品名AFFINTTYTM从美国密歇根州Midland的Dow Chemical Company获得的金属茂聚乙烯树脂；和它们的结合物。
在这里使用的三嵌段共聚物具有ABA结构，其中A表示类型A的几个重复单元，和B表示类型B的几个重复单元。如上所述，苯乙烯类嵌段共聚物的几个实例是SBS，SIS，SIBS，SEBS和SEPS。在这些共聚物中A嵌段是聚苯乙烯和B嵌段是橡胶状组分。一般这些三嵌段共聚物具有从低到数千至高到数十万的分子量以及苯乙烯含量能够是5％-75％，基于三嵌段共聚物的重量。二嵌段共聚物类似于三嵌段但具有AB结构。合适二嵌段包括苯乙烯-异戊二烯二嵌段，它具有相当于三嵌段分子量的大约一半的分子量和具有相同的A嵌段与B嵌段的比率。具有不同的A与B嵌段比率或比三嵌段共聚物的一半更大的分子量的二嵌段适合于改进泡沫聚合物配方，以便经由聚合物挤出法生产低密度、软质、柔性、吸收性的泡沫体。
正如在下面的实施例4和5中所述，特别有益的是包括具有高二嵌段含量和高分子量的热塑性弹性体作为泡沫聚合物配方的一部分以挤出得到低密度，软质，柔性，回弹性，吸收性，热塑性的泡沫体。例如，热塑性弹性体可具有相当于总热塑性弹性体重量的约50重量％和约80重量％之间的二嵌段含量。
KRATON产品已经表明可用作在基于苯乙烯的泡沫体中的非连续相和当以少量使用时用作开孔产生剂。用于在本发明泡沫体中的总体泡沫聚合物配方中的KRATON聚合物的量在这样大的量级，使得与所赋予的回弹性，柔性，弹性和软度相比，开孔效果是可以忽略的。
适宜地，该泡沫聚合物配方包括高达约95重量％的聚苯乙烯，和至少5重量％的热塑性弹性体。更具体地说，该泡沫聚合物配方可以包括约50重量％和约95重量％的聚苯乙烯，和约5重量％和约50重量％的热塑性弹性体。另外地，该泡沫聚合物配方可以包括约50重量％-约80重量％之间的聚苯乙烯，和约20重量％和约50重量％之间的热塑性弹性体。在一个实施方案中，例如，该泡沫聚合物配方可以包括等量的聚苯乙烯和热塑性弹性体。
根据本发明，增塑剂能够包括在泡沫聚合物配方中。增塑剂是赋予柔性，拉伸性和加工性能的化学试剂。该类型的增塑剂影响到泡沫体凝胶性能，发泡剂迁移抗性，泡孔结构，其中包括细泡孔尺寸，和开孔的数量。增塑剂通常具有低分子量。由增塑剂的引入所导致的聚合物链淌度和自由体积的增加通常导致Tg下降，和增塑剂有效性常常由这一量度来表征。石油基的油品，脂肪酸，和酯类是通常使用的并用作外增塑剂或溶剂，因为它们在结晶时没有化学键接于聚合物上但仍然在聚合物基质中保持完整。
该增塑剂将利用在泡孔之间薄膜的泡孔连通性提高到在泡孔之间产生孔隙连接的程度；因此，该增塑剂提高开孔含量。适宜地，该增塑剂的含量相当于泡沫聚合物配方的约0.5重量％和约10重量％，或约1重量％和约10重量％。在发泡过程中增塑剂以不断增大的浓度逐渐地和小心地计量加入到泡沫聚合物配方中，因为一次添加太多的增塑剂会产生泡孔不稳定性，导致泡孔扁瘪。
合适增塑剂的例子包括聚乙烯，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，矿物油，棕榈油，蜡，基于醇和有机酸的酯，萘油，石蜡油，和它们的结合物。合适增塑剂的商购例子是在乙烯的催化聚合反应时生产的短链聚乙烯；因为它的低分子量，它常常被称为“蜡”。这是以商品名EPOLENEC-10从美国田纳西州Kingsport的Eastman Chemical Company获得的低密度的高度支化聚乙烯“蜡”。
为了让泡沫体用于个人护理和医用产品应用和许多吸收性擦拭制品和非个人护理制品中，泡沫体必须满足苛刻的化学和安全准则。许多增塑剂经FDA批准用于包装材料。这些增塑剂包括乙酰柠檬酸三丁酯；乙酰柠檬酸三乙酯；水杨酸对叔丁基苯基酯；硬脂酸丁酯；丁基萘基丁基甘醇酸酯；癸二酸二丁酯；二-(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯；邻苯二甲酸二乙酯；己二酸二异丁酯；邻苯二甲酸二异辛酯；二苯基-2-乙基己基磷酸酯；环氧化大豆油；乙基萘基乙基甘醇酸酯；甘油单油酸酯；单异丙基柠檬酸酯；单-，二-，和三硬脂基柠檬酸酯；甘油三乙酸酯(甘油三乙酸酯)；柠檬酸三乙酯；和3-(2-xenoyl)-1，2-环氧丙烷。
在某些实施方案中，用作热塑性弹性体的相同材料也可用作增塑剂。例如，如上所述的KRATON多相聚合物可以用作热塑性弹性体和/或增塑剂。在这种情况下，该泡沫聚合物配方可以包括约10重量％和约50重量％的单个组合物，后者同时用作热塑性弹性体和增塑剂。换一种方式描述，泡沫体可以在没有增塑剂本身的情况下形成；在这种情况下，该泡沫聚合物配方可以包括约10重量％和约50重量％的热塑性弹性体。这一组合物的例子是在下面实施例1中的样品2a。
将软质、柔性聚合物如热塑性弹性体发泡到低密度是难以实现的。添加增塑剂使得发泡到低密度更难以实现。本发明的方法通过在泡沫聚合物配方中包含表面活性剂来克服了这一困难。表面活性剂使泡孔变稳定化，因此抵消泡孔扁瘪，同时保持开孔结构。泡孔的这一稳定化产生泡孔均匀性和实现了泡孔结构的控制。除了让含有增塑的热塑性弹性体聚合物的泡沫配制剂发泡到低密度之外，该表面活性剂还提供可润湿性以使所得泡沫体可以吸收流体。
尽管不希望将本发明限于特定的理论，但是可以相信，通过在含有增塑剂的泡沫聚合物配方中使用表面活性剂可以实现改进的泡孔稳定化。增塑剂的添加使得发泡到低密度更难以实现。增塑剂如蜡，油，硅质消泡剂和小的颗粒状物在低添加量下提供了在泡沫体泡孔膜中局部的表面张力下降，这会引起破裂和过早的泡孔扁瘪或聚结。本发明的方法通过向泡沫聚合物配方中添加表面活性剂来克服了这一困难，这会抵消在聚合物熔体中气泡形成的热力学和动力学不稳定性。表面活性剂使泡孔变稳定，因此抵消由增塑剂所引起的泡孔扁瘪。泡孔的这一稳定化产生了就泡孔尺寸和泡孔尺寸分布而言的泡孔均匀性，因此可以控制泡孔结构。因为该表面活性剂是表面活性试剂，它降低表面或界面张力和因此促进气泡形成。降低的表面张力会降低为了维持特定尺寸的气泡所需要的压差，降低在不同尺寸的气泡之间的压差，降低为了维持给定的界面面积所需要的自由能，和因此提高气泡成核速率。根据吉布斯(Gibbs)定理解释，表面活性剂防止泡孔膜的过度变薄和将表面活性剂恢复富集到表面上并因此作为稳定因素；然而，表面活性剂不会让液体恢复到膜上，这导致自修复的缺乏。马兰各尼效应(Marangoni effect)描述了液体的阻滞底层的表面流以恢复膜厚度，它增强了膜弹性和回弹性和因此阻止了泡孔聚结。这再次成为稳定剂。假定这两个机理可信，如果表面活性剂经过设计使得马兰各尼效应支配泡沫聚合物配方则表面活性剂是最有效的，因为如果吉布斯效应支配，则扩散速率太高和不会发生自修复。因此表面活性剂的添加用作控制表面张力的“缓冲剂”或“稳定剂”，并且在温度的控制下，这也影响表面张力，熔体粘度和熔体强度，从而产生膜泡稳定性以使得在热塑性熔体中形成泡孔。这一效果可通过降低表面张力(它将聚合物基质保持在一起)来抵消。
由于重力和毛细管力，气泡壁典型地排流(drain)。在泡孔支撑部足够地硬化之前这一排流使得膜泡壁变薄，导致瘪泡。拉普拉斯(LaPlace)和Young提出，在两个或多个肋线(ribs)的汇合点上的毛细压力较低，因此产生了从膜到肋线的流动和因此变薄。由于有足够量的表面活性剂分子优先排列迁移到薄膜状膜的表面上，表面活性剂在泡孔膜的薄膜表面上的存在提供了抵抗熔化塑料的排流的性能。如果膜层是足够的厚，如在泡沫体膜中，它能够进一步通过从离子型表面活性剂的取向产生的分子的离子双层来稳定化。如果膜足够薄，则非离子和离子型表面活性剂能够显示出另一种稳定力。这通过表面活性剂尾部的定向排列产生双层结构(如在生物细胞中存在的)来实现，这些表面活性剂利用范德华力保持在一起和因此使泡沫体膜稳定化。
(参考文献Polymers Foams，Daniel Klempner和Kurt Frisch编辑，Hanser Publishers，1991；和Foam Extrusion，S.T.Lee编辑，Technomic Publishing Co.，Inc.，2000。)表面活性剂被认为还对于气体从泡孔扩散到环境中的作用提供抵抗作用，这也有助于防止泡孔扁瘪。由于抗排流性所引起的降低气体渗透性与表面活性剂堆积到气泡膜表面上的程度有关并解释了在各种表面活性剂的性能之间的差异。这一降低的扩散速率允许足够的冷却便于支撑部形成，从而防止聚结。该表面活性剂不需要防止排流，但简单地使其减缓到足以使泡孔支撑部大体上硬化以防止泡孔聚结。在通常情况下，可以预期，在熔体中有高度活动性的，高度表面活性的，和能够紧密堆积和防止膜排流的表面活性剂将提供最佳的泡孔稳定化。
该表面活性剂可以是单种表面活性剂，或多组分表面活性剂体系。多组分表面活性剂体系是两种或多种表面活性剂的结合物。另外已经发现，某些多组分表面活性剂体系能够在比某些单组分表面活性剂体系更低的剂量下获得同等或更好的泡沫体形成。下面的实施例3说明了将各种剂量的表面活性剂和表面活性剂混合物添加到聚合物共混物中的效果。例如，在所试验的样品中，双组分表面活性剂泡沫体具有与用单种表面活性剂体系的用量的三倍以上用量制造的泡沫体相当的密度。表面活性剂是在泡沫聚合物配方中的昂贵的组分。与包括三倍以上表面活性剂的泡沫体相比，某些多组分表面活性剂体系的使用能够用于在更低成本下获得具有等同泡沫体性能的泡沫体。
该表面活性剂能够以相当于泡沫聚合物配方的约0.05重量％和约10重量％，或约0.1重量％和约5重量％的用量包含在泡沫聚合物配方中。在表面活性剂是多组分表面活性剂体系的一个实施方案中，全部表面活性剂的总共能够以相当于泡沫聚合物配方的约0.05重量％和约8.0重量％，或约0.1重量％和约3.0重量％的量包含在泡沫聚合物配方中。合适表面活性剂的例子包括阳离子，阴离子，两性，和非离子型表面活性剂。阴离子表面活性剂包括烷基磺酸盐。商购表面活性剂的例子包括可从美国弗吉尼亚州Winchester的Clariant Corporation获得的HOSTASTATHS-1；Cognis EMEREST2650，CognisEMEREST2648，和Cognis EMEREST3712，各自可以从美国俄亥俄州Cincinnati的Cognis Corporation获得；和可从美国密歇根州Midland的Dow Chemical Company获得的Dow Coming 193。烷基磺酸盐是相当有效的；然而，由于产品安全因素，这一类型的表面活性剂在某些应用中的使用会受到限制。一些结合物可以获得出乎意外的益处，其中烷基磺酸盐在显著较低水平下与其它表面活性剂联合添加，得到良好的发泡和可润湿性。在一个实施方案中，例如，该表面活性剂能够在气相中，如通过发泡剂如超临界状态的二氧化碳的使用，被添加到泡沫聚合物配方中。使用气态表面活性剂的一个益处是表面活性剂能够完全地穿透和引入到聚合物基质中，它能够改进直接性和因此降低表面活性剂不稳定性以增强泡沫体的永久可润湿性。
在采用表面活性剂的泡孔稳定化与增塑剂的增强的熔体排流(drainage)之间的平衡使得可以控制所得泡沫体的开孔含量。更具体地说，能够调节表面活性剂的量以抵消增塑剂的效果，和/或能够调节增塑剂的量以抵消表面活性剂的效果。例如，如果增塑剂以相当于泡沫聚合物配方的约0.5重量％-约5重量％的含量包含在泡沫聚合物配方中，则表面活性剂应当以相当于泡沫聚合物配方的约0.5重量％-约5重量％的含量包含在泡沫聚合物配方中。类似地，如果增塑剂以相当于泡沫聚合物配方的约5重量％-约10重量％的含量包含在泡沫聚合物配方中，则表面活性剂应当以相当于泡沫聚合物配方的约2重量％-约10重量％的含量包含在泡沫聚合物配方中。另外，能够调节聚合物树脂熔体流动指数以补偿增塑剂的效果。
其它添加剂能够包含在泡沫聚合物配方中以增强所得泡沫体的性能。例如，成核剂能够被添加来改进在泡沫聚合物配方中的泡沫气泡形成。合适成核剂的例子包括滑石，碳酸镁，纳米粘土，硅石，碳酸钙，改性成核剂复合物，和它们的结合物。商购成核剂的例子是从美国得克萨斯州Gonzales的Southern Clay Products，Inc.以商品名CLOISITE20A获得的纳米粘土。该成核剂能够以相当于泡沫聚合物配方的约0.1重量％和约5重量％之间的量被添加到泡沫聚合物配方中。下面更详细描述成核剂或成核试剂。
下面更详细描述的发泡剂能够被添加到泡沫聚合物配方中以促进发泡过程。发泡剂能够是在挤出温度下分解释放大体积的气体，挥发性液体如致冷剂和烃，或环境气体如氮气和二氧化碳，或水，或它们的结合物的化合物。发泡剂能够以相当于泡沫聚合物配方的约1重量％和约10重量％的量被添加到泡沫聚合物配方中。
一旦混合和形成了包括增塑剂、表面活性剂和任何其它添加剂的泡沫聚合物配方，该泡沫聚合物配方被适宜地混合和加热到在约100和约500摄氏温度之间的温度，以产生聚合物熔体。增塑剂降低聚合物熔体的延伸粘度，这导致发泡变困难。然而，表面活性剂减轻了增塑剂对于浓度的影响，因此可以控制所得泡沫体的开孔含量。同样地，正如所提到的，能够调节聚合物树脂熔体指数以补偿增塑剂的效果。
聚合物熔体能够使用本领域中技术人员已知的任何合适发泡技术来发泡。泡沫体的密度适宜地是约0.1g/cm3或更低，或约0.05g/cm3或更低，或约0.01g/cm3或更低。泡沫膨胀比率一般是约10或更大。适宜地，该吸收性泡沫体可具有大约5％或更多的闭孔，或约10％或更多的闭孔，或约15％或更多的闭孔，以改进回弹性和/或抗压缩强度。
聚合物熔体能够连续地挤出以形成软质，柔性，开孔，热塑性，吸收性的泡沫体。正如以上所解释，泡沫体的开孔含量通过调节添加增塑剂和表面活性剂的量来控制。开孔含量能够根据ASTM D2856，方法C，使用气体比重计来测量。所得泡沫体的开孔含量适宜地是约50％或更大，或约70％或更大，或约80％或更大。
为了生产用于一次性个人护理产品的热塑性泡沫体，通常使用连续塑料挤出过程。(某些注塑和间歇方法也可以使用。)使用常常串联螺杆型挤出机，因为为了生产出开孔泡沫体对挤出温度的严密控制的需要。第一挤出机通常含有几个区段，其中包括进料和输送，压缩，熔化，计量和混合区段，和如果使用一台挤出机，在聚合物熔体出料，发泡和成形之前使用冷却区段。第一挤出机通常是使用干燥/共混/计量设备和/或将添加剂引入到粒料状聚合物浓缩物中如在母料中的装载树脂和添加剂的进料斗。树脂，添加剂，和/或母料然后在挤出机中加热以形成增塑或熔融的聚合物体系，常常使用挤出机冷却/加热系统实施区段温度控制。通常在熔体温度已经加热到它的玻璃化转变温度或熔化温度或高于它的玻璃化转变温度或熔化温度的温度之后添加物理发泡剂，以形成可发泡的熔体。物理发泡剂的入口通常在计量和混合区段之间。发泡剂与熔化聚合物在足够升高的压力下彻底混合以防止熔体膨胀。对于将成核剂和发泡剂掺混在聚合物熔体中的情况，可发泡的熔体典型地冷却到较低温度以控制所需泡沫体泡孔结构。对于串联的挤出机，冷却是在第二挤出机中进行的，它通过加热的交叉供给管连接到第一挤出机的下游。在单一型挤出机中，冷却通常在排放孔的上游进行。具有工艺温度控制环管的冷却/加热系统常常被引入来严密地控制在熔体内的泡沫体气泡成核/生长。最佳冷却温度通常在或稍微地高于玻璃化转变温度或熔体的熔点。熔体然后经由冲模挤出到较低压力(通常为大气压或真空)从而引起热力学不稳定性和发泡，然后使塑料冷却和结晶形成泡沫并固化形成网幅或产品。常常使用圆形，环形或缝形冲模，包括幕形冲模，等等，常常具有芯轴，从而将该网幅成形和拉伸到所需的规格，形状以及随泡沫膨胀和冷却的取向。
使用该挤出的各种设备构型能够用于制造热塑性膨胀泡沫体，挤塑片材，束状泡沫体，棒条，管，模块，板，膜，和珠粒。泡沫层压材料和复合材料也能够用此类设备制造。各种专用设备能够在特殊设计的冲模的上游使用以增强混合，冷却，泡孔结构，计量，和发泡，并且包括静态混合器，齿轮泵，和各种挤出机螺杆设计。拉伸装置，包括夹辊，拉幅机，和传输带，有时候紧接着在出料口的下游使用以伸长泡孔形状增强吸收性。用于交联的微波辐射，泡沫体活化，和机械方法的使用也能够用于增强泡沫体性能。使用热成形和其它此类热加工方法的泡沫体轮廓加工、成形(例如丝网图案的使用)等等能够用于控制成形和吸收剂溶胀。
物理和化学发泡剂，包括无机和有机物理发泡剂，都用来产生泡沫体。合适的无机物理发泡剂包括水，氮，二氧化碳，空气，氩气，和氦气。有机发泡剂包括烃如甲烷，乙烷，丙烷，丁烷，戊烷，己烷，等等。也可以使用脂族醇和卤代烃，包括FREON和HFC-134A，虽然在后者情况下，由于环境理由一般避免使用它们。在挤出机料斗中通常添加的吸热和放热化学发泡剂包括偶氮二甲酰胺，对甲苯磺酰肼，偶氮二异丁腈，苯磺酰肼，对-甲苯磺酰肼，偶氮二羧酸钡，碳酸氢钠，碳酸钠，碳酸铵，柠檬酸，甲苯磺酰基氨基脲，二亚硝基-五亚甲基-四胺，苯基四唑硼氢化钠，等等。各种物理和化学发泡剂的混合物和结合物能够被使用并常常用于控制泡孔结构。能够添加发泡剂活化剂来降低此类化学发泡剂的分解温度/分布。此类活化剂包括盐，氧化物，或有机金属配合物形式的金属类。
开孔形成能够通过升高的加工压力和/或温度以及使用可同时控制泡孔密度和泡孔结构的成核剂和化学发泡剂来调节。各种基础树脂有时用于增宽该发泡温度以制造开孔泡沫体。开孔水平能够通过将少量的各种不混溶的聚合物添加到泡沫聚合物配方中，如将聚乙烯或乙烯/乙酸乙烯酯共聚物添加到基于聚苯乙烯的泡沫体系中产生可以引起泡壁破裂的相间畴来得到促进。通过调节聚合物体系组分和结晶引发温度，开孔含量和微孔泡孔膜均匀性能够得到控制。乙烯-苯乙烯互聚物能够被添加到链烯基芳族聚合物中以控制开孔质量和改进表面质量和可加工性。少量的基于聚苯乙烯的聚合物有时被添加到基于聚烯烃的泡沫体中以提高开孔含量。
添加剂，如成核剂，也可用于获得所需的细开孔结构。成核剂的量将根据所需的泡孔结构，发泡温度，压力，聚合物组成，和所使用的成核剂的类型来变化。通常随着成核剂增加，泡孔密度和开孔含量会提高。成核剂包括碳酸钙，柠檬酸和碳酸氢钠的掺混物，经涂覆的柠檬酸/碳酸氢钠颗粒，纳米粘土，硅石，硬脂酸钡，硅藻土，二氧化钛，滑石，粉碎木材，粘土和硬脂酸钙。硬脂酸，水杨酸，脂肪酸，和金属氧化物也可以用作发泡助剂。其它热塑性聚合物也可以用于此目的。这些物质通常被干掺混进去或随聚合物浓缩物添加进去。
各种添加剂如润滑剂，除酸剂，稳定剂，着色剂，粘合促进剂，填料，smart化学品，泡沫调节剂，各种UV/红外辐射稳定剂，抗氧化剂，阻燃剂，防烟剂，防缩剂，热稳定剂，橡胶(包括热固性材料)，抗静电剂，渗透性改性剂，和其它加工和挤出助剂，其中包括脱模剂，和防粘连剂和类似物，也能够被添加到泡沫聚合物配方中。
能够进行二级后处理过程，以进一步改进吸收性，配合，和类似性能，其中包括机械针刺，拉伸，刷，嵌接，缓冲/沙磨，和控制泡孔取向、美观性和软化的拉伸。压延和起皱也可用于软化和破裂泡孔膜以改进泡孔连通性，和热成形法可用于成形该泡沫体吸收剂。常常在挤出过程中形成泡沫体表面皮，它随后被切割或切开，针扎，刷，刮削，缓冲，嵌接，沙磨，或穿孔以除去阻隔层。机械，液压，热，或激光穿孔也可以用来软化泡沫体和进一步增加开孔含量。
在挤出之后，泡沫结构的后致密化能够用于增强功能。本发明的泡沫体能够层压到其它层上，导致得到了具有各种功能的结构。
实施例实施例1泡沫聚合物配方是由Dow STYRON685D聚苯乙烯粒料树脂和KRATONG1657苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物粒料热塑性弹性体树脂的共混物组成。将低分子量聚乙烯蜡(EastmanEPOLENEC-10)添加到某些样品中以增塑该泡沫聚合物配制剂。将可从美国密歇根州Midland的Dow-Corning Company获得的表面活性剂，Dow-Corning 193添加到某些样品中以改进可润湿性。成核剂，CLOISITE20A也以5重量％的量添加到泡沫聚合物配方中。全部泡沫体通过使用从美国新泽西州Somerville的American LeistritzExtruder Corporation获得的27-mm Leistritz同向旋转双螺杆挤出机被挤出，为二氧化碳气的直接注入而安装。泡沫聚合物配方在挤出机中被加热至约200摄氏度和随后使用二氧化碳(以泡沫聚合物配方的6重量％添加)作为发泡剂来发泡。调节挤出温度和压力以实现最佳泡沫膨胀和开孔连通性。表1显示了用于所形成的六种样品中的每一种的泡沫聚合物配方。根据泡沫聚合物配方的重量百分数来记录用量，其中泡沫聚合物配方包括聚苯乙烯，SEBS，成核剂，和，或许存在的表面活性剂/聚乙烯蜡。
表1泡沫聚合物配方
样品中的每一种经过试验来测定泡沫密度，表观开孔含量，压缩模量，回弹率，和应变。表2显示每一种样品的这些泡沫体性能的对比。用于对比目的的也包括在表2中的是可从美国缅因州Boothbay的Rynel Ltd.Co.获得的商购吸收性泡沫体RYNEL562-B。更具体地说，562-B是医用级亲水性聚氨酯泡沫体。虽然对于许多一次用产品应用来说显得昂贵一些并且不易加工再回用，但是热固性泡沫体已表明对于个人护理和医用泡沫体应用具有功能吸收性、机械和美观性能。
泡沫体密度通过使用在ASTM D1622-98中所述的基重测量法来计算，并且该膨松度通过使用手动测微计来测量和避免表面压缩。通过使用ASTM D2856，方法C，由气体比重计测量开孔含量。压缩模量，回弹率，和应变各自通过使用ASTM D3575来测量。对ASTM方法进行改进，以适应样品几何结构。这一改进不改变试验结果。
表2泡沫体性能
如表2中所示，没有增塑剂或者表面活性剂的泡沫聚合物配方具有高密度(样品1a)。样品2a说明了通过单独添加表面活性剂，密度显著降低。样品3a说明了通过表面活性剂和增塑剂的结合使用，密度能够甚至更多地降低和开孔含量能够提高。样品4a和5a说明了相对于表面活性剂的量过量的增塑剂的有害影响。
样品5a和6a一起说明了具有较高水平的蜡的泡沫膨胀能够通过提高表面活性剂的水平来改进。对于样品5a，在1.6％表面活性剂添加量下，泡沫密度是55lb/ft3，它几乎是原始未改性的聚苯乙烯(65lb/ft3)的泡沫密度，而对于样品6a，在4.8％表面活性剂添加量下(和进一步添加KRATON G1657，它比聚苯乙烯更难于发泡)，该泡沫密度下降到约7lb/ft3。在这些条件下，经测量开孔含量大于80％。
样品2a，3a，和4a的显微照片分别提供于图1-3中。RYNEL562-B泡沫体的显微照片示于图17中。
图1显示了没有添加蜡的泡沫聚合物配方。直的泡孔壁显示了全部泡孔膨胀且在泡沫聚合物配方冷却的同时有可能连续膨胀。
图2显示添加4.3％蜡的影响。泡壁是起皱的。气体从泡孔中损失(可能归因于泡壁开口)和在泡壁固化之后(但仍然较软)泡孔开始扁瘪。结果是泡壁的起皱的外观。
图3显示添加17.1％蜡的影响。有没有发泡的大面积。这归因于太多增塑所造成的泡孔的全部扁瘪。
实施例2本实施例说明了表面活性剂结构对于允许从聚苯乙烯与软质、柔性聚合物的共混物生产低密度泡沫体的重要性。在本实施例中的泡沫聚合物配方包括50.0份的Dow STYRON 685D聚苯乙烯和45.2份的KRATON G1657SEBS，和4.8份CLOISITE 20A纳米粘土。泡沫挤出方法与实施例1相同。具有各种表面活性剂的泡沫聚合物配方的样品，和表面活性剂的水平，和这些样品的结果示于表3中。
表3用各种表面活性剂发泡软质、柔性聚合物
表3中的结果说明了表面活性剂选择对于泡沫密度和可润湿性的影响。可润湿性是通过五个水滴经由泡沫体的脱皮部分穿透进入到5mm厚度泡沫体中来显示。
样品1b，没有表面活性剂的唯一样品，与包括表面活性剂的每一种样品相比，具有高得多的密度和低得多的开孔含量。没有液体穿透进入到泡沫体中。用具有硫酸头的HOSTASTAT HS-1(样品2b)和Dow的乙氧基化硅表面活性剂(样品3b)生产的泡沫体具有液体贯入度，而具有PEG 400头的Cognis表面活性剂(样品4b-6b)不具有液体贯入度，甚至具有可比的开孔含量(样品4b对(比)样品2b和3b)。
实施例3这一实施例说明了与单种表面活性剂相比，多种表面活性剂在泡沫聚合物配方中的效果。表4说明了将各种剂量的表面活性剂和表面活性剂混合物添加到54.45份的Dow STYRON 685D聚苯乙烯，44.55份的KRATON G1657与1份的MISTONVAPOR滑石(用作成核剂，可从美国科罗拉多州Englewood的Luzenac America，Inc.获得)的聚合物共混物中所获得的结果。所使用的表面活性剂是HOSTASTATHS-1，可从美国弗吉尼亚州Winchester的Clariant Corporation获得的烷基磺酸盐；MMF 184SW，可从美国乔治亚州Dacula的Siltech LLC获得的乙氧基化硅氧烷；和MASILSF-19，可从美国新泽西州MountOlive的BASF Corporation获得的乙氧基化硅氧烷。泡沫挤出方法与实施例1相同，只是所使用的最高挤出温度是195摄氏度和二氧化碳加入速率是大约15重量％。
在表4中，泡沫体盐水浸入速率是通过裁取十二片段的泡沫体，每一片段具有清洁切削面，并将一滴的0.9％NaCl盐溶液滴在各表面上来定量分析。如果该液滴被足够快速地吸收且液滴没有形成弯月面，则该片段被评分为9。如果该液滴在一秒中或更短时间中被吸收但形成弯月面，则该片段被评分为5。如果该液滴在一秒到十秒之间被吸收，则片段评分为3。如果该液滴在十秒内没有被吸收，则该片段评分为0。所试验的十二片段的平均值示于表4中。
表4单种表面活性剂和多种表面活性剂体系的对比
表4中的结果表明，与按照1份表面活性剂每100份的泡沫聚合物配方，用任何一种单种表面活性剂所生产的泡沫体相比，按照1份表面活性剂每100份泡沫聚合物配方的剂量，表面活性剂的混合物在泡沫聚合物配方中可以生产出具有更低密度的泡沫体。甚至在0.5份的表面活性剂每100份的泡沫聚合物配方的剂量下，两种表面活性剂体系在生产低密度泡沫体时显示出协同作用。两种表面活性剂泡沫体具有与用最佳表现的单种表面活性剂体系的用量的三倍以上用量制造的泡沫体相当的密度。两种表面活性剂体系或多或少地降低了盐水浸入；然而，由于对于样品7c和10c而言测得盐水浸入速率大于5，低剂量的特定两种表面活性剂体系自发的流体浸入仍然是可能的。
在表4中一些泡沫体样品的显微照片示于图4-12中。这些图进一步强调了多种表面活性剂体系对于泡沫挤出的协同作用。全部显微照片是在20倍放大倍数下。泡沫体的表面染色成红色，以协助泡孔结构的目视观察。这些图显示了由多种表面活性剂体系所提供的相对均匀的泡孔结构。
实施例4这一实施例说明了二嵌段共聚物含量对于含有热塑性弹性体(TPE)的泡沫体的柔性和吸收性能的影响。
表5含有与在本实施例中使用的KRATON热塑性弹性体的分子性能有关的已出版信息。KRATON热塑性弹性体可以美国俄亥俄州Belpre的Kraton Polymers获得。
表5KRATON热塑性弹性体的性能
将各种量的KRATOND1111和KRATOND1119添加到DowSTYRON685D聚苯乙烯，Clariant HOSTASTATHS-1抗静电剂，Ciba IRGAFOS168，可从美国纽约州Tarrytown的Ciba SpecialtyChemicals，Inc.获得的用作二级抗氧化剂的磷酸酯稳定剂，和LuzenacMISTRONVapor滑石的共混物中。将这些添加进去，以使组成是62.5份的Dow STYRON685D，33.6份的KRATON聚合物，2.8份的Clariant HOSTASTATHS-1，0.9份的Luzenac MISTONVapor滑石和0.2份的Ciba IRGAFOS168。表6(来自已出版的KRATON文献)描述了在各样品中添加的各KRATON聚合物的量和二嵌段共聚物的有效量。泡沫挤出方法与实施例1相同，只是所使用的最高挤出温度是195摄氏度和二氧化碳加入速率是在12重量％-14重量％之间。
表6含有KRATON热塑性弹性体的样品的二嵌段含量
泡沫体样品1d-3d是通过使用为二氧化碳气的直接注入所安装的27-mm Leistritz同向旋转双螺杆挤出机挤出的。二氧化碳以10-12ml./min.的速率注入，和聚合物在4.5lbs./hr的速率下挤出。调节挤出温度和压力以获得最大泡沫膨胀。泡沫体的性能示于表7中。泡沫体模量和弯曲压力是通过在两个板之间的泡沫体样品的压缩来测量的。放置泡沫体样品，一英寸长度×低于0.4英寸直径，长的维数垂直于压缩板放置。两个板在5cm/min的恒定速率下被压缩，记录实现这一速率的力。该力通过使用与压缩板接触的样品的横截面积来标称化，得到压力的单位。为了弯曲样品所需要的压力，它表现为最大压力，是弯曲压力。该模量被确定为在零应变的极限中压力的斜率(接近样品的无压缩)。
开孔含量通过使用ASTM D2856方法C，用气体比重计测量的。由下列方法测量泡沫体盐水流体浸入评分将试样切成0.25英寸宽度(泡沫体取向的MD)和进行放置使得切割边缘垂直于重力。将0.9％NaCl盐溶液的一个液滴滴在试样上。如果液滴立即被吸收，则给予该试样9的浸入评分。如果该液滴在一秒内被吸收但足够缓慢使得在表面上形成弯月面，试样的浸入评分给予5的值。如果该液滴在五秒内被吸收，则试样的流体浸入评分是3。如果显著量的流体吸收到泡沫体中但液滴在5秒内没有完全地吸收，则试样浸入评分给予1的值。如果很少或没有液滴在5秒内被泡沫体吸收，则试样浸入评分是零。报导的评分是至少十二个试样的平均值。5或5以上的流体浸入评分是用于高流动吸收应用如尿布中所希望的。
表7具有各种二嵌段含量的泡沫体的性能
从样品1d，2d，和3d能够看出，提高在热塑性弹性体中二嵌段共聚物的量会降低泡沫密度和降低泡沫体劲度(由模量和弯曲压力所测量)。在热塑性弹性体中二嵌段含量的提高不影响开孔含量和全部样品具有高流体浸入评分。
表8显示了与商品泡沫体相比，本发明的泡沫体样品3d的吸收性能。RYNEL562-B是可从美国缅因州Boothbay的Rynel Ltd.Co.获得的软质，柔性，医用级亲水性聚氨酯泡沫体。从美国纽约州Glens Falls的Genpak LCCFood Service Division获得的吸收性基于聚苯乙烯的开孔刚性肉盘(meat-tray)泡沫体也提供来进行对比。图18是GENPAK泡沫体的显微照片。由本发明的泡沫体显示的吸收性能类似于商购Rynel泡沫体的许多吸收性能中。然而，本发明的泡沫体理想地在于它是热塑性泡沫体和因此是可回用的，这与热固性泡沫体如Rynel泡沫体不同。GENPAK聚苯乙烯泡沫体不作为吸收剂并且不像本发明的泡沫体那样是软质，柔性，和回弹性的。
更具体地说，列表的泡沫体样品的吸收容量是根据这里所述的饱和容量试验方法，使用0.9％NaCl溶液进行试验的。粘性流体容量是根据这里所述的饱和容量和保持能力试验方法，使用经血模拟物来进行试验的。各泡沫体样品的流体浸入通量是根据这里所述的流体浸入通量试验方法(Rynel和Genpak泡沫体)或改进流体浸入通量试验(样品3d)，使用0.9％NaCl溶液来进行试验的。另外，各泡沫体样品的垂直毛细作用是根据这里所述的垂直芯吸试验方法，使用0.9％NaCl溶液进行试验的。
表8泡沫体的吸收性能
另外，样品2b(实施例2)和3d(实施例4)根据这里所述的表面活性剂安定性试验来测试表面活性剂安定性。已经发现，在24小时浸泡之后样品2b具有从总共可能的0.0325g中溶解的0.00045g的表面活性剂，这是1.39％溶解和98.61％保留在泡沫体中。样品3d具有从总共可能的0.018g中溶解的0.000288g的表面活性剂，在24小时浸泡之后它是1.6％溶解和98.4％保留在泡沫体中。
实施例5本实施例说明了热塑性弹性体分子量对于泡沫体的柔性和吸收性能的影响。
将KRATOND1160和KRATOND1161各自添加到DowSTYRON685D聚苯乙烯，Clariant HOSTASTATHS-1抗静电剂，Ciba IRGAFOS168，和Luzenac MISTRONVapor滑石的共混物中。将这些添加进去，以使组成是62.5份的Dow STYRON685D，33.6份的KRATON聚合物，2.8份的Clariant HOSTASTATHS-1，0.9份的Luzenac MISTRONVapor滑石和0.2份的Ciba IRGAFOS168。这样做是为了确认热塑性弹性体分子量对于泡沫体性能的影响，这些性能示于表9中。样品泡沫体在为了二氧化碳气的直接注入所安装的27mm Leistritz同向旋转双螺杆挤出机中被挤出。二氧化碳是以6-12重量％载量注入，而聚合物是以4.5lb/hr的速率挤出。调节挤出温度和压力以获得最大泡沫膨胀。与KRATOND1160(样品1e)相比，分子量增加的KRATOND1161(样品2e)为较低密度的泡沫体而提供。与样品1e相比，样品2e的降低模量和弯曲压力归因于与KRATOND1160相比，KRATOND1161的增加分子量和降低聚苯乙烯含量的结合。另外，定性地观察到，由于在泡沫体样品中的泡沫聚合物配方中包括TPE，该泡沫体在X、Y和Z平面维数中是弹性和回弹性的。这可通过本发明泡沫体的拉伸，恢复，和压缩回弹率性能来看出。边缘压缩是测量此类回弹性和弹性特性的一种方式。在这两种热塑性弹性体之间的差异也相当于在开口含量和0.9％NaCl盐水流体浸入评分中的差异。
表9具有不同分子量TPE的泡沫体的泡沫性能
以这些结果为基础，希望采用具有高的二嵌段含量和高分子量的热塑性弹性体作为泡沫聚合物配方的一部分，以挤出低密度，软质，柔性，回弹性，弹性，吸收性，热塑性的泡沫体。
试验方法饱和容量试验方法通过使用具有Magnahelic真空计和胶乳节流栓(dam)的饱和容量(SAT CAP)测试仪来测得，与下列描述相比较。参见图13-15，饱和容量测试仪真空装置110包括支撑在四个支柱元件114上的真空室112。真空室112包括前壁元件116，后壁元件118和双侧壁120和121。壁元件厚到足以承受预测的真空压力，和经过构造和安装获得具有23.5英寸长度，14英寸宽度和8英寸深度的外部尺寸的室。
真空泵(未显示)通过合适的真空管道和真空阀124与真空室112可操作连通。另外，合适的放气管线经由放气阀126连接到真空室112。悬挂组装件128适宜地安装在后壁118上和构造成S形曲线末端，以便在远离真空装置110顶部的适当位置上提供用于支撑胶乳节流栓片130的适当放置处。合适的悬挂组装件能够从0.25英寸直径不锈钢棒条构造而成。胶乳节流栓片130环扣在定位销元件132上以便于抓紧和让胶乳节流栓片130有适当的运动和定位。在所示出的位置，定位销元件132显示在悬挂组装件128上被支撑，以便将胶乳节流栓片130定位在远离真空室112顶的开放部位。
胶乳节流栓片130的底部边缘用合适的紧固设备如铰接夹140夹紧在后缘支承构件134上。铰接夹140用合适间隔顶杠141安装在后壁元件118上，该间隔顶杠141为所需操作提供铰接夹140的合适取向和校准。三个支撑轴142具有0.75英寸直径和利用托架144活动式安装在真空室112内。该托架144一般沿着前壁元件116和后壁元件118等间隔设置并以配对进行安装。另外，托架144经过构造和安装，合适地定位支撑轴142的最上部分使之与真空室112的前壁、后壁和侧壁元件的顶部齐平。因此，这些支撑轴142大体上彼此平行地定位并且一般与侧壁元件120和121对齐排列。除了后缘支承元件134之外，真空装置110还包括支撑元件136和双侧支撑元件138和139。各侧支撑元件具有约1英寸宽度和约1.25英寸高度。支撑元件的长度经过构造以便适宜地包围真空室112的敞开顶边缘的周边，并且经过定位从室壁元件的顶边缘上突出了约0.5英寸的距离。
将一层的蛋装箱型材料146定位在支撑轴142的顶部和真空室112的壁元件的顶边缘上。蛋装箱材料延伸到23.5英寸×14英寸的一般矩形区域，并且具有约0.38英寸的深度测量值。蛋装箱结构的各个小格具有约0.5平方英寸的尺寸，和包括蛋装箱材料的薄板材料是由合适材料如聚苯乙烯组成的。例如，蛋装箱材料能够是McMaster SupplyCatalog No.162 4K 14，半透明的扩散板材料。将一层具有23.5英寸×14英寸尺寸的6mm(0.25英寸)筛目TEFLON-涂覆的筛网148(可以从美国威斯康星州Appleton的Eagle Supply and Plastics，Inc.获得)放置在蛋装箱材料146的顶部。
合适的排水管路和排水阀150连接到真空室112的底板元件119，以便提供适当的机构用于从真空室112排出液体。真空装置110的各种壁元件和支撑元件可以由合适抗蚀的、耐湿的材料如聚碳酸酯塑料组成。各种组装件接头由溶剂熔接法固定，测试仪的完工组装件被构造成不漏水的。真空计152经由管道以可操作方式连接于该真空室112。合适压力计是能够测量0-100英寸水柱的真空的Magnahelic差示压力计，如可从美国印地安那州Michigan City的Dwyer Instrument获得的No.2100压力计。
干燥产品或其它吸收性结构进行称重，然后放入到过量0.9％NaCl盐溶液和让其浸泡二十分钟。在二十分钟浸泡时间之后，将吸收性结构放置于蛋装箱材料和饱和容量测试仪真空装置110的筛目TEFLON涂覆过的筛网上。将胶乳节流栓片130放置在吸收性结构和整个蛋装箱栅板上，以使得当在真空装置110上抽真空时胶乳节流栓片130产生密封。在饱和容量试验器真空装置110中保持0.5磅/平方英寸(psi)的真空五分钟。真空会在吸收性结构上产生压力，引起一些液体的排流。在0.5psi真空下五分钟之后，胶乳节流栓片130卷回，将吸收性结构称重，得到湿重。
各吸收剂结构的总容量是通过从在该程序的这一点测得的吸收剂的湿重中扣除各吸收剂的干重来测定的。吸收剂结构的0.5psi SATCAP或SAT CAP(饱和容量)是通过以下公式测定的SAT CAP＝(湿重-干重)/干重；其中SAT CAP值具有克流体/克吸收剂的单位。对于总容量和SATCAP两者，各样品的最少四个试样进行试验，结果取平均值。如果在浸泡或转移程序中该吸收剂结构具有低的完整性或发生崩解，则将该吸收剂结构包裹于容纳材料如纸巾中，例如由美国威斯康星州Neenah的Kimberly-Clark Corporation制造的SCOTT纸巾。吸收剂结构能够用外包装包裹之后进行试验，外包装的容量能够独立地测定并从总包裹的吸收剂结构的湿重中减去，从而获得吸收剂湿重。
流体浸入通量试验该流体浸入通量(FIF)试验能够测定吸收剂结构，和更具体地说它的泡沫体样品，浸入(但不一定吸收)已知量的试验溶液(在室温下氯化钠在蒸馏水中的0.9wt％溶液)所需要的时间量。用于进行FIF试验的合适装置示于图16A和16B中和概括地以200指示。试验装置200包括上下组装件，分别概括地以202和204指示，其中下组装件包括用于支持在试验过程中的吸收性泡沫体样品的由透明材料如PLEXIGLAS构成的一般7英寸×7英寸平方下板206，和在下板206上居中的一般4.5英寸×4.5英寸平方平台218。
上组装件202包括与下板206类似构造的并在其中形成了中心开口210的一般方形上板208。具有约一英寸的内径的圆柱形体(流体输送管)212在中心开口210上固定于上板208上并大体上垂直于上板向上延伸。为了通量测定，流体输送管的内部尺寸应该保持在其与样品直径的1∶3和1∶6之间的比率。上板208的中心开口210应该具有至少等于圆柱体212的内径的直径，其中该圆柱体212安装在上板208的顶部上。然而，中心开口210的直径可以反而具有足够大的尺寸以便让圆柱形体212的外径可以接受在该开口内，这样圆柱形体212可以固定到在中心开口210内的上板208上。
销元件214定位在下板206的外棱角附近，和在上板208中的相应凹口216在尺寸上可以接受销元件214以便在试验过程中将上组装件202适当地校准和定位在下组装件204上。上组装件202(例如，上板208和圆柱形体212)的重量是大约360克以模拟在FIF试验过程中在吸收性泡沫体样品上的大约0.11磅/平方英寸(psi)压力。
为了进行FIF试验，对三英寸直径的吸收性泡沫体样品207称重，以克记录重量。泡沫体样品207然后在下组装件204的平台218上居中。为了防止不希望有的泡沫膨胀进入中心开口210中，在泡沫体样品207的顶部上居中地放置了可从亚拉巴马州Tuscaloosa的PhiferWire Products，Inc.获得的柔性玻璃纤维标准18×16筛目窗户防虫网209的大约1.5英寸直径片。上组装件202与下组装件204按相反位置关系放置在泡沫体样品207上，其中下板206的销元件214位于在上板208中形成的凹口216之内和该圆柱形体212一般在泡沫体样品207上居中。在进行FIF试验之前，上述饱和容量试验是针对泡沫体样品207进行测量。然后计算百分之三十三(33％)的饱和容量；例如，如果试验泡沫体具有12g的0.9％NaCl盐水试验溶液/g的试验泡沫体的饱和容量和三英寸直径泡沫体样品207称重为一克，则将4克的0.9％NaCl盐水试验溶液(这里指第一次玷污)倾倒在圆柱形体212的顶部和让其向下流入到吸收性泡沫体样品207中。当第一滴的溶液接触到泡沫体样品207时启动计时表和当在圆柱形体212的边缘和泡沫体样品207之间的液环消失时停止计时表。在计时表上的读数记录到两个小数位并表示了第一次玷污进入到吸收性泡沫体样品207中所需要的浸入时间(秒)。
十五分钟的时间过去，在此之后将等于第一次玷污的第二次玷污物倾倒在圆柱形体212的顶部上和再次按以上所述方法测量浸入时间。在十五分钟后，对于第三次玷污重复该程序。三次玷污的每一次的浸入通量(毫升/秒)是通过将用于各次玷污的溶液的量(例如，四克)除以对于相应玷污所测量的浸入时间来测定的。浸入速率通过除以流体输送管的面积即0.79in2而换算成流体浸入通量。
对各吸收性试验泡沫体的至少三个样品进行FIF试验，结果取平均值，以测定吸收性泡沫体的浸入时间和浸入通量。
对于较小泡沫体样品的改进流体浸入通量(FIF)试验该试验按照在前述标准流体浸入通量(FIF)试验中所述的相似的同样办法来进行；然而，该试验经过改进以适应较小样品并且仍然保持与在标准FIF试验中相同的流体输送管与样品尺寸比率。这些改进包括将所要试验的不溶胀泡沫体的小样品安装到合适的夹持器中和使用合适的液体输送管。合适的夹持器能够是具有1英寸长的均匀直径圆柱形输出管的倒置实验室玻璃漏斗，它停留在为向下重力流动到所定位的可调节的实验室千斤顶平台的顶部上。具有足够直径(在0.18英寸和0.36英寸之间)和一英寸长度的泡沫体温和地放置到倒置漏斗的均匀直径玻璃管的顶部，后者具有足够的尺寸以便容纳泡沫体但没有显著的压缩，以使一端垂直地面向上(近端)和另一端面向下(远端)。玻璃管将泡沫体保持在静止位置并具有足够的长度以便仍然容纳泡沫体样品，然后立即扩大到漏斗开口以避免在流体离开泡沫体远端之后过量流体的排出流复杂化。流体输送管在构造上具有0.06英寸直径孔和进料口长度，该孔扩大到可以让流体容易地分配到该管中的直径。该扩大发生在孔的上游大约0.25英寸长度处。流体输送管直接位于泡沫体样品和倒置漏斗的近端上，和泡沫体样品使用实验室千斤顶升高，以使流体输送管接触泡沫体。然后，类似于标准FIF试验，然后计算泡沫体样品的百分之三十三(33％)的饱和容量，和将这一体积的0.9％NaCl盐溶液使用可从美国威斯康星州Middleton的Gilson，Inc.获得的PIPETMANP-200μl移液管或类似的移液管被分配到具有0.06英寸排放孔直径的流体输送管中，与描述在标准FIF试验中的1-英寸直径不同，和按照前面所述用计时表测量流动速率。优先使用前面描述的标准FIF试验而不是改进FIF试验，和如果存在差异，依赖于标准FIF试验。
垂直芯吸试验方法裁切泡沫体的样品和安放，以使它在对于重力垂直取向悬挂，让暴露的泡沫体边缘处于大体上横向取向。通过使用标准实验室千斤顶将0.9％NaCl盐水试验溶液的足够大的贮器提升，这样泡沫体的水平边缘在盐水表面下方延伸大约两个毫米。与泡沫体插入盐水中几乎同时启动计时器。在三十分钟后，流体在泡沫体中的高度相对于盐水的表面来测量。如果需要，该盐水能够含有非表面活性的、非色层分离的染料，以协助确定试验流体在泡沫体中的贯入度和芯吸。另外地，泡沫体可以在流体的表面上被标记和流体贮器下降进一步解除与泡沫体的接触。为了补偿在水合时可能的泡沫膨胀，在芯吸时间之后该泡沫体在流体面上被标记。使用初始泡沫体维数测量在泡沫体中流体高度的方法可以借助于合适的措施来进行，这些包括X射线成像，光学测量，或裁切泡沫体的片段直至在切片中出现0.9％NaCl盐水试验溶液为止。例如在样品3d中，由光学法测量垂直芯吸高度并用X射线成像法证实。样品3d没有膨胀；因此，对于膨胀的补偿是不需要的。
表面活性剂安定性试验表面活性剂安定性试验是以表面活性剂添加到水中的表面张力抑制效果为基础的。表面张力是通过使用可从美国North Caroline州Charlotte的Krüss USA获得的Krüss Processor Tensiometer-K 12仪器，由杜诺依环法表面张力仪(duNouy ring tensiometer)方法测量的。在通常情况下，泡沫体样品在蒸馏水中浸泡和测量上层清液的表面张力。将该表面张力与校正曲线对比，以确定从泡沫体洗出的表面活性剂的量。
试验准备包括对于所使用的具体表面活性剂形成校正曲线。这一曲线显示，随着表面活性剂浓度提高，溶液表面张力下降。在高于临界胶束浓度(CMC)的浓度下，从附加的表面活性剂引起的表面张力下降是最小的。
将预先称重的泡沫体的样品放置于蒸馏水中。将样品在室温水中浸渍24小时，让不牢固的表面活性剂从泡沫体中浸出并溶解到水中。所使用的水量是关键的。如果浸提到水中的表面活性剂的量产生了大于CMC的浓度，则对于溶液的表面张力测量仅仅表明该浓度大于CMC。用于洗涤泡沫体的蒸馏水的量是泡沫体重量的100倍。在24小时浸泡之后，将泡沫体从水/表面活性剂溶液(上层清液)中取出。让泡沫体中的水沥出到上层清液中并对于泡沫体施加温和的压力以协助在泡沫体中过量上层清液的除去。然后测量总上层清液的表面张力。采用校正曲线，表面张力对应于表面活性剂在水中的重量分数。这一重量分数然后乘以水的总量，得到从泡沫体中浸提的表面活性剂的重量。所除去的表面活性剂的量能够表达为总表面活性剂在初始泡沫体中的分数。例如，对于每90份泡沫体，用10份表面活性剂制造泡沫体。将100克样品在10000克的蒸馏水中浸泡。上层清液的表面张力测量表明在上层清液中表面活性剂浓度是0.03％。从泡沫体中溶解的表面活性剂的量是3.0克。在初始泡沫体中表面活性剂的量是10克，因此30％的表面活性剂溶解和70％的表面活性剂保留在泡沫体中。
对于Clariant HOSTASTATHS-1，CMC为0.03％(重量)的浓度。在低于CMC的浓度下，表面张力是由下式描述的σ＝5ln([s])-18，其中σ是表面张力和[s]是表面活性剂的重量分数。将用2.5份HOSTASTATHS-1与100份聚苯乙烯制造的2.96克开孔聚苯乙烯泡沫体在297.79克的蒸馏水中浸渍24小时。上层清液的表面张力经测定为39达因/cm，它对应于0.0027克的表面活性剂溶解到水中，或总表面活性剂的3.7％；因此，在24小时洗涤之后96.3％的表面活性剂保留在泡沫体中。
粘性流体饱和容量和保持能力试验饱和容量和保持能力能够通过将吸收性泡沫体的3.81cm×3.81cm×2mm(如果试验较小样品的话，使用可比的14.5平方厘米表面积，和如果使用较厚的样品的话，它们需要使用普通的非致密化设备来切小)样品在塑料盘中足以完全地饱和该样品的大约30毫升的经血模拟物试验用流体(如下所述)中浸泡三十分钟来测定。将预先称重的泡沫体放置于一条的纱布状材料(用于样品处置)上，然后投入30毫升的试验用流体中确保流体完全地覆盖样品。盘子被覆盖，不致于发生蒸发。在浸泡三十分钟的同时，监测试验流体量，使得总是有过量流体。泡沫体样品然后使用纱布取出并放置在两片的大约4英寸×4英寸的通气的粘结-梳理纤维网材料之间和在这一夹层结构之外；将一层大约4英寸×4英寸吸墨纸放置在每一侧上，以使吸墨纸面对外侧。下面提供这些材料的叙述。施加0.05psi(0.345kPa)的压力五分钟以除去液体的任何聚集区。饱和样品然后称重。保持在泡沫体样品中的液体的重量除以泡沫体样品的干重是样品的饱和容量。
在饱和的泡沫体样品被称重之后，将吸收性泡沫体样品放置于离心机中并在300G下旋转三分钟，以使自由流体排出。旋转过的泡沫体样品然后被称重。保留在旋转过的泡沫体样品中的液体的重量除以样品的干重是泡沫体样品的保持能力。
因此a.饱和容量＝(离心之前的湿重-干重)/(干重)b.保持能力＝(离心之后的湿重-干重)/(干重)合适的通气的粘结-梳理纤维网材料具有2.5osy(84.8g/m2)基重，0.024g/cm3密度，并且由60wt％的6旦尼尔，KoSa型295聚酯纤维和40wt％的3旦尼尔，Chisso ESC-HR6双组分纤维组成。该聚酯纤维可以从KoSa(办公室位于美国北卡罗来纳州Charlotte的商行)获得，和该双组分纤维可以从Chisso Corporation(办公室位于日本大阪的商行)获得。合适的吸墨纸是可从Georgia Pacific Corporation(办公室位于美国威斯康星州Menasha的商行)获得的100-1b VERIGOOD白色吸墨纸。(例如产品目录号41101012)。可以任选地使用大体上等同的材料。
“经血模拟物”试验用流体是由用猪血浆稀释得到35％(按体积)的血细胞比容水平猪血液组成。测定血细胞比容水平的合适设备是可从Separation Technology，Inc.(办公室位于USA佛罗里达州的Altamonte Springs的商行)获得的HEMATOSTAT-2系统。另外地可以使用大体上等效的系统。
格利(Gurley)劲度试验方法测定在这里所述的劲度值的合适技术是格利劲度试验，它的描述已在TAPPI Standard Test T 543om-94(纸张的抗弯性(格利型测试仪))中阐明。合适的试验装置是由纽约Troy的Gurley PrecisionInstruments制造的Gurley Digital Stiffness Tester，Model 4171-E。对于本发明，所述的格利劲度值希望对应于由“标准”尺寸样品(1英寸×1.5英寸)产生的值。因此，格利劲度试验机的标度读数适当地转换成标准尺寸样品的劲度，并且在传统上根据毫克的力(mgf)来报道。目前，标准“格利单位”等于1mgf的劲度值，并同样可以用于报道该格利劲度。
边缘压缩试验方法下面描述测定边缘方式压缩(EC)值的方法。使用吸收性泡沫体的2英寸×12英寸(5.1cm×30.5cm)片段。测定样品的重量。材料的厚度通过使用手动测微计在避免表面压缩的同时进行测量。该材料形成为具有2英寸(5.1cm)高度的圆柱体，其中两端有0-0.125英寸(0-3.18mm)重叠，该材料用三个订书钉钉在一起。一个订书钉接近产品宽度的中间，另两个接近材料宽度的每一边缘。订书钉的最长维数处于所形成的圆柱形体的圆周上以便最大程度减少订书钉对于试验的影响。
拉伸试验机，如从美国明尼苏达州Eden Prairie的MTS SystemsCorporation获得的那些，被构造成具有底部平台，该平台大于被试验的样品的圆周并平行于底部平台，附着于处于翻转位置中的压缩载荷室中。将试样放置于在台板之下的平台上。该台板与试样接触，并在25mm/min的速率下压缩样品。记录在将样品压缩到它宽度的50％(1英寸)(2.54cm)时所获得的最高力。
材料的压曲(bucking)被确定为压缩力的最大值并且通常是在材料被压缩到它的未压缩长度的50％之前所观察到的。在其中吸收剂的长度低于12英寸(30.5cm)的产品中，材料的EC值能够按下面方式测定。以支配压曲应力的理论模型为基础，在所述的边缘方式压缩构型中，压曲应力与E*t2/(H2)成正比，比例系数是H2/(R*t)的函数，其中E是弹性模量，H是圆柱体的高度，R是圆柱体的半径，和t是材料的厚度。根据力/每单位基重表达该应力，可以表明需要保持恒定的参数是H2/R。因此，对小于12英寸(30.5cm)的样品，应该构造成最大可能的圆和调节它的高度(样品的宽度被切掉)，以使H2/R等于2.1英寸(5.3cm)。边缘方式压缩强度的详细讨论已给出在The Handbook OfPhysical And Mechanical Testing Of Paper And Paperboard，Richard E.Mark编辑，Dekker 1983(1卷)中。
尽管在这里公开的本发明的实施方案目前是优选的，但是在不脱离本发明的精神和范围的前提下能够进行各种改性和改进。本发明的范围由所附权利要求限定，并且在等同的意义和范围内的全部变化被认为包括在其中。
权利要求
1.低密度，开孔，热塑性，吸收性的泡沫体，包括下列物质之中的至少两种基础树脂，表面活性剂，热塑性弹性体，和增塑剂。
2.权利要求1的泡沫体，包括相当于泡沫体的约50重量％-约95重量％的基础树脂。
3.权利要求1或2的泡沫体，其中该基础树脂包括选自聚苯乙烯，苯乙烯共聚物，聚烯烃，聚酯，和它们的结合物中的至少一种。
4.前述权利要求中任何一项的泡沫体，包括相当于泡沫体的约0.05重量％-约10重量％，或约0.1重量％-约5重量％的表面活性剂。
5.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该表面活性剂包括选自非离子表面活性剂和多组分表面活性剂体系中的至少一种。
6.前述权利要求中任何一项的泡沫体，包括相当于泡沫体的约5重量％-约50重量％，或约10重量％-约50重量％的热塑性弹性体。
7.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中热塑性弹性体包括下列物质中的至少一种苯乙烯类嵌段共聚物，该共聚物包括二嵌段和三嵌段共聚物，它们可以包括苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，苯乙烯-异戊二烯-丁二烯-苯乙烯(SIBS)，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)，苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)；基于聚烯烃的热塑性弹性体，其中包括无规嵌段共聚物类，它们包括乙烯α-烯烃共聚物；嵌段共聚物，其中包括氢化丁二烯-异戊二烯-丁二烯嵌段共聚物；立构嵌段聚丙烯；接枝共聚物，其中包括乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)，乙烯-丙烯无规共聚物(EPM)和乙烯丙烯橡胶(EPR)；热塑性弹性体与动态硫化的弹性体-热塑性塑料共混物的共混物；热塑性聚醚酯弹性体；离聚物热塑性弹性体；聚酰胺热塑性弹性体；热塑性聚氨酯；和它们的结合物。
8.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该热塑性弹性体具有相当于热塑性弹性体的总重量的约50％-约80％的苯乙烯类嵌段共聚物热塑性弹性体二嵌段含量。
9.前述权利要求中任何一项的泡沫体，包括相当于泡沫体的约0.5重量％-约10重量％的增塑剂。
10.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该增塑剂包括下列物质中的至少一种聚乙烯；乙烯-乙酸乙烯酯；矿物油，棕榈油，蜡，萘油，石蜡油，乙酰柠檬酸三丁基酯；乙酰柠檬酸三乙酯；水杨酸对叔丁基苯基酯；硬脂酸丁酯；丁基萘基丁基甘醇酸酯；癸二酸二丁酯；二-(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯；邻苯二甲酸二乙酯；己二酸二异丁酯；邻苯二甲酸二异辛酯；二苯基-2-乙基己基磷酸酯；环氧化大豆油；乙基萘基乙基甘醇酸酯；甘油单油酸酯；单异丙基柠檬酸酯；单-，二-，和三硬脂基柠檬酸酯；甘油三乙酸酯(甘油三乙酸酯)；柠檬酸三乙酯；3-(2-xenoyl)-1，2-环氧丙烷；和它们的结合物。
11.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该热塑性弹性体也用作增塑剂。
12.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该泡沫体表面活性剂安定性在泡沫体内保持无损，使得将泡沫体在水中浸泡24小时所得到的上层清液具有约40达因/厘米或更大的表面张力。
13.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该泡沫体在第一次玷污之后具有约1ml/sec/in2或更大的流体浸入通量，在第二次玷污之后具有约1ml/sec/in2或更大的流体浸入通量，和在第三次玷污之后具有约1ml/sec/in2或更大的流体浸入通量。
14.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该泡沫体具有在0.5psi载量下测量的约3克/克或更大的饱和容量。
15.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该泡沫体具有约600毫克或更低，或约300毫克或更低的格利劲度。
16.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该泡沫体具有约250克或更低，或约35克或更低的边缘压缩。
17.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中泡沫体具有约3g/g或更大的粘性流体饱和容量和约1g/g或更大的保持能力。
18.前述权利要求中任何一项的泡沫体，其中该泡沫体包括选自下列这些性能中的至少一种约0.1g/cm3或更低的密度，约50％或更大的开孔含量，约400克/每平方米或更低的基重，约6毫米或更低的总体膨松度，约300克或更大的横向截获撕裂强度，约300克或更大的纵向截获撕裂强度，约20％压缩变定或更低的抗压强度，以及约5cm或更大的垂直芯吸高度。
19.包括前述权利要求中任何一项的泡沫体的吸收性制品。
20.生产前述权利要求中任何一项的低密度，开孔，热塑性，吸收性的泡沫体的方法，包括以下步骤提供包括基础树脂，增塑剂，和表面活性剂的泡沫聚合物配方；采用发泡剂，加热泡沫聚合物配方产生聚合物熔体；将聚合物熔体发泡成约0.1g/cm3或更低的密度；和将聚合物熔体挤出，形成开孔，软度，柔性，热塑性，吸收性的泡沫体。
全文摘要
从包括平衡量的增塑剂和表面活性剂与基础树脂的结合物的泡沫聚合物配方形成软质，柔性，低密度，开孔，热塑性，吸收性的泡沫体。热塑性弹性体能够被添加到泡沫聚合物配方中以改进所得泡沫体的软度，柔性，回弹性，和弹性。该表面活性剂可以是单种表面活性剂，或多组分表面活性剂体系。该泡沫体具有许多品质，如软度和强度，使得该泡沫体特别地适合用于各种个人护理产品，医用产品，等等中。
文档编号A61L15/48GK1890306SQ200480036009
公开日2007年1月3日 申请日期2004年4月29日 优先权日2003年12月5日
发明者J·J·克吕格尔, F·R·拉万斯基, M·G·赖奇曼, P·R·埃利克, A·亚希奥伊, R·E·理查, O·P·托马斯 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司