制造集成分层聚氨酯产品的方法

专利名称：制造集成分层聚氨酯产品的方法
制造集成分层聚氨酯产品的方法相关申请的交互参考本申请在此要求2008年2月26日提交的美国临时申请61/031,401的优先权。 发明领域本发明涉及固化的(cured)、集成的(integrated)、分层的(layered)且不溶于水的 亲水聚氨酯泡沫成型体(foam shapes)的生产，该聚氨酯泡沫成型体包含中心层或区，该 中心层或区富含(enriched)预先测量的量的(pre-measured amount of)水溶性聚合物如聚
环氧乙烷或其它工作成分，当聚氨酯泡沫暴露于溶剂成分如水时，其在长时期内从聚氨 酯基体释放或其起吸收剂的作用。取决于聚氨酯层和工作成分的性能，所述产品适用于 制造安全剃刀的舒适条(comfort strips)、绷带和伤口敷料、美容海绵、清洁和抛光海绵、 废物或家庭清理吸收海绵及很多其它应用。
背景技术：
亲水聚氨酯泡沫的制造是本技术领域内已知的，包括用于个人护理、清洁和相 关领域内的很多应用中的这类聚氨酯泡沫的制造。从已出版的文献已经知道，在聚氨酯 预聚物混合物中加入各种成分，包括化妆品、清洁成分、维生素等，然后使这种混合物 反应或发泡并固化成能用于很多应用的海绵。本技术领域还描述了在聚氨酯泡沫中后加 入添加剂，以试图使聚氨酯带有所需成分。这类技术已应用于多类产品，但对于某些应 用，在采用预加法和后加法时仍存在严重问题。需要改进湿剃刀中所用舒适条的生产， 以得到满足所需产品质量的长寿命产品。此外，需要更有效和灵活的加工方法来生产适 用于各种个人护理、美容、清洁和抛光以及家庭、工业和环境清除应用的成型聚氨酯泡 沫广品。

发明内容
在其最一般的方面，本发明包含制造含有内层或芯区的一种或多种尺寸稳定的 亲水聚氨酯泡沫的分层集成成型产品(Iayeredintegratedshapedproducts)的方法，所述内
层或芯区富含在泡沫固化之前加进泡沫中并在与溶剂如水接触时通过泡沫的孔释放的工 作成分，或者含有在泡沫固化之前加进泡沫中并通过泡沫的孔吸收或吸取接触泡沫的液 体如水或油的吸收剂。在其最一般的方面，该成型产品可以由制备自相同预聚物混合物 的相同聚氨酯泡沫制成，或者可以由2种或更多种制备自不同预聚物混合物和配方的泡 沫制成。在一个优选方面中，本发明包含制造含有内层或芯区的尺寸稳定的亲水聚氨酯 泡沫的分层成型集成产品的方法，所述内层或芯区富含水溶性聚合物如PEO，其在亲水 聚氨酯完全固化之前加进亲水聚氨酯中并当暴露于水时随时间释放。这类集成的、分层 的且成型的产品可用作在很多次相继润湿期间具有长寿命的湿安全剃刀中经改进的皮肤 贴合元件或舒适条。取决于分布在未固化聚氨酯层之间的工作成分和所述聚氨酯的层的 性能，所得分层集成且成型的产品也适用于制造绷带伤口敷料、美容海绵包括用于毛发护理、面部和身体护理及化妆应用的那些、和清除、清洁和抛光海绵、用于家庭干洗和 抗静电应用的海绵、用于环境中废物泄漏或用于工业和家用清理的吸收性海绵。当工作 成分是水溶性聚合物如聚环氧乙烷或美容或清洁成分时，本发明的方法提供在暴露于水 或其它溶剂时显示出长期和受控工作成分释放的分层集成聚氨酯产品。尺寸稳定的亲水聚氨酯的新型分层集成且成型的产品优选如下方法生产a)将含亲水聚氨酯预聚物的含水反应混合物浇注到表面上，以当固化时制备尺 寸稳定的聚氨酯泡沫，形成第一层未固化聚氨酯泡沫，并压缩该未固化泡沫；b)将含有吸收剂或在暴露于溶剂时随时间释放的工作成分的组合物分布到所述 第一层未固化聚氨酯泡沫上；C)然后在所述第一层上进一步添加第二层未固化聚氨酯泡沫并压缩所得未固化 分层物质；d)固化该分层物质，从而制备含有整合的内区的尺寸稳定的亲水聚氨酯的分层 集成且成的产品，所述内区富含所述工作成分，所述工作成分为吸收剂或在暴露于溶剂 时随时间释放。如本文中所用的术语“浇注”意在包括任何方法，其中通过所述方法使含游离 异氰酸酯基团的合适聚氨酯预聚物和含水相，优选含有表面活性剂以及在某些优选实施 方案中含有尺寸控制成分，的混合物，分布、流动或沉积到表面上或模具中，在那里其 被允许固化并获得所需形状。浇注可以通过重力、流动或在环境或升高压力下的喷射进 行。术语“尺寸稳定的”意在覆盖具有允许流体流过孔的多孔或开孔结构的硬质和 高度柔韧的或软质的聚氨酯泡沫，或浮在水上的闭孔泡沫。如本文进一步描述的那样， 优选加入尺寸控制成分以使所得泡沫变硬并使其不太柔韧，取决于尺寸控制成分与所选 聚氨酯预聚物之比。如本文中所用的术语“压缩”是指有力的压缩，如当使片材穿过压缩辊或其它 压缩设备或在压缩辊或其它压缩设备之下通过时所发生的那样。本文中所使用的压缩还 包括在密闭箱中抑制膨胀材料，如新鲜反应性聚氨酯预聚物，从而其形状改变为采取所 述箱的形状，而非升高和溢出。虽然聚环氧乙烷(PEO)是用于从分层集成且成型的亲水聚氨酯制造舒适条的优 选水溶性成分，但是可以以粉末或颗粒形式或以流体形式如悬浮体或溶液使用其它水溶 性成分。合适的水溶性聚合物选自下组聚环氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰 胺、羟丙基纤维素、聚乙烯基咪唑啉和聚甲基丙烯酸羟乙酯，以及所述聚合物的共聚物 和混合物。用于制造分层集成亲水聚氨酯泡沫和海绵的其它合适工作成分包含用于以下的 本领域已知的配方制造包含生物活性成分和抗生素的绷带和伤口敷料，用于清洁和抛 光海绵，包括清洁剂、表面活性剂和磨料的配方，个人护理应用美容海绵，用于干衣机 的干洗和抗静电片材，以及家庭、工业和环境清理用吸收性海绵。这些工作成分在实施 例6-14中加以说明，而且结合这些实施例描述了特别适用于美容海绵的一批工作成分。 换一种说法，其它合适工作成分选自包含以下的组合物从伤口敷料泡沫的芯层释自的 生物活性剂和抗生素，从个人护理海绵的芯层释自的美容成分、从清洁或抛光海绵的芯层释放的清洁剂或磨料、从干衣机用片材或海绵释放的干洗剂和抗静电剂以及通过废物 清除海绵的孔吸收流体的吸收剂。在本发明的实践中，已经发现，将水溶性成分如PEO直接分布到未固化聚氨酯 上，对于实现将这类成分有效地加进分层产品中以实现延长的寿命以及实现最终舒适条 的令人满意的质量(尤其在减小摩擦方面)，是重要的。水溶性聚合物如PEO和类似的工作成分以液体或颗粒形式被分布到未固化聚氨 酯上。使用浆液也在本发明范畴内。在溶剂存在下随时间从集成分层产品释放的其它工 作成分也以液体、颗粒或浆液形式分布到未固化聚氨酯上。同样地，合适的吸收剂作为 固体或液体被直接分布到未固化聚氨酯上。术语“分布”意在包括把工作成分直接加到未固化聚氨酯上，以通过正在进行 的固化反应、压缩和重力的混合作用，提供至少部分被结合到未固化聚氨酯中的这种成 分的层或区的任何方法。在延长时期内溶解或吸收的经包封的工作成分和聚合物的分布 在本发明范畴内。当以粉末或颗粒形式使用水溶性聚合物或类似成分时，优选的颗粒尺寸范围是 约10 约300目，最优选的范围是约40 约100目(标准筛号)。水溶性聚合物或工作成分，基于集成分层且成型的产品的设计性能和计划用 途，被以预先测量的量直接分布到未固化或部分固化的聚氨酯的表面上。在一个优选实 施方案中，最终集成分层产品的约20wt% 约80wt%*PEO构成。该范围也适用于其 它水溶性聚合物和工作成分。一旦建立生产线或能安装测量设备来连续或不连续测量， 就能进行所述量的预先测量，从而能在未固化泡沫上分布已知量的工作成分。粗估量的 使用也在“预先测量的”量的含义内。术语未固化意在包括浇注到表面上后处于任何固化阶段的聚氨酯聚合物，但不 包括完全固化的聚氨酯。重要的是在任一聚氨酯层完全固化之前，最优选在固化的非 常早期的阶段期间，将PEO或其它工作成分分布到聚氨酯上，然后放置第二聚氨酯层， 从而固化反应连同压缩和重力的混合作用导致部分PEO或其它工作成分结合到未固化聚 氨酯层中。虽然不受理论或机理的限制，但是这种结合导致PEO或其它工作成分的有效 夹裹以及然后在暴露于水或其它溶剂时延长的PEO或其它工作成分的释放。虽然在与含 水相混合后用于固化亲水聚氨酯预聚物混合物的时间取决于具体配方和所选的预聚物以 及温度变化很大，但优选PEO或其它工作成分的分布在浇注第一聚氨酯层后约2min内， 更优选约30s内，最优选约IOs内发生。本发明的方法允许使用很多种当与含水相组合时能制备尺寸稳定的泡沫的含游 离异氰酸酯基团的亲水聚氨酯预聚物。当制造更硬质(rigid)的分层集成泡沫时，所述含 水相优选含有尺寸控制成分，如硅灰石，一种已知组成的偏硅酸钙，硅灰石的合成变体 或其它合适的无机或有机成分，和此外，优选地，合适的表面活性成分。除硅灰石外，用于本发明的合适尺寸控制剂包括syloids(二氧化硅和硅胶)、滑 石、蜡包括聚乙烯和天然和合成类型、Cab-o-sil、二氧化硅、热解法二氧化硅、多糖、 糖、羧甲基纤维素(CMC)、长石、含钠、钾、铁、钙和钡或这些元素的组合的铝的硅 酸盐、碳酸盐、碳酸钠和碳酸氢钠、硫酸盐、硫酸钠和钾、超细粉和蜡、微纤维、“短 原料(ShOrtStuff) ”、短合成纤维、炭黑、金属氧化物、二氧化钛和其它有色的金属氧化物。按照本发明的一个方面，为根据所得分层集成且成型聚氨酯泡沫的计划最终用 途制备具有所需坚实度(firmness)或柔软度和所需的包封或结合的PEO等或其它工作 成分的释放速率的分层集成产品，控制聚氨酯预聚物与含水相内尺寸控制剂的比例是重 要的。优选地，聚氨酯预聚物与尺寸控制剂的重量比为约1 2 约2 1，更优选约 1.5 2 约2 1.5。按照本发明的另一个方面，聚氨酯泡沫产品的所需坚实度或柔软 度能通过选择聚氨酯预聚物来控制。在其中需要非常柔软的泡沫的某些应用中，不使用 尺寸控制成分在本发明之内。本发明的方法允许使用很多亲水聚氨酯预聚物，只要它们产生具有所需尺寸稳 定性和对水的亲合度的泡沫即可。一组优选的聚合物是Dow Chemical Company提供 的Hypols JM 5002，3000和2002。适用于生产本发明的泡沫垫的聚氨酯预聚物组合物 描述在例如U.S.专利3,903,232和4,137,200中。相应商业产品来自W.R.Grace &Co.， Lexington.MA 的 Hypol.RTM.生产线，例如，Hypol.RTM.FHP5000, Hypol.RTM.FHP 4000，Hypol.RTM.FHP 3000, Hypol.RTM.FHP2000, Hypol.RTM.FHP 2000 HD, Hypol. RTM.FHP 2002，Hypol.RTM.2000, Hypol.RTM.2002, Hypol.RTM.3000, Hypol.RTM. X6100 和 Hypol.RTM.Hydrogel，现在由 Dow ChemicalCompany 提供。液态树脂通过使 低分子量且带3 8个羟基的多元醇与芳族或脂族二异氰酸酯反应制备。反应后，所述 树脂具有每个所用多元醇分子至少2个游离异氰酸酯基团。合适二异氰酸酯的实例是甲 苯二异氰酸酯、亚甲基二苯基异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯。其它合适商业产品来自 Freeman Chemical Corporation 的 Aquapol.RTM 生产线和 Rynel Inc.的 Trepol.RTM 生产线。在本发明的实践中，使聚氨酯预聚物与含水相在混合区中接触，在此处聚氨酯 预聚物的游离异氰酸酯基团发生水解，同时放出二氧化碳。这导致产生用于浇注到表面 上的未固化聚合物的未固化物质，在表面上其随时间继续反应和固化成具有所需形状和 孔尺寸的聚氨酯泡沫。最优选含水相含有表面活性剂。合适的表面活性剂选自阴离子型、阳离子型、 双极性离子型(两性离子型)、两性型和非离子型表面活性剂和乳化剂。合适表面活性剂 的实例描述在已公开的申请2004/0170670中，该文献通过引用包括于此。按照本发明的另一个方面并考虑到得到的成型聚氨酯泡沫产品的应用或最终用 途，可以将很多种其它聚合物或预聚物加进含水相，然后使其混合物与单独的预聚物在 浇注混合头内混合。水凝胶材料可用于某些个人护理应用。PECOGEL[R]H_12ANDGC310，甲基丙
烯酸二甲基氨基乙酯/聚氨基甲酰基聚乙二醇酯可用于毛发调理和造型应用。PECOGEL H-115,聚氨基甲酰基聚乙二醇酯和PECOGEL 1220用于类似的毛发应用，但具有更大的 耐水性。其它水凝胶包括丙烯酸聚二甲基硅氧烷酯/聚氨基甲酰基聚乙二醇酯。这些 聚合物，作为美容水凝胶成分，也可作为AQUAMERE[TM]H，A, C和S系列的一部分 获得。聚乙烯基硬脂基醚、异十二烷基丙烯酸酯和共聚物、丙烯酸类树脂、TEA盐和聚 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸例如可以以商品名GIOVAREZ[R]获得，也可用于加进含水 相中。用于含水相的其他有用聚合物包括聚甲基乙烯基醚/马来酸聚合物的单烷基酯、 乙烯基吡咯烷酮和甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的季胺化共聚物、乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、烷基化乙烯基吡咯烷酮聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯 酸酯共聚物，以及它们的混合物。对于某些应用，很多硅酮和聚合物也适用于加进含水相。DowComing 193 Fluid(其是 PEG12 Dimethicone)、Dow Corning 1418Fluid(其是聚二甲基硅氧烷)、Dow Corning Fluid 344 (其含有环四硅氧烷和环五硅氧烷)是用于所选择的应用的有用组分的实 例。在本发明的另一个实施方案中，优选在含水相中加入约0.1wt% 约10^%相对 低分子量的PEO，尤其时当所得分层集成泡沫成型体被设计用作舒适条时。加入到含水 相中导致加进少量分散在聚氨酯层中的PEO，除了分布和包含在芯区中的PEO或其它工 作成分以外。在一个更优选的实施方案中，本发明按下列步骤进行a)将含有聚氨酯预聚物和，任选地，含有尺寸控制成分(比例为在固化后有效 产生具有所需硬度或柔软度的尺寸稳定的泡沫)的含水反应混合物浇注到表面上；可剥 离地覆盖(releasably covering)所浇注的材料并使其通过压缩区，以形成第一层未固化的 聚氨酯泡沫；b)从所述第一层除去可剥离的覆盖物；c)将含有工作成分(其为吸收剂或其在暴露于溶剂时随时间释放)的组合物分布 到所述第一层未固化聚氨酯上；d)然后，在所述第一层上添加第二层未固化聚氨酯，以形成含有富含所述工作 成分的芯区的未固化分层物质；e)可剥离地覆盖所述未固化分层物质，使之通过压缩区并固化，以制备固化的 尺寸稳定的分层集成成型亲水聚氨酯泡沫。在一个优选实施方案中，本发明的方法通过如下方式实施将预聚物混合物浇 注到移动表面或带上，最优选覆盖有隔离纸或类似材料，并在所述移动表面上依次实施 上述步骤“a”至“e”。按照本发明，从相对于现有方法的工艺观点看，预聚物和含水相可彼此独立地 配制，然后使它们混合用于浇注和固化，是一个重要优点。将工作成分如PEO在下游直 接添加到未固化聚合物，而非添加在预聚物相内，是一个重要优点。我们已发现，因为 粘度限制，在预聚物相内仅能加进有限量的工作成分如PE0。按照本发明，更高水平的 工作成分(包括PEO、PEO包囊物和其它无水滑爽剂)能被更有效地分布和成层到相同 或不同泡沫层之间的芯区中。按照本发明，进一步有利的是工作成分的所有流体形式都能被分布到芯区上 并包含在芯区中。已知方法并不使得能够在最终成型泡沫产品中使用液体或悬浮体，而 按照本发明这被容易地实现。按照本发明的另一个方面，在希望生产其中2层泡沫基体相同的成型聚氨酯产 品时，这可以通过以下方式实现通过本领域技术人员已知的技术，调节用于覆盖第一 浇注层的可剥离材料如隔离纸的性能，使得相当部分，例如约25 75%的第一层在其通 过压缩区时粘结到隔离纸上并被揭离第一未固化层以允许添加工作成分。取决于隔离纸 的表面处理和性能及压缩程度，未固化聚氨酯的或多或少的一部分可以粘结到其上。在将工作成分如PEO分布在剩下的第一层上之后，在下游施加含有粘结的且仍未固化的部 分的隔离纸作为第二未固化层，然后压缩和固化，以形成含有富含工作成分的芯区的分 层集成且成型的物质。这是本发明方法的一个高度有利的可选方面，即在希望生产具有不同性质的聚 氨酯泡沫层时，例如一层具有相对开放的孔结构以吸收或解吸芯区内所含的工作成分， 而第二层具有细小或相对不可渗透的孔结构，可以从分开的混合头有效地浇注这两个 层，其中不同的预聚物和含水相在工作成分芯层周围被集合在一起，以产生包含具有所 需性能的2个不同层的分层集成泡沫成型体。本发明的成型泡沫产品的一项优选应用是制造舒适条，其是湿剃须安全剃刀中 所用的皮肤贴合元件。通过本发明的方法制成的尺寸稳定的分层集成成型产品可以被进 一步切割成用于作为皮肤贴合元件插入的形状和尺寸。或者，取决于通过本发明的方法 所加进的工作成分，将最终产品切割或制成一定大小，用于如本文所述的其它应用中。加进PEO和其它水溶性聚合物的方法导致能对于相继湿润与干燥反复使用的有 利舒适条，这是因为其中内部区域富含水溶性聚合物的分层集成成型产品的高装载量和 延长的释放性能。附图简述

图1描述制造含有预先测量的量的工作成分如PEO的分层集成聚氨酯成型体的 系统。图2是在数字2和箭头所示点处取的截面，图示在最终压缩层之前，各自具有孔 的上和下聚氨酯泡沫层和含有粉末工作成分如PEO的中心芯区。图3是在数字3和箭头所示点处取的截面，图示在最终压缩层之后，各自具有孔 的上和下聚氨酯泡沫层和含有粉末工作成分如PEO的中心芯区。图4是下面参考图1描述的方法的产品的显微照片。发明详述在发展本发明概念的过程中，我们已发现，为制造尺寸稳定的产品如剃刀用舒 适条，能加进预聚物混合物中的PEO量受到粘度和相关考虑的限制；因此，在亲水聚氨 酯的预聚物混合物中预先加入PEO并没有导致泡沫中足够的PEO加载。使用已知过程， 我们发现，PEO可加入至含水预聚物混合物的最高约25wt%，但因为破坏有效的混合头 操作的粘度考虑而不能高于25wt%。此外，我们发现，将PEO等加入这种含水预聚物混 合物限制了使用某些可商业获得的预聚物，而这些预聚物适合于生产用于许多应用的很 多有用泡沫或海绵产品。在发展本发明的概念的过程中，我们也已确定，将PEO等后加入到亲水聚氨酯 泡沫中不会导致完全令人满意的PEO加载以实现安全剃刀用先进舒适条所需的延长寿 命。按照本发明的方法，我们已经克服了许多问题以提供所述方法的新的和有用的 产品。因此，通过本发明的方法生产了含有中心区或层的分层集成且尺寸稳定的亲水聚 氨酯泡沫，所述中心区或层富含预先测量的量的水溶性聚合物如PEO，其适用于很多湿 润和干燥循环，例如每日重复使用含舒适条的湿剃须刀中发生的那样。在延长天数的使 用期间，由于其被润湿然后干燥，所以PEO在延长的时期内被从芯区释放。由本发明方法的产品所制成的舒适条提供理想的PEO和其它工作成分的延长释放并优于现有技术。在现有技术的舒适条内加进维生素和舒缓成分如芦荟(aloe)是已知的。通过本 发明的方法这些和其它类似成分可以与PEO等一起进行分布。按照本发明，生产了包含所需聚氨酯泡沫的外层和富含合适工作成分(包括水 溶性聚合物如聚环氧乙烷(PEO))的内部区域或层的尺寸稳定的亲水聚氨酯泡沫的分层集 成成型体。这是通过以下方式实现的将含水的亲水聚氨酯预聚物反应混合物浇注到优选 覆盖有隔离纸的表面上，用第二隔离纸覆盖该浇注的混合物并使该受隔离纸保护的物质 通过压缩辊，以制造具有所需厚度和宽度的第一未固化聚合物层。在仍未固化时，偏转 或除去部分所述上或第二隔离纸，以允许例如将包含预先测量的量的工作成分如PEO的 组合物分布到第一未固化聚氨酯层上。工作成分如PEO可以作为细分散固体或以流体形 式通过本领域已知的设备施加至未固化聚氨酯层。在添加PEO之后和重新放置隔离纸之 前，在含PEO的第一未固化聚氨酯层上浇注第二预聚物反应混合物。然后在所得分层物 质上放置或重新放置隔离纸并通过压缩辊，以制备具有所需厚度的含有富含PEO的中心 芯的集成分层聚氨酯泡沫产品。在固化后所得产品可通过切割成应用(如可用作安全剃 刀剃须辅件的舒适条)所需的尺寸和形状进一步成型。按照本发明的方法，我们已发现，相对高百分数的PEO可被加入到集成分层亲 水聚氨酯的中心区中。所需的水溶性聚合物如PEO的精确量取决于具体应用和拟达到的 期望产品质量。在用于安全剃刀的舒适条或剃须辅件的制备中，可加入任何合适量的水 溶性聚合物，如PE0。水溶性聚合物的优选量是最终分层成型聚氨酯泡沫产品重量的约 20wt% 约80wt%，最优选的量是约30wt% 约50wt%。这些范围也适用于本文描述的 其它工作成分。参考图1，含水相和分开的预聚物相被引进混合区10中。按照本发明的方法用 来制造尺寸稳定的亲水聚氨酯泡沫的组合物的实例描述在下列实施例1 5中。虽然按需要为了额外的加载在预聚物反应混合物中使用PEO或其它水溶性聚合 物在本发明的范围内，但优选使用不含PEO或类似物的反应混合物，以避免粘度和相关 问题。但在预聚物混合物中，以其中粘度或其它问题被最小化的低水平使用少量PEO来 制造一或两个聚氨酯成型体在本发明的范围内。因此，PEO或如本文所述的其它水溶性 聚合物以约0.1 约10%的重量百分比量被加入。使含水预聚物混合物通过混合头12并浇注到来自辊14的下隔离纸16上。在该 实例中，隔离纸和浇注到其上的混合物以受控速率自上游工艺端17移向下游工艺端21。 可使用任何合适的混合及分配设备来将含水预聚物混合物浇注到隔离纸上。希望浇注足 够量的预聚物以从侧边15至侧边13完全覆盖下隔离纸，如图1所示。下隔离纸支撑在 基座23上，基座23可以通过已知方式如所示的热水管线进行加热，以控制在从图1的端 17向前移向端21时聚氨酯的粘度和固化速率。用于聚氨酯的合适商业混合和分配设备是 本领域已知的，例如来自ESCO，Edge Sweets Company。使浇注在隔离纸16上的聚氨酯预聚物通过图1中显示为压缩辊20的压缩区。所 述压缩辊可以是弹性安装的，以提供调节张力的手段并用于制造取决于产品设计的最终 用途具有所需厚度的第一聚氨酯层19。用于调节未固化聚氨酯泡沫的尺寸和表面状况的任何合适方法和设备都可使用。在通过压缩辊20之前，分配自辊18的上隔离纸30以使 之从压缩辊20下面通过的方式喂入，以防止第一未固化聚氨酯层粘结在辊上并确保更均 勻的部分固化聚氨酯泡沫的层。在其上分布工作成分如PEO之前，第一部分固化或未固化聚氨酯泡沫层19的固 化程度，取决于隔离纸上的泡沫层的移动速度和被加热的基座23的温度。调节移动速度 使得未固化泡沫优选地以少于约30s，最优选以少于IOs达到分布设备41。如需要，在隔离纸在辊22处揭起之前，使用图中未示出的控制设备向隔离纸施 加压力，以防未固化的层19因继续反应而升高。在分层集成物质离开辊60时，可能需 要类似的控制设备。如果在添加工作成分如PEO之前的间隔太长，则聚氨酯聚合物固化到如下程 度PEO不再能被满意地结合到第一聚氨酯聚合物中以及聚合物不再与第二聚氨酯层和 工作成分结合成整体而提供集成分层物质。由于已固化的聚氨酯包含开孔基体，所以在 添加PEO之前聚氨酯层就完全或大部分固化的地方，可能会损失部分液体或颗粒PEO。隔离纸30在辊22处揭离未固化的泡沫，露出未固化或部分固化的聚氨酯表面40 以使得能分布工作成分如PEO，并且以使得能在已分布的工作成分上沉积第二层未固化 聚氨酯。可以通过本领域已知的技术调节包括剥离材料组成、喷在隔离纸上的添加剂、 温度和压缩辊20的压力的条件，以使优选约25 约75%未固化泡沫层19粘结在剥离材 料上，留下将被移向分配器41的剩余部分。或者，可以调节上述剥离材料和其它因素 的条件使得隔离纸30在辊22处被揭起时，基本没有未固化聚氨酯泡沫粘结在隔离纸30 上。隔离纸30上的在辊22处被揭起的未固化泡沫，在隔离纸30从第二组压缩辊60下 通过时作为上层或上层的一部分被重新组合。在分配器区41处，工作成分如PEO或其它合适的水溶性聚合物被分布到未固化 聚氨酯泡沫表面40上。使用本领域已知的测量和分布粉末或颗粒PEO等的手段，把预先 测量的量的PEO均勻地添加在未固化泡沫的整个幅宽上。分布测量的量的颗粒材料的设 备从Charlotte，NC的Gough Econ, Inc已知，如它们的线型振动进料机Model GF.K-Tron 提供一系列用于精确分布预先测量的体积的具有恒定堆积密度颗粒的进料机。同样地， PEO和其它工作成分能够以流体形式作为部分溶液化的(solubilized)含水悬浮体或完全溶解 的溶液通过本领域已知的液体分配或喷雾手段添加。例如，The Dubois Equipment Company 的SP-12喷雾单元适用于按本发明以液体和其它流体形式分布预先测量的量的工作成分。虽然关于在第一或单个未固化泡沫层的上分布工作成分如PEO描述了本发明， 但是，将工作成分等量地或以任何所需比例分布在2层或更多层未固化泡沫上，然后组 合所述层以制成具有至少一个富含工作成分的芯层的分层集成成型体，在本发明范围 内。使用本发明制造多个各自含有工作成分的芯区的泡沫层，也在本发明范围内。为制造舒适条，在含PEO芯层的尺寸稳定的亲水聚氨酯泡沫的制备中，整个分 层集成成型泡沫的厚度优选为约2 约10mm。对于许多应用，从数毫米至厘米级的较 大厚度是理想的。但是，取决于应用和所用的设备，按照本发明可以生产具有任何期望 尺寸的成型泡沫产品。基座23的温度通过本领域已知的合适加热装置进行控制，包括图1所示热水 管。其它已知装置包括电阻装置、借此热空气接触固化中的聚合物的对流加热装置和利用辐照和光化性光的装置。对温度进行控制以使得实现希望的聚合物固化速率。在图1所示的实施方案中，关于从第一未固化聚氨酯泡沫层19揭离的隔离纸 30，配置了另外的辊24，26，48和50以偏转或揭开隔离纸30，在第二混合区46的点之 外隔离纸被放回原位。图1中所示的构造保持了粘结在隔离纸上的未固化泡沫，从而其 保持完整以在压缩辊60下面重新组合。第二含水预聚物混合物被引入到第二混合区46中。该含水预聚物混合物的组成 与用来制造第一聚氨酯泡沫层的那一个的相同或不同。图示在图2和3截面中的泡沫代 表用第一和第二聚氨酯泡沫层相同的预聚物混合物制备的泡沫。在图1中，第二聚氨酯泡沫层62是在工艺中将PEO层42分布在第一泡沫层上的 点的下游被浇注到第一层19的表面上。第二泡沫层从包含在混合罐46和被隔离纸挡住 看不见的混合头中的预聚物混合物浇铸。该第二层优选从侧边13至侧边15覆盖层42。 包含第一未固化泡沫层19、PEO层42和第二未固化泡沫层62的物质用隔离纸30覆盖并 通过压缩辊60。隔离纸30由辊50在压缩辊之下喂入，以便在第二未固化聚氨酯层在辊 60下面通过时，保护第二未固化聚氨酯层的表面，从而允许在第二聚氨酯层62上形成光 滑表面以及形成含工作成分如PEO的芯层的集成分层聚氨酯泡沫成型体。在图1的端21 以外允许泡沫成型体可以环境条件下固化或采用加热固化。下列实施例1 5说明生产适用于制造湿剃须刀用舒适条的分层集成聚氨酯泡沫 产品，其含有富含PEO的芯区。在实施例1 5中，PEO-2是来自Rita Chemical Co.的 分子量约400,000的纯化PEO。作为PEO列出的成分是来自Dow Chemical Company的 PEO粉末，而且该粉末被分布到未固化泡沫上。PluronicL-44是非离子型表面活性剂， 聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物。含水相由PEO-2、Pluronic L-44、Wollastonite400和 水组成。HypoUM-5002是亲水聚氨酯预聚物，亚甲基二苯基二异氰酸酯。实施例1
成分配方wt%干燥成型体wt%蒸馏水21.874.87PEO-21.041.27PluronicL-443.113.79Wollastonite 40026.0431.70Hypol JM-500222.3227.18PEO25.6231.19总计100100
来自Dow的PEO是通过40目筛并保留在60目筛上的过筛材料；该PEO是40目。含水相与聚合物相之比是70%含水相比30%聚合物相。分层集成成型体以以下方式制造通过将含水预聚物反应混合物浇注在2张隔 离纸之间并在金属箱内模制以形成经压缩的层或片，制造第一层未固化聚氨酯泡沫。然 后拉起上隔离纸，露出是约相等且是形成的层的两半。接着，在仍未固化时，把PECK40 目)均勻地分布在下层上，然后在下层上把上层放回。然后在金属箱内压缩模制所得分 层物质，以形成厚约3mm的含有作为芯区或层的PEO的多孔亲水泡沫成型体。各步骤 通过重量分析测定。总PEO为32.46%。实施例2
成分配方wt%干燥成型体Wt%蒸馏水20.596.33PEO-21.001.58Pluronic L-442.944.65Wollastonite 40024.5138.80Hypol JM-500221.0233.28PEO29.9415.36总计100100来自Dow的PEO是通过100目筛并保持在盘中的过筛材料；该PEO是100目。 含水相与聚合物相之比是70%含水相比30%聚合物相。分层集成成型体以以下方式制 造通过在金属箱中的2张隔离纸之间浇注含水预聚物反应混合物以形成经压缩的层或 片，制造第一层未固化聚氨酯泡沫。然后拉起上隔离纸，露出是约相等且是形成的层的 两半。接着，在仍未固化时，把PEO (100目)均勻地分布在下层上，然后在下层上把上 层放回。然后在金属箱内压缩模制所得分层物质，以形成厚约3mm的含有作为芯区或层 的PEO的多孔亲水泡沫成型体。各步骤通过重量分析测定。总PEO为16.94%。实施例3
成分配方Wt %干燥成型体Wt%蒸馏水42.516.5权利要求
1.制造包含尺寸稳定的亲水聚氨酯泡沫的分层集成成型产品的方法，该方法包含a)将包含含有游离异氰酸酯基团的聚氨酯预聚物和，任选地，尺寸控制成分，比例 为当固化时有效产生具有理想坚实度的尺寸稳定的泡沫，的含水反应混合物浇注到表面 上，从而产生第一层未固化的聚氨酯泡沫并压缩所述第一层；b)将含有吸收剂或当暴露于溶剂流体时随时间释放的工作成分的组合物分布到所述 第一层未固化的聚氨酯上；c)此后在所述第一层上进一步添加第二层未固化的聚氨酯并压缩所得的未固化的分 层物质；d)固化该分层物质，以产生所得到的含有芯区的尺寸稳定的亲水聚氨酯泡沫的分层 集成成型产品，所述芯区富含吸收剂或当暴露于溶剂流体时随时间释放的工作成分。
2.权利要求1的方法，其中所述组合物含有包含选自以下的水溶性聚合物的工作成 分聚环氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、羟丙基纤维素、聚乙烯基咪唑啉和 聚甲基丙烯酸羟乙酯，以及所述聚合物的共聚物和混合物。
3.权利要求2的方法，其中所述含有水溶性聚合物的组合物为颗粒尺寸为约10目 约300目的粉末形式。
4.权利要求1的方法，其中所述含有水溶性聚合物的组合物以预先测量的量加入。
5.权利要求1的方法，其中所述含水反应混合物含有亲水聚氨酯预聚物和尺寸控制 剂，其比例是当固化时能够产生尺寸稳定的泡沫。
6.权利要求5的方法，其中所述含水反应混合物还含有表面活性剂。
7.权利要求5的方法，其中所述预聚物与尺寸控制剂的比例为约1 2 约2 1。
8.权利要求4的方法，其中水溶性聚合物的量为固化后最终分层集成产品的约 20wt% 约 80wt%。
9.权利要求1的方法，其中浇注在所述表面上的所述含水反应混合物还含有约 0.01wt% 约 10wt%&PEO。
10.制造含有尺寸稳定的亲水聚氨酯的分层集成成型产品的方法，该方法包含a)将含有聚氨酯预聚物和，任选地，尺寸控制成分，比例为当固化时有效产生尺 寸稳定的泡沫，的含水反应混合物浇注到表面上，从而形成未固化的聚氨酯泡沫的浇注 层；b)可剥离地覆盖所述浇注层并使其通过压缩区，以形成第一层未固化的聚氨酯泡沫；c)从所述第一层除去可剥离覆盖物；d)将含有吸收剂或当暴露于溶剂流体时随时间释放的工作成分的组合物分布到所述 第一层未固化的聚氨酯上；e)此后，在分布所述工作成分后将第二层未固化的聚氨酯添加到所述第一未固化层 上，以形成未固化的分层集成物质；f)可剥离地覆盖所述分层集成物质并使其通过压缩区；和对其进行固化，以形成含 有所述工作成分的芯区的已固化的尺寸稳定的分层集成产品。
11.权利要求10的方法，其中第二层未固化的聚氨酯是通过以下方式添加将含有 与步骤“a”中相同的聚氨酯预聚物或不同的聚氨酯预聚物的含水反应混合物浇注到所述第一未固化层上。
12.权利要求10的方法，其中所述工作成分包含有效量的聚环氧乙烷，以及其中所述 尺寸稳定的分层集成产品被切割成适合于插入安全剃刀中刀片元件附近的舒适条。
13.制造含有尺寸稳定的亲水聚氨酯的分层集成成型产品的方法，该方法包含a)将含有聚氨酯预聚物和尺寸控制成分，比例为当固化时有效产生尺寸稳定的泡 沫，的含水反应混合物浇注到表面上，从而形成未固化的聚氨酯泡沫的浇注层；b)可剥离地覆盖所述浇注层并使其通过压缩区，以形成第一层未固化的聚氨酯泡沫；c)从所述第一层除去可剥离覆盖物，其中部分所述第一层未固化的聚氨酯粘结于其上；d)将含有吸收剂或当暴露于溶剂时随时间释放的工作成分的组合物分布到所述第一 层未固化的聚氨酯上；e)此后，用来自所述第一未固化层的、部分所述第一层未固化的聚氨酯粘结于其上 的所述可剥离覆盖物覆盖所述第一未固化层，以提供第二层未固化的聚氨酯并形成所述 工作成分的芯层；f)压缩并然后固化所得物质，以产生固化的分层集成成型泡沫产品。
14.权利要求1、10和13的方法，其中所述工作成分选自包含以下的组合物用于从 绷带或伤口敷料泡沫的芯层释放的生物活性剂或抗生素，用于从个人护理海绵的芯层释 放的美容成分，用于从清洁或抛光海绵的芯层释放的清洁剂或磨料，用于从干衣机中所 用片材释放的干洗剂或抗静电剂，以及通过废物清除海绵的孔吸收流体的吸收剂。
全文摘要
含有水溶性聚合物如聚环氧乙烷(PEO)的芯层的聚氨酯成型体通过以下方式生产将含有亲水聚氨酯的预聚物的含水混合物浇注到表面(16)上，作为未固化聚氨酯的第一层(19)，用隔离纸(30)覆盖该未固化第一层并压缩该层，暴露未固化的第一层隔离纸并在未固化表面(40)上分布PEO(42)，在聚氨酯仍未固化时，在PEO(42)上施加未固化聚氨酯的第二层(62)，然后用隔离纸(30)覆盖所得物质并压缩之，以形成含芯区的集成分层成型制品，所述芯区富含PEO，其当弄湿时在长周期内释放PEO。所述第二层通过如下方法施加在暴露第一未固化层(19)时，使约一半第一未固化泡沫层(19)粘结到隔离纸(30)上，然后使粘结的材料重新结合在PEO(42)上面并进一步压缩所得物质，以形成集成分层成型制品。或者，第二层(62)可以通过如下方法施加在分布PEO(42)后，独立地浇注未固化聚氨酯泡沫的第二层(62)，然后压缩和固化。含PEO的成型体可用于制造用于湿剃刀的改善的舒适条。所述方法的其中芯区含有其它指定工作成分的成型体产品适用于包括绷带和伤口敷料、美容海绵、清洁和抛光海绵、干洗和抗静电片材的应用，以及适用于家庭、工业和环境清洁及废物回收。
文档编号B29C44/24GK102015243SQ200980114803
公开日2011年4月13日 申请日期2009年2月26日 优先权日2008年2月26日
发明者J·史密斯 申请人:永备电池有限公司