专利名称：聚合、固化和干燥高内相乳液的连续方法
技术领域：
本发明涉及从油包水高内相乳液(HIPEs)成型、聚合并选择性干燥多孔聚合物泡沫的连续方法。
油包水乳液是通常称为“内部”水相的不连续或离散粒子在连续或“外部”油相中的分散体。乳液可包含等量和大于70体积％的内相。这些通常称为高内相乳液。内水相在这样乳液中的体积分数可以高至90％且通常高至95％，一些报导称HIPEs含高至98％的水相。
高内相乳液(HIPEs)在形成多孔聚合物材料中的用途是公知的且例如，在壳牌石油公司(Shell)的美国专利5,210，104和5,200,433；LeverBrothers Company(Lever)的美国专利4,536,521和4,788,225；和宝洁(P&G)的美国专利5,147,345、5,331,015、5,260,345、5,268,224和5,318,554中都有描述。在描述的HIPEs中，外油相典型地包括乙烯基可聚合单体，如丙烯酸-2-乙基己酯和苯乙烯，和交联单体如二乙烯基苯。内水相典型地包括水，自由基引发剂(如果引发剂不存在于油相中)和电解质。为形成稳定的乳液，在乳化之前将表面活性剂加入到油相中。通常使用的乳液稳定表面活性剂包括，例如，非离子表面活性剂，如脱水山梨醇酯(如单油酸脱水山梨醇酯和单月桂酸脱水山梨醇酯)。然后使获得的乳液经受足以聚合油相中的单体以形成多孔聚合物的聚合条件。
理想地，人们希望以连续方式生产聚合的HIPE泡沫，从而有效使用设备空间和体积并简化生产工艺。HIPE的连续生产工艺已经有文献记载(参照例如美国专利3,565,817、3,946,994、4,018,426、4,844,620、5,149,720、5,198,472、5,250,576和5,827,909)，然而所有这些专利由于没解决一旦制备好后如何连续成型、聚合和干燥HIPE而达不到完全连续工艺。
美国专利3,565,817、3,946,994、4,018,426、和4,844,620公开了高内相乳液(HIPEs)的连续生产工艺，但并没有解决成型，聚合或干燥乳液。
Des Marais等人的美国专利5,149,720、5,198,472、和5,250,576以及Des Marais的美国专利5,827,909公开了可聚合高内相乳液(HIPEs)的连续生产工艺。这些专利教导一旦制备好HIPE后，可通过将HIPE乳液放入合适的聚合容器并使其中的乳液经受固化条件而得到聚合。因此，该公开的工艺，包括HIPE制备、成型、聚合和干燥局限于间歇或半间歇工艺。
为达到更完全连续工艺的最近尝试是Nazim等人的美国专利5,670,101(‘101专利)，它公开了用HIPE填充聚合物“管”的工艺。然后将填充HIPE的管缠绕并聚合。在‘101专利中公开的工艺的主要缺点在于这样的事实，这实际上半连续工艺而不是连续工艺。在‘101工艺中，将管子用HIPE填充，然后缠绕在线轴上直到将线轴缠满。然后将线轴从聚合生产线取出同时缠绕另一个线轴。(例如参照，7栏39行ff.)。US5,670,101的发明更精确地描述为采用可聚合HIPE填充塑料管的半连续工艺。此外，‘101工艺要求人们从线轴解开聚合的泡沫，从HIPE除去袋子并在工艺开始时抛弃袋子或再实施。
令人遗憾地，尽管HIPEs的连续生产是已知的，现有技术局限于用于成型、聚合和干燥HIPE的间歇或半间歇工艺。需要具有成型、聚合和干燥聚合的HIPE泡沫的连续方法使得生产HIPE泡沫的整个方法可以是连续的。
相反地，本申请的发明从开始直到最后HIPE泡沫的干燥在本质上是连续的。不同于现有技术工艺，本发明从制备HIPE到固化和干燥HIPE的工艺中不需中断。本发明的方法克服了现有技术的缺点，这是由于它并不要求将HIPE放入聚合容器中和然后再取出用于干燥和/或应用，本发明的方法也不要求将HIPE放入袋子中，这需要将袋子缠绕，解开和再实施或抛弃。而且，申请的本发明使用连续HIPE网以在工艺中移动HIPE。
本发明包括成型和聚合高内相乳液(HIPE)的完全连续方法。该方法通过提供包括如下物质的高内相乳液(HIPE)而开始a)至少70体积％的包括一种或多种可聚合单体的外相；b)有效量的可产生高内相乳液的表面活性剂；和c)内相。然后将HIPE沉积到下移动载体基材上并在载体基材上平整到所需的厚度。然后使载体携带乳液通过加热区足以聚合HIPE中至少75％单体的时间。最后，将聚合的HIPE通过干燥区足以从最终产物除去大于50％内相的时间。
由本发明方法生产泡沫可以用作，例如，吸收剂材料、隔热材料、隔声材料、和过滤器。
图1是本发明的示意图，它包括两个下移动载体基材，上移动基材，用于加热区的烘箱，一对压料辊(nip roller)和用于干燥区的烘箱和用于辊压最终泡沫的芯轴。
图2是本发明的示意图，它包括结合到泡沫上的下移动载体基材，用于平整HIPE到所需厚度的刀片，用于加热区的蒸汽通道，用于将聚合的HIPE在输送带上切成片段的穿梭刀，和用于干燥区的烘箱。
图3是本发明的示意图，它包括下载体基材，平整刀片，用于加热区的烘箱，用于干燥区的压料辊，和在其上将干燥泡沫收集为卷材的芯轴。
图4是本发明的侧视图，它包括包括两个下移动载体基材的垂直取向移动基材，其中一个结合到泡沫上，和两个上移动基材，其中一个结合到泡沫上，用于加热区的烘箱，用于干燥区的压料辊和烘箱，和在其上将干燥泡沫收集为卷材的芯轴。
本发明包括一种用于成型和聚合高内相乳液(HIPE)的完全连续方法，它包括如下步骤1)提供包括如下物质的高内相乳液(HIPE)a)至少70体积％的包括一种或多种可聚合单体的外相；b)有效量的可产生高内相乳液的表面活性剂；和c)内相2)将乳液沉积到下移动载体基材上；3)在载体基材上将乳液平整到所需的厚度；4)通过将乳液和下移动载体基材经过加热区足以在加热区末端处聚合HIPE中至少75％单体的时间而聚合单体；和5)将聚合的HIPE经过干燥区足以生产除去大于50％内相的泡沫的时间。
制备油包水乳液的方法在本领域是已知的，例如，在美国专利4,522,953和5,210,104中，其公开内容在此引入作为参考，且这些方法可用于本发明的实施。用于连续流动的HIPE制备方法在文献中也已充分建立。参照，例如，美国专利3,565,817、3,946,994、4,018,426、4,844,620、5,149,720、5,198,472、5,250,576和5,827,909；其公开内容在此引入作为参考。根据这些方法，在相对低水对油相比率下，通过连续地将特定类型的含单体油相和确定类型的含电解质水相引入动态混合区而形成HIPE。然后平稳地调节流量以增加填至动态混合区物流的水对油比率同时使动态混合区的物质经受足以形成HIPE的剪切搅拌。然后将动态混合区的物质送到并通过静态混合区。
尽管可聚合HIPEs的生产，包括HIPEs的连续生产工艺，是已知的，现有技术局限于用于成型、聚合和干燥HIPE的间歇或半间歇工艺。
与已知方法相对比，本发明从开始到最终HIPE泡沫的干燥在本质上是连续的。不同于现有技术工艺，本发明从制备HIPE到固化和干燥HIPE的工艺中不需中断。有利地，本发明的方法并不要求将HIPE放入聚合容器中和然后再次取出用于干燥和/或使用。此外，本发明的方法也不要求将HIPE置于环绕中，而这需将该环绕进行缠绕、打开和再实施或抛弃。而且，申请的本发明使用连续HIPE网以在工艺中移动HIPE。
适用于本发明的可聚合HIPEs可以是油包水或水包油型，因.此“水”并不局限于水基相但更一般是两相中极性较强的相。同样，“油”表示两相中极性较弱的相。外相包括一种或多种可以聚合以形成泡沫结构的单体。内相也可包含单体或可交联聚合物，例如在美国专利5,250,576中描述的那样。
优选使用油包水HIPEs，其中水相占乳液体积的至少75％，更优选至少90％，再优选至少95％，最优选至少约98％。
油相优选包括乙烯基可聚合单体。可以在本发明实施中采用的乙烯基可聚合单体是具有烯属不饱和的任何可聚合单体，它可制备为HIPE油相的一部分。通常，HIPEs有利地从如下物质的任一种或两种制备(i)至少一种倾向于向获得的多孔聚合物材料赋予玻璃状性能的单体(玻璃状单体)和(ii)至少一种倾向于向获得的多孔聚合物材料赋予橡胶状性能的单体(橡胶状单体)。
对于本发明的目的，玻璃状单体定义为会产生玻璃化转变温度高于约40℃的均聚物的单体物质。优选的玻璃状单体包括甲基丙烯酸酯基单体，例如，甲基丙烯酸甲酯，和苯乙烯基单体，例如，各种单亚乙烯基芳族物质如苯乙烯、邻-甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基乙苯和乙烯基甲苯。更优选的玻璃状单体包括苯乙烯、邻-甲基苯乙烯和氯甲基苯乙烯。最优选的玻璃状单体是苯乙烯。
对于本发明的目的，橡胶状单体定义为会产生玻璃化转变温度为约40℃或更低的均聚物的单体物质。优选的橡胶状单体包括烯属不饱和酸的烷基酯(“丙烯酸酯”或“甲基丙烯酸酯”)，如丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异癸酯及其混合物；乙烯基脂族和脂环族烃如丁二烯、异戊二烯、以及这些低聚物的组合。更优选的橡胶状单体包括丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丁二烯、异戊二烯以及这些低聚物的组合。最优选的橡胶状单体是丙烯酸-2-乙基己酯。
尽管最有利使用的乙烯基可聚合单体的数量取决于多种因素，如具体的单体，通常，乙烯基可聚合单体的使用量至多为总油相的100wt％。优选乙烯基可聚合单体的使用量大于总油相的10wt％，更优选大于约25wt％，再优选大于约50wt％，进一步优选大于75wt％。
另外，HIPE可包括交联单体。可用于本发明实施中来制备HIPE的交联单体包括能够与乙烯基单体反应的任何多官能不饱和单体。尽管不要求，优选交联单体可溶于油相。多官能不饱和交联单体包括，例如，二乙烯苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸-3-丁酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和甲基丙烯酸烯丙酯。非常有利使用的交联单体的数量取决于多种因素，如具体的单体和在最终泡沫所需的物理性能。如使用，交联单体的使用量典型地大于总油相的0wt％，优选大于5wt％，且最优选大于约10wt％。可使用的交联单体的数量至多为100wt％。
优选在本发明的实施中使用自由基引发剂以增加HIPE的聚合速率。可用于本发明的引发剂包括水溶性引发剂，例如，过硫酸钾或钠和各种氧化还原体系如与焦亚硫酸钠一起的过硫酸铵和油溶性引发剂，例如，偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化苯甲酰、过氧化甲基乙基酮和过氧二碳酸二-2-乙基己酯和月桂酰过氧化物。根据引发剂是水溶性还是油溶性的，可以将引发剂加入到水相或油相中。也可以使用水溶性和油溶性引发剂的组合。引发剂应当以有效量存在以聚合单体。典型地，引发剂的存在量可以为总油相的约0.005-约20wt％，优选约0.1-约10wt％和最优选约0.1-约5wt％。
任选地，内水相可包括水溶性电解质用于协助表面活性剂形成稳定乳液，控制泡沫的孔隙率和/或如果留为泡沫材料的残余组分，增强获得的聚合物泡沫材料的亲水性。可以在本发明实施中使用的水溶性电解质包括无机盐(单价的，二价的，三价的及其混合物)，例如，碱金属盐、碱土金属盐和重金属盐如卤化物、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐及其混合物。这样的电解质包括，例如，氯化钠、硫酸钠、氯化钾、硫酸钾、氯化锂、氯化镁、氯化钙、硫酸镁、氯化铝及其混合物。含有单价阴离子的单价或二价盐，如卤化物是优选的。尽管非常有利使用的电解质的数量取决于多种因素，如具体的化合物，泡沫的所需孔隙率和使用的表面活性剂，通常，可使用电解质的量为总含水混合物的约10wt％，更优选为约5wt％和最优选为约1wt％。
如需要，聚合物电解质，如聚丙烯酸钠也可以包括在水相中。通常，可以使用聚合物电解质以增加含水流体在最终泡沫中的保留，例如在美国专利5,900,437中描述的那样，其公开内容在此引入作为参考。
内水相还可包括非电解质亲水组分，例如甘油，只要制备好HIPE并聚合成泡沫，它就可留在泡沫中以增强亲水性。
通常由HIPE稳定表面活性剂稳定HIPE。可用于本发明实施中以制备油包水高内相乳液的表面活性剂包括非离子表面活性剂，例如，脱水山梨醇酯，包括单油酸脱水山梨醇酯和单月桂酸脱水山梨醇酯；甘油酯，如单油酸甘油酯、单油酸二甘油酯、PEG200二油酸酯、聚甘油的部分脂肪酸酯；阳离子表面活性剂，如铵盐；和阴离子表面活性剂，如某些有机硫酸酯和磺酸盐化合物。同样合适的是非离子，阴离子，和阳离子可聚合表面活性剂如在美国专利5,977,194中描述的那些，其公开内容在此引入作为参考。这样的表面活性剂包括含有可聚合乙烯基的非离子和阳离子表面活性剂和能够在聚合条件下进行接枝反应的表面活性剂(可接枝表面活性剂)。优选是包括一个或多个聚(环氧丁烷)嵌段和一个或多个聚(环氧乙烷)嵌段的嵌段共聚物。同样合适的是可聚合和不可聚合聚(环氧丁烷/环氧乙烷)硫酸酯基表面活性剂。
使用的表面活性剂数量必须使得会形成油包水高内相乳液。通常，表面活性剂的存在量需要大于油相的0wt％，优选大于约0.1wt％。通常，表面活性剂的使用量小于油相的约25wt％，优选小于15wt％，更优选小于约10wt％，最优选小于约5wt％。
根据本发明，将可聚合HIPE从乳化器沉积到下移动载体基材上。沉积可以通过任何数目的方式完成，包括例如，通过挤压HIPE经过管子，该管子在下移动载体基材的平面中但以垂直于下移动载体基材的移动方向来回穿过下移动载体基材。下移动载体基材的主要功能是当将HIPE输送到用于聚合的加热区中时保留HIPE的连续性。下移动载体基材可以是，例如，涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维结网的输送带。这样的输送带可在整个成型、聚合和干燥工艺中运行或它可以仅包括在工艺的一部分中。
或者，输送器可以具有3维结构，使HIPE在其上成型以将HIPE确定成具有非平面3维形状的网状物。例如，输送器可具有规则(或不规则)放置的凹座，它由HIPE填充使得最终泡沫的表面上具有突起。其它例子包括带有轧花或凹陷的包括几何形状、徽章和标记的图案或设计的输送器。同样，输送器可包括一系列重复的3维模具，它们由HIPE填充以生产连接或不连接的多个制品。
或者，下移动载体基材可包括用于应用在最终泡沫上或其中的带子。例如，HIPE可以沉积到非织造材料如纺粘聚丙烯或聚酯或一种聚丙烯或聚酯网孔材料上。其它载体基材包括的材料如棉、人造丝、尼龙、或木浆。基本要求是多孔结构使得在干燥操作中水可渗透基材。另外的基材可以是穿孔膜使得在干燥步骤期间，粘性乳液并不流过穿孔但可通过孔除去水。此膜可以是聚合物材料或金属沉积物与层压材料与聚合物材料的组合。其它选择是使用非穿孔膜以在聚合步骤期间包覆乳液并在连续网进入干燥操作之前将膜穿孔。
本领域技术人员可确定许多可用作移动载体基材的材料。不认为上述材料是可能用作移动载体层的穷举。另外，人们可以使用移动载体层的组合使得，例如，一个载体层结合到泡沫上而另一个不结合到泡沫上。人们可以取向载体层使得HIPE部分沉积在用于与最终泡沫结合的基材上并部分沉积在不与最终泡沫结合的移动载体基材上，形成基材结合到部分泡沫上或其中的HIPE泡沫。此外可以将基材加在顶泡沫表面使得最终产物包覆在基材之间。
下载体基材的侧面优选高至从相对边缘延伸并垂直于下载体基材的HIPE泡沫的所需厚度，在各侧面间沉积HIPE。侧面可作为垫片，其可支撑位于HIPE上方的可选上移动基材从而密封HIPE并防止油或水汽在聚合期间逃逸。不管在聚合期间它们是否用于密封HIPE，这些侧面也可用于确定HIPE片的形状。例如，这些侧面可在网平面中呈正弦状且一个侧面与在相对边缘的侧面间有相位差，使得HIPE沉积成具有重复沙漏状的连续片。一旦聚合后，可以将该片切割成单个沙漏片用于，例如尿布。
在将HIPE沉积到下移动载体基材上之后，将HIPE在下移动载体基材上平整到所需厚度。平整可以通过使HIPE从位于下移动载体基材上固定高度的刀片下经过而实现。如果使用刀片平整HIPE，优选将HIPE头刚好保持在刀片之前以使经过刀片后HIPE的厚度保持均匀。在可选应用中，用于平整HIPE的刀片可具有进入它的成形切口使得HIPE在刀片下移动后产生有图案的，非平面表面。
或者，可以通过夹在下移动载体基材和位于下移动载体基材以上固定高度的上移动基材之间而将HIPE平整到所需厚度。当使用上移动基材时，将HIPE以大于上移动基材高度的厚度沉积到下移动载体基材上使得在上移动基材之前保持HIPE的体积。用于上移动基材的合适材料包括那些列出的用于下移动载体基材的材料，尽管两个基材不必是相同的材料。任选地，可以使用上移动基材和刀片。
下移动载体基材将HIPE移入加热区，并在此聚合HIPE。例如，可以通过在足以开始聚合的温度下制备HIPE，而在达到加热区之前引发聚合。然而，HIPE在加热区中在可成型或可模塑之前已经聚合。用于加热区的热量，例如，可来自位于HIPE以上和以下或围绕HIPE的烘箱。热量可以来自强制空气烘箱、IR热灯、微波、蒸汽或其它合适来源。在另一实施方案中，加热区实际上是蒸汽通道，在其中将HIPE曝露于蒸汽从而当水冷凝到HIPE上时达到高度有效的传热。显而易见，这种蒸汽通道配置可以用于本发明连续方法或间歇方法，如在现有技术中描述的那些。
任选地，可逐步升高温度以增加聚合速率和/或当HIPE更完全聚合时也许引发干燥。此外，可以通过将网状物通过热液体浴而完成HIPE的固化，该热液体浴由任何具有足以引发油相固化的温度的热液体组成。聚合温度会随固化的乳液类型、使用的引发剂、使用的热源和HIPE是否通过可选侧面密封于下移动载体基材和上移动基材之间而变化，但典型地大于25℃，通常大于50℃。最常用的聚合温度为约50℃-150℃。将HIPE在加热区中保持足以将HIPE外相中单体的至少75％，优选至少90％聚合。通过使用的引发剂，加热区的温度，加热区中的传热效率，HIPE通过加热区的速率和加热区的长度的结合控制HIPE的充分聚合。
当使用油包水HIPE时，获得的聚合乳液(“泡沫”)由内相，即水相进行饱和，需要除去它以获得干燥泡沫。通过使它经过干燥区而从泡沫除去内相，在此将它加热、曝露于真空，或受热和曝露于真空的结合。例如，可以将泡沫通过强制空气烘箱、IR烘箱、微波炉或无线电烘箱而进行加热。例如，可以将泡沫通过真空室或通过对多孔下移动载体基材和上移动基材中的一个或两个抽真空而施加真空。人们可以想象许多应用热和真空以干燥泡沫的结合。人们也可以想象这样的方法，其中至少在一定程度下将加热区和干燥区结合使得可在聚合期间在加热区中进行干燥。干燥泡沫达到的程度取决于应用。典型地，除去大于50％的内相。更通常在干燥期间除去大于90％的内相，再通常大于95％。
任选地，可以朝向末端或在离开加热区之后使泡沫通过一对或多对压料辊，而将泡沫挤压的不含大部分内相。可以布置压料辊使得它们将内相挤压出泡沫。压料辊可以是多孔的并具有从内部施加的真空使得它们有助于将内相拉出泡沫。或者，可以对一对辊中的一个加压而将另一个抽空以共同将内相吹和拉出泡沫。也可以加热压料辊以帮助驱出内相。典型地，任选压料辊仅应用于非硬质泡沫上，即壁不会由于压缩泡沫而被破坏的那些泡沫。在另一实施方案中，压料辊的表面可包含不规则物，不规则物的形状使得当聚合乳液通过压料辊时可以轧花聚合乳液。
另一个可选步骤是在干燥区之前将聚合的HIPE切成片段和/或成型制品。将HIPE切片增加表面积从而使内相更易于除去。可以使用剃刀或刀子在规定空间间隔下穿过泡沫进行切片。例如，也可以通过使用在其表面有楔形图案的辊筒完成切片使得当泡沫在辊筒下前进时，从泡沫片切割重复的图案。如果在干燥区之前将泡沫切成片段和/或将其成型，则至少一个下移动载体基材必须不被切片并必须继续支撑和移动泡沫通过加热区。可以刚好在切片HIPE之前将下移动载体基材引入工艺中，如图2所示。
可以在干燥区之前和/或之间引入一个或多个洗涤或清洗步骤。可以包括洗涤步骤以除去泡沫中残余的可抽出组分或向泡沫中引入组分。例如，可以使用洗涤步骤以降低泡沫中残余盐的水平。可以使用清洗步骤以向泡沫中引入盐或表面活性剂以增加泡沫的亲水性。洗涤和清洗步骤可以许多方式实施同时保持连续生产线。例如，可在进入水、水溶液(如盐溶液或表面活性剂溶液)或溶剂的浴之前在压料辊之间挤压泡沫网，而泡沫可在浴中被水、水溶液(如盐溶液或表面活性剂溶液)或溶剂再饱和。然后可将饱和的泡沫如前述方法进行干燥或将其经过另一个洗涤/清洗浴。
在干燥区之后，可以将泡沫卷成卷材，切片成板材，或切成成型制品。切片和切割可如在加热区之前的可选切片描述的相似方式实现。
想象地，本发明方法的任何或所有步骤都可相对于地面垂直或水平取向。例如，不将HIPE放置到对地面水平运行的下移动载体基材上，可以将HIPE沉积到彼此以一定间距平行但垂直地面运行的下移动载体基材和上移动基材之间的通路上，形成由HIPE填充的塔状物。然后可以将HIPE和移动基材弯曲并平行于地面运行或继续垂直通过加热区以聚合HIPE。
优选地，将在工艺中从HIPE释放的蒸气和流体收集并循环，从而不需处理大体积的内相，非聚合的单体，和任何其它可抽出组分。蒸气的收集可以通过冷凝来自加热区和干燥区的蒸气而完成。如果使用压料辊，也收集从那些压料辊挤压出的流体。将收集的物质循环到HIPE乳化工艺中。
图1是表示本发明一个方案的示意图，它包括用于制备高内相乳液(HIPE)的连续或间歇乳化器(10)的输出端。将HIPE通过输送管(12)进料，该输送管经过第一下移动载体基材(14)，将该基材在HIPE下从卷材(16)进料。HIPE和第一下移动载体基材(14)在由多孔玻璃纤维输送带组成的第二下移动载体基材(18)顶部上运动。以第二多孔玻璃纤维输送带形式存在的上移动基材(20)以固定间距位于两个下移动载体基材(14，18)上。HIPE沉积到第一下移动载体基材(14)上的速率使得在上移动基材(20)之前HIPE的体积保持恒定，从而可在上移动基材(20)和下移动载体基材(14，18)之间的空间填充HIPE至所需厚度。基材(14，18，20)移动HIPE通过作为加热区的强制空气烘箱(22)。在离开加热区时，其上连接有第一下移动载体基材(14)的HIPE运动到干燥区。干燥区中的第一组件是挤压出大部分内相的一对压料辊(24)。干燥区中的第二组件是通过它输送HIPE的强制空气烘箱(26)。通过在芯轴(30)上收集泡沫网而将干燥泡沫卷成卷材(28)。
图2是表示本发明一个方案的示意图，它包括用于制备高内相乳液(HIPE)的连续或间歇乳化器(40)的输出端。将HIPE通过输送管(42)进料，该输送管来回穿过第一下移动载体基材(44)，其在HIPE下从卷材(46)进料。该下移动载体基材(44)在辊筒(48)上并接着在平整刀片(50)下运动，在此之前将HIPE的体积保持在大于刀片(50)和下移动载体基材(44)之间空间的厚度。HIPE和下移动载体基材(44)通过作为加热区的蒸汽通道(52)，聚合HIPE使得下移动载体基材(44)连接到HIPE上。在蒸汽通道(52)之后，HIPE在输送带(56)的顶部移动，在输送带上HIPE由与HIPE运行方向垂直并经过HIPE而在HIPE泡沫片的平面中的刀片(54)切成板材。获得的HIPE板在输送带(56)上移动通过作为干燥区的强制空气烘箱(58)。可以在烘箱之后将干燥板材从输送带收集并堆叠用于贮存或输送。
图3是表示本发明一个方案的示意图，它包括用于制备高内相乳液(HIPE)的连续或间歇乳化器(60)的输出端。将HIPE通过输送管(62)进料，该输送管来回穿过作为下移动载体基材(64)的多孔且涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维输送带。平整刀片(66)以固定高度位于下移动载体基材(64)上方且刚好在平整刀片(66)之前保持HIPE的体积。下移动载体基材(64)将HIPE移至平整刀片(66)下并进入作为加热区的强制空气烘箱(68)。在离开加热区之后，HIPE继续通过加热的多孔压料辊(70)，它将大部分内相挤压出HIPE。第二套多孔压料辊(70)对泡沫的下侧面施以真空并对泡沫的上侧面施加一定压力的热空气。两套压料辊(70和72)组成干燥区。通过将它在芯轴(76)上卷绕而将干燥的HIPE收集为卷材(74)。
图4是表示本发明一个方案的示意图，它包括用于制备高内相乳液(HIPE)的连续或间歇乳化器(80)的输出端。将HIPE通过输送管(82)进料，该输送管来回穿过垂直放置的移动载体基材(86，88，92，94)之间的通路，使得HIPE的储层保持在通路处。与HIPE直接接触的基材(86，88)是会在聚合期间连接到HIPE片的任一侧面上的聚酯纺粘非织造材料。纺粘的基材从卷材(84)和(90)提供。剩余的基材(92，94)是经过作为加热区的强制空气烘箱(96)的多孔且涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维输送带。HIPE在输送带(92，94)之间经过强制空气烘箱(96)。在经过强制空气烘箱(96)之后，HIPE经过挤压出大部分内相的压料辊(98)并接着经过微波炉(100)。压料辊(98)和微波炉(100)作为干燥区，在其中将HIPE干燥到所需程度。围绕芯轴(104)将最终泡沫收集为卷材(102)。
权利要求
1.一种连续生产聚合的高内相乳液泡沫的方法，它包括1)提供包括如下物质的高内相乳液(HIPE)a)至少70体积％的包括一种或多种可聚合单体的外相；b)有效量的可产生高内相乳液的表面活性剂；和c)内相2)将乳液沉积到下移动载体基材上；3)在载体基材上将乳液平整到所需的厚度；4)通过将乳液和下移动载体基材经过加热区足以在加热区末端处聚合HIPE中至少75％单体的时间而聚合单体；和5)将聚合的HIPE经过干燥区足以生产除去大于50％内相的泡沫的时间。
2.如权利要求1所述的方法，其中外油相包括乙烯基可聚合单体。
3.如权利要求2所述的方法，其中内水相包括水。
4.如权利要求3所述的方法，其中水相包括水溶性单体或聚合物。
5.如权利要求1所述的方法，其中表面活性剂是可聚合表面活性剂。
6.如权利要求1所述的方法，其中通过管子将乳液沉积在下移动载体基材上，该管子以垂直于基材移动的方向来回穿过下移动载体基材。
7.如权利要求1所述的方法，其中下移动载体基材具有使HIPE在其上成型的非平面3维结构。
8.如权利要求7所述的方法，其中3维结构包括轧花或凹陷图案。
9.如权利要求8所述的方法，其中3维结构是选自徽章、突起和标志的一种或多种图案。
10.如权利要求1所述的方法，其中下移动载体基材选自塑料带和非织造材料。
11.如权利要求10所述的方法，其中下移动载体基材选自聚丙烯、聚酯、和聚乙烯。
12.如权利要求10所述的方法，其中下移动载体基材在聚合期间连接到聚合的HIPE上。
13.如权利要求1所述的方法，其中下移动载体基材在一个或两个边缘上具有垂直于基材平面的侧面，HIPE在侧面间得到平整。
14.如权利要求13所述的方法，其中一个或两个侧面并非沿下移动载体基材移动的方向呈直线，从而确定HIPE的一个或两个侧面的非直边缘。
15.如权利要求1所述的方法，其中平整步骤由以固定距离位于下移动载体基材上方且位于垂直于基材移动方向的刀片完成。
16.如权利要求15所述的方法，其中刀片含有进入它的楔形切口使得当它在刀片下移动时该楔形可转移到HIPE表面上。
17.如权利要求1所述的方法，其中平整步骤通过如下方式完成使HIPE和下移动基材在以固定距离位于垂直于下移动载体基材的方向上但与其平行运行的上移动基材的下方运行，这使得HIPE夹在上移动基材和下移动载体基材之间。
18.如权利要求17所述的方法，还包括在上移动基材之前，使HIPE和下移动载体基材在以固定距离位于下移动载体基材上方的刀片下运行。
19.如权利要求17所述的方法，其中上移动基材和下移动载体基材选自塑料带和非织造材料。
20.如权利要求19所述的方法，其中上移动基材和下移动载体基材选自聚丙烯、聚酯、和聚乙烯。
21.如权利要求17所述的方法，其中上移动基材和下移动载体基材中的一个或两个在聚合期间连接到聚合的HIPE上。
22.如权利要求17所述的方法，其中下移动载体基材在边缘上具有垂直于基材平面的侧面，HIPE在侧面间得到平整并且它们支撑上移动基材。
23.如权利要求22所述的方法，其中一个或两个侧面并非沿下移动载体基材移动的方向呈直线，从而确定HIPE的一个或两个侧面的非直边缘。
24.如权利要求1所述的方法，其中到加热区末端处乳液外相中至少90％的单体得到聚合。
25.如权利要求1所述的方法，其中加热区的热量由一个或多个选自强制空气烘箱、红外烘箱、微波源、无线电波源、和蒸汽的能源提供。
26.如权利要求24所述的方法，其中通过与蒸汽的直接接触加热HIPE。
27.如权利要求1所述的方法，其中在大于25℃的温度下进行加热。
28.如权利要求27所述的方法，其中在大于50℃的温度下进行加热。
29.如权利要求28所述的方法，其中在50℃-150℃的温度下进行加热。
30.如权利要求1所述的方法，其中干燥区包括选自压料辊、强制空气、红外辐射、微波辐射、无线电波辐射和真空的一个或多个。
31.如权利要求30所述的方法，其中压料辊选自实心辊和多孔辊。
32.如权利要求31所述的方法，其中加热压料辊。
33.如权利要求31所述的方法，其中一个或多个压料辊包括在泡沫表面抽真空的多孔辊。
34.如权利要求31所述的方法，其中一个或多个压料辊包括在泡沫表面强制空气的多孔辊。
35.如权利要求31所述的方法，其中压料辊成对，该对中一个在泡沫顶部和另一个在泡沫底部且其中该对中一个包括用于抽真空的多孔辊而该对的另一个包括在泡沫表面强制空气的多孔辊。
36.如权利要求31所述的方法，其中一个或多个辊筒的表面包含一定形状的不规则物，使得当聚合的乳液通过压料辊时可对其进行轧花。
37.如权利要求30所述的方法，其中将强制空气施加到泡沫的一个表面而将真空施加到泡沫的相对表面。
38.如权利要求37所述的方法，其中在施加到泡沫之前加热强制的空气。
39.如权利要求1所述的方法，其中在加热区和干燥区末端之间除去大于90％的内相。
40.如权利要求1所述的方法，其中在加热区和干燥区末端之间除去大于95％的内相。
41.如权利要求1所述的方法，还包括在聚合后洗涤聚合的HIPE的步骤。
42.如权利要求1所述的方法，还包括在干燥后将泡沫辊压到芯轴上的步骤。
43.如权利要求1所述的方法，还包括在聚合后将泡沫切割成预定形状的步骤。
44.如权利要求43所述的方法，其中切割步骤通过使用在表面上具有带切割边缘的设计或图案的辊筒实现，使得当辊筒在泡沫上辊压时图案可被切入或切出泡沫。
45.如权利要求43所述的方法，使得在进入干燥区之前从泡沫网切割板材或制品。
46.一种连续生产聚合的高内相乳液泡沫的方法，它包括1)提供包括如下物质的高内相乳液(HIPE)a)至少70体积％的包括一种或多种可聚合单体的外相；b)有效量的可产生高内相乳液的表面活性剂；和c)内相2)将乳液沉积在位置彼此相对但彼此平行移动的下移动载体基材和上移动基材之间，其中下移动载体基材和上移动基材垂直于地面取向且朝地面向下移动使得HIPE填充两个基材之间的腔室并形成HIPE的柱；3)在载体基材上将乳液平整到所需的厚度；4)通过将乳液和下移动载体基材经过加热区足以在加热区末端处聚合HIPE中至少75％单体的时间而聚合单体；和5)将聚合的HIPE经过干燥区足以生产除去大于50％内相的泡沫的时间。
47.如权利要求46所述的方法，其中下移动载体基材和上移动基材中的一个或两个具有连接到它们边缘的侧面，相对基材自身的侧面通过该侧面得到挤压。
48.如权利要求1所述的方法，还包括在聚合后清洗聚合的HIPE的步骤。
全文摘要
本发明包括一种用于成型在干泡沫中含有可聚合连续相的高内相乳液(HIPE)的完全连续方法，它包括1)提供包括如下物质的高内相乳液(HIPE)(a)至少70体积％的包括一种或多种可聚合单体的外相；(b)有效量的可产生高内相乳液的表面活性剂；和(c)内相；2)将乳液沉积到下移动载体基材上；3)在载体基材上将乳液平整到所需厚度；4)通过将乳液和下移动载体基材经过加热区足以在加热区末端处聚合HIPE中至少75％单体的时间而聚合单体；和5)在干燥区将聚合的HIPE干燥足以生产除去大于50％内相的泡沫的时间。
文档编号C08F2/00GK1433444SQ01810693
公开日2003年7月30日 申请日期2001年4月27日 优先权日2000年6月5日
发明者S·W·莫克, B·A·马洛内 申请人:陶氏环球技术公司