专利名称：分散烯烃聚合物泡沫的制作方法
背景技术：
亲水性开孔泡沫体(foams)可以在用于保持和分布水流体的产品中使用；例如尿布、成人失禁护垫和纸尿裤、女性卫生产品、擦拭纸巾和海绵、伤口绷带和外科用纱布和其它类似的水流体吸收用途。另外，疏水和亲水性开孔泡沫体可用于许多其它用途，例如流体过滤、绝缘用途，如吸声或消音和隔热或保冷，缓冲、地毯和织物背衬。
本发明涉及含有水基分散烯烃聚合物的机械发泡组合物；由其制成的可循环利用的耐久性开孔泡沫体组合物，结构体和制品；以及这种泡沫(froths)和泡沫体的制备方法。其进一步涉及干燥的耐久性泡沫体由于良好的吸收能力、柔软性和/或挠性和它们的可循环利用性质而在吸收、过滤、绝缘、缓冲和背衬领域的应用。
在用于保持和分布水流体的制品中可用的机械发泡生成的泡沫体可以由聚合胶乳制成；例如，在USP 4,990540和WO-01/80916A2中描述的由羧化苯乙烯-丁二烯胶乳生成的泡沫体。
可用于制备刮涂(doctored)薄膜涂层的线型烯烃共聚物的水分散体是使用稳定和乳化量的如USP 5,798,410中所述的表面活性剂制成的，但明显没有发泡。
发明概述本发明包括水基分散烯烃聚合物泡沫；由其制成的开孔耐久性泡沫体组合物(干燥)；这种分散烯烃聚合物泡沫和耐久性泡沫体的制备方法；以及耐久性泡沫体在各种用途中的应用。泡沫体的相对柔软性和挠性和它们良好的流体吸收和水流体芯吸(wicking)能力使它们特别可用于尤其具有吸收和芯吸能力的吸收性卫生制品。
我们已经发现，由水基分散烯烃聚合物泡沫制成的开孔泡沫体表现出高于10克/克，优选高于15克/克的高吸收容量(“AC”)(表示成每克干燥泡沫体吸收的合成0.9wt％食盐水溶液的克数)。本发明的耐久性泡沫体优选是亲水性的，而且对于选定用途，能够垂直芯吸所述0.9％食盐水溶液至优选高于大约5厘米(大约2英寸)，更优选高于大约8厘米(大约3英寸)，甚至更优选高于大约10厘米(大约4英寸)，最优选高于大约15厘米(大约6英寸)的高度。通过下文更详细描述的垂直毛细升高值(“VWH”)试验来测量垂直芯吸能力。
本发明还公开了一种水分散体，其含有半结晶可热成型的烯烃聚合物；多于18个碳原子的长链脂肪酸、去离子水和碱的所得混合物，其中该分散体具有大约67wt％的固含量。
水基分散烯烃聚合物泡沫是由半结晶可热成型聚合物(聚合物)制成的，该聚合物提供了额外的优点——使所得耐久性泡沫体本身和含有该泡沫体的制品具有可循环利用的特性。在应用于隔音和隔热以及缓冲领域时，特别地，这使其成为非常有吸引力的制造下述制品用的材料——例如，汽车座垫、headliners和隔音组件、汽车和家用地毯背衬、家具软垫和床垫和垫料、气体或液体过滤装置和类似用途。在这些用途中，非常需要有可以简单地循环利用的烯烃聚合物、开孔泡沫元件。
该聚合物选自乙烯和/或丙烯和其它选自C4至C10烯烃的单体(优选α-烯烃，更优选选自正丁烯、正己烯或正辛烯)的共聚物和互聚物。所述聚合物的乙烯或丙烯含量为聚合物的大约2-98％。可以通过聚合物选择来控制耐久性泡沫体的模量。例如，使用C4-C8烯烃含量较高的共聚物可以产生比C4-C8烯烃含量较低的共聚物更柔软更有弹性的泡沫体。类似地，由丙烯/C4-C8烯烃共聚物制成的泡沫体会产生比由乙烯/C4-C8烯烃共聚物制成的相应组合物更硬的泡沫体。所选共聚单体构成聚合物的剩余部分。关于共聚物的进一步细节见下文。
本发明的吸收性开孔泡沫体组合物是耐久性泡沫体。其是通过干燥聚合物的发泡水分散体而制成的，选择干燥条件以抑制泡沫中各个气泡的聚结，直至使残存空气泡周围的薄水层中所含的分散聚合物粒子在水膜结构明显崩塌之前熔合。随着水从气泡表面和从气泡之间的通路和间隙中蒸发，进行干燥。
一些优选的使用模式和由吸收性泡沫体构成的制品包括水流体吸收剂、贴合的(conformable)卫生制品，更具体为婴儿尿布、成人失禁产品、女性卫生产品、护理垫、帽内汗带(sweat band)、擦拭纸巾和海绵、伤口绷带、外科用纱布、医用服、外科用织物和食品包装吸收垫。这种垫料常用于吸收食品包装盘底部的肉汁和滴物。该泡沫体还可用于延时释放的输送系统用的制品，例如用于如通过皮肤接触贴片等等进行的药品的持续给药中。
本发明进一步包括可循环利用的吸收性制品。通常在具有更持久和可再用性的非一次性制品中，例如隔音和隔热以及缓冲用途中，特别地，这种可循环利用性质使得吸收性泡沫成为非常有吸引力的制造制品用的材料。这是由于它们例如，在汽车座垫、headliners和隔音组件、汽车或家用地毯背衬、家具软垫和床垫和垫料、气体或液体过滤装置和类似用途中的缓冲性、吸音性或其它与吸收有关的性质。
附图简述
图1表示对表-1和其它地方标作聚合物1D的乙烯共聚物通过第一热差示扫描量热法(DSC)获得的熔融曲线，其是热流(单位是瓦特/克(W/g))与X轴上的温度(℃)的函数关系图。可以使用DSC曲线的吸热位置确定每一聚合物的大致熔解温度范围，以及确定聚合物残余结晶度的给定百分比所对应的温度(Tx％c)，下面将进行更充分地描述并用于下述用途。
发明详述除非另行指明，所有的百分比和分数都表示成重量。
术语定义此处所用的术语贴合的(conformable)是指弯曲成使用者所需形状的能力；例如，吸收性制品的佩戴物的形状。此处所用的术语分散体是指两相液体/聚合物组合物，其中水相通常是连续相，且适当地借助于分散剂使聚合物稳定地悬浮在其中，这样聚合物仍然至少保持分散至完成发泡步骤。优选地，聚合物在整个发泡和干燥过程中保持分散，以使得分批或连续进行整个过程，而不会使聚合物从分散体中沉降出来。在现有技术中描述了合适的方法，参看例如USP 5,798,410和6,448,321。此处所用的术语干燥(drying)是指使泡沫变成干燥泡沫体的过程，此处所用的术语干燥的(dry)是指去除泡沫中至少95％的水。
此处所用的术语发泡或已发泡的是指在液体中加入相当大体积的空气或其它气体的方法，其中至少80，优选至少85，更优选至少90体积％的发泡材料是由气态组分构成的。要理解的是，水性液体可以是分子溶液、胶束溶液或分散体。一般而言，通过机械方法产生泡沫，例如在大气条件下的高剪切混合或任选在混合的同时将气体注入该系统。
此处所用的术语泡沫是指在干燥之前如上所述已经发泡的聚合物的水分散体。
此处所用的术语泡沫体是指通过并按照ASTM D2856-A测定的开孔含量为至少80％或更高，优选至少85％或更高，更优选至少90％或更高的耐久性结构体。
此处所用的术语主表面是指，在泡沫体中，与次要表面相比，面积最大的两个基本平行的表面之一。尽管可以以形成六个表面、规则的三维立方几何结构(其中所有的六个泡沫体表面都具有基本相同的面积)的方式切割和修整粗制泡沫体，但由于连续制造泡沫制品的实践性质，这通常是通过将发泡材料铺在以x-方向移动的输送机上来实现的，y-方向是泡沫宽度，z-方向是泡沫厚度。z轴和z方向是指与该输送机的表面所确定的xy-平面基本垂直的轴并通常与如此产生的泡沫体主表面垂直。X-长度和y-宽度的两个主泡沫表面在干燥成泡沫体时产生表面积大约等于顶部和底部的xy的三维泡沫体结构。这些顶部和底部泡沫体表面的每一个此处均被称作主表面，或者在已经将泡沫体沿x-y轴切成大致等厚度的小块时，主表面是指在泡沫体的每一所得切片的每一相对的平行侧面上的较大平行表面。
烯烃聚合物半结晶烯烃聚合物(聚合物)选自乙烯和/或丙烯和其它选自C4至C10烯烃的单体(优选α-烯烃，更优选选自C4至C8α-烯烃，最优选选自正丁烯、正己烯或正辛烯)的共聚物和互聚物。聚合物的乙烯或丙烯含量为聚合物的大约2-98％。当需要更柔软更有弹性的泡沫体时，选择主要是乙烯基的聚烯烃，其中乙烯构成聚合物的大约98至65％。当需要具有更大挠曲模量的较硬泡沫体时，可以选择主要是丙烯基的聚烯烃，丙烯构成聚合物的大约98至65％。所选单体构成聚合物的剩余部分。
该聚合物具有下列特征和性质1)当进行标准的差示扫描量热(DSC)评测时通过观察至少一次吸热来确定结晶度(例证参看图1)；2)对于乙烯基聚合物，按照ASTM D1238在190℃(375)以2.16千克(4.75磅)的重量(也就是条件190℃/2.16千克)测定的熔体指数(“MI”)为大约30或更低，优选大约25或更低，更优选大约22或更低，最优选大约18克/10分钟或更低和大约0.1或更高，优选大约0.25或更高，更优选大约0.5或更高，最优选大约0.75克/10分钟或更高；对于1-丙烯基聚合物，按照ASTM D1238在230℃(446)以2.16千克(4.75磅)的重量(也就是条件230℃/2.16千克)测定的熔体流速(“MFR”)为大约85或更低，优选大约70或更低，更优选大约60或更低，最优选大约50克/10分钟或更低和大约0.25或更高，优选大约0.7或更高，更优选大约1.4或更高，最优选大约2克/10分钟或更高。
3)对于乙烯基聚合物，密度为大约0.845或更高，优选大约0.85或更高，更优选大约0.855，最优选大约0.86克/立方厘米或更高，且大约0.925或更低，优选大约0.91克/立方厘米或更低，更优选大约0.905或更低，最优选大约0.90克/立方厘米或更低；对于1-丙烯基聚合物，由于与乙烯聚合物相比，密度是较不常用的骨架组成测量方式，1-丙烯基聚合物含有大约5％或更高，优选大约7％或更高，且大约35％或更低，优选大约25％或更低的共聚单体含量。
一类特别适用于本发明的聚合物是乙烯与1-辛烯或1-丁烯的共聚物，其中乙烯构成共聚物重量的大约90或更低，优选大约85或更低至大约50或更高，优选大约55wt％或更高，1-辛烯或1-丁烯构成共聚物重量的大约10或更高，优选大约15或更高至大约50或更低，优选至大约45wt％或更低，并且其具有大约0.25或更高，优选大约0.5或更高和大约30或更低，优选大约20克/10分钟或更低的熔体指数。
另一类特别优选的用于本发明的聚合物是1-丙烯与乙烯、1-辛烯、1-己烯或1-丁烯的共聚物，其中1-丙烯构成共聚物重量的大约95或更低，优选大约93或更低至大约65或更高，优选大约75wt％或更高，乙烯、1-辛烯、1-己烯或1-丁烯构成共聚物重量的大约5或更高，更优选大约7或更高至大约35或更低，优选25wt％或更低，并且其具有大约0.7或更高，优选大约1.4克/10分钟或更高和大约85或更低，优选大约55克/10分钟或更低的熔体指数。
或者，除了单种聚合物，可以使用具有上述物理特性的聚合物掺合物。例如，理想的是，将具有相对较高MI或MFR(它们在上述范围以外)的第一聚合物与另一具有相对较低MI或MFR的聚合物掺合，使得掺合物的合并的MI或MFR和平均密度落在上述范围内。可以将结晶度更高的α-烯烃聚合物与一种结晶度相对较低的聚合物(例如含有大量长链分支)结合以提供在制备本发明的稳定泡沫和耐久性泡沫体时具有基本相同的加工能力的掺合物。当在本说明书中提到“聚合物”时，要理解的是，可以使用具有相同物理特性的烯烃聚合物的掺合物以产生类似效果，它们被视为在本发明描述的范围内。
在没有其它聚合物或成膜添加剂的情况下使用的特别优选的一类聚合物的特征在于，表现出特定类型的聚合物吸热DSC图。在优选类型中，随着扫描温度升至超过最终吸热最大值(也就是，DSC曲线上的最后拐点，例如图1上的点A，在此曲线斜率变成正值，然后曲线回到基线状态)，观察到的吸热表现出相对缓和的斜率。这反映了具有宽熔化范围的聚合物，而非具有明确熔点的聚合物。
随后，在吸热曲线上与返回基线温度的位置距离较远的点上或该点附近，更容易保持由这种优选聚合物制成的泡沫的干燥温度，在该点聚合物主要，但不是所有的结晶部分熔化并使剩余聚合物粒子通过它们的无定形区域熔合或聚结。由此，通过在泡沫干燥过程中保持这种温度，可以使多数聚合物熔合，且不会造成聚合物结晶度和所得抗张强度的完全损耗和气泡瘪塌，而这些在聚合物所有结晶部分迅速熔化时会随之发生。一种测定进行泡沫干燥的最大温度(其低于产生这种抗张强度损耗时的点)的方法是计算在选定聚合物中保留大约x％残余结晶度时的温度(Tx％c)。对于给定聚合物，用于将熔化比热转化成该聚合物中的标称重量百分比结晶度的因数可以由该聚合物的熔化吸热测定(通过DSC曲线表示)。对于表-1中标作聚合物1D的乙烯基聚合物，通过图1表示典型的第一熔体吸热图。为了制备用于DSC分析的样品，可以如下将聚合物或聚合物泡沫体样品压缩模塑首先将样品加热至足够高的温度以去除所有结晶度(对于乙烯基聚合物是大约190℃，对于丙烯基聚合物是大约230℃)，然后在压塑模中以10℃/分钟的速度冷却。在DSC分析之前，在室温下将压模样品老化至少两天，优选至少一周。使用10℃/分钟的加热速度产生类似的DSC吸热。对于乙烯基聚合物，用于将熔化比热转化成标称重量百分比结晶度的因数是292焦耳/克(J/g)＝100wt％结晶度。从吸热图中，可以通过累计吸热图和基线之间的面积来测定单位为J/g的聚合物的熔化比热ΔHm。使用指定因数，计算样品的总结晶度(单位wt％结晶度)，其是100％乘以ΔHm除以292J/g。使用该转化因数，对于乙烯基聚合物，1％残余结晶度相当于2.92J/g，2％相当于5.84J/g，等等。
因此，使用该关系，对于图1的DSC中所示的聚合物，Tx％c是指在垂直下降到该温度的基线的较高温度侧的熔化热相当于x％结晶度时的温度。这种计算(通常称作偏微分面积计算法)可以简单地使用与DSC仪器一起提供的标准软件进行。因此，T1％c是指通过使用垂直降至基线的偏微分面积计算法由第一热DSC吸热测定的温度，在此获得1％结晶度(例如对于乙烯基共聚物为2.92J/g)。对于丙烯基聚合物，类似地替换成165J/g的因数并用于计算其相应DSC第一热图所示的吸热在特定温度下的聚合物残余结晶度。为了提供足够的残余结晶度和抗张强度并避免干燥时的泡沫气泡瘪塌，可以适当地在DSC图上的Tx％c下操作，其表现出高于大约1，优选高于1.5，更优选高于大约2wt％，并适当地低于大约5，优选低于大约4，更优选低于大约3wt％的残余聚合物结晶度，或粗略地在图1的A点和B点之间的区域中的某处。如果使用掺合物，例如丙烯基聚合物与乙烯基聚合物的掺合物，聚合物通常不混溶或部分混溶，且一种聚合物变成连续相，而另一种变成不连续相。为了测定合适的干燥温度范围，连续相的性质是可以使用如上所述相同的DSC偏微分面积计算法来进行测量以测定所需的Tx％c。
分散剂分散剂的用量高于聚合物水分散体重量的大约1％，优选高于大约2％，更优选高于大约3％；直至低于大约10％，优选低于大约8％，更优选低于5％。
可以根据所用聚合物的性质，改变用于制造本发明中的聚合物粒子的相对稳定水分散体的分散剂。可以使用相同或不同的分散剂作为随后泡沫制备中的发泡表面活性剂。
对于聚合物，合适的分散剂是碳链长度大于12，优选为18至36个碳原子的脂肪酸的盐。这些盐可以是通过酸与相应的碱(例如NaOH、KOH和NH4OH)的中和反应制得的脂肪酸的碱金属或铵盐。这些盐可以如下文更详细的描述在分散步骤中就地形成。选择合适的脂肪酸分散剂作为挤出熔融步骤所用的分散剂以获得所需的聚合物平均粒度，合适地在大约0.2-25微米之间，优选在大约0.5-10微米之间。常规实验可以确定提供具有所需平均粒度的分散体的分散剂的类型和数量。
发泡表面活性剂通过最初产生泡沫时在聚合物水分散体中加入发泡表面活性剂，从而在发泡和干燥步骤中产生并稳定泡沫。此外，如果需要，可以使用这些表面活性剂提高水润湿性。适当的表面活性剂主要选自，但不限于，阳离子、非离子和阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂是优选的。
可以使用阳离子表面活性剂，例如伯胺盐、二胺盐、季铵盐和乙氧基化胺等，也可以使用非离子表面活性剂，例如烷基酚乙氧基化物、含有8个以上碳原子的烷基的线性和仲醇乙氧基化物。
用于由之前制造的聚合物分散体制备泡沫的阴离子表面活性剂可适当地选自羧酸盐及羧酸脂肪酸(优选含有12-36个碳原子的脂肪酸，例如硬脂酸或月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、油酸、亚油酸、蓖麻油酸、芥酸等)的酯酰胺。更优选的是含有12-24个碳原子的脂肪酸，特别是它们的碱金属(最优选钠或钾)，链烷醇胺或胺盐。当最终的泡沫体需要良好的“手感”或类似织物的触感时，优选使用饱和脂肪酸衍生物(例如硬脂酸或棕榈酸的盐)。其它合适的阴离子表面活性剂包括烷基苯磺酸盐、仲正链烷磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、二烷基二苯并呋喃磺酸酯、磺基丁二酸酯、羟乙基磺酸盐、直链烷基(醇)酯和直链醇醚磺酸盐。要理解的是，这些发泡表面活性剂可以与用于制备分散体的那些相同或不同。这些表面活性剂既有助于泡沫形成，又有助于使泡沫稳定。如果需要，最优选的发泡表面活性剂是碱金属(更优选为钠或钾)、单-、二-和三-链烷醇(更优选为单-、二-或三乙醇)胺和十二烷基硫酸铵盐、十二烷基苯硫酸铵盐、醇乙氧基硫酸铵盐、羟乙基磺酸铵盐、和N-辛基癸基磺基succinimate的二代盐，以及它们的混合物。
分散步骤适当地将所需量的聚合物和所选分散剂以计量形式加入双轴聚合物压出机的进料斗中，在此在大约220℃(大约430)将它们熔融捏和，从而将所选聚合物分散在水中。优选地，当使用乙烯基烯烃聚合物时，将含有18个以上碳原子的长链脂肪酸与聚合物熔融捏和。然后，在大约165℃(大约330)将足以就地形成分散剂的脂肪酸盐的去离子水和碱(例如KOH)加入至少410psi(大约2,800千帕)压力下的熔体中以制造分散体。通过确保该压出机筒与压出机螺杆之间的空隙基本充满分散体，将压出机筒内的压力保持在大致20至35大气压(大约2000至大约3500千帕)的饱和蒸汽压力之上以避免穿过该空隙的“反吹”。然后，在压出机筒下游的单独端口处，在193℃(大约380)和大约14大气压(大约1400千帕)下用去离子水稀释分散体，以制造含有大约67％固体的最终分散体。将分散体从压出机中输出并在通过大约94℃(大约200)的适度冷却区域(以防止水从分散体中闪蒸)之后收集。
泡沫制备使用高剪切机械混合法由聚合物分散体制备泡沫，以使分散体水相中夹带空气或另一气体。泡沫中加入的空气或其它气体的量(其中除空气外的另一气体或与空气不同的气体是理想的)适当地构成所得泡沫体积的至少80，优选至少85，更优选至少90体积％。一般而言，在温和搅拌下将用于制造泡沫的所有组分混合在一起以避免夹带空气。一旦将所有组分混合好，就对该组合物进行高剪切机械混合。在该步骤中，随着连续水相中夹带更多的空气，体积粘度提高。将该混合物混合直至形成不可燃的稠厚泡沫。这通常产生密度低于大约100克/升的泡沫。达到该阶段的时间随着发泡表面活性剂的量和类型以及机械剪切量的不同而不同。可以使用任何能够将空气搅入稠化水分散体中的机械混合设备，例如厨用搅切器/手动混合器，配有搅打器的Hobart混合器或在更大规模的Cowie-Riding Twin发泡器(Cowie RidingLtd.，G.B专利1,390,180)。商业发泡器还可以将空气注入它们的高剪切混合头中以获得非常低(低于50克/升)密度的泡沫。
添加剂本发明的泡沫体可以含有填充材料，其量取决于它们预计的用途，为聚合物组分重量的大约2-100wt％(折干计算)。这些任选组分可以包括，但不限于，碳酸钙、二氧化钛粉末、聚合物粒子、中空玻璃球体、聚合纤维(例如聚烯烃基常产纤维单丝)等。用于吸收性制品的泡沫体可以含有松散的吸液材料，例如均匀分布在整个聚合物泡沫体中的短棉纤维或其它纤维素纤维。尽管它们通常在发泡之前不与聚合物分散体混合，但由于它们的强吸水性，高吸水性高分子(“SAP”)的细粒，略微交联的丙烯酸酯聚合物在它们正要进入干燥过程时可以均匀分布在泡沫表面上，从而在干燥时在该表面上提供具有极佳吸收性的耐久性泡沫体。然而，如果处理SAP粒子(例如用延迟水溶性聚合物表面层，例如羟丙基烷基纤维素醚或聚氧乙烯树脂处理)以降低粒子的最初吸水速率直至泡沫达到干燥泡沫体状态，那么可以有利地在开始发泡之前将这种“延迟吸收性”SAP粒子直接加到聚合物分散体中。
其它泡沫体最终用途，例如缓冲，特别是地板背衬，可以获益于低成本填料(例如碳酸钙或二氧化钛粉末，和类似的惰性填料，例如聚合常产纤维)的添加。这些添加剂和填料可以提高所得复合泡沫体在干燥之后的物理强度和/或外观，以及维持或提高泡沫体的冲击和其它吸收能力。例如，可以加入大约1-25％的纤维长度为大约0.25-35毫米(大约0.01-1.6英寸)和优选大约0.5-30毫米(大约0.02-1.2英寸)的这种纤维素纤维材料，而不会实质损害泡沫体的吸收性能或结构完整性，而且实际上确实能提高泡沫体的耐久性和结构完整性。对于某些泡沫体应用，理想的是加入一种或多种抗氧化剂和/或其它稳定剂以提高泡沫体对于因暴露在严酷条件和风蚀中引起的氧化和黄化的抵抗力。
也可以使用合成胶乳聚合物(例如苯乙烯或丙烯酸晶格)和/或其它成膜聚合物作为添加剂加入泡沫以形成稳定和耐久性泡沫体，并通过有助于提高聚合物粒子在较低和较高干燥温度下的聚结来有助于泡沫加工和转化成泡沫体。如果采用，这些晶格或其它成膜聚合物的适合用量为聚合物的大约10-40wt％(折干计算)。当要将添加剂加入泡沫体中时，在发泡步骤中制备泡沫之前，适当地将它们以指定量加入聚合物分散体中。然而，如上所述，当需要加入水溶性或高度吸湿性添加剂(例如SAP)时，在将它们加入泡沫表面后立即进行干燥步骤，或者将它们注入最终耐久性泡沫体中。
泡沫体中优选包含的另一添加剂是气味吸附剂，例如活性炭，以赋予泡沫体气味吸收性能。然后将该泡沫体用于各种用途，其中这些性质可用于，例如，个人卫生吸收性制品、鞋底衬垫、空气过滤器等。吸附剂适合以微粒状使用，也就是以物理方式加入泡沫中并最终进入最终泡沫体中。可以适当地将泡沫体模制或切割以获得适合预计用途的各种形状的制品。作为例子，当使用活性炭时，粒子适当地通过机械混入分散体中而均匀分布在泡沫中，并保持分布在最终泡沫体中。选择吸附性粒子的平均粒度以获得最大的吸附效果以及它们在完全干燥形成泡沫体之前在泡沫中保持均匀分布的能力。活性炭合适的平均粒度为大约1微米至大约600微米，优选大于10微米，更优选大于100微米，并优选小于400微米，更优选小于200微米。根据最终用途选择分散的活性炭量，但通常占分散体中干燥聚合物固体的大约2至大约18wt％；优选用量大于4，更优选大于8％，且优选小于12，更优选小于10％。可以通过简单试验和误差实验来确定其它吸附材料的最佳量，但是过量会导致过大的泡沫密度或气泡瘪塌并且是应该避免的。
泡沫稳定剂水溶性成膜的天然和合成聚合物，例如选自烷基纤维素醚、羟烷基纤维素醚或羟烷基烷基纤维素醚，例如甲基纤维素；羟丙基甲基纤维素(HPMC)；羟乙基甲基纤维素(HEMC)；羟乙基纤维素(HEC)；羟丙基羟乙基纤维素(HPHEC)和羟丙基纤维素(HPC)、聚氧乙烯(环氧乙烷的水溶性、高分子量聚合物，优选大约20,000分子量或更大，例如POLYOX树脂)；天然产物，例如瓜耳胶、黄原胶和类似的水溶性增稠剂，可以起到发泡聚合物分散体稳定剂(“稳定剂”)的作用。稳定剂的量占聚合物干重的大约0.05，优选大约0.1，更优选大约0.2％，至大约2％，优选至大约1，更优选大约0.5％。
处理设备和工艺条件可以使用常用于水性液体和水分散体发泡和这些泡沫干燥的任何合适的设备制备本发明的泡沫和泡沫体。可用于制备水性微粒分散体的任何混合或搅拌设备都可用于制备分散体和可用于随后的与表面活性剂和其它添加剂的配制和掺合，其中注意避免在开始发泡之前在掺合物中带入大量空气。厨用搅切器或其它刀片搅合设备就是这样的合适设备。当制备掺合物时，使相同或不同的混合设备运作，以便开始在配成的含有聚合物和其它添加剂的水性掺合物中加入空气。可以使用如Cowie-Riding双发泡器的专门设计的泡沫发生器来制备泡沫，这样可以根据所需的最终泡沫体密度来保持泡沫的目标80-90或95vol％的空气含量。可以通过一些简单的实验测定确切发泡量和空气含量。通过在具有预定体积和重量的杯中抽除泡沫样品的水、称重装有泡沫的杯子，然后计算样品密度，从而测量泡沫密度。在商业泡沫发生器中，可以将空气直接加入混合头以助于产生低密度泡沫。可以提高或降低发泡设备的速度来保持所需的泡沫密度。
可以分批或连续进行泡沫干燥以形成所需泡沫体。可以适当地使用装在管道或室(泡沫放置在室中或连续通过该室)中的下述设备进行干燥例如常规强制通风干燥炉或红外加热灯组或电介质加热设备，例如无线电(通常在1-100兆赫范围内的容许频率带中操作)和微波(通常在400至2500兆赫范围内的容许频率带中操作)频率能发生源。可以适当地使用这些干燥能源的组合(同时或依序使用)以便将泡沫干燥形成泡沫体。电介质设备和强制通风干燥炉的同时使用是优选的操作模式，对于大约1/4英寸(大约0.6厘米)厚的泡沫体，当在大约75℃下操作强制通风炉并用无线电频率发生器将泡沫加热至大约45-50℃的内部温度时，可以在45-90秒内快速实现干燥。如下所述，根据用于制备泡沫体聚合物的性质和熔化范围(通过DSC测定)选择干燥操作的温度。在参考文献“Foundations of Industrial Applications ofMicroware and Radio Frequency Fields”，Rousy，G and Pierce，J.A.(1995)中更详细地描述了各个国家允许工业使用的电介质加热频率带。
干燥和回收步骤通过去除按照本发明讲授的方式制备的泡沫的液/水成分来适当地制备泡沫体。理想地，使该转化过程中的泡沫体积瘪塌量最小化。通常，泡沫体在干燥过程中具有不超过大约30％的体积损耗。可以适当地通过在强制通风干燥炉中在为最佳干燥选择的温度下加热本发明的泡沫来将其干燥并转化成本发明的泡沫体。通常，将泡沫加热至大约60至120℃(大约140至250)。如果聚合物的性质允许，在可以尽可能快地从泡沫中去除水而不会破坏泡沫气泡表面上的聚合物粘度或导致部分干燥的泡沫明显(例如高于30体积％)瘪塌的最高温度下进行加工。通常，在接近但不超过聚合物熔化范围的温度下进行干燥步骤是理想的。所需条件是达到下述温度——在此温度，聚合物无定形区域开始聚结，同时由聚合物中结晶区域产生的聚合物假交联仍然能够赋予加热的聚合物足够的粘度以避免或至少最大限度地减少在泡沫体完全“干燥”成其最终形状和尺寸且已经排出泡沫中至少95wt％的水之前的泡沫瘪塌。
通过差示扫描量热(DSC)技术测定聚合物的熔化范围，并且划定DSC吸热区域(或如果存在一个以上的吸热区域，划定回到DSC扫描图的基线之前的最后一个吸热区域)的温度是将泡沫干燥形成最终泡沫体的温度范围。如上所述，不与其它聚合物或添加剂一起使用的特别优选的聚合物的特征在于表现出特定的理想的吸热DSC图。
在这些聚合物中，随着扫描温度升至超过最终吸热最大值(也就是，例如图1曲线上的点A所示的DSC曲线上的最后拐点，在此曲线斜率变成正值，然后曲线回到基线状态)，所需吸热表现出相对逐步变正的斜率。这反映了具有宽熔化范围的聚合物，而非具有明确熔点的聚合物。随后，最好将聚合物干燥温度保持在吸热曲线中与返回基线温度的位置距离较远的点(例如，图1上的点B所示)上或该点附近，在该点聚合物的主要，但不是所有的结晶部分熔化且聚合物粒子熔合或聚结。在干燥过程中，通过保持这种温度，可以使多数聚合物熔合，而不会造成聚合物抗张强度的完全损耗和气泡瘪塌，而这些在聚合物所有的结晶部分迅速熔化时会随之发生。
当用电介质加热源(例如微波发生器)进行干燥时，理想的是，确保用于提供泡沫的水性成分的液体含有至少痕量离子材料。这可以使用如分散剂或发泡表面活性剂的离子表面活性剂实现，或可以通过在发泡之前或之中在分散体中加入少量(例如100ppm)水溶性碱金属电解质盐类(例如乙酸钠、碳酸氢钾或类似物)来实现。
当在本发明的泡沫和泡沫体的制备中使用聚合物与添加剂的掺合物(包括聚合物与其它可热成型聚合物的掺合物)时，首先适当地产生该掺合物的DSC图。从该图中，可以观察掺合物吸热，随后，测定掺合物的最终熔化范围，并选择对于将泡沫转化成耐久性泡沫体合适的干燥范围。
在优选的制造泡沫体的方法中，可以将泡沫连续刮涂到输送机设备上，从该设备上回收制得的泡沫体。或者，可以将泡沫直接刮涂到基材上，干燥时，其会粘附在基材上以形成层压结构，其中所得泡沫体在该基材的至少一侧上。如果需要，在泡沫的每一主表面上施加基材，以提供所得泡沫体“夹层结构”，或通过间隔形成泡沫体/基材/泡沫体/基材等等，可以容易地制造被一层或多层基材隔开的多层泡沫体。作为选择，泡沫体或基材都能作为层压结构的外层，或者如技术人员容易理解和制备的那样，可以选择每一类型作为一个外层。然而，泡沫体通常按照任何常规方式，例如通过机械方法，通过粘合剂、通过热复合等等粘合到所需基材上。
在特别优选的方法中，将泡沫刮涂到连续移动的基材上(或连续铺设的多层基材/泡沫/基材等)，并连续而非分批进行干燥步骤。更优选地，干燥步骤使用至少两个热源，并且再优选地，连续使用它们。最优选地，至少两个热源的构造方式使得泡沫同时或依序暴露在这些干燥能源下以进行干燥。
本发明的特别优选的具体实施方式
是在基材上连续刮涂泡沫，基材自身具有流体吸收性质并且泡沫中的聚合物在加热时易于粘合到该基材上。然后干燥，产生层压泡沫结构，这产生由两层不同的吸收材料层构成的粘合结构。由此形成层压结构，其中每一层压层具有不同的芯吸和/或流体吸收能力，由该结构可以制造有效的吸收性制品。例如，具有所需开孔结构和所需孔度的预制热塑性聚合泡沫体基材层可以用作这种基材。这种基材层优选主要由与构成泡沫的主要材料相同的热塑性材料制成。
一种获得这种两层结构的方法是制备本发明的第一泡沫，将其干燥成所得泡沫体并适当成型以用作第一基材层。然后在第一泡沫体基材上，涂敷本发明的第二(与第一相同或不同)泡沫并将第二泡沫干燥形成第二泡沫层。
或者，制备两种泡沫并制备具有足够的垂直抗压强度的第一泡沫，使得第二泡沫可以铺在第一泡沫层顶部而不会明显降低第一泡沫层的体积。
一种获得第一泡沫层中足够的垂直抗压强度的方法是选择密度大于其上的第二泡沫层的第一泡沫。另一种获得所需垂直抗压强度的方法是将第一泡沫层暴露的主面积仅部分干燥至足以产生能够支承第二泡沫层重量而不会明显降低第一泡沫体积的轻(light)表面，然后同时将两层泡沫层完全干燥成泡沫体，从而形成两层泡沫体层压结构。在本发明的另一变体中，由挤塑开孔热塑性泡沫体(其材料具有与形成第一泡沫体上方的泡沫用的材料相容的相同或类似性质)制备第一泡沫体层。或者，由不同但相容类型的开孔泡沫体(例如聚氨酯开孔泡沫体)制备第一泡沫体层，然后在该第一泡沫体上涂敷泡沫层(例如聚烯烃开孔泡沫)以产生可用的双层泡沫体结构。
在本发明的任何一种结构化层压具体实施方式
中，对于层压结构的第一和第二泡沫体，优选选择两种不同的泡沫体层(它们的结构具有不同的毛细力，例如两种不同的孔构造)或平均孔度不同的泡沫体。由于泡沫体层中聚合物基底类似或相同的性质，在它们之间形成良好的结合，由此形成结构化层压材料，由于每一层泡沫体不同的毛细力，其可以在该结构体的每一层中表现出选定的吸收和/或芯吸性质。
具有不同孔构造的泡沫体是表现出不同毛细力的结构的一种优选具体实施方式
。这种结构在该结构的不同层中提供了不同的吸收和/或芯吸能力。上述聚烯烃/聚氨酯双层泡沫体结构是这种分化型孔构造的一个例子。本发明的尤为优选的另一具体实施方式
是下述泡沫体，其具有基本为椭圆形孔的主要部分，并且这些孔的主轴与泡沫体的主表面大致平行并位于xy-平面。可以对耐久性泡沫体进行温和加热，同时以孔定向方式对该泡沫体的至少一个表面均匀施加压力，由此制备这种泡沫体。优选地，所得泡沫体中表面孔的主要部分稳定地形成大致椭圆的形状，这些椭圆形孔的主轴通常与xy-平面对齐，并与泡沫体的主轴大致平行。
一种实现这种椭圆形孔成形和主轴取向的方法是对耐久性泡沫体，优选在其刚刚干燥之后，施加低于其组分聚合物熔化范围的下限或至少基本低于其上限的温度。将泡沫体加热至熔化范围下限附近的温度，以提供足以将泡沫体的至少一个表面软化而不会导致泡沫体开始瘪塌的热量，同时对该表面均匀施加适度压力。施加足够的热量和压力以使至少该表面上或该表面附近的这些孔的直径沿其z轴缩短，由此使它们呈现“压扁的”水气球状并使这些孔具有椭圆形，其中三维孔的主轴(最长轴)的方向通常与z-轴垂直并在泡沫体的xy-平面上。尽管被施加压力和热量的泡沫体表面下方的孔也可以被“压扁”成椭圆形，但如果泡沫体主要是作为例如个人卫生制品中用于吸收和分布流体的单层芯层，则不必如此做到超过泡沫体初始厚度的大约2至25％的深度，也就是泡沫体的压缩仅需要压掉厚度的大约2，优选大于大约5，更优选大于大约7，至低于25，优选低于大约20，更优选低于15％。与没有相当百分比的孔重新取向成椭圆形结构的泡沫体相比，具有这种压缩率的泡沫体芯吸能力得到惊人的提高。如果泡沫体主要用作制品中的分布层/组件，超过50％的压缩率是理想的，以便将多数孔重新取向成椭圆形孔状。
实践中，对于后面在优选具体实施方式
中描述的聚乙烯基泡沫体，将至少一个表面加热至大约40至大约60℃，同时施加合适的压力，由此使孔重新取向成椭圆形。这种大约240千帕至大约830千帕(大约35至大约120psig)和优选大约310千帕至大约620千帕(大约45至大约90psig)的典型的合适压力(规格)在表面上或在表面附近为泡沫体提供了充足的椭圆形孔结构以使垂直芯吸能力比相同的未改良泡沫体高数倍，并且在最佳形式中，这种改良的泡沫体表现出超过8，甚至10厘米的0.9％食盐水垂直毛细升高值。
尽管可以处理泡沫体的两个主表面以提供椭圆形孔，当泡沫体需要流体吸收和分布性质时，通常仅处理一个主表面就足够了，因为主要目的是实现两个相反的主表面上不同的吸收分布。如果随后如下文更详细的描述那样大致沿泡沫体的两个主表面之间的中间xy-平面纵向切开泡沫体以使两“半”泡沫体片从原始主表面至原始泡沫体层中心具有类似的吸附分布和孔度和构造梯度，那么可以有利地如此同时处理两个主表面。
可以与本发明的泡沫体结合形成粘结制品的其它基材优选是由与主要构成泡沫的聚合物相同或能够容易地与该聚合物结合的材料制成的。合适基材的示例性例子是纺织或无纺布；在熔纺粘合法中产生的松散基材结构或类似的熔体喷射或空气沉积无纺结构或通过类似制造技术产生的结构；比较开阔的纺织网；纤维素片(例如纸、纸板等)；玻璃纤维绝缘絮和衍生的片状制品；热塑性膜或片材，例如尿布或女性卫生产品背衬片；例如用于背衬绝缘泡沫材料的层压金属化塑料片或膜；地毯背衬织物或织网；等等。
如果需要，通过在进行干燥步骤之前迫使泡沫通过口型或其它形成异型材的成型结构，可以将泡沫或多层泡沫制成异型材。可以在干燥过程中通过在泡沫输送带上使用成型元件来进行压纹步骤，或者随后在单独的热压纹步骤中通过对泡沫体主表面施用含加热的成型元件的带(belt)或轮来进行压纹。在另一具体实施方式
中，可以将泡沫置于加热模腔中，其中配有管道以便将由泡沫体生成的蒸汽引导到环境气氛中。可以形成具有特定所需形状的泡沫体模制品，其随后可用于制造吸收性制品，特别是用于通常需要人体贴合性的卫生和医疗用途。
泡沫体纵切步骤尽管本发明的泡沫体可以直接在干燥状态下使用，特别是在连续制造一片泡沫和所得泡沫体的商业操作中，但通常需要形成厚度大约是最终制品中使用的泡沫体的两倍厚的耐久性泡沫体。然后将该泡沫体沿连续流的方向上的轴切开，使其形成两个厚度大致相同的泡沫体片材。
由于泡沫体的外部暴露表面通常比泡沫体内部干得快的事实，外表面上的开孔尺寸通常小于内部孔的尺寸。这是由于在干燥过程中存在一定量的气泡聚结且所得气泡直径变大的事实。气泡尺寸/最终孔度是将泡沫干燥和使聚合物粒子合并形成最终泡沫体中的孔壁所需的时间的函数。该时间越长，就会发生越多的气泡聚结，气泡直径就会增大得越多，且最终泡沫体中得最终孔度就越大。因此，除非可以实现整个泡沫体的均匀干燥，否则如此形成的泡沫体从表面到内部就会有一定的孔度梯度。该结果在例如隔音的许多用途中和在下述吸收用途中是理想的——在该用途中，泡沫体需要快速吸收液体但最终目的是通过毛细作用将流体带离泡沫体的一个表面的，例如尿布、成人失禁制品或女性卫生制品。在沿几乎在主表面中间(或“泡沫体中心”)的xy-平面切开泡沫体后，所得两半泡沫体各自表现出的从一个表面到另一个表面的孔度梯度是与另一半泡沫体呈镜像(对映)形式的。在将切开的泡沫体用于芯吸用途时，确定泡沫体的方向，使得较大孔的主表面首先与待吸收的水溶液接触，然后导向另一主表面的逐渐变小的孔的毛细作用使得溶液被带离第一主表面并分布在更靠近第二主表面的位置。结果是最初与泡沫体接触的位置附近的表面较干，从而在该泡沫体的尿布、医疗和卫生用途中提供所需的效果。
为了用于吸收性制品，在两个主表面之间表现出孔度梯度的泡沫体是非常理想的，一个主表面上较大的孔使液体污物更快被吸收，另一主表面上较小的孔能使最终制品的泡沫体产生毛细作用以便将流体带离接触点。合适地，孔度分布使得大部分孔落在下述范围内切开泡沫体的一个主表面上的孔度为大约5，优选大约10微米，至在另一主表面上为大约1000，优选大约1100微米。一个主表面上的大部分孔通常为大约20至大约100微米，另一主表面上的大部分孔为大约200至大约1000微米；更优选地，所述梯度从一个主表面上的大约30至大约80微米变至另一主表面上的大约250至大约800微米，最优选地，所述梯度从一个主表面上的大约30微米变至另一主表面上的80微米。
孔度梯度受到泡沫干燥快慢的影响，较慢的干燥通常导致泡沫体具有较宽的孔度梯度，较快的干燥导致较窄的孔度分布。加入一种有效的泡沫稳定剂(例如羟烷基纤维素醚)或成膜添加剂(例如苯乙烯胶乳)也可以产生具有较窄孔度梯度的泡沫体。层压的-基材/泡沫体/基材-结构的泡沫体层的纵切可以产生两个泡沫/基材层压材料，其中每个层压材料具有类似的结构。熟练技术人员很容易预见对于该相同原理的其它变动。
泡沫体孔度和测量/计算方法首先使用扫描电子显微镜(SEM)获得孔图像以提供泡沫体表面或横截面的黑白图像，由此测定耐久性泡沫体中的孔度。然后对SEM图像进行电子图像扫描，并通过SCION Corp.提供的SCION成像软件分析扫描数据以提供给定图像区域的孔度图。可以作为沿B/W图像(由其收集输入以便在视觉上显示泡沫体的结构性质)的所选轴经过的距离的函数用图显示这些数据以进一步分析。
试验程序除非另行说明，使用下列试验程序测量泡沫体样品的特征/性能。泡沫体的垂直毛细升高值(“VWH”)使用该试验量化开孔将流体带离侵入的位置(insult site)(也就是，与要通过毛细作用带走的“侵入”流体接触的位置)的能力。使用双面胶将泡沫体样品带，大约2.54厘米(大约1英寸)宽和大约30.5厘米(大约12英寸)长，粘在塑料板上，并在较长方向上紧邻并平行于标尺或其它类似测量工具，使得该样品带底部位于标尺的0标记处。然后将带有样品的板悬挂在含有少量食用色素(有助于观察泡沫体流体面的移动)0.9％食盐水溶液上方。在时间“0”时，将该浴(bath)升高至刚刚接触泡沫体的顶部边缘。从该样品条的顶部边缘开始，以选定的时间间隔，通常是2、5、10、30和60分钟记录样品带表面上液体面。为了速度和简易性，通常测量并记录5分钟之后的VWH。在某些情况下，当样品带小于30厘米时，芯吸会超过该样品带的高度。在这种情况下，在样品带长度后面加上“+”来表示VWH超过了样品高度。
吸收容量(“AC”)使用预称重(干重)的泡沫体样品测定吸收容量。将样品完全浸在相同的0.9％测试水溶液浴中。一旦完全饱和，就镊子或刮勺将其从浴中取出。将其置于粗丝网上，在此将过量流体沥干直至看不见流体从样品上流出，将饱和的泡沫体样品称重以产生“湿重”。然后通过[湿重一干重]的差除以该样品带的干重来计算AC。
本发明的具体实施方式
除非另行说明，所有百分比都按重量计。
表1概括了可用于制备泡沫和泡沫体的各种乙烯共聚物的组成和性质。描述了乙烯/1-辛烯和乙烯/1-丁烯共聚物的例子。实施例1至5展示了聚合物分散体、聚合物分散体的发泡、泡沫干燥形成耐久性泡沫体，和泡沫体吸收和芯吸盐水溶液的能力(例如合成尿或合成血样品，或“insults”)。
表-1聚合物组合物
*(乙烯/1-丁烯)实施例1分散体由聚合物1D(上表1)制备乙烯/1-辛烯共聚物的分散体，该共聚物具有62/38％的乙烯/1-辛烯含量(DuPont Dow Elastomers供应的ENGAGE 8200高弹体)和0.870克/立方厘米的密度和5克/10分钟(通过ASTM法D1238条件190℃/2.16千克测定)的熔体指数。按照标题为“分散步骤”的上文所述的方式，将10,000份共聚物与640份(有效重量)分散剂(Unicid 350，含有26碳链脂肪酸作为活性组分的分散剂)一起加入聚合物压出机的进料斗中并通过单螺杆压出机在大约220℃(大约430)熔融捏和。此后，在双螺杆压出机筒中，在压力和大约165℃(大约330)的温度下，将70份氢氧化钾的850份去离子水溶液加入聚合物/分散剂掺合物中。当掺合物在压出机筒中向下传递时，进一步加入去离子水，直至制得含有大约59％固体的最终分散体。将所得分散体在离开压出机之前冷却至大约94℃(大约200)，然后回收。
泡沫制备在常规混合转筒中，将196.5份上述分散体样品(51％活性或100份固体聚合物)与3.25份30％溶液(0.98份活性)所选发泡表面活性剂(十二烷基硫酸钠)和8份(0.33份活性)2.5％羟烷基纤维素醚(DowChemical Company供应的Methocel E4M羟丙基甲基纤维素增稠剂)水溶液一起掺入100份去离子水中，并注意在掺合时不要带入空气。用KitchenAid Professional 9-速度手动混合器(型号KMH9PWH)制备小泡沫样品，并用Hobart型stand混合器Kitchen Aid Professional混合器(型号KSM50P2H)和一对丝网打浆机(wire beater)制备大样品。
在制备初始掺合物后，通过使用相同但配有搅打器的混合器进行的机械发泡并通过用大约5至10分钟将混合器速度从中速提高至高速来带入空气，直至形成稠厚泡沫。通过称重装满泡沫的3盎司(80毫升)纸杯来测量泡沫的密度。一旦达到所需的密度，就停止搅打。
泡沫制造/干燥将如上所述制备的泡沫铺在由较硬网片支承的隔离纸上，并弄平至大约0.25英寸(大约6.4毫米)的厚度或所需厚度。将该泡沫置于干燥温度为大约60至74℃(大约140至165)的Blue M强制通风炉中大约65分钟。获得干燥泡沫片并将其沿着与两个主表面平行的轴纵向切开以获得两个泡沫片镜像对映体，它们在外表面上具有大约30至100微米的小孔度，在内部主表面上具有大约250至800微米的较大孔度。
实施例2按照上文实施例1中所述的方式，制备分散体、泡沫和泡沫体样品。在上表1中描述了聚合物的类型和特征。在下表2和3中描述了泡沫稳定剂、任何添加剂和表面活性剂、分散体组成和泡沫体性质。聚合物选自ENGAGE弹性体系列(乙烯/1-辛烯共聚物树脂)，DuPontDow Elastomers提供的产品，或来自相同来源的用1-丁烯代替1-辛烯的共聚物。Unicid 350分散剂是26碳(平均链长)脂肪酸。Unicid 425分散剂是32碳(平均链长)脂肪酸。脂肪酸以如其在上述挤出步骤中形成的钾盐的形式使用。发泡表面活性剂Stanfax 318表面活性剂是磺基succinimate钠，且Steol CS-130是长链烷基醚硫酸钠。在使用时，后两种表面活性剂与稀释水一起在上述挤出步骤中熔体离开压出机的位置附近加入。
表-2聚合物分散体特性
在分散体2.14、2.15和2.17中，加入Stanfax和Steol产品以作为下列发泡步骤中的发泡表面活性剂。
实施例3-泡沫和泡沫体制备由聚合物1D按照与上表2中标作分散体2.10和分散体2.12的分散体类型的方式制备分散体样品3A、B、C和D。样品3A使用6％Unicid350分散体，而样品3B、C和D各自使用3％芥酸作为制备碱分散体的分散剂。用1％Steol CS-130表面活性剂与0.2％有效重量的MethocelE4M羟丙基甲基纤维素一起按照上述方式使样品3A-D发泡。在强制通风炉中，在大约167(75℃)干燥乙烯/1-辛烯共聚物泡沫，并在大约140(60℃)干燥乙烯/1-丁烯共聚物。以略微不同的方式干燥样品3D，将其置于红外加热“炉”中并首先从中迅速通过，然后置于标准强制通风炉中以完成干燥过程。这样可以比其它技术更快地干燥泡沫体表面。当使用SEM检查时，由分散体3A至D制成的开孔泡沫体表现出从外表面上的小孔到泡沫片样品内部的较大孔的孔度梯度。对于所有泡沫体，泡沫体孔度性质比较相似，具有大约70％至80％的小于50微米的孔，大约10-15％在50至100微米之间的孔度，和大约10％大于100微米的孔度。4个泡沫样品的泡沫体密度是样品3A为73克/升，样品3B为97克/升，样品3C为44克/升，样品3D为56克/升。
实施例4-其它泡沫体制备&试验按照实施例3的方式，制备一些不同的分散体，将它们发泡并干燥成耐久性泡沫体。分散体和泡沫掺合物的配方显示在下表3中。
毛细升高值试验按照前述方式用0.9％食盐水对如上所述制备的泡沫体进行垂直芯吸试验5分钟。结果表明，高度疏水的分散体(例如Unicid分散体)使所得泡沫体相对疏水并因此不能很好地芯吸水性液体，但是可用于吸收疏水液体(漏油吸收，等等)。当使用较少疏水性分散体时，通常改进了水性芯吸。
表-3聚合物泡沫体特性(活性组分百分比，以聚合物重量计)
实施例5-填料添加剂按照对上述实施例4中的泡沫体3.7所述的方式制备泡沫体样品，只是在分散体发泡并干燥以制成本发明的泡沫体之前，在掺合步骤中加入大约14％的棉纤维(具有大约0.15-0.25英寸的平均纤维长度)。所得泡沫体非常均匀，具有优异的挠性和柔软性并表现出良好的吸收性和改进的再润湿能力，并且与不含棉纤维添加剂的相同泡沫体相比，具有较小的弹性特征和较高的抗张强度。
实施例6-泡沫体层压结构按照对上述实施例4中的泡沫体3.7所述的方式制备泡沫样品，只是将制成的泡沫涂敷到大约2毫米厚75毫米宽的开孔(超过80体积％开孔)挤塑聚烯烃泡沫片上。然后在强制通风炉中，在75℃将泡沫在该片材上干燥30分钟。使用美国专利3,573,152和4,824,720(它们各自经此引用并入本文)中描述的装置和技术将热塑性熔体通过多孔口型挤出，由此制备挤塑聚烯烃泡沫体。热塑性熔体中的聚烯烃树脂掺合物具有中等挠曲模量(通过ASTM D790测量为大约110kpsi)，并在熔体中加入适当量的成核剂、发泡剂和根据需要加入其它任选添加剂。以熔体重量计，使用大约0.5％滑石作成核剂，大约3.5％异丁烷和4％二氧化碳作发泡剂，以制备挤塑聚烯烃泡沫片。
从回收的挤塑型材表面削下薄片以去除表面上的薄皮或闭孔并暴露出平均孔度大约580微米(按照ASTM D 2856-A测定)的开孔表面。然后，从该切削后的(skived)表面上切下薄泡沫体层以产生具有大约2毫米的所需预定厚度的泡沫片。上述干燥步骤使得由泡沫生成的泡沫体在所用干燥温度下很好地与挤塑泡沫体切削后的表面粘合。
实施例7-后干燥泡沫体孔结构重新取向按照前述实施例3中的方式，由AFFINITY EG 8200树脂、乙烯/1-辛烯，62％/38％共聚物的发泡分散体制备泡沫体样品，该共聚物具有大约30-80℃的熔化范围、0.870克/立方厘米的密度、5克/10分钟(ASTM D1238@190℃/2.16千克)的熔体指数，获自The Dow ChemicalCompany。将使用2％Unicid 350分散剂和2％Hystrene 4516发泡表面活性剂(高纯脂肪酸混合物，通常含有大约55％硬脂酸、42％棕榈酸和各自0.5至1.5％的十七烷酸、肉豆蔻酸和十五烷酸，获自HunmkoChemical Div.Of Witcol Corp.，Memphis，Tennessee，并随后用氢氧化钾中和形成酸式盐)制得的相同的含有大约55wt％(干燥)聚合物固体且平均粒度为大约1微米的分散体发泡，涂敷在输送带上，此后干燥获得密度约为0.025克/立方厘米的泡沫体。使泡沫连续通过大约75℃的Blue M强制通风炉以进行干燥。在干燥环境中的总时间为平均大约7至9分钟。将所得泡沫片层以5至25英尺/分钟(大约150至750厘米/分钟)的速度通过两个辊之间的辊隙。一个辊(涂有橡胶)未加热并在22℃下与泡沫体的一个主表面接触，同时将第二个辊(钢制)加热以便在大约22至55℃(大约72至131)的变化温度下接触相反的主表面。通过辊子在每一主表面上基本均匀地对泡沫片层施加压力，所施加的压力在大约10psig至大约80psig(大约70千帕至大约550千帕，计示压力)之间不等。原始片材厚度为大约3.42至大约3.78毫米。在将片材加热、压制并冷却后，测量两个主表面之间的厚度减少。然后从每一样品上切下两个一样的带状物，并如上所述进行VWH试验。被处理的泡沫体样品的加热和压力条件以及性质记录在下表4中。“+”号表示VWH超过样品带的长度。由如上所述使用长链脂肪酸盐(例如Hystrene 4516)制成的泡沫形成的泡沫体具有类似织物的“手感”，也就是与由不含这种脂肪酸的泡沫形成的泡沫体相比，最终泡沫体具有柔软的类似织物的表面。
表-4泡沫体处理条件及所得VWH特性
*两个样品的平均数据
权利要求
1.一种稳定的水性泡沫，含有a)在选自C4至C10烯烃的其它单体存在或不存在的情况下乙烯和/或1-丙烯的一种或多种共聚物或互聚物，其具有大约2-98wt％的乙烯或1-丙烯含量；b)水；c)发泡表面活性剂；和d)气体；其中各组分占a)、b)和c)总重量的大约a)35至75％，b)35至75％，c)1至6％，且d)的存在量使得d)构成泡沫中所有组分的总体积的至少80％。
2.根据权利要求1所述的泡沫，其进一步含有组分e)泡沫稳定剂，其选自烷基纤维素醚、羟烷基纤维素醚、羟烷基烷基纤维素醚，瓜耳胶、黄原胶和分子量至少为20,000的聚氧乙烯树脂，所述组分e)的存在量为组分a)聚合物干重的大约0.05至大约2wt％。
3.根据权利要求1所述的泡沫，其中组分a)是乙烯与含有3至10个碳原子的α-烯烃共聚单体的共聚物。
4.根据权利要求3所述的泡沫，其中α-烯烃共聚单体选自1-丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯，且组分a)具有通过ASTM D 1238(条件190℃/2.16千克)测定为大约0.5至大约30克/10分钟的熔体指数。
5.一种耐久性开孔泡沫体，含有a)在选自C4至C10烯烃的其它单体存在或不存在的情况下乙烯和/或1-丙烯的一种或多种共聚物或互聚物，其具有大约2-98wt％的乙烯或1-丙烯含量，其中泡沫体多数孔的孔度为大约5至大约1000微米。
6.根据权利要求5所述的泡沫体，其特征进一步在于许多孔是基本椭圆形的并且其主轴与泡沫体的至少一个主表面大致平行。
7.根据权利要求6所述的泡沫体，其特征进一步在于其多数孔是基本椭圆形的。
8.根据权利要求6所述的泡沫体，其特征进一步在于对于0.9％的食盐水溶液，在5分钟后表现出8厘米或更高的垂直毛细升高值。
9.根据权利要求5所述的泡沫体，其中组分a)所述泡沫体的聚合物对于乙烯基聚合物表现出大约0.5至大约30克/分钟的熔体指数(通过ASTM D 1238条件190℃/2.16千克测定)，且对于1-丙烯基聚合物表现出大约0.7至大约85克/10分钟的熔体流动速率(通过ASTM D 1238条件230℃/2.16千克测定)。
10.根据权利要求5所述的泡沫体，其中组分a)包括乙烯与含有3至8个碳原子的α-烯烃共聚单体的至少一种共聚物。
11.根据权利要求5所述的泡沫体，其中组分a)包括乙烯与1-丙烯、1-丁烯、1-己烯或1-辛烯的共聚物，且该共聚物表现出大约0.5至大约30克/10分钟的熔体指数(通过ASTM D 1238条件190℃/2.16千克测定)。
12.根据权利要求5所述的泡沫体，其中组分a)包括乙烯与1-丁烯或1-辛烯的共聚物，且该共聚物表现出0.85至0.91克/立方厘米的密度。
13.根据权利要求5或10所述的泡沫体，其中泡沫体第一主表面上的大多数孔的孔度为大约20至大约100微米，且泡沫体另一主表面上的大多数孔的孔度为大约200至大约1100微米。
14.根据权利要求13所述的泡沫体，其中泡沫体第一主表面上的大多数孔的孔度为大约30至大约80微米，且泡沫体另一主表面上的大多数孔的孔度为大约300至大约1000微米，且在泡沫体的两个所述主表面之间存在孔度梯度。
15.根据权利要求10所述的泡沫体，其中组分a)包括乙烯与1-丙烯的至少一种共聚物，且1-丙烯构成共聚物的2至35wt％。
16.根据权利要求5所述的泡沫体，其中组分a)包括1-丙烯与乙烯的至少一种共聚物，且乙烯构成共聚物的2至35wt％。
17.根据权利要求5所述的泡沫体，其中a)包括乙烯与1-辛烯的共聚物，该共聚物表现出1至20克/10分钟的熔体指数(通过ASTMD 1238条件190℃/2.16千克测定)，0.85至0.91克/立方厘米的密度，且在泡沫体一个主表面与另一主表面之间存在大部分孔的孔度梯度，并且为大约20至大约1100微米。
18.根据权利要求5所述的泡沫体，其进一步包括至少一种选自碳酸钙粉末、二氧化钛粉末、聚合物粒子、中空玻璃球体、纤维素纤维、聚合常产纤维或成膜聚合物的添加剂。
19.根据权利要求5所述的泡沫体，其进一步包括一种或多种抗氧化剂、烷基纤维素醚、羟烷基纤维素醚、羟烷基烷基纤维素醚，苯乙烯胶乳、瓜耳胶或黄原胶。
20.根据权利要求5所述的泡沫体，其进一步包括至少一种吸味颗粒材料的多种粒子，这些粒子的平均粒度为大约1至大约600微米，所述多种粒子构成所述泡沫体的聚合组分重量的大约2至大约18wt％。
21.根据权利要求20所述的泡沫体，其中至少一种吸味颗粒材料的粒子是平均粒度为100至200微米的活性炭粒子，并构成所述泡沫体的聚合组分重量的4至12wt％。
22.根据权利要求5所述的泡沫体，其至少一个表面具有类似织物的柔软手感。
23.一种吸收性制品，选自婴儿尿布、女性卫生产品、成人失禁产品、伤口绷带、外科用纱布、食品包装垫、擦拭纸巾和擦拭海绵，其中该制品包括由权利要求5、15或16的泡沫体制成的组件。
24.一种层压材料，包括(a)至少一层权利要求1-4任一项所述的泡沫，和(b)至少一层基材层，所述泡沫层放置、涂敷或铺展在其上。
25.根据权利要求24所述的层压材料，其中(b)至少一层基材层是由第二泡沫、预制开孔泡沫体、热塑性片材或薄膜、纺织或无纺布或熔纺粘合或熔体喷射材料的层制成的。
26.一种层压结构，包括(a)至少一层权利要求5-19任一项所述的泡沫体，和(b)至少一层与所述泡沫体层粘合的基材层。
27.根据权利要求26所述的层压结构，其中(b)至少一层基材层选自第二开孔泡沫体、热塑性片材或薄膜、纺织或无纺布，或熔纺粘合或熔体喷射材料的层。
28.一种吸收性制品，选自婴儿尿布、女性卫生产品、成人失禁产品、伤口绷带、外科用纱布、医用服、外科用织物、擦拭纸巾，擦拭海绵和食品包装垫，其中该制品包括由权利要求27的层压结构制成的组件。
29.一种制造耐久性开孔泡沫体的方法，包括下列步骤(1)产生权利要求1-4任一项所述的泡沫；(2)此后用至少一个干燥能源对所述泡沫进行处理以提供耐久性开孔泡沫体，干燥方式使得所述所得泡沫体的体积不低于所述泡沫体积的70体积％；且(3)此后回收耐久性开孔泡沫体。
30.根据权利要求29所述的方法，其中步骤(2)干燥能源选自热空气发生器、红外线发生器、电介质加热设备或其任何组合或重复。
31.根据权利要求29所述的方法，其特征进一步在于连续产生泡沫，此后用至少一个干燥能源连续处理所述泡沫。
32.根据权利要求29所述的方法，其特征进一步在于在步骤(2)中结合使用至少两个干燥能源同时或依序对所述泡沫进行处理。
33.根据权利要求32所述的方法，其中步骤(2)干燥能源选自至少一个热空气发生器、至少一个红外线发生器或至少一个电介质加热设备。
34.根据权利要求29所述的方法，其特征进一步在于在回收之前或之后，在至少一个主表面上对开孔泡沫体进行加热，这使该主表面几乎全部软化至该表面以下泡沫初始厚度的至少2％的厚度，并且在如此软化的同时，用足以将主表面上或其附近的许多孔转化成三维椭圆形的压力对该主表面的大部分区域加压，该椭圆形的主轴与所述主表面大致平行。
35.一种水分散体，其含有(a)半结晶可热成型的烯烃聚合物；(b)多于18个碳原子的长链脂肪酸；(c)去离子水和(d)碱的所得混合物，其中该分散体具有大约67％的固体含量。
全文摘要
本发明公开了水基分散烯烃聚合物泡沫、由其制成的耐久性开孔泡沫体组合物、结构体和制品；这种泡沫和泡沫体的制备方法；干燥的耐久性泡沫体在各种用途中的应用。本发明进一步描述了这些泡沫体和由其制成的结构体和制品由于良好的吸收能力、柔软性和/或挠性以及它们的可循环利用性质而在吸收、过滤、绝缘、缓冲和背衬领域中的应用，特别是用于除味、卫生和医疗用途。
文档编号C08J9/00GK1842561SQ200480024339
公开日2006年10月4日 申请日期2004年8月25日 优先权日2003年8月25日
发明者G·M·斯特兰德贝里, M·W·万叙默任, S·吴, L·E·斯托克顿, D·R·斯佩思, B·M·蒙克拉, M·J·卡利诺夫斯基 申请人:陶氏环球技术公司