在连续高内相乳液泡沫形成工艺中脱水的方法

在连续高内相乳液泡沫形成工艺中脱水的方法
【专利摘要】用于连续高内相乳液（HIPE)泡沫制备的方法。制出HIPE，然后将其挤出到带（20)上。聚合后，使用真空箱（52)将饱和水相的一部分移除。将辊隙插件（50)插在真空箱（52)的下面以升高真空箱（52)，导致HIPE沿带在横向上的改善的均勾度。
【专利说明】在连续高内相乳液泡沬形成工艺中脱水的方法

【技术领域】
[0001]本申请涉及使用连续工艺制备高内相乳液(HIPE)泡沫。

【背景技术】
[0002]乳液为一种液体在另一种液体中的分散体，并且一般为油包水混合物的形式,其具有分散在基本上不混溶的连续油相内的水性相或水相。具有高的分散相与连续相比率的油包水(或水包油)乳液在本领域中已知为高内相乳液，也称为“HIPE”或HIPEs。在相对高的分散水相与连续油相比率下,连续油相基本上变成薄膜,分开并涂覆内部分散水相的小滴状结构。在某些HIPE中，连续油相可具有一种或多种可聚合的单体。可使这些单体聚合，形成微孔结构，例如泡沫，其具有由分散水相小滴的尺寸分布限定的泡孔尺寸分布。
[0003]可以连续工艺形成HIPE泡沫，其中形成HIPE，并且然后将其移动通过用以制备HIPE泡沫的各个阶段。将通常使用诸如带的可移动支撑构件以将HIPE从一个阶段移动到下一个阶段。在HIPE形成后，下一个阶段涉及油相中存在的单体的聚合，以产生HIPE泡沫。一般在HIPE形成期间将用以启动聚合的引发剂添加至单独的水相和连续油相，或者在乳液制备过程期间添加至HIPE。除了引发剂的存在外，可使用加热来加速聚合反应，例如加热单个水相和油相以加速聚合反应。
[0004]聚合发生后，将所得的HIPE泡沫用水相饱和，需要移除所述水相以获得基本上干燥的HIPE泡沫。可通过使用压缩来挤压HIPE泡沫，使其不含大部分的水相，例如，通过使HIPE泡沫运行穿过一对或多对夹紧辊(nip roller)。可将夹紧辊定位成使得它们将水相挤压出HIPE泡沫。因为需要产生有一定水平均匀度的HIPE泡沫，所以应挤压出饱和水相，同时保持均勻的横向水分和盐分布(salt profile),同时增加可能的带宽度。
[0005]因此，存在对改善从HIPE泡沫中移除水相的方式的需要，其使用辊隙来产生均匀的横向水分和盐分布，同时增加带宽度。


【发明内容】

[0006]本发明提供用于制备高内相乳液泡沫的方法。所述方法包括由具有单体、交联剂、乳化剂的油相以及水相形成高内相乳液的步骤。提供挤出装置、具有横向宽度的带、夹紧辊和真空装置。所述方法还包括在带上挤出高内相乳液、使高内相乳液的油相中的单体组分聚合并使高内相乳液通过夹紧辊和真空装置以移除饱和水相。真空装置包括辊隙插件(nipinsert)。
[0007]辊隙插件能够升高真空箱，其中辊隙插件由一层或多层条带、螺栓、垫圈、螺钉、和/或能够支撑孤立点的任何其它已知的物品制成。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1为挤出工艺的示意性侧视图。
[0009]图2为本发明实施例的示意性侧视图。
[0010]图3为本发明实施例沿3-3截取的横截面示意图。

【具体实施方式】
[0011]本发明涉及用于连续高内相乳液(HIPE)泡沫制备的方法。制备HIPE并且然后挤出到带上。带在水平方向上移动，以将HIPE从挤出点传送到HIPE泡沫制备的以下阶段。在带上挤出后，使HIPE聚合。在聚合后，将所得的HIPE泡沫用水相饱和，需要移除所述水相以获得基本上干燥的HIPE泡沫。使用夹紧辊和真空装置可能发生饱和水相的移除或脱水。将辊隙垫片或插件沿带的横向以固定的间隔置于真空装置的下面。
[0012]高内相乳液(HIPE)可具有两个相。一个相为具有单体和乳化剂的连续油相，使所述单体经聚合以形成HIPE泡沫，所述乳化剂用以帮助稳定HIPE。油相还可包括一种或多种光引发剂。单体组分可以按油相的重量计约80%至约99%，并且在某些实施例中约85%至约95%的量存在。可溶于油相中并适用于形成稳定的油包水乳液的乳化剂组分可以按油相的重量计约1%至约20%的量存在于油相中。可在约20°C至约130°C，并且在某些实施例中约50°C至约100°C的乳化温度下形成乳液。
[0013]一般来说，单体将包含按油相的重量计约20%至约97%的至少一种基本上水不溶性的单官能丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。例如，该类型的单体可包括丙烯酸(:4_(:18烷基酯和甲基丙烯酸C2-C18酯，如丙烯酸乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸壬基苯基酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯和甲基丙烯酸十八烧基酷。
[0014]油相也可具有按油相的重量计约2%至约40%，并且在某些实施例中约10%至约30%的基本上水不溶性的多官能交联丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯。添加该交联共聚单体或交联剂以对所得的HIPE泡沫赋予强度和弹性。该类型交联单体的例子可具有含两个或更多个活化丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯基团、或它们的组合的单体。该基团的非限制性例子包括1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，4- 丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1，12-十二烷基二甲基丙烯酸酯、1，14-十四烷二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯(2，2- 二甲基丙二醇二丙烯酸酯)、己二醇丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、葡萄糖五丙烯酸酯、脱水山梨糖醇五丙烯酸酯等。交联剂的其它例子包含丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯部分的混合物，如乙二醇丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯和新戊二醇丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯。混合交联剂中甲基丙烯酸酯:丙烯酸酯基团的比率可按需从50:50到任何其它比率变化。
[0015]可按油相的重量计以约O %至约15 %，在某些实施例中约2 %至约8 %的重量百分比将任何第三种基本上水不溶性的共聚单体添加至油相，以改良HIPE泡沫的性能。在某些实施例中，可能期望“韧化”单体，其对所得的HIPE泡沫赋予韧性。这些包括诸如苯乙烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、异戊二烯和氯丁二烯的单体。不受理论的约束，据信此类单体有助于在聚合期间稳定HIPE (也称为“固化”)，以提供更均匀且更好成形的HIPE泡沫，其导致更好的韧性、拉伸强度、耐磨损性等。也可添加单体以赋予阻燃性，如2000年12月12日公布的美国专利6，160, 028 (Dyer)中所公开。可添加单体以赋予颜色(例如乙烯基二茂铁)、荧光性能、抗辐射性、不透辐射性(例如四丙烯酸铅)，分散电荷，反射入射的红外线，吸收无线电波，在HIPE泡沫支撑物上形成可润湿的表面，或者用于HIPE泡沫中的任何其它期望的性能。在一些情况下，这些附加的单体可减慢HIPE转化成HIPE泡沫的总体过程，如果要赋予期望的性能，则有必要进行折衷。因此，可使用此类单体以减缓HIPE的聚合速率。该类型单体的例子可具有苯乙烯和氯乙烯。
[0016]油相还可包含用于稳定HIPE的乳化剂。HIPE中使用的乳化剂可包括:(a)支化C16-C24脂肪酸的脱水山梨糖醇单酯；直链不饱和C16-C22脂肪酸；和直链饱和C12-C14脂肪酸，如脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇单肉豆蘧酸酯和脱水山梨糖醇单酯、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、双甘油单油酸酯(DGMO)、聚甘油单异硬脂酸酯(PGMIS)和聚甘油单肉豆蘧酸酯(PGMM) ；(b)支化C16-C24脂肪酸、直链不饱和C16-C22脂肪酸或直链饱和C12-C14脂肪酸的聚甘油单酯，如双甘油单油酸酯(例如C18:1脂肪酸的双甘油单酯)、双甘油单肉豆蘧酸酯、双甘油单异硬脂酸酯和双甘油单酯；(c)支化C16-C24醇、直链不饱和C16-C22醇和直链饱和C12-C14醇的双甘油单脂族醚、以及这些乳化剂的混合物。参见1995年2月7日公布的美国专利5，287，207 (Dyer等人)和1996年3月19日公布的美国专利5，500，451 (Goldman等人)。另一种可使用的乳化剂为聚甘油琥珀酸酯(PGS)，其由琥珀酸烷基酯、甘油和三甘油形成。
[0017]可将此类乳化剂及其组合加入油相中，使得它们可构成按油相的重量计约1%与约20%之间，在某些实施例中约2%至约15%，并且在某些其它实施例中约3%至约12%。在某些实施例中，也可使用助乳化剂以提供对泡孔尺寸、泡孔尺寸分布和乳液稳定性的附加控制，具体地在例如大于约65°C的更高温度下。助乳化剂的例子包括磷脂酰胆碱和含磷脂酰胆碱的组合物、脂族甜菜碱、长链C12-C22 二脂族季铵盐、短链C1-C4 二脂族季铵盐、长链C12-C22 二烷酰基(烯酰基)-2-羟乙基、短链C1-C4 二脂族季铵盐、长链C12-C22 二脂族咪唑啉季铵盐、短链C1-C4 二脂族咪唑啉季铵盐、长链C12-C22单脂族苄基季铵盐、长链C12-C22 二烷酰基(烯酰基)-2-氨乙基、短链C1-C4单脂族苄基季铵盐、短链C1-C4单羟基脂族季铵盐。在某些实施例中，可使用二牛油基二甲基甲硫酸铵(DTDMAMS)作为助乳化剂。
[0018]油相可包含光引发剂，其为按油相的重量计约0.05%与约10%之间，并且在某些实施例中约0.2%与约10%之间。更低量的光引发剂允许光更好地穿透HIPE泡沫，这能够提供更深入HIPE泡沫的聚合。然而，如果聚合在含氧环境中完成，则应有足够的光引发剂以引发聚合并克服氧抑制。光引发剂可迅速且有效地响应于光源，并且产生能够引发聚合反应的自由基、阳离子、以及其它物质。本发明中使用的光引发剂可吸收约200纳米(nm)至约800nm,在某些实施例中约200nm至约350nm波长的UV光。如果光引发剂在油相中，则合适类型的油溶性光引发剂包括苄基缩酮、α-羟烷基苯酮、α-氨基烷基苯酮和酰基膦氧化物。光引发剂的例子包括2，4，6_[三甲基苯甲酰基二膦]氧化物与2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮的组合(两者的50:50共混物由Ciba Speciality Chemicals,Ludwigshafen,Germany 以DAROCUR^ 4265 出售);节基二甲基缩酮(由 Ciba Geigy 以IRGACURE 651 出售)；α-，ct -二甲氧基-ct -轻基苯乙丽(由 Ciba Speciality Chemicals以DAROCUR 1173出售)；2_甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-吗啉代-丙-1-酮(由 Ciba Speciality Chemicals 以IRGACURE? 907 出售)；1-轻基环己基-苯基酮(由 Ciba Speciality Chemicals 以 I RGACURE184 出售)；双(2，4，6_ 三甲基苯甲酰基)-苯基氧化勝(由Ciba Speciality ChemicalsHlRGACURE 819出售);二乙氧基苯乙丽和4_(2_轻基乙氧基)苯基-(2_轻基_2_甲基丙基)丽(由Ciba Speciality Chemicals以irgacure'k 2959出售)；以及寡[2-羟基-2-甲基-ι-[4-α-甲基乙烯基)苯基]丙酮](由 Lamberti spa, Gallarate, Italy 以 ESACURE' KIP EM 出售)。
[0019]HIPE的分散水相可具有水，并且也可具有一种或多种组分，如引发剂、光引发剂、或电解质，其中在某些实施例中，所述一种或多种组分至少部分地为水溶性的。
[0020]水相的一种组分可为水溶性电解质。水相可包含按水相的重量计约0.2%至约40%，在某些实施例中约2%至约20%的水溶性电解质。电解质使主要为油溶性的单体、共聚单体和交联剂也溶于水相中的趋势最小化。电解质的例子包括碱土金属(如钙或镁)的氯化物或硫酸盐以及碱土金属(如钠)的氯化物或硫酸盐。此类电解质可包括用于在聚合期间控制pH的缓冲剂，包括诸如磷酸根、硼酸根和碳酸根的无机抗衡离子以及它们的混合物。水溶性单体也可用于水相中，例子为丙烯酸和乙酸乙烯酯。
[0021]可存在于水相中的另一种组分为水溶性自由基引发剂。基于油相中存在的可聚合单体的总摩尔数，所述引发剂可以至多约20摩尔％存在。在某些实施例中，基于油相中存在的可聚合单体的总摩尔数，所述引发剂以约0.001至约10摩尔％的量存在。合适的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、2，2’ -偶氮二(N，N’ -二亚甲基异丁基脒)二盐酸盐、以及其它合适的偶氮引发剂。在某些实施例中，为降低可能会堵塞乳化体系的过早聚合的可能性，可恰好在乳化结束后或接近乳化结束时向单体相添加引发剂。
[0022]水相中存在的光引发剂可为至少部分水溶性的，并且可构成按水相的重量计约
0.05%与约10%之间，并且在某些实施例中约0.2%与约10%之间。更低量的光引发剂允许光更好地穿透HIPE泡沫，这能够提供更深入HIPE泡沫的聚合。然而，如果聚合在含氧环境中完成，则应有足够的光引发剂以引发聚合并克服氧抑制。光引发剂可迅速且有效地响应于光源，并且产生能够引发聚合反应的自由基、阳离子、以及其它物质。本发明中使用的光引发剂可吸收约200纳米(nm)至约800nm,在某些实施例中约200nm至约350nm,并且在某些实施例中约350nm至约450nm波长的UV光。如果光引发剂在水相中，则合适类型的水溶性光引发剂包括二苯甲酮、苯偶酰和噻吨酮。光引发剂的例子包括2，2’ -偶氮二[2- (2-咪唑琳_2_基)丙烧]二盐酸盐；脱水2，2’ -偶氣二 [2_ (2-咪唑琳-2-基)丙烧]二硫酸盐；2，2’ -偶氮二(1-亚氨基-1-卩比咯烧~2~乙基丙烧)二盐酸盐；2，2’ -偶氮二[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺];2，2’_偶氮二(2-甲基丙脒)二盐酸盐；2，2’-二羧甲氧基二亚苄基丙酮、4，4’ - 二羧甲氧基二亚苄基丙酮、4，4’ - 二羧甲氧基二亚苄基环己酮、4-二甲氨基-4’-羧甲氧基二亚苄基丙酮；和4，4’-二磺氧基甲氧基二亚苄基丙酮。可用于本发明中的其它合适的光引发剂列于1989年4月25日公布的美国专利4，824，765 (Sperry等人)中。
[0023]除了前述组分之外，HIPE的水相或油相中可包含其它组分。例子包括抗氧化剂，例如受阻酚、受阻胺光稳定剂；增塑剂，例如邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二壬酯；阻燃剂，例如卤化烃、磷酸盐、硼酸盐、无机盐，如三氧化锑或磷酸铵或氢氧化镁；染料和颜料；荧光剂；填料颗粒，例如淀粉、二氧化钛、炭黑、或碳酸钙；纤维；链转移剂；气味吸收剂，例如活性炭颗粒；溶解的聚合物；溶解的低聚物；等。
[0024]HIPE泡沫由具有HIPE的连续油相的单体的聚合制成。在某些实施例中，HIPE泡沫可具有一层或多层，并且可为同质或异质的聚合开孔泡沫。同质性和异质性涉及相同HIPE泡沫内的不同层，所述不同层在均质HIPE泡沫的情况下类似或者在异质HIPE泡沫的情况下不同。异质HIPE泡沫可包含至少两个不同层，所述不同层在它们的化学组成、物理性质或这两方面均不同。例如层可在下列中的一个或多个方面不同:泡沫密度、聚合物组合物、比表面积、或孔尺寸(也称为泡孔尺寸)。例如，对于HIPE泡沫，如果差异涉及孔尺寸，则每个层中的平均孔尺寸可相差至少约20%，在某些实施例中相差至少约35%，并且还在其它实施例中相差至少约50%。在另一例子中，如果HIPE泡沫各层中的不同涉及密度，则各层的密度可相差至少约20%，在某些实施例中相差至少约35%，并且还在其它实施例中相差至少约50%。比如，如果HIPE泡沫的一层具有0.020g/cc的密度，则另一层具有的密度可为至少约0.024g/cc或小于约0.016g/cc，在某些实施例中为至少约0.027g/cc或小于约0.013g/cc,并且还在其它实施例中为至少约0.030g/cc或小于约0.010g/cc。如果各层之间的不同涉及HIPE或HIPE泡沫的化学组成，则所述不同可反映至少一种单体组分的相对量相差例如至少约20%，在某些实施例中相差至少约35%，并且还在另外的实施例中相差至少约50%。比如，如果HIPE或HIPE泡沫的一层在其配方中包含约10%的苯乙烯，则HIPE或HIPE泡沫的另一层应包含至少约12%，并且在某些实施例中包含至少约15%。
[0025]如下文更详细地描述，具有由相异HIPE形成的单独层的HIPE泡沫提供有一系列期望的性能特性的HIPE泡沫。例如，具有第一和第二泡沫层的HIPE泡沫，其中第一泡沫层比第二层具有相对更大的孔尺寸或泡孔尺寸，当用在吸收制品中时可比第二层更快地吸收进入的流体。以举例的方式，当用于吸收制品时，第一泡沫层可层叠在具有相对较小的孔尺寸(如与第一泡沫层相比)的第二泡沫层之上，所述第二泡沫层施加更大的毛细管压力并从第一泡沫层抽吸采集的流体，从而恢复第一泡沫层的采集更多流体的能力。HIPE泡沫孔尺寸范围可为平均直径为I至200 μ m,并且在某些实施例中平均直径可小于100 μ m。由本发明制成的具有两个平行主表面的HIPE泡沫的厚度可为0.05至10mm，并且在某些实施例中为8mm或更小。HIPE的所需厚度将取决于用于形成HIPE的材料、HIPE在带上挤出的速度和所得HIPE泡沫的预期用途。
[0026]由本发明制成的HIPE泡沫是相对开孔的。这是指HIPE泡沫的所述各个泡孔或孔与邻接的泡孔基本上无阻碍地连通。此类基本上开孔的HIPE泡沫结构中的泡孔具有泡孔间开口或窗口，所述开口或窗口足够大以允许流体容易地从一个泡孔转移至HIPE泡沫结构内的另一个泡孔。为了本发明的目的，如果HIPE泡沫中平均直径至少Ιμπι尺寸的泡孔有至少约80%与至少一个相邻泡孔流体连通，则将该HIPE泡沫视为是“开孔的”。
[0027]除了是开孔的以外，在某些实施例中，HIPE泡沫还是足够地亲水性的以允许HIPE泡沫吸收含水流体，例如，可通过如下方式使HIPE泡沫的内表面成为亲水性的:在聚合后残余亲水化留在HIPE泡沫中的表面活性剂或盐、选择后聚合HIPE泡沫处理规程(如上所述)、或这二者的组合。
[0028]在某些实施例中，例如当用于某些吸收制品时，HIPE泡沫可为柔性的，并显示出适当的玻璃化转变温度(Tg)。所述Tg表示所述聚合物的玻璃态和橡胶态之间的过渡的中点。一般来说，具有比使用温度高的Tg的HIPE泡沫可为非常牢固的，但也会是刚性的，并且潜在地易于断裂。在某些实施例中，本发明的表现出相对高Tg或过度脆性的HIPE泡沫的区域将是不连续的。由于这些不连续的区域一般也将表现出高强度，因此它们能够在较低密度下制备而不损害HIPE泡沫的总体强度。
[0029]旨在用于要求柔韧性的应用的HIPE泡沫应当包含至少一个连续区域，所述区域具有尽可能低的Tg，只要总体HIPE泡沫在使用温度下具有可接受的强度即可。在某些实施例中，对于在约环境温度条件下使用的泡沫，此区域的Tg将低于约30°C，在某些其它实施例中低于约20°C。对于用在其中使用温度高于或低于环境温度的应用中的HIPE泡沫，连续区域的Tg可比使用温度高不超过10°C，在某些实施例中与使用温度相同，并且在其中期望柔韧性的另外的实施例中比使用温度低约10°C。因此，尽可能多地选择提供具有较低Tg的对应的聚合物的单体。
[0030]由本发明制成的HIPE泡沫可用作吸收制品中的吸收芯材料，所述吸收制品如女性卫生制品，例如垫、卫生护垫和棉塞；一次性尿布；失禁制品，例如垫、成人尿布；家庭护理制品，例如擦拭物、垫、毛巾；以及美容护理制品，例如垫、擦拭物，和皮肤护理制品，如用于毛孔清洁的。
[0031]为使用上述制备HIPE，将水相和油相以介于约8:1与140:1之间的比率组合。在某些实施例中，水相与油相比率介于约10:1与约75:1之间，并且在某些其它实施例中水相与油相比率介于约13:1与约65:1之间。这被称为“水比油”或W:0比率，并且可用于确定所得HIPE泡沫的密度。如所讨论的那样，油相可包含单体、共聚单体、光引发剂、交联剂和乳化剂中的一种或多种以及任选的组分。水相将包含水，并且在某些实施例中包含诸如电解质、引发剂或任选组分的一种或多种组分。
[0032]可由组合的水相和油相来形成HIPE，方式为通过使这些组合相在混合室或混合区中经受剪切搅拌。使组合的水相和油相经受剪切搅拌以产生具有所需尺寸的水性小滴的稳定的HIPE。引发剂可存在于水相中，或者可在HIPE制备过程期间以及在某些实施例中在已经形成HIPE之后但在已经将HIPE在带上挤出之前引入引发剂。乳液制备过程产生HIPE，其中水相小滴被分散到使所得的HIPE泡沫将具有期望的结构特性的程度。水相和油相组合在混合区中的乳化可涉及使用混合或搅拌装置，如叶轮，方式为通过使组合的水相和油相以赋予所需剪切所必要的速率通过一系列静态混合器，或两者的组合。一旦形成，然后可将HIPE自混合区取出或泵出。一种采用连续工艺形成HIPE的方法描述于1992年9月22日公布的第5，149, 720号美国专利(DesMarais等人)；1998年10月27日公布的第
5,827, 909号美国专利(DesMarais);和2002年4月9日公布的第6，369，121号美国专利(Catalfamo 等人)中。
[0033]在某些实施例中，如图1中所示，对于连续工艺，可将HIPE自混合区取出或泵出，并挤出到设置在带(如在基本上水平的方向上行进的环形带20)上的载片10上。也可将HIPE直接挤出到带20上。可通过诸如模具30 (如图1中所示)、喷涂器或浇注器的一个或多个挤出装置挤出HIPE。在某些实施例中，横跨载片10的宽度以基本上均匀的厚度挤出HIPE以形成片状材料。可通过带的移动速度、在带上挤出的HIPE的流速或用于在带上挤出HIPE的一个或多个挤出装置的构造来调节HIPE的平均厚度，该平均厚度为从HIPE的与带接触的表面到相反的HIPE表面测量的。
[0034]带的例子可包括由一种或多种金属、树脂或其组合制成的环形带；或片材料，如可置于带上并随之移动的膜。可通过带的移动速度、在带上沉积的HIPE的流速或用于在带上沉积HIPE的一个或多个沉积装置的构造来调节HIPE的平均厚度，该平均厚度为从HIPE的与带相接触的表面到相反的HIPE表面测量的。
[0035]带可具有适于生产HIPE泡沫的任何厚度或形状。带具有横向宽度。此外，其上将沉积HIPE的带表面可为基本上平滑的，或者可包括凹入部、隆起或其组合。可按任何排列或顺序布置隆起或凹入部，并且可将其用于对HIPE泡沫提供图案、设计、标记等。带可包含一种或多种适合于聚合条件(各种特性，如耐热性、耐候性、表面能、耐磨性、回收特性、拉伸强度及其它机械强度)的材料，并且可包含至少一种取自包括以下的组的材料:膜、非织造材料、织造材料以及它们的组合。膜的例子包括:氟树脂，如聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和四氟乙烯-乙烯共聚物；有机硅树脂，如二甲基聚硅氧烷和二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物；耐热树脂，如聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮和对位型芳族聚酰胺树脂；热塑性聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯和聚环己烷对苯二甲酸酯；热塑性聚酯型弹性体树脂，如可使用由PBT和聚氧化四亚甲基二醇形成的嵌段共聚物(聚醚型)以及由PBT和聚己内酯形成的嵌段共聚物(聚酯型)。这些材料可单独使用，或者以两种或更多种材料的混合形式使用。此外，带可为具有两种或更多种不同材料或两种或更多种组成相同但一种或多种物理特性(如质量或厚度)不同的材料的层合体。在某些实施例中，带或置于带上并随之移动的膜可为透UV光的；允许来自置于带、膜或两者下面的UV光源的UV光使HIPE泡沫中的单体聚合。
[0036]在本发明的一个实施例中，如图1中所示，挤出装置为安装在模座31上的模具30。模具30将HIPE挤出到由支撑板11及下面的带20支撑的载片10上。
[0037]此外，用本发明的设备非常容易保持维系模具到载片表面的间隙，这对均匀的HIPE沉积是有用的，因为可伸缩的活塞组件和驱动组件比模具及相关的混合设备或带轮组件轻得多，并且可抵靠机械止挡放置，例如作为使载片可重复地返回到相对于模具的适当位置的方式。另外的优点在于上文提及的间隙的测量。如果加热区为例如用蒸汽加热的蒸汽烘箱，则当蒸汽烘箱在全温度下时，不能容易或安全地完成用仪表测量间隙，但那是应该进行测量时的温度，因为蒸汽烘箱在室温状态与目标聚合温度之间将会显著地改变尺寸。另外，试图通过调节带轮的位置来控制间隙会干扰保持跟踪带的需要。
[0038]在某些实施例中，载片将HIPE移动到加热区里，HIPE中存在的单体在此聚合。不受理论的约束，据信HIPE泡沫形成具有两个重叠的过程。它们为单体的聚合及邻近聚合物主链上的活性位点之间的交联的形成。如本文所用，作为在使单体聚合以形成HIPE泡沫中的术语“聚合”涵盖单体的聚合及在邻近聚合物主链上的活性位点之间形成交联两者。交联对HIPE泡沫提供强度及完整性，这有助于对它们进行另外的处理和使用。本发明涉及提高聚合及交联的总水平，从而减少HIPE泡沫中未聚合的单体的量。可通过例如在足以使聚合开始的温度下制备HIPE而在到达加热区之前引发聚合。然而，HIPE在加热区中的聚合超过了可成形性或可模制性的点。用于加热区的热量可例如源自位于HIPE上方和下方或围绕HIPE的烘箱。热量可来自鼓风烘箱、IR加热灯、微波、蒸汽或其它合适的热源。作为使用蒸汽的一个例子，加热区可为蒸汽烘箱，其中HIPE暴露于蒸汽，从而在水冷凝到HIPE上时实现高效率的热转移。
[0039]在某些实施例中，可按阶梯式方式升温，以便增大聚合的速率、促使干燥或兼而有之，因为HIPE变得更完全地聚合。此外，可通过使纤维网穿过热液浴来实现HIPE的固化，所述热液浴由温度足以引发单体的固化的任何热液体组成。聚合温度会有所不同，这取决于被固化乳液的类型、所用的引发剂、所用的热源以及加热区是否被密封的情况，但典型地将高于25°C，通常高于50°C。在某些实施例中，加热区内聚合温度可达到约50°C与150°C之间。将HIPE在加热区中保持一段时间，所述时间足以使HIPE的油相中的单体的至少75%、优选至少90%聚合。可通过以下组合来控制HIPE的充分聚合:使用的引发剂、加热区的温度、加热区中的热传递效率、HIPE穿过加热区的速率和加热区的长度。
[0040]HIPE中存在的单体基本上在加热区中聚合。在某些实施例中，代替加热区或除了加热区之外，可使用紫外(UV)光以使HIPE的单体聚合。例如，可在进入固化烘箱前使用UV光使HIPE预聚合，或者可在离开固化烘箱时使HIPE泡沫暴露于UV光，以降低未反应单体的含量，或者可使用UV光代替固化烘箱以使HIPE的单体聚合。可有一个或多个用于使HIPE单体聚合的UV光源。来源可为相同的或不同的。例如，来源可在它们产生UV光的波长或者在HIPE暴露于UV光源的时间量方面不同。在约200至约400nm并且在某些实施例中约200nm至350nm范围内的UV光波长至少在一些程度上与光引发剂的UV光吸收带重叠，并且具有足以使HIPE中的单体聚合的强度和暴露持续时间。
[0041]在聚合后，将所得的HIPE泡沫用水相饱和，需要移除所述水相以获得基本上干燥的HIPE泡沫。在某些实施例中，可通过使用压缩来挤压HIPE泡沫，使其不含大部分的水相，例如，通过使HIPE泡沫运行穿过一对或多对夹紧辊。可将夹紧辊定位成使得它们将水相挤压出HIPE泡沫。夹紧辊可为多孔的，并且具有从内侧施加的真空，使得它们辅助将水相抽出HIPE泡沫。在某些实施例中，可将夹紧辊成对定位，使得第一夹紧辊位于液体可透过的带(如具有孔或者由网状材料构成的带)上方，并且第二相对夹紧辊间隔开第一夹紧辊并且位于液体可透过的带下方。所述对中的一个(例如第一夹紧辊)可被加压，而另一个(例如第二夹紧辊)可被排空，以便将水相吹出和抽出HIPE泡沫。也可加热夹紧辊以辅助移除水相。在某些实施例中，仅将夹紧辊施加于非刚性HIPE泡沫，即其壁不会通过压缩HIPE泡沫而被破坏的HIPE泡沫。在另一个实施例中，夹紧辊的表面可包括不规则部分，所述不规则部分为隆起、凹入部或两者的形式，使得当HIPE泡沫移动穿过夹紧辊时，其可被压印。当HIPE具有所需的干燥度时，可将其切割或切分成适用于预期应用的形式。
[0042]在某些实施例中，代替夹紧辊或与夹紧辊组合，可通过将HIPE泡沫发送穿过干燥区来移除水相，HIPE泡沫在干燥区被加热，暴露于真空或热与真空暴露的组合。可例如通过使泡沫运行穿过鼓风烘箱、IR烘箱、微波烘箱或无线电波烘箱来施加热。HIPE泡沫被干燥的程度取决于应用。在某些实施例中，大于50%的水相被移除。在某些其它实施例中大于90%，并且还在其它实施例中大于95%的水相在干燥过程期间被移除。
[0043]在某些实施例中，如图2和图3中所示，一个或多个辊隙插件50可位于真空箱52的下面。辊隙插件50可为一层或多层条带、螺栓、垫圈、螺钉、木块和/或能够支撑孤立点的任何其它已知的物品。可将辊隙插件50沿带的横向以约0.5英寸至5英寸的距离间隔放置。可将辊隙插件50沿带的横向以分开约0.5英寸、I英寸、1.5英寸、2英寸、2.5英寸、3英寸、3.5英寸、4英寸和/或5英寸的距离间隔放置。辊隙插件50可将与带接触的真空装置升高约0.01英寸至0.25英寸。辊隙插件50可为可调节的，以将与带接触的真空箱52升高约0.01英寸至约0.25英寸之间。辊隙插件50可在辊隙插件50正上方的点处将与带接触的真空箱52升高约0.0l英寸、0.02英寸、0.03英寸、0.04英寸、0.05英寸、0.06英寸、
0.07英寸、0.08英寸、0.09英寸、0.1英寸、0.15英寸、0.2英寸或0.25英寸。
[0044]不受任何理论约束，据信升高真空箱导致在沿带的横向真空箱被升高的特定点处改善的饱和水相移除。为产生均匀的水分和盐分布，据信沿带的横向以设定的间隔距离放置辊隙插件导致饱和水相的移除效率增加，同时在真空后产生更均匀的最终水分和盐分布。在增加带在横向上的长度导致需要更大或多个真空系统时，这可被最好地理解，同时仍维持产生表现出均匀水分和盐分布的HIPE的需要。
[0045]当比较如表I中所示的有和没有辊隙插件的最终材料的4mL涌流采集和厚度数据时，可看出辊隙插件的影响。沿带的横向将带分成多个通道。沿带横向将辊隙插件置于各个通道的下面以确定对水分分布的局部影响。使用辊隙插件，可看出对于4mL测试流体的涌流采集时间的降低和干燥厚度测量值的增加。
[0046]复1:
[0047]
_ 涌流吸收(秒)干燥厚度mm

没有辊隙I有辊隙没有辊隙有辊隙通道/親隙插件的高度__插件插件插件插件
7则试 1:通道 3，0,05 英寸—85.8 — 70.6 2.232.51~
测试 2:通道 6, 0.04 英寸 81.564.4 2.16 2.36
测试 3:通道 3，0.05 英寸 86.171.41.982.21
_测试3:通道 4，0.05 英才 I 86.0 75.61.992.07
[0048]本领域中普通技术人员将会理解，使用辊隙插件以改善脱水从而产生均匀的水分分布可用于HIPE以外的任何脱水工艺中。其它脱水工艺可包括规则泡沫、纸材生产或利用带和真空装置从组合物中抽出水相的任何基于浆液的工艺。
[0049]测试方法部分:
[0050]HIPE 4mL涌流采集时间测试
[0051]
[0052]开发该测试方法以测量已知体积的流体穿过复合HIPE的上层并进入更低的“存储”层所需的时间。该测试中使用的测试流体具有类似于经液的粘性特性。
[0053]在以下条件下对原材料样品运行测试:
[0054].流体载量:4mL
[0055].围压:1.72kPa (0.25psi)
[0056]设各
[0057]移液管，能够递送4.0+/-0.05mL的流体溶液，来自方便的来源。
[0058]聚氨酯泡沫垫，0.04g/cm2,1.25cm厚度,来自方便的来源。
[0059]滤纸，54号级，来自方便的来源。
[0060]布氏漏斗和真空烧瓶，来自方便的来源。
[0061]秒表，NIST可追踪的，并且分辨率精确至0.01秒，来自方便的来源。
[0062]粘度计/流变仪，能够测量5-lOcP范围内的粘度，并且分辨率精确至0.0lcP。
[0063]涌流板，10.2cm X 10.2cm。
[0064]限重板，10.2X10.2cm，中心有2.54cm直径的孔(以在与涌流板组合时递送
1.72kPa 围压)。
[0065]顶部加载分析天平，并且分辨率精确至0.0lg，来自方便的来源。
[0066]测试稈序
[0067]1.将HIPE复合样本大泡孔侧向上置于泡沫垫的顶部上。
[0068]2.将涌流板置于HIPE样本的顶部上，以便涌流板的边缘与泡沫垫的边缘对准。
[0069]3.将重量板置于涌流板的顶部上，以便重量板的边缘与涌流板和泡沫垫的边缘对准。注释:涌流板和重量板的组合重量应为1815+/-lg，以递送1.72kPa围压。
[0070]4.使用移液管，将4.0mL的测试流体溶液递送到涌流板的内壁，刚好到HIPE大泡孔表面的通过重量板和涌流板的中心中的孔可见的部分的上方。
[0071]5.立即启动计时器。
[0072]6.观察将CMC流体采集到HIPE样本中的进程，并且当最后一点测试流体消失在HIPE的表面下方时停止计时器。
[0073]7.用水冲洗来自涌流板的任何残余的测试流体溶液，并将板彻底干燥，之后测试任何附加的样本。
[0074]
[0075]对于通过HIPE采集的测试流体，以秒为单位报告时间(精确至0.1秒)。
[0076]本文所公开的量纲和值不可理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，每个此类量纲旨在表示所引用的值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
[0077]除非明确排除或换句话讲有所限制，本文引用的每一个文献，包括任何交叉引用的或相关的专利或申请，均据此以引用方式全文并入本文。对任何文献的引用均不是承认其为本文公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术、或承认其独立地或以与任何其它一个或多个参考文献的任何组合的方式提出、建议或公开任何此类发明。另外，如果本文献中术语的任何含义或定义与以引用方式并入本文的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突，应以本文献中赋予那个术语的含义或定义为准。
[0078]尽管已举例说明和描述了本发明的具体实施例，但对本领域中技术人员将显而易见的是，在不背离本发明的实质和范围的情况下可作出各种其它的改变和变型。因此，所附权利要求书旨在涵盖本发明范围内的所有此类改变和变型。
【权利要求】
1.一种用于制备高内相乳液泡沫的方法，包括以下步骤: 由包含单体、交联剂、乳化剂的油相以及水相形成高内相乳液； 提供挤出装置， 提供包括横向宽度的带； 提供真空箱，其中所述真空箱包括辊隙插件； 在所述带上挤出所述高内相乳液； 使所述高内相乳液的油相中的单体组分聚合；以及 使所述高内相乳液经过所述真空箱的上方以移除饱和水相。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述真空箱包括多个辊隙插件。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述辊隙插件选自一层或多层条带、螺栓、垫圈、螺钉、木块、能够支撑孤立点的任何其它已知的物品、和/或它们的组合。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述辊隙插件沿所述带横向宽度间隔设置，其中所述辊隙插件之间的间隔介于约0.5英寸至约5英寸之间，优选介于约I英寸至约3英寸之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述辊隙插件将所述真空箱升高约.0.0l英寸至约0.1英寸,优选约0.02英寸至约0.05英寸。
【文档编号】C08J9/28GK104220240SQ201380017585
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2012年3月30日
【发明者】W·萧, J·张, A·加格 申请人:宝洁公司