BR112015027823B1

BR112015027823B1 - método para formar estruturas semelhantes a películas finas e crepadas a partir de produtos químicos espumados

Info

Publication number: BR112015027823B1
Application number: BR112015027823-0A
Authority: BR
Inventors: Keyur Desai; Jian Qin; Frank Jeffrey Jurena; Frank Paul Abuto; Susan Elaine Shawver; Donald Eugene Waldroup; Deborah Joy Calewarts
Original assignee: Kimberly-Clark Worldwide, Inc.
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2020-07-21
Also published as: US10233296B2; MX362843B; GB2530206B; MX2015015658A; GB201522077D0; US20140357743A1; BR112015027823B8; KR20160013085A; GB2530206A; BR112015027823A2; KR102209288B1; WO2014191878A1

Abstract

resumo método para formar estruturas semelhantes a películas finas e crepadas a partir de produtos químicos espumados é apresentado um método de formação de uma estrutura de espuma colapsada semelhante a película, o método incluindo posicionar um aplicador de composição adjacente a uma superfície de secador não permeável aquecida, produzindo uma primeira dispersão espumada ou solução espumada a partir de uma primeira dispersão ou solução, aplicar a primeira dispersão espumada ou solução espumada à superfície do secador, permitir que a primeira dispersão espumada ou solução espumada converta-se em uma estrutura de espuma colapsada semelhante a película, e raspar a estrutura de espuma colapsada semelhante a película da superfície do secador. o método também inclui a produção de uma segunda dispersão ou solução, a mistura da primeira dispersão ou solução com a segunda dispersão ou solução, a formação de espuma da dispersão ou solução misturadas, a aplicação da dispersão espumada ou solução espumada misturada à superfície do secado, e deixar que a dispersão espumada ou solução espumada converta-se em uma estrutura de espuma colapsada semelhante a película. 1/1

Description

“MÉTODO PARA FORMAR UMA ESTRUTURA DE ESPUMA COLAPSADA SEMELHANTE À PELÍCULA” HISTÓRICO

[0001] Películas poliméricas para aplicações de engenharia e comerciais geralmente são feitas usando processos de fabricação de película fundida ou soprada. Fundição de solventes também foi usada para produzir estruturas semelhantes à película, onde o material desejado para ser convertido em película não é processável por fusão. As propriedades físicas das películas produzidas utilizando tecnologias de extrusão por fusão são regidas pelo polímero e formulação utilizada, bem como o processo de configuração. A capacidade para produzir películas muito finas pode ser um desafio e requer uma seleção criteriosa do polímero utilizado, bem como outras variáveis de processo como a configuração de molde da película. A capacidade para produzir uma estrutura semelhante à película fina sem as limitações de um processo de extrusão a quente seria vantajosa para produzir estruturas semelhantes à película, com características físicas únicas, e permitiria uma gama mais ampla de polímeros a ser usada.

SUMÁRIO

[0002] Os recentes avanços relacionados ao processo de colapsar uma dispersão espumada sobre um cilindro aquecido demonstrou a capacidade de produzir estruturas finas como película polimérica, sem as limitações da reologia do polímero e a estabilidade necessária pelos processos de extrusão a quente. Esta nova abordagem para a produção de estruturas finas como película polimérica tem muitas vantagens, incluindo a capacidade de selecionar a partir de uma gama de polímeros que não necessariamente processáveis por fusão para produzir substratos com propriedades táteis e físicas exclusivas.

[0003] A capacidade de formar uma estrutura semelhante à película muito fina a partir de uma dispersão polimérica proporciona uma oportunidade única para aproveitar uma ampla variedade de produtos químicos para a produção de substratos que exibam propriedades únicas.

[0004] A presente publicação inclui um método de formação de uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película, o método incluindo posicionar um aplicador de composição adjacente a uma superfície de secador não permeável aquecida, produzindo uma primeira dispersão espumada ou solução espumada a partir de uma primeira dispersão ou solução, aplicar a primeira dispersão espumada ou solução espumada à superfície do secador, permitir que a primeira dispersão espumada ou solução espumada converta-se em uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película, e raspar a estrutura de espuma colapsada semelhante à película da superfície do secador.

[0005] A presente publicação inclui um método de formação de uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película, o método incluindo posicionar um aplicador de composição adjacente a uma superfície de secador não permeável aquecida, produzindo uma primeira dispersão ou solução, produzir uma segunda dispersão ou solução e misturar a primeira dispersão ou solução e a segunda dispersão ou solução. O método também inclui formar espuma na dispersão ou solução misturada, aplicar a dispersão ou solução espumada misturada sobre a superfície do secador, deixar que a dispersão ou solução espumada converta-se em uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película, e raspar a estrutura de espuma colapsada semelhante à película da superfície do secador.

[0006] A presente publicação inclui também uma estrutura semelhante a uma película incluindo uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película, com uma macroestrutura crepada e que define um plano horizontal, a estrutura de espuma colapsada semelhante à película caracterizada por incluir vãos de ar preso que geralmente estão perpendiculares ao plano horizontal.

[0007] Outros recursos e aspectos da presente publicação são discutidos com mais detalhes a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0008] O acima exposto e outras características e aspectos da presente publicação e a maneira de obter estes se tornará mais evidente, e a publicação em si será mais bem compreendida pela referência à seguinte descrição, reivindicações anexas e desenhos que acompanham, onde:

[0009] A Figura 1 é uma vista esquemática de etapas do processo usado para criar um aspecto de uma estrutura de espuma semelhante à película de acordo com a presente publicação;

[0010] A Figura 2 é uma vista esquemática de etapas do processo usado para criar outro aspecto de uma estrutura de espuma semelhante à película acordo com a presente publicação;

[0011] A Figura 3 é uma série de micrografias de microscopia eletrônica de varredura (SEM) que mostram uma vista da superfície da estrutura semelhante à película preparada por um aspecto do método da presente publicação; e

[0012] A Figura 4 é uma série de micrografias de microscopia eletrônica de varredura (SEM) que mostram uma vista transversal da estrutura semelhante à película preparada por um

[0013] O uso repetido de características de referência na presente especificação e desenhos destina-se a representar as características iguais ou análogas ou elementos da presente publicação. Os desenhos são representativos e não são necessariamente desenhados em escala. Determinadas proporções destes podem ser exageradas, enquanto outras podem ser minimizadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0014] O termo "crepagem", como definido aqui, ocorre quando um polímero é raspado de uma superfície do secador (p.ex., a superfície de um secador Yankee ou cilindro aquecido) com uma lâmina raspadora. Por exemplo, como será explicado em mais detalhes, uma dispersão ou solução espumada é aplicada a um secador aquecido, e a água evapora da dispersão ou solução espumada. O calor do secador provoca o colapso da dispersão ou solução espumada em uma estrutura semelhante à película polimérica.

[0015] O termo "espuma", tal como aqui definido, é uma espuma líquida. De acordo com a presente publicação, quando a dispersão ou solução espumável da presente publicação é aquecida, ela não formará uma estrutura de espuma sólida. Em vez disso, quando aplicada a uma superfície aquecida, a dispersão ou solução espumável colapsa em uma estrutura semelhante à película substancialmente contínua, que pode incluir determinado nível de porosidade.

[0016] O termo "não tecido" é aqui definido como uma classe de tecidos geralmente produzidos pela ligação de fibras. Tecido não tecido é fabricado por meios mecânicos, químicos, térmicos, adesivos, ou solvente, ou qualquer combinação destes. A fabricação de não tecido é diferente da tecelagem, malharia ou acolchoamento. Os tecidos não tecidos podem ser fabricados a partir de polímeros termoplásticos sintéticos e/ou de polímeros naturais como a celulose. O tecido celulósico e tecidos spunbond são exemplos de materiais não tecidos.

[0017] Deve-se observar também que, quando empregados na presente publicação, os termos “compreende”, “compreendem”, “compreendendo” e outros derivados do termo raiz “compreender” destinam-se a ser termos abertos que especificam a presença de quaisquer características, elementos, inteiros, passos, ou componentes indicados, mas não impedem a presença ou a adição de uma ou mais características, elementos, inteiros, passos, componentes ou grupos dos mesmos.

[0018] A capacidade de formar uma camada semelhante à película muito fina a partir de uma dispersão polimérica proporciona uma oportunidade única para aproveitar uma ampla variedade de produtos químicos para a produção de substratos que exibam propriedades

[0019] Além disso, este novo processo também proporciona uma maneira de incorporar partículas sólidas e/ou fibras dentro da estrutura semelhante à película. Partículas e fibras de diferentes formas podem ser adicionadas em uma dispersão, uma solução ou uma mistura de dispersão/solução. As partículas/fibras também podem ser adicionadas à superfície do secador, quando a estrutura semelhante à película não está completamente seca e/ou no estado semifundido, para permanecer na superfície da estrutura semelhante à película para atingir diferentes estéticas tácteis.

[0020] A dispersão ou solução espumada tem integridade estrutural suficiente para alcançar a superfície do secador. Ao criar uma dispersão ou solução espumada de acordo com a presente publicação, um aplicador de dispersão ou solução espumada pode ser colocado muito mais próximo da superfície do secador do que poderia ser feito com disposições anteriores.

Agentes formadores de espuma:

[0021] A maioria dos agentes formadores de espuma comerciais é adequada para criar a espuma da presente publicação. Os agentes formadores de espuma apropriados incluem materiais poliméricos na forma líquida ou em solução. Esses agentes formadores de espuma podem ser divididos em quatro grupos, dependendo da função:

(1) Agente de Aprisionamento de Ar - usado para reforçar a capacidade de um líquido (dispersão, solução, etc.) de aprisionar o ar, que pode ser medida pela determinação de uma "proporção de sopro". Uma lista de exemplos de agentes formadores de espuma inclui, mas não está limitada a, laurato de potássio, lauril sulfato de sódio, lauril sulfato de amônio, estearato de amônio, oleato de potássio, dissódio octadecil sulfosucinimato, hidroxipropil celulose, etc.
(2) Agente de Estabilização - usado para melhorar a estabilidade das bolhas de ar da espuma em proporção ao tempo e temperatura. Os exemplos incluem, mas não estão limitados a lauril sulfato de sódio, estereato de amônio, hidroxipropril celulose, etc.
(3) Agente umectante - usado para intensificar a molhabilidade da superfície da película. Exemplos incluem, mas não estão limitados a lauril sulfato de sódio, laurato de potássio e dissódio octadecil sulfosucinimato.
(4) Agente Gelificante - utilizado para estabilizar as bolhas de ar na espuma, formando um gel que serve para reforçar as paredes celulares. Os exemplos incluem, mas não estão limitados a, hidroxipropil, hidroxietil celulose, carboximetil celulose e outros éteres de celulose modificada, os similares e suas combinações.

[0022] Alguns agentes formadores de espuma podem oferecer mais de uma das funções alistadas acima. Portanto, não é necessário o uso de todos os quatro agentes formadores

[0023] As dispersões ou soluções espumáveis de polímeros insolúveis em água podem ser na forma de dispersões ou de soluções. Com relação às dispersões, os materiais poliméricos insolúveis em água que são sólidos, tais como pó, grânulos, etc., podem ser convertidos numa dispersão espumosa, misturando-o com água, ar e agentes formadores de espuma sob determinadas condições de processamento, tais como a extrusão de alta pressão a uma temperatura elevada. Com relação às soluções, os materiais poliméricos solúveis em água que são sólidos, tais como pó, grânulos, etc., precisam ser em uma solução. Na maioria dos casos, a solução é misturada com ar e agentes formadores de espuma para convertê-la em espuma.

[0024] Exemplos de dispersões de acordo com a presente publicação incluem, mas não estão limitados a, uma dispersão de poliolefina, tal como a dispersão de copolímero de polietileno, comercializada como HYPOD 8510® da Dow Chemical, Freeport, Texas, EUA; e uma dispersão de poli-isopreno, tal como KRATON, comercialmente disponível junto à Kraton Polymers U.S. LLC, Houston, Texas, EUA; uma dispersão de látex, tal como E-PLUS, comercialmente disponível junto à Wacker, Munique, Alemanha; uma dispersão de copolímero de polivinil pirrolidona-estireno ou uma dispersão de copolímero de polivinil álcool-etileno, ambas disponíveis junto à Sigma-Aldrich Co. LLC, Milwaukee, Wisconsin, EUA; e suas misturas.

[0025] Exemplos de soluções de acordo com a presente divulgação incluem ambos polímeros solúveis em água sintéticos e naturais. Os polímeros sintéticos solúveis em água incluem, mas não estão limitados a, copolímeros de polialcoóis, poliaminas, poliamidas, poli-iminas, ácidos policarboxílicos, polióxidos, poliglicóis, poliéteres, poliésteres, e suas misturas.

[0026] Os polímeros naturais solúveis em água incluem, mas não estão limitados a, celulose modificada, tal como éteres e ésteres de celulose, amido modificado, quitosana e seus sais, carragenina, ágar, goma de gellan, goma de guar, outros polissacarídeos e proteínas modificados, e suas misturas. Em um aspecto particular, componentes formadores de película solúveis em água incluem: copolímeros de poli(ácido acrílico) e seus sais, poli(ésteres de acrilato) e poli(ácido acrílico). Outros componentes formadores de película solúveis em água adequados incluem polissacarídeos de comprimento da cadeia suficiente para formar películas, tais como, mas não limitados a, pululano e pectina. Por exemplo, os polímeros formadores de película e solúveis em água podem conter monômeros monoetilenicamente insaturados adicionais que não carregam um grupo ácido pendente, mas são copolimerizáveis com os monômeros que têm grupos ácidos. Tais compostos incluem, por exemplo, os ésteres monoacrílicos e ésteres monometacrílicos de polietileno glicol ou polipropileno glicol, as massas molares (Mn) dos polialquilenoglicóis são de até 2000, por exemplo.

[0027] Em um outro aspecto particular, o componente formador de película solúvel em água pode ser a hidroxipropilcelulose (HPC), comercializada pela Ashland, Inc. sob o nome de marca de KLUCEL. O componente formador de película e solúvel em água pode estar presente em qualquer quantidade de operação e variará com base no componente químico selecionado, bem como conforme as propriedades finais desejadas. Por exemplo, no caso do KLUCEL, o componente modificador biodegradável e solúvel em água pode estar presente na composição aditiva numa quantidade de cerca de 1% em peso a cerca de 70% em peso, ou, pelo menos, cerca de 1% em peso, tal como pelo menos cerca de 5% em peso, ou, pelo menos, cerca de 10% em peso, ou até cerca de 30% em peso, até cerca de 50% em peso ou até cerca de 75% em peso ou mais, com base no peso total da composição aditiva para proporcionar benefícios melhorados. Outros exemplos de componentes formadores de película solúveis em água, biodegradáveis e adequados incluem a metilcelulose (MC) comercializada pela Ashland, Inc. sob o nome de marca BENECEL; hidroxietil celulose comercializada pela Ashland, Inc. sob a marca NATROSOL; e amido de hidroxipropil comercializado pela Chemstar (Minneapolis, Minnesota, EUA) sob a marca GLUCOSOL 800. Os polímeros solúveis em água nestes grupos químicos incluem o álcool polivinílico, polietileno glicol, óxido de polietileno, amido de hidroxipropil e celulose de hidroxipropil.

[0028] Uma dispersão ou solução pode incluir água, um copolímero de polietileno-octeno e um copolímero de etileno e ácido acrílico. O copolímero de polietileno-octeno pode ser obtido comercialmente junto à Dow Chemical Corporation, sob o nome AFFINITY (tipo 2980I) e o copolímero de etileno e ácido acrílico pode ser obtido comercialmente junto à Dow Chemical Corporation, sob o nome PRIMACOR (tipo 59081). O copolímero PRIMACOR atua como um surfactante para emulsificar e estabilizar as partículas de dispersão copolimérica AFFINITY. Tal dispersão de poliolefina pode incluir uma dispersão de copolímero de etileno com uma percentagem em peso de um copolímero de polietileno-octeno entre 90 e 10 e uma percentagem em peso de um copolímero de etileno-ácido acrílico entre 10 e 90. Em um exemplo específico, a dispersão copolimérica HYPOD 8510 é uma mistura de dois copolímeros de polietileno com 60 por cento em peso de partículas de dispersão copolimérica AFFINITY e 40 por cento em peso do copolímero PRIMACOR, e está comercialmente disponível junto à Dow Chemical Corporation. O comonômero de ácido acrílico é neutralizado por meio do hidróxido de potássio a um grau de neutralização de cerca de 80%. Portanto, em comparação, o copolímero PRIMACOR é mais hidrófilo do surfactante ou dispersante. Ao contrário do copolímero PRIMACOR, o copolímero AFFINITY, suspenso em uma dispersão, assume uma forma de pequenas gotas com um diâmetro de poucas micra. As moléculas do copolímero PRIMACOR rodeiam as gotículas do copolímero AFFINITY para formar uma estrutura de "micela" que estabiliza as gotículas.

[0029] O novo processo da presente publicação é muito diferente do processo da técnica anterior. O processo da presente invenção pode usar uma dispersão altamente sólida e com alta viscosidade (10 a 30% em peso) e pode conter uma grande quantidade de bolhas de ar (o volume de ar é pelo menos 10 vezes maior do que o volume da dispersão). Desejavelmente, a dispersão copolimérica comercialmente disponível HYPOD (42% de sólidos) tem uma viscosidade de cerca de 500 cps, enquanto que a água tem uma viscosidade de cerca de 1 cps. Uma dispersão contendo cerca de 20% de copolímero HYPOD pode ter uma viscosidade de cerca de 200 cps, uma viscosidade relativamente alta, enquanto que uma dispersão tendo menos do que cerca de 1% de copolímero HYPOD pode ter uma viscosidade mais próxima à da água (1 cp). Depois de prender uma alta proporção de ar, a viscosidade da dispersão do copolímero HYPOD foi aumentada.

[0030] Com relação à Fig. 1, quando uma dispersão espumada é aplicada sobre a superfície não porosa 23 do secador 22, uma quantidade limitada de água rapidamente se evaporará. Acredita-se que a evaporação lenta da dispersão, devida ao alto teor de sólidos combinada com sua alta viscosidade, impedirá que a dispersão complete a inversão de fase e que o ar aprisionado escape. Isso resulta em uma estrutura semelhante à película sobre a superfície do secador 23.

[0031] A estrutura semelhante à película é mais apropriada e corretamente descrita como uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película. Para entender melhor esta distinção, uma película tradicional (como película fundida, expulso ou soprado) geralmente é plana, sem microporos. Tal película tradicional é relativamente lisa em ambos os lados, a menos que intencionalmente texturizada como por meio de gravação em relevo. Em uma vista transversal, os vãos da película tradicional estão relativamente paralelos ao eixo horizontal da película. Em contraste, as fotografias de microscopia eletrônica de varredura das Figs. 3 e 4 mostram a vista de uma camada da estrutura de espuma colapsada semelhante à película da presente publicação. Ambos os lados (como mostrado na Fig. 3) mostram uma estrutura celular única que lhe permite ter uma diferença de ambas as propriedades mecânicas e táteis quando comparada com películas tradicionais. A Fig. 4 mostra uma imagem ampliada de vistas transversais de uma forma de realização de uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película da presente publicação. Como vantagens proporcionadas pela presente invenção. Além disso, a estrutura celular na direção z pode ser facilmente vista onde os vazios da camada são mais perpendiculares ao eixo horizontal da camada. Assim, a presente publicação não se limita a fornecer uma película no sentido tradicional da palavra, mas fornece uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película vantajosa através da formação de espuma e crepagem, que proporcionam os aprimoramentos e melhorias aqui descritos.

Processo de Geração de Espuma:

[0032] Em geral, a preparação de produtos químicos com espuma utiliza um sistema que bombeia líquido e ar para dentro de um misturador. O misturador mistura o ar no líquido para produzir uma espuma que inclui inerentemente uma pluralidade de pequenas bolhas de ar. A espuma sai do misturador e flui para um aplicador.

[0033] Um parâmetro para definir a qualidade da dispersão ou solução espumada é a proporção de sopro, que é definida pela relação entre o volume de pequenas bolhas de ar aprisionadas por produto químico de dispersão e o volume da dispersão antes de misturar. Por exemplo, a uma proporção de sopro de 10:1, uma vazão de dispersão de 1 litro/minuto será capaz de reter 10 litros/minuto de ar em seu líquido e produzir uma vazão de espuma total de 11 litros por minuto.

[0034] Para alcançar uma alta proporção de sopro, tanto a mistura mecânica como a capacidade de formação de espuma da dispersão ou solução são fatores determinantes. Se um produto químico só pode deter ou prender um volume de ar até uma proporção de sopro igual a 5, não importa o quão poderoso é o processo de formação de espuma, ele não será capaz de produzir uma espuma estável com uma proporção de sopro igual a 10. Qualquer ar extra além da proporção de sopro de 5 sairá do sistema de formação de espuma assim que a força mecânica for removida. Em outras palavras, qualquer ar aprisionado superior à capacidade de contenção de ar da dispersão se tornará instável. A maioria das bolhas de ar instáveis irá escapar da espuma (debubbling) imediatamente após parar a agitação mecânica.

[0035] A Fig. 1, mostra de forma esquemática um sistema 10 que pode gerar a dispersão ou solução espumada de acordo com a presente publicação. Para começar, os produtos químicos espumáveis (por exemplo, dispersão de copolímero HYPOD, dispersão de poliisopreno KRATON, etc.) são colocados em um tanque de produtos químicos 12. O tanque de produtos químicos 12 está conectado a uma bomba 14. Pode ser desejável modificar a tubulação 13 entre o tanque de produtos químicos 12 e a bomba 14 para que se possa transmitir os produtos químicos formadores de espuma para dois tamanhos diferentes de bombas. Desejavelmente, o tanque de produtos químicos 12 está situado a

[0036] Uma pequena bomba secundária opcional (não mostrada) pode ser usada para executar o processo de formação de espuma a velocidades lentas em relação à bomba 14. Em um exemplo, a bomba principal maior 14 é capaz de produzir vazões de até 25 litros/minuto de vazão de líquido para altas velocidades de aplicação e/ou dispersão ou solução em alta concentração. Como exemplo, a bomba secundária menor é capaz de produzir vazões de líquido de até 500 cc/minuto e/ou a dispersão ou solução de concentração.

[0037] Um medidor de vazão 16 está situado entre a bomba(s) 14 e um misturador de espuma 18. As vazões de líquidos são calculadas a partir de concentração desejada, sólidos químicos, velocidade da linha e largura do aplicador. O índice de vazão pode variar entre cerca de 5:1 a 50:1. Ao usar a bomba secundária pequena, seu índice de vazão varia de 10 a 500 cc/minuto. Ao usar a bomba primária grande 14, suas vazões variam de 0,5 a 25 litros/minuto. Um medidor de vazão a ar de 20 litros/minuto é selecionado quando a bomba secundária pequena é utilizada. Há um medidor de vazão a ar de 200 litros/minuto para usar quando estiver operando a bomba principal grande 14.

[0038] Em um aspecto, o misturador de espuma 18 é usado para misturar ar dentro da mistura líquida de produtos químicos espumável para criar pequenas bolhas de ar na espuma. O ar é medido no sistema 10 usando determinadas vazões de líquido e proporções de sopro, como discutido acima. Desejavelmente, o misturador de espuma 18 com um tamanho de 25,4 cm (10 polegadas) pode ser usado para gerar espuma. Um possível misturador de espuma 18 é um Gerador de Espuma CFS-10 polegadas da Gaston Systems, Inc., de Stanley, Carolina do Norte, EUA.

[0039] Em um aspecto, a velocidade de rotação do misturador de espuma 18 é limitada a aproximadamente 600 rpm. A velocidade do misturador de espuma 18 neste processo depende da capacidade da dispersão ou solução em formar espuma (isto é, sua capacidade de aprisionar ar para formar bolhas estáveis). Se a dispersão ou solução formar espuma facilmente, será necessária uma velocidade mais baixa. Se a dispersão ou solução não espumar facilmente, será necessária uma velocidade mais alta. A velocidade do misturador ajuda a acelerar o equilíbrio da espuma ou a proporção de sopro ideal. Uma velocidade normal para o misturador de espuma 18 é de aproximadamente 20%-60% da velocidade máxima. O tipo e/ou quantidade de agente espumante em adição à composição química da dispersão ou solução espumada também tem um efeito sobre o requisito de velocidade do misturador.

[0040] A espuma é verificada quanto à uniformidade da bolha, estabilidade e padrão de fluxo. Se a uniformidade da bolha, estabilidade e fluxo padrão não estiverem nos padrões sopro e/ou composições químicas das soluções/dispersões antes de enviar a espuma para o aplicador 24.

[0041] Em um aspecto da invenção, a dispersão de polímero HYPOD ou outros produtos químicos para serem espumados e usados na crepagem são misturados e adicionados ao tanque de produtos químicos 12. As soluções diluídas de copolímero HYPOD (<10% de sólidos totais) e outros grupos químicos difíceis de espumar geralmente requerem alguma coisa adicionada à formulação para aumentar a viscosidade e capacidade de formação de espuma. Por exemplo, o hidroxipropil celulose ou outros agentes de agentes formadores de espuma ou surfactantes, podem ser utilizados para produzir uma espuma estável para a aplicação uniforme sobre a superfície aquecida e não permeável 23 de um secador 22.

Processo de revestimento de superfície:

[0042] O processo da presente publicação pode aplicar a dispersão ou solução com espuma com alto teor de sólidos sobre a superfície secador 23. O ar é utilizado para diluir uma dispersão tendo até 65% em peso de sólidos, ou até 20% de sólidos, dependendo do teor de copolímero PRIMACOR descrito acima.

[0043] O processo de revestimento com alto teor de sólidos da presente publicação exibe quatro benefícios de produtos e processo: (1) superfície mais macia devido à microestrutura da camada; (2) menos resíduos químicos devido à aplicação próxima e direta da dispersão ou solução espumada; (3) dispensa o uso de água mole ou deionizada devido à alta proporção de produto químico para água (por exemplo, um produto químico como a dispersão de copolímero HYPOD torna-se instável quando exposta a uma grande quantidade de água dura, isto é, um nível de sólidos de 1% ou menos); e (4) menos energia de secagem necessária para secar a dispersão ou solução espumada.

[0044] Com referência à Fig. 1, em um aspecto da publicação, os produtos químicos espumados são aplicados na superfície do secador 23, através de um aplicador 24. O aplicador de espuma 24 é colocado próximo da superfície do secador 23 (0,64 cm ou 1/4 de polegada) para a distribuição uniforme da espuma sobre a superfície do secador 23. Tal aplicador é desejado para garantir o contato direto da dispersão ou solução espumada com a superfície do secador 23, particularmente durante operações de alta velocidade.

Processo de crepagem:

[0045] A crepagem é parte do processo de fabricação de película, onde a película é raspada da superfície de um secador rotativo (por exemplo, um secador Yankee ou cilindro aquecido) através de uma unidade de lâmina de crepagem. O processo de crepagem geralmente produz um material com uma macroestrutura, perfil ou seção transversal crepada ou ondulante, como pode ser visto na Fig. 4. Uma ou ambas as faces opostas do

[0046] A Fig. 2 mostra um exemplo simples da aplicação de uma dispersão ou solução espumada sendo aplicada como parte de um processo de crepagem. Um aplicador 109 aplica a dispersão ou solução espumada da presente publicação na superfície 107 do tambor de secagem 108. O aplicador 109 precisa ser posicionado o mais próximo possível da superfície do secador 107. Em um aspecto, a distância aceitável estará uma faixa de 0,5 mm a 50 mm. Isso permite que os produtos químicos com espuma entrem em contato direto com a superfície do secador 107.

[0047] A estrutura semelhante à película 80 é crepada na superfície 107 usando uma lâmina de crepagem 112. Uma vez crepada do tambor de secagem 108, a estrutura semelhante à película 80 é enrolada em um rolo 116.

[0048] Além disso, as estruturas multicamadas podem ser fabricadas através da aplicação de sucessivas dispersões e soluções espumadas (com composições iguais ou diferentes) na superfície aquecida do secador 23. A segundas e demais dispersões ou soluções espumadas podem ser adicionadas antes da dispersão ou solução espumada anterior tornar-se uma estrutura semelhante à película ou depois de a dispersão ou solução anterior torna-se uma estrutura semelhante à película. Deste modo, estrutura semelhante à película multicamadas é produzida. A capacidade de alterar a química das várias camadas sem a preocupação de reologia correspondente, como é requerido nos processos de extrusão a quente de película multicamada, é uma vantagem e oferece novas oportunidades para o desenvolvimento de substratos com propriedades apropriadas para aplicações específicas.

[0049] Outro benefício de utilizar a abordagem aqui descrita para a produção de uma estrutura semelhante à película fina é que é muito fácil conseguir uma estrutura semelhante à película uniforme de uma mistura polimérica. Mais do que um tipo de polímero pode ser incorporado à estrutura semelhante à película, como através da mistura de diferentes dispersões ou soluções ou através da mistura de diferentes dispersões espumadas ou soluções espumadas. Embora diferentes fases ainda possam existir, a capacidade de dispersão dos polímeros e estrutura de rede de interpenetração estão previstos para ser bastante diferentes de qualquer película de mistura obtida através de processos de extrusão a quente.

Exemplo:

[0050] O exemplo a seguir foi preparado para demonstrar a viabilidade do processo e os benefícios do produto. Todas as amostras foram preparadas utilizando o procedimento tal como descrito.

[0051] Uma dispersão de copolímero comercial HYPOD foi diluída com água a um nível de sólidos do copolímero HYPOD de 30% e, em seguida, a dispersão foi espumada por uma quente de um secador de calandra de 60 polegadas de diâmetro. A estrutura semelhante à película formada a partir da dispersão de copolímero HYPOD curada foi raspada da superfície do secador.
Condições do processo:
% de sólidos em dispersão: dispersão de copolímero HYPOD 8510 a 30%
Temperatura do secador: 260 - 300 graus F
Vazão da dispersão: 100 - 500 ccm3/min
Velocidade do misturador: 20 - 60%
Proporção de sopro: 5 - 30

[0052] Peso base: O peso base foi medido usando múltiplos peças de 10 x 10 cm que foram cortadas, pesadas e normalizados para a sua área conhecida.

[0053] Resistência à tensão: A tensão-alongamento ou o comportamento de alongamento de carga foi obtido à temperatura ambiente usando um quadro de testes eletromecânicos MTS (Sistema de Testes de Materiais). Amostras da estrutura semelhante a película de formato retangular a uma largura de aprox. 2 polegadas e 7 polegadas de comprimento foram presas nas garras do quadro MTS em um comprimento de medida de 3 polegadas. As amostras foram então puxadas para falhar a uma taxa de deslocamento de cruzeta de 20 pol/minuto. Em muitos casos, os dados de alongamento de carga foram usados e relatados como se encontram. Em alguns casos, a tensão de projeto foi calculada por meio da normalização da carga em relação à área transversal inicial. A proporção de extensão e alongamento foram calculados a partir do conhecimento da alteração no comprimento e o comprimento medido original da amostra. O módulo, que é uma medida de rigidez da amostra, foi calculado pela modelagem matemática do coeficiente de tensão e extensão usando a Teoria da Elasticidade da Borracha. As amostras foram medidos em triplicado.

[0054] Permeabilidade ao Ar: Testes de permeabilidade ao ar foram feitos para compreender a respirabilidade do material. Os teste de materiais foram feitos usando um tamanho de cabeça de 100 cm2 e o testador de permeabilidade ao ar Textest FX 3300, de acordo com a ASTM D737-96. As amostras foram medidos em triplicado e a média dos dados foi calculada.

[0055] Hydrohead (teste de pressão hidrostática): A pressão hidrostática é uma medida das propriedades de barreira de um material. As medições foram feitas usando um testador de carga hidrostática FX 3000 de acordo com o Método de Teste Inda, IST 80.6 (98). As amostras são presas sobre uma carga de teste com água (26 cm2). A pressão da água quando a terceira gota d'água atinge o material. As amostras foram medidos em triplicado e a média dos dados foi calculada.

[0056] Propriedades da estrutura semelhante à película: MD e CD de tração da estrutura semelhante à película

[0057] Carga hidrostática, permeabilidade ao ar e peso:

[0058] Agradeceremos se os detalhes dos exemplos acima, fornecidos para fins de ilustração, não forem interpretados como fatores que limitam o escopo desta publicação. Embora somente alguns poucos exemplos de formas de realização desta invenção tenham sido descritos acima com detalhes, os especialistas do setor logo perceberão que é possível fazer muitas modificações nos exemplos sem que se desvie essencialmente das novidades desta publicação em termos de ensinamentos e vantagens. Por exemplo, as características descritas em relação a um exemplo podem ser incorporadas em qualquer outro exemplo da publicação.

[0059] Portanto, todas essas modificações devem ser consideradas como incluídas no escopo desta publicação, que está definido nas reivindicações que se seguem e em todas as reivindicações equivalentes. Além disso, reconhece-se que se podem conceber muitos aspectos que não alcancem todas as vantagens de alguns aspectos, particularmente dos aspectos preferidos, ainda que a ausência de uma determinada vantagem não seja interpretada como sendo necessariamente uma configuração fora do escopo da presente publicação. Como várias mudanças podiam ser feitas nas construções acima, sem se afastarem do escopo da publicação, pretende-se que toda a matéria contida na descrição acima seja interpretada como ilustrativa e não em um sentido limitador.

Claims

Um método para formar uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película, caracterizado pelo fato de compreender:
- a) posicionar um aplicador de composição adjacente a uma superfície secadora não permeável e aquecida;
- b) produzir uma primeira dispersão espumada ou solução espumada a partir de uma primeira dispersão ou solução,
- c) aplicar a primeira dispersão espumada ou solução espumada à superfície secadora,
- d) permitir que a primeira dispersão espumada ou solução espumada converta-se em uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película, e
- e) raspar a estrutura de espuma colapsada semelhante à película da superfície secadora.
O método da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as etapas a-e são realizadas em ordem sequencial.
O método da reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a produzir uma segunda dispersão espumada ou solução espumada a partir de uma segunda dispersão ou solução, aplicar a segunda dispersão espumada ou solução espumada à primeira dispersão espumada ou solução espumada aplicada, e permitir que a segunda dispersão espumada ou solução espumada se converta em uma segunda estrutura de espuma colapsada semelhante à película, em que raspar inclui raspar apenas a primeira e a segunda estruturas de espuma colapsada semelhante à película da superfície secadora.
O método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a primeira dispersão espumada ou solução espumada é deixada para se converter em uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película antes de aplicar a segunda dispersão espumada ou solução espumada à primeira dispersão espumada ou solução espumada aplicada.
O método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda produzir uma terceira dispersão espumada ou solução espumada a partir de uma terceira solução ou dispersão, aplicar da terceira dispersão espumada ou solução espumada à segunda dispersão espumada ou solução espumada aplicada e permitir que a terceira dispersão espumada ou solução espumada se converta em uma em uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película, em que raspar inclui raspar apenas a primeira, a segunda e a terceira estruturas de espuma colapsada semelhante à película da superfície secadora.
O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda produzir de uma segunda dispersão espumada ou solução espumada a partir de uma segunda dispersão ou solução, e misturar a primeira dispersão espumada ou solução espumada e a segunda dispersão espumada ou solução espumada, em que a etapa de aplicação aplica a dispersão espumada ou solução espumada misturada.
O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a mistura de uma segunda dispersão ou solução com a primeira dispersão ou solução antes da formação de espuma, em que a produção inclui produzir uma mistura de dispersão espumada ou de solução espumada, em que a aplicação inclui aplicar a mistura de dispersão espumada ou de solução espumada na superfície secadora, em que permitir incluir permitir que a mistura de dispersão espumada ou de solução espumada se converta em uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película misturada, e em que a raspagem inclui raspar a estrutura de espuma colapsada semelhante à película misturada da superfície secadora.
O método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a produção de uma terceira dispersão espumada ou solução espumada a partir de uma terceira solução ou dispersão, e a aplicação da terceira dispersão espumada ou solução espumada à primeira e segunda dispersões espumadas e soluções espumadas aplicadas e misturadas, e permitir que a terceira dispersão espumada ou de solução espumada se converta a uma estrutura de espuma colapsada semelhante à película.
O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira dispersão ou solução é uma dispersão de poliolefina.
O método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a dispersão de poliolefina que é uma dispersão de copolímero de etileno com uma porcentagem em peso de um copolímero de polietileno-octeno entre 90 e 10 e uma porcentagem em peso de um copolímero de etileno-ácido acrílico entre 10 e 90.
O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a adição de uma ou mais partículas sólidas e fibras não tecido na primeira dispersão ou solução, em que a raspagem inclui raspar, da superfície secadora, apenas a estrutura de espuma colapsada semelhante à película incluindo a uma ou mais partícula sólida e uma fibra não tecido da superfície secadora.
O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a adição de uma ou mais partículas sólidas e fibras não tecido na primeira dispersão espumada ou solução espumada, em que a raspagem inclui raspar da superfície secadora apenas a primeira estrutura de espuma colapsada semelhante à película incluindo a uma ou mais de uma partícula sólida e uma fibra não tecido.
O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a adição de uma ou mais partículas sólidas e fibras não tecido na superfície secadora ou na primeira dispersão espumada ou solução espumada, antes da conversão em uma estrutura de espuma colapsada semelhante a película, em que a raspagem inclui raspar da superfície secadora apenas a estrutura de espuma colapsada semelhante a película incluindo a uma ou mais de uma partícula sólida e uma fibra não tecido.