BRPI1000036B1

BRPI1000036B1 - elemento de espuma com substâncias hidrofílicas incorporadas no mesmo

Info

Publication number: BRPI1000036B1
Application number: BRPI1000036A
Authority: BR
Inventors: Schaufler Franz; Marchgraber Manfred
Original assignee: Eurofoam Gmbh
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2019-09-03
Also published as: FR2941234A1; GB2467225B; HU1000037D0; IT1397871B1; GB2493099A; SE1050067A1; HK1146697A1; CZ201049A3; EP2389409A2; GB201000945D0; BRPI1000036A2; CN101791179A; BRPI1000036B8; CN101791179B; EP2389409B1; AT507850B1; AT507850A2; US8906497B2; RU2010101879A; GB201212840D0

Abstract

elemento de espuma com substancias hidrofilicas incorporadas no mesmo a invenção relaciona-se a um elemento de espuma (7) feito de uma espuma e partículas (li) de pelo menos uma substância hidrofílica, tal como celulose, superabsorventes. o elemento de espuma (7) contendo as partículas (11) tem uma capacidade reversível de absorver umidade. uma parte das partículas (11) é parcialmente embebida na espuma. outra parte das partículas (11) é disposta se projetando de uma superfície (13) da espuma, tal como paredes celulares (9) ou redes celulares (10)

Description

A invenção relaciona-se a um elemento de espuma feito de uma espuma e partículas compreendendo pelo menos uma substância hidrofílica incorporada no plástico, tal como celulose, superabsorventes, e o elemento de espuma contendo as partículas tendo uma capacidade reversível de absorver umidade, como descrito nas reivindicações 1 a 7.

Atualmente, as espumas são usadas ou empregadas em muitas áreas do cotidiano. Em muitas destas aplicações, as espumas estão em contato com o corpo, geralmente separadas somente por uma ou mais camadas intermediárias têxteis. A maioria destas espumas é feita de polímeros sintéticos, tais como poliuretano (PU), poliestireno (PS), borracha sintética, etc., que em princípio não têm uma capacidade de absorção de água adequada. Particularmente durante períodos mais longos de contato com o corpo ou quando se submetendo a exercício árduo, um clima físico desagradável se desenvolve devido à grande quantidade de umidade que não é absorvida. Para a maioria das aplicações, portanto, é necessário para as propriedades hidrofílicas serem dadas a tais espumas.

Isto pode ser conseguido em várias maneiras. Uma opção, como descrita no relatório descritivo da Patente DE 199 30 526 A, por exemplo, é tornar a estrutura de espuma de uma espuma flexível de poliuretano hidrofílica. Isto é feito ao reagir pelo menos um poliisocianato com pelo menos um composto contendo pelo menos duas ligações que reagem com isocianato na presença de ácidos sulfônicos contendo um ou mais grupos hidroxila, e/ou seus sais e/ou éteres de glicol

2/44 de polialquileno catalisados por monoóis. Tais espumas são usadas para esponjas domésticas ou artigos de higiene.

Outra opção é descrita no relatório descritivo da Patente DE 101 16 757 Al, baseada em uma espuma de polimetano alifática hidrofílica de poro aberto com uma camada separada adicional feita das fibras de celulose com um hidrogel embebido nas mesmas, servindo como um meio de armazenamento.

O relatório descritivo da Patente EP 793 681 BI e a tradução alemão da DE 695 10 953 T2 divulga um método de produção de espumas flexíveis, para as quais os polímeros superabsorventes (SAPs), também conhecidos como hidrogéis, são usados. Os SAPs que são usados podem pré-misturados com o pré-polímero, que torna o método muito simples para o fabricante de espuma. Tais SAPs podem ser selecionadas dos SAPs enxertados com amido ou celulose usando acrilonitrila, ácido acrílico ou acrilamida como um monômero insaturado, por exemplo. Tais SAPs são vendidos por Hôchst/Cassella sob o nome de SANWET IM7000.

O relatório descritivo da patente WO 96/31555 A2 descreve uma espuma com uma estrutura celular e a espuma também contém polímeros superabsorventes (SAPs). Neste exemplo, SAP pode ser feito de um polímero sintético ou alternativamente de celulose. A espuma usada neste exemplo é pretendida absorver a umidade e fluidos e a retém na estrutura de espuma.

O relatório descritivo da patente WO 2007/135069 Al divulga as solas de sapato com propriedades de absorção de água. Neste exemplo, os polímeros de absorção de água são adicionados antes espumar o plástico. Tais polímeros de

3/44 absorção de água são geralmente feitos polimerizando uma solução de monômero aquosa e então opcionalmente esmagando o hidrogel. O polímero de absorção de água e o hidrogel seco feitos dele são então preferivelmente moídos e peneirados uma vez que foram produzidos, e os tamanhos de partículas do hidrogel peneirado, seco são preferivelmente menores do que 1000 pm e preferivelmente maiores do que 10 pm. Além do hidrogel, o preenchedor pode também ser adicionado e misturado antes do processo de formação de espuma, neste caso os preenchedores orgânicos que podem ser usados incluem negro de carbono, melamina, rosina e fibras de celulose, poliamida, poliacrilonitrila, poliuretano ou de fibras de poliéster baseadas no princípio de ésteres de ácidos dicarboxílicos aromáticos e/ou alifáticos e fibras de carbono, por exemplo. Todas as substâncias são adicionadas à mistura de reação separadamente uma da outra a fim de produzir o elemento de espuma.

Em termos de suas propriedades, as espumas conhecidas da técnica anterior são projetadas de modo que são capazes de armazenar e reter a umidade que absorvem durante um longo período de tempo. A umidade absorvida e a água absorvida não são restauradas ao estado inicial completo devido à evaporação da umidade à atmosfera ambiente até depois de um período de 24 horas, como explicado no WO 2007/135069 Al.

Esta taxa de evaporação é muito lenta para aplicações normais, tais como em colchões, palmilhas de sapato ou assentos de veículo, por exemplo, que são usados por diversas horas no dia e, portanto têm muito menos de 24 horas a fim de evaporar a umidade absorvida. Neste contexto,

4/44 um podería falar de uma umidade de equilíbrio e o valor de umidade é aquele em que a espuma está em equilíbrio com a umidade contida na atmosfera ambiente.

Consequentemente, o objetivo subjacente desta invenção é propor um elemento de espuma, que em termos de sua gestão de umidade, tenha uma capacidade elevada para absorver a umidade e então exibir uma alta taxa de evaporação da umidade armazenada, absorvida.

Este objetivo é conseguido pela invenção com base nas características definidas na reivindicação 1. A vantagem das características definidas na reivindicação 1 reside no fato que nem todas as partículas contidas na espuma são completamente cercadas por ela, desse modo oferecendo maiores possibilidades para o contato com as condições ambientes, para a captação de umidade e para a evaporação da umidade. Esta parte de quantidade de partículas resulta portanto em uma capacidade de absorção relativamente rápida e elevada para a umidade ou fluido ser absorvido, mas a umidade ou fluido absorvido é evaporado à atmosfera ambiente o mais rapidamente possível novamente do estado induzido pelo uso, desse modo restaurando a umidade de equilíbrio. Isto resulta na remoção rápida da umidade tornando o uso renovado possível dentro de um curto período de tempo.

Independentemente do acima, o objetivo da invenção pode também ser conseguido com base nas características definidas na reivindicação 2. A vantagem das características definidas na reivindicação 2 reside no fato que apesar das partículas incorporadas na espuma, uma dureza de compressão apropriada para a finalidade

5/44 pretendida pode ser obtida. Isto significa que dependendo da finalidade pretendida do elemento de espuma, os valores de dureza de compressão podem ser pré-definidos, mas o usuário pode ainda ser garantida a gestão de umidade ótima do elemento de espuma como um todo. Devido ao valor elevado do armazenamento temporário de umidade ou água que pode ser absorvido no elemento de espuma durante o uso, o usuário pode ser garantido para experimentar um sentimento agradável e seco durante o uso. Como resultado, o corpo não entra em contato direto com a umidade.

Independentemente do acima, o objetivo da invenção pode também ser conseguido com base nas características definidas na reivindicação 3. A vantagem ganhada como resultado das características definidas na reivindicação 3 reside no fato que novamente dependendo da finalidade pretendida do elemento de espuma, elasticidade suficiente pode ainda ser conseguida para diferentes finalidades apesar das partículas adicionadas constituindo da substância hidrofílica, desse modo dando um efeito de suporte associado para o usuário do elemento de espuma. Consequentemente, é possível garantir o conforto de usuário dentro dos limites pré-definidos enquanto simultaneamente tendo recursos para a gestão de umidade adequada.

Independentemente do acima, o objetivo da invenção pode também ser conseguido com base nas características definidas na reivindicação 4. A vantagem ganhada como resultado das características definidas na reivindicação 4 reside no fato que uma absorção de umidade elevada da espuma pode ser conseguida que é mais elevada do que a da espuma convencional. Ê, portanto não somente possível obter

6/44 uma capacidade elevada para absorver a umidade, o último é capaz de evaporar do elemento de espuma no final do uso em um período de tempo relativamente curto, desse modo rendendo ajuste para uso novamente. Este sendo o caso, um elemento de espuma seco está rapidamente pronto para uso novamente.

Independentemente do acima, o objetivo da invenção pode também ser conseguido com base na característica definida na reivindicação 5. A vantagem ganhada como resultado das características definidas na reivindicação 5 é a mesma com uma espuma não contendo nenhuma substância hidrofílica adicionada, uma absorção de umidade mais elevada pode ser obtida para uma exposição pré-definível à umidade, e esta pode ser melhorada adicionando as partículas que absorvem e rapidamente evaporam a umidade novamente. Como resultado, não somente é possível absorver e armazenar uma quantidade elevada de umidade durante um dado período durante uso, a umidade evapora rapidamente no ambiente novamente após uso. Isto significa que um elemento de espuma seco está pronto para uso novamente após um período de tempo relativamente curto.

Independentemente do acima, o objetivo da invenção pode também ser conseguido com base nas características definidas

A vantagem ganhada como resultado das características definidas na reivindicação 6 reside no fato que a espuma proposta como um material inicial já tem uma alta capacidade de absorção sem adicionar a substância hidrofílica, mas isto pode facilmente ser adaptado a uma variedade de condições de uso diferentes adicionalmente incorporando as partículas

7/44 dependendo da quantidade usada como uma proporção por peso. Variando a quantidade de partículas adicionadas, não somente a gestão de umidade do elemento de espuma pode ser ajustada, vários valores de força e elasticidade associados podem também ser ajustados. Quanto mais elevada a proporção de partículas, mais baixa a elasticidade, que pode ser compensada aumentando o peso por volume ou densidade.

Independentemente do acima, o objetivo da invenção pode também ser conseguido com base nas características definidas na reivindicação 7. A vantagem ganhada como resultado das características definidas na reivindicação 7 reside no fato de que devido ao aumento no peso por volume ou densidade conjuntamente com as partículas adicionadas com o propósito de obter boa gestão de umidade, os valores de elasticidade suficientes podem também ser obtidos. Como resultado, não é somente possível obter uma capacidade muito elevada de absorver vapor de água e absorver umidade seguida por uma taxa rápida de evaporação, a elasticidade correspondente e o efeito de suporte associado para o usuário podem ser confortavelmente ajustados consequentemente.

Adicionando celulose à estrutura de espuma como definida na reivindicação 8, é também possível obter uma capacidade suficiente para absorver umidade ou fluido, e a umidade ou fluido absorvido evapora à atmosfera ambiente após uso mais rapidamente possível de modo que a umidade de equilíbrio seja restaurada. Como resultado, enquanto sendo confortável de usar, a umidade absorvida pelo elemento de espuma evapora rapidamente. Este sendo o caso, mesmo após ter absorvido uma quantidade elevada de umidade, pode ser

8/44 usada novamente mesmo após um período de tempo relativamente curto e um elemento de espuma seco é rapidamente operacional novamente.

Também vantajosa é outra modalidade definida na reivindicação 9, por meio de que dependendo da estrutura de espuma resultante da espuma, o comprimento de fibra pode ser ajustado para assegurar o transporte de umidade ótimo, para obter absorção rápida e rápida evaporação após o uso.

Uma modalidade definida na reivindicação 10 é também vantajosa, pois permite uma distribuição mais fina uniforme das partículas de celulose na estrutura de espuma ser conseguida, como resultado da qual o elemento de espuma pode ser facilmente adaptado para se ajustar às diferentes aplicações.

A modalidade definida na reivindicação 11 permite a

capacidade	de	derramamento das	partículas	a serem
melhoradas.	A	superfície específica	é aumentada	devido à
estrutura	de	superfície, que é	irregular	e não

completamente lisa, o que contribui a um comportamento de adsorção proeminente das partículas de celulose.

Outra modalidade definida na reivindicação 12 oferece a possibilidade de usar tais partículas sem obstruir os orifícios finos na placa de bocal, mesmo quando usando a assim chamada formação de espuma de CO₂.

Também vantajosa é outra modalidade definida na reivindicação 13, pois um formato esférico é evitado como resultado e uma superfície irregular sem desgaste fibroso e fibrilas é obtido. Um projeto de formato de haste é evitado e este é conducente à distribuição eficiente dentro da estrutura de espuma.

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Como resultado da modalidade definida na reivindicação

14, a capacidade de absorção e a capacidade de evaporação do elemento de espuma podem facilmente ser ajustadas dependendo da proporção adicionada de celulose, desse modo permitindo ser adaptado para aplicações diferentes.

Como resultado da modalidade definida na reivindicação

15, a celulose pode ser adicionada e deslocada durante o processo de fabricação ao mesmo tempo que pelo menos outro aditivo, que significa que correção tenha que ser dada para somente um único aditivo ao misturá-la em um componente de reação.

Também vantajosa é outra modalidade definida na reivindicação 16, pois permite o uso de partículas que podem facilmente ser feitas dos materiais naturais. Isto novamente permite a capacidade de absorção e evaporação de umidade do elemento de espuma a ser adaptado para servir a uma variedade de aplicações diferentes.

Uma modalidade definida na reivindicação 17 é também vantajosa, pois um material natural pode ser usado, mas é ainda possível prevenir odores desagradáveis.

Como resultado da modalidade definida na reivindicação 18, as partículas são adicionalmente envolvidas em um revestimento sem danificar a capacidade de absorver e evaporar a umidade. Isto rende a proteção adicional para as partículas dentro do elemento de espuma e permite a deterioração das partículas a serem atrasadas ou mesmo totalmente impedidas, especialmente na região de bordas cortadas.

Baseado em outra modalidade definida na reivindicação 19 ou 20, a mistura mútua das partículas em um dos

10/44 materiais de base usados para fazer a espuma é impedida, desse modo assegurando uma distribuição uniforme das partículas dentro do elemento de espuma como um todo durante o processo de formação de espuma. Uma distribuição virtualmente uniforme de partículas através da seção transversal inteira do elemento de espuma a ser produzido pode ser conseguida como resultado.

Também vantajosa é outra modalidade definida na reivindicação 21, pois as partículas são dispostas na superfície de paredes celulares e redes celulares que significa que há uma concentração elevada de partículas para absorver a umidade e para evaporação de umidade nestas áreas de espumas com poros abertos. Isto permite o comportamento de armazenamento e evaporação ser mais adicionalmente melhorado, por exemplo.

Como resultado da modalidade definida na reivindicação

22, o revestimento aplicado ao elemento de espuma pode ser adaptado para adequar às diferentes aplicações, pois a umidade pode ser absorvida pela superfície do elemento de espuma, que é já grande em tamanho, e evaporada através das partículas contidas no revestimento.

Como resultado da modalidade definida na reivindicação

23, adicionando um material natural tem um efeito positivo no usuário quando entra em contato direto ou indireto com o elemento de espuma. O material adicionado, que contém substâncias valiosas, pode também ser usado para fornecer um efeito de cura, reconfortante ou protetor.

Como resultado da modalidade definida na reivindicação

24, o elemento de espuma pode ser facilmente adaptado a uma variedade de aplicações diferentes.

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Uma modalidade definida na reivindicação 25 é vantajosa, pois o elemento de espuma obtido pode ser usado em uma faixa de aplicações diferentes.

Ao embeber partículas dentro da estrutura de célula como definido na reivindicação 26 permite a umidade ser absorvida pelas partículas dispostas na região periférica das paredes celulares e redes celulares, o que significa que o espaço dentro das paredes celulares e redes celulares é também usado para a gestão de umidade. Isto significa que a umidade absorvida pode ser direcionada das partículas dispostas na região periférica no interior da estrutura de espuma. Isto ainda melhora a capacidade de absorção e evaporação subsequente da umidade.

Baseado em outra modalidade descrita na reivindicação 27, um melhor transporte da umidade dentro do elemento de espuma é conseguido.

Usar o elemento de espuma para uma variedade de aplicações diferentes é também vantajoso, pois melhora o conforto de desgaste durante uso e o tempo de secagem subsequente é também significativamente mais rápido. Isto é particularmente vantajoso no caso de tipos diferentes de assentos e colchões, bem como todos aqueles tipos de aplicações em que a umidade é exsudada pelo corpo.

Para fornecer uma compreensão mais clara, a invenção será mais detalhadamente explicada abaixo em referência aos desenhos adicionados.

Estes são diagramas simplificados ilustrando o seguinte:

A Fig. 1 é um primeiro gráfico ilustrando a absorção de umidade entre dois climas pré-definidos baseados em

12/44 amostras diferentes e pontos de amostragem diferentes;

A Fig. 2 é um segundo gráfico ilustrando a capacidade absorvente de umidade diferente da espuma convencional e da espuma deslocada com partículas de celulose;

A Fig. 3 é um terceiro gráfico ilustrando as taxas de evaporação de umidade diferentes da espuma convencional e da espuma deslocada com partículas de celulose;

A Fig. 4 é um gráfico em barra ilustrando a absorção de vapor de água pela espuma plástica convencional e pela espuma plástica deslocada com partículas de celulose.

A Fig. 5 é um	diagrama	simplificado	em	uma	faixa
ampliada ilustrando	um detalhe	do elemento	de	espuma com
sua estrutura de espuma;
A Fig. 6 é um	diagrama	simplificado	em	uma	faixa
ampliada ilustrando	outro detalhe de uma	estrutura de

espuma do elemento de espuma.

A Figs. 7-15 são diagramas simplificados, altamente esquemáticos ilustrando várias maneiras nas quais as partículas podem ser incorporadas na espuma e o revestimento aplicado a ela.

Primeiramente, deve ser apontado que as mesmas partes descritas nas modalidades diferentes são denotadas pelos mesmos números de referência e os mesmos nomes de componente e as divulgações feitas através da descrição podem ser transpostas em termos de significado às mesmas partes carregando os mesmos números de referência ou mesmos nomes de componente. Além disso, as posições escolhidas para as finalidades da descrição, tais como superior, inferior, lado, etc., se relacionam ao desenho especificamente sendo descrito e podem ser transpostas em

13/44 termos de significado a uma nova posição quando outra posição está sendo descrita. As características individuais ou combinações de características das modalidades diferentes ilustradas e descritas podem ser interpretadas como soluções inventivas independentes ou soluções propostas pela invenção em seu direito próprio.

Todas as figuras em relação às faixas de valores na descrição devem ser interpretadas como significado que incluem quaisquer e todas partes de faixa, neste caso, por exemplo, a faixa de 1 a 10 deve ser compreendida como incluindo todas as partes de faixa começando do limite inferior de 1 ao limite superior de 10, isto é, todas as partes de faixa começando com um limite inferior de 1 ou mais e terminando com um limite superior de 10 ou menos, por exemplo, 1 a 1,7, ou 3,2 a 8,1 ou 5,5 a 10.

Uma explanação mais detalhada será primeiramente dada da substância hidrofílica, fornecida na forma de celulose, por exemplo, incorporada na espuma plástica, em particular no elemento de espuma feito da mesma.

Entretanto, também seria possível adicionar outras substâncias hidrofílicas. Estas poderíam ser superabsorventes, por exemplo, ou alternativamente partículas feitas de uma variedade de materiais de madeira diferentes. Estes materiais podem ter um tamanho de partícula menor do que 400 pm. Se as partículas feitas do material de madeira são usadas, é vantajoso se são revestidas com uma substância que inibe ou impede o apodrecimento. Outra opção seria inteiramente impregná-las. Independentemente do acima, entretanto, também seria possível envolver as partículas de materiais de madeira com

14/44 um material plástico por um processo no mesmo e então reduzi-las ao desejado por um processo de corte, tamanho de partícula tal como picotando ou moagem.

O elemento de espuma é, portanto feito da espuma plástica e a substância hidrofílica incorporada nele. A espuma mistura plástica pode por sua vez ser composta de uma apropriada de componentes que podem ser espumados um com o outro, preferivelmente na forma líquida, em uma maneira que é há muito tempo conhecida.

Como já explicado acima, as fibras de celulose são adicionadas além do polímero absorvente de água como um preenchedor extra no relatório descritivo da Patente

WO

2007/135069

Al.

melhorar as propriedades mecânicas da espuma quando necessário. A este respeito, entretanto, descobriu-se que ao adicionar aditivos fibrosos torna mais difícil processar a mistura inicial a ser espumada, pois seu comportamento de fluxo muda. Por exemplo, as partículas de celulose fibrosas misturadas com o componente de poliol, em particular antes da formação de espuma as tornariam mais viscoso, o que tornaria mais difícil ou mesmo totalmente impossível misturar com o outro componente, especificamente isocianato, na medição principal da unidade de de espuma. Poderia também tornar mais difícil espalhar composto de do fluxo na esteira transportadora da unidade de espuma. As partículas de celulose fibrosas poderíam também ter mais tendência a aderir nas linhas da transportadora para a mistura de reação, formando depósitos.

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Como resultado, é somente possível adicionar aditivos fibrosos dentro de determinados limites. Quanto menor a quantidade de aditivos fibrosos como uma proporção, em particular fibras de cisalhamento curto de celulose, mais baixa a capacidade de absorção de água quando é adicionada à espuma. Mesmo adicionando quantidades pequenas de pó de celulose fibrosa pode ser esperado aumentar a viscosidade, especialmente do componente de poliol. Embora seja possível processar tais misturas em princípio, a correção tem que ser feita para a viscosidade alterada durante o processamento.

A celulose e fios, fibras ou pós feitos dela são obtidos geralmente processando e moendo a celulose ou alternativamente madeira e/ou plantas anuais, em uma maneira geralmente conhecida.

Dependendo da natureza do processo de produção, os pós de qualidades diferentes são obtidos (pureza, tamanho, etc.) . O que todos estes pós têm em comum é uma estrutura fibrosa, pois a celulose natural de qualquer tamanho tem uma tendência marcada de formar tais estruturas fibrosas. Mesmo CCM (celulose microcristalina), que pode ser descrita como esférica, é ainda composta de peças de fibra cristalina.

Dependendo da microestrutura, uma distinção é feita entre tipos de estrutura diferentes de celulose, em particular celulose-I e celulose-II. Estas diferenças entre estes dois tipos de estruturas são descritas pela literatura relevante de referência e podem também ser vistas usando a tecnologia de raio-x.

Uma grande parte de pós de celulose consiste de

16/44 celulose-I. A produção e o uso de pós de celulose-I são protegidos por um grande número patentes. Também são protegidos muitos detalhes técnicos do processo de moagem, por exemplo. Os pós de celulose-I são de uma natureza fibrosa, o que não é muito conducente a várias aplicações e pode mesmo ser um obstáculo. Por exemplo, os pós fibrosos frequentemente conduzem ao enganchamento das fibras. São também associados com uma capacidade limitada de fluir livremente.

Os pós de celulose com uma base de celulose-II são atualmente muito difíceis de encontrar no mercado. Tais pós de celulose com esta estrutura podem ser obtidos de uma solução (geralmente viscosa) ou moendo produtos de celulose-II. Tal produto poderia ser celofane, por exemplo. Tais pós finos com um tamanho de grão de 10 pm e menor podem também ser obtidos em quantidades muito pequenas somente.

As partículas de celulose esféricas, não fibrilares com um tamanho de partícula na faixa entre 1 pm e 4 00 pm podem ser produzidas de uma solução de celulose não derivatizada em uma mistura ou substância orgânica e água. Este tamanho de partícula pode também ser usado para todas as outras partículas adicionadas. Esta solução é resfriada fluindo livre para baixo de sua temperatura de endurecimento e a solução de celulose solidificada é então moída. O solvente é então lavado e as partículas secas moídas. A moagem subsequente é geralmente feita em um moinho.

É particularmente vantajoso se pelo menos um dos seguintes aditivos individualmente é incorporado na solução

17/44 de celulose pré-preparada antes do resfriamento e subsequentemente endurecimento. Este aditivo pode ser selecionado do grupo compreendendo pigmentos, substâncias inorgânicas, tais como óxido de titânio, por exemplo, em particular dióxido titânio abaixo do estequiométrico, sulfato de bário, trocadores de íon, polietileno, polipropileno, poliéster, negro de carbono, zeólita, carbono ativado, superabsorventes poliméricos ou retardadores de incorporados nas partículas de celulose produzidas subsequentemente.

Podem ser adicionados em vários pontos enquanto produzem mas em qualquer caso antes do endurecimento. Com relação,

1% por peso a 200% por peso de aditivos pode ser incorporado, relativo à quantidade de celulose.

Descobriu-se durante a lavagem, mas permanecem nas partículas de celulose e também incorporar o carbono ativado, por exemplo, será descoberto que sua superfície ativa, que pode ser medida usando o método de BET, por exemplo, é também preservada intacta na das partículas de celulose, mas aqueles no interior são também inteiramente ser considerado como pequenas quantidades preservados do mesmo modo. Isto pode particularmente benéfico, pois somente de aditivos têm que ser incorporadas na solução de celulose pré-preparada.

A vantagem disso é que somente as partículas de celulose já contendo os aditivos funcionais têm que ser adicionadas à mistura de reação para produzir o elemento de espuma. Considerando que no passado todos os aditivos foram

18/44 adicionados separadamente e individualmente à mistura de reação, é agora somente necessário levar em consideração um tipo de aditivo ao ajustar o processo de formação de espuma. Isto evita quaisquer flutuações incontroláveis com relação à conformidade de muitos destes aditivos diferentes.

Como resultado desta abordagem, somente um pó de celulose é obtido, que é composto de partículas com uma estrutura de celulose-II. O pó de celulose tem um tamanho de partícula em uma faixa com um limite inferior de 1 pm e um limite superior de 400 pm para um tamanho de partícula médio x50 com um limite inferior de 4 pm e um limite superior de 2 50 pm para uma distribuição de tamanho de partícula monomodal. O pó de celulose ou as partículas têm um formato de partícula aproximadamente esférico com uma superfície irregular e uma cristalinidade em uma faixa com um limite inferior de 15% e um limite superior de 45% baseado no método de Raman. As partículas também têm uma superfície específica (N2-Adsorção, BET) com um limite inferior de 0,2 m²/g e um limite superior de 8 m²/g para uma densidade aparente com um limite inferior de 250 g/1 e um limite superior de 750 g/1.

A estrutura de celulose-II é produzida dissolvendo e re-precipitando a celulose, e as partículas são diferentes em particular das partículas feitas de celulose sem uma etapa de dissolução.

O tamanho de partícula na faixa acima mencionada com um limite inferior de 1 pm e um limite superior de 400 pm com uma distribuição de partícula caracterizada por um valor x50 com um limite inferior 4 pm, em particular 50 pm, e um limite superior 250 pm, em particular 100 pm, é

19/44 naturalmente afetado pelo modo de operação usado para moagem durante o processo de trituração. Entretanto, esta distribuição de partícula pode ser obtida particularmente facilmente adotando o método de produção específico baseado em endurecer uma solução de celulose de fluxo livre e devido às propriedades mecânicas dadas ao composto de celulose endurecido. Ao aplicar forças de cisalhamento a uma solução de celulose endurecida sob as mesmas condições de moagem resultaria em propriedades diferentes, mas fibrilosas.

O formato das partículas usadas é aproximadamente esférico. Estas partículas têm uma razão axial (l:d) dentro de um limite inferior de 0,5, em particular 1, e um limite superior de 5 m, em particular 2,5. Elas têm uma superfície irregular, mas não mostram qualquer fibra tipo desgastada ou fibrilas sob o microscópio. Estas não são absolutamente esferas com uma superfície lisa. Nem tal formato seria particularmente apropriado para as aplicações pretendidas.

A densidade aparente dos pós de celulose descritos aqui, que se encontra entre um limite inferior de 250 g/1 e um limite superior de 750 g/1, é significativamente mais elevada do que as partículas fibrilares comparáveis conhecidas da técnica anterior. A densidade aparente tem vantagens significativas em termos de processamento, pois também melhora a compactação do pó de celulose descrito e entre outras coisas também resulta em melhor capacidade de fluxo, miscibilidade em uma variedade de meios diferentes e poucos problemas durante o armazenamento.

Em resumo, pode-se dizer que as partículas resultantes de pó de celulose são capazes de fluir mais livremente

20/44 devido a sua estrutura esférica e dificilmente induzem quaisquer mudanças na viscosidade devido a sua estrutura. Caracterizando as partículas por meio do equipamento de medição de partícula amplamente utilizado na indústria é também mais fácil e mais significativo devido ao formato esférico. Ά estrutura de superfície não completamente lisa e irregular resulta em uma superfície específica maior, o que contribui ao comportamento de adsorção proeminente do pó.

Independentemente do acima, entretanto, também seria possível misturar um pó de celulose puro ou partículas do mesmo com outras partículas de celulose, que também contém aditivos incorporados dentro de um limite inferior de 1% por peso e um limite superior de 200% por peso pela referência à quantidade de celulose. Os aditivos individuais destes podem também ser selecionados do grupo compreendendo pigmentos, substâncias inorgânicas, tais como óxido titânio, por exemplo, em particular dióxido titânio abaixo do estequiométrico, sulfato de bário, trocadores de íon, polietileno, polipropileno, poliéster, carbono ativado, superabsorventes poliméricos e retardadores de chama.

Dependendo do método de formação de espuma usado para produzir as espumas, as partículas de celulose esféricas provaram ser particularmente práticas comparadas com as partículas de celulose fibrosa conhecidas, especialmente no caso de formação de espuma de CO₂. A formação de espuma de CO₂ pode ser feita usando o método Novaflex-Cardio ou processos similares, por exemplo, em que as placas de bocal com orifícios particularmente finos são usadas. As partículas grosseiras e fibrosas imediatamente obstruiríam

21/44 os orifícios de bocal e conduziríam a outros problemas. Por este motivo, o alto grau de finura das partículas de celulose esféricas é particularmente vantajoso para este processo de formação de espuma específico.

O elemento de espuma e a abordagem para produzir o elemento de espuma proposto pela invenção serão explicados agora mais detalhadamente em referência a vários exemplos. Estes devem ser interpretados como modalidades possíveis da invenção, mas a invenção não é em nenhuma maneira limitada ao escopo destes exemplos.

As figuras relacionando à umidade como um % por peso relacionam-se à massa ou peso do elemento de espuma como um todo (espuma plástica, partículas de celulose e água ou umidade).

Exemplo 1:

O elemento de espuma a ser produzido pode ser feito de uma espuma plástica, tal como uma espuma flexível de poliuretano, por exemplo, e uma variedade inteira de opções e métodos diferentes de fabricação pode ser usada. Tais espumas têm geralmente uma estrutura de espuma de célula aberta. Isto pode ser obtido usando uma máquina de formação de espuma QFM feita pela companhia Hennecke, e a espuma é produzida em um processo contínuo por um processo de dosagem de alta pressão. Todos os componentes necessários são exatamente medidos sob o controle de um computador através das bombas controladas e misturados usando o princípio de agitação. Neste caso particular, um destes componentes é o poliol, que é deslocado com as partículas de celulose descritas acima. Já que as partículas de celulose são misturadas com um componente de reação, poliol,

22/44 vários ajustes têm que ser feitos à fórmula, tal como água, catalisadores, estabilizadores e TDI a fim de amplamente neutralizar o efeito do pó de celulose incorporado para finalidades de produção e os valores físicos subsequentes obtidos.

Uma espuma possível baseada na invenção foi produzida com 7,5% por peso de partículas de celulose esféricas. Para tal fim, um pó de celulose esférico foi primeiramente produzido, ao qual foi então adicionado a um componente de reação da espuma a ser produzida. Em termos de quantidade, a proporção de partículas, em particular a celulose, por referência ao peso total da espuma, em particular a espuma plástica pode estar dentro de um limite inferior de 0,1% por peso, em particular 5% por peso, e um limite superior de 35% por peso, em particular 20% por peso.

Exemplo 2 (exemplo comparativo):

Para permitir uma comparação com o exemplo 1, um elemento de espuma foi feito de uma espuma plástica, que foi produzida sem adicionar o pó de celulose ou as partículas de celulose. Esta poderia ser a espuma padrão, uma espuma HR ou uma espuma viscosa, cada uma composta por uma fórmula conhecida e então espumada.

O primeiro objetivo foi verificar se as partículas de celulose foram uniformemente distribuídas através de todas as camadas do elemento de espuma resultante em termos de altura. Isto foi feito determinando uma assim chamada umidade de equilíbrio baseada na captação de água das espumas em um clima padrão em 20°C e 55% de u.r. e em outro clima padronizado 23°C e 93% de u.r. Para tal fim, pedaços de amostra de mesmo tamanho foram tiradas dos blocos de

23/44 espuma feitos como especificado no exemplo 1 e exemplo 2 em três alturas diferentes e a captação de água nos dois climas padronizados descritos acima foi medida. Neste aspecto, 1,0 m representa a camada superior do bloco de espuma, 0,5 ma camada média e 0,0 m a camada inferior da espuma da qual os pedaços de amostra foram tirados da espuma plástica deslocada com partículas de celulose. A altura total do bloco era aprox. 1 m. A espuma plástica livre de celulose do exemplo 2 foi usada para fazer uma comparação.

Tabela 1

Amostra	Ex. 1 Superior	Ex. 1 Média	Ex. 1 Inferior	Ex.	2
Clima padronizado	1,6 %	1,6 %	1,5 %	0,7	%
Umidade de
equilíbrio	4,6 %	4,7 %	4,5 %	2,5	o_ *o
físico

Como pode ser visto destas figuras, a espuma deslocada com partículas de celulose absorve significativamente mais umidade do que a espuma livre de celulose, no clima padrão e no outro clima padronizado com a umidade de equilíbrio físico. Há também uma combinação relativamente boa para os resultados de medida em termos dos pontos diferentes dos quais os pedaços de amostra foram tirados (superior, meio, inferior) , permitindo concluir que havia uma distribuição homogênea das partículas de celulose no elemento de espuma produzido.

A tabela 2 abaixo estabelece as propriedades mecânicas das duas espumas feitas como especificado no exemplo 1 e

24/44 exemplo 2. É claramente evidente que o tipo de espuma feito com partículas de celulose tem propriedades mecânicas comparáveis à espuma que não foi deslocada com partículas de celulose. Isto indica o processamento livre de problema 5 dos componentes de reação, especialmente se incorporam as partículas esféricas de celulose.

Tabela 2;

	Tipo de espuma
	A	A	B	B
Proporção de pó (partículas de celulose)	0 %	10 %	0 %	7,50 %
Densidade	33,0 kg/m³	33,3 kg/m³	38,5 kg/m³	43,8 kg/m³
Dureza de compressão 40 %	3,5 kPa	2,3 kPa	2,7 kPa	3,0 kPa
Elasticidade	48 %	36 %	55 %	50 %
Resistência ao rasgo	140 kPa	100 kPa	115 kPa	106 kPa
Expansão	190 %	160 %	220 %	190 %
Conjunto de compressão úmida (22 h/70 % Comp./50°C/95 % u. r. )	6 %	50 %	6 %	9 %

A espuma com nenhuma partícula de celulose adicionada deveria ter os seguintes valores desejados para ambos os 10 tipos de espuma especificados:

	Tipo de espuma
	A	B
Densidade	33,0 kg/m³	38,5 kg/m³

25/44

Dureza de compressão 40 %	3,4 kPa	2,7 kPa
Elasticidade	> 44 %	> 45 %
Resistência ao rasgo	> 100 kPa	> 100 kPa
Expansão	> 150 %	> 150 %
Conjunto de compressão úmida (22 h/70 % Comp./50°C/95 % u.r.)	<15 %	< 15 %

O peso médio por volume ou densidade do elemento de espuma como um todo está dentro de uma faixa com um limite inferior de 30 kg/m³ e um limite superior de 45 kg/m³.

A Fig. 1 dá a umidade de espuma como uma porcentagem para os corpos de amostra do mesmo tipo, mas tirados de pontos diferentes do elemento de espuma total, como descrito acima. A umidade de espuma como uma [%] é traçada na ordenada. A proporção de pó de celulose ou partículas de celulose adicionadas neste exemplo é 10% por peso e as partículas de celulose são as partículas de celulose esféricas descritas acima. Estas amostras individuais diferentes com e sem aditivo são traçadas na abscissa.

Os pontos de medida para a umidade de espuma das amostras individuais mostradas como círculos representam o valor inicial e as medidas mostradas como quadrados são para a mesma amostra, mas após um dia de captação de umidade. Os valores iniciais inferiores foram determinados para o clima padrão descrito acima e o outro valor mostrado para a mesma amostra representa a captação de umidade no outro clima padronizado após 24 horas em 23°C e 93% de u.r. A abreviatura u.r. representa a umidade relativa ou umidade

26/44 de ar e é dada como um %.

A Fig. 2 traça a captação de umidade por um período de 48 horas, os valores por tempo (t) sendo traçados na abscissa em [h] . O estado inicial do corpo de amostra é novamente aquele do clima padrão de 20°C e 55% de u.r. definido acima. O outro clima padronizado em 23°C e 93% de u.r. é pretendido representar um clima baseado no uso ou clima corporal para permitir o período durante o qual a umidade de espuma aumentou como um % por peso a ser determinado. Os valores para a umidade de espuma são traçados na ordenada como uma [%].

Uma primeira linha de gráfico 1 com os pontos de medida mostrados como círculos representa um elemento de espuma com um tamanho de amostra pré-definido baseado no exemplo 2 com nenhuma partícula de celulose ou pó de celulose adicionado.

Outra linha de gráfico 2 com os pontos de medida mostrados como quadrados representa a umidade de espuma de um elemento de espuma ao qual 7,5% por peso de partículas de celulose ou pó de celulose foram adicionados. As partículas de celulose são novamente as partículas de celulose esféricas descritas acima.

O gráfico traçando a captação de umidade por 48 horas mostra que a umidade de equilíbrio físico das espumas no clima corporal é alcançada após somente um curto período de tempo. Disto, pode-se supor que a espuma deslocada com partículas de celulose é capaz de absorver duas vezes mais umidade em 3 horas do que uma espuma baseada no exemplo 2 sem partículas de celulose adicionadas.

Os valores de medida para a captação de umidade foram

27/44 obtidos armazenando os pedaços de espuma com um volume de aprox. 10 cm³ em um dessecador com uma umidade de ar estabelecida (usando a solução de KNO₃ saturada e 93% de u.r.), tendo previamente secado as amostras. As amostras foram removidas do dessecador após tempos definidos e o

aumento de peso (= captação	de água)	medido. As	flutuações
na captação	de	umidade	podem	ser explicadas	pela
manipulação	das	amostras	e uma	ligeira	falta	de
homogeneidade	nas	amostras.

A Fig. 3 ilustra o comportamento de secagem de um elemento de espuma com as partículas de celulose adicionadas baseadas no exemplo 1 comparado com uma espuma baseada no exemplo 2 sem tais partículas de celulose. Para finalidades de comparação, os dois pedaços de amostra foram primeiramente condicionados de no clima corporal por 24 horas. Isto foi novamente em 23°C com uma umidade relativa de 93%. Os valores para a umidade de espuma são traçados na ordenada como uma [%] e o tempo (t) em [min] é traçado na abscissa. Os valores de % especificados para a umidade de espuma são porcentagens por peso relativo à massa ou peso dos elementos de espuma totais (espuma plástica, partículas de celulose e água ou umidade).

Os pontos de medida mostrados como círculos novamente relacionam-se ao elemento de espuma baseado no exemplo 2 sem partículas de celulose adicionadas traçando uma linha de gráfico 3 correspondente representando a diminuição na umidade. Os pontos de medida mostrados como quadrados foram determinados para o elemento de espuma com partículas de celulose adicionadas. Outra linha de gráfico 4 correspondente mostra do mesmo modo a evidência de uma

28/44 evaporação rápida da umidade. A proporção de partículas de celulose foi novamente 7,5% por peso.

É claro que a umidade de equilíbrio de 2% já é restaurada após aprox. 10 minutos. Isto é consideravelmente mais rápido do que é o caso com uma espuma conhecida da técnica anterior que exige diversas horas para uma quantidade comparável de água para evaporar.

Quando o elemento de espuma deslocado com as partículas de celulose baseadas na modificação de cristal de celulose-II foi condicionado no clima corporal por um período de 24 horas e então exposto ao clima padrão, inicialmente absorveu um teor de umidade de mais de 5% por peso e o teor de umidade foi reduzido por pelo menos (2) % dentro de um período de 2 min após ser introduzido no clima padrão.

Dos dois gráficos mostrados nas Figs. 2 e 3, pode ser visto que o elemento de espuma deslocado com partículas, em particular aquelas de celulose, tem uma capacidade de mais do que 3,5% de por peso para absorver a umidade de no clima corporal de 23 °C e umidade relativa de 93% e é portanto mais alta do que o valor do elemento de espuma sem partículas adicionadas.

Neste aspecto, também seria possível adicionar aditivos ao material ou materiais base usados para fazer a espuma plástica a fim de aumentar a capacidade da própria espuma plástica para absorver a umidade, mesmo sem as partículas. Este aditivo é geralmente adicionado ou misturado com o componente de poliol antes da formação de espuma. Entretanto, a desvantagem deste é que a elasticidade da espuma plástica resultante cai e é menor do

29/44 que a da mesma espuma plástica produzida sem o aditivo. A fim de aumentar a elasticidade da espuma plástica, seu peso por volume deve ser aumentado, desse modo aumentando a elasticidade novamente. O peso por volume ou densidade deve ser selecionado de modo que seja maior do que 45 kg/m³. O mesmo se aplica às espumas plásticas com partículas adicionadas, mesmo se nenhum aditivo foi adicionado aos materiais base usados para fazer a espuma plástica com o propósito de aumentar a capacidade de absorção de umidade.

Por exemplo, com uma espuma plástica com nenhuma substância hidrofílica adicionada, uma capacidade de absorção de umidade de mais de 2,8% por peso pode ser obtida de no clima corporal de 23°C e 93% de umidade relativa.

A Fig. 4 é um gráfico em barra traçando a absorção de vapor de água Fi baseado no cálculo de altura (Hohenstein) em [g/m²] e estes valores são traçados na ordenada. O valor Fi para um material é uma medida indicando sua capacidade de absorver o vapor de água. O valor de Fi é determinado verificando o peso da amostra no início da medição e no fim da medição e a diferença em peso representa o vapor de água absorvido durante um curto período.

O período durante o qual o vapor de água foi absorvido do clima padrão de 20°C e 55% de u.r. definido acima e no clima padronizado de 23 °C e 93% de u.r. também definido acima (clima de aplicação e clima corporal) para os dois valores de medida obtidos foi 3 (três) horas. Os corpos de amostra eram do tipo de espuma B descrito acima. Um primeiro gráfico em barra 5 traça o tipo de espuma B sem celulose ou partículas de celulose adicionadas. O valor

30/44 medido neste caso foi aproximadamente 4,8 g/m². O corpo de espuma deslocado com celulose, por outro lado, mostrou um valor mais elevado de aprox. 10,4 g/m² e este é traçado em outro gráfico de barra 6. Este outro valor é portanto mais alto do que um valor de 5 g/m² baseado no cálculo de altura (Hohenstein).

As Figs. 5 e 6 ilustram um detalhe da espuma em particular a espuma plástica formando o elemento de espuma 7 em uma faixa maior na qual diversas células 8 são esquematicamente ilustradas em uma base simplificada. Por célula 8 significa uma cavidade pequena na estrutura de espuma, que é parcialmente e/ou completamente cercada pelas paredes celulares 9 e/ou redes celulares 10. Se as paredes celulares 9 são contínuas e cercam a cavidade formando a célula 8 completamente, pode-se dizer que a estrutura de espuma é uma baseada em células fechadas. Se, por outro lado, as paredes celulares 9 ou redes celulares 10 são somente parciais, pode-se dizer que a estrutura de espuma é uma baseada em células abertas, neste caso as células individuais 8 têm uma conexão de fluxo uma com a outra.

Como também ilustrado em uma base simplificada, as partículas 11 descritas acima são dispostas ou embebidas na espuma, em particular a espuma plástica do elemento de espuma 7. Pode ser que somente uma quantidade parcial das partículas 11 esteja parcialmente embebida na espuma plástica do elemento de espuma 7. Isto significa que estas quantidades parciais de partículas 11 estão somente parcialmente dispostas dentro da espuma plástica e se projetam fora da parede celular 9 ou rede celular 10 na direção para a célula 8 formando a cavidade. As regiões de

31/44 parte das partículas 11 são embebidas na espuma plástica. Outra quantidade parcial de partículas 11 pode ser inteiramente embebida na estrutura de célula da espuma plástica, entretanto, é assim completamente cercada por ela,

Como ilustrado em um formato simplificado na parte esquerda superior da Fig. 5, a estrutura plástica da espuma plástica é fornecida com um revestimento adicional 12 ou tem um em sua superfície em uma das paredes celulares 9 ou uma das redes celulares 10. Este revestimento 12 pode ser aplicado por um tanque de imersão ou impregnação, mas também por algum outro processo de revestimento. Este revestimento 12 deve ter uma permeabilidade elevada à umidade e as partículas 11 podem também estar contidas no fluido usado para o revestimento 12. Isto pode ser conseguido misturando e assim deslocando as partículas 11 com o revestimento 12 no estado líquido e as partículas são presas ou ligadas por meio do revestimento 12 na forma de um processo de adesão durante o processo de secagem.

Independentemente do acima, entretanto, também seria possível para pelo menos algumas das partículas 11, mas geralmente todas as partículas 11, serem fornecidas com outro revestimento separado, que também tem uma alta permeabilidade ao vapor de água ou umidade.

Independentemente do acima, entretanto, e como pode ser visto do detalhe ilustrado na Fig. 6, também não seria possível as partículas 11 descritas acima serem dispostas na parede celular 9 ou rede celular 10, e ao invés as partículas 11 estão contidas exclusivamente no revestimento 12 esquematicamente indicado, onde são mantidas fixas a fim de fornecer a absorção desejada de umidade. As partículas

32/44 individuais 11 podem por sua vez ser feitas dos materiais diferentes descritos acima, e também seria possível usar qualquer combinação de partículas individuais 11. Estas várias combinações de partículas diferentes 11 também seriam possíveis em termos de disposição das partículas 11 ou em paredes celulares 9 ou redes celulares 10.

As Figs. 7 a 15 do elemento de espuma fornecem uma ilustração simplificada

7, e o revestimento 12 descrito acima pode ser aplicado a superfície .

Para a simplicidade e com o propósito de assegurar que os diagramas sejam claros, as paredes celulares as redes celulares 9 foram omitidas e o elemento de espuma

7, bem como o revestimento 12 são cada um mostrado como um bloco em uma escala exagerada. A intenção é fornecer uma ilustração mais clara das maneiras possíveis de arranjar as partículas 11 no elemento de espuma 7 e/ou no revestimento 12.

A Fig.

mostra o elemento de espuma 7 com as partículas 11 descritas acima incorporadas nele, uma proporção ou uma quantidade parcial das partículas 11 sendo dispostas completamente dentro da espuma enquanto outra ou quantidade parcial das partículas é

disposta se estendendo da superfície 13 do material de espuma do elemento de espuma 7. Neste aspecto, uma proporção ou quantidade parcial das partículas totais 11 é disposta na região da superfície 13 de modo que se projetem da superfície 13, enquanto uma parte da região ou parte da porção destas partículas 11 é ainda embebida na espuma e é assim retida por ela e presa. Por uma proporção ou quantidade parcial de partículas 11 significa uma

33/44 quantidade específica em termos da quantidade ou dependendo do número de partes. A parte da região ou parte da porção da partícula 11 refere-se a um tamanho especificado de uma partícula individual 11 baseada no volume.

A Fig. 8 ilustra outro elemento de espuma 7 que é fornecido com o revestimento 12 descrito acima. Todas as partículas 11 são embebidas inteiramente no elemento de espuma 7 e neste exemplo não há nenhuma partícula 11 se projetando da superfície 13 do material de espuma do elemento de espuma 7. O revestimento 12 por sua vez é do mesmo modo deslocado com partículas 11 e neste exemplo todas as partículas 11 se projetam de uma superfície 14 do revestimento 12. Neste exemplo de uma modalidade, as partículas 11 são dispostas na região da superfície 14 do revestimento 12 e se projetam dele em uma extensão maior ou menor dependendo de como são profundamente embebidas, e são retidas pelo revestimento 12, pois uma parte da porção ainda se estende através do revestimento 12.

A Fig. 9 ilustra outro elemento de espuma 7 que por sua vez é fornecido com um revestimento 12 pelo menos na região de uma de suas superfícies 13. Neste exemplo, algumas das partículas 11 são também completamente embebidas na espuma e uma proporção ou uma parte da quantidade de partículas 11 também se projeta da superfície 13 da espuma. As partículas 11 no revestimento 12 são todas dispostas exclusivamente na região da superfície 14 neste exemplo e se projetam dela a um grau maior ou menor em pelo menos determinadas regiões, dependendo de como são profundamente embebidas. Como ilustrado, uma partícula 11 na região de contato entre o revestimento 12 e a espuma do

34/44 elemento de espuma 7 pode se estender da espuma e através do revestimento 12, pois uma quantidade parcial de partículas 11 é disposta se projetando da superfície 13 da espuma.

As partículas 11 na espuma ilustrada na Fig. 10 são dispostas na mesma maneira como descrita em conexão à Fig. 9. Uma quantidade parcial de partículas 11 é portanto totalmente embebida na espuma do elemento de espuma 7 e uma quantidade parcial de partículas 11 é por sua vez disposta se projetando da superfície 13 da espuma. As partículas 11 do revestimento 12 neste exemplo são completamente dispostas dentro do revestimento 12. Como ilustrado no caso de uma partícula 11, se projeta da superfície 13 da espuma 7 através da superfície 13 e assim também se estende através do revestimento 12 uma vez que foi aplicado.

No caso do elemento de espuma 7 ilustrado na Fig. 11, todas as partículas 11 são completamente dispostas dentro da espuma usada para fazer o elemento de espuma 7. As partículas 11 dispostas no revestimento 12 são compostas de uma quantidade parcial que está disposta completamente dentro do revestimento 12 e outra quantidade parcial que se projeta da superfície 14.

Na modalidade do elemento de espuma 7 ilustrado na Fig. 12, as partículas 11 são inteiramente embebidas na espuma e uma quantidade parcial por sua vez se projeta da superfície 13 da espuma. Novamente, o revestimento 12 contém uma quantidade parcial de partículas 11 que são completamente dispostas dentro do revestimento 12. Outra quantidade parcial de partículas 11 se projeta da superfície 14 e uma parte da porção das partículas 11 é embebida no

35/44 revestimento 12.

No caso da modalidade partículas 11 são dispostas projetem exclusivamente de

ilustrada	na	Fig.	13,	as
na espuma	de	modo	que	se
determinadas	regiões	da

superfície 13 e uma parte da porção destas partículas 11 é embebida na espuma. As partículas 11 contidas no revestimento 12 são todas completamente embebidas nele.

Como ilustrado por apenas uma partícula 11, pode se projetar da superfície 13 da espuma no revestimento 12.

Na modalidade ilustrada na Fig. 14, a espuma não contém quaisquer das partículas 11 descritas acima. O revestimento 12, por outro lado, contém uma quantidade parcial de partículas 11 que são completamente dispostas dentro do revestimento 12 e outra quantidade parcial que se projete da superfície 14.

Finalmente, no caso da modalidade ilustrada na Fig. 15, as partículas 11 estão contidas na espuma exclusivamente se projetando da superfície 13 e uma parte da porção destas partículas 11 é disposta na espuma. Não há nenhuma partícula 11 inteiramente embebida na espuma neste exemplo.

O revestimento 12 contém uma quantidade parcial de partículas 11 inteiramente embebidas no revestimento 12 e outra quantidade parcial de partículas 11 se projetando da superfície 14 a um grau maior ou menor, dependendo de como são profundamente embebidas. Na região de contato entre a espuma e o revestimento 12, as partículas 11 são ilustradas que se projetam da superfície 13 da espuma do elemento de espuma 7 e que se estendem assim através do revestimento 12

O elemento de espuma é feito de uma espuma plástica, e uma espuma PU foi usada como a espuma preferida. Como

36/44 explicado acima em conexão aos diagramas individuais, a captação de umidade foi determinada começando de uma assim chamada umidade de equilíbrio representando um clima padrão em 20°C com uma umidade relativa de 55%. A fim de simular o uso, outro clima padronizado foi definido em 23°C com uma umidade relativa de 93%. Este outro clima padronizado é pretendido representar a umidade absorvida durante uso devido a um corpo de um ser exsudando suor, por exemplo uma pessoa. A celulose incorporada no elemento de espuma é pretendida dispersar a umidade absorvida durante o uso durante um período dentro de uma faixa com um limite inferior de 1 hora e um limite superior de 16 horas novamente após o uso e assim restaurar o elemento de espuma inteiro à umidade de equilíbrio por referência à atmosfera ambiente. Isto significa que a umidade armazenada evapora da celulose muito rapidamente após o uso, sendo emitido à atmosfera ambiente e assim secando o elemento de espuma.

Como mencionado acima, uma umidade de equilíbrio pode ser dita existir quando o elemento de espuma foi exposto a uma das atmosferas ambientes descritas acima ao grau que o valor de umidade do elemento de espuma (umidade de espuma) está em equilíbrio com o valor da umidade contida na atmosfera ambiente. Ao alcançar o nível de umidade de equilíbrio, não há qualquer troca de umidade entre o elemento de espuma e a atmosfera ambiente em torno do elemento de espuma.

Os métodos de teste descritos acima podem ser feitos de tal maneira que o elemento de espuma é exposto à primeira atmosfera ambiente com o primeiro clima baseado na temperatura pré-definida e na umidade relativa do ar, por

37/44 exemplo, 20°C e 55% de u.r. até a umidade de equilíbrio ser alcançada nesta atmosfera ambiente, depois da qual o mesmo elemento de espuma é exposto a uma segunda, mudada ou diferente atmosfera ambiente que é diferente da primeira atmosfera ambiente. Esta segunda atmosfera ambiente tem um segundo clima com uma temperatura mais alta e/ou uma umidade relativa do ar mais alta do que o primeiro clima, por exemplo, 23°C e 93% de u.r. Como resultado, o valor da umidade de espuma aumenta e a umidade é absorvida pela celulose incorporada na espuma. O mesmo elemento de espuma é então exposto à primeira atmosfera ambiente novamente, e após o período entre 1 hora e 16 horas especificado acima, o valor inicial da umidade de espuma correspondendo à umidade de equilíbrio baseada na primeira atmosfera ambiente é restaurado. Dentro deste período, portanto, a umidade absorvida pela celulose da segunda atmosfera ambiente é evaporada à atmosfera ambiente e reduzida como resultado.

O valor inferior de 1 hora especificado aqui dependerá da quantidade de fluido ou umidade absorvida, mas pode também ser significativamente inferior, neste caso pode ser apenas alguns minutos.

Independentemente das partículas de celulose esféricas descritas acima, é também possível usar a celulose na forma de fibras cortadas com um comprimento de fibra de um limite inferior de 0,1 mm e um limite superior de 5 mm. Entretanto, seria do mesmo modo possível usar a celulose na forma de fibras moídas com um tamanho de partícula dentro de um limite inferior de 50 pm e um limite superior de 0,5 mm.

Dependendo da aplicação, a espuma a ser produzida terá

38/44 propriedades de espuma diferentes e estas são caracterizados por uma variedade de propriedades físicas diferentes. Por exemplo, a densidade pode cair dentro de um limite inferior de 14 kg/m³ e um limite superior de 100 kg/m³.

A dureza de compressão em 40% de compressão pode estar dentro de um limite inferior de 1,0 kPa, preferivelmente

2.5 kPa, e um limite superior de 10,0 kPa, preferivelmente

3.5 kPa. A elasticidade como medida pelo teste de queda de bola pode ter um valor com um limite inferior de 5% e um limite superior de 70%. Entretanto, esta faixa de valores pode também cair entre de um limite inferior de 25%, preferivelmente 35%, e um limite superior de 60%, preferivelmente 50%. Este método de teste é realizado de acordo com o padrão EN ISO 8307 e a altura de ressalto e a elasticidade paralela reversa associada são determinadas.

Se o elemento de espuma produzido é feito de uma espuma de poliuretano, em particular uma espuma flexível, pode ser produzido com uma base de TDI e uma base de MDI. Entretanto, também seria possível usar outras espumas, tais como espuma de polietileno, espuma de poliestireno, espuma de policarbonato, espuma de PVC, espuma de poliimida, espuma de silicone, espuma de PMMA (polimetilametacrilato), espuma de borracha, que formam uma estrutura de espuma em que a celulose pode ser embebida. Dependendo do material de espuma selecionado, pode ser que a espuma seja uma espuma plástica ou alternativamente uma borracha de espuma, por exemplo, espuma látex. A captação de umidade elevada dependerá então do sistema da matéria-prima e do método usado para produzir a espuma, pois a capacidade reversível

39/44 de absorver umidade é obtida incorporando ou embebendo a celulose. É preferível usar tipos de espuma com poros abertos, que permitem uma troca não obstruída de ar com a atmosfera ambiente. Ê também essencial assegurar que a celulose seja distribuída uniformemente na estrutura de espuma, como descrito acima em conexão com os testes. Na ausência de uma estrutura de espuma com poros abertos, isto pode ser conseguido por tratamentos conhecidos para dar células abertas.

Se poliol é usado como um material inicial para um dos componentes de reação, a celulose pode ser adicionada antes da formação de espuma. A celulose pode ser adicionada agitando-a ou dispersando-a usando os métodos conhecidos na

indústria. 0 poliol usado é o necessário para o tipo	de
espuma correspondente	e	é adicionado	na	quantidade
necessária especificada	na	fórmula. Entretanto,	o teor	de
umidade das partículas	de	celulose deve	ser	tirado	em

consideração ao endurecimento da fórmula.

Como explicado acima, as partículas 11 são preferivelmente introduzidas e deslocadas com os componentes compondo a espuma plástica antes do processo de formação de espuma. A fim de obter uma distribuição uniforme dentro do material base geralmente fluido, é vantajoso se a diferença entre o peso por volume ou densidade das partículas 11 e o material inicial usado para fazer a espuma plástica, por exemplo, poliol, esteja dentro de uma faixa de ± 10%, preferivelmente ± 0,5% a + 3,0%. É particularmente vantajoso se as partículas 11 e o material inicial usado para fazer a espuma plástica, por exemplo, poliol, respectivamente tenham um volume por peso ou

40/44 densidade que seja aproximadamente o mesmo. Isto impedirá o afundamento não intencional e assegura que uma distribuição uniforme de partículas 11 seja obtida dentro da espuma plástica a ser produzida.

Por razões de qualidade, há atualmente planos para optar por uma densidade de 45 kg/m³ e maiores para colchões.

O poliol é adicionado ao recipiente de mistura por meio de bombas de medida em uma quantidade medida de 60 kg/min a 150 kg/min e em uma temperatura entre 18°C e 30°C. A quantidade especificada de poliol deve ser aderida exatamente de modo que as partículas 11 a serem misturadas, em particular a celulose, possam ser adicionadas em uma razão de mistura definida. A razão de mistura de poliol às partículas 11 é 5 partes + 1 parte a 2 partes + 1 parte. As partículas 11 não são alimentadas com um lento escoamento, o transportador de parafuso aterrado, pois a área de mistura inteira está em um ambiente protegido contra explosão. Uma mistura de partículas 11, em particular o pó de celulose, com ar resultará em poeira explosiva em uma razão de mistura específica.

A quantidade de partículas 11, tais como o pó de celulose, é adicionada ao poliol em uma taxa ajustada de 3 kg/min a 6 kg/min para assegurar que uma distribuição contínua do dissolvedor na região de cilindro resulte em uma dispersão livre de aglomerado. A dispersão terminada é misturada por um período entre 10 minutos e 20 minutos. Para obter a nucleação ótima, a dispersão é desgaseifiçada com um vácuo de 6 0 kPa por um período de 3 minutos. Uma carga de gás adversa na mistura conduziría de outra maneira aos problemas durante a produção de espuma.

41/44

Outro fator crucial é o tempo no qual o processamento ocorre uma vez que a dispersão foi formada. O processamento deve ocorrer dentro de um período de uma e três horas. Se o processamento não ocorrer dentro deste período, a densidade (kg/m³) da espuma a ser produzida pode não conformar ao valor exigido e, portanto exibirá variâncias pronunciadas.

O material aquecido pelo processo de mistura é trazido de volta a uma temperatura de processamento entre 20°C e 25°C novamente. A partir deste ponto, a dispersão de poliol-partícula está pronta para processamento na máquina de formação de espuma.

Ao ajustar a fórmula de produção para a espuma ser produzida, consideração ainda tem que ser dada as condições meteorológicas atuais, tais como pressão de ar e umidade relativa do ar. Correção deve também ser feita para a umidade no pó de celulose preparado ao calcular os componentes. A temperatura da matéria-prima deve também ser considerada para a zona de creme apropriada da mistura a ser espumada. Sob-espumação conduzirá aos defeitos no interior do bloco. Isto pode ser impedido ao alterar a quantidade de amina adicionada. A natureza dos poros abertos pode ser regulada ajustando o catalisador de estanho, desse modo permitindo blocos livres de rasgo serem produzidos. Uma espuma de ótima qualidade pode ser obtida desse modo.

Uma variação na pressão de câmara de mistura entre 110 kPa e 180 kPa causa uma mudança no tamanho de poro a fim de produzir a estrutura de espuma desejada.

Outro fator importante para um processo de formação de espuma ideal é a velocidade da esteira transportadora em

42/44 combinação com a quantidade ejetada. Por exemplo, a taxa de alimentação está entre 2 m/min e 5 m/min para uma quantidade ejetada entre 60 kg/min e 150 kg/min.

Além de produzir blocos de um ótimo formato retangular, o sistema Planiblock também produz uma distribuição uniforme de dureza, densidade e partículas 11, em particular celulose, através da seção transversal ou volume do bloco de espuma inteiro.

Os blocos são curados e resfriados em instalações de armazenamento protegidas do tempo. Neste aspecto, os tempos de resfriamento longos de pelo menos vinte horas resultam em melhores qualidades.

Estes blocos brutos com as partículas 11 incorporadas neles são então despachados ao armazenamento para processamento adicional. As partículas 11 contidas na espuma não afetam o processamento subsequente da espuma em nenhuma maneira.

A espuma é preferivelmente cortada em várias máquinas com sistemas de medição de esteira se estendendo circunferencialmente. Além de fazer cortes retos simples em máquinas cortadoras horizontais e máquinas cortadoras verticais, é também possível cortar formatos mais complicados em direções bi ou tridimensionais em copiadoras e máquinas automáticas CNC para formatos de corte especiais.

Pode ser também vantajoso se aloe vera é adicionado à espuma, em particular à espuma plástica e/ou partículas 11 e/ou revestimento 12 como um ingrediente ou ingrediente ativo. Isto pode ser feito adicionando-o ou misturando-o com e assim deslocando um dos materiais base ou iniciais usados para fazer a espuma, em particular a espuma plástica

43/44 e/ou partículas 11 e/ou revestimento 12 para o processo de fabricação. Independentemente do acima, entretanto, também seria possível adicionar aloe vera como um ingrediente ou ingrediente ativo à espuma, em particular à espuma plástica e/ou partículas 11 e/ou revestimento 12 em seguida usando uma variedade de métodos conhecidos. Estes poderíam incluir um processo de pulverização ou um processo de imersão em um tanque de imersão, por exemplo.

O elemento de espuma pode ser usado para fazer produtos plásticos de espuma individuais, em particular de plástico e os produtos podem ser selecionados do grupo compreendendo colchões, assentos ou partes de assento para veículos, tais como carros, trens, bondes, aviões, mobília de acampamento, partes de revestimento para veículos, tais como revestimentos de porta, coberturas de telhado, revestimento de compartimento de bagagem, revestimento de compartimento de motor, solas de sapato e outras partes de sapatos, tais como palmilhas de sapato, enchimento para cintos, enchimento para capacetes, estofamento de mobília, travesseiros e almofadas, estofamento para curativos médicos.

As modalidades ilustradas como exemplos representam variantes possíveis do elemento de espuma com uma substância hidrofílica na forma de celulose incorporada na espuma plástica, e deveria ser indicado neste estágio que a invenção não é especificamente limitada às variantes especificamente ilustradas, e ao invés as variantes individuais podem ser usadas em combinações diferentes com outra e estas variantes possíveis encontram-se dentro do alcance da pessoa hábil neste campo técnico dado o ensinamento técnico divulgado. Consequentemente, todas as variantes concebíveis que podem ser obtidas combinando detalhes individuais das variantes descritas e ilustradas são possíveis e caem dentro do escopo da invenção.

5	1-	Linha	de	gráfico
	2-	Linha	de	gráfico
	3-	Linha	de	gráfico
	4-	Linha	de	gráfico
	5-	Barra	de	gráfico
10	6-	Barra	de	gráfico
	7-	Elemento	de espuma
	8-	Célula
	9-	Parede celular

10- Rede celular

11- Partícula

12- Revestimento

Claims

1. Elemento de espuma (7) feito a partir de uma espuma e partículas (11) de pelo menos uma substância hidrofílica, em que o elemento de espuma (7) contendo as partículas (11) tem uma capacidade reversível de absorver umidade, e uma porção das partículas (11) é completamente embebida na espuma, e uma outra porção das partículas (11) é disposta se projetando de uma superfície (13) da espuma, tal como paredes celulares (9) ou redes celulares (10), caracterizado pelo fato das partículas (11) serem formadas a partir de celulose e serem selecionadas de um tipo de estrutura com base na modificação cristalina da celulose-II.

2. Elemento de espuma (7), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do elemento de espuma (7) contendo as partículas (11) em uma profundidade de penetração de 40% ter uma dureza de compressão com um limite inferior de 1 kPa, preferivelmente 2,5 kPa, e um limite superior de 10 kPa, preferivelmente 3,5 kPa.

3. Elemento de espuma (7), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato do elemento

de espuma (7) contendo as partículas (11) ter uma elasticidade com um limite inferior de 5% e um limite superior de 70%, baseada no teste de queda de bola de acordo com a EN ISO 8307. 4. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma

das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato do peso por volume ou densidade da espuma contendo as partículas (11) ser maior que 45 kg/m³.

5. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato da

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2/5 celulose ser formada em termos de fibras cortadas com um comprimento de fibra com um limite inferior de 0,1 mm e um limite superior de 5 mm.

6. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma

das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato da celulose ser formada em termos de fibras moídas com um tamanho de partícula com um limite inferior de 50 pm e um limite superior de 0,5 mm. 7. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato da

celulose ser formada em termos de partículas de celulose aproximadamente esféricas.

8. Elemento de espuma (7), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato das partículas de celulose terem um tamanho de partícula com um limite inferior de 1 pm e um limite superior de 400 pm.

9. Elemento de espuma (7), de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato das partículas de celulose terem um tamanho de partícula em uma faixa com um limite inferior de 1 pm e um limite superior de 400 pm, com um tamanho médio de partícula x50 com um limite inferior de 4 pm, em particular 50 pm, e um limite superior de 250 pm, em particular 100 pm, com uma distribuição de tamanho de partícula monomodal.

10. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por com referência ao peso total da espuma, uma proporção da celulose é selecionada de modo que se encontre dentro de um limite inferior de 0,1% por peso, em particular 5% por peso, e um limite superior de 25% por peso, em particular 20% por peso.

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11. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato da celulose conter aditivos do grupo compreendendo pigmentos, substâncias inorgânicas, tais como óxido de titânio, óxido

5 de titânio subestequiométrico, sulfato de bário, trocadores de íon, polietileno, polipropileno, poliéster, negro de fumo, zeólita, carbono ativado, superabsorventes poliméricos e retardadores de chama.

12. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma

10 das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato das partículas (11) serem formadas dos materiais de madeira, e o tamanho de partícula ser menor que 400 pm.

13. Elemento de espuma (7), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato das partículas

15 (11) de materiais de madeira serem revestidas com um agente para inibir o apodrecimento, em particular que são impregnadas com o último.

14. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato das

20 partículas (11) serem fornecidas com um revestimento, que tem uma alta permeabilidade ao vapor de água e umidade.

15. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato da diferença entre o peso por volume ou densidade das

25 partículas (11) e o poliol usado para formar a espuma plástica se encontrar dentro de uma faixa de +/- 10%, preferivelmente +/- 0,5% a +/- 3,0%.

16. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato das

30 partículas (11) assim como o poliol usado para formar a

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4/5 espuma plástica, em casa caso têm um peso por volume, ou densidade, que é aproximadamente o mesmo um do outro.

17. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato da substância ativa aloe vera ser adicionada à espuma e/ou às partículas (11).

18. Elemento de espuma (7), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato da espuma contendo as partículas (11) ter uma elasticidade medida pelo teste de queda de bola de acordo com a EN ISO 8307 com um limite inferior de 25%, preferivelmente 35%, e um limite superior de 60%, preferivelmente 50%.

19. Elemento de espuma (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato da espuma ser selecionada do grupo compreendendo a espuma de poliuretano (espuma PU), espuma de polietileno, espuma de poliestireno, espuma de policarbonato, espuma de PVC, espuma de poliamida, espuma de silicone, espuma de PMMA (polimetilmetacrilato) e espuma de borracha natural.

20. Elemento de espuma (7), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato da espuma ter uma estrutura de espuma de célula aberta.

21. Uso de um elemento de espuma (7), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado por ser para formar um produto de espuma, em que o produto de espuma é selecionado do grupo compreendendo colchões, assentos ou partes de assento para veículos, tais como carros, trens, bondes, aviões, mobília de acampamento, partes de revestimento para veículos, tais como revestimentos de porta, coberturas de telhado,

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5/5 revestimento de compartimento de bagagem, revestimento de compartimento de motor, solas de sapato e outras partes de sapatos, tais como palmilhas de sapato, enchimento para esteiras, enchimento para capacetes, estofamento de mobília, 5 travesseiros e almofadas, estofamento para curativos médicos.