CN101787200B

CN101787200B - 其中结合有纤维素的泡沫元件

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Publication number: CN101787200B
Application number: CN2010101056519A
Authority: CN
Inventors: 约瑟夫·因纳洛希格; 曼弗雷德·马奇格拉贝尔; 弗朗茨·肖夫勒; 弗里德里希·祖霍梅尔
Original assignee: Eurofoam GmbH
Current assignee: Niwan Austria Ltd.
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: ES2357207A1; HUP1000036A2; PL390249A1; AT507849B1; BE1019634A3; GB2468556A8; DE102010000116B4; GB2468556B; EP2389408B1; EP2389408A1; FR2941233A1; AT507849A3; DE102010000116A1; CZ201048A3; CN101787200A; ES2357207B1; GB2468556A; PL219320B1; HU1000036D0; HK1148297A1

Abstract

本发明涉及一种具有结合到泡沫中的基于纤维素-II结晶变体的结构类型的纤维素形式的亲水物质的泡沫元件，并且结合该纤维素的塑料泡沫具有吸收水分的可逆能力。纤维素的比例在0.1wt.％到10wt.％之间，相应于第一环境气氛的平衡水分的泡沫水分值，在第二环境气氛中使用期间升高。由纤维素-II所吸收的水分，在使用后，再次蒸发1小时到16小时的时间，直到重新恢复到相应于参照第一环境气氛的平衡水分的泡沫水分初始值。

Description

其中结合有纤维素的泡沫元件

技术领域

本发明涉及一种具有结合到泡沫中的纤维素形式的亲水剂的泡沫元件，并且置换有纤维素的塑料泡沫具有吸收水分的可逆能力。

背景技术

近来，在日常生活的许多领域使用或采用泡沫。在许多这些应用中，泡沫通常仅间隔一层或多层的织物中间层与身体接触。这些泡沫大部分由基本上不具有足够的吸水能力的合成聚合物如聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)、合成橡胶等制成。特别在与身体较长时间接触或者在进行剧烈运动时，由于未被吸收的大量水分而产生使人不愉快的身体气氛。因此，对于大多数应用，有必要为这样的泡沫提供亲水性。

这能够以许多方式获得。如专利说明书DE 19930526A所述，一种选择是向聚氨酯弹性泡沫的泡沫结构提供亲水性。这通过使至少一种多异氰酸酯与至少包含双键的至少一种化合物反应来实现，所述键在含一个以上羟基基团的磺酸和/或它们的盐和/或聚二醇醚存在的情况下由单元醇(monools)催化与异氰酸酯反应。这样的泡沫被用于家用海绵或卫生制品。

在专利说明书DE 10116757A1中描述了另一种选择，开孔的亲水脂肪族多甲基泡沫(aliphatic polymethane foam)，其具有额外的由纤维素纤维制成的具有嵌入其中的水凝胶的隔离层，作为存储装置。

专利说明书EP 0793681B1和德语译本DE 69510953T2公开了一种生产弹性泡沫的方法，采用也称作水凝胶的超吸收剂聚合物(SAPs)。可以将所用的SAPs与预聚物预混，该方法对泡沫厂商是非常简易的。这样的SAPs可以选自例如用丙烯腈、丙烯酸或丙烯酰胺作为不饱和单体的与淀粉或纤维素接枝的SAPs。这样的SAPs以SANWET IM7000的名称由

/Cassella出售。

专利说明书WO 96/31555A2描述了具有蜂窝状结构的泡沫并且该泡沫也包含超吸收剂聚合物(SAPs)。在这种情况下，SAP可以由合成聚合物或者可替代的由纤维素制成。在这种情况下使用该泡沫是用来吸收水分和液体并将它们保留在泡沫结构中。

专利说明书WO 2007/135069A1公开了具有吸水性的鞋底。在这种情况下，在使塑料发泡之前添加吸水聚合物。通常通过使单体水溶液聚合然后任选地粉碎该水凝胶来制造这样的吸水聚合物。然后一旦已经生成，优选研磨并筛选由其制成的吸水聚合物和干燥的水凝胶，并且筛选的、干燥的水凝胶的粒径优选小于1000μm并优选大于10μm。除了水凝胶，在发泡工艺之前还可以添加并混入填料，在这样的情况下可用的有机填料包括例如碳黑、三聚氰胺、松香和纤维素纤维、聚酰胺、聚丙烯腈、基于芳族和/或脂肪族二羧酸酯的聚氨酯或聚酯纤维、以及碳纤维。将所有物质相互独立地添加到反应混合物中以便生产泡沫元件。

就它们的性能而言，设计区别于现有技术的泡沫以致它们能够长期储存和保留它们吸收的水分。如WO 2007/135069A1中解释的那样，由于水分蒸发到环境气氛中，吸收的水分和吸收的水直至24小时后才恢复到全部初始状态。

对于正常的应用，该蒸发速率过慢，例如在床垫、鞋垫或车座中，例如一天使用几个小时，因此蒸发吸收的水分远少于24小时。关于这点，可以提及平衡水分，该水分值是泡沫与环境气氛中所含的水分平衡的值。

发明内容

因此，本发明的根本目的是提出一种泡沫元件，就其蒸发速率而言包含用来提高其水分管理的材料，而且在制造泡沫时易于处理。

基于本发明的第一方面限定的特定特征通过本发明实现该目的。本发明的第一方面限定的特定特征的优点在于向泡沫结构中添加纤维素赋予了足够高的吸收水分和流体的能力，而且吸收的水分或流体重新由随后的应用所引发的状态尽可能快地蒸发到环境气氛中，从而恢复平衡水分。使用纤维素-II避免了使用具有纤维状结构的材料，从而使其更易于倾泻并避免纤维相互钩住。蒸发时间取决于希望的泡沫元件的目的或应用，并且例如在用于床垫的情况下之后最迟16小时内应当恢复到平衡水分。在鞋底或鞋垫的情况下，该时间甚至可以更短。因此，添加一定比例的纤维素作为亲水物质，在制造泡沫的工艺期间将其作为形成泡沫的组分之一同时添加和混合。纤维素不仅赋予足够的储存能力，而且它还导致吸收的水分快速蒸发回到周围环境中。由于所添加的纤纬素的比例，泡沫元件的吸收能力和蒸发速率可以容易地适用于不同应用场合。

独立于以上所述，还能够基于本发明的第二方面限定的特定特征实现本发明的目的。本发明的第二方面限定的特定特征的优点在于向泡沫结构中添加纤维素赋予了足够高的吸收水分和流体的能力，而且吸收的水分或流体重新由随后的应用所引发的状态尽可能快地蒸发到环境气氛中，从而恢复平衡水分。由于添加纤维素-II以及作为结果获得的密度值的特定组合，获得了极高的水蒸汽吸收性和水分吸收性。由于在使用期间能够被吸收在泡沫元件中的水分或水的临时存储值高，能够确保用户在使用期间经历令人愉快并且干燥的感觉。结果，身体不与水分直接接触。

独立于以上所述，还能够基于本发明的第三方面限定的特定特征实现本发明的目的。作为本发明的第三方面特定特征的结果所获得的优点在于向泡沫结构中添加纤维素赋予了足够高的吸收水分和流体的能力，而且吸收的水分或流体重新由随后的应用所引发的状态尽可能快地蒸发到环境气氛中，从而恢复平衡水分。由于添加纤维素-II以及作为结果获得的密度值的特定组合，获得了极高的水蒸汽吸收性和水分吸收性。结果，在舒适使用的同时，被泡沫元件吸收的水分快速蒸发。因此，甚至在吸收大量水分之后，甚至在较短的时间后能够重新使用它，并且迅速准备干泡沫元件供重新使用。

此外有利的是在本发明的第四方面限定的另一个实施方案，取决于得到的塑料泡沫的泡沫结构，能够设置纤维长度以便确保最佳的水分输送以获得快速的吸收以及使用之后的快速蒸发。

本发明的第五方面限定的实施方案也是有利的，因为它能够在泡沫结构中实现纤维素颗粒甚至更精细的分布，结果能够容易地使泡沫元件适应不同的应用。

本发明的第六方面限定的实施方案能够使颗粒的倾泄能力得到提高。由于不规则并且不完全平滑的表面结构提高了比表面积，有助于纤维素颗粒卓越的吸收特性。

本发明的第七方面限定的另一个实施方案提供了使用这样的颗粒的可能性，而不堵塞喷嘴板中的孔的，甚至当采用所谓的CO₂泡沫时也可能。

此外有利的是在本发明的第八方面限定的另一个实施方案，因为结果避开了球形并获得了不含纤维磨损碎屑和小纤维的不规则表面。避开了棒状设计，这有助于在泡沫结构内的高效分布。

作为本发明的第九方面限定的实施方案的结果，在制造过程中添加并置换纤维素，同时可以添加至少一种其它添加剂，这意味着当仅单一添加剂混合到反应组分中时应将其定量。

此外在本发明的第十方面中限定的实施方案是有利的，因为可以获得能被用于许多不同的应用的泡沫元件。

根据本发明的第十一方面所述的另一个实施方案，甚至实现在泡沫元件内更好的水分输送。

泡沫元件用于许多不同的应用也是有利的，因为它在使用期间提高了穿着舒适感并且随后的干燥时间也显著地更快。在不同类型的座位和床垫的情况下这是特别有利的，在由身体排出水分的所有那些类型的应用中同样有利。

附图说明

为了提供更清楚的理解，下面将参照附图更详细地解释本发明。

这些是说明如下的附图：

图1是说明根据不同样品和不同的取样点在两个预先确定的气氛之间的吸水性的第一图；

图2是说明常规的泡沫和置换有纤维素颗粒的泡沫不同的吸水能力的第二图；

图3是说明常规的泡沫和置换有纤维素颗粒的泡沫不同的水分蒸发率的第三图；

图4是说明常规的塑料泡沫和置换有纤维素颗粒的塑料泡沫吸收水蒸汽的柱状图。

附图标记说明：

1：图线，2：图线，3：图线，4：图线，5：图柱，6：图柱

具体实施方式

首先，应指出在不同实施方式中描述的相同部件由相同的附图标记和相同的组分名称表示，并且构成整个描述的本公开内容能够按照带有相同的附图标记或相同的组成名称的相同部件来变换。此外，为了描述的目的所选择的位置如顶部、底部、侧面等涉及具体描述的图，并且当正在描述另一个位置时其能够按照新位置来变换。可以将来自所说明和描述的不同实施方式的独立特征或特征的组合看作是独立的创造性的解决方案或者由本发明提出的解决方案。

该描述中涉及数值范围的所有数据，应被看作意味着它们包括任何以及全部范围部分，在这种情况下，例如，1到10的范围应被理解为包括从下限1开始到上限10的所有范围部分，即从下限1或更高开始而以上限10或更低结束的所有范围部分，例如1到1.7，或3.2到8.1，或5.5到10。

首先将给出亲水物质的更详细的解释，以纤维素的形式提供，结合到塑料泡沫中，特别是结合到由其制成的泡沫元件中。因此，由塑料泡沫以及结合其中的亲水物质制成泡沫元件。塑料泡沫依次可以按长期已知的方式由能够彼此发泡的组分的适当混合物(优选为液态)来制成。

如上已经解释的那样，除了吸水聚合物外添加纤维素纤维作为专利说明书WO 2007/135069A1中额外填料。这些是根据需要用来提高泡沫的机械性能。然而，在这方面，已经发现添加纤维添加剂使得更难以处理待发泡的初始混合物，因为其流动特性改变。例如，特别是在发泡之前与多元醇组分混合的纤维状纤维素颗粒将使其更粘稠，这将使得更难以或者甚至完全不可能在发泡装置的计量头中与另一种组分即异氰酸酯混合。还可能更难以使反应化合物散布在发泡装置的传送带上的液流中。纤维状纤维素颗粒还可能具有粘附在反应混合物的传送管道中形成沉淀的更多倾向。

结果，仅可能在一定限度内添加纤维添加剂。在比例上纤维添加剂特别是纤维素短段纤维的量越小，当将其添加到泡沫中时吸水能力越低。甚至能够预计添加少量纤维状纤维素粉提高尤其是多元醇组分的粘性。虽然理论上可能处理这样的混合物，但在处理期间不得不考虑改变的粘性。

通常通过普遍已知的方式处理和研磨纤维素或者木材和/或一年生植物获得纤维素和由其制成的纱、纤维或粉末。

取决于生产工艺的特性，获得不同品质(纯度、尺寸等)的粉末。所有这些粉末共同具有的是纤维状结构，因为任何尺寸的天然纤维素具有形成这样的纤维状结构的明显倾向。甚至能够被描述成球形的MCC(微晶纤维素)也仍然由晶态纤维片构成。

取决于微观结构，在不同结构类型的纤维素特别是纤维素-I和纤维素-II之间有区别。在相关参考文献中详细描述了这两种结构类型之间的这些区别，采用X射线技术也可以看出。

纤维素粉的主要部分由纤维素-I构成。纤维素-I粉末的生产和应用受到大量专利的保护。此外保护的是例如研磨工艺的许多技术细节。纤维素-I粉末具有纤维特性，其对许多应用不是非常有帮助并且可能甚至是有阻碍的。例如，纤维状粉末常常导致纤维钩住。它们还与受限制的自由流动能力有关。

目前在市场上很难找到基于纤维素-II的纤维素粉。具有该结构的这样的纤维素粉可以从溶液(通常纤维胶)或者通过研磨纤维素-II产品获得。这样的产品可以例如是玻璃纸。还可以仅以极少的量获得具有10μm以下粒径的这样的细粉。

由非衍生的纤维素在混合物或有机物质和水中的溶液能够生产粒径在1μm到400μm之间范围内的球形、非纤维状的纤维素颗粒。

使该溶液自由流动冷却至低于其固化温度，然后研磨该固化的纤维素的溶液。然后洗除溶剂并干燥研磨的颗粒。通常在磨机中进行随后的研磨。

如果在将预先制备的纤维素溶液冷却以及随后使其固化之前将下列添加剂中的至少个别组分结合入其中，具有特别的优点。该添加剂可以选自包括下列物质的组：颜料、无机物如钛氧化物例如特别是低于化学计量的二氧化钛、硫酸钡、离子交换剂、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、炭黑、沸石、活性炭、聚合超吸收剂或阻燃剂。然后将它们同时结合到随后生产的纤维素颗粒中。可以在生产溶液的各个点添加它们，但无论如何在固化之前。在这方面，相对于纤维素的量可以结合1wt.％到200wt.％的添加剂。已经发现在洗涤期间没有除去这些添加剂而保留在纤维素颗粒中并且还基本上保留了它们的作用。如果结合例如活性炭，将发现能够采用例如BET法测量的其活性表面在最终的颗粒中还保持完整。不但在纤维素颗粒表面上的添加剂而且在内部的那些同样完全保持。这可以被认为是特别有益的，因为仅需将少量添加剂结合到预先制备的纤维素溶液中。

其优点在于仅纤维素颗粒已经包含必须添加到用于生产泡沫元件的反应混合物中的功能添加剂。然而过去所有的添加剂被单独或分别添加到反应混合物中，现在当建立发泡工艺时仅需考虑一种添加剂。这避免了关于许多这些不同添加剂的适用性的任何无法控制的波动。

作为该方法的结果，仅获得由具有纤维素-II结构的颗粒构成的一种纤维素粉。该纤维素粉具有粒径在下限1μm和上限400μm范围内，对于单峰粒度分布，平均粒径x50在下限4μm和上限250μm范围内。纤维素粉或颗粒具有表面不规则的近似的球粒形状以及基于拉曼法(Raman method)在下限15％到上限45％范围内的结晶度。该颗粒还具有下限0.2m²/g到上限8m²/g的比表面积(N2-吸附(N2-Adsorbtion)，BET)，以及下限250g/l到上限750g/l的体积密度。

通过溶解以及使纤维素重新沉淀生产纤维素-II结构，该颗粒特别不同于无溶解步骤由纤维素制成的颗粒。

在下限1μm到上限400μm的上述范围内的粒径，并且粒度分布的特征在于具有下限4μm特别是50μm以及上限250μm特别是100μm的x50值，自然受到在粉碎工艺中用于研磨的操作方式的影响。然而，通过采用基于使易流动的纤维素溶液固化的特定生产方法，并由于给予固化的纤维素化合物的机械性能，所以能够特别容易地获得该粒度分布。在同样的研磨条件下向固化的纤维素溶液施加剪切力将导致的不同却是纤维状的性能。

所用的颗粒的形状近似球形。这些颗粒具有在下限1到上限2.5f之内的轴比(1∶d)。它们具有不规则表面但在显微镜下未露出任何纤维状的磨损碎屑或小纤维。这些决不是具有光滑表面的球形。该光滑表面的球形形状也不是特别适于预定的应用。

这里所述的介于下限250g/l到上限750g/l之间的纤维素粉的体积密度，显著地高于现有技术已知的可比较的纤维状颗粒。就处理而言该体积密度具有显著的优势，因为它还提高了所述纤维素粉的致密性，并且其中还导致在许多不同介质中较好的流动能力、溶混性和在储存期间较少的问题。

总之，因此可以说由于合成的纤维素粉颗粒的球形结构，它们能够更自由地流动并且由于它们的结构几乎没有引起粘性改变。由于球形，借助于行业中广泛使用的粒子筛分设备表征该颗粒也更容易并且更有意义。不完全平滑和不规则的表面结构导致较大的比表面积，有助于粉末卓越的吸附特性。

然而，独立于以上所述，还可能将纯纤维素粉或其颗粒与还包含基于纤维素的量在下限1wt.％到上限200wt.％之内的所结合的添加剂的其它纤维素颗粒混合。这些添加剂中的个别添加剂还可以选自包括颜料、无机物如钛氧化物例如特别是低于化学计量的二钛氧化物、硫酸钡、离子交换剂、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、活性炭、聚合超吸收剂和阻燃剂的组。

取决于用于产生泡沫的发泡方法，与已知的纤维状纤维素颗粒相比，特别是对于CO₂泡沫的情况，球形纤维素颗粒已被证明是特别实用的。采用诺沃弗兰克斯-卡迪欧(Novaflex-Cardio)法或类似工艺例如其中使用具有特别细的孔的喷嘴板可以进行CO₂发泡。粗的以及纤维状的颗粒将立刻阻塞喷孔并导致其它问题。因此，对于该特定的发泡方法，极度细小的球形纤维素颗粒具有特别的优势。

现在将参照许多实施例更详细地解释由本发明提出的泡沫元件和生产该泡沫元件的方法。这些应被看作是本发明的可能的实施方式，但本发明决不受限于这些实施例的范围。

涉及按wt.％计的水分的图涉及泡沫元件作为整体的质量或重量(塑料泡沫、纤维素颗粒和水或水分)。

实施例1：

待生产的泡沫元件可以由塑料泡沫如聚氨酯弹性泡沫制成，并且可以采用一整套不同的制造选项和方法。这样的泡沫通常具有开孔泡沫结构。这能够通过采用由亨内基(Hennecke)公司制造的“QFM”发泡机来获得，并且通过高压计量工艺在连续工艺中产生泡沫。在计算机的控制下通过控制泵以及利用搅拌原理混合准确计量所有的必要组分。在该具体实例中，这些组分中的一种是多元醇，其置换有上述纤维素颗粒。因为纤维素颗粒与一种反应组分多元醇混合，为了基本上中和用于生产目的以及随后获得的物理性能值而结合入的纤维素粉的影响，必须对配方进行各种调节，例如水、催化剂、稳定剂和TDI。

用7.5wt.％的球形纤维素颗粒生产根据本发明的一种可能的泡沫。为此，首先生产球形纤维素粉，然后将其添加到待生产的泡沫的反应组分中。就量而言，颗粒特别是纤维素的比例基于泡沫的总重量，特别是塑料泡沫的总重量，可以在下限0.1wt.％特别是5wt.％到上限10wt.％特别是8.5wt.％之内。

实施例2(比较例)：

为了能够与实施例1比较，由不添加纤维素粉或纤维素颗粒的塑料泡沫制成泡沫元件。这可以是各自由已知的配方构成然后发泡的标准泡沫、HR-泡沫或纤维胶泡沫。

第一目的是确定在高度上纤维素颗粒是否遍布在合成的泡沫元件的所有层内均匀分布。这通过测量基于在20℃和55％相对湿度(r.h.)的标准化气氛以及在23℃和93％相对湿度(r.h.)的另一个标准化气氛下泡沫的吸水量的所谓的平衡水分来实现。为此，从如实施例1和实施例2中所述制造的泡沫块在三个不同高度处取相同大小的样品件，并测量在上述两个标准化气氛下水的吸收。在这方面，1.0m代表泡沫块的顶层，0.5m代表中间层以及0.0m代表泡沫的底层，样品件取自置换有纤维素颗粒的塑料泡沫。块的总高度为约1m。用来自实施例2的不含纤维素的塑料泡沫进行比较。

表1：

从这些数据可知，置换有纤维素颗粒的泡沫比不含纤维素的泡沫吸收显著更多的水分，二者都在含物理平衡水分的标准气氛以及在另一个标准化气氛中。就取出样品的不同点(顶部、中部、底部)而言，测量结果也有较好的匹配，使人们能够确定在生产的泡沫元件中，纤维素颗粒均匀分布。

下面的表2给出如实施例1和实施例2中说明的那样制造的两种泡沫的机械性能。显然用纤维素颗粒制造的泡沫类型具有与未置换纤维素颗粒的泡沫相当的机械性能。这表明反应组分的工艺没有问题，尤其是如果它们结合球形的纤维素颗粒。

表2：

对于两种特定的泡沫类型，未添加纤维素颗粒的泡沫将具有下列希望值：

泡沫元件的平均单位体积的重量或密度总体上在下限30kg/m³到上限45kg/m³的范围内。

图1给出如上所述相同类型但取自整个泡沫元件的不同处的样品体按百分比计的泡沫水分。泡沫水分按[％]绘制在纵坐标上。在该实施例中添加的纤维素粉或纤维素颗粒的比例是10wt.％，并且纤维素颗粒是上述球形的纤维素颗粒。这些有和没有添加剂的不同单个样品绘制在横坐标上。

显示为圆圈的单个样品的泡沫水分测量点代表初始值，显示为正方形的测量是针对相同样品但在吸水一天以后。针对上述标准气氛确定较低的初始值，并且针对相同样品显示的另一个值代表在另一个标准化气氛23℃和93％相对湿度(r.h.)下24小时后的水分吸收。缩写r.h.代表相对湿度或空气湿度并按％给出。

图2绘制在48小时的时间内水分吸收，时间(t)值按[h]绘制在横坐标上。样品体的初始状态同样是上述20℃和55％相对湿度(r.h.)标准气氛的状态。在23℃和93％相对湿度(r.h.)下的另一个标准化气氛是用来代表基于应用或身体气氛的气氛，使得能够确定泡沫水分按重量计％提高过程的时间。泡沫水分的值按[％]绘制在纵座标上。

带有显示为圆圈的测量点的第一图线1代表根据实施例2未添加纤维素颗粒或纤维素粉具有预定样品尺寸的泡沫元件。

带有显示为正方形的测量点的另一图线2代表添加了7.5wt.％纤维素颗粒或纤维素粉的泡沫元件的泡沫水分。纤维素颗粒同样是上述球形的纤维素颗粒。

描绘经48小时水分吸收的图显示仅短时间达到“身体气氛”中“泡沫”的物理平衡水分。由此，能够体现出用纤维素颗粒置换的泡沫能够在3小时内比根据实施例2未添加纤维素颗粒的泡沫多吸收两倍的水分。

在干燥器中用固定的空气湿度(采用饱和KNO₃溶液和93％相对湿度(r.h.))，通过储存大约10cm³体积的泡沫件，获得水分吸收的测量值，该样品已经被预先干燥。在预定的时间后从干燥器中移出样品并测量重量增加(＝水吸收)。由样品的处理以及样品中稍微不均匀性能够解释水分吸收中的波动。

图3说明根据实施例1具有添加的纤维素颗粒的泡沫元件和根据实施例2没有这样的纤维素颗粒的泡沫相比的干燥特性。为了比较，首先在“身体气氛”中调理两个样品24小时。这同样在23℃下具有93％的相对湿度下。泡沫水分的值按[％]绘制在纵座标上，以及时间(t)按[min]绘制在横坐标上。泡沫水分的具体％是相对于总泡沫元件(塑料泡沫、纤维素颗粒和水或水分)的质量或重量的重量百分比。

显示为圆圈的测量点同样涉及根据实施例2没有添加纤维素颗粒的泡沫元件，绘制了代表水分减少的相应的图线3。显示为正方形的测量点是对具有添加的纤维素颗粒的泡沫元件进行测量得到的。另一个相应的图线4同样显示水分快速蒸发的证据。纤维素颗粒的比例同样是7.5wt.％。

显然在大约10分钟后已经恢复2％的平衡水分。这比需要几个小时用于蒸发相当的水量的现有技术已知的泡沫的情况明显要快。

当置换有基于纤维素-II结晶变体的纤维素颗粒的泡沫元件在“身体气氛”中调理24小时的时间，然后暴露于“标准气氛”时，它最初吸收大于5wt.％的水含量，在被引入“标准气氛”后2分钟的时间内水含量减少至少(2)％。

图4是按[g/m²]绘制的基于海恩思坦(Hohenstein)水蒸汽吸收“Fi”的柱状图，并将这些值绘制在纵座标上。

由上面定义的20℃和55％相对湿度(r.h.)的标准气氛中以及由在还是上面定义的23℃和93％相对湿度(r.h.)的标准化气氛中(应用气氛和身体气氛)吸收水蒸汽，获得两个测量值的时间为3(三)小时。样品体具有上述泡沫类型“B”。第一图柱5绘制未添加纤维素或纤维素颗粒的泡沫类型“B”。在这种情况下的测量值为大约4.8g/m²。另一方面，置换有纤维素的泡沫体显示大约10.4g/m²的较高值，并且被绘制在另一图柱6上。根据海恩思坦(Hohenstein)，该其它值因此高于5g/m²的值。

泡沫元件由塑料泡沫制成，并且将PU泡沫用作优选的泡沫。如上面结合单独的图表解释的那样，测定水分吸收由代表20℃下具有55％相对湿度的“标准气氛”的所谓平衡水分开始。为了模拟应用，确定另一标准化气氛在23℃下具有93％的相对湿度。该另一种标准化气氛是用来代表在使用期间由于生物体如人排汗而吸收的水分。将纤维素结合到泡沫元件中，以意图在使用后的下限1小时到上限16小时内，散出在使用期间所吸收的水分，从而使整个泡沫元件恢复到参照环境气氛的平衡水分。这意味着在使用后储存的水分极快地从纤维素中蒸发，排放到环境气氛中从而干燥泡沫元件。

如上所述，平衡水分可以被描述为当泡沫元件被暴露于如上所述的环境气氛之一中，达到泡沫元件的水分值(泡沫水分)与环境气氛中所含有的水分值相平衡的程度。当达到平衡水分的水平时，泡沫元件与泡沫元件周围的环境气氛的水分不再变化。

如上所述的测试方法可以按以下方式来进行：泡沫元件被暴露于第一环境气氛中，该第一环境气氛具有基于预定温度和相对空气湿度的第一气候，例如：20℃和55％相对湿度(r.h.)，直到在该环境气氛中达到平衡水分。在此之后，同一泡沫元件被暴露于改变的或不同的第二环境气氛中，该环境气氛与所述第一环境气氛不同。该第二环境气氛具有比第一气候更高的温度和/或更高的相对空气湿度的第二气候。例如：23℃和93％相对湿度(r.h.)。因此，泡沫的水分值升高并且该水分是由结合入该泡沫的纤维素所吸收。同一泡沫元件然后被再次暴露于第一环境气氛中，经过如上所述的1小时到16小时，恢复到相应于基于第一环境气氛平衡水分的泡沫水分初始值。因此，在此期间，从第二环境气氛中由纤维素所吸收的水分被蒸发到环境气氛中而减少

这里规定的1小时的下限值取决于吸收的液体或水分的量，但也可以显著更低，在某种情况下可能仅几分钟。

独立于如上所述的球形纤维素颗粒，还可能使用具有在下限0.1mm到上限5mm内的纤维长度的短纤维形式的纤维素。然而，同样可能使用具有粒径在下限50μm到上限0.5mm内的磨碎纤维(ground fibres)形式的纤维素。

取决于应用，待生产的泡沫将具有不同的泡沫性能，并且由许多不同的物理性能所表征。

压缩40％的压缩硬度可以在下限1.0kPa到上限10.0kPa内。按落球试验测量的弹性可以具有下限5％到上限70％的值。按照EN ISO 8307标准执行该试验方法，确定弹回高度和相关的反转平行弹性。

如果生产的泡沫元件由聚氨酯泡沫特别是弹性泡沫制成，可以用TDI基质和MDI基质生产它。然而，也可能使用其它泡沫。例如：作为例子聚乙烯泡沫、聚碳酸酯泡沫、PVC泡沫、聚酰亚胺泡沫、硅树脂泡沫、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、橡胶泡沫。因为通过结合或嵌入纤维素获得吸收水分的可逆能力，所以高水分吸收量将取决于用来生产泡沫的原料体系和方法。优选使用开孔型泡沫，它允许与环境气氛无障碍进行空气交流。也要基体上保证该加入到泡沫结构内的纤维素均匀地分布，如前所述，与所进行的测试相关。如果泡沫不具有开放结构，可以利用已知的方法进行具体处理来得到开放的孔。

如果将多元醇用作反应组分之一的初始材料，可以在发泡之前将纤维素添加其中。可以通过采用本行业已知的方法搅拌它或分散它来添加纤维素。所用的多元醇是相应的泡沫类型所需的那种，并按配方中规定的需要量来添加。然而，当建立配方时必须考虑纤维素颗粒的含水量。

该泡沫元件可以用来制造单独的塑料制品，并且塑料制品可以选自包括床垫、家具装饰和枕头的组。

作为实施例说明的实施方式代表具有结合到塑料泡沫中的纤维素形式的亲水物质的泡沫元件的可能变体，眼下应指出本发明不具体受限于具体说明的变体，而是可以按彼此不同的组合使用单独的变体，并且这些可能的变体是本领域技术人员受到本公开技术的教导所力所能及的。因此，通过组合所描述和说明的变体的单独细节能够获得的所有想得到的变体是可能的并且属于本发明的范围。

在本说明书中可以发现构成独立的创造性解决方案的基础的客观事实。

Claims

1.具有结合到泡沫中且添加到泡沫的结构中的纤维素形式的亲水物质的泡沫元件，并且置换有该纤维素的该泡沫元件具有吸收水分的可逆能力，其特征在于，以基于纤维素-II结晶变体的结构类型的形式提供该纤维素，基于所述泡沫的总重量，纤维素的比例在下限0.1wt.％到上限10wt.％范围内，该泡沫元件的泡沫水分值由相应于参照第一环境气氛的平衡水分的泡沫水分初始值，上升到参照与所述第一环境气氛不同的第二环境气氛的水分的泡沫水分值，该第一环境气氛具有基于在使用期间的预定温度和相对空气湿度的第一气候，该第二环境气氛具有基于比第一气候高的温度和/或相对空气湿度的第二气候，并且在第二环境气氛中使用后，由结合入该泡沫元件的纤维素-II所吸收的水分，在第一环境气氛中蒸发经过下限1小时到上限16小时，直到重新恢复相应于参照第一环境气氛的平衡水分的泡沫水分初始值。

2.具有结合到泡沫中且添加到泡沫的结构中的纤维素形式的亲水物质的泡沫元件，并且置换有该纤维素的该泡沫元件具有吸收水分的可逆能力，其特征在于，以基于纤维素-II结晶变体的结构类型的形式提供该纤维素，并且基于该泡沫的总重量，该纤维素的比例选自下限0.1wt.％到上限10wt.％范围内，并且该泡沫元件具有在下限30kg/m³到上限45kg/m³内的密度，并且基于海恩思坦(Hohenstein)的水蒸汽吸收量具有大于5g/m²的Fi值。

3.具有结合到泡沫中且添加到泡沫的结构中的纤维素形式的亲水物质的泡沫元件，并且置换有该纤维素的该泡沫元件具有吸收水分的可逆能力，其特征在于，以基于纤维素-II结晶变体的结构类型的形式提供该纤维素，并且基于该泡沫的总重量，该纤维素的比例选自下限0.1wt.％到上限10wt.％范围内，并且该泡沫元件具有下限30kg/m³到上限45kg/m³的密度，来自具有第二气候的第二环境气氛的泡沫元件的大于5％的泡沫水分的初始值，由于受到具有第一气候的第一环境气氛的影响，在2min的时间内减少至少2％，所述第一气候基于20℃和55％的相对湿度。

4.如权利要求1-3中任一项所述的泡沫元件，其特征在于，以具有从下限0.1mm到上限5mm的纤维长度的短纤维的形式提供该纤维素-II。

5.如权利要求1-3中任一项所述的泡沫元件，其特征在于，以具有从下限50μm到上限0.5mm的粒径的磨碎纤维的形式提供该纤维素-II。

6.如权利要求1-3中任一项所述的泡沫元件，其特征在于，以球形纤维素颗粒的形式提供该纤维素-II。

7.如权利要求6中所述的泡沫元件，其特征在于，所述球形纤维素颗粒具有从下限1μm到上限400μm的粒径。

8.如权利要求6中所述的泡沫元件，其特征在于，所述球形纤维素颗粒具有从下限1到上限2.5的轴比(1∶d)。

9.如权利要求1-3中任一项所述的泡沫元件，其特征在于，所述纤维素包含选自包括下列物质的组中的至少一种添加剂：颜料、钛氧化物、硫酸钡、离子交换剂、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、炭黑、沸石、活性炭、聚合超吸收剂或阻燃剂。

10.如权利要求1-3中任一项所述的泡沫元件，其特征在于，所述泡沫选自包括下列物质的组中：聚氨酯泡沫(PU泡沫)、聚乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚碳酸酯泡沫、PVC泡沫、聚酰亚胺泡沫、硅树脂泡沫、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)泡沫、橡胶泡沫。

11.如权利要求1-3中任一项所述的泡沫元件，其特征在于，所述泡沫元件具有开孔泡沫结构。

12.如权利要求1-3中任一项所述的泡沫元件，其特征在于，基于所述泡沫的总重量，纤维素的比例在下限5wt.％到上限8.5wt.％范围内。

13.如权利要求1所述的泡沫元件，其特征在于，该泡沫元件具有在下限30kg/m³到上限45kg/m³内的密度，并且基于海恩思坦(Hohenstein)的水蒸汽吸收量具有大于5g/m²的Fi值。

14.如权利要求1或2所述的泡沫元件，其特征在于，来自具有第二气候的第二环境气氛的泡沫元件的大于5％的泡沫水分的初始值，由于受到具有第一气候的第一环境气氛的影响，在2min的时间内减少至少2％，所述第一气候基于20℃和55％的相对湿度。

15.如权利要求1-14中任一项所述的泡沫元件制造塑料制品的用途，并且所述塑料制品选自包括床垫、家具装饰、枕头的组。