CZ212797A3 - Absorption foamy materials for aqueous fluids prepared from emulsions with a high internal phase and having very high ratios of water to oil - Google Patents

Description

Absorpční pěnové materiály pro vodnatá fluida, vyráběné z emulzí s vysokou- vnitřní fází, majících velmi vysoké poměry vody vůči oleji

T (i/ V*

I gšv

Oblast techniky

Tato přihláška se týká přizpůsobivých, mikroporezních polymerových pěnových materiálů s otevřenými celulárními prostory, majícími charakteristiky absorpce a retence fluid, které je činí obzvláště vhodnými pro pohlcování vodnatých fluid, například moči. .Tato přihláška se obzvláště týká absorpčních pěnových materiálů, vyráběných z emulzí s vysokou vnitřní fází, které mají velmi vysoké poměry vody vůči oleji.

Dosavadní stav techniky

Vývoj vysoce absorpčních výrobků pro použití jako jednorázové pleny, vložky a kalhotky při inkontinenci dospělých, a hygienické vložky, jsou předmětem značného obchodního zájmu. Velmi žádoucí charakteristikou těchto produktů je jejich tenkost. Například, tenčí pleny jsou méně objemné při nošení, lépe sedí pod spodním prádlem a jsou méně nápadné. Tenké výrobky jsou rovněž kompaktnější při balení, což je činí pro spotřebitele snadněji nositelné a uložitelné. Kompaktnost při balení a zmenšená váha vedou :Λ

Γ'>·

tenčí absorpční výrobky jako jsou relativně tenká mohou přijímat tělových fluid, též ke sníženým nákladům za distribuci pro jejich výrobce, včetně menšího regálového prostoru potřebného v obchodě pro tyto výrobky.

Schopnost zajistit pleny závisí na schopnosti vyvinout absorpční jádra anebo struktury, které a uchovávat velká množství vyměšovaných zejména moči. V tomto ohledu je obzvláště důležité použití určitých částicových absorpčních polymerů, na něž se často odkazuje jako na hydrogely, superabsorbenty anebo hydrokoloidní materiály. Viz., například, patent US 3 699

103 (Harper et al , ) , vydaný 13. 770 731 (Harmon), vydaný 20.

použití těchto částicových v absorpčních výrobcích, přímým důsledkem tenčích výhody schopnosti těchto pohlcovat velká množství fluid, obvykle používaných v kombinaci s vláknitou matricí.

června, 1972 a patent US 3 června, 1972, jež uvádějí absorpčních polymerů

Vskutku, vývoj tenčích plen byl absorpčních jader, jež využívají částicových absorpčních polymerů vyměšovaných vodnatých tělových

Viz., například, patent vydaný 16. června, 1987 a

US 4 637 402 (Weisman et al.), patent US 4 935 022 (Lavash et al.), vydaný 19. června, 1990, jež uvádějí struktury jádra s duální vrstvou, obsahující vláknitou matrici a částicové absorpční polymery, užitečné při tvarování tenkých, kompaktních a neobjemných plen.

Tyto částicové absorpční polymery byly dříve nepřekonatelné ve své schopnosti podržovat velké objemy tělových fluid jako je, například, moč. Reprezentativním těchto částicových absorpčních polymerů jsou zesítěné polyakryláty. Jako mnoho jiných absorpčních polymerů, tyto nepatrně zesítěné polyakryláty zahrnují mnohost aniontových (nabitých) karboxyskupin, připojených k páteři polymeru. Jsou to tyto nabité karboxyskupi ny, které umožňují polymeru absorbovat vodnatá tělová fluida následkem ósmotických sil.

příkladem nepatrně

V mnoha absorpčních výrobcích, včetně plen, je také důležitá Kápilární s i tuac í ch, papírovým superiorní absorbence síly jsou jako je ručníkem.

kapilárních silách, různých každodenních vytírání rozlitých tekutin absorbenty mohou nabídnout o míru přijímání fluida fluidum od na při založená důležité například Kápilární výkon pokud jde a prosakování, t.j. schopnost pohybovat vodnaté bodu počátečního kontaktu. Vskutku, absorpční s jádry s duální strukturou výše matrici jako primární, vláknitou prostředek, fluida skrze absorbováno a zmíněně, kápilární struktury použ ívaj i přepravní k pohybu původně přijatého vodnatého tělového dané absorpční jádro zadrženo specifickým tak, že může být částicovým absorpčním polymerem, umístěným ve vrstvách anebo zónách tohoto jádra.

T- ς rJiné absorpční přemisťování fluida, materiály, jež poskytují kapilární jsou polymerové pěny s otevřenou celulární strukturou. Skutečně již byly použity určité druhy polymerových pěnových pěn pro účely vlastního nasakování, průsaku a/nebo retence vodnatých tělových fluid. Viz., například, patent US 3 563 243 (Linquist), vydaný 6. února,

1971 (absorpční vložka pro pleny a podobně, kde je primárním absorbentem hydrofilní polyuretanová pěnová vrstva); patent US 4 554 297 (Dabi), vydaný 19. listopadu, 1985 (tělová fluida pohlcuj ící celulární polymery, jež mohou být užity v plenách anebo produktech při menstruaci); patent US' 4 740 528 (Garvey et al.), vydaný 26. dubna, 1988 (absorpční kompozitnj struktury jako pleny, produkty dámské hygieny a podobně, které obsahují houbovité absorbenty vyrobené z určitých typů superprůsakových, zesítěných polyuretanových pěn) .

Použití absorpčních pěn v absorpčních výrobcích jako jsou pleny může být vysoce žádoucí. Jsou-li vhodně vyrobeny, hydrofilní polymerové pěny s otevřenými celulárními prostory mohou poskytovat charakteristické rysy kapilárního přijímání fluid, jejich přemisťování a přechovávání, potřebné pro použití ve vysoce výkonných absorpčních jádrech. Absorpční výrobky obsahující tyto pěny mohou mít žádoucí integritu za mokra, mohou poskytovat vhodné posazení během celé doby svého nošení a mohou se minimálně měnit ve svém tvaru během používání (například, nabobtnávat, nasoukávat se). Navíc, absorpční výrobky obsahující tyto pěnové struktury se snáze vyrábějí v komerčním měřítku. Například, jádra absorpčních plen mohou být prostě vyrážena z kontinuálních pěnových vrstev a mohla by být navržena tak, aby měla značně větší integritu a stejnoměrnost, než vzduchem ložené, vláknité absorpční struktury. Mnoho absorpčních jader vyrobených z těchto vláknitých struktur (či sítí) se během použití rozpadá. Tyto pěny mohou být rovněž tvarovány do jakéhokoli požadovaného tvaru, či dokonce formovány do integrálních jednotkových plen.

Obzvláště vhodné absorpční pěny pro absorpční produkty jako jsou pleny, jsou vyráběny z emulzí s vysokou vnitřní fází (High Internal Phase Emulsions - zde dále odkazované jako HIPE). Viz,, například, patent US 5 260 345 (DesMarais et al.) , vydaný 9. listopadu 1993, a patent US 5 268 224 (DesMarais et al.) , vydaný 7. prosince 1993. Tyto absorpční pěny HIPE poskytují žádoucí charakteristiky zvládání fluida, včetně: (a) relativně dobré charakteristiky prosakování a distribuce fluida k přepravě nasáklé moči, či jiných tělových fluid, pryč ze zóny počátečního kontaktu s ním, a do nevyužité části pěnové struktury, čímž se umožňuje uložení následných přívalů fluida, a (b) relativně vysokou schopnost přechovávání s relativně vysokou kapacitou fluida pod zatížením, t.j. pod kompresními silami. Tyto absorpční pěny HIPE jsou dostatečně flexibilní a měkké, aby zajistily vysoký stupeň pohodlí svému nositeli absorpčního výrobku a mohou být vyrobeny (učiněny) relativně tenkými, dokud nejsou následně zvlhčeny absorbovaným tělovým fluidem.

Důležitou otázkou, aby se výroba absorpčních pěn HIPE stala komerčně při taž1 ivou pro užití v absorpčních výrobo í ch jako jsou pleny, je hospodárnost. Ekonomika absorpčních pěn fy HIPE závisí na množství a ceně monomerů použitých na jednotku absorbovaného fluida, stejně jako na nákladech ^4- konvertování daných monomerů do uživatelné polymerové pěny.

v

Učinění absorpčních pěn HIPE ekonomicky atraktivními může vyžadovat použití (1) méně celkového monomeru na jednotku objemu pěny; (2) levnějších monomerů; (3) levnějšího postupu pro konverzi těchto monomerů do použitelné absorpční pěny HIPE; či (4) kombinace těchto faktorů. Současně musí absorpční pěny HIPE splňovat žádoucí charakteristiky pokud jde o absorpční kapacitu a pevnost při kompresním zatížení, bez obětování do nepřijatelného stupně strukturální pevnost (či pevnost při natržení) a objemovou pružnost. Úsilí zredukovat náklady takových absorpčních pěn, zejména v pojmech zmenšení celkového množství použitého monomeru, může učinit dosažení těchto žádoucích vlastností absorbence a mechanických vlastností velmi obtížným.

Jak bylo výše poznamenáno, tenčí absorpční jádro je obvykle požadavkem při výrobě relativně tenkých absorpčních výrobků jako jsou například pleny. Zajištění poměrně tenké absorpční pěny HIPE, která rychle pohlcuje tělová fluida při svém navlhčení, může být velmi’ lákavým. Toto zejména platí, když má být tato relativně tenká absorpční pěna HIPE vyráběna hospodárně, ač jsou současně uspokojována žádoucí měřítka pokud jde o absorpční kapacitu, houževnatost a pevnostpři kompresním zatížení. Bylo například zjištěno, že když je na jednotku objemu použito méně monomeru, výsledná absorpční pěna HIPE může být příliš slabou aby patřičně fungovala.

Podle toho by bylo žádoucí dokázat vyrobit absorpční polymerovou pěnu s otevřenými celulárními prostory, jež by: (1) měla adekvátní anebo superiorní charakteristiky zvládání fluida, včetně kapilární schopnosti přepravy fluida a celkové absorpční kapacity pro vyměšovaná tělová fluida, aby byla žádoucí k použití v absorpčních výrobcích jako jsou pleny, vložky a kalhotky při inkontinenci dospělých, hygienické vložky a podobné; (2) byla relativně tenká a lehká během normálního přechovávání a použití, dokud

4, nebude navlhčena těmito tělovými eksudáty; (3) měla dostatečnou objemovou pružnost, tuhost a pevnost pod kompresním zatížením za účelem rychlého absorbování těchto tělových fluid; a (4) mohla být hospodárně vyráběna bez obětování do nepřijatelného stupně žádoucí absorbence a mechanických vlastností.

Podstata vynálezu

Tento vynález se týká rozpínacích polymerových pěnových materiálů, jež se při kontaktu s vodnatými fluidy (obzvláště vodnatými tělovými fluidy jako je moč) mohou rozšiřovat a absorbovat tato fluida. Tyto absorpční polymerové pěnové materiály obsahují hydrofilní, flexibilní neiontovou polymerovou pěnovou strukturu ze vzájemně propojených otevřených buněk (překládáno dále jako celulární prostory, pozn.). Tato pěnová struktura má:

A) specifickou povrchovou plochu na objem pěny

T ř; , alespoň 0,025 m²/ccm;

B) v sobě zapracované alespoň asi 0,1% váhy toxikologicky přijatelné, hydroskopické hydratované soli;

C) ve svém lisovaném stavu expanzní tlak asi 30 kPa nebo menší a

D) volnou absorpční kapacitu od asi 55 do asi 100 ml/g;

E) poměr rozšířené k lisované tloušťce alespoň asi 6:1;

F) rezistenci vůči odchýlení (průhybu) stlačením asi 40%, či menší, při měření za omezujícího tlaku 0,74 psi (5,1 kPa).

Tento vynález poskytuje absorpční pěny s velmi nízkou hustotou. Na danou rozšířenou tloušťku jsou tyto pěny s menší hustotou ve svém složeném stavu tenčí než předcházející absorpční pěny HIPE. Tyto pěny s nižší *hustotou účinněji zužitkovávají použitelný polymerový materiál a nakonec produkují méně odpadu než předchozí absorpční pěny HIPE. Výsledkem je, že absorpční pěny s nižší hustotou tohoto vynálezu poskytují ekonomicky přitažlivý prostředek k dosažení tenčích absorpčních jader pro absorpční výrobky jako jsou pleny, vložky a kalhotky při inkontinenci dospělých, hygienické vložky a podobně. Je toho dosaženo při současném zachování žádoucí absorbence a mechanických vlastností.

Tento vynález se dále týká způsobu (postupu) získání těchto absorpčních plen s nižší hustotou prostřednictvím polymerizování specifického typu emulze vody v oleji či HIPE, mající relativně malé množství olejové fáze a relativně větší množství vodní fáze. Tento postup zahrnuje kroky:

A) formování emulze vody v oleji z:

fh;

1) olejové fáze obsahující:

T v

A

a) od asi 85 do asi 98% váhy monomeroveho komponentu, schopného formování kopolymeru

1/ í».

majícího Tg- asi 35°C či nižší, monomerový komponent obsahuje:

i) od asi 45 do asi 70% váhy alespoň jednoho v podstatě ve vodě nerozpustného monofunkčního monomeru, schopného formování ataktického amorfního polymeru majícího Tg nižší, asi 25°C anebo ii) od asi 10 do asi 30% váhy alespoň jednoho v podstatě ve vodě nerozpustného monofunkčního komonomeru, schopného udělení houževnatosti ekvivalentní té, kterou poskytuje styrén, iii) od asi 5 do asi 25% váhy prvního, ve vodě v podstatě nerozpustného polyfunkčního zesíťovacího prostředku, zvoleného z divinylhenzenů, trivinylbenzenů, divinyltoluenů, divinylxylenů, divinylnaftalenů, divinyl- alkylbenzenů, divinylfenanthrenů, divinylbifenylů, divinyldifenylmetanů, divinylbenzylů, divinylfenyletherů, divinyldifenylsulfidů, divinylfuranů, divinylsulfidu, di vinyl sulfonu, a jejich směsí, a iv) od asi 0 do asi 15% váhy druhého, ve vodě v podstatě nerozpustného polyfunkčního zesíťovacího prostředku, zvoleného z polyfunkčních akrylátů, metakrylátů, akrylamidů, metakrylamidů a jej ich směsí, a

b) od asi 2 do asi 15% váhy emulgátorového komponentu, jenž je rozpustný v olejové fázi a jenž je schopen formování stabilní emulze vody v oleji, tento emulgátorový komponent obsahuje primární emulgátor, mající alespoň asi 40% váhy emulgovacích složek zvolených z diglycerolmonoes.terů rozvětvených mastných kyselin C16-C24, lineárních nenasycených mastných kyselin

Cie-C₂2, a lineárních nasycených mastných kyselin Ci₂-Ci₄; sorbitanmonoesterů rozvětvených mastných kyselin C16-C24, lineárních nenasycených mastných kyselin C16-C22, lineárních nasycených mastných kyselin C12-C14; diglycerolových monoalifatických etherů rozvětvených lineárních nenasycených a lineárních nasycených alkoholů C12-C14 a jejich směsí; a alkoholů C16-C24, alkoholů C16-C22,

2) vodní fáze obsahující vodnatý roztok s obsahem (a) od asi 0,2 do asi 20% váhy ve vodě rozpustného elektrolytu; a (b) efektivním množstvím iniciátoru polymerizace;

3) poměr objemu k váze vodní fáze vůči olejové fázi v rozmezí od asi 55:1 do asi 100:1; a

B) polymerizování monomerového komponentu v olejové fázi emulze vody v oleji ke zformování polymerového pěnového materiálu.

Příslušný polymerový pěnový materiál může být následně odvodněn do rozsahu, že je formován zhroucený (či lisovaný, rozpínací) polymerový pěnový materiál, který se bude při kontaktu s vodnáťýmV f lui dy opět 'rozš iřovat ’ (reexpandovat) ’^!

Postup tohoto vynálezu umožňuje formování těchto pěn s nízkou hustotou z HIPE jako výsledek dvou faktorů. Jedním je použití robustnějších emulgátorú, obzvláště diglycerolmonooleátu, diglycerolmonoisostearanu, a sorbitanových monooleátových emulgátorú majících vyšší úrovně mezifázově aktivních, komponentů. Tyto robustnější emulgátory mohou stabilizovat HIPE v těchto velmi vysokých poměrech vody vůči oleji dokonce i když je HIPE lita a/nebo polymerizována v relativně vysokých teplotách. Druhým je vyrovnané složení monomerového komponentu s více polyfunkčním zesítovacím prostředkem a méně monomeru udělujícího polystyrému podobné houževnatosti k dosažení žádoucích cílů pokud jde o pevnost pod kompresním zatížením bez obětování do nepřijatelného stupně strukturální pevnosti (či pevnosti při natržení) a objemové pružnosti. Zavedení druhého zesíťovacího prostředku a obzvláště diakrylátů a dimethylakrylátů diolu majících alespoň 2, přednostněji alespoň 4, nejpřednostněji 6, uhlíkových atomů, je obzvláště užitečné při vyrábění pěn s příslušnými žádoucími vlastnostmi.

Přehled obrázků na výkrese

Obr. 1 - mikrosnímek (250x zvětšený) okrajového pohledu na uřízlou část vzorku absorpční polymerové pěny podle tohoto vynálezu v jejím rozšířeném stavu, vyrobené z HIPE s poměrem vody k oleji 56:1 a lité při 44°C, a kde se monomerový komponent skládal z váhového poměru 7:22:63:8 styrénu: divinylbenzenu technické jakosti (asi 55% DVB a asi 45% etylstyrénu): 2-etylhexylakrylátu: 1,4-butanedioldimetakrylátu, a kde bylo použito 6% (váhy olejové fáze) diglycerolmonooleátového (DGMO) emulgátoru.

Obr. 2 - mikrosnímek (lOOOx zvětšený) pěny z Obr. 1.

Obr. 3 - mikrosnímek (250x zvětšený) okrajového pohledu na uřízlou část dalšího vzorku absorpční polymerové pěny podle tohoto vynálezu v jejím zhrouceném (či lisovaném) stavu, z HIPE lité při 44°C a mající stejný váhový poměr vody k oleji, váhový poměr monomerového komponentu a 6% DGMO emulgátor jako HIPE na Obr. 1.

Obr. 4 - mikrosnímek (lOOOx zvětšený) pěny z Obr. 3.

v _x

Obr. 5 - seříznuté znázornění jednorázové pleny, která zužitkovává absorpční polymerovou pěnu tohoto í vynálezu ve tvaru přesýpací ch hodin tvarovaného zásobního/distribučního komponentu v jádru « absorpční pleny konfigurace s duální vrstvou.

Obr. 6 - pohled na tvaru se přizpůsobující výrobek jako jsou, šeří zlé, jednorázové tréninkové kalhotky, které používají absorpční polymerovou pěnu v souladu s tímto vynálezem jako absorpční jádro.

Obr. 7 - rozložený pohled na komponenty sestavení pleny rovněž s konfigurací absorpčního jádra s duální vrstvou, mající fluidum přijímací vrstvu ve tvaru přesýpacích hodin, překrýváj ící absorpční zásobní/distribuční vrstvu fluida s modifikovaným tvarem přesýpacích hodin.

Příklady provedení vynálezu

I· Polymerová pěna s nízkou hustotou ř

Ά . Celkové charakteristiky pěny ί

- —....._-... Polymerové -- pěnové - mater iály - už itečné - v absorpčníchvýrobcích a strukturách jsou ty, které mají relativně otevřené buňky (celulární prostory). To znamená, že že tyto jednotlivé buňky pěny jsou v úplném neomezovaném spojení se sousedními buňkami. Buňky v takových v podstatě otevřených celulárních pěnových strukturách mají intercelulární otvory, či okna, které jsou dostatečně velké, aby umožňovaly pohotový přesun fluida z jedné buňky do druhé v rámci dané pěnové struktury.

ν' <s <5>

Tyto v podstatě otevřené celulární struktury budou mít obecně retikulovaný charakter s individuálními buňkami definovanými mnohostí vzájemně spojených, trojrozměrově rozvětvených struktur. Prameny polymerového materiálu, jež vytvářejí tyto rozvětvené struktury (či sítě) pěnové struktury mohou být nazývány jako rozpěrky. Pěny s otevřenými buňkami, mající typickou rozpěrkovou strukturu, jsou znázorněny pomocí příkladu na mikrosnímcích na Obr. 1 a 2. Pro účely tohoto vynálezu je pěnový materiál s otevřenými buňkami, když alespoň 80¾ buněk struktury pěny, jež jsou alespoň velikosti 1 mikronu, je v tekuté komunikaci s alespoň jednou přilehlou buňkou.

Navíc k tomu, že mají otevřené buňky, tyto polymerové pěny jsou dostatečně hydrofilní, aby umožnily pěně pohlcovat vodnatá tělová fluida v množstvích zde dále specifikovaných. Vnitřní plochy struktur pěny zde mohou být učiněny hydrofilními účinkem reziduálních hydrofi 1 i zujících činidel, ponechaných ve struktuře pěny po polymerizaci anebo účinkem vybraných postupů popolymerizačniho ošetření dané pěny, jež jsou zde dále popsány.

Rozsah, v němž jsou tyto polymerové pěny hydrofilní, může být kvantifikován pomocí adhezního napětí, vyvíjeného když jsou v kontaktu s absorbovatelnou testovací tekutinou. Adhezní napětí vyvíjené těmito pěnami může být experimentálně určeno použitím způsobu, v němž je příjem váhy testovací tekutiny, například syntetické moči, měřen pro vzorek pěny známých rozměrů a specifické povrchové plochy kapilárního sání. Tato procedura je podrobněji popsána v části TEST METHODS společně projednávané patentové přihlášky US, pořadového č. 989 270 (Dryer et al.), podané 11. prosince, 1992, jejíž obsah je zde tímto zapracován referencí. Pěny užitečné jako absorbenty v tomto vynálezu, jsou celkově ty, jež vykazují hodnotu adhezního napětí od asi 15 do asi 65 dynů/cm, přednostněji od asi 20

v.

<5

Λc>

do asi 65 dynů/cm, jak je stanoveno kapilární absorpcí syntetické moči mající povrchové napětí 65+5 dynů/cm.

Polymerové pěny tohoto vynálezu mohou být připravovány (vyráběny) v podobě zhroucených (t.j., nerozšířených, lisovaných) polymerových pěn, které se, na základě kontaktu s vodnatými fluidy, rozšiřují a absorbují tato fluida. Tyto lisované polymerové pěny se obvykle získávají vytlačením vodní fáze z polymerizované pěny HIPE pomocí kompresních sil a/nebo termálním sušením, a/nebo vakuovým odvodňováním. Po stlačení a/nebo termálním sušení/vakuovém odvodnění, je polymerová pěna ve svém složeném, či nerozšířeném, stavu.

Celulární struktura vzorové zhroucené pěny HIPE, z níž vytlačena voda stlačením, je uvedena na mikrosnímku Jak znázorňuje tyto obrázky, celulární struktura je zhroucená, zejména ve srovnání se strukturou zobrazenou na Obr. 1 a 2

Obr. 3a 4, prázdné prostory či struktuře složené pěny, byly zploštěny anebo protaženy.

Po stlačení a/nebo termálním sušení/vakuovém odvodněni, může zhroucená polymerová pěna reexpandovat, když je namočena vodnatými tělovými fluidy. Kupodivu, tyto polymerové pěny zůstávají v tomto zhrouceném, či nerozšířeném, stavu po značnou dobu, například nejméně asi 1 rok. Věří se, že schopnost těchto polymerových pěn setrvat v tomto zhrouceném/nerozšířeném stavu je v důsledku kapilárních sil, a obzvláště kapilárních tlaků, vyvíjených uvnitř pěnové struktury. Jak se zde používá pojem kapilární tlaky, tento se týká tlakového rozdílu napříč vzduchového rozhraní v důsledku úzkých omezení pórů v dané byla Obr. 3 a 4 této pěny pěny HIPE

Jak je také vidět na póry (tmavé plochy) ve tekutého/ zakřivení menisku uvnitř pěně. (Viz. Chatterjee,

Absorbency, Textile Science and Technology, Svazek 7,

1985, str. 36.).

Po stlačení a/nebo termálním sušení/vakuovém odvodnění do praktické míry, mají tyto polymerové pěny reziduální vodu *

obs Shu ] i C i jak vodu hydratovanou solí absorbovanou v pěně, hydratovaných solí), hydrát a ce sdruženou s hydroskopickou, v sobě, tak rovněž volnou vodu Je to tato reziduální voda (s pomocí věří, že vyvíjí kapilární ni z se tlaky na výslednou zhroucenou (složenou, lisovanou) pěnovou strukturu. Lisované polymerové pěny přítomného vynálezu mohou mít obsah reziduální vody alespoň asi 4%, typicky od 4 do asi 40%, váhy pěny, když je skladována za okolních podmínek 72°F (22°C) a 50% relativní vlhkosti. Přednostní lisované polymerové pěny mají obsah reziduální vody od asi 5% do asi 25% váhy dané pěny.

Klíčovým parametrem těchto, pěn je jejich skelná přechodová teplota (Tg? . Tato Tg představuje středový bod přechodu mezi skelnými a gumovitými (elastickými) stavy polymeru. Pěny, které mají vyšší Tg než je teplota použití ale budou rovněž velmi tuhé mohou být velmi pevné, a potenciálně náchylné ke zlomení. Takové dlouhou dobu navlhčeny potom, co k návratu ft' >>

?

pěny mají rovněž stavu, když jsou než Tg polymeru přechovávány ve mají minimální Tg při V protikladu, minimální do rozšířeného vodnatými fluidy chladnějšími byly po prodloužené období zhrouceném (lisovaném) stavu. Žádoucí kombinace mechanických vlastností, zejména pevnosti a objemové pružnosti, typicky činí nezbytným dosti selektivní rozmezí typů monomerů a úrovní k dosažení žádoucích vlastností.

U pěn tohoto vynálezu by Tg měla být tak nízká jak je to jen možné, pokud má tato pěna přijatelnou pevnost v uživatelských teplotách. Podle toho jsou monomery vybírány jak jen to je možné, jež poskytují odpovídající homopolymery mající nižší Tg. Bylo zj ištěno, že délka řetězu alkylové skupiny na akrylátových a metakrylaťových komonomerech může být delší než by bylo očekáváno od Tg homologické homopolymerové řady. Konkrétně bylo zjištěno, že homologické řady alkylakrylátových nebo metakrylátových homopolymerů délce řetězu 8 uhlíkových atomů. Tg kopolymerů tohoto vynálezu se vyskytuje při délce řetězu asi 12 uhlíkových atomů. (Ačkoli na místo alkylakrylátů a metakrylátů mohou být použity alkylem substituované styrenmonomery, jejich použitelnost je v současnosti výjimečně omezená).

Tvar skelného přechodového regionu polymeru může být rovněž důležitý, t.j. kde je úzký nebo široký jako funkce teploty. Tento tvar skelného přechodového regionu je obzvláště relevantní tam, kde uživatelská teplota (obvykle okolní nebo tělová teplota) polymeru je v anebo blízká příslušné T_g. Například, širší přechodový region může znamenat neukončený přechod v uživatelské teplotě. Typicky, pokud bude přechod neúplný při uživatelské teplotě, polymer bude vykazovat větší tuhost a bude méně Podle toho, pokud bude přechod ukončen teplotě, pak bude k původnímu stavu ze objemově pružný, při uživatelské rychlejší návrat polymer vykazovat stlačení, když je zvlhčen vodnatými fluidy. Podle toho je žádoucí řídit Tg a šířku přechodového regionu polymeru, vlastností. Obecně aby se dosáhlo žádoucích mechanických se upřednostňuje aby Tg- daného polymeru byla alespoň asi 10°C nižší než v uživatelské teplotě. (Tg a šířka přechodového regionu jsou odvozeny od tangenty úbytku versus křivka teploty z měření dynamické mechanické analýzy (DMA), jak testovacích způsobů).

je to popsáno zde dále v oddíle

B· Kapilární tlaky a síly uvnitř pěnové struktury

Ve svém zhrouceném (slisovaném) stavu, se kapilární tlaky vyvíjené uvnitř struktury pěny alespoň rovnají silám vyvíjeným elastickým dopružováním, nebo modulem stlačeného polymeru. Jinými slovy, kapilární tlak nezbytný k udržování zhroucené pěny relativně tenkou je určen pomocí vyrovnávající síly vyvíjené stlačenou polymerovou pěnou, když se pokouší skočit zpátky. Tendence dopružení polymerových pěn může být odhadnuta z experimentů zatěžování pnutím vedoucím k deformaci, v nichž je rozšířená pěna stlačována do asi 1/6 (17¾) své původní, rozšířené tloušťky, a pak držena v tomto stlačeném stavu, dokud se nezměří hodnota uvolněného pnutí. Alternativně, a pro účely tohoto vynálezu, je hodnota uvolněného pnutí je odhadována z měření na polymerové pěně v jejím zhrouceném stavu, když je v kontaktu s vodnatými fluidy, například, vodou.

Tato alternativní hodnota uvolněného napětí se zde následně nazývá expanzním tlakem pěny. Expanzní tlak pro lisované polymerové pěny tohoto vynálezu je asi 30 kilopaskalů (kPa) nebo méně a typicky od asi 7 do asi 20 kPa. expanzního tlaku pěn

Podrobný popis procedury pro určování je stanoven v části TEST METHODS společně projednávané patentové přihlášky US, pořadového č. 989 270 (Dryer et al . ) , podané 11. prosince, 1992, jejíž obsah je zde tímto zapracován referencí.

Pro účely tohoto vynálezu bylo zjištěno, že specifická povrchová plocha na objem pěny je obzvláště užitečná pro empirické definování pěnových struktur, jež budou zůstávat ve zhrouceném (slisovaném) stavu. Podrobnější pojednání o specifické povrchové ploše na objem pěny je k dispozici ve spoluprojednávané patentové přihlášce US, pořadového č. 989 270 (Dryer et al . ) , podané 11. prosince, 1992, jejíž obsah je zde tímto zapracován referencí. Jak se zde používá pojem specifická povrchová plocha na objem pěny, tento se týká kapilárního sání specifické povrchové plochy dané pěnové struktury krát hustota její pěny v rozšířeném stavu. Tato hodnota specifické povrchové plochy na objem pěny je charakterizována jako empirická v tom, že je odvozena od (a) specifické povrchové plochy kapilárního sání, jež se měří během navlhčování suché pěnové struktury, a (b) hustoty expandované pěnové struktury po navlhčení do nasycení, spíše než přímým měřením suché, lisované pěnové struktury. 1 tak bylo zjištěno, že hodnoty určité minimální specifické povrchové plochy na objem pěny jsou korelovatelné se schop17 ností pěnové struktury zůstat ve svém zhrouceném stavu. Polymerové pěny podle tohoto vynálezu mající hodnoty specifické povrchové plochy na objem pěny alespoň asi 0,025 m²/ccm, přednostně alespoň 0,05 m²/ccm, nejpřednostněji alespoň asi 0,07 m²/ccm, byly empiricky shledány jako zůstávající ve zhrouceném (1 isovanémn) stavu.

Specifická povrchová plocha kapilárního sání je, obecně, míra povrchové plochy přístupné testovací tekutině polymerové sítě formující konkrétní pěnu na jednotkovou hmotnost objemového materiálu pěny (polymerový strukturální materiál, plus tuhý reziduální materiál). Specifická povrchová plocha kapilárního sání je určována jak rozměry celulárních jednotek v dané pěně, tak hustotou polymeru, a je tudíž způsobem kvantifikace úplné velikosti tuhé plochy, jíž poskytuje pěnová sít v rozsahu, v němž se tato plocha podílí na absorbenci.

Specifická povrchová plocha kapilárního sání je zejména relevantní pro to, zda jsou uvnitř pěnové struktury vyvíjeny adekvátní kapilární tlaky k jejímu udržování ve zhrouceném stavu, než bude navlhčena vodnatými tělovými fluidy. Kapilární tlak vyvíjený uvnitř pěnové struktury je proporcionální ke specifické povrchové ploše kap ilárního sání. Předpokládaje, že jiné faktory, jako je hustota pěny a adhezní tenze, jsou konstantní, znamená to, že když se specifická povrchová plocha kapilárního sání zvyšuje (anebo snižuje), kapilární tlak uvnitř pěnové struktury se rovněž proporcionálně zvyšuje (snižuje).

Pro účely tohoto vynálezu se specifická povrchová plocha kapilárního sání stanovuje změřením velikosti kapilárního příjmu tekutiny s nízkou povrchovou tenzí (například ethanol), k němuž dochází uvnitř vzorku pěny známé hmotnosti a rozměrů. Podrobný popis takové procedury pro určování specifické povrchové plochy kapilárního sání pomocí způsobu kapilárního sání je uveden v části TEST METHODS spoluprojednávané patentové přihlášky US, pořadov.

989 270 (D r y e r et podané 11. prosince, 1932, jejíž pěny tohoto vynálezu, jež mají specifickou nejméně asi 3 m²/g.

užitečné jako povrchovou Typicky se pohybuje v asi 4 do bilance tekutin obsah je zde zapracován odkazem. Pro určování specifické povrchové plochy kapilárního sání je možno použít rovněž jakýkoli jiný, alternativní rozumný způsob.

Lisované absorpční polymerové absorbenty jsou ty, plochu kapilárního sání specifická povrchová plocha kapilárního sání rozmezí od asi 3 do asi 15 m²/g, přednostně od asi 13 m²/g, a nejpřednostněji od asi 5 do asi 11 m²/g. Pěny mající takové hodnoty specifické povrchové plochy kapilárního sání (s hustotami v rozšířeném stavu od asi 0,010 do asi 0,018 g/ccm) budou nositeli obzvláště žádoucí absorpční kapacity, zadržování tekutin s průsaku anebo distribučních charakteristik vodnatých tělových fluid jako je například moč. Navíc, pěny s těmito specifickými povrchovými plochami kapilárního sání mohou vyvíjet dostatečný kapilární tlak k udržování dané pěny ve slisovaném stavu, dokud nebude navlhčena těmito vodnatými tělovými fluidy.

e·

C· Volná absorpční kapacita

Ještě jednou, důležitou vlastností absorpčních pěn tohoto vynálezu je jejich volná absorpční kapacita. Volná absorpční kapacita je celkové množství testovacího fluida (syntetické moči), kterou bude daný vzorek pěny absorbovat do své celulární struktury na jednotku hmotnosti tuhého materiálu ve vzorku. Aby byly zejména užitečné v absorpčních výrobcích pro absorbování moči, absorpční pěny tohoto vynálezu by měly mít volnou absorpční kapacitu od asi 55 do asi 100 ml, přednostně od asi 55 do asi 75 ml, syntetické moči na gram suchého pěnového materiálu. Postup pro určení volné absorpční kapacity určité pěny je zde dále popsán

N., v části TESTOVACÍ ZPŮSOBY.

poměr W:0

D. Faktor rozšíření

Na základě vystavení vodnatým fluidům se slisované pěny tohoto vynálezu rozšiřují (expandují) a absorbují fluida. Pěny tohoto vynálezu obsahují ve svém rozšířeném stavu více fluida než většina jiných pěn. Když jsou tyto pěny stlačitelně odvodněny na tloušťku asi 1/6 (17¾) nebo méně ze své plně rozšířené tloušťky, zůstávají v dokonce tenčím stavu než je možné u předchozích pěn HIPE, s průvodním zvýšením účinnosti uložení a flexibility. Toto je připisovatelné nižší hustotě expandovaných pěn. Faktor rozšíření (expanzní faktor) pro tyto pěny je alespoň 6X, t.j. tloušťka dané pěny v jejím rozšířeném stavu je alespoň 6 krát tloušťky pěny v jejím zhrouceném (slisovaném) stavu. Lisované pěny přítomného vynálezu mají typicky expanzní faktor v rozmezí od asi 6X do asi 10X. V porovnání, předchozí pěny s vysokou hustotou mají typicky expanzní faktor pouze 4X až 5X.

Pro účely tohoto vynálezu, vzájemný vztah mezi expandovanou a slisovanou tloušťkou pro stlačitelně odvodněné pěny může být empiricky předvídán z následující rovn i ce:

tloušťka = tloušťka x 0,133 x poměr W:0 expandovaná slisovaná v níž:

tloušťka expandovaná - je tloušťka pěny v jejím rozšířeném stavu, tloušťka slisovaná - je tloušťka pěny v jejím slisovaném stavu,

- je poměr vody k oleji HIPE, z níž je určitá pěna vyrobena.

Tudíž , k oleji 60:1 expandovanou šířku dané pěny. Postup typická pěna vyrobená z emulze s poměrem vody bude mít očekávaný expanzní faktor 8,0, t.j.

krát větší než je slisovaná tloušťka měření expanzního faktoru je zde dále popsán v části TESTOVACÍ ZPŮSOBY.

E)

Odolnost vůči odchylce (deflekci) stlačením

Důlež i tým mechanickým charakteristickým rysem absorpčních polymerových pěn tohoto vynálezu je jejich pevnost v jejich roztaženém stavu, jak je určena její odolností vůči odchylce (či průhybu) stlačením (RTCD). RTCD vyvíjená pěnami zde je funkcí polymerového modulu, stejně jako hustoty a struktury sítě pěny. Polymerový modul je zase složením polymeru, b) podmínkami, za nichž je polymerizována (například, úplnost dosažené stanoven: a) daná pěna polymerizace, obzvláště s ohledem na zesítění) a, c) mírou, (změkčen) Teziduálním ponechanými . v pěnové do níž je materiálem, polymer například, plastikován emulgátory, struktuře po zpracování.

Aby byly -užitečné jako absorbenty v absorpčních výrobcích, například v plenách, absorpční pěny tohoto vynálezu musí být vhodně odolné vůči deformaci nebo stlačení silami, kterým tyto absorpční materiály čelí při absorpci a retenci daných fluid. Pěny bez dostatečné pevnosti ve vyjádření_RTCD_mohou_dokázat PŤijí®at a uchovávat přijatelná množství tělových fluid za podmínek bez zatížení, ale budou se . rovněž těchto fluid lehce vzdávat na základě zátěže stlačením, způsobené pohybem a činností nositele absorpčního výrobku, jenž obsahuje tuto pěnu.

RTCD vykazovaná polymerovými pěnami tohoto vynálezu může být kvantifikována pomocí stanovení velikosti napětí vedoucího k deformaci produkovaného ve vzorku nasyceného pěnového materiálu, udržovaného za určitého omezujícího tlaku ve specifikované teplotě po specifikovaný časový úsek. Způsob provádění tohoto zvláštního druhu testu je zde popsán v části TESTOVACÍ ZPŮSOBY. Absorpční pěny užitečné jako absorbenty jsou ty, jež vykazují RTCD takovou, že omezující tlak 5,1 kPa produkuje napětí (vedoucí k deformaci) typicky asi 40% či menší stlačení struktury pěny, když byla nasycena do své volné absorpční kapacity pomocí syntetické moči s povrchovým napětím 65+5 dynů/cm. Přednostně bude toto napětí produkované za těchto podmínek v rozmezí od asi 2 do asi 25%, přednostněji od asi 4 do asi 15%, a nejpřednostněji od asi 6 do asi 10%.

F. Jiné vlastnosti polymerové pěny

Buňky pěny a zejména ty, které jsou formovány polymeri žací monomer obsahující olejové fáze, jež obklopuje kapičky vodní fáze relativně bez monomeru, budou často v podstatě sférického tvaru. Velikost anebo průměr takovýchto v podstatě sférických buněk je běžně používaný parametr pro charakterizování pěn celkově. Protože buňky v daném vzorku polymerové pěny nebudou nezbytně přibližně stejné velikosti, průměrná velikost buňky, t.j. průměr průměrné buňky, bude často předepsána (specifikována).

Pro určování průměrné velikosti buněk pěn jsou k dispozici početné techniky. Nejužitečnější technika určování velikosti buněk v pěnách však obsahuje jednoduché měření , 'záróžené 'na skenování elektronového mikrosnímku vzorku pěny. Obr. 1, například, znázorňuje typickou strukturu pěny HIPE, podle tohoto expandovaném stavu. K mikrosnímku je představující rozměr 20 mikronů. Toto měřítko může být užito k určování průměrné velikosti buněk pomocí procedury analýzy vynálezu, v jejím superponováno měřítko snímku.

Měření velikosti buněk podaná v tomto materiálu jsou založena na číslu velikosti průměrné buňky pěny v jejím roztaženém stavu, například jak je znázorněno ba Obr. 1. Pěny užitečné jako absorbenty vodnatých tělových fluid

v souladu	s tímto vynálezem	budou mít přednostně	průměrnou
velikost	buňky (číslo) asi	50	mikronů, či méně	a typicky
v rozpětí	od asi 5 do asi	35	mikronů.
Hustota pěny (t.j.	v	gramech pěny na	krychlový

centimetr objemu pěny ve vzduchu) je zde specifikována na suchém základě. Tudíž, při kalkulaci a vyjadřování hustoty pěny se nebere ohled na množství ve vodě absorbovaných, rozpustných rez i duálních materiálů, například rezi duálních solí a tekutinu zbylou v dané pěně, například po polymerizaci HIPE, vymývání a/nebo hydrofi 1 izaci. Hustota pěny však opravdu obsahuje jiné ve vodě nerozpustné reziduální materiály, jako jsou emulgátory přítomné v polymerizované pěně. Takovéto reziduální materiály mohou ve skutečnosti přispívat značnou hmotností k pěnovému materiálu.

K měření hustoty pěny může být použito jakékoli vhodné gravimetrické metody (způsobu), jež zajistí stanovení hmotnosti tuhého materiálu pěny na jednotkový objem struktury pěny. Například, gravimetrická procedura ASTM podrobněji popsaná v části TEST METHODS společně projednávané patentové přihlášky US, pořadové č. 989 270 (Dryer et ,al.), podané 11. prosince 1992, (zde zapracována referencí), je jedním ze způsobů, které mohou být použity pro určování hustoty.

Ve svém zhrouceném stavu polymerové pěny tohoto vynálezu, užitečné jako absorbenty, mají hodnoty hustoty suché báze v rozpětí od asi 0,01 do asi 0,2 g/cm³, přednostně od asi 0,11 do asi 0,15 g/cm³ a nejpřednostněji od asi 0,12 do asi 0,14 g/cm³. Ve svém expandovaném stavu polymerové pěny tohoto vynálezu, užitečné jako absorbenty, mají hodnoty hustoty suché báze v rozpětí od asi 0,010 do asi 0,018 g/cm³, přednostně od asi 0,013 do asi 0,018 g/cm³.

Vhodné absorpční pěny celkově vykazují obzvláště žádoucí a užitečné charakteristiky zvládání vodnatého fluida a absorbenci. Zvládání fluida a charakteristiky absorbence, které jsou nejdůležitější pro absorpční pěny, jsou: A) míra vertikálního prosakování fluida strukturou pěny, B) absorpční kapacita pěny ve specifických referenčních výškách prosakování, a C) schopnost struktur absorpční pěny odvodňovat (rozdělovat) fluidum od taktéž absorpčních struktur, s nimiž může být pěna v kontaktu.

Vertikální prosakování, t.j. prosakování fluida ve směru opačném gravitační síle, je zejména žádoucí atribut výkonu absorpčních pěnových materiálů v tomto dokumentu. Tyto pěny budou často zužitkovávány v absorpčních výrobcích způsobem, že fluidem, jež má být pohlcováno, se musí pohybovat uvnitř daného výrobku z relativně nižší polohy do relativně vyšší polohy, uvnitř absorpčního- jádra tohoto výrobku. Podle toho, schopnost těchto pěn prosakovat fluidum proti gravitačním silám je obzvláště relevantní pokud jde o to, jak budou fungovat jako absorpční komponenty v absorpčních výrobcích.

Vertikální prosakování je stanovováno měřením času potřebného k tomu, aby barevná testovací tekutina (např. syntetická moč) z nádržky prosákla do vertikální vzdálenosti 5 cm skrze testovaný proužek pěny specifikované velikosti. Tento test míry vertikálního prosakování je popsán v části TEST METHODS společně projednávané patentové přihlášky US, pořadového č. 989 270 (Dryer et al.), podané 11. prosince, 1992, (zde zapracované referencí), zde ale prováděný při teplotě 31°C, namísto 37°C. Aby byly obzvláště užitečné v absorpčních výrobcích pro absorbenty tohoto vynálezu absorbování moči, pěnové budou přednostně nasakovat syntetickou moč (65+5 dynů/cm) do výšky 5 cm za ne více než asi 30 minut. Přednostněji, přednostní pěnové absorbenty tohoto vynálezu prosakují syntetickou moč do výšky 5 cm za ne více než asi 5 minut.

>fts i* f·*¹

Testy měření absorpční kapacity vertikálního prosakování měří množství testovacího fluida na gram absorpční pěny, jež je drženo uvnitř každého jednoho palce (2,54 cm) vertikální sekce stejného vzorku pěny standardní velikosti, použitého v testu míry vertikálního prosakování. Toto určení se obecně dělá potom, co bylo danému vzorku umožněno ekvi1ibria vertikálně nasáknout testovací fluidum do (t.j. vyrovnaného stavu, například po asi 18 hodinách). Jako test míry vertikálního prosakování, je test absorpční popsán v patentové prosakování podrobněji společně projednávané č. 989 270 (Dryer et jejíž obsah je zde vlastností užitečných kapacity vertikálního části TEST METHODS přihlášky US, pořadového al.), podané 11. prosince, 1992 zapracován referencí.

Ještě jednou, důležitou absorpčních pěn podle tohoto vynálezu, je jejich tlak kapilární absorpce. Kapilární absorpční tlak se týká schopnosti dané pěny prosakovat fluidum vertikálně. (Viz. P.

K. Chatterjee a H.V. and Technology,

Amsterdam 1985 ;

žádoucí kapilární absorpční

Nguyen v Absorbency, Textile Science

Svazek 7; P.. K. Chatterjee, Ed.; Elsevier;

<

Kapitola 2). Pro účely tohoto vynálezu je tlak hydrostatická tlaková výška, při níž vertikálně prosakované zatížení fluida je 50% volné absorpční kapacity za podmínek ekvilibria při 31°C. Hydrostatická tlaková výška je představována sloupcem ‘fluida (například syntetické moči) výšky h. Aby byly v absorpčních výrobcích pro absorbování přednostní absorpční pěny tohoto vynálezu budou mít obecně kapilární absorpční tlak alespoň asi 24,1 (9,5 palce). (Pěny tohoto vynálezu mají kapilární absorpční tlak od asi 30 do asi 40 cm), zejména užitečné vodnatých fluid,

11. Pří prava polymerových pěn z HIPE malících poměrně vysoké poměry vody k oleji

A. Obecně

Polymerové pěny užitečné v tomto vynálezu mohou být připravovány (vyráběny) pomocí polymerizace určitých emulzí vody v oleji, majících relativně vysoký poměr vodní fáze k olejové fázi, známé v dané technice jako (High Internal Phase Emulsions) emulze HIPE. Polymerové pěnové materiály vzniklé z polymerizace takových emulzí se v tomto materiálu nazývají jako pěny HIPE.

Relativní množství vodních a olejových fází užitých k tvorbě emulzí HIPE jsou, mezi mnoha jinými parametry, důležité při určování strukturálních, mechanických a výkonnostních vlastností výsledných polymerových pěn. Obzvláště poměr vody k oleji v emulzi může ovlivnit hustotu dané pěny, velikost buněk a specifickou povrchovou plochu kapilárního sání pěny a -rozměry rozpěrek, formujících pěnu. Emulze používané k přípravě pěn HIPE tohoto vynálezu budou mít obecně poměr fáze vody k fázi oleje v rozmezí od asi 55:1 do asi 100:1, přednostněji od asi 55:1 do asi 75:1, a nejpřednostněji od asi 55:1 do asi 65:1.

1. Komponenty olejové fáze

Spojitá olejová fáze emulze HIPE obsahuje monomery, jež jsou polymer izovány a vytváří tuhou pěnovou strukturu. Tento monomerový komponent je formulován tak, aby byl schopen vytvořit kopolymer mající Tg asi 35°C nebo nižší, typicky od asi 15°C do asi 30°C. (Způsob pro určování Tg pomocí Dynamické mechanické analýzy (DMA) je zde dále popsán v části testovacích způsobů). Tento monomerový komponent obsahuje: (a) alespoň jeden monofunkční monomer, jehož ataktický amorfní polymer má Tg- asi 25°C nebo nižší (viz. Brandup J., Immergut E.H. - Příručka polymerů, 2. vydání, Wiley-Iňterscience, New York, NY, 1975, III-139), (b) alespoň jeden monofunkční komonomer ke zvýšení houževnatosti či strukturální pevnosti dané pěny, (c) první polyfunkční zesíťovací prostředek, a (d) volitelně druhý polyfunkční zesítovací prostředek. Výběr konkrétních typů a množství monofunkčního monomeru(ů) a komonomeru(ů) a polyfunkčního zesítovacího prostředku(ů), může být důležitý k realizaci absorpčních pěn HIPE, majících žádoucí kombinaci struktury, mechanické a fluidum zvládající vlastnosti, které činí tyto materiály vhodnými pro použití v tomto vynálezu.

Monomerový komponent obsahuje jeden anebo více monomerů, jež mají tendenci udělovat gumovité (či elastické) vlastnosti výsledné polymerové pěnové struktuře. Takové monomery mohou produkovat ataktické amorfní polymery s vysokou molekulovou vahou (větší než 10 000), mající Tg asi 25°C anebo nižší. Monomery tohoto typu obsahují, například, alkylakryláty (C₄-Ci₄) jako je butylakrylát, hexylakrylát, oktylakrylát. 2-ethylhexylakrylát, nonylakrylát, decylakrylát, dodecyl(lauryl)akrylát, isodecylakrylát, tetradecylakrylát; aryl a alkarylakryláty jako je benzylakrylát a nonylfenylakrylát; alkylmetakryláty (Ce-Cie) jako hexylmetakrylát, oktylmetakrylát, nonylmetakrylát, decylmetakrylát, isodecylmetakrylát, doedecyl(lauryl) metakrylát, tetradecylmetakrylát, akrylamidy jako Ň-okťadecylakrylamid, alkylstyrény (C4-C12) jako je p-noktylstyrén, a kombinace těchto monomerů. Z těchto monomerů je nejvíce upřednostňován isodecylakrylát, dodecylakrylát a 2-etylhexylakrylát. Monofunkční monomer(y) bude celkově obsahovat od asi 45 do asi 70%, přednostněji od asi 50 do asi 65%, váhy monomerového komponentu.

Monomerový komponent použitý v olejové fázi emulze HIPE, rovněž obsahuje jeden anebo více monofunkčních struktuře schopnost (V

Přednostním monofunkčním styrénu založený monomer a ethyl styrénem jako druhu. Monofunkční komonomerů, které mají tendenci udělovat houževnatost přibližně se rovnající té, jíž výsledné polymerové pěnové poskytuje styrén. Houževnatější pěny vykazují deformovat se v podstatě bez selhání. Tyto mnonofunkční komonemorové typy mohou obsahovat na styrénu založené komonomery (například styrén a ethyl styrén) , či jiné typy monomerů jako je methylmetakrylát, kde je dotyčný homopolymer dobře znám jako příklad houževnatosti.

komonomerem tohoto typu je na se styrénem nejpřednostnějšími monomery tohoto ztužující komonomer bude' normálně obsahovat od asi 10 do asi 30%, přednostně od asi 15% do asi 23%, nejpřednostněji od asi 18% do asi 22%, váhy monomerového komponentu. V určitých případech může ztužující komonomer rovněž udělovat výslednému polymeru žádoucí gumovité (elastické) vlastnosti. Alkylstyrény C4-C12, obzvláště p-n-oktylstyrén, jsou příklady takových komonomerů. U těchto komonomerů množství, jež může být obsaženo v monomerovém komponentu, se bude rovnat typickému monomeru a komonomerů dohromady.

Monomerový komponent rovněž obsahuje první (a volitelně druhé) polyfunkční zesítovací činidlo. Jako u monofunkčních monomerů a komonomerů, výběr jednot1 ivých druhů a množství zesítovacího činidla je velmi důležitý v eventuální realizaci přednostních polymerových pěn, se žádoucí kombinací strukturálních, mechanických a fluida' zvládajících vlastností. *

První polyfunkční zesítovací prostředek může být zvolen ze široké rozmanitosti monomerů obsahujících dvě nebo více aktivovaných vinylových skupin jako jsou divinylbenzeny, trivinylbenzeny, divinyltolueny, divinylxyleny, divinylnaftaleny, divinylalkylbenzeny, divinylphenanthreny, divinylbi fenyly, divinyldifeny1metany, divinylbenzyly, divinylfeny1ethery, d ivinyldi fenylsulf idy, d ivinylfurany, divinylsulfid, divinylsulfon, a jejich směsi. Divinylbenzen ί*

3»·· <?.·· je typicky použitelný jako směs s ethylstyrénem v poměrech asi 55:45. Tyto proporce mohou být upraveny aby se obohatila olejová fáze jedním anebo více komponenty. Obecně je výhodné obohatit danou směs ethylstyrénovým snížení množství styrénu v současnem

Přednostní komponentem, při monomerové směsi.

poměr divinylbenzenu k ethylstyrénu je od asi být obecně 5 do asi

35:55 do asi 45:55. uděluje požadovanou kopolymeru do téhož

Toto první zesítovací činidlo může fázi HIPE v množství od asi asi 12 do asi 18%, 16%, váhy monomerového

30:70 do 55:45, nejpřednostněji od asi Zahrnutí vyšších úrovní ethylstyrénu houževnatost bez zvýšení T_g výslednému stupně jako činí styrén.

obsaženo v olejové 25%, přednostněji a nejpřednostněji od a'si 12% do asi komponentu (základ 100%).

Volitelný druhý zesítovací prostředek může být zvolen z polyfunkčních akrylátů, metakrylátů, akrylamidů, metakrylamidů a jejich směsí. Tyto obsahují di-, tria tetra-akryláty, stejně jako di-, tri- a tetra-metakryláty, di-, tri- a tetra-akrylamidy, stejně jako di-, tria tetra-metakrylamidy; a směsi těchto zesíťovacích prostředků. Vhodné akrylátové a metakrylátové zesítovací prostředky mohou být odvozeny od diolů, triolů a tetraolů, které obsahují 1,10-dekanediol, 1,8-oktanediol,

1,6-hexanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, l,4-but-2enediol, ethylenglykol, diethylenglykol, trimethylolpropan, pentaerythritol, hydrochinon, pyrokatechin, rezorcín, trietylenglykol, polyetylenglykol, sorbitol a podobně (akrylamidová a metakrylamidová zesítovací činidla mohou být odvozena od ekvivalentních diaminů, triaminů a tetraminů). Přednostní dioly mají alespoň 2, přednostněji' alespoň 4, nejpřednostněji 6, uhlíkových atomů. Toto druhé zesítovací činidlo může být celkově obsaženo v olejové fázi HIPE v množství od 0 do asi 15%, přednostně od asi 7 do asi 13%, váhy monomerového komponentu.

Bez toho abychom byli vázáni teorií se věří, že toto od ί» druhé zesíťovací činidlo generuje homologíčtější zesítěnou strukturu, jež vyvíjí sílu účinněji než použití bud’ prvního nebo druhého zesíťovacího činidla samotného ve srovnatelných úrovních. Druhý zesíťovací prostředek má rovněž účinek rozšíření přechodového regionu skelného až gumovitého (elastického) stavu. Tento širší přechodový region může být doslova ušit aby splňoval specifické požadavky na pevnost a objemovou pružnost v uživatelských teplotách prostřednictvím řízení relativního množství použitých typů zesítovadel. Tudíž, pěna obsahující jen první typ zesíťovacího prostředku bude vykazovat poměrně úzký přechodový region, jenž může být užitečný je-li žádoucí vyšší objemová pružnost a jestli-že je Tg velmi blízko konečné uživatelské teplotě. Zvyšování množství druhého zesíťovacího prostředku slouží k rozšíření přechodového regionu, i když se vlastní přechodová teplota nezměnila.

Hlavní část olejové fáze pěn HIPE bude obsahovat výše zmíněné monomery, komonomery a zesíťovací prostředky. Je podstatné, aby. tyto monomery, komonomery a zesíťovací prostředky byly v podstatě ve vodě nerozpustné tak, aby byly primárně rozpustné v olejové fázi a ne vodní fázi. Použití takových v podstatě ve vodě nerozpustných monomerů zajišťuje, že budou realizovány HIPE vhodných charakteristik a stability. Je ovšem vysoce upřednostňováno aby monomery, komonomery a zesíťovací prostředky zde použité byly takového je vhodně netoxická monomery, komonomery přednostně malou nebo nízkých druhu, že výsledná polymerová pěna a příslušně chemicky stabilní. Tyto a zesíťovací prostředky by měly mít žádnou toxicitu, pokud jsou přítomny ve velmi reziduálních koncentracích během zpracování pěny po polymerizaci a/nebo použití.

esenciálním komponentem olejové fáze HIPE je komponent, který obsahuje alespoň primární emulgátor. Jako vhodné primární emulgátory byly shledány ty, jež: (1) jsou rozpustné v olejové fázi HIPE, (2) zajišťují

Dalším emulgátorový shlukování podmínkách (7) jsou ve vodě fáze za

30°C nebo nižší, jsou v podstatě rozptylovatelné nerozpustné či minimální mezifázové napětí vodní fáze/olejové fáze (IFT) od asi 0,06 do asi 5 dynů/cm, přednostně od asi 0,1 do asi 3 dynů/cm, (3) zajišťují kritickou koncentraci agregátu (CAC) asi 5 váhových % nebo méně, přednostněji asi 3 váhová % nebo méně, (4) formuj í HIPE, jež j sou dostatečně stabilní proti v relevantních velikostech kapek a relevantních zpracování (například formování HIPE a teploty polymerizace), a (5) mají žádoucně vysokou koncentraci mezifázově aktivního komponentu(ů), schopného snížit mezifázové napětí mezi olejovou a vodní fází HIPE. Bez vázání teorií se věří, že koncentrace mezifázově aktivních komponentů potřebuje být dostatečně vysoká, aby zajistila alespoň přibližně jednovrstevné pokrytí kapičkám vnitřní olejové fáze při přednostních velikostech kapek, poměrech vody:olej, a úrovních emulgátoru. Tyto primární emulgátory, typicky: (6) mají tavné a/nebo přechodové teploty z tuhé do tekuté krystalické fáze asi ve vodě, (8) se alespoň viditelně do vodní podmínek užívání nerozdělují. Dává se přednost aby primární emulgátor zajišťoval dostatečnou navlhčovatelnost, když je rozprostřen na hydrofobním povrchu (například, polymerové pěny) tak, že směrový kontaktní úhel pro syntetickou moč je menší než (přednostně podstatně menší než) 90°. (Způsob měření pro IFT a CAC je popsán v části testovacích způsobů dále v tomto materiálu.) Tyto primární emulgátory rovněž přednostně výslednou polymerovou pěnu hydrofi 1 izují. Tyto primární emulgátory typicky obsahují alespoň 40%, přednostně alespoň asi 50%, přednostněji alespoň asi 70%, emulgátorových komponentů zvolených z diglycerolových monoesterů rozvětvených mastných kyselin C16-C24, lineárních nenasycených mastných kyselin C16-C22 nebo lineárních nasycených mastných kyselin C12-C14 jako je diglycerolmonooleát (t.j. diglycerolové monoestery mastných kyselin

Cie:i), diglycerolmonomyristát, diglycerolmonoisostearan, a diglycerolové monoestery kokosových mastných sorbitanových monoesterů rozvětvených mastných C16-C24, lineárních nenasycených mastných kyselin a lineárních nasycených mastných kyselin sorbitanmonooleát, sorbitanmonomyristát, monoestery odvozené od kokosových mastných kyselin; diglycerolové monoalifatické ethery rozvětvených alkoholů C16-C24, lineárních nenasycených alkoholů C16-C22 a lineárních nasycených alkoholů C12-C14 a směsí těchto kyselin: kyselin C16C22

C12-C14 jako je sorbitanové primárními (například, přednostně více než. asi 50%, diglycerolmonooleátu), více nez asi nejpřednostněji esterifikací diglycerolu postupů dobře známých v emulgátorových komponentů. Přednostními emulgátory jsou diglycerolmonooleát 40%, přednostněji více než asi 70% sorbitanmonooleát (například, přednostně více než asi 40%, přednostněji více než asi 50%, nejpřednostněji více než asi 70% sorbitanmonooleátu), a diglycerolmonoisostearan (například, přednostně více než asi 40%, přednostněji více než asi 50%, nejpřednostněji více než asi 70% diglycerolmonoisostearanu) .

Diglycerolové monoestery lineárních nasycených, lineárních nenasycených a rozvětvených mastných kyselin, užitečné jako emulgátory v tomto vynálezu mohou být vyráběny mastnými kyselinami, použitím dané technice. Viz., například, způsob přípravy polyglycerolových esterů uvedený ve spoluprojednávané přihlášce US, pořadového č. 989 270 (Dryes et al.), podané 11. prosince 1992, jež je zde zapracována referencí. Diglýcerol může být získán komerčně anebo může být separován z polyglycerolů s vysokým obsahem diglycerolu. Lineární nasycené, lineární nenasycené a rozvětvené mastné kyseliny mohou být získány komerčně. Smíchaný esterový produkt reakce esterifikace může být frakčně destilován za vakua jednou anebo vícekrát k dosažení destilačních frakcí bohatých na diglycerolové monoestery. Například, pro frakcní destilaci může být použita 14ti palcová (asi 35,56 cm) cent32 rifugální molekulární odparka A CMS-15A (C.V.C. Products lne., Rochester, N.Y.). Typicky je podávaný materiál polyglycerolového esteru, zatímco je ohříván, nejprve dávkován skrze odplynovací jednotku a pak do zahřátého odpařovacího kuželu odparky, kde dochází k vakuové destilaci. Destilát je potom sbírán na zvonovitém povrchu, který může být ohříván za účelem usnadnění odstranění destilátu. Destilát a reziduum jsou nepřetržitě odstraňovány pumpami. Složení mastné kyseliny výsledného smíchaného esterového produktu může být určeno použitím plynové chromatografie s vysokým rozlišením. Viz. společně projednávaná patentová přihláška US, pořadového čísla 989 270 (Dyer et al.), podaná 11. prosince 1992, která je zde zapracována referencí. Distribuce polyglycerolu a polyglycerolového esteru výsledného smíchaného esterového produktu může být určena pomocí kapilární superkritické chromatografie. Viz. výše uvedená přihláška US, pořadového čísla 989 270 (Dyer et al.), podaná 11. prosince 1992, která je zde zapracována referencí.

Lineární nasycené, lineární nenasycené, či rozvětvené diglycerolové monoalifatické ethery mohou být rovněž připravovány a jejich složení určováno pomocí postupů dobře známých v dané technice. Viz. rovněž .společně projednávaná patentová přihláška US, pořadového čísla 08/370920 (Stephen A. Goldman et al. ) , podaná 10. ledna 1995, Věc č. 5540, jež je zde zapracována referencí.

Sorbitanové estery lineárních, rozvětvených a nenasycených mastných kyselin, mohou být získávány komerčně nebo použitím postupů dobře známých v dané technice (Viz., například, patent US 4 103 047 (Zaki et al.), vydaný 25. července 1978 (zde zapracovaný referencí), zejména sloupec 4, řádek 32 až sloupec 5, řádek 13. Smíchaný produkt sorbitanového esteru může být frakčně destilován k získání sloučenin s vysokým obsahem sorbitanových monoesterů. Sorbitanesterové sloučeniny mohou být určeny způsoby dobře známými v dané technice jako je chromatografie prostupnosti gelu malých* molekul. Viz. spoluprojednávaná přihláška US, pořadového č. 08/370920 (Stephen A. Goldman et al) , podaná 5540, (zde zapracována referencí), tohoto způsobu pro polyglycerolové

10. ledna 1995, Věc c. jež popisuje použití monoalifatické ethery.

Navíc, k těmto primárním emulgátorům mohou být v emulgátorovém komponentu volitelně obsaženy sekundární emulgátory. Tyto sekundární emulgátory jsou alespoň spolurozpustné s primárním emulgátorem v olejové fázi a mohou být obsaženy ke: (1) zvýšení stability HIPE proti shlukování dispergovaných vodních kapiček obzvláště při vyšších poměrech vody k oleji a vyšších teplotách formace HIPE a teplot polymeri zace, (2) modifikaci minimální IFT mezi olejovou a vodní fází do rámce od asi 0,06 do asi 5 dynů/cm, (3) snížení CAC emulgátorového komponentu, či (4) zvýšení koncentrace mezifázově aktivních komponentů. Vhodné sekundární emulgátory mohou být typy s obojetným ionem, fosfatidylcholiny a fosfátidylcholin obsahuj ící jako jsou lecitiny a alifatické betainy jako kationaktivní typy dialifatické a s obsahuj ící sloučeniny laurylbetain; řetězem Ciz-C obsahující s dlouhým krátkým řetězem C1-C4 dialifatické kvarterní amoniové soli jako je dimethylamonium chlorid dikyselin z loje (=ditallow, tallow=lůj), bistridecyldimethylamoniumchlorid a dimethylamoniummethylsulfát dikyselin z loje, dialkoyl (alkenoyl)-2-hydroxyethyl s dlouhým řetězem C12-C22, dialifatické kvarterní amoniové soli s krátkým řetězem C1-C4 jako ditallowoyl-2-hydroxyethyl dimethylamoniumchlorid, dialifatické imidazolové kvarterní amoniové soli s dlouhým řetězem C12-C22 jako je methyl-1-lůj amidoethyl-2-lůj imidazolmethyl sulfát a methy11-oleyl amidoethyl-2-oleyl imidazolmethylsulfát, s krátkým řetězem Ci-C< dialifatické, s dlouhým řetězem C12-C22 monoalifatické, benzylově kvarterní amoniové soli jako dimethylsteary1-benzy1 amoniumchlorid a dimethy1-lůj-benzy1 amonium34 dialifatické d ioktylester ester sodné chlorid, s dlouhým řetězem C12-C22 dialkoyl(alkenoyl)-2aminoethyl, s krátkým řetězem C1-C4 monoalifatické a s krátkým řetězem Cí-C^ monohydroxyalifatické kvarterní amoniové soli jako ditallowoyl-2-aminoethy1 methyl 2-hydroxypropy1 amoniummethylsulfát a di oleoy1-2-aminoethy1 methyl 2hydroxyethyl amoniummethylsulfát; aniontové typy obsahující estery sodné 'sulfojantarové kyseliny jako sodné sulfojantarové kyseliny a bistridecylsulfojantarové kyseliny, aminosoli dodecylbenzenové kyseliny sulfonové; a směsi těchto sekundárních emulgátorů. Tyto sekundární emulgátory jsou komerčně k dostání nebo mohou být připraveny použitím způsobů známých v příslušné technice. Přednostními sekundárními emulgátory jsou dimethylamoniummethylchlorid dikyselin z loje a dimethylamoniummethylsulfát dikyselin z loje. Když jsou tyto volitelné sekundární emulgátory obsaženy v emulgátorové složce, je to typicky ve váhovém poměru primárního k sekundárnímu emulgátoru od asi 50:1 do asi 1:4, přednostně od asi 30:1 do asi 2:1.

Olejová fáze užitá v vytvoření emulzí HIPE bude obecně obsahovat od asi 85 do asi 9Q% váhy monomerového komponentu a od asi 2 do asi 15¾ váhy emulgátorového komponentu. Přednostně bude olejová fáze obsahovat od asi 90 do asi 97¾ váhy monomerového komponentu a od asi 3 do asi 10¾ váhy emulgátorového komponentu. Olejová obsahovat jiné volitelné komponenty, v oleji rozpustný iniciátor polymerizace obecného typu, dobře známého těm, kdo jsou kvalifikovaní v příslušné technice, jak je popsán v patentu US 5 290 820 (Bass et al.), vydaném 1. března 1994, jenž je zde zapracován referencí.

Přednostním volitelným komponentem je antioxidant jako HALS (Hindered Amine Light Stabilizer, maskovaný aminový lehký stabilizátor), jako bis-(l,2,2, 5,5-pentamethylpiperidinyl)sebakát (Tinuvin-765^R) nebo HPS (Hindered muže rovněž z nich je fáze

Jedním

Phenolic Stabílizer, maskovaný fenolový stabilizátor) jako je Irganox-1076” a t-butylhydroxychinon. Ještě dalším přednostním volitelným komponentem je plastifikátor jako dioktylazelát, diokty1sebakát anebo dioktyladipát. Jiné volitelné komponenty obsahují plniva, koloranty, fluorescenční prostředky, prostředky pro neprůhlednost či zakalení, prostředky přenosu řetězu a podobně.

2. Komponenty vodní fáze

Nespojitá vnitřní vodní fáze HIPE je obecně vodnatou fází, obsahující jeden anebo více rozpuštěných komponentů. Jedním esenciálním rozpuštěným komponentem vodní fáze je ve vodě rozpustný elektrolyt. Rozpuštěný elektrolyt ve vodní fázi minimalizuje tendence monomerů, komonomerů a zesíťovadel, jež jsou primárně v oleji rozpustné, též se rozpouštět ve vodní fázi. To, zase se má zato, minimalizuje rozsah, do něhož během polymerizace polymerový materiál plní okna buněk v rozhraních olej/voda tvořených kapičkami vodní fáze. Tedy, přítomnost elektrolytu a výsledná iontová pevnost vodní fáze se má zato, že určuje zda a do jakého stupně může mít výsledná přednostní polymerová pěna otevřené buňky.

Může být použit jakýkoli elektrolyt, který,uděluje iontovou pevnost vodní fázi. Přednostními elektrolyty jsou momo-, di-, či trivalentní anorganické soli jako ve vodě rozpustné haloidy, jako např. chloridy, nitráty a sírany alkalických kovů a kovů alkalických zemin. Příklady obsahují chlorid sodný, chlorid vápenatý, síran sodný a síran hořečnatý. Chlorid vápenatý je nejupřednostňovanějši k použití v tomto vynálezu. Obecně budou elektrolyty zužitkovány ve vodní fázi emulzí HIPE v koncentraci od asi 0,2 do asi 20% váhy vodní fáze. Přednostněji budou elektrolyty obsahovat od asi 1 do asi 10% váhy vodní fáze.

HIPE budou rovněž typicky obsahovat efektivní množství iniciátoru polymerizace. Tento iniciátorový komponent je obecně přidáván do vodní fáze emulzí HIPE a může být jakýmkoli tradičním, ve vodě rozpustným iniciátorem s volným radikálem. Materiály tohoto typu obsahují peroxygenové sloučeniny jako například peroxodvojsíran sodný, draselný a amonný, peroxid vodíku, peracetát sodný, uhličitan sodný a podobně. Tradiční oxidačně redukční iniciátorové systémy mohou být rovněž použity. Tyto systémy jsou vytvářeny kombinací předchoz i ch peroxygenových sloučenin s redukujícími činidly jako je například hydrosiřičitan sodný, kyselina askorbová-L anebo železité soli.

Tento iniciátor může může být přítomen v až do asi 5 moloprocentech ze základu celkových molů polymerizovatelných monomerů přítomných v olejové fázi. Přednostněji, je iniciátor přítomen v množství od asi 0,001 do asi 10 moloprocent ze základu celkových molů polymerizovatelných monomerů přítomných v olejové fázi.

3. Hydrofi 1 izujici činidla a hydratovatelné soli

Polymer, jenž formuje pěnovou strukturu HIPE bude v podstatě prostý polárních funkčních skupin. To znamená, že polymerová pěna bude relativně hydrofobní povahy. Tyto hydrofobní pěny mohou najít zužitkování tam, kde je žádoucí absorpce hydrofobních fluid. Použití tohoto druhu obsahuje ty, kde je olejový komponent smíchán s vodou a je žádoucí oddělit a izolovat olejovou složku jako například v případě uniklé ropy.

Tam kde mají být tyto pěny použity jako absorbenty pro vodnatá fluida jako rozlitou šťávu, mléko a moč, tyto celkově vyžadují ošetření, aby se pěna učinila více hydrofilní. To může být obecně dosaženo ošetřením pěny HIPE hydrofi 1 i zujím činidlem způsobem zde dále podrobněji

- 37 popsaným .

Tato hydrofilizující činidla jsou jakékoli materiály, jež budou zvyšovat smáčivost vodou polymerového pěnového povrchu. Hydrofi lizuj ící činidla jsou dobře známa dané technice a mohou obsahovat rozmanitost těchto surfactantů (aktivních povrchových činidel), přednostně nejontového typu. Budou mít obecně tekutou podobu a mohou být rozpuštěna anebo dispergována v hydrofi 1 i zuj icím roztoku, jenž má být aplikován na plochu pěny HIPE. Tímto způsobem mohou být hydrofilizující činidla absorbována přednostními pěnami HIPE v množstvích vhodných pro učinění těchto povrchů v podstatě hydrofiIními , ale bez v podstatě snížení žádoucí flexibility a charakteristik odchýlení (deflekce) dané stlačení. Takovéto surfactanty mohou obsahovat dříve popsané k použití jako emulgátory pro olejovou fázi HIPE, jako diglycerolový monooleát, sorbitanový monooleát a diglycerolový monoisostearan. Tato hydrofilizující činidla mohou být zapracována do dané pěny během formování emulze HIPE a polymerizace anebo mohou být zapracována ošetřením polymerové pěny pomocí roztoku či suspenze daného činidla ve nebo rozpouštědle. V přednostních pěnách je činidlo zapracováno tak, že reziduální jež zůstanou v pěnové struktuře, do asi 10%, přednostně od asi 0,5 pěny pri všechny ty vhodném nosiči hydrofilizující množství tohoto činidla, jsou v rozmezí od asi 0,5 do asi 6%, váhy dané pěny Dalším materiálem, struktury pěny HIPE, hydroskopická či anorganická sůl .

jenž je typicky zapracován do je hydratovatelná a přednostně delikvescentní, ve vodě

Takového soli obsahují, toxikologicky přijatelné soli kovů alkalických rozpustná například, zemin. Soli podrobněji vydaném 4 referencí .

tohoto druhu a jejich užití ve spojení s v oleji rozpustnými surfactanty jako je pěnu hydrofilizující činidlo, jsou popsány v patentu US 5 352 711.(DesMarais), října 1994, jehož obsah je zde zapracován Přednostní soli tohoto typu obsahují haloidy vápna jako je chlorid vápenatý, jenž, jak dříve poznamenáno, může být rovněž použit jako elektrolyt ve vodní fázi emulzí

HIPE.

Hydratovatelné anorganické soli mohou být snadno íy zapracovávány ošetřením těchto pěn pomocí vodných roztoků těchto solí. Tyto solné roztoky mohou být obecně používány k ošetření daných pěn po dokončení, či jako část procesu odstraňování reziduální vodní fáze z právě polymerizovaných pěn. Ošetření těchto pěn těmito roztoky přednostně nanáší hydratovatelné anorganické soli jako je chlorid vápenatý, v reziduálních množstvích alespoň asi 0,1¾ váhy pěny, a typicky v rozmezí od asi 0,1 do asi 12%, přednostně od asi do asi 10%, váhy dané pěny.

Ošetření těchto relativně hydrofobních pěn pomocí hydrof i 1 izuj ící ch činidel (s anebo bez hydratovatelných solí), bude typicky prováděno do rozsahu, jenž je nezbytný k udělení vhodné hydrofility dané pěně. Některé pěny přednostního typu HIPE, však, jsou vhodně hydrof i lni tak jak jsou vyrobeny a mohou mít v sobě zapracována dostatečná množství hydratovatelných solí, tudíž nevyžadují žádné dodatečné ošetření pomocí hydrof i 1 i zuj í cí ch činidel nebo hydratovatelných solí. Obzvláště takové přednostní pěny HIPE mohou být ty, v nichž jsou v HIPE použity určité emulgátory olejové fáze dříve popsané a chlorid vápenatý. V těchto případech bude polymerová pěna vhodně hydrofilní a bude obsahovat reziduální tekutinu vodní fáze, obsahující nebo ér usazující dostatečná množství chloridu vápenatého k učinění pěny hydrofilní, dokonce i potom, co byly polymerové pěny odvodněny či sušeny, jak je zde dále popsáno.

B. Podmínky zpracování pro získání pěn HIPE

Příprava pěny typicky obsahuje kroky: 1) vytvoření stabilní emulze s vysokou vnitřní fází (HIPE), 2) polymeri39 zováni/vytvrzení této stabilní emulze za podmínek vhodných pro formování tuhé polymerové pěnové struktury, 3) volitelně vymývání tuhé polymerové pěnové struktury k odstranění původní rezíduální vodní fáze ze struktury polymerové pěni'· a, je-li to nezbytné, ošetření struktury polymerové pěny pomocí hydrofi 1 izujicího činidla a/nebo hydratovatelné soli k nanesení (usazení) jakéhokoli potřebného hydrofi 1 izujiciho činidla/nebo hydratovatelné soli, a 4) posléze odvodnění této struktury polymerové pěny.

1. Vytváření emulze HIPE

Emulze HIPE je formována spojením komponentů olejové fáze s komponenty vodní fáze ve dříve specifikovaných poměrech. Olejová fáze bude typicky obsahovat požadované monomery, komonomery, zesítovadla a emulgátory, stejně jako volitelné komponenty jako plastifikátory, antioxydanty, látky zpomalující hoření, a prostředky přenosu řetězu. Vodní fáze bude typicky obsahovat elektrolyty a iniciátory polymeri zace.

HIPE může být formována ze spojených olejové a vodní fáze, podrobením těchto spojených fází nůžkovému promíchávání. Nůžkové promíchávání se použije obecně do rozsahu a po dobu nezbytnou ke zformování stabilní emulze. Tento postup může být prováděn buď po várkách anebo kontinuálně a je obecně prováděn za podmínek vhodných pro vytvoření emulze, v níž jsou dispergovány kapky vodní fáze do takového rozsahu, že výsledná polymerová pěna bude mít potřebné strukturální charakteristiky. Emulgace spojení olejové fáze a vodní fáze bude často obsahovat použití mísícího nebo promíchávacího zařízení jako je oběžné kolo s kolíky.

Jeden přednostní způsob formování emulzí HIPE obsahuje kontinuální proces spojování a emulgování potřebné olejové a vodní fáze. V tomto postupu je vytvořen proud tekutiny, obsahující olejovou fázi. Současně je též vytvořen oddělený tekutý proud obsahující vodní fázi. Tyto dva samostatné proudy jsou pak spojeny ve vhodné míchací komoře anebo zóně

-> tak, že je dosaženo potřebných váhových poměrů vodní fáze k olejové fázi.

. V mísící komoře nebo zóně, jsou spojené proudy celkově s

podrobeny nůžkovému míchání, jež poskytuje například oběžné kolo s kolíky vhodné konfigurace a rozměrů. . Toto míchání bude typicky aplikováno příslušnou rychlostí na spojenou fázi olej/voda. Jakmile je vytvořena, stabilní tekutá HIPE pak může být stahována z mísící komory anebo zóny. Tento přednostní způsob formování emulzí HIPE je podrobněji popisován v patentu US 5 149 720 (DesMarais et al.), vydaném 22. září 1992, jenž je zde zapracován referencí. Viz. rovněž společně projednávaná přihláška US, pořadové č. 08/370694 (Thomas A. DesMarais), podaná 10. ledna 1995, Věc č. 5543 (zde zapracovaná referencí), jež· popisuje zdokonalený kontinuální postup s recirkulační smyčkou pro HIPE.

2. Polymerizace/vytvrzování emulze HIPE *· Formovaná emulze HIPE bude obecně sbírána nebo lita do vhodné' reakční nádoby, kontejneru nebo regionu, aby byla polymerizována nebo vytvrzena. V jednom ztvárnění obsahuje reakční nádoba vanu sestavenou z polyetylénu, z níž může být konečně polymerizovaný/vytvrzený tuhý pěnový materiál snadno odstraněn k dalšímu zpracování po provedení polymerizace/ vytvrzování do žádoucího rozsahu. Obvykle se upřednostňuje, aby teplota, při níž je HIPE lita do dané nádoby byla přibližně stejná jako teplota polymerizace/vytvrzování.

Vhodné podmínky polymerizace/vytvrzování se budou lišit v závislosti na monomerovém a jiném složení olejové a vodní fáze dané emulze (obzvláště použitých emulgátorových systémech) a typu a množství iniciátorů polymerizace. Často však vhodné podmínky polymerizace/vytvrzování budou zahrnovat udržování emulze HIPE ve zvýšených teplotách nad asi 30°C, přednostněji nad asi 35°C po časový úsek v rozmezí od asi 2 do asi 64 hodin, přednostněji od asi 4 do asi 48 hodin. HIPE může být rovněž tvrzena v etapách, jak to popisuje patent US 5 189 070 (Brownscombe et al.), vydaný

23. února 1993, zde zapracován referencí.

Jednou obzvláštní výhodou robustnějších emulgátorových systémů použitých v těchto HIPE je to, že podmínky polymerizace/tvrzení mohou být prováděny při .vyšších teplotách než asi 50°C anebo vyšších, přednostněji asi 60°C nebo vyšších. HIPE může být polymerována/tvrzena při teplotě od asi 60° do asi 99°C, typičtěji od asi 65° do asi 95°C.

Porézní, vodou naplněná pěna HIPE s otevřenými celulárními prostory (buňkami) je typicky získána po polymerizování/tvrzení v reakční nádobě, jako je například káď. Tato polymerizováná pěna HIPE je typicky řezána nebo krájena do vrstvové podoby. Vrstvy polymerizované pěny HIPE se snadněji zpracovávají během následného ošetřování/vymytí a kroků odvodňování, stejně jako v přípravě pěny HIPE pro použití v absorpčních výrobcích. Polymerizovaná pěna HIPE je typicky řezána/krájena, aby poskytovala tloušťku řezu v rozpětí od asi 0,08 do asi 2,5 cm. Během následného odvodnění stlačením pěny ve směru z. to typicky vede ke zhrouceným (složeným,'slisovaným) pěnám HIPE, s tloušťkou v rozpětí od asi 10 do asi 17% jejich uřízlé tloušťky.

Ošetření/vymytí pěny HIPE

Zformovaná polymerizovaná pěna HIPE bude obecně naplněna reziduálním k přípravě emulze HIPE, (obecně vodný roztok materiálem vodní fáze, užitým Tento reziduální materiál vodní fáze elektrolytu, reziduální emulgátor a iniciátor polymerizace) by měl být alespoň částečně odstraněn ze struktury pěny, před dalším zpracováváním a použitím této pěny. Odstranění tohoto původního materiálu vodní fáze budě obvykle prováděno stlačením pěnové struktury k vymačkání reziduální tekutiny a/nebo vymytím pěnové struktury vodou anebo jinými vodnými pracími roztoky. Často může být použito několik kroků stlačení a vymytí, například, od 2 do 4 cyklů.

Potom, co byl odstraněn původní materiál vodní fáze ze struktury pěny do požadovaného rozsahu, pěna HIPE, je-li to potřeba, může být ošetřena, například, pokračovaným mytím pomocí vodného roztoku vhodného hydrofi 1izujíčího činidla a/nebo hydratovatelné soli. Hydrofi 1 izující činidla a hydratovatelné soli, jež mohou být použity, již byly dříve popsány. Jak je poznamenáno, ošetření pěny HIPE pomocí hydrofilizujícího činidla/hydratovatelné soli pokračuje, je-li to nezbytné, dokud není žádoucí množství hydrofi 1 izujícího činidla/hydratovatelné soli zapracováno a dokud daná pěna nevykazuje žádoucí hodnotu adhezní tenze pro jakoukoli zvolenou testovací tekutinu.

í*

4.

Odvodňování pěny

Potom, co byla pěna HIPE ošetřena/vymyta, bude celkově odvodněna. Odvodnění může být dosaženo stlačením pěny k vytlačení reziduální vody, podrobením pěny, či vody v ní, teplotám od asi 60°C do asi 200°, či mikrovlnnému ošetření, vakuovému odvodnění anebo kombinaci stlačení a technik tepelného sušení/mikrovlnného/vakuového odvodňování. Tyto pěny HIPE jsou typicky stlačitelně odvodňovány na tloušťku asi 1/6 (17¾) anebo menší z jejich úplně rozšířené tloušťky. Odvodňovací krok bude obecně prováděn dokud nebude pěna HIPE připravena k použití a je suchá jak je to praktické. Často budou mít tyto stlačením odvodněné pěny obsah vody (vlhkost) od asi 50 do asi 500%, přednostněji od asi 50 do asi 200% váhy na základě váhy suché báze. Následně mohou být stlačené pěny termálně sušeny na obsah vlhkosti od asi 5 do asi 40%, přednostněji od asi 5 do asi 15% suché báze.

III· Použití polymerových pěn

A. Celkově

Polymerové pěny podle tohoto vynálezu jsou široce užitečné jako absorpční jádra v jednorázových plenách, stejně tak jako v jiných absorpčních výrobcích. Tyto pěny mohou být rovněž, použity při pohlcování odpadového oleje ve vnějším prostředí, jako absorpční součásti ve vložkách či obvazech, k aplikaci nátěru na různé povrchy, suchých či mokrých hlavách mopů, v zařízeních vydávání tekutin, při balení, v botách, v pohlcovačích zápachu/vlhkosti, v polštářích, rukavicích a v mnoha jiných použitích.

’ B. Absorpční výrobky í» Polymerové pěny tohoto vynálezu jsou zejména užitečné jako alespoň část určitých absorpčních struktur (například, absorpčních jader) pro různé absorpční výrobky. Pojmem absorpční výrobek se zde má na mysli spotřebitelský produkt, který má schopnost pohlcovat velká množství moči nebo jiných fluid (t.j. tekutin) jako jsou vodnaté faeces, vyměšované inkontinentním nositelem či uživatelem daného výrobku. Příklady takových absorpčních výrobků obsahují jednorázové pleny, součástky spodního prádla při inkontinenci, menstruační vložky jako tampóny a hygienické vložky, jednorázové tréninkové kalhotky, ložní vložky a podobně. Absorpční pěnové struktury zde jsou obzvláště > ^Λ*'· j a κ ο jsου. pleny, vložky ci inkontinenci, kryty prádla vhodné pro použití ve výrobcích součástky spodního prádla při a podobně.

Ve své nejjednodušší formě potřebují absorpční výrobky tohoto vynálezu pouze obsahovat dolní (podkladovou vrstvu), typicky relativně tekutinami nepropustnou a jednu či více absorpčních pěnových struktur s touto dolní vrstvou sdružených. Struktura absorpční pěny a dolní vrstvy budou spolu sdruženy takovým způsobem, aby byla absorpční pěnová struktura umístěna mezi dolní vrstvou a regionem vyměšování fluida nositele daného absorpčního výrobku. Tekutinami mohou obsahovat jakýkoli materiál, polypropylén, mající tloušťku asi

1,5 tisícin palce (0,038 mm), což napomáhá zadržovat fluidum v absorpčním výrobku.

tyto absorpční výrobky nepropustné dolní vrstvy například polyetylén či rovněž horní vrstvu, jež pokrývá která se dotýká pokožky

Tradičněji budou obsahovat tekutinou propustnou stranu absorpčního výrobku, nositele. V tomto sestavení výrobek obsahuje absorpční jádro obsahující jednu anebo více absorpčních pěnových struktur tohoto vynálezu, umístěných mezi dolní a horní vrstvou. Tekutinami propustné horní vrstvy mohou obsahovat jakýkoli materiál jako polyester, polyolefin, umělé hedvábí a podobně, jenž je v podstatě porézní a umožňuje tělové tekutině aby snadno procházela její tloušťkou a do ve spodu ležícího absorpčního jádra. Materiál horní vrstvy nebude mít přednostně žádnou náchylnost k zadržování vodnatých fluid v ploše kontaktu horní vrstvy a pokožky nositele.

Absorpční jádro ztvárnění absorpčního výrobku tohoto vynálezu se může skládat výhradně z jedné anebo více absorpčních pěnových struktur. Například, absorpční jádro může obsahovat jediný jednotkový kus pěny formovaný jak je žádoucí anebo potřeba, aby nejlépe seděl typu absorpčního výrobku, v němž má být použit. Alternativně, absorpční jádro může obsahovat mnohost pěnových kusů nebo částic, jež mohou být adhezně spojeny dohromady, či jež mohou být jednoduše spolu omezeny do nespojeného agregátu udržovaného dohromady prostřednictvím přebalení obalovou tkaninou či prostředky horní a dolní vrstvy absorpčního výrobku.

Absorpční jádra absorpčních výrobků zde mohou rovněž obsahovat jiné, například, tradiční prvky nebo materiály navíc k jedné nebo více absorpčních pěnových struktur tohoto vynálezu. Například, absorpční výrobky zde mohou zužitkovat absorpční jádro, které zahrnuje kombinaci, například, vzduchem ložené směsi částic anebo kusů absorpčních pěnových struktur zde v tomto materiálu a tradiční absorpční materiály jako a) dřevěnou buničinu anebo jiná vlákna na bázi celulózy, a/nebo, b) částice nebo vlákna polymerových gelových prostředků.

V jednom ztvárnění pěn uvedených a jiných výrobky.mohou užívat jádra, kde vrstva absorpčních pěnových použita ve spojení s jádra, obsahujících jiné absorpční struktury nebo materiály. Tyto jiné absorpční struktury nebo materiály mohou, například, obsahovat vzduchem či mokrým procesem ložené struktury dřevité buničiny či jiných celulozových (na bázi celulózy) vláken. Tyto jiné absorpční struktury mohou rovněž obsahovat j i né typy pěn, například absorpční pěny či dokonce houby užitečné jako přijímací/rozdělovačí komponenty jako ty, které uvádí společně projednávaná přihláška US pořadového čísla 08/370695 (Keith J. Stone et al . ) , podaná 1995, Věc číslo 5544,

Tyto jiné absorpční například, až do 80% váhy, částic nebo vláken gelového prostředku typu běžně užívaného výrobcích, které mají přijímat a zadržovat Polymerové gelovací prostředky tohoto typu obsahujícím kombinaci absorpčních absorpčních materiálů, absorpční konfigurace vícevrstevného absorpčního jádra obsahující jednu nebo více struktur tohoto vynálezu může být jednou anebo více dodatečných vrstev jež je zde zapracována struktury mohou též

10. ledna referencí. obsahovat, polymerového v absorpčních vodnatá fluida.

a jejich použití v absorpčních popsáno ve znova vydaném patentu znovuvydaném 19 referencí.

Ztvárněn i dubna 1988, výrobcích je podrobněji US 32 649 (Brandt et al.), je zde zapracován který výrobků zužitkovává těchto absorpčních vícevrstevné absorpční jádro mající fluidum přijímací vrstvu umístěnou v regionu vyměšování fluida nositele výrobku. Tato fluidum zvládající vrstva může být ve formě vysoce lehčeného netkaného materiálu, ale přednostně je v podobě fluidum při jímací/rozdělující vrstvy, která obsahuje vrstvu modifikovaných celulosových vláken, například zkadeřených stočených celulozových vláken, a volitelně, až do asi 10% váhy této fluidum přijímací/rozdělující vrstvy, polymerového gelovacího prostředku. Modifikovaná celulozová vlákna fluidum přijímací/rozdělující vrstvě takového absorpčního výrobku jsou přednostně vlákna jež byla ztužena a zkadeřena prostřednictvím chemického a/nebo tepelného ošetření. Taková modifikovaná celulozová vlákna jsou stejného typu jako ta použitá v absorpčních výrobcích popsaných v patentu US 4 935 622 (Lash et al . ) , vydaném 19. června 1990, zde zapracovaném referencí.

Tato vícevrstevná absorpční jádra rovněž obsahují druhou, t.j. spodní, zásobní/distribuční vrstvu fluida, pěnovou strukturu tohoto vynálezu. Pro účely uzivana ve přednostního dřevité celulózy, obsahu jící tohoto vynálezu je horní vrstvou vícevrstevného absorpčního jádra vrstva, nositele, například, vrstva Pojem spodní vrstva v icevrstevného absorpčního těla nositele, například která je relativně bližší tělu nejbližší horní vrstvě výrobku, podle toho znamená vrstvu jež je relativně dále od jádra, vrstva nejbližší dolní vrstvě výrobku. Tato spodní zásobní/distribuční vrstva fluida je typicky umístěna uvnitř absorpčního jádra tak, že leží pod (horní) fluidum přijímající vrstvou a je v tekutém spojení s ní. Absorpční výrobky, pěnové struktury tohoto distribuční vrstvě ležící vrstvou obsahující ztužená podrobněji popsány vydaném 15. září jež mohou zužitkovávat absorpční vynálezu ve spodní zásobní/ pod horní přijímací/distribuční kadeřená celulozová vlákna, jsou v patentu US 5 147 345 (Young et al.), zde zapracován referencí. mohou být rovněž vyrobena absorpční pěnové vyráběny použitím pomocí nahrazení či vláken (airfelt)

Obr. 5 výkresů. Tato plena obsahující horní přijímací zásobní/distribuční vrstvu tohoto vynálezu je obsahuje absorpční vrstvu 51

1992, jenž je

Vícevrstevnatá absorpční jádra podle společně projednávané žádosti US, pořadového č. 08/370900 (Gary Dean Lavon et al.), podané 10. ledna 1995, Věc č. 5547 (zde zapracovaná referencí), kde zásobní/ redistribuční vrstva obsahuje absorpční pěnu podle tohoto vynálezu.

Jednorázové pleny obsahující struktury tohoto vynálezu mohou být tradičních technik výroby plen, ale doplnění vláknité struktury dřevitých nebo modifikovaných absorbentů celulozového jádra, typicky užívaných v tradičních plenách, pomocí jedné anebo více pěnových struktur tohoto vynálezu. Pěnové struktury tohoto vynálezu tudíž mohou být použity v jedině vrstvě, či v rozmanitých konfiguracích jader s vícenásobnými vrstvami jak je popsáno dříve. Příkladné ztvárnění jednorázové pleny uvedeno na jádro 50, fluida, a podkladovou 52 fluida, obsahující absorpční pěnovou strukturu tohoto vynálezu. Horní vrstva 53 je přes a koextenzivní s jednou lícní stranou jádra, a tekutinami nepropustná dolní vrstva 54 je zase superponována a koextenzivní s lícní plochou jádra protilehlé lícní ploše pokryté horní vrstvou. Dolní vrstva má nejpřednostněji šířku větší než má jádro, čímž části dolní vrstvy, jež se plena je přednostně sestavena v konfiguraci tvaru přesýpacích hodin.

Ještě jeden typ absorpčního výrobku, který může poskytuje boční okrajové protahují za jádro. Tato zužitkovat struktury absorpční pěny tohoto vynález’.

z-» Ví CJ Q 5 t.

VJJůCili W J \ s tělem kalhotky netkaný, krátkých (formou) slícované produkty jako jsou tréninkové Takovéto s tělem slícované výrobky obsahují obecně flexibilní podklad, kalhotek či spodek tvarovaný do šasi v podobě Absorpční pěnová struktura podle tohoto vynálezu pak může být připevněna v rozkrokové ploše tohoto šasi aby absorpční jádro bude šasi tohoto či papír, či folie a může sloužila jako absorpční jádro. Toto často přebaleno obalovou tkaninou či jiným tekutinami propustným, netkaným materiálem. Takový přebal tudíž slouží jako horní vrstva pro s danou formou slicovaný absorpční výrobek.

Flexibilní podklad, který formuje přizpůsobivého výrobku může zahrnovat látku, jiné druhy netkaného podkladu nebo zformované být elastikovaný anebo jinak protahovatelný. Nohové pásy, či pásy okolo pasu, výrobků takových tréninkových kalhotek mohou být elastikovány tradičním způsobem k zajištění posazení tohoto výrobku.

Tento podklad bude obecně učiněn relativně tekutinou neprostupným, či alespoň ne pohotově tekutinou prostupným, pomocí ošetření či obalením jeho jedné vrstvy anebo laminováním tohoto flexibilního podkladu s ještě jedním, relativně tekutinou nepropustným podkladem za účelem učinění celého šasi relativně tekutinami nepropustným. V tomto případě toto šasi slouží samo jako dolní vrstva pro formě se přizpůsobující výrobek. Typické výrobky tréninkových kalhotek tohoto druhu jsou popsány v patentu US 4 619 649 (Roberts), vydaném 28. října 1986, jenž je zde referencí.

Typický tvaru se přizpůsobující výrobek jednorázových tréninkových kalhotek je znázorněn výkresů. Tento výrobek obsahuje vnější vrstvu 60, připojenou k rubové vrstvě 61 pomocí adheze podél jejích obvodových zón. Například vnitřní rub 61 může být připojen k vnější vrstvě 60 podél obvodu plochy pásu jedné nohy 62 , podél zapracován v podobě na Obr. 6 obvodu plochy pásu druhé nohy 63., a podél obvodu plochy pasu 64. Připojeno k rozkrokové ploše výrobku je obecně obdélníkové absorpční jádro 65 , obsahující absorpční pěnovou strukturu tohoto vynálezu.

IV

Způsoby testování

Dynamická mechanická analýza (DMA^-)

DMA se používá k určování Tg polymerů obsahujících polymerové pěny. Vzorky pěn jsou řezány do bloků v tloušťce 3-5 mm a vymývány 3-4 minuty v destilované vodě, vytlačujíce fluidum mezi každým mytím skrze svěrací válce. Výsledné bloky pěny jsou ponechány na vzduchu uschnout. Vysušené plátky pěny mají odstraněno (provrtáno) jádro tak, aby dávaly válečky s průměrem 25 mm. Tyto válečky jsou analyzovány použitím dynamického mechanického analyzátoru Rheometrics RSA-II, nastaveného v kompresním modu použitím paralelních desek s průměrem 25 mm. Byly použity následující parametry přístroje:

Teplotní krok od ca. 85°C do -40°C°, v krocích po 2,5°C. Intervaly nasakování mezi změnami teploty 125-160 sec. Dynamické napětí (vedoucí k deformaci) nastaveno v 0,1% do 1,% (obvykle 0,7%).

Frekvence nastavena na 1,0 radianů/sec.

Samonastavení napětí nastaveno ve statické síle sledující mód dynamické síly s počátečním nastavením statické síly na 5 g.

Skelná přechodová teplota je brána jako maximální bod tangenty úbytku verš. křivka teploty.

Rezistence vůči odchýlení (deflekce) stlačením (RTCD

Rezistence vůči odchýlení stlačením kvantifikována pomocí měření velikosti napětí ve vzorku pěny, jenž močí , potom co byl na tento tlak 0,74 psi objemu) produkovaného a rozšířen syntetickou aplikován omezující (5,1 kPa) může být (% zmenšení byl nasycen vzorek Měření rezistence vůči odchýlení stlačením se typicky provádějí na stejném vzorku spolu s měřením volné absorpční kapacity a expanzním faktorem, jež jsou popsány níže.

syntetická moč Jayco,

V tomto způsobu je použita připravená rozpuštěním směsi 2,0 Na₂S04, 0,85 gramů NH^H^PO^,.0,15 gramu CaCla, a 0,23 gramu MgCl gramů KCL, 2,0 gramů gramu (NH-tbHPO-i, 0,19 2, do jednoho litru s destilovanou vodou. Směs soli může.být zakoupena od firmy Endovations, Reading, Pa (katalogové číslo JA-00131-000-01).

Pěnové vzorky, Jayco syntetická moč a použité zařízení k měření jsou všechny uvedeny do rovnováhy (ekvilibria) na V této teplotě jsou rovněž provedena všechna teplotu 31°C měření.

Vrstva expandována nasáknutím v vzorku pěny ve svém slisovaném stavu je absorpční kapacity Po 3 minutách je ostrou cirkulární palec (6,5 cm²) a nasycena do své volné lázni syntetické moči Jayco, z nasycené rozšířené vrstvy vyříznut raznicí váleček mající 1 čtvereční cirkulární povrchové plochy. Válcovitý vzorek je nasakován syntetickou močí při 3_1°C po _ dalších 6 minut. Pak je vzorek odstraněn ze syntetické moči a umístěn na plochou žulovou základnu pod měrku vhodnou ke změření tloušťky vzorku. Měrka je nastavena tak, aby vyvíjela ~ tlak 0,08 psi (0,548 kPa) na vzorek. Může být použita jakákoli měrka, opatřená patkou s cirkulární povrchovou plochou alespoň 1 čtvereční palec (6,5cm²) a schopná měření tloušťky do 0,001 palce (0,025 mm). Příklady takových měrek je Ames model 482 (Ames Co., Waltham, MA), či Ono-Sokki model EG-225 (Ono-Sokki Ltd,,

Japonsko).

Po 2 až 3 minutách je zaznamenána rozšířená tloušťka (XI). Na patku je pak aplikována síla tak, že nasycený vzorek pěny je podroben tlaku 0,74 psi (5,1 kPa) po dobu 15 minut. Na konci tohoto času je použita měrka ke změření konečné tloušťky vzorku (X2). Z měření počáteční a konečné tloušťky může být vypočítáno zavedené napětí (či deformace) v procentech pro daný vzorek podle následujícího:

[(X1-X2)/X1] x 100 = redukce v tloušťce.

C· Volná absorpční kapacita *

Volná absorpční kapacita může být kvantifikována pomocí změření množství syntetické moči absorbované ve vzorku pěny, jenž byl nasycen a rozšířen pomocí syntetické moči. Měření volné absorpční kapacity je typicky prováděno na stejném vzorku spolu s měřením rezistence vůči odchýlení stlačením a expanzního faktoru.

Vzorky pěny a syntetická moč Jayco jsou uvedeny do rovnováhy (ekvilibria) na teplotu 31°C. Příslušná měření jsou prováděna při okolní teplotě.

Vrstva vzorku pěny ve svém zhrouceném (slisovaném) stavu je expandována a nasycena do své volné absorpční kapacity nasáknutím v lázni syntetické moči Jayco. Po 3 minutách je z nasycené rozšířené vrstvy vyříznut ostrou cirkulární raznicí váleček mající 1 čtvereční palec (6,5 cm²) cirkulární povrchové plochy. Válcovitý vzorek je nasakován syntetickou močí při 31°C po dalších 3 minuty. Pak je vzorek odstraněn ze syntetické moči a umístěn na digitální váhu.

Může být použita jakákoli váha opatřená vážící miskou mající plochu větší než má vzorek a s rozlišením 1 miligramu anebo menším. Vzorky takových vah jsou Metler PM 480 a Mettler PC 440 (Mettler Instrument Corp., Hightstown NJ).

Po stanovení váhy mokrého vzorku pěny (Ww) je tento umístěn mezi 2 plochy (síta, desky, pozn.) s jemnými plastickými oky na vrchu 4 jednorázových papírových ručníků. Vzorek je třikrát pevně zmáčknut přejetím plastického válečku přes horní plochu. Vzorek je pak vyjmut, nasakován v destilované vodě po dobu přibližně dvou minut, a zmáčknut mezi plochami s oky jako dříve. Pak je umístěn mezi 8 vrstvami jednorázových papírových ručníků (4 na každé straně) a v laboratorním lisu Carver tisknut silou 20 000 liber (asi 9 060 kg). Pak je vzorek vyjmut z papírových ručníků, sušen v konvekční peci Fisher při 82°C po 20 minut a jeho suchá váha (ff_d) je zaznamenána.

Volná absorpční kapacita (FAC) je váha za mokra (Ww), minus váha za sucha (Wa), děleno váhou za sucha(Wa), t.j,: FAC = [(Ww - Wa)/ Wa].

Expanzní faktor

Expanzní faktor může být kvantifikován pomocí měření tloušťky vzorku pěny v jeho zhrouceném (slisovaném) stavu a v jeho expandovaném stavu. Poměr rozšířené tloušťky k jeho původní lisované tloušťce je jeho expanzní faktor. Na témže vzorku jsou provedena dvě měření souběžně s měřením RTCD a volné absorpční kapacity zde výše popsanými.

Pěnové vzorky, syntetická moč Jayco a použité zařízení k měření jsou všechny uvedeny do rovnováhy (ekvilibria) na V této teplotě jsou rovněž provedena všechna teplotu 31°C měření.

Vrstva umístěna na pěny ve žulovou vzorku plochou k měření tloušťky daného vzorku vyvi jela použita svém slisovaném stavu je základnu pod měrku vhodnou

Měrka je nastavena tak, aby tlak 0,08 psi (0,548 kPa) na vzorek. Může být jakákoli měrka, opatřená patkou s cirkulární povrchovou plochou alespoň 1 čtverečního palce (6,5 cm²)

a schopná	měření	tloušťky do 0,	001 palce (0,025	mm) .
Příklady	takových	měrek je Ames	model 482 (Ames	Co. ,
Waltham,	MA), či	Ono-Sokki model	EG-225 (Ono-Sokki	Ltd. ,
Japonsko)	. Je zaznamenána počáteční	tloušťka (XO).
Vzorek pěny	je pak expandován	a nasycen do své	volné
absorpční	kapací ty	nasakováním v	lázni syntetické	moči

Jayco. Po 3 minutách je z nasycené rozšířené vrstvy vyříznut ostrou cirkulární raznicí váleček mající 1 čtvereční palec (6,5 cm²) cirkulární povrchové plochy. Tento válcovitý vzorek je nasakován v syntetické moči při 31°C po dalších 6 minut. Pak je vzorek odstraněn ze syntetické moči a umístěn na plochou žulovou základnu pod měrku vhodnou ke změření tloušťky vzorku jako výše. Po uplynutí 2 až 3 minut je zaznamenána rozšířená tloušťka (XI).

Expanzní faktor (EF) je vypočítán jako: EF = X1/X0.

E. Způsob (odstředivého úbytku^-) měření mezifázového napětí (IFT)

Mezifázové napětí způsobu odstředivého projednávané žádosti US s výjimkou, olejové fáze (IFT) je měřeno při 50°C pomoci úbytku, popsaného ve společně pořadového č. 989 270 (Dryer et al.), podané 11. prosince 1992 (zde zapracované referencí), že (1) monomerová směs použitá při přípravě obsahuje styrén, divinylbenzen (55% technické kvality), 2-Ethylhexylakrylát, a 1,4-butanedioldimetakrylát ve váhovém poměru 14:14:60:12; (2) koncentrace emulgátoru v olejové fázi, je měněna ředěním z horní koncentrace obecně asi 5-10 %, dolů na koncentraci, kde se IFT zvyšuje na hodnotu, která je alespoň o asi 10 dynů/cm větší než minimální IFT, či asi 18 dynů/cm, kterákoli z nich je menší;

(3) ke stanovení minimálního IFT je užita nepřerušovaná čára tažená diagramem IFT versus zaznamenaná koncentrace emulgátoru (profil); (4) koncentrace kritické agregace (CAC) .r” je určena extrapolací nízké koncentrace, obecně lineárního dílu IFT versus zaznamenaný diagram koncentrace (t.j. ta část křivky typicky použitá k výpočtu povrchové plochy na molekulu v mezifázi (rozhraní), viz. například Povrchová aktivní činidla a mezifázové jevy, druhé vydání, Milton J. Rosen, 1989, strany 64-69), na vyšší koncentraci; koncentrace emulgátoru na této odpovídající minimální IFT je brána extrapolované čáře jako CAC. Obecně se používá

Žádoucně dvakrát horní koncentrace je užitá horní hv^\ (?+·, emulgátoru asi 5-10 %.

koncentrace emulgátoru alespoň (žádoucněji alespoň asi třikrát) CAC daného v olejové fázi za emulgátorů s rozpustností okolní teploty méně než 5 ýáhovygft %, může být limit horní koncentrace snížen, pokud při teplotě 50°C je tato koncentrace stále ještě asi dvakrát CAC daného emulgátoru.

emulgátoru. U

r.

F. Kapilární absorpční tlaky

Křivka kapilární absorpční izotermy je generována použitím testu absorpční kapacity vertikálního průsaku, popsaného v Testovacích způsobech společně projednávané přihlášky US, pořadové číslo 989 270 (Drier et al.), podané 11. prosince 1992, jež je zde zapracována referencí, s výjimkou při 31°C spíše než při 37°C. Daná křivka je diagramem absorpční kapacity každého segmentu jako funkce prosáknuté výšky, použitím vzdálenosti s vršku vodního rezervoáru do bodu středu každého segmentu pro výšku h. Kapilární absorpční tlak je vzat jako výška pěny, která má absorpční kapacitu jedné poloviny volné absorpční kapacity dané pěny.

V. Specifické příklady

Tyto příklady dokládají konkrétní výrobu rozpínacích (zhroucených, slisovaných) pěn HIPE podle tohoto vynálezu.

Příklad 1 :_Příprava pěny z HIPE

A) Příprava HIPE sloučenina diglycerolu

Performance

Bezvodý chlorid vápenatý (36,32 kg) a peroxodvojsíran draselný (189 g) jsou rozpuštěny v 378 litrech vody. To zajišťuje proud vodní fáze k použití v kontinuálním procesu formování emulze HIPE.

K monomerové kombinaci obsahující styren (420 g), divinylbenzen 55% technické jakosti (1 320 g) a 2-ethylhexylakrylát (3 780 g), a 1,4-butanedioldimethakrylátu (480

g) je přidán diglycerolový monooleát vysoké čistoty (360 g) a Tinuvin 765 (30 g) [bis(1,2,2,5,5-pentamethylpiperidiny1) sebakát]. Tento diglycerolový monooleát je připraven podle obecného postupu přípravy polyglycerolových esterů, popsané ve společně projednávané přihlášce US, pořadového čísla 989 270 (Dyer et al . ) , podané 11. prosince 1992. Polyglycerolová obsahující přibližně 97% či více procent méně procent triglycerolu (Solvay Conn.) je esterifikována a 3% ci

Chemicals; Greenwich, pomocí mastných kyselin, majících složení obsahující přibližně: 71% C18:l,

016:0, a 11% jiných mastných mastné kyseliny 4% 018:2, 9% 016:1, 5% kyselin (Emersol-233LL,

Emery/Henkel) ve váhovém poměru polyglycerol:mastná kyselina přibližně

60:40, použitím hydroxydu sodného jako katalyzátoru při asi 225°C za podmínek mechanického míchání, kropení dusíkem, a postupně zvyšování vakua, s následnou neutralizací fosforečné kyseliny, chlazením na asi 85°C, a usazením ke snížení úrovně nezreagovaných polyglycerolů.

5* Γ esterové reakce je nejprve dva odstředivé molekulární spojené do serie za účelem

Produkt polyglycerolové frakčně destilován skrze destilační přístroje CMS-15A, zmenšení úrovní nezreagovaných polyglycerolů a mastných kyselin a pak redestilován skrze destilační přístroje k získání destilačních frakcí bohatých na diglycerolové monoestery. Typické podmínky pro konečný destilační průchod jsou velikost dodávání asi 15 liber/hod. (asi 6,8 kg/hod.),vakuum odplynovače asi 21-26 mikronů, vakuum na zvonu asi 6-12 mikronů, teplota dodávání asi 170°C, a teplota rezidua asi 180°C. Destilační frakce bohaté na diglycerolové monoestery jsou spojeny, dávající produkt reakce (jak stanoveno chromatografií superkritického fluida), obsahující přibližně 50% diglycerolmonooleátu, 27% j iných diglycerolových monoesterů, 20% polyglycerolů, a 3% jiných polyglycerolových esterů. Výsledný diglycerolový monooleátový emulgátor uděluje minimální hodnotu napětí olejové fáze/vodní fáze přibližně 1,0 koncentraci kritické agregace přibli žně 0,9 procenta. Po smíchání je produkt reakce ponechán sed imentovat. Povrch je stažen a použit v olejové fázi jako emulgátor při formování HIPE. (Asi 20 g lepkavého rezidua je dáno do odpadu.)

Oddělené proudy olejové (22°C) a vodní fáze (42-44°C) jsou dodávány do dynamického míchacího přístroje. Důkladné míchání spojených proudů v dynamickém míchacím přístroji se provádí pomocí oběžného kola s kolíky. V tomto měřítku zahrnu je vhodné oběžné kolo s kolíky válcovitou asi 21,6 cm dlouhou, s průměrem asi 1,9 cm. Tato hřídel drží 4 řady kolíků, 2 řady se 17 kolíky a 2 řady se 16 kolíky, každý s průměrem 0,5 cm, protahující se směrem od středové osy hřídele do délky 1,6 cm. Oběžné kolo s kolíky je upevněno ve válcovitém rukávu, jenž formuje dynamický míchací přístroj, a kolíky mají mezeru 0,8 mm od stěn válcovitého rukávu.

mez i fázového dynu/cm, a váhového přes noc i?

provozu hřídel i

Po proudu dynamického namontován spirálový statický tlaku v dynamické míchačce a (zapracování) komponentů do formována. Tento statický míchacího přístroje je mixer, k zajištění zpětného zajištění zvýšeného vpravení jež je nakonec (35,6 cm) Statickým emulze, mixer je 14 palců dlouhý, s vnějším průměrem 0,5 palce (1,3 cm) mixerem je TAH Industries Model 070-821, upravený odříznutím 2,4 palce (6,1 cm).

Spojená sestava míchacího přístroje je naplněna olejovou a vodní fází v poměru 3 dílů vody na 1 díl oleje. Dynamický míchací přístroj je odvzdušněn, ahy se umožnil únik vzduchu, zatímco se přístroj úplně naplní. Toky proudu při plnění jsou 1,89 g/sek. olejové fáze a 5,68 cm³/sec.

vodní fáze.

Jakmile je nastavení přístroje naplněno, začíná míchání v dynamickém mixeru, s oběžným kolem otáčejícím se rychlostí 1 800 otáček/min. Míra toku vodní fáze je pak ustáleně zvýšena na úroveň 45,4 cc/sek., a tok olejové fáze je zredukován na 0,82 g/sek po době asi 2 minut. Zpětný tlak vytvářený dynamickým a statickým mixerem je v tomto bodě 13,4 PSI (92 kPa). Rychlost oběžného kola je pak po 120 vteřinách ustáleně snížena na rychlost 1 200 otáček/min. Zpětný tlak klesá na 5,4 PSI (37 kPa). V tomto bodě je rychlost oběžného kola okamžitě zvýšena na 1 800 otáček/mi-n. Zpětný tlak systému se zvyšuje na 6,5 PSI (44 kPa) a zůstává poté konstantním.. Výsledná HIPE má poměr vody k oleji asi 55:1.

B. Polymerizace/tvrzení HIPE

Emulze HIPE ze statického mixeru je sbírána do kulaté polypropylenové kádě s průměrem 17 palců (43 cm) a výškou 7,5 palce (10 cm), s koncentrickou vložkou vyrobenou z plastické hmoty Celcon. Vložka má průměr 5 palců (12,7 cm) ve své základně a. 4,75 palce (12 cm) v průměru na svém vršku a je 6,75 palce (17,4 cm) vysoká. HIPE obsahující kádě jsou uchovávány v místnosti udržované v teplotě 65°C po dobu 18 hodin, aby se pěna vytvrdila a zajistila polymerovou pěnu HIPE.

C. Vymytí a odvodnění pěny

Vytvrzená pěna HIPE je odstraněna z kádí. Pěna v tomto bodě obsahuje reziduální vodní fázi (obsahující rozpuštěné emulgátory, elektrolyt a rezidua iniciátoru a iniciátor), mající asi 50-60 krát (5O-6OX) /záW po lymer/Lafo váných monomerů. Pěna je krájena ostrou reciproční pilovou čepelí do vrstev o tloušťce 0,145 palce (0,368 cm). Tyto vrstvy jsou pak podrobeny stlačení v řadě 2 porézních, svěracích válců, vybavených vakuem, které postupně snižují obsah reziduální vodní fáze pěny do asi 6 krát (6X) váhy polymerizovaných monomerů. V tomto bodě jsou pak tyto vrstvy ^s resaturovány pomocí 1,5% roztoku CaCL- při 60°C, jsou stlačovány v řadě třech porézních svěracích válců vybavených >' vakuem do obsahu vodní fáze asi 4X. Obsah Cacla pěny je asi mezi 8 a 10%.

Pěna HIPE zůstává stlačena po konečném svěru _v tloušťce asi 0,019 palce (0,048 cm). Pěna je pak sušena na vzduchu po dobu asi 16 hodin. Toto sušení snižuje obsah vlhkosti na asi 9-17% váhy polymer izovaného materiálu. V tomto bodě jsou pěnové vrstvy velmi řasitelné. Ve svém zhrouceném (lisovaném) stavu je hustota této pěny asi 0,14 g/cm³. Když je rozšířena v syntetické moči Jayco, její volná absorpční kapacita je asi 54 ml/g a má skelnou přechodovou teplotu 19°C.

Příklad 2: Příprava pěny z HIPE

A) Příprava HIPE

Bezvodý chlorid vápenatý (36,32 kg) a peroxodvojsíran draselný (189 g) jsou rozpuštěny v 378 litrech vody. To zajišťuje proud vodní fáze k použití v kontinuálním procesu formování emulze HIPE.

K monomerové kombinaci obsahující destilovaný divinylbenzen (40% divinylbenzenu a 60% ethylstyrénu)(2 100 g), 2-ethylhexylakrylát (3 .300g), a hexanedioldiakrylát (600 g) je přidán diglycerolový monooleát vysoké čistoty (360 g) a Tinuvin 765 (30 g). Diglycerolový monooleátový emulgátor (Grindsted Products, Brabrand, Dánsko) obsahuje přibližně 81% diglycerolmonooleátu, 1% jiných diglycerolových monoesterů, 3% polyglycerolů a 15% jiných polyglycerolových esterů, udělujíce minimální hodnotu mezifázového napětí olejové fáze/vodní fáze přibližně 2,5 dynu/cm, a má koncentraci kritické agregace přibližně 2,9 váhového procenta. Po smíchání je směs emulgátoru ponechána přes noc se usadit. Není formováno žádné viditelné reziduum a všechna směs je stažena a použita v olejové fázi jako emulgátor ve formování HIPE.

Oddělené proudy olejové (25°C) a vodní fáze (53-55°C) jsou dodávány do dynamického míchacího přístroje jako je tomu v Příkladu 1. Část materiálu vycházejícího z dynamického míchacího přístroje je stahována a recirkulována prostřednictvím recirkulační smyčky jak je to znázorněno a popsáno na příslušném obrázku společně projednávané přihlášky US 08/370694 (Thomas A. DesMarais), podané 10. ledna 1995, Věc 5543 (,zde zapracována referencí), do bodu vstupu proudů olejové a vodní fáze do dynamické míchací zóny.

Spojený míchací a recirkulační přístroj jsou naplněny olejovou a vodní fází v poměru 3 dílů vody na 1 díl oleje.

Dynamický míchací přístroj je odvzdušněn, aby se umožnil únik vzduchu, zatímco se přístroj úplně naplní. Toky proudu

A £při plnění jsou 3,78 g/sek. vodní fáze, s asi 15 ccm/sek.

Jakmile je nastavení vodní fáze je snížena na olejové fáze a 11,35 ciu³/sec. v recirkulační smyčce, přístroje naplněno, míra toku polovinu ke snížení tlaku, •χ vzrostlého zatímco bylo odvzdušnění uzavřeno. Míchání je pak započato v dynamickém mixeru, s oběžným kolem otáčejícím se rychlostí 1 800 ot/min. Míra toku vodní fáze je pak ustáleně zvýšena na úroveň 45,4 ccm/sek. po době asi 1 minuty, a míra toku olejové fáze je redukována na 0,757 g/ sek. po době asi 2 minut. Míra recirkulace je plynule zvýšena na asi 45 ccm/sek. během posledně uvedené časové periody. Zpětný tlak vytvářený dynamickým a statickým mixerem je v tomto bodě 10 PSI (69 kPa). Rychlost čerpadla Waukesha je pak ustáleně snížena, aby dodávala dávku recirkulace asi 11 ccm/sek.

B. Polymerizace/tvrzení HIPE

Zformovaná emulze vytékající ze statického mixeru je v tomto bodě sbírána do kulaté polypropylenové kádě s průměrem 17 palců (43 cm) a výškou 7,5 palce (10 cm), s koncentrickou vložkou vyrobenou z plastické hmoty Celcon. Vložka má průměr 5 palců (12,7 cm) ve své základně a 4,75 palce (12cm) v průměru na svém vršku a je 6,75 palce (17,4 cm) vysoká. Emulzi obsahující kádě jsou uchovávány v místnosti udržované při teplotě 65°C po dobu 18 hodin, aby se přivodila polymerizace emulze v kontejneru a tím zformovala polymerová pěna.

C. Vymytí a odvodnění pěny

Vytvrzená pěna HIPE je odstraněna z kádí. Pěna v tomto bodě obsahuje reziduální vodní fázi (obsahující rozpuštěné emulgátory, elektrolyt a mající asi 50-60 krát rezidua iniciátoru a iniciátor), (50-60X). váhu polymerizovaných monomerů. Pěna je krájena ostrou reciproční pilovou čepelí do vrstev o tloušťce 0,160 palce (0,406 cm). Tyto vrstvy jsou pak podrobeny stlačování v řadě 2 porézních, svěracích vakuem, které postupně snižují obsah válců, vybavených reziduální vodní polymer izovaného materiálu, vrstvy znovunasyceny pomocí fáze pěny do asi 6 krát (6X) váhy V tomto bodě jsou pak tyto 1,5% roztoku CaCLa při 60°C, jsou stlačovány v řadě třech porézních svěracích válců vybavených vakuem do obsahu vodní fáze asi 4X. Obsah CacL· dané pěny je asi mezi 8 a 10%.

Pěna zůstává stlačenou po konečném svěru v tloušťce asi 0,021 palce (0,053 cm). Pěna je pak sušena na vzduchu po dobu asi 16 hodin. Toto sušení snižuje obsah vlhkosti na asi 9-17% váhy polymerizovaného materiálu. V tomto bodě jsou pěnové vrstvy velmi řasitelné. Pěna rovněž’ obsahuje asi 5 váhových procent reziduálního diglycerolového monooleátového emulgátoru. Ve svém zhrouceném (slisovaném) stavu je hustota této pěny asi 0,14 g/cm³. Když je rozšířena (expanduje) v syntetické moči Jayco, její volná absorpční kapacita je asi 60 ml/g a má skelnou přechodovou teplotu asi 23°C.

Příklad 3: Příprava pěn z HIPE z různých monomerů

Absorpční pěny jsou připravovány z emulzí HIPE, jež mají proměnlivé monomerové komponenty, použitím podobných (stejných) postupů jako jsou ty popsané v Příkladech 1 anebo výše. Vzorce monomerů, poměry vody olej i (W:0), a fyzikální vlastnosti těchto pěn .(RTCD), expanzní faktor a T=r) jsou znázorněny tohoto popisu.

Tabulce 1 na následující straně

Tabulka 1

Vzp rek		Vzorec STY:EST:DVB :DA*	: EHA	Druhé zes i t. typ (DA) *	Poměr* * W:0	RTCD (%)	Expanzní faktor (X)	Tg· (C°) * >k *
1 1		16:7,2:8,8:55	: 13*	BDMA	60,7	11,5	8,3	35 _
2		11,25:13,75:60	: 5**	EGDMA	55,8	8,0	6,5	27 '
3		7:9,9:12,1:63:8	BDMA	55,9	9,5	7,5	18 _
		10:11,25:13,75	:55:10	HDDA	62,6	5,8	6,5	31 1 _I
5		0:21:14:55:	10	HDDA	60,6	6,8	6,8	22 | I
6		.0:21:14:55:	10	HDDA	59,6	o Q	7,5	23
7		9,5:11,5:14:	55 : 10	HDDA	59,8	6,3	7,7	28 I
8		0:14,4:17,6:	68 : 0	_	55,9	11,1	7,4 _

Vysvětíivky:

*STY = styren

EST = ethylstyren

DVB = divinylbenzen

EHA = 2-ethylhexylakrylát

BDMA = l,4-butanediol-dimetakrylát

EGDMA = ethylen-glykol-dimetakrylát

HDDA = 1,6-hexanediol-diakrylát ** objem k váze *** pomocí DMA

Příklad 4: Plena vyrobená pomocí pěny HIPE

Je připravena jednorázová plena s použitím konfigurace (sestavení) a komponentů, jež jsou znázorněny na rozloženém pohledu na Obr. 7. Tato plena zahrnuje horní vrstvu 70, tekutinami nepropustnou dolní vrstvu 71 , a absorpční jádro s duální vrstvou, umístěné mezi touto horní vrstvou a dolní vrstvou. Absorpční jádro s duální vrstvou obsahuje modifikovanou, ve tvaru přesýpacích hodin formovanou, zásobní/redistribuční vrstvu 72 fluida, která obsahuje zhroucené (slisované) pěny HIPE podle Příkladů 1, 2 nebo 3, umístěné pod ve tvaru přesýpacích hodin formovanou, fluidum přijímací vrstvou 7 3. Asi 10 gramů této lisované pěny HIPE je použito ke zformování řečené zásobní/redistribuční vrstvy 72, která má ve svém slisovaném stavu povrchovou plochu asi 52,5 čtverečního palce (339 cm²) a tloušťku asi 0,1 palce (0,25 cm) .

Horní vrstva 70 obsahuje dva v podstatě paralelní proužky 74 bariérové nohové manžety s elastikem. K dolní vrstvě 71 pleny jsou připevněny dva obdélníkové, elastikované pasové členy 7 5 . Ke každému zakončení dolní vrstvy jsou rovněž připojeny dva pasové prvky 76., sestavené z polyetylénu. K dolní vrstvě 71 jsou připevněny také dva paralelní nohové elastické proužky 77. Vrstva z polyetylénu 78 je připevněna k dolní vrstvě jako k upevnění určený povrch pro dva kousky 79 pásky Y, která může být použita k připevnění této pleny okolo svého nositele.

Přijímací vrstva 73. jádra pleny může obsahovat směs 92%:8% mokrým procesem ložených, ztužených, zatočených zkadeřených celulozových (na základě celulózy) vláken a tradičních, neztužených celulozových vláken. Tato ztužená, zatočená zkadeřená celulozová vlákna jsou vyráběna z buničiny kraft jižních měkkých dřevin (vlákenné chmýří Foley), které byly zesítěny pomocí glutaraldehydu do rozsahu asi 2,5 moloprocent základu suché, vláknité celulozové anhydroglukozové báze. Tato vlákna jsou zesítěna podle suchého zesítovacího postupu tak, jak je popsán v patentu US 4 822 453 (Dean et al,)·, vydaném 18. dubna 1989.

Tato ztužená vlákna jsou podobná vláknům, která mají charakteristiky uvedené v následující Tabulce 2.

Tabulka 2

Ztužená, zatočená, zkadeřená celulozová (STCC) vlákna

Typ = buničina kraft jižních měkkých dřevin, zesítěná pomocí glutaraldehydu do rozsahu 1,41 moloprocenta na suchou vláknitou celulozovou anhydroglukozovou bázi

Počet zákrutů za sucha = 6,8 uzlíků/mm

Počet zákrutů za mokra = 5,1 uzlíků/mm

2-Propanol retenční hodnota = 24 % ;

Voda retenční hodnota = 37 %

Faktor zkadeření = 0,63

Tradiční neztužená celulozová vlákna použitá v kombinaci s vlákny STCC jsou rovněž vyráběna z vlákenného chmýří Foley. Tato neztnžená celulozová vlákna jsou rafinována na asi 200 CSF (Canadian Standard Freeness, přibližně jednotek odvodňovací schopnosti kanadského standardu).

Přijímací vrstva 73 má průměrnou hustotu za suchého stavu asi 0,01 g/cm³, průměrnou hustotu na základě nasycení syntetickou močí suché Xáhr&v^ báze asi 0,08 g/cm³, a průměrnou plošnou

0,03 g/cm³. Asi 8 gramů fluidum přijímací vrstvy je použito v jádru pleny. Povrchová plocha přijímací vrstvy fluida je asi 46,8 palce čtverečního (302 cm²). Tato má tloušťku asi 0,44 cm. Podobné výsledky mohou být dosaženy, když jsou v přijímací vrstvě 73 tohoto absorpčního jádra suchým procesem ložená ztužená vlákna nahrazena za mokrým procesem ložená ztužená vlákna.

Přijímací vrstva 73 může rovněž obsahovat přijímací/ zásobní pěnu, vyrobenou podle Příkladů 1, 2 anebo 3 společně projednávané přihlášky US, pořadového čísla 08/370695 (Keith J. Stone et al.), podané 10. ledna 1995, Věc číslo 5544, která je v tomto materiálu zapracována referencí.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Rxozpínací polymerový pěnový materiál, jenž se při kontaktu s vodnatými fluidy může rozšiřovat a absorbovat tato fluida^ tento absorpční polymerový pěnový materiál obsahuje hydrofilní, flexibilní, neiontovou polymerovou pěnovou strukturu ze vzájemně propojených, otevřených celulárních prostorů, která se vyznačuje tím, že má:

   A) specifickou povrchovou plochu na objem pěny alespoň 0,025 m“/ccm, přednostně alespo“ ~ J/ccm;

   B) v sobě zapracované alespoň 0,1% /řéHaý” toxikologicky přijatelné, hydroskopické hydratované soli;

   C) ve svém lisovaném stavu expanzní tlak 30 kPa anebo menší a

   D) volnou absorpční kapacitu od 55 do 100 ml/g;

   E) poměr rozšířené k lisované tloušťce alespoň 6:1;

   F) rezistenci vůči odchýlení (deflekce) stlačením 40%, či menší, přednostně od 4 do 15%, při měření za omezujícího tlaku 5,1 kPa.

   2. Pěnový materiál podle nároku 1,vyznačující se t i m, že tato pěnová struktura má:

   A) specifickou povrchovou plochu kapilárního sání od 3 do 15, přednostně od 5 do 11 m²/g;

   B)

   4%, přednostně od 2 od 1 do 10

   C) hloridu vápenatého, a od 0,5 do

   10% Jřáhry fiydrof i 1 izu j i čího povrchového aktivního prostředku, zapracovaného v sobě k učinění povrchu pěnové struktury hydrofilním;

   D) ve svém lisovaném stavu expanzní tlak od 7 do 20 kPa;

   E) volnou absorpční kapacitu od 55 do 75 ml/g;

   F) poměr rozšířené k lisované tloušťce od 6:1 do 10:1;

   G) rezistenci vůči odchýlení (deflekci) stlačením od 2 do 25¾.

   3. Pěnový materiál podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje polymerizovanou emulzi vody v oleji mající:

   1) olejovou fázi obsahující:

   V\yv\.ef k o {//

   a) od 85 do 98%, přednostně od 90 do 97% Tcfhy raonomerového komponentu, schopného formování kopolymerů majícího hodnotu Tg pod 35°C nebo nižší, přednostně od 15°C do 30°C, tento monomerový komponent obsahuje:

   i) od 45 do 70% ý^á-h·^ ve vodě v podstatě nerozpustného monofunkčního monomeru, schopného formování polymeru majícího Tg 25°C.anebo nižší, ii) od 10 do 30% v-áh_y_ v podstatě ve vodě nerozpustného monofunkčního komonomeru, schopného udělení houževnatosti ekvivalentní té, kterou poskytuje styrén, iii) od 5 do 25% VáTrý^- prvního, ve vodě v podstatě nerozpustného polyfunkčního zesíťovacího prostředku, zvoleného ze skupiny skládající se z divinyl68 benzenů, trivinylbenzenů, divinyltoluenů, divinylxylenů, divinylnaftalenů, divinylalkylbenzenů, divinylfenanthrenů, divinylbifenylů, divinyldifenylmethanů, divinylbenzylů, divinylfenyletherů, divínyldifenylsulfidů, divinylfuranů, divinylsulfidu, divinylsulfonu, a jejich směsí, a hv^A o ίΊ i iv) od 0 do 15% ý-áh-y/ druhého, ve vodě v podstatě nerozpustného polyfunkčního zesíťovacího prostředku, zvoleného ze skupiny skládající se z polyfunkčních akrylátů, metakrylátů, akrylamidů, metakrylamidů a jejich směsí, a

   b) od 2 do 15%, přednostně od 3 do 10% emulgátorového komponentu, který je rozpustný v olejové fázi a jenž je vhodný pro formování stabilní emulze vody v oleji, a
2. 2) vodní fázi obsahující od 0,2 do 20%, přednostně od 1 do 10%,^^^ý^ve vodě rozpustného elektrolytu, přednostně chloridu vápenatého;
3. 3) poměr objemu k /vágý? vodní fáze vůči olejové fázi v rozmezí od 55:1 do 100:1, přednostně od 55:1 do 75:1.

   4. Pěnový materiál podle nároku 3, vyznačující se t í m, že monomerový komponent obsahuje:

   i) od 50 do 65% váiry-· monomer zvolený ze skupiny skládající se z alkylakrylátů C₄-Ci4, aryl a alkarylakrylátů, alkylmetakrylátů Ce-Cie, akrylamidů, alkylstyrénů C4-C12 a jejich směsí, hmth.

   ii) od 15 do 23% vátry^ monomer zvolený ze skupiny skládající se ze styrénu, ethylstyrénu a jejich směsí, iii) od 12 do inylhenzen, a iv) od 7 do 13% >vá‘H~y druhý zesíťovací prostředek zvolený ze skupiny skládající se z 1,4-butanedioldimethakrylátu, ethylenglykold imethakrylátu,

   1,6-hexanedioldiakrylátu, a jejich směsí.

   Pěnový materiál podle nároku 4, vyznačující se t í m, že řečený monomer (i) je zvolen ze skupiny obsahující butylakrylát, hexylakrylát, oktylakrylát. 2-ethylhexy1akrylát, nonylakrylát, decylakrylát, dodecylakrylát, benzylakrylát, oktylmethakrylát, isodecylakrylát, nonylfenylakrylát, nonylmet hakrylát, dodecylmethakrylát, tetradecylakrylát, hexylmethakrylát, decylmethakrylát, isodecylmethakrylát, tetradecylmethakrylát, N-oktadecylakrylamid, p-n-oktylstyrén, a jejich směsi

   6. Absorpční výrobek obzvláště vhodný pro pohlcování zadržování vodnatých tělových fluid, jenž obsahuje:

   I) dolní (podkladovou) vrstvu a,

   II) absorpční jádro . sdružené s touto dolní vrstvou tak, že absorpční jádro je umístěno mezi dolní vrstvou a regionem vyměšování fluida nositele daného absorpčního výrobku, absorpční jádro se v y z ,n a č u j e t í m, že obsahuje pěnový materiál podle jakéhokoli z nároků 1 až 5.

   - 70 Absorpční výrobek podle nároku 6, vyznačující ti ra, že řečené absorpční jádro obsahuje: (1) fluidum přijímající vrstvu umístěnou v regionu vyměšování fluida, a (2) zásobní/redistribuční vrstvu fluida v tekutém spojení s řečenou fluidum přijímající vrstvou a obsahující pěnový materiál.

   Plena užitečná pro absorbování vodnatých tělových fluid vyměšovaných inkontinentním jedincem, která obsahuje:

   I) tekutinami relativně nepropustnou dolní vrstvu,

   II) tekutinami relativně propustnou horní vrstvu,

   III) absorpční jádro umístěné mezi dolní vrstvou a horní vrstvou, toto absorpční jádro se vyznačuje ti m, že obsahuje pěnový materiál podle jakéhokoli z nároků 1 až 5.

   Způsob výroby absorpčního polymerového pěnového materiálu, vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:

   A) formování emulze vody v oleji z

   1) olejové fáze obsahující:

   a) od 85 do 98%, přednostně od 90 do 97% váhy monomerového komponentu, schopného formování kopolymeru majícího hodnotu Tg pod asi 35°C či nižší, přednostně od 15°C do 30°C, tento monomerový komponent obsahuje:

   i) od 45 do 70% vérhy ve vodě v podstatě nerozpustného monofunkčního monomeru, schopného formování polymeru majícího T_g 25°C anebo nižší, iii) od 10 do 30% ván? v podstatě ve vodě nerozpustného monofunkčního komonomerů, schopného udělení houževnatosti přibližně ekvivalentní té, jíž poskytuje styrén, hMíÍdj .

   ván? prvního, ve vodě polyfunkčního zvoleného ze od 5 do 25% v podstatě nerozpustného zesíťovacího prostředku, skupiny skládající se z divinylbenzenů, tri vinylbenzenů, di vinyl toluenů, di vinylxylenů, divinylnaftalenů, divinylalkylbenzenů, divinylfenanthrenů, divinylbidivinyldifenylmethanů, divinyldivinylfenyletherů, divinyldifenylsulfidů, divinylfuranů, divinylsulfidu, divinylsulfonu, a jejich směsí, a fenylů, benzylů, iv) hmie/v váhy od 0 do 15% várfiy druhého, ve vodě v podstatě nerozpustného polyfunkčního zesítovacího prostředku, skupiny skládající se z akrylátů, methakrylátů, methakrylamidů a jejich směsí, a zvoleného ze polyfunkčních akrylamidů, od 3 do 10% který je rozpustný

   b) od 2 do 15%, přednostně emulgátorového komponentu, v olejové fázi a jenž je vhodný pro formování stabilní emulze vody v oleji, tento emulgátorový komponent obsahuje primární emulgátor, 40% emulgovacích mající alespoň asi složek zvolených ze z diglycerolmonoesterů skupiny skládající se rozvětvených mastných kyselin C16-C24, lineárních nenasycených mastných kyselin 0ιε-0₂₂, a lineárních nasycených mastných kyselin Ci₂-Ci₄;

   sorbi tanmonoesterů kyselin C16-C24, mastných kyselin i <$ i

   s .rozvětvených mastných lineárních nenasycených C16-C22, a lineárních nasycených mastných kyselin C12-C14;

   diglycerolových monoalifatických etherů rozvětvených alkoholů C1S-C24, lineárních nenasycených alkoholů C1S-C22, a lineárních nasycených alkoholů C12-C14 a jejich směsí; a &

   .·

   2) vodní fázi obsahující vodnatý roztok obsahující:

   tWWW.

   (a) od 0,2 do 20%, přednostně od 1 do 10% v-áirý ve vodě rozpustného elektrolytu, přednostně chloridu vápenatého, a (b) efektivní množství iniciátoru polymerizace,.

   3) poměr objemu k váze vodní fáze vůči olejové fázi v rozmezí od 55:1 do 100:1, přednostně od 55:1 do 75:1, nejpřednostněji od 55:1 do 65:1, a

   B) polymerizování monomerového komponentu v olejové fázi elmulze vody v oleji ke zformování polymerového pěnového materiálu.

   10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že obsahuje další krok odvodňování polymerového pěnového materiálu kroku B) do takového rozsahu, že je formován lisovaný polymerový pěnový materiál, který se při kontaktu s vodnatými fluidy bude opět rozšiřovat.

   Způsob podle jakéhokoli z nároků 9 až 10, vyznačuj íc í se t í m, že řečený monomerový komponent obsahuje:

   i) od 50 do 65% váhy monomer zvolený ze skupiny skládající se z alkylakrylátů C₄-Ci4, arylakrylátů, ii) iii) iv) alkylmethakrylátů Cs-Cis, akrylamidů, alkylstyrénů C-í-Ciz a jejich směsí, od 15 do 23% sřaíh-y^^lnonomer zvolený ze skupiny, skládající se ze styrénu, ethylstyrénu a jejich směsí, , hnuty · od 12 do 18% vá-hry divinylbenzen, a od 7 do 13% 'druhý zesítovací prostředek zvolený ze skupiny skládající se z 1,4-butanedioldimethakrylátu , ethylenglykoldimethakrylátu,

   1,6-hexanedioldiakrylátu, a jejich směsí.

   _f*r·,

   12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že monomer (i) je zvolen ze skupiny obsahující butylakrylát, hexylakrylát, oktylakrylát, 2-ethylhexylakrylát, nonylakrylát, decylakrylát, dodecylakrylát, isodecylakrylát, tetradecylakrylát, benzylakrylát, nonylfenylakrylát, hexylmethakrylát, oktylmethakrylát, nonylmethakrylát, decylmethakrylát, isodecylmethakrylát, dodecylmethakrylát, tetradecylmethakrylát, N-oktadecylakrylamid, p-n-oktylstyrén, a jejich směsi.

   13. Způsob podle jakéhokoli z nároků 9 až 12, vyznačuj íc í se t í m, že primární emulgátor obsahuje alespoň 70% emulgátorových komponentů zvolených ze skupiny skládající se z diglycerolmonooleátu, diglycerolmonomyristátu, diglycerolmonoisostearanu, diglycerolových monoesterů kokosových mastných kyselin, sorbitanmonooleátu, sorbitanmonomyri státu, sorbitanových _monoesterů kokosových mastných kyselin a jejich směsí.

   14. Způsob podle jakéhokoli z nároků 9 až 13, vyznačuj íc í se tím, že emulgátorový. komponent dále obsahuje sekundární emulgátor zvolený ze skupiny, ve které jsou fosfát i dylcholiny a fosfatidylcholin obsahující sloučeniny, alifatické betainy, s dlouhým řetězem C12-C22 dialifatické a s krátkým řetězem C1-C4 dialifatické, kvarterní amoniové

   - Ί4. soli, dialkoyl (alkenoyl)-2-hydroxyethy1 s dlouhým řetězem C12-C22, dialifatické kvarterní amoniové soli s krátkým řetězem C1-C4, dialifatické imidazolové kvarterní amoniové soli s dlouhým řetězem C12-C22, s krátkým řetězem Ci-C^ dialifatické a s dlouhým řetězem C12-C22 monoalifatické benzylové kvarterní amoniové soli, s dlouhým řetězem C12C22 dialkoyl(alkenoyl)-2-aminoethyl, s krátkým řetězem Ci-C₄ monoalifatické a s krátkým řetězem C1-C4 monohydroxyalifatické kvarterní amoniové soli, a jejich směsi ve váhovém poměru primárního emulgátorů k sekundárnímu emulgátorů od asi 50:1 do asi 1:4.

   15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že druhý emulgátor je zvolen ze skupiny, která se skládá z dimethylamoniummethylchloridu dikyselin z loje, dimethylamoniummethylsulfátu dikyselin z loje, a jejich směsí, av němž je váhový poměr primárního k sekundárnímu emulgátorů od 30:1 do 2:1.