DE69837332T2

DE69837332T2 - Absorbierende thermoplastische strangpress-schäume

Info

Publication number: DE69837332T2
Application number: DE69837332T
Authority: DE
Inventors: David G. Midland BLAND; Gene D. Midland ROSE; William G. Mt. Pleasant STOBBY; Steven W. Midland MORK; Thomas G. Midland STAPLES; Gordon D. Midland McCANN
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2018-06-12
Also published as: ATE356850T1; HUP0002619A3; JP4315474B2; EP0991435A2; WO1998056430A2; CA2289841A1; EP0991435B1; KR20010013714A; CN1259878A; WO1998056430A3; KR100626559B1; JP2002511031A; US6071580A; NO996110L; DE69837332D1; NO996110D0; CA2289841C; HUP0002619A2

Description

Der Stand der Technik betrifft verschiedene Schaumstoffe, die bei Anwendungen eingesetzt werden können, wo es um die Saugfähigkeit geht. Zwei Varianten sind Schaumstoffe aus einer Emulsion mit einer hohen inneren Phase (HIPE-Schaumstoffe) und extrudierte, offenzellige thermoplastische Schaumstoffe. HIPE-Schaumstoffe finden sich zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 5,372,766 und 5,387,207, und extrudierte, offenzellige thermoplastische Schaumstoffe finden sich zum Beispiel in der Kanadischen Patentanmeldung 2,129,278 und in der Japanischen Anmeldung Nr. 2-120339. Die EP 642 907 beschreibt einen aufgeschäumten, offenzelligen Schaumstoff, der in der Lage ist, Flüssigkeiten aufzusaugen.
HIPE-Schaumstoffe werden gebildet durch die Vernetzungspolymerisation hydrophober Monomere als kontinuierliche Phase einer Wasser-in-Öl-Emulsion, bei der die Wasserphase mindestens 70 Gew.-% und typischerweise mehr als 95 Gew.-% ausmacht. Die Struktur von HIPE-Schaumstoffen hängt von ihrer Zusammensetzung und ihrem Herstellungsverfahren ab, aber die am meisten erwünschten Schaumstoffe zum Aufsaugen großer Mengen an Flüssigkeit sind im Wesentlichen offenzellige Schaumstoffe mit dünnen Zellwänden, die zahlreiche Poren enthalten, die mit benachbarten Zellen in Verbindung stehen. Es können HIPE-Schaumstoffe hergestellt werden, die relativ hohe Absorptionsgeschwindigkeiten und eine Saugfähigkeit von mehr als 25 Gramm Wasser pro Gramm Schaumstoff haben. HIPE-Schaumstoffe sind also sehr nützlich beim Aufsaugen von Flüssigkeiten. HIPE-Schaumstoffe sind jedoch teuer wegen der bei ihrer Herstellung verwendeten großen Mengen an Wasser.
Extrudierte, offenzellige thermoplastische Schaumstoffe haben typischerweise wesentlich mehr innere Struktur als HIPE-Schaumstoffe. Sie sind typischerweise aus miteinander verbundenen Stegen und Wänden gebildet, wobei der offenzeilige Charakter von einer relativ kleinen Zahl von Poren mit kleinem Durchmesser innerhalb relativ dicker Zellwände herrührt. Stege werden durch die sich schneidenden Zellwände gebildet. Die relativ beachtliche innere Zellstruktur und die kleinen Poren in den Zellwänden führen zu einem viskosen Fließen und einem Strömungswiderstand in dem Schaumstoff. Die relativ dicken Zellwände verringern die Flüssigkeitsmenge, die in dem Schaumstoff absorbiert werden kann. Die relativ kleine Zahl von Poren mit kleinem Durchmesser kann dazu führen, dass einige Teile des Schaumstoffs nicht zugänglich sind für das Aufsaugen von Flüssigkeit. Vorbekannte extrudierte, offenzellige Schaumstoffe, sogar jene mit einem offenzelligen Anteil von im Wesentlichen 100 Prozent, zeigen somit typischerweise sowohl eine relativ geringe Saugfähigkeit als auch eine relativ niedrige Absorptionsgeschwindigkeit.
Es wäre wünschenswert, einen extrudierten, offenzelligen thermoplastischen Schaumstoff zu haben, der sowohl eine hohe Saugfähigkeit als auch eine hohe Absorptionsgeschwindigkeit zeigt. Außerdem wäre es wünschenswert, wenn die Absorptionsgeschwindigkeit in speziellen Richtungen oder Dimensionen in dem Schaumstoff verbessert werden könnte.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gibt es einen extrudierten, offenzelligen thermoplastischen Schaumstoff. Der Schaumstoff hat einen offenzelligen Anteil von etwa 50 Prozent oder mehr und eine durchschnittliche Zellgröße von bis zu etwa 1,5 mm. Der Schaumstoff ist in der Lage, eine Flüssigkeit zu mindestens 50 Prozent seiner theoretischen Volumenkapazität aufzusaugen. Der Schaumstoff hat eine durchschnittliche äquivalente Porengröße von etwa 5 μm oder mehr. Der Schaumstoff hat vorzugsweise eine im Wesentlichen aus Zellwänden und Zellstegen bestehende Struktur.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gibt es ein Verfahren zur Herstellung eines oben definierten extrudierten offenzelligen thermoplastischen Schaumstoffs gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren wird ein schäumbares thermoplastisches Gel, das eine Mischung aus einem thermoplastischen Material und einem Treibmittel umfasst, aus einer Extrusionsdüse extrudiert und aufgeschäumt, um ein aufschäumendes Extrudat zu bilden, das aufschäumt, um den Schaumstoff zu bilden. Das Extrudat wird beim Austritt aus der Extrusionsdüse gedehnt und soweit aufgeschäumt, dass sich die durchschnittliche Zellgröße ergibt, die in der Dehnungsdimension mindestens etwa 25 Prozent größer ist als die durchschnittliche Zellgröße in mindestens einer der beiden anderen Dimensionen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gibt es ein Verfahren zum Verbessern der Saugfähigkeit eines offenzelligen Schaumstoffs mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen des Schaumstoffs, b) Aufbringen eines Tensids auf eine freiliegende Fläche des Schaumstoffs in einer Weise, dass das Tensid an der Oberfläche bleibt und nicht wesentlich weiter in den Schaumstoff hinein einsickert. Vorzugsweise wird das Tensid in Form einer Lösung aufgebracht und anschließend trocknen gelassen, um auf der freiliegenden Fläche einen Rückstand zu hinterlassen. Die Tensidlösung kann man durch Verdampfen oder unter Wärmeeinwirkung trocknen lassen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gibt es ein Verfahren zum Aufsaugen einer Flüssigkeit, wobei der vorliegende Schaumstoff so mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird, dass die Flüssigkeit aufgesaugt wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gibt es eine Fleischschale, die in der Lage ist, Fleisch darin aufzunehmen und zu halten, wobei die Fleischschale aus einer Schale und einem Einsatz besteht, der aus einem oben beschriebenen extrudierten, offenzelligen Schaumstoff besteht und in der Schale positioniert ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gibt es eine zur Verwendung am Körper geeignete Windel. Die Windel umfasst eine oben definierte Schaumstoffschicht gemäß der ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine mit dem Rasterelektronenmikroskop aufgenommene Mikroaufnahme eines Querschnitts eines saugfähigen Schaumstoffs. Die Mikroaufnahme wurde mit einer 71,7-fachen Vergrößerung aufgenommen. Der Schaumstoff hat eine durchschnittliche Zellgröße von 200–300 μm. Der Schaumstoff ist bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen.
2 ist eine mit dem Rasterelektronenmikroskop aufgenommene Mikroaufnahme eines Querschnitts eines saugfähigen Schaumstoffs. Die Mikroaufnahme wurde mit einer 113-fachen Vergrößerung aufgenommen. Der Schaumstoff hat eine durchschnittliche Zellgröße von 200–300 μm. Der Schaumstoff ist bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen.
3 ist eine mit dem Rasterelektronenmikroskop aufgenommene Mikroaufnahme eines Querschnitts eines saugfähigen Schaumstoffs. Die Mikroaufnahme wurde mit einer 99,9-fachen Vergrößerung aufgenommen. Der Schaumstoff hat eine durchschnittliche Zellgröße von 200–300 μm. Der Schaumstoff ist bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen.
4 ist eine mit dem Rasterelektronenmikroskop aufgenommene Mikroaufnahme eines Querschnitts eines saugfähigen Schaumstoffs. Die Mikroaufnahme wurde mit einer 44,4-fachen Vergrößerung aufgenommen. Der Schaumstoff hat eine durchschnittliche Zellgröße von 200–300 μm. Der Schaumstoff ist bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen.
5 ist eine mit dem Rasterelektronenmikroskop aufgenommene Mikroaufnahme eines Querschnitts eines saugfähigen Schaumstoffs. Die Mikroaufnahme wurde mit einer 30,1-fachen Vergrößerung aufgenommen. Der Schaumstoff hat eine durchschnittliche Zellgröße von 200–300 μm. Der Schaumstoff ist bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen.
6 ist eine schematische Seitenansicht eines Extrusionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Extrusionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine perspektivische Ansicht einer zum Messen der äquivalenten durchschnittlichen Porengröße verwendeten Vorrichtung.
9 ist eine graphische Darstellung der Porenvolumenverteilung und des aufgesaugten kumulativen Volumens im Vergleich zum Druckabfall für einen Musterdatensatz, wie er mit der Vorrichtung von 3 gemessen werden kann.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Fleischschale der vorliegenden Erfindung, wobei sich in der Fleischschale Fleisch befindet.
11 ist ein Querschnitt der Fleischschale von 4 längs einer Linie 6-6.
Ausführliche Beschreibung
Die extrudierten, offenzelligen thermoplastischen Schaumstoffe der vorliegenden Erfindung zeigen ausgezeichnete und unerwartete Absorptionseigenschaften und -merkmale.
Die vorliegenden Schaumstoffe unterscheiden sich von den vorbekannten extrudierten, offenzelligen Schaumstoffen in ihrer einzigartigen Struktur. Die vorliegenden Schaumstoffe haben eine im Wesentlichen aus Zellwänden und Zellstegen bestehende Struktur, zeigen aber dennoch ein größeres Verhältnis der effektiven durchschnittlichen Porengröße im Vergleich zur durchschnittlichen Zellgröße als Schaumstoffe nach dem Stand der Technik. Vorbekannte extrudierte offenzellige Schaumstoffe, sogar jene mit einem relativ hohen Grad des offenzelligen Anteils, d.h. 90–100 Prozent, haben relativ kleine Poren in ihren Zellwänden und ein begrenztes Maß an Poreninzidenz in dem gesamten Schaumstoff. Die relativ kleinen Poren und das begrenzte Maß an Poreninzidenz führen zu einer relativ niedrigen Absorptionsgeschwindigkeit und einer relativ geringen Saugfähigkeit infolge von viskosem Fließen und Strömungswiderstand.
Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, kann man sagen, dass das größere Verhältnis der effektiven durchschnittlichen Porengröße im Vergleich zur durchschnittlichen Zellgröße aus einem oder einer Kombination der folgenden Aspekte resultieren kann: Zellwände mit größeren Poren darin, ein größerer Anteil von Zellwänden mit Poren darin, ein größerer Anteil von Zellwänden insgesamt vertikal und horizontal zur Extrusionsrichtung mit Poren darin, und ein kleiner Anteil von Zellwänden, die in der Zellstruktur fehlen. Im Allgemeinen ist die Größe der Poren und/oder ihr Inzidenzgrad und/oder der Anteil von Zellwänden insgesamt vertikal und horizontal zur Extrusionsrichtung mit Poren darin und/oder der Anteil von Zellwänden, die bei dem vorliegenden Schaumstoff in der Zellstruktur fehlen, größer als bei vorbekannten extrudierten, offenzelligen Schaumstoffen von im Wesentlichen äquivalenter Zellgröße und im Wesentlichen äquivalentem offenzelligen Anteil.
Dank des geringeren viskosen Fließens und des geringeren Widerstands gegen eine Flüssigkeitsströmung bei dem vorliegenden Schaumstoff kann seine im Wesentlichen aus Zellwänden und Zellstegen bestehende innere Struktur zum Vorteil und nicht zum Nachteil genutzt werden. Die beachtliche innere Struktur extrudierter Schaumstoffe bietet ein relativ hohes Verhältnis von Innenfläche zu Schaumstoffvolumen. Das relativ hohe Verhältnis von Innenfläche zu Schaumstoffvolumen bei extrudierten Schaumstoffen bietet das Potenzial für eine hohe Absorptionsgeschwindigkeit und eine hohe Saugfähigkeit, wenn zwischen dem aus dem Schaumstoff bestehenden Material und der aufzusaugenden Flüssigkeit eine relative Kompatibilität besteht. Wenn jedoch das Verhältnis von effektiver durchschnittlicher Porengröße zu durchschnittlicher Zellgröße relativ klein ist, wie bei den vorbekannten extrudierten, offenzelligen Schaumstoffen, wird der möglicherweise positive Einfluss der beachtlichen inneren Struktur aus Zellwänden und Zellstegen durch viskoses Fließen und Strömungswiderstand doch beschnitten oder wesentlich verringert. Der vorliegende Schaumstoff hat ein Verhältnis von effektiver durchschnittlicher Porengröße zu durchschnittlicher Zellgröße, das groß genug ist, um viskoses Fließen und Strömungswiderstand wesentlich zu verringern, so dass die von der beachtlichen inneren Struktur aus Zellwänden und Zellstegen gebotene potentiell hohe Absorptionsgeschwindigkeit und Saugfähigkeit realisiert werden kann. Die potentiell hohe Absorptionsgeschwindigkeit und Saugfähigkeit wird bei dem vorliegenden Schaumstoff realisiert, wenn zwischen dem die Innenflächen des Schaumstoffs umfassenden thermoplastischen Material und der aufzusaugenden Flüssigkeit eine relative Kompatibilität besteht, d.h. ein Kontaktwinkel von 90 Grad oder weniger.
Der vorliegende Schaumstoff hat gemäß ASTM D2856-A einen offenzelligen Anteil von etwa 50 Prozent oder mehr, vorzugsweise etwa 70 Prozent oder mehr, mehr bevorzugt etwa 90 Prozent oder mehr und am meisten bevorzugt etwa 95 Prozent oder mehr.
Der vorliegende Schaumstoff hat gemäß ASTM D3576-77 vorzugsweise eine durchschnittliche Zellgröße von etwa 1,5 mm oder weniger und vorzugsweise etwa 0,01 bis etwa 1,0 mm. Eine Ausführungsform eines nützlichen Schaumstoffs hat gemäß ASTM D3576-77 eine durchschnittliche Zellgröße von etwa 0,2 bis etwa 0,7 mm. Eine weitere Ausführungsform eines nützlichen Schaumstoffs hat gemäß ASTM D3576-77 eine durchschnittliche Zeilgröße von etwa 0,01 bis etwa 0,07 mm. Ein besonders nützlicher Polystyrolschaumstoff ist einer mit einer durchschnittlichen Zellgröße von etwa 0,04 bis etwa 0,06 mm gemäß ASTM D3576-77.
Ferner hat der vorliegende Schaumstoff vorzugsweise eine äquivalente durchschnittliche Porengröße von etwa 5 μm oer mehr, vorzugsweise etwa 10 μm oder mehr und am meisten bevorzugt etwa 15 μm oder mehr. Durchschnittliche Zellgröße und äquivalente durchschnittliche Porengröße unterscheiden sich darin, dass die durchschnittliche Zellgröße die durchschnittliche Zelldimension in dem Schaumstoff betrifft und dass die äquivalente durchschnittliche Porengröße die durchschnittliche Porendimension in den Zellwänden der Zellen des Schaumstoffs oder durch diese hindurch betrifft. Die äquivalente durchschnittliche Porengröße wird nach dem unten beschriebenen Verfahren ermittelt.
Der vorliegende Schaumstoff hat eine Dichte von vorzugsweise etwa 16 bis etwa 250 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) und mehr bevorzugt von etwa 25 bis etwa 100 kg/m³ gemäß ASTM D-1622-88.
Der vorliegende Schaumstoff ist in der Lage, etwa 50 Prozent oder mehr, vorzugsweise etwa 70 Prozent oder mehr und am meisten bevorzugt etwa 90 Prozent oder mehr seiner theoretischen Volumenkapazität aufzusaugen. Theoretische Volumenkapazität ist das pro Gewichtseinheit des Schaumstoffs absorbierte Flüssigkeitsvolumen und wird allgemein in Einheiten von Kubikzentimeter Flüssigkeit pro Gramm Schaumstoff beschrieben. Die theoretische Volumenkapazität (TVK) wird wie folgt berechnet: TVK = (1/ρf)×(1 – ρf/ρp)×(%o.z./100)worin

ρ_f: = Schaumstoffdichte
ρ_p: = Polymerdichte
%o.z.: = Prozent offenzelliger Anteil gemäß ASTM D2856-A

Der Prozentsatz des aufgesaugten Volumens wird ermittelt, indem ein Schaumstoff von 5 mm Dicke 4 Stunden bei Atmosphärendruck unter 1 Inch (2,5 cm) einer Flüssigkeit untergetaucht wird. Die Hautschicht des Schaumstoffs wird vorzugsweise vor dem Untertauchen des Schaumstoffs entfernt. Eine für Messzwecke nützliche Flüssigkeit wird einen Kontaktwinkel von 90 Grad oder weniger zu den Innenflächen des Schaumstoffs haben. Beim Testen der TVK eines Polystyrolschaumstoffs ist eine nützliche Flüssigkeit eine wässrige Reinigungslösung (Wasser), die den angegebenen Kontaktwinkelbereich in Bezug zu den Innenflächen des Schaumstoffs zeigt.
Der Schaumstoff zeigt unter Last (unter Gewichtslast oder unter einem sonstigen von außen aufgebrachten Druck) eine überlegene Flüssigkeitsretention. Vorzugsweise kann der Schaumstoff Drücken von 30 psi (210 kPa) bei einem Verlust von weniger als 10 Prozent der aufgenommenen Flüssigkeit standhalten.
Der Schaumstoff kann jede in der Technik bekannte physische Gestalt annehmen, wie zum Beispiel die Form einer Tafel oder Platte. Wünschenswerte Schaumstofftafeln sind jene mit einer Dicke von weniger als 0,375 Inch (0,95 cm) im Querschnitt. Wünschenswerte Schaumstoffplatten sind jene mit einer Dicke von 0,375 Inch (0,95 cm) oder mehr im Querschnitt. Nützliche Schaumstofftafeln können hergestellt werden, indem Schaumstoffplatten in zwei oder mehr Lagen gespalten oder geschnitten werden, oder durch Extrusion durch eine Ring- oder Schlitzdüse. Wünschenswerterweise wird die beim Extrudieren gebildete geschlossenzellige Haut des Schaumstoffs abgekratzt, abgetragen oder abgeschabt.
Es ist möglich, die Absorptionsgeschwindigkeit mechanisch zu erhöhen, indem der Schaumstoff mit Nadeln oder anderen scharfen, spitzen Gegenständen perforiert wird oder indem er komprimiert wird. Die ausgezeichnete Saugleistung sowohl der relativ großen durchschnittlichen Zellgröße als auch der relativ großen Porengröße kann erreicht werden. Der Schaumstoff kann perforiert oder nichtperforiert sein.
1–5 sind Mikroaufnahmen von Querschnitten von saugfähigen Schaumstoffen, die mit dem Rasterelektronenmikroskop aufgenommen wurden. Die Schaumstoffe sind bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen. Schaumstoffzellen, die in ihren Zellwänden Poren haben und/oder bei denen ein geringer Anteil von Zellwänden fehlt, sind in den Figuren zu sehen. In den Figuren, wo bestimmte Zellwände fehlen, bewahren die Schaumstoffe eine im Wesentlichen aus Zellwänden und Zellstegen bestehende Struktur.
Extrudierte thermoplastische Schaumstoffe werden im Allgemeinen hergestellt durch Erwärmen eines thermoplastischen Materials zu einem weichgemachten oder geschmolzenen polymeren Material, in dem ein Treibmittel enthalten ist, um ein schäumbares Gel zu bilden, und indem das Gel durch eine Düse extrudiert wird, um das Schaumstoffprodukt zu bilden. Vor dem Mischen mit dem Treibmittel wird das polymere Material auf eine Temperatur auf oder über seiner Glasübergangstemperatur oder seinem Schmelzpunkt erwärmt. Das Treibmittel kann mit jedem in der Technik bekannten Mittel, zum Beispiel mit einem Extruder, Rührer, Mischer oder dergleichen, dem geschmolzenen polymeren Material beigemengt oder beigemischt werden. Das Treibmittel wird bei einem erhöhten Druck, der ausreicht, um ein wesentliches Aufschäumen des geschmolzenen polymeren Materials zu verhindern und das Treibmittel im Allgemeinen homogen darin zu verteilen, mit dem geschmolzenen polymeren Material gemischt. Ein optionales Keimbildungsmittel kann der Polymerschmelze beigemischt werden oder vor dem Weichmachen oder Schmelzen dem polymeren Material trocken beigemischt werden. Das schäumbare Gel wird typischerweise auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften des Schaumstoffs zu optimieren bzw. zu erreichen. Das Gel kann in dem Extruder oder in einer sonstigen Mischvorrichtung oder in einer separaten Kühlvorrichtung gekühlt werden. Das Gel wird dann durch eine Düse einer gewünschten Form zu einer Zone mit reduziertem bzw. niedrigerem Druck extrudiert bzw. befördert, um den Schaumstoff zu bilden. Die Zone mit niedrigerem Druck hat einen Druck, der niedriger ist als der, unter dem das schäumbare Gel vor Extrusion durch die Düse gehalten wird. Der niedrigere Druck kann superatmosphärisch oder subatmosphärisch (luftleer) sein, liegt aber vorzugsweise auf atmosphärischem Niveau. Wenn das Extrudat aus der Düse austritt und sich ausdehnt, wird der Schaumstoff durch mechanische Mittel gedehnt, um die Porenbildung und die Bildung offener Zellen zu unterstützen. Das Dehnen wird nachfolgend erläutert.
Um das Extrudieren offenzelliger thermoplastischer Schaumstoffe zu unterstützen, kann es von Vorteil sein, ein anderes Polymer als das bei dem thermoplastischen Material vorwiegend eingesetzte Polymer zu verwenden. Durch Verwendung einer geringen Menge eines von dem vorherrschenden Polymer verschiedenen Polymers wird die Entwicklung des offenzelligen Anteils verstärkt. Bei der Herstellung eines Polystyrolschaumstoffs können zum Beispiel geringe Mengen Polyethylen oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymer verwendet werden. Bei der Herstellung eines Polyethylenschaumstoffs können geringe Mengen Polystyrol verwendet werden.
Die Bildung extrudierter offenzelliger thermoplastischer Schaumstoffe mit dem gewünschten erhöhten Maß des durchschnittlichen offenzelligen Anteils und der äquivalenten durchschnittlichen Porengröße kann verstärkt werden, indem das Extrudat gedehnt wird, wenn es aus der Extrusionsdüse austritt und sich ausdehnt. Die Bildung von Schaumstoffen durch Dehnung ist nicht erforderlich, wird aber bevorzugt.
Dehnung kann den relativen Anteil von Zellwänden mit Poren darin erhöhen und/oder die durchschnittliche Größe bestehender Poren vergrößern. Die äquivalente durchschnittliche Porengröße kann signifikant vergrößert werden. Somit können sogar bei extrudierten Schaumstoffen, die einen sehr hohen offenen Anteil zeigen, d.h. 95 Prozent oder mehr, ohne Dehnung ihre Absorptionseigenschaften, einschließlich Sauggeschwindigkeit und Saugfähigkeit, durch Dehnung signifikant verbessert werden, weil der Anteil von Zellwänden mit Poren darin und/oder die durchschnittliche Zellgröße bestehender Poren vergrößert wird.
Dehnung erfolgt am besten durch mechanisches Strecken des Extrudats, wenn es aus der Extrusionsdüse austritt und sich ausdehnt. Dehnung kann erfolgen, wenn ein wesentlicher Teil des das Extrudat umfassenden thermoplastischen Materials eine Temperatur hat, bei der es weich oder elastisch ist. Bei einem im Wesentlichen amorphen thermoplastischen Material wird diese Temperatur in der Nähe des Glasübergangstemperaturbereichs liegen. Bei einem im Wesentlichen kristallinen thermoplastischen Material wird diese Temperatur in der Nähe des kristallinen Schmelzpunkts liegen. Das Extrudat wird sich beim Ausdehnen abkühlen und wird sich schließlich auf eine Temperatur abkühlen, bei der es sich nicht mehr dehnen wird.
Die Dehnung des Extrudats lässt die Schaumstoffzellen in Dehnungsrichtung in ihrer Dimension mehr langgestreckt werden als ohne Dehnung. Dehnung führt weiterhin dazu, dass die Schaumstoffzellen in den zwei Dimensionen senkrecht zur Dehnungsrichtung in ihrer Dimension mehr verringert werden als ohne Dehnung. Zum Beispiel macht die Dehnung in Extrusionsrichtung die Schaumstoffzellen in ihrer Dimension in Extrusionsrichtung größer, aber in vertikaler und horizontaler Richtung in ihrer Dimension kleiner als ohne Dehnung. Je größer die durchschnittliche Größe der Schaumstoffzellen, umso größer das Maß der möglichen Dehnung, weil die Zellwände im Durchschnitt dicker sein werden und sich im Allgemeinen langsamer abkühlen werden als die dünneren Zellwände von Schaumstoffzellen einer kleineren durchschnittlichen Zellgröße.
Neben der Änderung der Dimensionen der Schaumstoffzellen werden dünnere Zellwände im Allgemeinen durch die Dehnung zur Dehnungskraft ausgerichtet und somit entwickeln sich dadurch mit größerer Wahrscheinlichkeit in diesen Zellwänden Poren, und/oder bestehende Poren werden größer als sie ohne Dehnung sein könnten. Zum Beispiel werden Zellwände aufgrund der Dehnung in Extrusionsrichtung in horizontaler Richtung (Querrichtung) und in vertikaler Richtung dünner. Somit werden sich mit größerer Wahrscheinlichkeit Poren entwickeln und/oder in horizontaler und vertikaler Richtung größer sein als ohne Dehnung. Durch die Dehnung in horizontaler Richtung (Querrichtung) werden die Zellwände in Extrusionsrichtung und in vertikaler Richtung dünner. Poren entwickeln sich also mit größerer Wahrscheinlichkeit und/oder werden in Extrusionsrichtung und in vertikaler Richtung größer sein als ohne Dehnung.
Die Sauggeschwindigkeit, mit der eine Flüssigkeit von dem Schaumstoff aufgesaugt wird, wird durch das Vorhandensein der zusätzlichen Poren und/oder größerer Poren signifikant verbessert. Die Dehnung kann benutzt werden, um die Sauggeschwindigkeit, mit der eine Flüssigkeit von dem Schaumstoff aufgesaugt wird, in einer bestimmten Richtung oder in bestimmte Richtungen zu verbessern. Die vertikale und horizontale Sauggeschwindigkeit kann durch Dehnung in Extrusionsrichtung verbessert werden. Die Sauggeschwindigkeit in Extrusionsrichtung kann durch horizontale Dehnung oder Dehnung in Querrichtung verbessert werden.
Das Extrudat kann soweit gedehnt werden, wie es notwendig ist, um einen aufgeschäumten, stabilen Schaumstoff mit einer durchschnittlichen Zellgröße zu erhalten, die in einer Dimension mindestens etwa 25 Prozent größer ist als die durchschnittliche Zellgröße in mindestens einer der beiden anderen Dimensionen. Zum Beispiel kann die durchschnittliche Zellgröße in der Extrusionsdimension mindestens etwa 25 Prozent größer sein als die durchschnittliche Zellgröße in der vertikalen oder horizontalen Dimension oder in beiden. Ebenso kann die durchschnittliche Zellgröße in der horizontalen oder Querdimension mindestens etwa 25 Prozent größer sein als die durchschnittliche Zellgröße in der Extrusionsrichtung und/oder in der vertikalen Dimension. Die durchschnittliche Zellgröße in jeder gegebenen Dimension kann nach ASTM D3576-77 ermittelt werden.
Das Extrudat kann mechanisch soweit gedehnt werden, dass das Extrudat nicht bricht, reißt oder größere Hohlräume in der Zellstruktur entstehen lässt. Je größer der Querschnitt des sich ausdehnenden Extrudats, umso größer die mechanische Spannung, die aufgebracht werden muss, um das gewünschte Maß an Dehnung zu bewirken.
Dehnung kann nach einer von mehreren Methoden erfolgen. Zur Dehnung in Extrusionsrichtung kann das Extrudat durch zwei einander gegenüberliegende Presswalzen oder Riemen, die einer Extrusionsdüse nachgeschaltet sind, in Extrusionsrichtung gestreckt werden. Ein solches Dehnungsverfahren ist in 6 bei einer Dehnvorrichtung 10 zu sehen, wo zwei einander gegenüberliegende rotierende Presswalzen 20 ein Extrudat 30 ziehen oder strecken, das aus einer Extrusionsdüse 40 austritt. Dehnung sowohl in Extrusionsrichtung als auch in Querrichtung kann dadurch erreicht werden, dass von zwei einander gegenüberliegenden Formungsplatten, die gleich stromabwärts von der Extrusionsdüse angeordnet sind, mechanischer Druck auf das Extrudat ausgeübt wird. Das Extrudat wird zwischen den Formungsplatten in Extrusionsrichtung gedehnt und um die Seiten der Formungsplatten herum bzw. seitlich davon in Querrichtung gedehnt. 7 zeigt eine Dehnvorrichtung 60 mit zwei einander gegenüberliegenden Formungsplatten 70, die Druck auf gegenüberliegende Flächen eines aus einer Extrusionsdüse 90 austretenden Extrudats 80 (oben und unten) ausüben. Zur Dehnung horizontal bzw. quer zur Extrusionsrichtung kann eine herkömmliche, der Extrusionsdüse nachgeschaltete Spannvorrichtung (nicht dargestellt) verwendet werden, um das Extrudat in dieser Richtung zu strecken. Die Dehnung kann sowohl bei Schaumstofftafeln als auch bei Schaumstoffplatten wirksam sein, ist aber bei Schaumstofftafeln besonders wirksam.
Wenngleich die Dehnung wirksam ist bei der Herstellung saugfähiger Schaumstoffe aus jedem beliebigen thermoplastischen Material, ist sie besonders wirksam beim Aufschäumen mit relativ starren thermoplastischen Materialien wie alkenylaromatischen Polymeren.
Der Schaumstoff kann aus jedem Thermoplast oder jeder Mischung von Thermoplasten gebildet werden, der/die zu einem offenzelligen Schaumstoff mit den hierin beschriebenen Merkmalen geformt oder geblasen werden kann. Nützliche Thermoplaste sind zum Beispiel natürliche und synthetische organische Polymere. Geeignete Kunststoffe sind Polyolefine, Polyvinylchlorid, alkenylaromatische Polymere, Cellulosepolymere, Polycarbonate, Polymere auf Stärkebasis, Polyetherimide, Polyamide, Polyester, Polyvinylidenchloride, Polymethylmethacrylate, Copolymer/Polymer-Mischungen, kautschukmodifizierte Polymere, und dergleichen. Geeignete alkenylaromatische Polymere sind Polystyrol und Copolymere von Styrol und sonstige copolymerisierbare Monomere.
Falls gewünscht, kann der Schaumstoff aus einem thermoplastischen Material geblasen werden, das teilweise oder im Wesentlichen biologisch abbaubar ist. Nützliche Polymere sind Cellulosepolymere und Polymere auf Stärkebasis.
Ein nützlicher thermoplastischer Schaumstoff umfasst ein alkenylaromatisches Polymermaterial. Geeignete alkenylaromatische Polymermaterialien sind alkenylaromatische Homopolymere und Copolymere von alkenylaromatischen Verbindungen und copolymerisierbare ethylenisch ungesättigte Comonomere. Das alkenylaromatische Polymermaterial kann ferner geringe Anteile nichtalkenylaromatischer Polymere enthalten. Das alkenylaromatische Polymermaterial kann allein aus einem oder mehreren alkenylaromatischen Homopolymeren, einem oder mehreren alkenylaromatischen Copolymeren, einer Mischung von einem oder mehreren von jedem der alkenylaromatischen Homopolymere und Copolymere oder aus Mischungen eines der vorgenannten mit einem nichtalkenylaromatischen Polymer bestehen. Das alkenylaromatische Polymermaterial umfasst mehr als 50 Gew.-% und vorzugsweise mehr als 70 Gew.-% alkenylaromatische monomere Einheiten. Am meisten bevorzugt besteht das alkenylaromatische Polymermaterial ganz aus alkenylaromatischen monomeren Einheiten.
Geeignete alkenylaromatische Polymere sind jene, die aus alkenylaromatischen Verbindungen gewonnen wurden, wie zum Beispiel Styrol, α-Methylstyrol, Ethylstyrol, Vinylbenzen, Vinyltoluol, Chlorstyrol und Bromstyrol. Ein bevorzugtes alkenylaromatisches Polymer ist Polystyrol. Geringe Mengen monoethylenisch ungesättigter Verbindungen wie zum Beispiel C_2-6-Alkylsäuren und -ester, ionomere Derivate und C_4-6-Diene können mit alkenylaromatischen Verbindungen copolymerisiert werden. Beispiele für copolymerisierbare Verbindungen sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid, Methylacrylat, Ethylacrylat, Isobutylacrylat, n-Butylacrylat, Methylmethacrylat, Vinylacetat und Butadien. Nützliche alkenylaromatische Polymerschaumstoffe können im Wesentlichen (d.h. mehr als 90 Gew.-%) oder ganz aus Polystyrol bestehen.
Bevorzugte alkenylaromatische Polymerschaumstoffe umfassen Polystyrol mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 125.000 bis etwa 300.000, von etwa 135.000 bis etwa 200.000, von etwa 165.000 bis etwa 200.000 und von etwa 135.000 bis etwa 165.000 gemäß Größenausschlusschromatographie. Polystyrol in diesen Molekulargewichtsbereichen eignet sich besonders zur Bildung von Schaumstoffen, insbesondere gedehnten Schaumstoffen, die bei der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind.
Nützliche extrudierte thermoplastische Schaumstoffe sind extrudierte mikroporöse alkenylaromatische Polymerschaumstoffe mit einem hohen offenzelligen Anteil, und Verfahren zur Herstellung derselben sind in WO 96/34038 offenbart. Die offenbarten Schaumstoffe haben eine durchschnittliche Zellgröße von etwa 70 μm oder weniger und einen offenzelligen Anteil von etwa 70 Prozent oder mehr.
Bei dem in WO 96/34038 offenbarten Verfahren sind nützliche Treibmittel 1,1-Difluorethan (HFC-152a), 1,1,1-Trifluorethan (HFC-143a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFC-134a), Chlordifluormethan (HCFC-22), Kohlendioxid (CO₂) und Difluormethan (HFC-32). Bevorzugte Treibmittel sind HFC-152a, HFC-134a und Kohlendioxid. Die obigen Treibmittel werden mindestens 50 Mol-% und vorzugsweise mindestens 70 Prozent der Molzahl an Treibmittel insgesamt ausmachen. Der Rest können andere Treibmittel sein. Die verwendete Menge an Treibmittel liegt im Bereich von etwa 0,06 bis etwa 0,17 Grammol pro 100 Gramm Polymer, vorzugsweise von etwa 0,08 bis etwa 0,12 Grammol pro 100 Gramm Polymer und am meisten bevorzugt von 0,09-0,10 Grammol pro 100 Gramm Polymer. Die Verwendung einer relativ geringen Menge an Treibmittel erlaubt die Bildung eines Schaumstoffs mit einem hohen offenzelligen Anteil. Bevorzugte Schaumbildungstemperaturen werden von etwa 118°C bis etwa 160°C schwanken. Die am meisten bevorzugten Schaumbildungstemperaturen werden von etwa 125°C bis etwa 135°C schwanken. Die verwendete Menge an Keimbildner kann im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile eines Polymerharzes liegen. Der bevorzugte Bereich ist von 0,1 bis etwa 3 Gewichtsteile.
Als Unterstützung beim Extrudieren offenzelliger thermoplastischer Schaumstoffe kann es von Vorteil sein, ein anders Polymer zu verwenden als das bei dem thermoplastischen Material verwendete vorherrschende Polymer. Durch Verwendung einer geringen Menge eines anderen Polymers als das vorherrschende Polymer wird die Entwicklung des offenzelligen Anteils verstärkt. Bei der Herstellung eines Polystyrolschaumstoffs können zum Beispiel geringe Mengen Polyethylen oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymer verwendet werden. Bei der Herstellung eines Polyethylenschaumstoffs können geringe Mengen Polystyrol verwendet werden. Nützliche Erläuterungen zu bevorzugten anderen Polymeren finden sich in der US-Anmeldung Nr. 08/880,954.
Ein weiterer extrudierter alkenylaromatischer Schaumstoff mit einer größeren durchschnittlichen Zellgröße und Verfahren zur Herstellung desselben finden sich in WO 96/00258. Der offenzellige Anteil beträgt etwa 30 Prozent oder mehr gemäß ASTM D2856-87. Die offenbarten Schaumstoffe haben eine Dichte von etwa 1,5 pcf bis etwa 6,0 pcf (etwa 24 kg/m³ bis etwa 96 kg/m³) und vorzugsweise eine Dichte von etwa 1,8 pcf bis etwa 3,5 pcf (etwa 32 kg/m³ bis etwa 48 kg/m³) gemäß ASTM D-1622-88. Der vorliegende Schaumstoff hat eine durchschnittliche Zellgröße von etwa 0,08 Millimeter (mm) bis etwa 1,2 mm und vorzugsweise von etwa 0,10 mm bis etwa 0,9 mm gemäß ASTM D3576-77.
Bei dem Verfahren zur Herstellung des Schaumstoffs gemäß WO 96/00258 kann die Schaumbildungstemperatur, die verhältnismäßig höher ist als die zum Herstellen geschlossenzelliger Schaumstoffe (weniger als 10 Prozent offenzelliger Anteil gemäß ASTM D2856-87), von etwa 118°C bis etwa 145°C schwanken. Die Schaumbildungstemperatur wird je nach Zusammensetzung und Konzentration des Keimbildners, Zusammensetzung und Konzentration des Treibmittels, Eigenschaften des Polymermaterials und Konstruktion der Extrusionsdüse schwanken. Die Schaumbildungstemperatur für den vorliegenden offenzelligen Schaumstoff ist im Bereich von etwa 3°C bis etwa 15°C und vorzugsweise von etwa 10°C bis etwa 15°C höher als die höchste Schaumbildungstemperatur für einen entsprechenden geschlossenzelligen Schaumstoff (weniger als 10 Prozent offenzelliger Anteil gemäß ASTM D2856-87) von im Wesentlichen äquivalenter Dichte und Zellgröße, der mit einer im Wesentlichen äquivalenten Zusammensetzung (einschließlich Polymermaterial, Keimbildner, Zusatzstoffe und Treibmittel) in einem im Wesentlichen äquivalenten Verfahren hergestellt wurde. Eine bevorzugte Schaumbildungstemperatur ist mindestens etwa 33°C höher als die Glasübergangstemperatur (gemäß ASTM D-3418) des alkenylaromatischen Polymermaterials. Eine am meisten bevorzugte Schaumbildungstemperatur liegt im Bereich von 135°C bis 140°C. Die Menge des zur Herstellung eines schaumbildenden Gels der Polymerschmelze beigemengten Treibmittels beträgt von etwa 0,2 bis etwa 5,0 Grammol pro Kilogramm Polymer, vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 3,0 Grammol pro Kilogramm Polymer und am meisten bevorzugt von etwa 0,7 bis etwa 2,0 Grammol pro Kilogramm Polymer. Es kann ein Keimbildner wie zum Beispiel die oben beschriebenen verwendet werden. Zur Herstellung von Schaumstoffen mit den in WO 96/00258 beschriebenen physikalischen Eigenschaften, bei denen Porengröße und das Maß an Poreninzidenz so sind, dass sie bei der vorliegenden Erfindung wirksam sind, kann es notwendig sein, dem alkenylaromatischen Polymermaterial andere Polymere beizumengen, wie zum Beispiel Polyolefine mit Schmelztemperaturen von 70°C oder weniger, Ethylen/Styrol-Mischpolymere und Styrol/Butadien-Copolymere oder sonstige gummiartige Homopolymere oder Copolymere.
Nützliche extrudierte, offenzellige thermoplastische Schaumstoffe sind jene aus Styrol/Ethylen-Mischpolymeren und Mischungen solcher Mischpolymere mit alkenylaromatischen Polymeren und Ethylenpolymeren gemäß dem US-Patent Nr. 5,460,818, der WO 96/14233 und der US-Anmeldung Nr. 60/078091, eingereicht am 16. März 1998. Solche Mischpolymere sind besonders nützlich bei der Herstellung von Schaumstoffen mit einer durchschnittlichen Zellgröße von mehr als 100 μm.
Offenzelliger Anteil und äquivalente durchschnittliche Porengröße können weiter verbessert werden durch Extrudieren eines Schaumstoffs mit einem Gehalt an einem partikulären wasserlöslichen Polymer wie zum Beispiel Methylcellulose. Das partikuläre Polymer kann anschließend aus der Schaumstoffmatrix ausgewaschen werden, indem es Wasser oder Dampf ausgesetzt wird. Hohlräume werden in der Schaumstoffmatrix zurückbleiben.
Der Schaumstoff kann nichtvernetzt oder leicht vernetzt sein. Nichtvernetzt bedeutet, dass der Schaumstoff im Wesentlichen ohne Vernetzung ist oder ein leichtes Maß an Vernetzung hat, das von Natur aus auftreten kann, ohne dass Vernetzungsmittel oder Strahlung eingesetzt werden. Nichtvernetzte Schaumstoffe enthalten nicht mehr als 5 Prozent Gel laut ASTM D2765-84, Verfahren A. Leicht vernetzte Schaumstoffe sind jene mit mehr als 5 Prozent Gel, aber weniger als etwa 25 Prozent Gel nach demselben Test.
Die vorliegenden Schaumstoffe können behandelt werden, um die Zellinnenflächen des Schaumstoffs kompatibler zu machen gegenüber einer zu absorbierenden Flüssigkeit. Zum Beispiel können die Zellinnenflächen hydrophiler gemacht werden, um die Absorption von wässrigen Flüssigkeiten wie zum Beispiel Urin oder Blut zu erhöhen. Ebenso können die Zellinnenflächen hydrophober gemacht werden, um die Absorption von öligen Flüssigkeiten oder organischen Flüssigkeiten zu erhöhen. Um die Absorption wässriger Flüssigkeiten zu erhöhen, können die Innenflächen der Schaumstoffe sulfoniert oder mit einem Tensid oberflächenbehandelt werden. Um einen Schaumstoff hydrophiler zu machen, können die Schaumstoffe durch Kontakt mit schwefelhaltigen Gasen oder Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Schwefeldioxid, Schwefeitrioxid oder Schwefelsäure, sulfoniert werden. Die Schaumstoffe werden dann neutralisiert. Tenside können aufgebracht werden, indem ein wesentlicher Teil des Schaumstoffs oder der gesamte Schaumstoff mit einer Lösungsmittel-/Tensidlösung wie zum Beispiel einer wässrigen Waschmittel- oder Seifenlösung getränkt und durchdrungen wird und anschließend getrocknet wird, um das Lösungsmittel (Wasser im Falle einer wässrigen Lösung) zu entfernen. Wenn eine Lösung aufgebracht wird, wird die freiliegende Fläche anschließend durch Verdampfen unter Umgebungsbedingungen bzw. unter den normalen Verarbeitungsbedingungen nach dem Extrudieren oder durch Erwärmen getrocknet, so dass ein Tensidrest zurückbleibt. Das Erwärmen kann durch herkömmliche Mittel, zum Beispiel durch erwärmte Luft, Infrarotheizung, Hochfrequenzheizung oder Induktionsheizung erfolgen. Das Tensid bleibt als Rückstand auf den Innenflächen des Schaumstoffs zurück.
Bei der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, dass die Sauggeschwindigkeit bei Schaumstoffen mit einer durchschnittlichen Zellgröße von etwa 70 μm und einer äquivalenten durchschnittlichen Porengröße von 15 μm am schnellsten ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wurde überraschenderweise festgestellt, dass die Behandlung einer oder mehrerer freiliegender Flächen des Schaumstoffs mit einem Tensid zwecks Änderung des Kontaktwinkels des Schaumstoffs hinsichtlich der Verbesserung der Saugfähigkeit des Schaumstoffs im Wesentlichen genauso wirksam war wie die Behandlung des gesamten Schaumstoffs, wenn die Absorption durch eine behandelte Fläche erfolgt. Das Tensid kann auf jede in der Technik bekannte Weise aufgebracht werden, indem es zum Beispiel als Lösungsmittel/Tensid-Lösung auf die freiliegende Fläche aufgebürstet oder aufgesprüht wird, oder das Tensid wird als solches aufgebracht, wenn es eine flüssige Konsistenz hat. Beim Aufbringen eines wasserlöslichen Tensids wird eine wässrige Lösung bevorzugt. Es wird zwar nicht bevorzugt, doch ist es auch möglich, ein Tensid als Pulver oder Feststoff auf die Oberfläche aufzubringen. Das Tensid wird so aufgebracht, dass es nicht wesentlich weiter in den Schaumstoff hinein einsickert und an der behandelten Oberfläche und auf den an die behandelte Oberfläche angrenzenden Teilen des Schaumstoffs bleibt. Wenn eine Lösung aufgebracht wird, wird die freiliegende Fläche anschließend auf die oben erläuterte Weise getrocknet, oder das Wasser oder Lösungsmittel wird verdampfen gelassen, um einen Tensidrest zurückzulassen. Während der Absorption wird die Flüssigkeit durch die behandelte freiliegende Fläche gesaugt oder absorbiert, und der Tensidrest löst sich in der Flüssigkeit auf, so dass diese mit dem den Schaumstoff umfassenden thermoplastischen Material kompatibler wird. Die kompatibilisierte Flüssigkeit wird dann leichter absorbiert und in den Teilen des Schaumstoffs verteilt, wo der Tensidrest nicht vorhanden war. Diese Ausgestaltung der Erfindung zur Behandlung einer oder mehrerer freiliegender Flächen eines Schaumstoffs mit einem Tensid kann auch bei HIPE-Schaumstoffen verwendet werden, wie sie zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 5,372,766 und 5,387,207 offenbart sind.
Außerdem ist es möglich, den Kontaktwinkel der Zellinnenflächen eines Schaumstoffs durch Beimengung eines Tensids zu dem den Schaumstoff umfassenden thermoplastischen Material zu regulieren, wenn der Schaumstoff hergestellt wird. Bei extrudierten Schaumstoffen kann das Tensid trocken mit dem thermoplastischen Material gemischt werden oder vor Extrusion durch die Düse in eine Schmelze des thermoplastischen Materials schmelzinjiziert werden. Nützliche Tenside und Verfahren zu ihrer Beimengung finden sich in der Kanadischen Patentanmeldung 2,129,278.
Der hier verwendete Begriff "Tensid" beschreibt jede Substanz, die auf die Zelloberflächen des Schaumstoffs aufgebracht werden könnte, um sie gegenüber einer zu absorbierenden speziellen Flüssigkeit oder einem Fluid kompatibler zu machen (den Kontaktwinkel zu verkleinern). Das Tensid könnte verwendet werden, um das das Substrat umfassende thermoplastische Material hydrophiler oder, umgekehrt, hydrophober zu machen. Nützliche Tenside sind kationische, anionische, amphotere und nichtionische Tenside. Zu nützlichen anionischen Tensiden gehören die Alkylsulfonate.
Der vorliegende Schaumstoff ist bei einer Vielzahl von Saugfähigkeitsanwendungen von Nutzen, zum Beispiel bei der Lebensmittel- oder Sperrschichtverpackung, beim Auffangen und Aufsaugen von Industrie- und Hydrauliköl, beim Reinigen und bei Windeln für Babies und Erwachsene zur Verwendung am Körper. Tafelförmiger Schaumstoff ist besonders dafür geeignet, zu Windeln fassoniert, geschnitten oder geformt zu werden. Der tafelförmige Schaumstoff kann auch besonders gut zu Fleischschalen oder sonstigen Arten der Lebensmittelverpackung warmgeformt oder anderweitig formgepresst und geformt werden. Der tafelförmige Schaumstoff kann auch besonders gut als Einsatz oder saugfähige Einlage in einer Fleischschale verwendet werden. Eine Fleischschale der vorliegenden Erfindung ist in 10–11 dargestellt. Die Fleischschale 210 umfasst eine Schale 212 aus geschlossenzelligem Schaumkunststoff und einen Einsatz 214 aus extrudiertem offenzelligem Schaumstoff, der darin angeordnet ist. Fleisch 216 wird in die untere Schale 212 auf den Einsatz 214 gelegt. Falls gewünscht, kann eine untere Schale aus einem anderen Material als Schaumstoff gefertigt sein, zum Beispiel aus einem Material auf Papierbasis wie zum Beispiel Pappe oder kaschierte Pappe oder aus einem nicht aufgeschäumten Kunststoffmaterial. Wenn es ein Schaumstoff ist, wie im Fall der unteren Schale 212, hat er typischerweise einen viel geringeren offenzelligen Anteil als der Schaumstoffeinsatz. Die untere Schale und der Einsatz werden vorzugsweise getrennt hergestellt, wobei der Einsatz in den Aufnahmeabschnitt der unteren Schale gelegt wird. Fakultativ kann ein Klebstoff verwendet werden, um den Einsatz auf die untere Schale zu kleben. In Schalen mit saugfähigen Einsätzen kann jede Art von Fleisch verpackt werden. Besonders vorteilhaft ist es, Geflügel in solchen Schalen zu verpacken, da Geflügel relativ große Mengen an Flüssigkeit absondert.
Bei der Herstellung extrudierter Schaumstoffe können auch noch andere Zusatzstoffe wie zum Beispiel anorganische Füllstoffe, Pigmente, Antioxidantien, Säurefänger, UV-Absorber, Flammschutzmittel, Verarbeitungshilfen, Extrusionshilfen und dergleichen beigemengt werden.
Die äquivalente durchschnittliche Porengröße wird durch ein Flüssigkeitsintrusionsverfahren ermittelt. Bei dem Verfahren wird die Flüssigkeitsaufnahme durch den Schaumstoff über einen angelegten Druckgradienten gemessen. Die Daten werden nach der Laplaceschen Beziehung zwischen dem Druckabfall und dem Porenradius analysiert: ΔP = 2γcosθ/Rwobei ΔP der Druckgradient ist, der erforderlich ist, um eine Flüssigkeit mit einer Oberflächenspannung γ in eine Pore mit dem Radius R (μm) einzuleiten, wo der Kontaktwinkel zwischen der Flüssigkeit und dem Schaumstoff θ ist.
Eine Vorrichtung zum Messen der äquivalenten durchschnittlichen Porengröße ist in 8 dargestellt. Eine Schaumstoffprobe 100 wird im Boden eines Exsikkators 110 unter eine Exsikkatorplatte 120 gelegt. Der Exsikkator 110 ist über einen Kunststoffschlauch 130 mit einem ersten Filterkolben 140 verbunden, der als Flüssigkeitsvorratsbehälter dient. Der erste Filterkolben 140 ist über einen Kunststoffschlauch 150 mit einem zweiten Filterkolben 160 verbunden, der als Flüssigkeitssammelgefäß dient. Der zweite Filterkolben 160 ist über den Kunststoffschlauch 150 mit einer Vakuumpumpe 180 verbunden, die dazu dient, einen Druckgradienten durch das System bzw. die übrige Vorrichtung zu erzeugen.
Die Vakuumpumpe 180 wird auf ein gewünschtes Vakuumdruckniveau eingestellt, und der Druck in dem System kann sich für eine Zeit von ungefähr 10 Minuten stabilisieren. Sobald der Systemdruck stabil ist, wird das Ende des in den Kolben 140 eintretenden Kunststoffschlauchs 130 in die in diesem Kolben gehaltene Flüssigkeit eingeführt. Die Vakuumpumpe 180 wird dann abgeschaltet, wodurch das System wieder mit Druck beaufschlagt wird und Flüssigkeit von dem Kolben 140 in den Exsikkator 110 gedrückt wird. In dem Kolben 140 muss so viel Flüssigkeit enthalten sein, dass die Exsikkatorplatte 120 bedeckt ist. Nach etwa 15 Minuten wird die Schaumstoffprobe 100 aus der Flüssigkeit entfernt und mit einem Papierhandtuch oder einem anderen saugfähigen Medium abgetupft, um überschüssiges Wasser auf ihrer Oberfläche zu entfernen. Die Schaumstoffprobe 100 wird gewogen, um die Menge an aufgesaugter Flüssigkeit zu ermitteln. Dies wird für eine Reihe unterschiedlicher Druckniveaus, einschließlich im Wesentlichen volles Vakuum, wiederholt, wobei an jedem Punkt die Menge der aufgenommenen Flüssigkeit aufgezeichnet wird. Das mit jeder Änderung im Druckniveau (Druckabfall) aufgesaugte inkrementelle Volumen wird mit der Porengrößenverteilung in Beziehung gesetzt.
Nach dem Sammeln von Daten über die Menge an aufgesaugter Flüssigkeit vs. ΔP (Druckabfall) kann die Porengrößenverteilung ermittelt werden. Der jedem ΔP entsprechende Porenradius (Porengröße) kann anhand der oben beschriebenen Laplaceschen Beziehung berechnet werden. 9 veranschaulicht einen Musterdatensatz für die Menge an aufgesaugter Flüssigkeit vs. ΔP. Die erste Ableitung dieser Kurve in Bezug auf das Porenvolumen (oder ΔP) ist die Porenvolumenverteilung.
Falls gewünscht, kann die äquivalente durchschnittliche Porengrößenverteilung auch mit einem automatisierten Porometer wie zum Beispiel dem Perm Porometer 200 PSI von PMI (Porous Materials, Inc.) ermittelt werden.
Es folgen nun Beispiele der vorliegenden Erfindung, die nicht als einschränkend zu verstehen sind. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Prozentsätze, Teile oder Anteile pro Gewicht gerechnet.
BEISPIELE
Beispiel 1:
Extrudierte, offenzellige Polystyrolschaumstoffe wurden sulfoniert und anschließend auf ihre Saugfähigkeit getestet.
Die Schaumstoffe wurden mit einer Schäumvorrichtung hergestellt, die nacheinander einen Extruder, einen Mischer, eine Kühlvorrichtung, eine Düse und Formungsplatten umfasst. Polystyrolharz mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 200.000 laut Größenausschlusschromatographie (SEM) wurde dem Extruder zugeführt und mit Talk, Graphit und Calciumstearat gemischt, um eine Polymerschmelze zu bilden. Die Polymerschmelze wurde dem Mischer zugeführt und mit einer Treibmittelmischung aus 1,1,1,2-Tetrafluorethan, Ethylchlorid und Kohlendioxid gemischt, um ein Polymergel zu bilden. Das Polymergel wurde in der Kühlvorrichtung auf eine wünschenswerte Schaumbildungstemperatur gekühlt und anschließend durch die Düse zu einem Bereich mit niedrigerem Druck befördert, um die Ausdehnung des Extrudats zu einem Schaumstoffprodukt zu bewirken. Während des Aufschäumens wurde das Extrudat stromabwärts von der Düse durch gegenüberliegende Formungsplatten, die das Extrudat von oben und von unten berühren, gedehnt, um die Ausdehnung des Schaumstoffs in vertikaler Richtung zu verringern und die Ausdehnung des Schaumstoffs in Extrusions- und horizontaler Richtung zu vergrößern.
Die Schaumstoffe hatten eine durchschnittliche Zellgröße von 50 μm, eine äquivalente durchschnittliche Porengröße von 15 μm und einen durchschnittlichen offenzelligen Anteil von im Wesentlichen 100 Prozent. Die Schaumstoffe hatten eine Dicke von 2 Inch (5,1 Zentimeter (cm)).
Der Schaumstoff wurde sulfoniert, indem er i) Schwefeltrioxidgas ausgesetzt werden, indem er 1 Minute damit gespült wurde, gefolgt von einer Reaktionszeit von 10 Minuten, ii) 1–3 Minuten mit wässrigem Ammoniumhydroxid neutralisiert wurde, iii) mit Wasser gespült wurde, und iv) bei einer erhöhten Temperatur getrocknet wurde, um das Wasser zu entfernen. Es wurden zwei unterschiedliche Sulfonierungsstufen verwendet. Auf jeder Sulfonierungsstufe wurden zwei Schaumstoffproben hergestellt. Ein Satz von Schaumstoffproben (Schaumstoff Nr. 1) enthielt im Durchschnitt 2,3 Gew.-% Schwefel, und der andere Satz (Schaumstoff Nr. 2) enthielt im Durchschnitt 2,0 Gew.-% Schwefel bezogen auf das Gewicht des Schaumstoffs. Die Schwefelkonzentration wurde durch Analyse der Neutronenaktivierungsenergie ermittelt.
Die Schaumstoffe wurde auf ihre vertikale Saugfähigkeit getestet, um sowohl die Menge an absorbierter Flüssigkeit (Flüssigkeitsaufnahme) als auch die Absorptionsgeschwindigkeit zu ermitteln. Eine Schaumstoffprobe mit einer Länge von 6 Inch (15,2 cm), einer Breite von 1 Inch (2,5 cm) und einer Dicke von 1/8 Inch (0,32 cm) wurde in Extrusionsrichtung aus der Mitte des Schaumstoffs herausgeschnitten und anschließend vertikal aufgerichtet. Die Probe wurde bis in eine Flüssigkeitstiefe von 1/2 cm eingetaucht. Es wurde die Saughöhe in Abhängigkeit von der Zeit festgestellt.
Die absorbierte Flüssigkeit war eine synthetische Urinzusammensetzung ähnlich dem in dem US-Patent Nr. 5,260,345 beschriebenen synthetischen Urin JAYCO. Die Zusammensetzung wird hergestellt durch Mischen von 1,0 Gramm KCl; 1,0 Gramm Na₂SO₄; 0,42 Gramm NH₄H₂PO₄; 0,07 Gramm (NH₄)₂HPO₄; 0,12 Gramm CaCl₂·2H₂O; 0,25 Gramm MgCl₂·6H₂O; und 497,14 Gramm destilliertes Wasser. Die synthetische Urinzusammensetzung hatte eine Oberflächenspannung von ungefähr 72 dyn/cm.
Das Gewicht des von dem Schaumstoff absorbierten synthetischen Urins (in Gramm Urin pro Gramm Schaumstoff) betrug 20,7 für jede der beiden Proben von Schaumstoff Nr. 1 und 23,2 für jede der beiden Proben von Schaumstoff Nr. 2. Die theoretischen Aufnahmewerte für diese Schaumstoffe waren 21,8 bzw. 23,2 Gramm Urin pro Gramm Schaumstoff, berechnet durch das zur Verfügung stehende theoretische Volumen bezogen auf den offenzelligen Anteil. Beide Schaumstoffe absorbierten somit bei dem vertikalen Saugtest synthetischen Urin im Wesentlichen bis zu ihrer theoretischen volumetrischen Grenze. Die Zeit zum vertikalen Aufsaugen bis zu einer Höhe von 6 cm betrug für die beiden Proben von Schaumstoff Nr. 1 33 und 28 Sekunden und für die beiden Proben von Schaumstoff Nr. 2 35 und 40 Sekunden.
Der Prozentsatz an absorbiertem Urin bezogen auf die theoretische Aufnahme betrug für Schaumstoff Nr. 1 und Nr. 2 95 Prozent bzw. 100 Prozent. Diese Absorptionsgrade übersteigen bei weitem jene der vorbekannten extrudierten offenzelligen Schaumstoffe, die typischerweise eine auf die theoretische Aufnahme bezogene Saugfähigkeit von nur etwa 15 Prozent oder weniger zeigen.
Beispiel 2:
Proben von extrudierten, offenzelligen Schaumstoffen ähnlich denen von Beispiel 1 wurden mit einer wässrigen Reinigungslösung in Kontakt gebracht, getrocknet und anschließend auf ihre Saugfähigkeit für synthetischen Urin getestet.
Vier Proben des Schaumstoffs wurden durch Vakuumsättigung mit einer wässrigen Reinigungslösung aus 0,5 Gew.-% des flüssigen Geschirrspülmittels der Marke JOY (Procter and Gamble), bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Reinigungslösung (der tatsächliche Feststoffgehalt der Reinigungslösung betrug 0,13 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der wässrigen Lösung), gesättigt und dann durch Erwärmen auf 80°C in einem Umluftofen getrocknet.
Die Gewichtszunahme der Schaumstoffe schwankte von 0,036 bis 0,041 Gramm bei einem Durchschnitt von 0,038 Gramm. Dies entsprach der Menge an Tensidrest, die nach dem Trocknen der Reinigungslösung auf den Oberflächen des Schaumstoffs zurückblieb. Dies entsprach außerdem einem Tensidrest von 3,59 Prozent bis 4,05 Prozent bei einem Durchschnitt von 3,76 Prozent, bezogen auf das Gewicht des Schaumstoffs.
Die Schaumstoffe wurden dem vertikalen Saugtest wie in Beispiel 1 unterzogen. Das Gewicht des bei einem vertikalen Saugtest von den Schaumstoffen absorbierten synthetischen Urins (in Gramm) schwankte von 21,8 bis 22,4 bei einem Durchschnitt von 22,0. Dies ist günstig im Vergleich zu einem Durchschnitt von 24,4 Gramm wässrige Reinigungslösung, die während der anfänglichen Herstellung der Schaumstoffproben bei der Vakuumsättigung pro Gramm Schaumstoff absorbiert wurden. Die Saugzeit (Sauggeschwindigkeit) vertikal bis zu einer Höhe von 6 cm schwankte bei den vier Schaumstoffen von 112 bis 160 Sekunden.
Die Absorptionsleistung war exzellent. Der bezogen auf die theoretische Aufnahme absorbierte Prozentsatz an Urin betrug für die Schaumstoffe Nr. 1 und Nr. 2 90 Prozent bzw. 92 Prozent.
Beispiel 3:
Es wurden extrudierte, offenzellige Polystyrolschaumstoffe hergestellt und auf ihre Saugfähigkeit für eine Reinigungslösung getestet.
Die Schaumstoffe wurden mit der in Beispiel 1 offenbarten Vorrichtung hergestellt. Die Verfahrensbedingungen und die physikalischen Eigenschaften der Schaumstoffe sind in Tabelle 1 und 2 offenbart. Das verwendete Polystyrolharz (PS) hatte gemäß Größenausschlusschromatographie ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 135.000. Das Harz Kraton G 1657 war ein SEBS-Copolymer (Styrol/Ethylbenzen/Styrol) mit einem monomeren Styrolanteil von 13 Gew.-% und hat eine Struktur, die zu 65 Gew.-% linear und zu 35 Gew.-% eine Zweiblockstruktur ist. Das Ethylenpolymer HF 1030 war ein unter dem Handelsnamen INSITE von The Dow Chemical Company vertriebenes Ethylen/Octen-Copolymer. Das HF 1030 hatte eine Dichte von 0,935 g/cm³, einen Schmelzindex von 2,5 und eine Schmelztemperatur von 125°C.
Die aufgesaugte Flüssigkeit war eine wässrige Reinigungslösung aus 1,5 Gew.-% des flüssigen Geschirrspülmittels der Marke JOY (Procter and Gamble), bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Reinigungslösung (der tatsächliche Feststoffgehalt in der Reinigungslösung betrug 0,75 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Lösung). Die Schaumstoffe wurden dem in Beispiel 1 beschriebenen vertikalen Saugtest unterzogen. Tabelle 1

CO₂ – Kohlendioxid
EtCl – Ethylchlorid
134a – 1,1,1,2-Tetrafluorethan
pph – Teile pro 100 Gewichtsteile Polymer
Tf – Schaumbildungstemperatur

O.Z. Anteil – Offenzelliger Anteil
Ä.D.P. – Äquivalente durchschnittliche Porengröße
SV.S.H. – Vertikale Saughöhe
pcf – Pfund pro Kubikfuß

Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, war die Absorptionsleistung gut, selbst bei Schaumstoffen mit relativ großen Zellgrößen.

Claims

Extrudierter, offenzelliger thermoplastischer Schaumstoff mit einer im Wesentlichen aus Zellwänden und Zellstegen bestehenden Struktur, wobei der Schaumstoff einen nach ASTM D 2856-A gemessenen offenzelligen Anteil von insgesamt 50 Prozent oder mehr aufweist, eine nach ASTM D 3576-77 gemessene durchschnittliche Zellgröße von insgesamt bis zu 1,5 mm aufweist, in der Lage ist, Flüssigkeit zu mindestens 50 Prozent seiner theoretischen Volumenkapazität aufzusaugen, und eine nach einem Flüssigkeitsintrusionsverfahren gemessene äquivalente durchschnittliche Porengröße von 5 μm oder mehr besitzt.
Schaumstoff nach Anspruch 1 mit einer nach einem Flüssigkeitsintrusionsverfahren gemessenen äquivalenten durchschnittlichen Porengröße von 10 μm oder mehr.
Schaumstoff nach Anspruch 1, der in der Lage ist, mindestens 70 Prozent seiner theoretischen Volumenkapazität aufzusaugen.
Schaumstoff nach Anspruch 1, der in der Lage ist, mindestens 90 Prozent seiner theoretischen Volumenkapazität aufzusaugen.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das thermoplastische Material mehr als 50 Gew.-% oder mehr alkenylaromatische monomere Einheiten umfasst.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der maximal 10 Prozent der darin gespeicherten Flüssigkeit verliert, wenn er einem Druck von 210 kPa ausgesetzt ist.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem es sich um einen Polystyrolschaumstoff handelt, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 125.000 bis 300.000 besitzt.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem es sich um einen Polystyrolschaumstoff handelt, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 165.000 bis 200.000 besitzt.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem nach ASTM D 2856-A gemessenen offenzelligen Anteil von insgesamt 90 Prozent oder mehr.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem nach ASTM D 2856-A gemessenen offenzelligen Anteil von insgesamt 95 Prozent oder mehr.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer nach einem Flüssigkeitsintrusionsverfahren gemessenen äquivalenten durchschnittlichen Porengröße von 15 μm oder mehr.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer nach ASTM D 3576-77 gemessenen durchschnittlichen Zellgröße im Bereich von 0,01 bis 1,0 mm.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer nach ASTM D 3567-77 gemessenen durchschnittlichen Zellgröße im Bereich von 0,01 bis 0,07 mm.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf einem Teil oder einem wesentlichen Teil der Zellinnenflächen ein Tensid abgeschieden ist.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Teil oder ein wesentlicher Teil der Zellinnenflächen sulfoniert ist.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei es sich um Schaumstofftafeln mit einer Dicke von weniger als 0,375 Inch (0,95 cm) handelt.
Schaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem es sich um Schaumstoffplatten mit einer Dicke von 0,375 Inch (0,95 cm) oder mehr handelt.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Dichte im Bereich von 16 bis 250 kg/m³.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Dichte im Bereich von 25 bis 100 kg/m³.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer nach ASTM D 3576-77 gemessenen durchschnitlichen Zellgröße in einer Dimension, die mindestens 25 Prozent größer ist als die durchschnittliche Zellgröße in mindestens einer der beiden anderen Dimensionen.
Schaumstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer nach ASTM D 3576-77 gemessenen durchschnittlichen Zellgröße in einer Dimension, die mindestens 50 Prozent größer ist als die durchschnittliche Zellgröße in mindestens einer der beiden anderen Dimensionen.
Schaumstoff nach Anspruch 1, der in der Lage ist, mindestens 70 Prozent seiner theoretischen Volumenkapazität aufzusaugen, einen nach ASTM D 2856 A gemessenen offenzelligen Anteil von insgesamt 90 Prozent oder mehr aufweist und eine Dichte im Bereich von 16 bis 250 kg/m³ besitzt, wobei das thermoplastische Material mehr als mindestens 50 Gew.-% alkenylaromatische monomere Einheiten umfasst und der Schaumstoff eine nach ASTM D 3576-77 gemessene durchschnittliche Zellgröße im Bereich von 0,01 bis 1,0 mm besitzt.
Schaumstoff nach Anspruch 22, bei dem es sich um einen Polystyrolschaumstoff handelt, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 125.000 bis 300.000 besitzt.
Schaumstoff nach Anspruch 22, bei dem es sich um einen Polystyrolschaumstoff handelt, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 165.000 bis 200.000 besitzt.
Schaumstoff nach Anspruch 1 mit einer nach einem Flüssigkeitsintrusionsverfahren gemessenen äquivalenten durchschnittlichen Porengröße von 10 μm oder mehr, der in der Lage ist, mindestens 90 Prozent seiner theoretischen Volumenkapazität aufzusaugen, einen offenzelligen Anteil von insgesamt 90 Prozent oder mehr aufweist und eine Dichte im Bereich von 25 bis 100 kg/m³ besitzt, wobei das thermoplastische Material mehr als 50 Gew.-% oder mehr alkenylaromatische monomere Einheiten umfasst und der Schaumstoff eine nach ASTM D 3576-77 gemessene durchschnittliche Zellgröße im Bereich von 0,01 bis 0,07 mm besitzt.
Schaumstoff nach Anspruch 25, bei dem es sich um einen Polystyrolschaumstoff handelt, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 125.000 bis 300.000 besitzt.
Schaumstoff nach Anspruch 25, bei dem es sich um einen Polystyrolschaumstoff handelt, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 165.000 bis 200.000 besitzt.
Absorptionsverfahren, bei dem eine Flüssigkeit und ein Schaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 27 in Kontakt gebracht werden.
Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Extrudieren und Aufschäumen eines schäumbaren thermoplastischen Gels, das eine Mischung eines thermoplastischen Materials und eines Treibmittels umfasst, aus einer Extrusionsdüse, um ein aufschäumendes Extrudat zu bilden, das aufschäumt, um den Schaumstoff zu bilden, wobei die Verbesserung darin besteht, das Extrudat beim Austritt aus der Extrusionsdüse zu dehnen und soweit aufzuschäumen, dass sich die nach ASTM D 3576-77 gemessene durchschnittliche Zellgröße ergibt, die in der Dehnungsdimension mindestens 25 Prozent größer ist als die durchschnittliche Zellgröße in mindestens einer der beiden anderen Dimensionen.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Extrudat durch Strecken in Extrusionsrichtung gedehnt wird.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Extrudat durch Strecken in Querrichtung gedehnt wird.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Extrudat durch den Druck von Formungsplatten, die die gegenüberliegenden Flächen des Extrudats stromabwärts von der Düse berühren, in Extrusionsrichtung gedehnt wird.
Verfahren nach Anspruch 29, bei dem das Extrudat durch gegenüberliegende Presswalzen stromabwärts von der Extrusionsdüse in Extrusionsrichtung gedehnt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 33, bei dem das Extrudat soweit gedehnt wird, dass sich die nach ASTM D 3576-77 gemessene durchschnittliche Zellgröße ergibt, die in der Dehnungsdimension mindestens 50 Prozent größer ist als die durchschnittliche Zellgröße in mindestens einer der beiden anderen Dimensionen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 34 mit dem zusätzlichen Schritt des Aufbringens eines Tensids auf eine freiliegende Fläche des Schaumstoffs in einer Weise, dass das Tensid an der Oberfläche bleibt und nicht wesentlich weiter in den Schaumstoff hinein einsickert.
Verfahren nach Anspruch 35, bei dem das Tensid in Form einer Lösung aufgebracht wird und anschließend trocknen gelassen wird, um auf der freiliegenden Fläche einen Rückstand zu hinterlassen.
Verfahren nach Anspruch 35, bei dem der Schaumstoff unter Wärmeeinwirkung getrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 35, bei dem der Schaumstoff ein extrudierter thermoplastischer Schaumstoff ist.
Fleischschale, die in der Lage ist, Fleisch darin aufzunehmen und zu halten, wobei die Fleischschale aus einer Schale und einem Einsatz besteht, der aus einem Schaumstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 27 besteht und in der Schale positioniert ist.
Fleischschale nach Anspruch 39, bei welcher der Schaumstoff eine im Wesentlichen aus Zellwänden und Zellstegen bestehende Struktur besitzt und bei welcher der Schaumstoff eine Dicke von weniger als 0,375 Inch (0,95 cm) besitzt.
Fleischschale nach Anspruch 39, bei welcher der Schaumstoff in der Lage ist, mindestens 70 Prozent seiner theoretischen Volumenkapazität aufzusaugen, einen nach ASTM D 2856 A gemessenen offenzelligen Anteil von insgesamt 90 Prozent oder mehr aufweist und eine Dichte im Bereich von 16 bis 250 kg/m³ besitzt, wobei das thermoplastische Material mehr als 50 Gew.-% oder mehr alkenylaromatische monomere Einheiten umfasst und der Schaumstoff eine nach ASTM D 3576-77 gemessene durchschnittliche Zellgröße im Bereich von 0,01 bis 1,0 mm besitzt.
Fleischschale nach Anspruch 40, bei welcher der thermoplastische Schaumstoff ein Polystyrolschaumstoff ist, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 125.000 bis 300.000 besitzt.
Fleischschale nach Anspruch 41, bei welcher der thermoplastische Schaumstoff ein Polystyrolschaumstoff ist, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemittelts Molekulargewicht im Bereich von 135.000 bis 200.000 besitzt.
Fleischschale nach Anspruch 41, bei welcher der Schaumstoff eine nach einem Flüssigkeitsintrusionsverfahren gemessene äquivalente durchschnittliche Porengröße von 10 μm oder mehr besitzt, wobei der Schaumstoff in der Lage ist, mindestens 90 Prozent seiner theoretischen Volumenkapazität aufzusaugen, einen nach ASTM D 2856 A gemessenen offenzelligen Anteil von insgesamt 90 Prozent oder mehr aufweist und eine Dichte im Bereich von 25 bis 100 kg/m³ besitzt, wobei das thermoplastische Material mehr als 50 Gew.-% oder mehr alkenylaromatische monomere Einheiten umfasst und der Schaumstoff eine nach ASTM D 3576-77 gemessene durchschnittliche Zellgröße im Bereich von 0,01 bis 0,07 mm besitzt.
Fleischschale nach Anspruch 44, bei welcher der thermoplastische Schaumstoff ein Polystyrolschaumstoff ist, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 125.000 bis 300.000 besitzt.
Fleischschale nach Anspruch 44, bei welcher der thermoplastische Schaumstoff ein Polystyrolschaumstoff ist, wobei das Polystyrol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht im Bereich von 135.000 bis 200.000 besitzt.
Zur Verwendung am Körper geeignete Windel, wobei die Windel eine biegsame Schaumstoffschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 27 umfasst.