La invención se refiere a un elemento de espuma con una sustancia hidrófila incorporada en la espuma en forma de celulosa del tipo de estructura sobre la base de la modificación cristalina de celulosa-II y el elemento de espuma que incorpora la celulosa tiene una capacidad reversible de absorber humedad.

Una proporción de la celulosa está entre el 0,1% en peso y el 10% en peso. El valor de la humedad de espuma correspondiente a una humedad de equilibrio en una primera atmósfera ambiente se aumenta durante el uso en una segunda atmósfera ambiente. La humedad absorbida por la celulosa II después del uso se evapora de nuevo en un periodo de entre 1 hora y 16 horas hasta que se restaura el valor inicial de la humedad de espuma correspondiente a la humedad de equilibrio con respecto a la primera atmósfera ambiente

Elemento de espuma con celulosa incorporada en el mismo.

Objeto de la invención

La invención se refiere a un elemento de espuma con un agente hidrófilo en forma de celulosa incorporado en la espuma, y el elemento de espuma desplazado con las partículas tiene una capacidad reversible de absorber humedad, como se describe en las reivindicaciones 1 a 3.

Antecedentes de la invención

Actualmente, las espumas se usan o se emplean en muchas áreas de la vida cotidiana. En muchas de estas aplicaciones, las espumas están en contacto con el cuerpo, habitualmente separadas por solamente una o más capas intermedias textiles. La mayoría de estas espumas están hechas de polímeros sintéticos tales como poliuretano (PU), poliestireno (PS), goma sintética, etc., que, en principio, no tienen una adecuada capacidad de absorción de agua. Particularmente, durante largos periodos de contacto con el cuerpo o cuando se realiza un ejercicio extenuante, se desarrolla un clima físico desagradable debido a la gran cantidad de humedad que no se absorbe. Para la mayoría de aplicaciones, por lo tanto, es necesario otorgar propiedades hidrófilas a dichas espumas.

Esto pude conseguirse de varias maneras. Una opción, como se describe en la memoria descriptiva de patente DE 199 30 526 A por ejemplo, es hacer hidrófila a la estructura de espuma de una espuma flexible de poliuretano. Esto se realiza haciendo reaccionar al menos un poliisocianato con al menos un compuesto que contiene al menos dos enlaces que reaccionan con isocianato en presencia de ácidos sulfónicos que contienen uno o más grupos hidroxilo, y/o sus sales y/o éteres de polialquilenglicol catalizados por monooles. Dichas espumas se usan para esponjas domésticas o artículos de higiene.

Otra opción se describe en la memoria descriptiva de patente DE 101 16 757 A1, que se basa en una espuma de polimetano alifático hidrófilo de poro abierto con una capa separada adicional hecha de fibras de celulosa con un hidrogel embebido en ella, que sirve como medio de almacenamiento.

La memoria descriptiva de patente EP 0 793 681 B1 y la traducción Alemana de DE 695 10 953 T2 describen un método de producción de espumas flexibles, para el que se usan polímeros superabsorbentes (SAP), también conocidos como hidrogeles. Los SAP que se usan pueden mezclarse previamente con el prepolímero, lo que hace al método muy sencillo para el fabricante de espuma. Dichos SAP pueden seleccionarse entre SAP injertados con almidón o celulosa usando, por ejemplo, acrilonitrilo, ácido acrílico o acrilamida como monómero insaturado. Dichos SAP son comercializados por Höchst/Cassella con el nombre de SANWET IM7000.

La memoria descriptiva de patente WO 96/31555 A2 describe una espuma con una estructura celular y la espuma también contiene polímeros superabsorbentes (SAP). En este caso, el SAP puede estar hecho de un polímero sintético o, como alternativa, de celulosa. Se pretende que la espuma usada en este caso absorba la humedad y los fluidos y los retenga en la estructura de espuma.

La memoria descriptiva de patente WO 2007/135069 A1 describe suelas de zapato con propiedades de absorción de agua. En este caso, se añaden polímeros absorbentes de agua antes del espumado del plástico. Dichos polímeros absorbentes de agua se preparan habitualmente polimerizando una solución acuosa de monómero y a continuación opcionalmente aplastando el hidrogel. A continuación, el polímero absorbente de agua y el hidrogel seco fabricado a partir de él, preferiblemente se tritura y se tamiza una vez que se ha producido, y los tamaños de partícula del hidrogel seco y tamizado son preferiblemente menores de 1000 μms y preferiblemente mayores de 10 μm. Además del hidrogel, también puede añadirse y mezclase una carga antes del proceso de espumado, en cuyo caso las cargas orgánicas que pueden usarse incluyen negro de humo, melamina, colofonia y fibras de celulosa, poliamida, poliacrilonitriio, poliuretano o fibras de poliéster según el principio de esteres aromáticos y/o alifáticos de ácido dicarboxílico y fibras de carbono, por ejemplo. Todas las sustancias se añadieron a la mezcla de reacción por separado unas de otras para producir el elemento de espuma.

En términos de sus propiedades, las espumas conocidas de la técnica anterior se diseñan de modo que sean capaces de almacenar y retener la humedad que absorten durante un largo periodo de tiempo. La humedad absorbida y el agua absorbida no se restauran completamente al estado inicial debido a la evaporación de la humedad a la atmósfera ambiente hasta después de un periodo de 24 horas, como se explica en el documento WO 2007/135069 A1.

Esta velocidad de evaporación es demasiado lenta para aplicaciones normales, tales como en colchones, plantillas de zapatos o asientos de vehículo, por ejemplo, que se usan durante varias horas al día y, por lo tanto, disponen de mucho menos de 24 horas para evaporar la humedad absorbida. En este contexto, puede hablarse de una humedad de equilibrio y el valor de humedad es aquel en el que la espuma está en equilibrio con la humedad contenida en la atmósfera ambiente.

Por consiguiente, el objetivo subyacente de esta invención es proponer un elemento de espuma que contenga un material proyectado para mejorar su gestión de la humedad en términos de velocidad de evaporación pero también es fácil de procesar cuando se fabrica la espuma.

Breve descripción de la invención

Este objetivo es conseguido por la invención sobre la base de los rasgos caracterizadores definidos en la reivindicación 1. La ventaja de los rasgos caracterizadores definidos en la reivindicación 1 se basa en el hecho de que la adición de celulosa a la estructura de espuma otorga una capacidad de absorber humedad y fluido suficiente alta, pero la humedad o fluido absorbido se evapora en la atmósfera ambiente lo más rápido posible de nuevo a partir del estado inducido después del uso, restaurando de este modo la humedad de equilibrio. El uso de celulosa II evita tener que usar un material con una estructura fibrosa, haciéndolo más fácil de descargar y evitando los enganchones mutuos de las fibras. El tiempo de evaporación depende del propósito de aplicación pretendido del elemento de espuma y la humedad de equilibrio debe restaurarse a éste último en 16 horas después del uso en el caso de un colchón, por ejemplo. En el caso de suelas de zapatos o plantillas de zapatos, este tiempo puede ser aún más corto. Por esta razón, cierta proporción de celulosa se añade como sustancia hidrófila, que se añade y se mezcla al mismo tiempo que uno de los componentes que forman la espuma durante el proceso de fabricación de la espuma. La celulosa no solamente otorga una capacidad de almacenamiento suficiente, sino que también da como resultado una evaporación rápida de la humedad absorbida de vuelta a la atmósfera ambiente. Debido a la proporción de celulosa añadida, la capacidad de absorción y la velocidad de evaporación del elemento de espuma pueden adaptarse fácilmente para que sean apropiadas para una variedad de aplicaciones diferentes.

Independientemente de lo anterior, el objetivo de la invención también puede conseguirse sobre la base de los rasgos caracterizadores definidos en la reivindicación 2. La ventaja de los rasgos caracterizadores definidos en la reivindicación 2 se basa en el hecho de que la adición de celulosa a la estructura de espuma otorga una capacidad de absorber humedad y fluido suficiente alta, pero la humedad o fluido absorbido se evapora en la atmósfera ambiente lo más rápido posible de nuevo a partir del estado inducido después del uso, restaurando de este modo la humedad de equilibrio. Debido a la especial combinación de la adición de celulosa II y los valores de densidad obtenidos como resultado, se obtienen una absorción de vapor de agua y absorción de humedad muy altas. Debido al alto valor del almacenamiento temporal de humedad o agua que puede absorberse en el elemento de espuma durante el uso, se puede garantizar al usuario que experimentará una sensación placentera y seca durante el uso. Como resultado, el cuerpo no entra en contacto directo con la humedad.

Independientemente de lo anterior, el objetivo de la invención también puede conseguirse sobre la base de los rasgos caracterizadores definidos en la reivindicación 3. La ventaja obtenida como resultado de los rasgos caracterizadores definidos en la reivindicación 3 se basa en el hecho de que la adición de celulosa a la estructura de espuma otorga una capacidad de absorber humedad y fluido...

1. Elemento de espuma con una sustancia hidrófila en forma de celulosa incorporada en la espuma, y el elemento de espuma desplazado con la celulosa tiene una capacidad reversible de absorber humedad, caracterizado porque la celulosa se proporciona en forma de un tipo de estructura sobre la base de la modificación cristalina de celulosa-II, y se selecciona una proporción de celulosa con respecto al peso total de la espuma de un intervalo con un límite inferior del 0,1% en peso, en particular del 5% en peso, y un límite superior del 10% en peso, en particular del 8,5% en peso, y el valor de la humedad de espuma del elemento de espuma se aumenta desde un valor inicial de la humedad de espuma correspondiente a una humedad de equilibrio con respecto a una primera atmósfera ambiente con un primer clima basado en una temperatura y una humedad relativa del aire predefinidas durante el uso hasta un valor de la humedad de la espuma con respecto a una segunda atmósfera ambiente diferente de la primera atmósfera ambiente, con un segundo clima basado en una temperatura y/o una humedad relativa del aire que son superiores a las del primer clima, y la humedad absorbida por la celulosa II incorporada en el elemento de espuma después del uso en la segunda atmósfera ambiente se evapora después de un periodo en la primera atmósfera ambiente con una duración dentro de un intervalo con un límite inferior de 1 hora y un límite superior de 16 horas hasta que se restaura de nuevo el valor inicial de la humedad de espuma correspondiente a la humedad de equilibrio con respecto a la primera atmósfera ambiente.

2. Elemento de espuma con una sustancia hidrófila en forma de celulosa incorporada en la espuma plástica, y el elemento de espuma desplazado con celulosa tiene una capacidad reversible de absorber humedad, en particular de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la celulosa se proporciona en forma de un tipo de estructura sobre la base de la modificación cristalina de celulosa-II, y una proporción de celulosa con respecto al peso total de la espuma se selecciona de un intervalo con un límite inferior del 0,1% en peso, en particular del 5% en peso, y un límite superior del 10%, en particular del 8,5% en peso, y el elemento de espuma tiene una densidad entre un límite inferior de 30 kg/m³ y un límite superior de 45 kg/m³, y la captación de \hbox{vapor de agua según Hohenstein tiene un valor Fi de más de 5 g/m².}

3. Elemento de espuma con una sustancia hidrófila en forma de celulosa incorporada en la espuma, y el elemento de espuma desplazado con la celulosa tiene una capacidad reversible de absorber humedad, en particular de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la celulosa se proporciona en forma de un tipo de estructura sobre la base de la modificación cristalina de celulosa-II, y una proporción de celulosa con respecto al peso total de la espuma se selecciona de un intervalo con un límite inferior del 0,1% en peso, en particular del 5% y un límite superior del 10%, en particular del 8,5% en peso, y el elemento de espuma tiene una densidad con un límite inferior de 30 kg/m³ y un límite superior de 45 kg/m³, y un valor inicialmente superior al 5% de la humedad de espuma del elemento de espuma de la segunda atmósfera ambiente con el segundo clima se reduce en al menos el 2% debido al efecto de la primera atmósfera \hbox{ambiente con el primer clima basado en 20ºC y una humedad relativa del 55% en un periodo de 2 min.}

4. Elemento de espuma de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la ceiulosa-II se proporciona en forma de fibras cortadas con una longitud de fibra con un límite inferior de 0,1 mm y un límite superior de 5 mm.

5. Elemento de espuma de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la celulosa-II se proporciona en forma de fibras trituradas con un tamaño de partícula con un límite inferior de 50 μm y un límite superior de 0,5 mm.

6. Elemento de espuma de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la celulosa-II se proporciona en forma de partículas de celulosa esféricas.

7. Elemento de espuma de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque las partículas de celulosa esféricas tiene un tamaño de partícula con un límite inferior de 1 μm y un límite superior de 400 μm.

8. Elemento de espuma de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque las partículas de celulosa esféricas tienen una relación axial (I:d) entre un límite inferior de 1 y un límite superior de 2,5.

9. Elemento de espuma de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la celulosa contiene al menos uno de los aditivos del grupo que comprende pigmentos, sustancias inorgánicas tales como óxido de titanio, óxido de titanio por debajo de la estequiometría, sulfato de bario, intercambiadores de iones, polietileno, polipropileno, poliéster, negro de humo, zeolita, carbono \hbox{activado, superabsorbentes poliméricos o retardantes de llama.}

10. Elemento de espuma de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la espuma se selecciona del grupo que comprende espuma de poliuretano (espuma PU), espuma de polietileno, espuma de poliestireno, espuma de policarbonato, espuma de PVC, espuma de poliimida, espuma de silicona, espuma de PMMA (polimetilmetacrilato), espuma de goma.

11. Elemento de espuma de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3 ó 10, caracterizado porque la espuma tiene una estructura de espuma de celda abierta.

12. Uso de un elemento de espuma de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11 para fabricar un producto plástico, y el producto plástico se selecciona entre el grupo \hbox{que comprende colchones, tapizado de muebles y almohadas.}