阅读说明：本技术 具有特定纵横比的多层可溶解固体制品 (Multilayer dissolvable solid article with specific aspect ratio ) 是由 陈鸿兴 罗伯特·韦恩·小格伦 卡尔·戴维·马克纳马拉 黄旭 裴睿智 冈田俊之 于 2019-04-15 设计创作，主要内容包括：本发明题为“具有特定纵横比的多层可溶解固体制品”。这提供了具有特定纵横比的改进的可溶解固体制品。这种可溶解固体制品具有多层结构,该多层结构包括两个或更多个柔性可溶解多孔片材,而所述两个或更多个柔性可溶解多孔片材中的每一个包含水溶性聚合物和表面活性剂,并且特征在于80％至100％的开孔含量百分比并且100μm至2000μm的总平均孔径。多层可溶解固体制品的特征在于最大尺寸D和最小尺寸z；并且其中D/z的比率范围为1至10。(The invention provides a multi-layer dissolvable solid article having a particular aspect ratio. This provides an improved dissolvable solid article having a particular aspect ratio. Such dissolvable solid articles have a multilayer structure comprising two or more flexible dissolvable porous sheets, each of said two or more flexible dissolvable porous sheets comprising a water soluble polymer and a surfactant, and characterized by an open cell content percentage of from 80% to 100% and a total average pore size of from 100 μm to 2000 μm. The multilayer dissolvable solid article is characterized by a maximum dimension D and a minimum dimension z; and wherein the ratio of D/z ranges from 1 to 10.)

具有特定纵横比的多层可溶解固体制品

技术领域

本发明涉及一种具有特定纵横比的改进的可溶解固体制品。

背景技术

在水溶性聚合物载体或基质中包含表面活性剂和/或其他活性成分的柔性可溶解片材是众所周知的。此类片材特别适用于在水中溶解时递送表面活性剂和/或其他活性成分。与同一产品类别中的传统颗粒或液体形式相比，此类片材具有更好的结构完整性、更集中且更易于储存、输送/运输、携带和处理。与同一产品类别中的固体片剂形式相比，此类片材更柔性且更不易碎，对消费者具有更好的感官吸引力。然而，此类柔性可溶解片材可能在水中经受明显缓慢的溶解，特别是与传统的颗粒或液体产品形式相比。

为了避免进一步加剧溶解问题，此类柔性可溶解片材已经制成相对较薄(即，具有高的长度/宽度与厚度的纵横比)，并且通常用作单独层/单一层。即使提供多层结构，此类多层结构的总厚度也保持相对较薄。所得到的多层结构保持片状形状，其具有高的长度/宽度与厚度比，其可能太松软或易于处理，在使用时难以分离，并且在美学上不令消费者满意。

因此，一直需要具有改进的纵横比和/或形状的多层可溶解固体制品，其更易于处理并且在美学上更令消费者满意，并且仍然易于溶解在水中。

提供一种用于制备上述改进的多层溶解固体制品的更具成本效益且可易于扩展的方法也是有利的。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种可溶解固体制品，其包括两个或更多个柔性可溶解多孔片材，其中所述两片或更多片材中的每一个包含水溶性聚合物和表面活性剂，并且其特征在于开孔含量百分比为约80％至100％，优选地约85％至100％，更优选地约90％至100％，并且总平均孔径为约100μm至约2000μm，优选地约150μm至约1000μm，更优选地约200μm至约600μm；其中所述可溶解固体制品的特征在于最大尺寸D和最小尺寸z；并且其中D/z的比率范围为1至约10，优选地约1.4至约9，更优选地约1.5至约8，最优选地约2至约7。

优选地，此类可溶解固体制品的最小尺寸z范围为约3mm至约20cm，优选地约4mm至约10cm，更优选地约5mm至约30mm。

更优选地，上述两个或更多个柔性可溶解多孔片材中的每一个的特征在于厚度范围为约0.5mm至约4mm，优选地约0.6mm至约3.5mm，更优选地约0.7mm至约3mm，还更优选地约0.8mm至约2mm，最优选地约1mm至约1.5mm。本发明的可溶解固体制品可包括约4至约50个，优选地约5至约40个，更优选地约6至约30个此类柔性可溶解多孔片材。

可溶解固体制品可具有范围在约0.05克/cm³至约0.5克/cm³，优选地为约0.06克/cm³至约0.4克/cm³，更优选地为约0.07克/cm³至约0.2克/cm³，最优选地约0.08克/cm³至约0.15克/cm³内的密度。

在一个优选的实施方案中，柔性可溶解多孔片材中的至少一个包含按片材的总重量计约10％至约40％，优选地约15％至约30％，更优选地约20％至约25％的上述水溶性聚合物和/或按所述片材的总重量计约5％至约80％，优选地10％至70％，更优选地30％至65％的上述表面活性剂。此外，所述至少一个片材可包含按所述片材的总重量计约0.1％至约25％，优选地约0.5％至约20％，更优选地约1％至约15％，最优选地约2％至约12％的增塑剂。另外，所述至少一个片材可包含一种或多种选自以下的附加成分：织物护理活性物质、餐具洗涤活性物质、硬质表面清洁活性物质、美容和/或护肤活性物质、个人清洁活性物质、毛发护理活性物质、口腔护理活性物质、女性护理活性物质、婴儿护理活性物质、以及它们的任何组合。

特别优选的是，本发明的可溶解固体制品中的柔性可溶解多孔片材中的每一个的特征在于以下参数中的一个或多个：

·约5μm至约200μm，优选地约10μm至约100μm，更优选地约10μm至约80μm的平均孔壁厚度；和/或

·按所述片材的重量计约0.5％至约25％，优选地约1％至约20％，更优选地约3％至约10％的最终含水量；和/或

·约50克/m²至约250克/m²，优选地约80克/m²至约220克/m²，更优选地约100克/m²至约200克/m²的基重；和/或

·约0.05克/cm³至约0.5克/cm³，优选地为约0.06克/cm³至约0.4克/cm³，更优选地为约0.07克/cm³至约0.2克/cm³，最优选地约0.08克/cm³至约0.15克/cm³的密度；和/或

·约0.03m²/g至约0.25m²/g，优选地约0.04m²/g至约0.22m²/g，更优选地约0.05m²/g至约0.2m²/g，最优选地约0.1m²/g至约0.18m²/g的比表面积。

在阅读本发明的以下

具体实施方式

时，本发明的这些和其它方面将变得更明显。

附图说明

图1示出了根据本发明一个实施方案的多层可溶解固体制品。

图2示出了用于以间歇方法制备柔性多孔可溶解固体片材的现有技术的基于对流的加热/干燥装置。

图3示出了用于以间歇方法制备柔性多孔可溶解固体片材的现有技术的基于微波的加热/干燥装置。

图4示出了用于以连续方法制备柔性多孔可溶解固体片材的现有技术的基于冲击式烘箱的加热/干燥装置。

图5示出了根据本发明的一个实施方案的用于以间歇方法制备本发明的柔性多孔可溶解片材的基于底部传导的加热/干燥装置。

图6示出了根据本发明的另一个实施方案的用于以连续方法制备另一个本发明的柔性多孔可溶解片材的基于旋转滚筒的加热/干燥装置。

图7A示出了通过采用基于旋转滚筒的加热/干燥装置的方法制备的包含织物护理活性物质的本发明柔性多孔可溶解片材的顶部表面的扫描电子显微镜(SEM)图像。图7B示出了通过采用基于冲击式烘箱的加热/干燥装置的方法制备的含有与图7A所示片材相同的织物护理活性物质的比较柔性多孔可溶解片材的顶部表面的SEM图像。

图8A示出了通过采用基于底部传导的加热/干燥装置的方法制备的包含毛发护理活性物质的本发明柔性多孔可溶解片材的顶部表面的SEM图像。图8B示出了通过采用基于冲击式烘箱的加热/干燥装置的方法制备的含有与图8A所示片材相同的毛发护理活性物质的比较柔性多孔可溶解片材的顶部表面的SEM图像。

具体实施方式

I.定义

如本文所用的术语“可溶解的”是指制品在没有任何搅拌的情况下在20℃和大气压下在八(8)小时内完全或基本上溶解在足量的去离子水中而留下少于5wt％未溶解的残留物的能力。

如本文所用的术语“固体”是指当制品不受限制且没有向其施加外部力时制品在20℃和大气压下基本上保持其形状(即，其形状没有任何可见变化)的能力。

如本文所用的术语“柔性”是指当制品沿垂直于其纵向方向的中心线弯曲90°时制品承受应力而不破损或显著破裂的能力。优选地，此类制品可经历显著的弹性变形，并且其特征在于不大于5GPa、优选地不大于1GPa、更优选地不大于0.5GPa、最优选地不大于0.2GPa的杨氏模量。

如本文所用的术语“片材”是指具有三维形状的非纤维结构即具有厚度、长度和宽度，而长度-厚度纵横比和宽度-厚度纵横比均为至少约5:1，并且长度-宽度比为至少约1:1。优选地，长度-厚度纵横比和宽度-厚度纵横比均为至少约10:1，更优选地至少约15:1，最优选地至少约20:1；并且长度-宽度纵横比优选地至少约1.2:1，更优选地至少约1.5:1，最优选地至少约1.618:1。

如本文所用的术语“水溶性”是指样品材料在至少约25克、优选地至少约50克、更优选地将至少约100克、最优选地至少约200克的此类材料在20℃下置于1升(1L)去离子水中并且在大气压下充分搅拌时完全溶解或分散到水中而不留下可见固体或不形成明显分离相的能力。

如本文所用的术语“开孔泡沫”或“开孔孔隙结构”是指限定空间或泡孔网络的包含聚合物的固体连通基质，该空间或泡孔包含气体，通常为气体(如空气)，在干燥过程期间泡沫结构不会塌陷，从而保持固体的物理强度和内聚力。结构的互连性可通过开孔含量百分比来描述，其通过下文公开的测试3测量。

如本文所用，术语“底部表面”是指本发明的柔性、多孔、可溶解固体片材的直接接触支撑表面的表面，在该支撑表面上，在干燥步骤期间放置充气的湿预混物片材。术语“顶部表面”是指所述片材的与底部表面相反的表面。此外，此类固体片材可沿其厚度被分成三(3)个区域，包括与其顶部表面相邻的顶部区域、与其底部表面相邻的底部区域、以及位于顶部区域与底部区域之间的中部区域。顶部区域、中部区域和底部区域具有相同的厚度，即，每个区域具有为片材总厚度的约1/3的厚度。

如本文所用的术语“充气”、“充气于”或“充气的”是指通过机械和/或化学方法将气体引入液体或糊状组合物中的方法。

如本文所用的术语“加热方向”是指热源将热能施加到制品所沿的方向，这导致此类制品中的温度梯度从此类制品的一侧到另一侧减小。例如，如果位于制品一侧的热源向所述制品施加热能以产生从所述一侧向相反侧减小的温度梯度，则加热方向被认为是从所述一侧延伸到相反侧。如果此类制品的两侧或此类制品的不同部分同时被加热而在此类制品上没有可观察到的温度梯度，则加热以非定向方式进行，并且没有加热方向。

如本文所用的术语“基本上与之相反”或“基本上偏离”是指其间具有90°或更大的偏移角的两个方向或两条线。

如本文所用的术语“基本上对齐”或“本质对齐”是指其间具有小于90°的偏移角的两个方向或两条线。

如本文所用的术语“主要热源”是指提供超过50％，优选地超过60％，更优选地超过70％，最优选地超过80％的由对象(例如，根据本发明的充气湿预混物片材)吸收的总热能的热源。

如本文所用的术语“受控表面温度”是指相对一致，即小于+/-20％波动，优选地小于+/-10％波动，更优选地小于+/-5％波动的表面温度。

术语“基本上不含”或“基本上没有”是指所指示材料不是被刻意加入组合物或产品中，在组合物或产品中的含量极低；或者，优选地是在这种组合物或产品中以无法靠分析方法检测到的含量存在。其可包括这样的组合物或产品，其中所指示材料仅作为有意加入此类组合物或产品中的一种或多种材料的杂质存在。

常规的可溶解固体制品具有相对高的长度/宽度-厚度比，即它们相对较薄，以确保这些制品在水中快速溶解。因此，这种可溶解固体制品通常以相对大但薄的片材产品的形式提供，其可能难以处理(例如，过于松软并且易于粘在一起且在使用时难以分离)并且对消费者而言在美学上并不令人愉悦。然而，由于溶解要求所赋予的限制，很少或没有改变或改进这种产品形式的空间。

本发明的令人惊讶和意外的发现是通过将本发明的多层柔性可溶解多孔固体片材(其具有由约80％至100％的开孔含量百分比和约100μm至约2000μm的总平均孔径定义的开孔泡沫或OCF结构)堆叠在一起而形成的三维多层结构比具有相同纵横比的单层结构更易溶解。这允许所得的可溶解固体制品沿厚度方向显著延伸，以产生三维产品形状，其更易于处理并且在美学上更令消费者满意(例如，厚垫或甚至立方体形式的产品)。

具体地，图1示出了通过将多层上述柔性可溶解多孔片材2、4、6和8堆叠在一起而形成的多层可溶解固体制品1，其特征在于最大尺寸D和最小尺寸z(垂直于最大尺寸D)，而D/z的比率(下文也称为“纵横比”)在1至约10，优选地约1.4至约9，优选地约1.5至约8，更优选地约2至约7的范围内。

本发明的多层可溶解固体制品可具有任何合适的形状，规则的或不规则的，例如球形、立方形、矩形、多边形、椭圆形、圆柱形、棒形、片形、花形、扇形、星形，圆盘形等。图1所示的六边形可溶解固体制品1具有约5.8至6的纵横比。当纵横比为1时，可溶解固体制品具有球形形状。当纵横比为约1.4时，可溶解固体制品具有立方体形状。

本发明的多层可溶解固体制品可具有大于约3mm但小于约20cm，优选地约4mm至约10cm，更优选地约5mm至约30mm的最小尺寸z。

上述多层可溶解固体制品可包括两个以上的这种柔性可溶解多孔片材。例如，其可包括约4至约50个，优选地约5至约40个，更优选地约6至约30个所述柔性可溶解多孔片材。根据本发明制备的柔性可溶解多孔片材中改进的OCF结构允许将许多片材(例如15至40个)堆叠在一起，同时仍然为叠层提供令人满意的总体溶解速率。

在本发明的特别优选的实施方案中，多层可溶解固体制品包括15至40层上述柔性可溶解多孔片材，并且具有约2至约7的纵横比。

以下是制备这种柔性可溶解多孔片材的配方和方法的详细描述，以及将它们组装成本发明的多层可溶解固体制品的方法。

II.用于制备片材的方法概述

WO2010077627公开了一种用于形成具有开孔泡沫(OCF)结构的多孔片材的间歇方法，其特征在于开孔含量百分比为约80％至100％，其用于改善溶解。具体地，首先形成原料的预混物，将其剧烈充气，然后分批加热干燥(例如，在对流烘箱或微波炉中)以形成具有所需OCF结构的多孔片材。尽管这种OCF结构显著改善了所得多孔片材的溶解速率，但仍存在明显更致密且更少孔的底部区域，在这种片材中具有更厚的孔壁。这种高密度底部区域可能对水通过片材的流动产生负面影响，从而可能不利地影响片材的总体溶解速率。当多个这样的片材堆叠在一起以形成多层结构时，多个高密度底部区域的“屏障”效应特别增强。

WO2012138820公开了一种与WO2010077627类似的方法，不同之处在于通过使用例如冲击式烘箱(代替对流烘箱或微波炉)实现充气湿预混物的连续干燥。通过这种连续干燥工艺形成的OCF片材的特征在于改善了其不同区域上的孔隙结构的均匀性/一致性。不幸的是，在这样的OCF片材中仍然存在限速因素，例如具有相对较小孔隙开口的顶部表面和具有相对较小孔隙的顶部区域(即，壳状顶部区域)，这可能对水通过其的流动产生负面影响并且减缓其溶解。

在上述方法的干燥步骤中，OCF结构在水蒸发、气泡塌陷、从薄膜气泡面层到气泡之间的平台边界的间隙液体排出(在气泡之间产生开口并形成开孔)和预混物的固化的同时机制下形成。各种加工条件可能影响这些机制，例如湿预混物中的固体含量、湿预混物的粘度、重力和干燥温度、以及平衡这些加工条件以实现受控排水和形成期望的OCF结构的需要。

本发明的令人惊讶和意外的发现是，除了上述加工条件之外，在干燥步骤期间所采用的热能的方向(即，加热方向)也可能对所得的OCF结构具有显著影响。

例如，如果在干燥步骤期间以非定向情况(即，没有明确的加热方向)施加热能，或者如果在大部分干燥步骤期间加热方向基本上与重力方向对齐(即，在其之间具有小于90°的偏移角)，则所得的柔性多孔可溶解固体片材倾向于具有顶部表面，该顶部表面带有较小孔隙开口和沿着跨其厚度的方向的不同区域中的较大孔径变化。相反，当在大部分干燥步骤期间加热方向偏离重力方向(即，在它们之间具有90°或更大的偏移角)时，所得的固体片材可具有顶部表面，该顶部表面带有较大孔隙开口和沿着跨这种片材厚度的方向的不同区域中的减小的孔径变化。相应地，后一种片材更容易接收流过的水，因此比前一种片材更易溶解。

虽然不受任何理论的束缚，但据信在干燥步骤期间加热方向和重力方向之间的对齐或未对齐及其持续时间可显著影响气泡之间的间隙液体排出，并相应地影响孔隙膨胀和在凝固的预混物中的孔隙开口并产生具有非常不同的OCF结构的固体片材。通过下文的图2至图5更清楚地说明了这种差异。

图2示出了现有技术的基于对流的加热/干燥装置。在干燥步骤期间，模具10(其可由任何合适的材料，例如金属、陶瓷或制成)填充有充气的湿预混物，其形成具有第一侧12A(即，顶侧)和相反的第二侧12B(即，底侧，因为它与模具10的支撑表面直接接触)的片材12。在干燥步骤期间，将这种模具10置于130℃的对流烘箱中持续约45分钟至46分钟。对流烘箱从上方加热片材12，即沿向下加热方向(如交叉阴影箭头所示)(其在所述片材12中形成从第一侧12A到相反的第二侧12B减小的温度梯度)加热片材12。向下加热方向与重力方向一致(如白色箭头所示)，并且在整个干燥时间内保持这种对齐位置。在干燥过程中，重力将液体预混物向下朝向底部区域排出，而向下加热方向首先干燥顶部区域，最后干燥底部区域。因此，多孔固体片材形成有包含许多孔隙的顶部表面，该孔隙具有由气泡形成的小开口，该气泡没有机会完全膨胀。这种具有较小孔隙开口的顶部表面对于水进入片材不是最佳的，这可能限制片材的溶解速率。另一方面，这种片材的底部区域致密且孔隙较少，具有通过完全膨胀的气泡形成的较大的孔隙，但数量非常少，并且这种底部区域中的孔隙之间的孔壁是厚的，这由于重力所引起的向下液体排出。这种具有较少孔隙和厚孔壁的致密底部区域是片材总体溶解速率的进一步限速因素。

图3示出了现有技术的基于微波的加热/干燥装置。在干燥步骤期间，模具30填充有充气湿预混物，其形成具有第一侧32A(顶侧)和相反的第二侧32B(底侧)的片材32。然后将这种模具30置于低能量密度微波施加器(未示出)中，该施加器由北卡罗来纳州的工业微波系统公司提供，并且以2.0kW的功率、1英尺/分钟的带速和54.4℃的周围环境气温操作。在干燥步骤期间，将模具30置于这种微波应用中持续约12分钟。这种微波施加器从内部加热片材32，没有任何明确或一致的加热方向。相应地，在所述片材32中没有形成温度梯度。在干燥期间，整个片材32同时被加热，或几乎同时被加热，尽管重力(如白色箭头所示)仍然使液体预混物向下朝向底部区域排出。结果，与通过基于对流的加热/干燥装置形成的片材相比，如此形成的固化片材具有更均匀分布且更均匀尺寸的孔隙。然而，在基于微波的干燥步骤期间在重力作用下的液体排出仍可能导致具有厚孔壁的致密底部区域。此外，在干燥步骤期间，同时加热整个片材32仍然可能限制顶部表面上的孔隙膨胀和孔隙开口，并且所得的片材仍然可具有带有相对较小的孔隙开口的顶部表面。此外，微波能量加热片材32内的水并使这种水沸腾，这可能产生不规则尺寸的气泡并形成具有厚孔壁的非预期致密区域。

图4示出了现有技术的基于冲击式烘箱的加热/干燥装置。在干燥步骤期间，模具40填充有充气湿预混物，其形成具有第一侧42A(顶侧)和相反的第二侧42B(底侧)的片材42。然后将这种模具40在类似于WO2012138820的实施例1表2中所述的条件的条件下置于连续冲击式烘箱(未示出)中。这种连续冲击式烘箱以相反且偏移的加热方向(由两个交叉阴影箭头示出)从顶部和底部两者加热片材42。相应地，在干燥期间在所述片材42中没有形成明显的温度梯度，并且整个片材42几乎同时从其顶部表面和底部表面两者被加热。类似于图3中描述的基于微波的加热/干燥装置，在图4的这种基于冲击式烘箱的加热/干燥装置中，重力(如白色箭头所示)继续使液体预混物向下朝向底部区域排出。结果，与通过基于对流的加热/干燥装置形成的片材相比，如此形成的固化片材具有更均匀分布且更均匀尺寸的孔隙。然而，在干燥步骤期间在重力作用下的液体排出仍可能导致具有厚孔壁的致密底部区域。此外，在干燥步骤期间，几乎同时从两侧加热片材42仍然可能限制顶部表面上的孔隙膨胀和孔隙开口，并且所得的片材仍然可具有带有相对较小的孔隙开口的顶部表面。

与上述现有技术的加热/干燥装置相反，本发明提供了一种用于干燥充气的湿预混物的加热/干燥装置，其中加热方向被有目的地配置成抵消/减少由重力引起的朝向底部区域的液体排出(从而降低密度并改善底部区域中的孔隙结构)并且允许更多时间使顶部表面附近的气泡在干燥期间膨胀(从而在所得的片材的顶部表面上形成明显更大的孔隙开口)。这两个特征都起到提高片材的总体溶解速率的作用，因此是理想的。

图5示出了根据本发明的一个实施方案的用于制备本发明的柔性多孔可溶解片材的基于底部传导的加热/干燥装置。具体地，模具50填充有充气湿预混物，其形成具有第一侧52A(即底侧)和相反的第二侧52B(即顶侧)的片材52。在干燥步骤期间，将这种模具50放置在加热表面(未示出)上，例如，在具有约125℃至130℃的受控表面温度的预热珀耳帖板的顶部上持续约30分钟。热量从模具50的底部处的加热表面通过模具传导，以从下方即沿向上加热方向(如交叉阴影箭头所示)加热片材52，这在所述片材52中形成从第一侧52A(底侧)向相反的第二侧52B(顶侧)减小的温度梯度。这种向上加热方向与重力方向(如白色箭头所示)相反，并且在整个干燥时间内保持如此(即，加热方向与重力方向相反持续几乎100％的干燥时间)。在干燥期间，重力仍然使液体预混物向下朝向底部区域排出。然而，向上加热方向从底部向上干燥片材，并且由底部区域处的热量产生的水蒸气向上产生以从固化基质中逸出，因此朝向底部区域的向下液体排出受到显著限制并且通过固化基质和向上升的水蒸气“抵消”/减少。相应地，所得干燥片材的底部区域密度较小并且包含具有相对较薄的孔壁的许多孔隙。此外，因为顶部区域是在该过程期间被干燥的最后区域，所以顶部区域中的气泡具有足够的时间膨胀以在所得片材的顶部表面处形成明显更大的开放孔隙，这对于促进水进入片材特别有效。另外，所得片材在其不同区域(例如，顶部、中部、底部)具有更均匀分布的总孔径。

图6示出了根据本发明的另一个实施方案的用于制备本发明的柔性多孔可溶解片材的基于旋转滚筒的加热/干燥装置。具体地，进料槽60填充有充气湿预混物61。加热的可旋转圆筒70(也称为滚筒干燥器)放置在所述进料槽60上方。所述加热的滚筒干燥器70具有圆柱形加热的外表面，其特征在于约130℃的受控的表面温度，并且其沿顺时针方向(如带有箭头的细曲线所示)旋转以从进料槽60拾取充气的湿预混物61。充气的湿预混物61在滚筒干燥器70的圆柱形加热的外表面之上形成薄片62，其在大约10分钟至15分钟内旋转并干燥这种充气湿预混物的片材62。可在浆料拾取位置附近放置调平刀片(未示出)以确保如此形成的片材62的一致厚度，尽管可简单地通过调节充气湿预混物61的粘度和滚筒干燥器70的旋转速度和表面温度来控制片材62的厚度。一旦干燥，然后可在滚筒旋转结束时手动或通过刮刀72拾取片材62。

如图6所示，由充气的湿预混物61形成的片材62包括直接接触加热的滚筒干燥器70的加热的外表面的第一侧62A(即，底侧)和相反的第二侧62B(即，顶侧)。相应地，来自滚筒干燥器70的热量沿着向外的加热方向传导到片材62，以首先加热片材62的第一侧62A(底侧)，然后加热相反的第二侧62B(顶侧)。这种向外加热方向在片材62中形成从第一侧62A(底侧)向相反的第二侧62B(顶侧)减小的温度梯度。当滚筒干燥器70旋转时，向外加热方向缓慢且不断地改变，但是沿着非常清晰且可预测的路径(如图6中的多个向外延伸的交叉阴影箭头所示)。向外加热方向和重力方向(如白色箭头所示)的相对位置也以类似的清晰和可预测的方式减慢并且不断变化。对于不到一半的干燥时间(即，当加热方向低于水平虚线时)，向外加热方向基本上与重力方向对齐，其间的偏移角小于90°。在大部分干燥时间期间(即，当加热方向与水平虚线齐平或在水平虚线上方时)，向外加热方向与重力方向相反或基本上相反，其间具有90°或更大的偏移角。根据片材62的初始“开始”涂布位置，加热方向可与重力方向相反或基本上相反持续超过55％的干燥时间(如果涂层在滚筒干燥器70的最底部处开始)，优选地超过60％的干燥时间(如果涂层在滚筒干燥器70的较高位置开始，如图6所示)。因此，在大多数干燥步骤中，在基于旋转滚筒的加热/干燥装置中，这种减慢的旋转和改变的加热方向仍然可起到限制和“抵消”/减少由重力引起的片材62中的液体排出的作用，从而导致改善的如此形成的片材中的OCF结构。由加热的滚筒干燥器70干燥的所得片材的特征还在于具有许多更均匀尺寸的孔隙的较不致密的底部区域以及具有相对较大的孔隙开口的顶部表面。另外，所得片材在其不同区域(例如，顶部、中部、底部)内具有更均匀分布的总孔径。

除了如上所述采用所需的加热方向(即，相对于重力方向基本上偏移的关系)之外，还可期望并且甚至重要的是仔细调节湿预混物的粘度和/或固体含量、充气量和充气速度(空气进料泵速度、混合头速度、空气流速、充气预混物的密度等，这可能影响充气预混物中的气泡尺寸和数量并相应地影响固化片材中的孔径/分布/数量/特性)、干燥温度和干燥时间，以便实现在根据本发明的所得片材中的最佳的OCF结构。

在确保部分中提供了用于制备根据本发明的本发明柔性多孔可溶解片材的方法的更详细描述，以及此类片材的物理和化学特性。

III.本发明的制备固体片材的方法

本发明提供了一种用于制备柔性多孔可溶解固体片材的新型和改进的方法，其包括以下步骤：(a)形成含有溶解或分散在水或合适的溶剂中的原料(例如，水溶性聚合物、活性成分如表面活性剂和任选的增塑剂)的预混物，其特征在于在约40℃和1s^-1下测量的约1,000cps至约25,000cps的粘度；(b)将所述预混物充气(例如，通过将气体引入湿浆料中)以形成充气的湿预混物；(c)将所述充气的湿预混物形成为具有相反的第一侧和第二侧的片材；以及(d)沿着加热方向在70℃至200℃的温度下干燥所述形成的片材持续1分钟至60分钟的干燥时间，所述加热方向形成从所述形成的片材的第一侧至第二侧减小的温度梯度，其中加热方向基本上偏离重力方向持续超过一半的干燥时间，即干燥步骤在加热下沿大部分“反重力”加热方向进行。这种主要的“反重力”加热方向可通过各种方式实现，包括但不限于基于底部传导的加热/干燥装置和基于旋转滚筒的加热/干燥装置，分别如上文在图5和图6中所示。

步骤(A)：湿预混物的制备

本发明的湿预混物通常通过将目标固体(包含水溶性聚合物、表面活性剂和/或其他有益剂、任选的增塑剂和其他任选成分)与足够量的水或预混合罐中的其他溶剂混合来制备。可使用机械混合器来形成湿预混物。可用于本文的机械混合器包括但不限于斜叶桨涡轮机或MAXBLEND混合器(Sumitomo Heavy Industries)。

在本发明中特别重要的是调节湿预混物的粘度，使得其在40℃和1s^-1下测量时在约1,000cps至约25,000cps的预定范围内。在随后的干燥步骤中，湿预混物的粘度对充气预混物的孔隙膨胀和孔隙开口具有显著影响，并且具有不同粘度的湿预混物可形成具有非常不同的泡沫结构的柔性多孔可溶解固体片材。一方面，当湿预混物太厚/粘稠时(例如，如在40℃和1s^-1下测量的具有高于约25,000cps的粘度)，这种湿预混物的充气可能变得更加困难。更重要的是，在随后的干燥步骤期间从薄膜起泡面到三维泡沫的平台边界的间隙液体排出可能受到不利影响或显著限制。干燥期间的间隙液体排出被认为对于在随后的干燥步骤期间在充气的湿预混物中实现孔隙膨胀和孔隙开口是至关重要的。结果，由此形成的柔性多孔可溶解固体片材可具有明显更小的孔隙和孔隙之间的更少的互连性(即，比开放孔隙更“闭合”的孔隙)，这使得水更难进入此类片材且从此类片材流出。另一方面，当湿预混物太薄/不能运行时(例如，如在40℃和1s^-1下测量的低于约1,000cps的粘度)，充气的湿预混物可能不足够稳定，即在充气后且干燥之前，湿预混物中的气泡可能过快地破裂、塌陷或聚结。因此，所得的固体片材可能比所需的孔隙小得多且更致密。

在一个实施方案中，如在40℃和1s^-1下测量的，湿预混物的粘度在约3,000cps至约24,000cps，优选地约5,000cps至约23,000cps，更优选地约10,000cps至约20,000cps的范围内。使用具有锥板几何形状(CP1/50SR3468 SS)的Malvern Kinexus Lab+流变仪、0.054mm的间隙宽度、40℃的温度和1.0倒数秒的剪切速率持续360秒的时间段来测量预混物粘度值。

在优选的但非必要的实施方案中，目标固体以按所述湿预混物的总重量计约15％至约70％，优选地约20％至约50％，更优选地约25％至约45％的含量存在于湿预混物中。百分比固体含量是所有固体组分、半固体组分和除水以及任何显著挥发性物质如低沸点醇以外的液体组分的按总加工混合物的重量计的重量百分比之和。一方面，如果湿预混物中的固体含量太高，则湿预混物的粘度可能增加到将阻止或不利地影响间隙液体排出并且防止形成如本文所述的所需的主要开孔多孔固体结构的水平。另一方面，如果湿预混物中的固体含量太低，则湿预混物的粘度可能降低到将导致气泡破裂/塌陷/聚结以及干燥期间的孔隙结构的更多收缩百分比(％)的水平，这导致孔隙率和密度明显较低的固体片材。

在本发明的湿预混物中目标固体中，可存在按固体的总重量计约1％至约75％的表面活性剂、约0.1％至约25％的水溶性聚合物、和任选地约0.1％至约25％的增塑剂。其他活性物质或有益剂也可加入预混物中。

任选地，在充气过程之前和/或期间在高于环境温度但低于将导致其中组分降解的任何温度，将湿预混物立即预热。在一个实施方案中，将湿预混物保持在范围在约40℃至约100℃，优选地约50℃至约95℃，更优选地约60℃至约90℃，最优选地约75℃至约85℃的高温下。在一个实施方案中，在充气步骤之前使用任选的连续加热。此外，在充气过程中可施加额外的热量以试图将湿预混物保持在这样的高温下。这可通过从一个或多个表面的传导加热、注入蒸气或其他处理装置来实现。据信，在充气步骤之前和/或期间预热湿预混物的行为可提供用于降低包含较高的固体含量百分比的预混物粘度的方法，以用于改善气泡向混合物中的引入和所需的固体片材的形成。期望获得较高的固体含量百分比，因为其可降低用于干燥的总体能量需求。因此，固体百分比的增加可能相反地导致水的水平含量降低和粘度增加。如上所述，粘度太高的湿预混物对于本发明的实践是不期望的。预热可有效地抵消这种粘度增加，因此即使在使用高固体含量预混物时也允许制造快速溶解的片材。

步骤(B)：湿预混物的充气

进行湿预混物的充气，以便将足够量的气泡引入湿预混物中，以用于在干燥时在其中随后形成OCF结构。一旦充分充气，湿预混物的特征在于密度明显低于未充气的湿预混物(其可能包含一些无意中截留的气泡)或未充分充气的湿预混物(其中可能包含一些气泡但体积百分比低得多且气泡尺寸明显更大)的密度。优选地，充气的湿预混物具有范围在约0.05g/ml至约0.5g/ml，优选地约0.08g/ml至约0.4g/ml，更优选地约0.1g/ml至约0.35g/ml，还更优选地约0.15g/ml至约0.3g/ml，最优选地约0.2g/ml至约0.25g/ml的密度。

充气可通过本发明中的物理或化学方法完成。在一个实施方案中，可通过机械搅拌将气体引入湿预混物中来实现，例如，通过使用任何合适的机械加工装置，包括但不限于：转子定子混合器、行星式混合器、加压混合器、非加压混合器、间歇混合器、连续混合器、半连续混合器、高剪切混合器、低剪切混合器、浸没式分布器或它们的任何组合。在另一个实施方案中，它可通过化学方法实现，例如，通过使用化学发泡剂通过一种或多种成分的化学反应提供原位气体形成，包括通过泡腾体系形成二氧化碳(CO₂气体)。

在一个特别优选的实施方案中，已经发现，通过使用常规用于食品工业中的棉花糖生产的连续加压充气器或混合器，可成本有效地实现湿预混物的充气。连续加压混合器可用于使湿预混物均匀化或充气，以产生具有均匀气泡尺寸的高度均匀和稳定的泡沫结构。高剪切转子/定子混合头的独特设计可在开孔泡沫的层中产生均匀的气泡尺寸。合适的连续加压充气器或混合器包括Morton搅拌器(Morton Machine Co.，Motherwell，Scotland)、Oakes连续自动搅拌器(E.T.Oakes Corporation，Hauppauge，New York)、Fedco连续混合器(The Peerless Group，Sidney，Ohio)、Mondo(Haas-Mondomix B.V.，Netherlands)、Aeros(Aeros Industrial Equipment Co.，Ltd.，Guangdong Province，China)、和Preswhip(Hosokawa Micron Group，Osaka，Japan)。例如，Aeros A20连续充气器可在约300至800(优选地约500至700)的进料泵速度设定下操作，其中混合头速度设定分别为约300至800(优选地约400至600)并且空气流速为约50至150(优选地60至130，更优选地80至120)。再例如，Oakes连续自动混合器可在约10rpm至30rpm(优选地约15rpm至25rpm，更优选地约20rpm)的混合头速度设定下操作，空气流速为约10升/小时至30升/小时(优选地约15L/小时至25L/小时，更优选地约19L/小时至20L/小时)。

在另一个具体的实施方案中，湿预混物的充气可通过使用作为旋转滚筒干燥器的一部分更具体地是进料槽的部件的纺丝棒来实现，其中湿预混物在其被涂覆到滚筒干燥器的加热外表面上并且被干燥之前被储存。纺丝棒通常用于搅拌湿预混物，以防止在将其涂覆到滚筒干燥器的加热旋转滚筒上之前的等待时间期间进料槽中的相分离或沉降。在本发明中，可以约150rpm至约500rpm，优选地约200rpm至约400rpm，更优选地约250rpm至约350rpm范围内的旋转速度操作这种纺丝棒，以在空气界面处混合湿预混物并提供实现湿预混物的期望充气所需的足够的机械搅拌。

如上所述，湿预混物可在充气过程中保持在高温下，以调节湿预混物的粘度，以用于在干燥期间优化充气和控制排水。例如，当通过使用旋转滚筒的纺丝棒实现充气时，在通过纺丝棒的初始充气期间(当旋转滚筒静止时)，进料槽中的充气湿预混物通常保持在约60℃。然后，当旋转滚筒被加热并开始旋转时，加热到约70℃。

充气的湿预混物的气泡尺寸有助于在所得固体片材的OCF结构中获得均匀的层。在一个实施方案中，充气湿预混物的气泡尺寸为约5微米至约100微米；并且在另一个实施方案中，气泡尺寸为约20微米至约80微米。气泡尺寸的均匀性导致所得的固体片材具有一致的密度。

步骤(C)：片材成形

在充分充气之后，充气的湿预混物形成具有相反的第一侧和第二侧的一个或多个片材。片材形成步骤可以任何合适的方式进行，例如通过挤出、浇铸、模塑、真空成形、压制、印刷、涂布等。更具体地，充气湿预混物可通过以下方式形成为片材：(i)将其浇铸到浅腔或托盘或特殊设计的片材模具中；(ii)将其挤出到干燥器的连续带或筛网上；(iii)将其涂覆在旋转滚筒干燥器的外表面上。优选地，其上形成有片材的支撑表面由以下材料形成或用以下材料涂覆：抗腐蚀材料、不相互作用和/或不粘附的材料，诸如金属(例如，钢、铬等)、聚碳酸酯、HDPE、LDPE、橡胶、玻璃等。

优选地，所形成的充气湿预混物片材具有范围为0.5mm至4mm，优选地0.6mm至3.5mm，更优选地0.7mm至3mm，还更优选地0.8mm至2mm，最优选地0.9mm至1.5mm的厚度。控制这种成形的充气湿预混物片材的厚度对于确保所得固体片材具有所需的OCF结构可能是重要的。如果成形的片材太薄(例如，厚度小于0.5mm)，则在充气的湿预混物中捕获的许多气泡将在随后的干燥步骤中膨胀，以形成延伸通过所得固体片材的整个厚度的通孔。如果太多，这种通孔可能显著地损害片材的总体结构完整性和美学外观两者。如果成形的片材太厚，不仅需要更长的时间来干燥，而且还会导致沿着其厚度在不同区域(例如，顶部区域、中部区域和底部区域)之间具有更大孔径变化的固体片材，因为干燥时间越长，通过气泡破裂/塌陷/聚结、液体排出、孔隙膨胀、孔隙开口、水蒸发等可能发生的力的不平衡越多。

更重要的是，更容易将多层相对较薄的片材组装成具有所需纵横比的本发明的多层结构，同时仍提供令人满意的孔隙结构以快速溶解以及确保在相对短的干燥时间内有效干燥。

步骤(D)：在反重力加热下干燥

本发明的一个关键特征是在干燥步骤期间使用反重力加热方向，通过整个干燥时间或至少通过一半以上的干燥时间。不受任何理论的束缚，据信这种反重力加热方向可在干燥步骤期间减少或抵消朝向成形片材的底部区域的过量间隙液体排出。此外，因为顶部表面最后被干燥，所以允许更长的时间使形成的片材的顶部表面附近的气泡膨胀并在顶部表面上形成孔隙开口(因为一旦湿基质干燥，气泡就不再能够膨胀或形成表面开口)。因此，通过用这种反重力加热干燥形成的固体片材的特征在于改进的OCF结构，其能够实现更快的溶解以及其他令人惊讶和意想不到的有益效果。

在一个具体实施方案中，反重力加热方向由基于传导的加热/干燥装置提供，其与图5所示的相同或相似。例如，可将充气的湿预混物浇铸到模具中以形成具有两个相反侧面的片材。然后可将模具放置在热板或加热的移动带或具有平面加热表面的任何其他合适的加热装置上，其特征在于受控的表面温度为约80℃至约170℃，优选地约90℃至约150℃，更优选地约100℃至约140℃。热能通过传导从平面加热表面传递到充气湿预混物片材的底部表面，使得片材的固化从底部区域开始并逐渐向上移动以最后到达顶部区域。为了确保在该过程中加热方向主要是反重力(即，基本上偏离重力方向)，优选的是加热表面是干燥期间所述片材的主要热源。如果存在任何其他加热源，则整个加热方向可相应地改变。更优选地，加热表面是干燥期间所述片材的唯一热源。

在另一个具体实施方案中，反重力加热方向由基于旋转滚筒的加热/干燥装置提供，其也被称为滚筒干燥或转筒干燥，类似于图6中所示。滚筒干燥是一种类型的接触干燥方法，其用于在相对较低温度下在加热的可旋转滚筒(也称为转筒或圆筒)的外表面上干燥来自原料的粘性预混物的液体以形成片状制品。这是一种连续干燥工艺，特别适用于大体积干燥。因为干燥是在相对较低的温度下通过接触加热/干燥进行的，所以它通常具有高能量效率并且不会不利地影响原料的组成完整性。

用于滚筒干燥的加热的可旋转圆筒在内部例如通过蒸气或电加热，并且通过安装在基座支架上的电动驱动器以预定的旋转速度旋转。加热的可旋转圆筒或滚筒优选地具有范围为约0.5米至约10米，优选地约1米至约5米，更优选地约1.5米至约2米的外径。其可具有约80℃至约170℃，优选地约90℃至约150℃，更优选地约100℃至约140℃的受控表面温度。此外，这种加热的可旋转圆筒以约0.005rpm至约0.25rpm，优选地约0.05rpm至约0.2rpm，更优选地约0.1rpm至约0.18rpm的速度旋转。

所述加热的可旋转圆筒优选地在其外表面上涂覆有不粘涂层。不粘涂层可覆盖在加热的可旋转滚筒的外表面上，或者它可被固定到加热的可旋转滚筒的外表面的介质。介质包括但不限于耐热非织造织物、耐热碳纤维、耐热金属或非金属网等。不粘涂层可有效地保持片状制品的结构完整性在片材成形过程中免受损坏。

在基座支架上还设置有进料机构，用于将如上所述原料的充气的湿预混物添加到加热的可旋转滚筒上，从而将粘性预混物的薄层形成到加热的可旋转滚筒的外表面上。因此，预混物的这种薄层通过接触加热/干燥由加热的可旋转滚筒干燥。进料机构包括安装在基座支架上的进料槽，而所述进料槽具有安装在其上的至少一个(优选地两个)进料料斗，用于动态观察进料的成像装置，以及用于调节进料料斗的位置和倾斜角度的调节装置。通过使用所述调节装置来调节所述进料料斗和加热的可旋转滚筒的外表面之间的距离，可满足对所形成的片状制品的不同厚度的需要。调节装置还可用于将进料料斗调节到不同的倾斜角度以满足速度和质量的材料要求。进料槽还可包括纺丝棒，用于在湿预混物被涂覆到加热的可旋转圆筒的外表面上之前搅拌其中的湿预混物以避免相分离和沉降。如上所述，这种纺丝棒也可用于根据需要对湿预混物进行充气。

基座支架上还可安装加热罩，以防止快速散热。加热罩还可有效地节省加热的可旋转滚筒所需的能量，从而实现降低的能量消耗并节省成本。加热罩是模块化组装结构或集成结构，并且可自由地从基座支架上拆下。抽吸装置也安装在加热罩上，用于抽吸热蒸气，以避免任何冷凝水落在正在形成的片状制品上。

还可在基座支架上安装任选的静态刮削机构，用于刮擦或铲起已由加热的可旋转滚筒形成的片状制品。静态刮削机构可安装在基座支架上或其一侧上，用于将已经形成的片状制品向下游运输以进行进一步处理。静态刮削机构可自动或手动移动靠近并远离加热的可旋转滚筒。

本发明的柔性多孔可溶解固体结构制品的制备方法如下。首先，在基座支架上具有不粘涂层的加热的可旋转滚筒由电动驱动器驱动。接下来，调节装置调节进料机构，使得进料料斗与加热的可旋转滚筒的外表面之间的距离达到预设值。同时，进料料斗将含有用于制备柔性多孔可溶解固体结构制品的全部或一些原料的充气湿预混物添加到加热的可旋转滚筒的外表面上，以在其上形成具有如上文前面部分所述的所需厚度的所述充气湿预混物的薄层。任选地，加热罩的抽吸装置抽吸由加热的可旋转滚筒产生的热蒸气。接下来，静态刮削机构刮擦/铲起干燥/固化的片材，该片材在由加热的可旋转滚筒在相对较低温度(例如，130℃)下干燥之后由充气湿预混物的薄层形成。在没有这种静态刮削机构的情况下，干燥/固化的片材也可手动或自动剥离，然后通过滚动条卷起。

本发明中的总干燥时间取决于湿预混物中的配方和固体含量、干燥温度、热能流入量和待干燥片材的厚度。优选地，干燥时间为约1分钟至约60分钟，优选地约2分钟至约30分钟，更优选地约2分钟至约15分钟，还更优选地约2分钟至约10分钟，最优选地约2分钟至约5分钟。

在这样的干燥时间期间，加热方向被布置成使得其与重力方向基本上相反持续超过一半的干燥时间，优选地大于55％或60％的干燥时间(例如，如在上文所述的基于旋转滚筒的加热/干燥装置中)，更优选地持续大于75％或甚至100％的干燥时间(例如，如在上文所述的基于底部传导的加热/干燥装置中)。此外，充气湿预混物片材可在第一加热方向上干燥持续第一持续时间，然后在相反的第二加热方向下在第二持续时间下干燥，同时第一加热方向基本上与重力方向相反，而第一持续时间为总干燥时间的从51％至99％(例如，从55％、60％、65％、70％至80％、85％、90％或95％)的任何值。加热方向的这种变化可通过本文未示出的各种其他布置容易地实现，例如，通过蛇形形状的细长加热带，其可沿纵向中心轴线旋转。

IV.本发明的固体片材的物理特性

通过上述加工步骤形成的柔性多孔可溶解固体片材的特征在于改进的孔隙结构，其允许水更容易地进入片材并且片材更快地溶解在水中。这种改进的孔隙结构主要通过调节如上所述的各种加工条件来实现，并且它们相对独立或者受化学配方或用于制备这种片材的特定成分的影响较小。

通常，这种固体片材的特征可在于：(i)开孔含量百分比为如通过下文的测试3测量的约80％至100％，优选地约85％至100％，更优选地约90％至100％；以及(ii)总平均孔径为如通过下文的测试2中所述的Micro-CT方法测量的约100μm至约2000μm，优选地约150μm至约1000μm，更优选地约200μm至约600μm。总平均孔径限定了本发明的OCF结构的孔隙率。开孔含量百分比限定了本发明的OCF结构中的孔隙之间的互连性。OCF结构的互连性还可通过如WO2010077627和WO2012138820中公开的星形体积或结构模型指数(SMI)来描述。

本发明的这种固体片材具有相反的顶部表面和底部表面，而其顶部表面的特征可在于表面平均孔径为如通过下文测试1中描述的SEM方法测量的大于约100μm，优选地大于约110μm，优选地大于约120μm，更优选地大于约130μm，最优选地大于约150μm。当与通过现有技术的加热/干燥装置(例如，基于对流、基于微波或基于冲击式烘箱的装置)形成的固体片材进行比较时，通过本发明的本发明加热/干燥装置形成的固体片材在其顶部表面处具有明显更大的表面平均孔径(如图7A至图7B和图8A至图8B所示，其在下文的实施例1中详细描述)，因为在本发明的特定布置的定向加热下，所形成的充气湿预混物片材的顶部表面是最后干燥/固化的，并且顶部表面附近的气泡具有最长的膨胀时间并在顶部表面处形成较大的孔隙开口。

此外，与通过现有技术的加热/干燥装置形成的片材相比，通过本发明的本发明加热/干燥装置形成的固体片材的特征在于沿着其厚度方向在不同区域之间的更均匀的孔径分布。具体地，本发明的固体片材包括与顶部表面相邻的顶部区域、与底部表面相邻的底部区域、以及在它们之间的中部区域，而顶部区域、中部区域和底部区域都具有相同的厚度。这种固体片材的顶部区域、中部区域和底部区域中的每一个的特征在于平均孔径，而底部区域中的平均孔径与顶部区域中的平均孔径的比率(即，底部-顶部平均孔径比)为约0.6至约1.5，优选地约0.7至约1.4，优选地约0.8至约1.3，更优选地约1至约1.2。相比之下，通过现有技术的基于冲击式烘箱的加热/干燥装置形成的固体片材可具有大于1.5、通常约1.7至2.2(如下文实施例1中所示)的底部-顶部平均孔径比。此外，本发明的固体片材的特征可在于底部-中部平均孔径比为约0.5至约1.5，优选地约0.6至约1.3，更优选地约0.8至约1.2，最优选地约0.9至约1.1，并且中部-顶部平均孔径比为约1至约1.5，优选地约1至约1.4，更优选地约1至约1.2。

此外，本发明的固体片材的顶部区域、中部区域和底部区域中的平均孔径之间的相对标准偏差(RSTD)不大于20％，优选地不大于15％，更优选地不大于10％，最优选地不大于5％。相比之下，通过现有技术的基于冲击式烘箱的加热/干燥装置形成的固体片材可具有的顶部/中部/底部平均孔径之间的相对标准偏差(RSTD)为大于20％，可能大于25％或甚至大于35％(如下文实施例1中所示)。

优选地，本发明的固体片材的特征还在于平均孔壁厚度为如通过下文测试2所测量的约5μm至约200μm，优选地约10μm至约100μm，更优选地约10μm至约80μm。

本发明的固体片材可含有少量水。优选地，其特征在于最终含水量为如下文测试4所测量的按所述固体片材的重量计0.5％至25％，优选地1％至20％，更优选地3％至10％。所得固体片材中合适的最终含水量可确保片材所需的柔性/可变形性，以及为消费者提供柔软/光滑的感官感觉。如果最终含水量太低，则片材可能太脆或太硬。如果最终含水量太高，则片材可能太粘，并且其总体结构完整性可能受损。

本发明的固体片材可具有范围为约0.6mm至约3.5mm，优选地约0.7mm至约3mm，更优选地约0.8mm至约2mm，最优选地约1mm至约1.5mm的厚度。可使用下文描述的测试5测量固体片材的厚度。干燥后的固体片材可比充气湿预混物片材稍厚，这是由于孔隙膨胀继而导致总体体积膨胀。

本发明的固体片材的特征还可在于如通过下文描述的测试6测量的约50克/m²至约250克/m²，优选地约80克/m²至约220克/m²，更优选地约100克/m²至约200克/m²的基重。

另外，本发明的固体片材可具有如通过下文的测试7测量的范围为约0.05克/cm³至约0.5克/cm³，优选地约0.06克/cm³至约0.4克/cm³，更优选地约0.07克/cm³至约0.2克/cm³，最优选地约0.08克/cm³至约0.15克/cm³的密度。本发明的固体片材的密度低于充气湿预混物片材的密度，这也是由于孔隙膨胀继而导致总体体积膨胀。

此外，本发明的固体片材的特征可在于如通过下文描述的测试8测量的约0.03m²/g至约0.25m²/g，优选地约0.04m²/g至约0.22m²/g，更优选地0.05m²/g至0.2m²/g，最优选地0.1m²/g至0.18m²/g的比表面积。本发明的固体片材的比表面积可表示其孔隙率并且可影响其溶解速率，例如，比表面积越大，片材的孔隙越多并且其溶解速率越快。

V.本发明固体片材的配方

1.水溶性聚合物

如上所述，本发明的柔性多孔可溶解固体片材可由包含水溶性聚合物的湿预混物形成。这种水溶性聚合物可在所得固体片材中作为成膜剂、结构剂以及其他活性成分(例如表面活性剂、乳化剂、助洗剂、螯合剂、香料、着色剂等)的载体起作用。

优选地，湿预混物可包含按预混物的重量计约3％至约20％的水溶性聚合物，在一个实施方案中包含按预混物的重量计约5％至约15％的水溶性聚合物，在一个实施方案中包含按预混物的重量计约7％至约10％的水溶性聚合物。

干燥后，优选的是水溶性聚合物以按固体片材的总重量计范围为约10％至约40％，优选地约15％至约30％，更优选地约20％至约25％的量存在于本发明的柔性多孔可溶解固体片材中。在本发明的特别优选的实施方案中，存在于本发明的柔性多孔可溶解固体片材中的一种或多种水溶性聚合物的总量不超过这种制品总重量的25％。

适用于本发明实践的水溶性聚合物可选自具有如下范围的重均分子量的那些：约50,000道尔顿至约400,000道尔顿，优选地约60,000道尔顿至约300,000道尔顿，更优选地约70,000道尔顿至约200,000道尔顿，最优选地约80,000道尔顿至约150,000道尔顿。通过计算每种聚合物原料的平均分子量与按多孔固体内存在的聚合物的总重量的重量计的它们各自的相对重量百分比的乘积来计算重均分子量。本文使用的水溶性聚合物的重均分子量可能影响湿预混物的粘度，这可能继而影响在充气步骤期间的气泡数量和尺寸以及在干燥步骤期间的孔隙膨胀/开口结果。此外，水溶性聚合物的重均分子量可能影响湿预混物的总体成膜性能及其与某些表面活性剂的相容性/不相容性。

本发明的水溶性聚合物可包括但不限于合成聚合物，包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧烷、聚丙烯酸酯、己内酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚二甲基丙烯酰胺、聚乙二醇一甲基丙烯酸酯、丙烯酸和丙烯酸甲酯的共聚物、聚氨酯、聚羧酸、聚乙酸乙烯酯、聚酯、聚酰胺、聚胺、聚乙烯亚胺、马来酸/(丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)共聚物、甲基乙烯基醚与马来酸酐的共聚物、乙酸乙烯酯与巴豆酸的共聚物、乙烯吡咯烷酮与乙酸乙烯酯的共聚物、乙烯吡咯烷酮与己内酰胺的共聚物、乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、阴离子单体、阳离子单体和两性单体的共聚物、以及它们的组合。

本发明的水溶性聚合物还可选自源自天然的聚合物，包括植物源的那些，其示例包括刺梧桐树胶、黄蓍胶、***树胶、乙酰吗喃、魔芋葡苷聚糖、金合欢胶、达瓦树胶、乳清分离蛋白、和大豆分离蛋白；种子提取物，包括瓜尔胶、刺槐豆胶、温柏树籽和车前籽；海藻提取物如角叉菜胶、海藻酸盐和琼脂；果实提取物(果胶)；微生物源的那些，包括黄原胶、结冷胶、普鲁兰、透明质酸、硫酸软骨素和葡聚糖；和动物源的那些，包括酪蛋白、明胶、角蛋白、角蛋白水解产物、磺基角蛋白、白蛋白、胶原、谷蛋白、高血糖素、谷胶、玉米蛋白和紫胶。

改性的天然聚合物也可用作本发明中的水溶性聚合物。合适的改性天然聚合物包括但不限于，纤维素衍生物如羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、硝化纤维以及其它纤维素醚/酯；和瓜尔胶衍生物如羟丙基瓜尔胶。

本发明的水溶性聚合物可包括淀粉。如本文所用，术语“淀粉”包括天然存在的或改性的淀粉两者。淀粉的典型天然来源可包括谷物、块茎、根、豆类和水果。更具体的天然来源可包括玉米、豌豆、马铃薯、香蕉、大麦、小麦、稻米、西米、苋属植物、木薯、竹芋、美人蕉、高粱、以及它们的蜡质或高淀粉酶品种。天然淀粉可通过本领域已知的任何改性方法进行改性，以形成改性淀粉，包括物理改性淀粉，例如剪切淀粉或热抑制淀粉；化学改性淀粉，诸如已被交联、乙酰化和有机酯化、羟乙基化和羟丙基化、磷酸化、以及无机酯化的那些，其阳离子、阴离子、非离子、两性和两性离子衍生物，以及其琥珀酸盐和取代的琥珀酸盐衍生物；由任何淀粉衍生的转化产品，包括通过氧化、酶转化、酸性水解、加热或酸性糊精化制得的流体淀粉或稀糊淀粉，经热处理和/或剪切的产品也可用于本文中；以及本领域已知的预胶凝淀粉。

本发明优选的水溶性聚合物包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧烷、淀粉和淀粉衍生物、普鲁兰、明胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、和羧甲基纤维素。本发明更优选的水溶性聚合物包括聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素。

本发明最优选的水溶性聚合物是聚乙烯醇，其特征在于范围为约40％至约100％，优选地约50％至约95％，更优选地约70％至约92％，最优选地约80％至约90％的水解度。可商购获得的聚乙烯醇包括以CELVOL商品名，包括但不限于CELVOL 523、CELVOL 530、CELVOL540、CELVOL518、CELVOL 513、CELVOL 508、CELVOL 504得自Celanese Corporation(Texas,USA)的那些；以

和POVAL^TM商品名得自Kuraray Europe GmbH(Frankfurt,Germany)的那些；和PVA1788(也称为PVA BP17)，可从包括Lubon Vinylon Co.(Nanjing,China)在内的各种供应商商购获得；以及它们的组合。在本发明的特别优选的实施方案中，柔性多孔可溶解固体片材包含按此类制品的总重量计约10％至约25％，更优选地约15％至约23％的聚乙烯醇，其具有范围为80,000道尔顿至约150,000道尔顿的重均分子量和范围为约80％至约90％的水解度。

除了如上所述的聚乙烯醇之外，单一淀粉或淀粉的组合可用作填料，其用量为可降低所需的水溶性聚合物的总含量的量，只要它有助于提供具有如本文所述的必要结构和物理/化学特性的固体片材即可。然而，过多的淀粉可能包含片材的溶解度和结构完整性。因此，在本发明的优选的实施方案中，期望固体片材包含按所述固体片材的重量计不大于20％，优选地0％至10％，更优选地0％至5％，最优选地0％至1％的淀粉。

2.表面活性剂

除了上文所述的水溶性聚合物之外，本发明的固体片材制品还包含一种或多种表面活性剂。表面活性剂可在充气过程期间起乳化剂的作用以产生足够量的稳定气泡，以形成本发明所需的OCF结构。此外，表面活性剂可作为活性成分起作用，以递送所需的清洁有益效果。

在本发明的一个优选的实施方案中，固体片材包含一种或多种选自以下的表面活性剂：阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、两性表面活性剂、聚合物表面活性剂或它们的组合。根据此类固体片材的所需应用和要实现的所需消费者有益效果，可选择不同的表面活性剂。本发明的一个有益效果在于固体片材的OCF结构允许掺入高表面活性剂含量同时仍提供快速溶解。因此，可将高度浓缩的清洁组合物配制成本发明的固体片材，以向消费者提供新的和优异的清洁体验。

如本文所用的表面活性剂可包括来自常规意义上的表面活性剂(即，提供消费者引人注目的起泡效果的那些)和乳化剂(即，不提供任何起泡性能但主要用作制备稳定泡沫结构的加工助剂的那些)两者。用作本文表面活性剂组分的乳化剂的示例包括甘油一酯和甘油二酯、脂肪醇、聚甘油酯、丙二醇酯、脱水山梨糖醇酯、以及已知或换句话讲常用于稳定空气界面的其他乳化剂。

存在于本发明的固体片材制品中的表面活性剂的总量可在按所述固体片材制品的总重量计约5％至约80％，优选地约10％至约70％，更优选地约30％至约65％的宽泛范围内。相应地，湿预混物可包含按湿预混物的重量计约1％至约40％的表面活性剂，在一个实施方案中，按湿预混物的重量计约2％至约35％的表面活性剂，在一个实施方案中，按湿预混物的重量计约5％至约30％的表面活性剂。

在本发明的一个优选的实施方案中，本发明的固体片材制品是含有按所述固体片材制品的总重量计约30％至约80％，优选地约40％至约70％，更优选地约50％至约65％的一种或多种表面活性剂的清洁产品。在这种情况下，湿预混物可包含按湿预混物的重量计约10％至约40％的表面活性剂，在一个实施方案中，按湿预混物的重量计约12％至约35％的表面活性剂，在一个实施方案中，按湿预混物的重量计约15％至约30％的表面活性剂。

适用于本文的阴离子表面活性剂的非限制性示例包括烷基硫酸盐和烷基醚硫酸盐、硫酸化单甘油酯、磺化烯烃、烷基芳基磺酸盐、伯或仲烷烃磺酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、酰基牛磺酸盐、酰基羟乙基磺酸盐、烷基甘油基醚磺酸盐、磺化甲酯、磺化脂肪酸、烷基磷酸盐、酰基谷氨酸盐、酰基肌氨酸盐、烷基磺基乙酸盐、酰化肽、烷基醚羧酸盐、酰基乳酸盐、阴离子含氟表面活性剂、月桂酰谷氨酸钠、以及它们的组合。

特别适用于本发明实践的一类阴离子表面活性剂包括C₆-C₂₀直链烷基苯磺酸盐(LAS)表面活性剂。LAS表面活性剂是本领域熟知的，并且可通过磺化可商购获得的直链烷基苯容易地获得。可用于本发明中的示例性C₁₀-C₂₀直链烷基苯磺酸盐包括C₁₀-C₂₀直链烷基苯磺酸的碱金属、碱土金属或铵盐，并且优选为C₁₁-C₁₈或C₁₁-C₁₄直链烷基苯磺酸的钠盐、钾盐、镁盐和/或铵盐。更优选的是C₁₂和/或C₁₄直链烷基苯磺酸的钠盐或钾盐，并且最优选的是C₁₂和/或C₁₄直链烷基苯磺酸的钠盐，即十二烷基苯磺酸钠或十四烷基苯磺酸钠。

LAS提供优异的清洁有益效果，并且特别适用于衣物洗涤剂应用。本发明的令人惊讶和意外的发现是，当具有较高的重均分子量(例如，约50,000道尔顿至约400,000道尔顿，优选地约60,000道尔顿至约300,000道尔顿，更优选地约70,000道尔顿至约200,000道尔顿，最优选地约80,000道尔顿至约150,000道尔顿)的聚乙烯醇用作成膜剂和载体，LAS可用作主要表面活性剂，即以按固体片材中的总表面活性剂含量的重量计大于50％的量存在，不会对总体组合物的成膜性能和稳定性产生不利影响。相应地，在本发明的一个具体实施方案中，LAS用作固体片材中的主要表面活性剂。如果存在，本发明的固体片材中的LAS的量可在按固体片材的总重量计约10％至约70％，优选地约20％至约65％，更优选地约40％至约60％的范围内。

适用于本发明实践的另一类阴离子表面活性剂包括十三烷基聚氧乙烯醚硫酸钠(STS)，其具有范围为约0.5至约5，优选地约0.8至约4，更优选地约1至约3，最优选地约1.5至约2.5的重均烷氧基化度。十三烷基聚氧乙烯醚为13碳支化的烷氧基化烃，在一个实施方案中，其包含每分子平均至少1个甲基分支。本发明使用的STS可包括ST(EOxPOy)S，而EOx是指重复的亚乙基氧单元，其重复数x在0至5，优选地1至4，更优选地1至3的范围内，并且POy是指重复亚丙基氧单元，其重复数y在0至5，优选地0至4，更优选地0至2的范围内。应理解，诸如重均乙氧基化度为约2的ST2S的材料例如可包含显著量的不含乙氧基化物、1摩尔乙氧基化物、3摩尔乙氧基化物等的分子，而乙氧基化的分布可以是宽的、窄的或截留的，这仍然导致总重均乙氧基化度为约2。STS特别适用于个人清洁应用，并且本发明的令人惊讶和意外的发现是，当具有较高的重均分子量(例如，约50,000道尔顿至约400,000道尔顿，优选地约60,000道尔顿至约300,000道尔顿，更优选地约70,000道尔顿至约200,000道尔顿，最优选地约80,000道尔顿至约150,000道尔顿)的聚乙烯醇用作成膜剂和载体，STS可用作主要表面活性剂，即以按固体片材中的总表面活性剂含量的重量计大于50％的量存在，不会对总体组合物的成膜性能和稳定性产生不利影响。相应地，在本发明的一个具体实施方案中，STS用作固体片材中的主要表面活性剂。如果存在，本发明的固体片材中的STS的量可在按固体片材的总重量计约10％至约70％，优选地约20％至约65％，更优选地约40％至约60％的范围内。

适用于本发明实践的另一类阴离子表面活性剂包括烷基硫酸盐。这些材料具有相应的式ROSO₃M，其中R为具有约6至约20个碳原子的烷基或烯基，x为1至10，并且M为水溶性阳离子如铵、钠、钾和三乙醇胺。优选地，R具有约6至约18，优选地约8至约16，更优选地约10至约14个碳原子。以前，未烷氧基化的C₆-C₂₀直链或支链烷基硫酸盐(AS)被认为是可溶解固体片材中的优选表面活性剂，特别是作为其中的主要表面活性剂，因为它与低分子量聚乙烯醇(例如，具有不大于50,000道尔顿的重均分子量的那些)在成膜性能和储存稳定性方面具有相容性。然而，本发明的令人惊讶和意外的发现是，当具有较高的重均分子量(例如，约50,000道尔顿至约400,000道尔顿，优选地约60,000道尔顿至约300,000道尔顿，更优选地约70,000道尔顿至约200,000道尔顿，最优选地约80,000道尔顿至约150,000道尔顿)的聚乙烯醇用作成膜剂和载体，其他表面活性剂如LAS和/或STS可用作固体片材中的主要表面活性剂，而不会对总体组合物的成膜性能和稳定性产生不利影响。因此，在本发明的特别优选的实施方案中，期望提供具有按所述固体片材的重量计不大于约20％，优选地0％至约10％，更优选地0％至约5％，最优选地0％至约1％的AS的固体片材。

适用于本发明实践的另一类阴离子表面活性剂包括C₆-C₂₀直链或支链烷基烷氧基硫酸盐(AAS)。在这一类中，特别优选的是具有相应的式RO(C₂H₄O)_xSO₃M的直链或支链烷基乙氧基硫酸盐(AES)，其中R为约6至约20个碳原子的烷基或烯基，x为1至10，并且M为水溶性阳离子，如铵、钠、钾和三乙醇胺。优选地，R具有约6至约18，优选地约8至约16，更优选地约10至约14个碳原子。AES表面活性剂通常作为环氧乙烷与具有约6至约20个碳原子的一元醇的缩合产物来制备。有用的醇可衍生自脂肪，例如椰子油或牛油，或者可为合成的。本文优选月桂醇和衍生自椰子油的直链醇。此类醇与约1至约10，优选约3至约5，尤其约3摩尔份数的环氧乙烷反应，并且将所得分子种类的混合物(例如每摩尔醇具有平均3摩尔环氧乙烷)硫酸化并且中和。高度优选的AES是包含单个化合物的混合物的那些，所述混合物具有约10至约16个碳原子的平均烷基链长和约1至约4摩尔环氧乙烷的平均乙氧基化度。如果存在，本发明的固体片材中AAS的量可在按固体片材的总重量计约2％至约40％，优选地约5％至约30％，更优选地约8％至约12％的范围内。

其他合适的阴离子表面活性剂包括通式[R¹-SO₃-M]的有机硫酸反应产物的水溶性盐，其中R¹选自具有约6至约20个，优选地约10至约18个碳原子的直链或支链的饱和的脂族烃基；并且M为阳离子。优选的为磺化C_10-18正链烷烃的碱金属盐和铵盐。其他适宜的阴离子表面活性剂包括具有约12至约24个碳原子的烯烃磺酸盐。由其衍生出烯烃磺酸盐的α-烯烃是具有约12至约24个碳原子，优选地约14至约16个碳原子的单烯烃。优选地，它们是直链烯烃。

适用于织物和家庭护理组合物的另一类阴离子表面活性剂是β-烷氧基链烷磺酸盐。这些化合物具有下式结构：

其中R₁为具有约6个至约20个碳原子的直链烷基，R₂为具有约1(优选)至约3个碳原子的低级烷基，并且M为如上文所述的水溶性阳离子。

适宜的阴离子表面活性剂的其它示例是用羟乙磺酸酯化并且用氢氧化钠中和的脂肪酸反应产物，其中所述脂肪酸衍生自例如椰子油；氨基乙磺酸甲酯的脂肪酸酰胺的钠盐或钾盐，其中所述脂肪酸衍生自例如椰子油。还适宜的其它阴离子表面活性剂是琥珀酰胺酸盐，其示例包括N-十八烷基磺基琥珀酰胺酸二钠；月桂基磺基琥珀酰胺酸二铵；N-(1,2-二羧基乙基)-N-十八烷基磺基琥珀酰胺酸四钠；磺基琥珀酸钠的二戊基酯、磺基琥珀酸钠的二己基酯和磺基琥珀酸钠的二辛基酯。

可包含在本发明的固体片材中的非离子表面活性剂可以是任何常规的非离子表面活性剂，包括但不限于：烷基烷氧基化醇、烷基烷氧基化酚、烷基多糖(尤其是烷基葡糖苷和烷基多葡糖苷)、多羟基脂肪酸酰胺、烷氧基化脂肪酸酯、蔗糖酯、脱水山梨糖醇酯和脱水山梨糖醇酯的烷氧基化衍生物、氧化胺等。优选的非离子表面活性剂是具有式R¹(OC₂H₄)_nOH的那些，其中R¹为C₈-C₁₈烷基基团或烷基苯基基团，并且n为约1至约80。特别优选的是具有约1至约20，优选地约5至约15，更优选地约7至约10的重均乙氧基化度的C₈-C₁₈烷基乙氧基化醇，例如可从Shell商购获得的

非离子表面活性剂。可用于本文的非离子表面活性剂的其他非限制性示例包括：C₆-C₁₂烷基酚烷氧基化物，其中烷氧基化物单元可以是亚乙氧基单元、亚丙氧基单元或它们的混合物；C₁₂-C₁₈醇和C₆-C₁₂烷基酚与环氧乙烷/环氧丙烷嵌段聚合物的缩合物，如购自BASF的

C₁₄-C₂₂中链支化的醇，BA；C₁₄-C₂₂中链支化的烷基烷氧基化物，BAE_x，其中x为1至30；烷基多糖，特别是烷基多糖苷；多羟基脂肪酸酰胺；以及醚封端的聚(烷氧基化)醇表面活性剂。合适的非离子表面活性剂还包括BASF以商品名销售的那些。

在优选的实施方案中，非离子表面活性剂选自脱水山梨糖醇酯和脱水山梨糖醇酯的烷氧基化衍生物，包括均得自Uniqema的一月桂酸脱水山梨糖醇酯(

20)、一棕榈酸脱水山梨糖醇酯(

40)、一硬脂酸脱水山梨糖醇酯(

60)、三硬脂酸脱水山梨糖醇酯(65)、一油酸脱水山梨糖醇酯(

80)、三油酸脱水山梨糖醇酯(

85)、异硬脂酸脱水山梨糖醇酯、一月桂酸聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇酯(20)、一棕榈酸聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇酯(

40)、一硬脂酸聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇酯(60)、一油酸聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇酯(

80)、一月桂酸聚氧乙烯(4)脱水山梨糖醇酯(21)、一硬脂酸聚氧乙烯(4)脱水山梨糖醇酯(

61)、一油酸聚氧乙烯(5)脱水山梨糖醇酯(81)、以及它们的组合。

用于本发明实践的最优选的非离子表面活性剂包括C₆-C₂₀直链或支链烷基烷氧基化醇(AA)，其具有范围为5至15的重均烷氧基化度，更优选地C₁₂-C₁₄直链乙氧基化醇，其具有范围为7至9的重均烷氧基化度。如果存在，本发明的固体片材中AA型非离子表面活性剂的量可在按固体片材的总重量计约2％至约40％，优选地约5％至约30％，更优选地约8％至约12％的范围内。

适用于本发明的固体片材中的两性表面活性剂包括被广泛描述为脂族仲胺和叔胺的衍生物的那些，其中脂族基团可以为直链或支链，并且其中一个脂族取代基包含约8至约18个碳原子，并且一个脂族取代基包含阴离子水增溶性基团，例如羧基、磺酸根、硫酸根、磷酸根或膦酸根。属于该定义范围内的化合物的示例是3-十二烷基氨基丙酸钠、3-十二烷基氨基丙烷磺酸钠、月桂基肌氨酸钠、N-烷基牛磺酸(如由十二烷基胺与羟乙基磺酸钠的反应制得的那种)和N-高级烷基天冬氨酸。

一类特别适于掺入具有个人护理应用(例如洗发剂、面部或身体清洁剂等)的固体片材的两性表面活性剂包括烷基两性基乙酸盐，诸如月桂酰两性基乙酸盐和椰油酰两性基乙酸盐。烷基两性基乙酸盐可包括单乙酸盐和二乙酸盐。在某些类型的烷基两性基乙酸盐中，二乙酸盐是杂质或非预期的反应产物。如果存在，本发明的固体片材中烷基两性基乙酸盐的量可在按固体片材的总重量计约2％至约40％，优选地约5％至约30％，更优选地约10％至约20％的范围内。

合适的两性离子表面活性剂包括广义上被描述为脂族季铵、鏻鎓和锍化合物的衍生物的那些，其中脂族基团可以是直链或支链的，并且其中一个脂族取代基包含约8至约18个碳原子，并且一个个脂族取代基包含阴离子基团，例如羧基、磺酸根、硫酸根、磷酸根或膦酸根。这种合适的两性离子表面活性剂可用以下的化学式表示：

其中R²包含具有约8至约18个碳原子，0至约10个亚乙基氧部分，和0至约1个甘油基部分的烷基、烯基或羟基烷基基团；Y选自由下列组成的组：氮、磷和硫原子；R³为包含约1至约3个碳原子的烷基或一羟基烷基基团；当Y为硫原子时，X为1，而当Y为氮或磷原子时，X为2；R⁴为具有约1至约4个碳原子的亚烷基或羟基亚烷基，并且Z为选自由下列组成的组的基团：羧酸根、磺酸根、硫酸根、膦酸根和磷酸根基团。

适用于本文的其它两性离子表面活性剂包括甜菜碱，其包括高级烷基甜菜碱如椰油基二甲基羧甲基甜菜碱、椰油酰氨基丙基甜菜碱、椰油基甜菜碱、月桂基酰氨基丙基甜菜碱、油基甜菜碱、月桂基二甲基羧甲基甜菜碱、月桂基二甲基α-羧乙基甜菜碱、鲸蜡基二甲基羧甲基甜菜碱、月桂基二-(2-羟基乙基)羧甲基甜菜碱、硬脂基二-(2-羟基丙基)羧甲基甜菜碱、油基二甲基γ-羧丙基甜菜碱、和月桂基二-(2-羟丙基)α-羧乙基甜菜碱。磺基甜菜碱可由下列代表：椰油基二甲基磺基丙基甜菜碱、硬脂基二甲基磺基丙基甜菜碱、月桂基二甲基磺基乙基甜菜碱、月桂基二-(2-羟基乙基)磺基丙基甜菜碱等等；酰氨基甜菜碱和酰氨基磺基甜菜碱，其中RCONH(CH₂)₃基团(其中R为C₁₁-C₁₇烷基)与甜菜碱的氮原子相连，并且也可用于本发明中。

阳离子表面活性剂也可用于本发明，特别是在织物软化剂和毛发调理剂产品中。当用于制备含有阳离子表面活性剂作为主要表面活性剂的产品时，优选的是这种阳离子表面活性剂以按固体片材的总重量计约2％至约30％，优选地约3％至约20％，更优选地约5％至约15％范围内的量存在。

阳离子表面活性剂可包括DEQA化合物，其包括二酰氨基活性物质的描述以及具有混合的酰氨基和酯键的活性物质。通常通过链烷醇胺如MDEA(甲基二乙醇胺)和TEA(三乙醇胺)与脂肪酸的反应来制得优选的DEQA化合物。通常由此类反应生成的某些物质包括N,N-二(酰氧基乙基)-N,N-二甲基氯化铵、或N,N-二(酰氧基乙基)-N,N-甲基羟乙基甲酯硫酸铵，其中所述酰基衍生自动物脂、不饱和及多不饱和脂肪酸。

适用作阳离子表面活性剂的其它活性物质包括脂肪酸与二亚烷基三胺以例如约2:1的分子比的反应产物，所述反应产物包含下式的化合物：

R¹—C(O)-NH-R²-NH-R³-NH-C(O)-R¹

其中R¹、R²如上定义，并且每个R³为C_1-6亚烷基，优选亚乙基。这些活性物质的示例是牛油酸、低芥酸菜籽油酸或油酸与二亚乙基三胺以约2:1的分子比的反应产物，所述反应产物混合物分别包含具有下式的N,N"-二牛油酰基二亚乙基三胺、N,N"-二低芥酸菜籽油酰基二亚乙基三胺或N,N"-二油酰基二亚乙基三胺：

R¹-C(O)-NH-CH₂CH₂-NH-CH₂CH₂-NH-C(O)-R¹

其中R²和R³为二价亚乙基，R¹如上定义，并且当R¹为衍生自植物源或动物源的可商购获得油酸的油酰基时，此结构的可接受示例包括得自Henkel Corporation的223LL或7021。

可用作阳离子表面活性剂的另一种活性物质具有下式：

[R¹-C(O)-NR-R²-N(R)₂—R³—NR—C(O)—R¹]⁺X^-

其中R、R¹、R²、R³和X^-如上所定义；该活性物质的示例是具有下式的基于二-脂肪酰氨基胺的软化剂：

[R¹-C(O)-NH-CH₂CH₂-N(CH₃)(CH₂CH₂OH)-CH₂CH₂-NH-C(O)-R¹]⁺CH₃SO₄ ^-其中R¹-C(O)为分别以商品名222LT、222、和110从Degussa商购获得的油酰基、软牛油基、或硬化牛油基。

适于作为用作阳离子表面活性剂的活性物质的第二类DEQA(“DEQA(2)”)化合物具有通式：

[R₃N⁺CH₂CH(YR¹)(CH₂YR¹)]X^-

其中每个Y、R、R¹和X^-具有与上文相同的含义。优选的DEQA(2)的示例为具有式1,2-二(酰氧基)-3-三甲基丙基氯化铵的“丙基”酯季铵织物软化剂活性物质。

适用于本发明个人护理组合物中的聚合物表面活性剂包括但不限于环氧乙烷和脂肪烷基残基的嵌段共聚物、环氧乙烷与环氧丙烷的嵌段共聚物、疏水改性的聚丙烯酸酯、疏水改性的纤维素、硅氧烷聚醚、硅氧烷共聚多元醇酯、聚二甲基硅氧烷双季铵盐、和共改性的氨基/聚醚硅氧烷。

3.增塑剂

在本发明的一个优选的实施方案中，本发明的柔性多孔可溶解固体片材还包含增塑剂，优选地其量在按所述固体片材的总重量计约0.1％至约25％，优选地约0.5％至约20％，更优选地约1％至约15％，最优选地为2％至12％的范围内。相应地，用于形成这种固体片材的湿预混物可包含按所述湿预混物的重量计约0.02％至约20％，在一个实施方案中按湿预混物的重量计约0.1％至约10％，在一个实施方案中按湿预混物的重量计约0.5％至约5％。

适用于本发明的增塑剂包括，例如，多元醇、共聚多元醇、多元羧酸、聚酯、聚二甲基硅氧烷共聚多元醇等。

有用的多元醇的示例包括但不限于：甘油、双甘油、乙二醇、聚乙二醇(尤其是200-600)、丙二醇、丁二醇、戊二醇、甘油衍生物(如丙氧基化甘油)、缩水甘油、环己烷二甲醇、己二醇、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇、季戊四醇、尿素、糖醇(如山梨糖醇、甘露糖醇、乳糖醇、木糖醇、麦芽糖醇和其他一元醇和多元醇)、单糖、二糖和低聚糖(例如果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、高果糖玉米糖浆固体和糊精)、抗坏血酸、山梨酸盐、乙烯双甲酰胺、氨基酸等。

多元羧酸的示例包括但不限于柠檬酸、马来酸、琥珀酸、聚丙烯酸和聚马来酸。

适宜的聚酯的示例包括但不限于三乙酸甘油酯、乙酰化单甘油酯、邻苯二甲酸二乙酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸乙酰基三乙酯、柠檬酸乙酰基三丁酯。

适宜的聚二甲基硅氧烷共聚多元醇的示例包括但不限于PEG-12聚二甲基硅氧烷、PEG/PPG-18/18聚二甲基硅氧烷、和PPG-12聚二甲基硅氧烷。

其他适宜的增塑剂包括但不限于邻苯二甲酸烷基酯和邻苯二甲酸烯丙基酯；萘酯；乳酸盐(例如钠盐、铵盐和钾盐)；脱水山梨糖醇聚氧乙烯醚-30；脲；乳酸；吡咯烷酮羧酸钠(PCA)；透明质酸钠或透明质酸；可溶性胶原；改性蛋白；L-谷氨酸单钠；α和β-羟基酸，诸如乙醇酸、乳酸、柠檬酸、马来酸和水杨酸；聚甲基丙烯酸甘油酯；聚合物增塑剂，诸如聚季铵盐；蛋白质和氨基酸，诸如谷氨酸、天冬氨酸和赖氨酸；氢淀粉水解物；其它低分子量酯(例如C₂-C₁₀醇和酸的酯)；以及食品和塑料工业领域技术人员已知的任何其它水溶性增塑剂；以及它们的混合物。

增塑剂的特别优选的示例包括甘油、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、以及它们的混合物。最优选的增塑剂是甘油。

4.附加成分

除了上述成分，例如水溶性聚合物、表面活性剂和增塑剂之外，本发明的固体片材还可包含一种或多种附加成分，这取决于其预期的应用。此类一种或多种附加成分可选自织物护理活性物质、餐具洗涤活性物质、硬质表面清洁活性物质、美容和/或护肤活性物质、个人清洁活性物质、毛发护理活性物质、口腔护理活性物质、女性护理活性物质、婴儿护理活性物质、以及它们的任何组合。

合适的织物护理活性物质包括但不限于：有机溶剂(直链或支链的低级C₁-C₈醇、二醇、甘油或二元醇；低级胺溶剂，如C₁-C₄链烷醇胺、以及它们的混合物；更具体地，1,2-丙二醇、乙醇、甘油、单乙醇胺和三乙醇胺)、载体、水溶助长剂、助洗剂、螯合剂、分散剂、酶和酶稳定剂、催化材料、漂白剂(包括光漂白剂)和漂白活化剂、香料(包括包封香料或香料微胶囊)、着色剂(如颜料和染料，包括调色染料)、增白剂、染料转移抑制剂、粘土污垢去除/抗再沉积剂、结构剂、流变改性剂、抑泡剂、加工助剂、织物软化剂、抗微生物剂等。

合适的毛发护理活性物质包括但不限于：用于减少卷曲的II类水分控制材料(水杨酸和衍生物、有机醇和酯)、阳离子表面活性剂(尤其是在25℃下具有优选地低于0.5g/100g水，更优选地低于0.3g/100g水的水中溶解度的水不溶性类型)、高熔点脂肪族化合物(例如，熔点为25℃或更高，优选地40℃或更高，更优选地45℃或更高，还更优选地50℃或更高的脂肪醇、脂肪酸、以及它们的混合物)、硅氧烷化合物、调理剂(例如购自Hormel的商品名为Peptein 2000的水解胶原、购自Eisai的商品名为Emix-d的维生素E、购自Roche的泛醇、购自Roche的泛基乙基醚、水解角蛋白、蛋白质、植物提取物和营养素)、防腐剂(如苯甲醇、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯和咪唑烷基脲)、pH调节剂(如柠檬酸、柠檬酸钠、琥珀酸、磷酸、氢氧化钠、碳酸钠)、盐类(如乙酸钾和氯化钠)、着色剂、香料或芳香剂、多价螯合剂(如乙二胺四乙酸二钠)、紫外和红外线屏蔽和吸收剂(如水杨酸辛酯)、毛发漂白剂、毛发烫发剂、毛发固定剂、去头皮屑剂、抗微生物剂、毛发生长或恢复剂、共溶剂或其他附加溶剂等。

合适的美容和/或护肤活性物质包括那些被认可用于化妆品中并被描述于参考书诸如“CTFA Cosmetic Ingredient Handbook”第二版(The Cosmetic，Toiletries，andFragrance Association，Inc.1988，1992)中的材料。合适的美容和/或护肤活性物质的其他非限制性示例包括防腐剂、香料或芳香剂、着色剂或染料、增稠剂、保湿剂、润肤剂、药物活性物质、维生素或营养素、防晒剂、除臭剂、感觉剂、植物提取物、营养素、收敛剂、化妆品颗粒、吸收性颗粒、纤维、抗炎剂、亮肤剂、皮肤调色剂(其可用于改善总体肤色并且可包括维生素B3化合物、糖胺、己脒化合物、水杨酸、1,3-二羟基-4-烷基苯，如己基间苯二酚和类维生素A)、皮肤美黑剂、去角质剂、湿润剂、酶、抗氧化剂、自由基清除剂、抗皱活性物质、抗痤疮剂、酸、碱、矿物质、悬浮剂、pH调节剂、颜料颗粒、抗微生物剂、驱虫剂、剃须洗剂、共溶剂或其他附加溶剂等。

本发明的固体片材还可包含已知用于或可用于组合物中的其他任选成分，前提条件是此类任选物质与本文描述的所选基本物质相容，或不会不适当地损害产品的性能。

可由本发明的固体片材形成的产品类型实施方案的非限制性示例包括衣物洗涤剂产品、织物软化产品、手部清洁产品、洗发剂或其他毛发处理产品、身体清洁产品、剃刮准备产品、餐具清洁产品、含有药物或其他护肤活性物质的个人护理基底、保湿产品、防晒产品、美容或护肤产品、除臭产品、口腔护理产品、女性清洁产品、婴儿护理产品、含芳香剂产品等。

VI.将多个片材组装成多层可溶解固体制品

一旦形成如上所述的柔性可溶解多孔固体片材，如上所述，可将两个或更多个这样的片材进一步组装在一起以形成具有所需纵横比(即，D/z比率)的本发明的多层可溶解固体制品。

本发明的多层可溶解固体制品可具有任何所需的三维形状，包括但不限于：球形、立方形、矩形、多边形、椭圆形、圆柱形、棒形、片形、花形、扇形、星形、圆盘形等。可通过本领域已知的任何方法将片材组合/处理，该方法的示例包括但不限于化学方法、机械方法、以及它们的组合。这样的组合和/或处理步骤在此统称为“转化”过程，即，其用于将本发明的两个或更多个柔性、可溶解多孔片材转化为具有所需三维形状的可溶解固体制品。

如上所述，本发明的令人惊讶和意想不到的发现是，通过将多层上述柔性、可溶解多孔片材堆叠在一起而形成的本发明的多层可溶解固体制品比具有相同纵横比的单层可溶解固体制品更易溶解。这允许这种固体制品沿厚度或z方向显著延伸，以产生三维产品形状，其更易于处理并且在美学上更令消费者愉悦(例如，呈厚垫或甚至立方体形式的产品)。

具体地，本发明的多层可溶解固体制品的特征在于范围为1至约10，优选地约1.4至约9，优选地约1.5至约8，更优选地约2至约7的纵横比。

本发明的多层可溶解固体制品可具有大于约3mm但小于约20cm，优选地约4mm至约10cm，更优选地约5mm至约30mm的最小尺寸z。

上述多层可溶解固体制品可包括两个以上这种柔性可溶解多孔片材。例如，其可包括约4至约50个，优选地约5至约40个，更优选地约6至约30个所述柔性可溶解多孔片材。根据本发明制备的柔性可溶解多孔片材中改进的OCF结构允许将许多片材(例如15至40个)堆叠在一起，同时仍然为叠层提供令人满意的总体溶解速率。

在本发明的特别优选的实施方案中，多层可溶解固体制品包括15至40层上述柔性可溶解多孔片材，并且具有范围为约2至约7的纵横比。

本发明的多层可溶解固体制品可包括不同颜色的单独片材，这些片材可从这种制品的外表面(例如，一个或多个侧表面)可见。这种不同颜色的可见片材在美学上令消费者愉悦。此外，各个片材的不同颜色可提供指示包含在单独片材中的不同有益剂的视觉提示。例如，多层可溶解固体制品可包括具有第一颜色并包含第一有益剂的第一片材和具有第二颜色并包含第二有益剂的第二片材，而第一颜色提供指示第一有益剂的视觉提示，而第二种颜色提供指示第二种有益剂的视觉提示。

就其易于使用和处理而言，本发明的多层可溶解固体制品也是有利的。单个片材可能很脆弱并且在使用过程中会造成困难。相比之下，可更容易地拾取和操纵多层结构。

与平面2D结构(单个片材)相比，作为3D结构(多层)还具有视觉吸引力。

在本发明中特别期望的是将不相容的有益成分掺入不同的片材中，使得这些不相容的有益成分彼此分离和隔离。例如，可从含有亲核胺的成分(例如氨基硅氧烷和吡罗克酮乙醇胺盐)中分离和隔离含醛/酮的成分(例如香料)，以避免它们之间的不期望的相互作用。在本发明的一个具体实施方案中，多层可溶解固体制品可包括含有香料的第一片材和含有抗微生物剂如吡罗克酮乙醇胺盐的第二片材，而这种第一片材和第二片材优选地特征在于不同颜色，所以它们可在视觉上彼此区分。另一个优点在于着色可能掩盖可能在保质期内发生的任何变色。更优选地，这种多层可溶解固体制品在第一片材与第二片材之间包括至少一个附加片材，而所述至少一个附加片材不包含任何香料或吡罗克酮乙醇胺盐。最优选地，第一片材和第二片材作为最外层片材放置在多层可溶解固体制品的相反侧上。

此外，一种或多种功能性成分可“夹在”如上所述的多层可溶解固体制品的单独片材之间，例如通过喷雾、喷洒、撒粉、涂布、散布、浸渍、注射或甚至气相沉积。为了避免这些功能性成分与单独片材周边附近的切割密封或边缘密封的干扰，优选的是这些功能性成分位于两个相邻片材之间的中心区域内，该区域被定义为与这些相邻片材的周边间隔开最大尺寸D的至少10％的距离的区域。合适的功能性成分可选自清洁活性物质(表面活性剂、游离香料、包封香料、香料微胶囊、硅氧烷、软化剂、酶、漂白剂、着色剂、助洗剂、流变改性剂、pH调节剂、以及它们的组合)和个人护理活性物质(例如润肤剂、湿润剂、调理剂、以及它们的组合)。

测试方法

测试1：用于测定片材制品的表面平均孔径的扫描电子显微镜(SEM)方法

使用Hitachi TM3000台式显微镜(S/N：123104-04)获得样品的SEM显微照片。本发明的固体片材制品的样品面积为约1cm×1cm，并从较大的片材上切下。以50倍的放大率收集图像，并且在15kV下操作该单元。从每个样品上的随机选择的位置收集最少5个显微照片图像，得到总分析面积为约43.0mm²，其中估计平均孔径。

然后首先使用Matlab中的图像分析工具箱处理SEM显微照片。如果需要，图像将转换为灰度。对于给定图像，使用‘imhist’Matlab函数生成每单个像素的强度值的直方图。通常，从这样的直方图中，两个单独的分布是明显的，对应于较亮的片材表面的像素和孔隙内的较暗区域的像素。选择阈值，对应于这两个分布的峰值之间的强度值。然后将具有低于该阈值的强度值的所有像素设定为强度值0，而将具有更高强度值的像素设定为1，从而产生二进制黑白图像。然后使用ImageJ(https://imagej.nih.gov，版本1.52a)分析二元图像，以检查孔面积分数和孔径分布。每个图像的比例尺用于提供像素/mm比例因子。对于分析，使用自动阈值处理和分析粒子函数来隔离每个孔隙。来自分析函数的输出包括整个图像的面积分数以及检测到的每个单独孔隙的孔面积和孔周长。

平均孔径定义为D_A50：总孔面积的50％由具有与D_A50平均直径相等或更小的水力直径的孔隙构成。

水力直径＝‘4*孔面积(m²)/孔周长(m)’。

它是一个等效直径，计算出的孔隙并非都是圆形的。

测试2：用于测定开孔泡沫(OCF)的总体或区域平均孔径和平均孔壁厚度的微计算 机断层摄影术(μCT)方法

孔隙率是空隙空间与OCF所占据的总空间之间的比率。通过阈值来分割空隙空间并确定空体素与总体素的比率，可从μCT扫描计算孔隙率。类似地，固体体积分数(SVF)是固体空间与总空间之间的比率，并且SVF可被计算为所占据体素与总体素的比率。孔隙率和SVF均为平均标量值，不提供结构信息，例如OCF高度方向的孔径分布、或OCF撑条的平均孔壁厚度。

为了表征OCF的3D结构，使用能够以高各向同性空间分辨率获取数据集的μCT X射线扫描仪器对样品成像。合适仪器的一个示例是SCANCO系统模型50μCT扫描仪(ScancoMedical AG，Br ü ttisellen，Switzerland)，其以以下设定操作：能量水平在133μA下为45kVp；3000个投影；15mm视野；750ms积分时间；平均值为5；并且体素大小为每像素3μm。扫描和随后的数据重建完成后，扫描仪系统创建16位数据集，称为ISQ文件，其中灰度级反映x射线衰减的变化，而x射线衰减又与材料密度有关。然后使用缩放因子将ISQ文件转换为8位。

扫描的OCF样品通常通过冲压直径为约14mm的芯来制备。将OCF冲头平放在低衰减泡沫上，然后安装在15mm直径的塑料圆柱形管中进行扫描。获取样品的扫描，使得所有安装的切割样品的整个体积被包括在数据集中。从这个较大的数据集中，从扫描的OCF的总横截面中提取样品数据集的较小子体积，创建3D数据板，其中可定性评估孔隙而没有边缘/边界效应。

为了表征高度方向上的孔径分布和撑条尺寸，在子体积数据集上实施局部厚度图算法或LTM。LTM方法以欧几里德距离映射(EDM)开始，该映射指定灰度值等于每个空体素距其最近边界的距离。基于EDM数据，表示孔隙的3D空隙空间(或表示撑条的3D固体空间)被镶嵌成尺寸与EDM值匹配的球体。由球体包围的体素被指定为最大球体的半径值。换句话说，每个空体素(或撑条的实体素)被指定最大球体的径向值，其既适合空隙空间边界(或撑条的固体空间边界)并且包括指定的体素。

来自LTM数据扫描的3D标记球体分布输出可被视为高度方向(或Z方向)上的二维图像的堆叠，并且用于估计作为OCF深度的函数的从切片到切片的球体直径的变化。将撑条厚度视为3D数据集，并且可评估子体积的全部或部分的平均值。使用来自Thermo FisherScientific的AVIZO Lite(9.2.0)和来自Mathworks的MATLAB(R2017a)进行计算和测量。

测试3：片材制品的开孔含量百分比

经由气体测比重法测定开孔含量百分比。气体测比重法是使用气体置换方法精确测定体积的常见分析技术。使用惰性气体如氦气或氮气作为置换介质。将本发明的固体片材制品的样品密封于已知体积的仪器隔室中，导入适当的惰性气体，然后膨胀至另一个精确的内部体积。测定膨胀前后的压力，并且用于计算样品制品体积。

ASTM标准测试方法D2856采用较老的空气对比比重计模型，提供了用于测定开孔百分比的程序。该装置已不再制造。然而，通过实施采用Micromeritics的AccuPyc比重计的测试能够方便并且精确地测定开孔百分比。ASTM程序D2856描述了用于测定泡沫材料开孔百分比的5种方法(A、B、C、D和E)。就这些实验而言，可通过使用氮气和ASTM foampyc软件，采用Accupyc 1340来分析样品。ASTM程序中的方法C用于计算开孔百分比。该方法简单地将采用厚度和标准体积计算测定的几何体积与由Accupyc测得的开孔体积进行比较，根据以下等式：

开孔百分比＝样品的开孔体积/样品的几何体积*100

推荐由Micromeretics Analytical Services，Inc.(One Micromeritics Dr，Suite 200，Norcross，GA 30093)实施这些测定。与此技术相关的更多信息可见于Micromeretics Analytical Services网站(www.particletesting.com或www.micromeritics.com)，或公布于Clyde Orr和Paul Webb的“Analytical Methods inFine particle Technology”中。

测试4：片材制品的最终含水量

通过使用Mettler Toledo HX204水分分析仪(S/N B706673091)获得本发明的固体片材制品的最终含水量。将最少1g干燥的片材制品放在测量托盘上。然后执行标准程序，额外的程序设定为10分钟分析时间和110℃的温度。

测试5：片材制品的厚度

通过使用测微器或厚度计如Mitutoyo Corporation型号IDS-1012E的盘座式数字测微器(Mitutoyo Corporation，965 Corporate Blvd，Aurora，IL，USA60504)，获得本发明的柔性多孔可溶解固体片材制品的厚度。测微器具有直径1英寸，重约32克的台板，其测量约0.09psi(6.32gm/cm²)施加压力下的厚度。

通过将台板升起，将一部分片材制品放置在台板下的底座上，小心地降低台板以接触片材制品，释放台板，并且根据数字读出，测出以毫米为单位的片材制品的厚度，来测定柔性多孔可溶解固体片材制品的厚度。片材制品应完全延伸至所述台板的整个边缘，以确保在最低的可能表面压力下测定厚度，除非是在不平坦的更刚性基底情况下。

测试6：片材制品的基重

计算本发明的柔性多孔可溶解固体片材制品的基重作为片材制品的其每单位面积的重量(克/m²)。所述面积计算为，投影到垂直于片材制品的外边缘的平坦表面上的面积。将本发明的固体片材制品切成10cm×10cm的样品正方形，因此该面积是已知的。然后称重每个这样的样品正方形，然后将得到的重量除以100cm²的已知面积以确定相应的基重。

对于不规则形状的制品，如果它是平坦物体，因此所述面积基于这种物体的外周边内包围的面积来计算。就球形物体而言，因此所述面积基于平均直径来计算，为3.14×(直径/2)²。就圆柱形物体而言，因此所述面积基于平均直径和平均长度来计算，为直径×长度。就不规则形状的三维物体而言，所述面积基于投影到与具有最大外部尺寸的侧面垂直取向的平坦表面上的该侧面来计算。这可通过用铅笔将物体的外部尺寸仔细描绘到一张图纸上，并然后通过大致计数正方形并且乘以已知的正方形面积，或通过拍摄包括标尺在内的所描绘面积的照片(被阴影化以供对比)并且使用图像分析技术，计算出所述面积来实现。

测试7：片材制品的密度

本发明的柔性多孔可溶解固体片材制品的密度由以下等式确定：计算出的密度＝多孔固体基重/(多孔固体厚度×1,000)。可溶解多孔固体的基重和厚度根据上文所述的方法测定。

测试8：片材制品的比表面积

通过气体吸附技术测量柔性多孔可溶解固体片材制品的比表面积。表面积是分子级的固体样品的暴露表面的量度。BET(Brunauer，Emmet，和Teller)理论是用于测定表面积的最流行模型，并且它基于气体吸附等温线。气体吸附采用物理吸附和毛细管冷凝来测定气体吸附等温线。技术由下列步骤概述：将样品放置于样品管中，并且在真空或流动的气体下加热以移除样品表面上的污染物。通过从脱气样品和样品管的合并重量中减去空样品管的重量，获得样品重量。然后将样品管放置在分析端口并且开始分析。分析方法中的第一步是将样品管排空，然后在液氮温度下使用氦气来测定样品管中的自由空间体积。然后将样品第二次排空以去除氦气。然后仪器通过以使用者指定的间隔定量投入氪气，直到达到所需的压力量度，开始采集吸附等温线。然后可使用ASAP 2420和氪气吸附来分析样品。推荐由Micromeretics Analytical Services，Inc.(One Micromeritics Dr，Suite 200，Norcross，GA 30093)实施这些测定。与此技术相关的更多信息可见于MicromereticsAnalytical Services网站(www.particletesting.com或www.micromeritics.com)，或公布于Clyde Orr和Paul Webb的书籍“Analytical Methods in Fine particleTechnology”中。

测试9：溶解速率

本发明的可溶解片材或固体制品的溶解速率如下测量：

1.将400ml去离子水在室温(25℃)下加入1L烧杯中，然后将烧杯置于磁力搅拌器板上。

2.将长度为23mm且厚度为10mm的磁力搅拌棒置于水中并设定为以300rpm旋转。

3.将Mettler Toledo S230电导仪校准至1413μS/cm，并且将探针置于有水的烧杯中。

4.对于每个实验，选择样品的数量使得最少0.2g的样品溶解在水中。

5.启动电导仪上的数据记录功能，并将样品滴入烧杯中。在5秒钟内，使用直径与玻璃烧杯的直径相似的平坦钢板将样品浸没在水表面下方并防止它们漂浮到表面。

6.记录电导率至少10分钟，直到达到稳态值。

7.为了计算达到95％溶解所需的时间，首先根据电导率数据计算10秒移动平均值。然后估算该移动平均值超过最终稳态电导率值的95％的时间并将其作为达到95％溶解所需的时间。

实施例

实施例1：由不同加热/干燥装置制成的固体片材中的不同OCF结构

制备具有如下表1和表2中所述的下列表面活性剂/聚合物组合物的湿预混物，分别用于衣物洗涤护理制品和毛发护理制品。

表1

(衣物洗涤护理制剂)

如表1中所述的湿预混物组合物的粘度为约14309.8cps。充气后，这种充气湿预混物的平均密度为约0.25g/cm³。

表2

(毛发护理制剂-洗发剂)

如表2中所述的湿预混物组合物的粘度为约19254.6cps。充气后，这种充气湿预混物的平均密度为约0.225g/cm³。

本发明的柔性多孔可溶解固体片材A和B由表1和2中所述的上述湿预混物使用连续充气器(Aeros)和旋转滚筒干燥器制备，其中下列设定和条件如下表3所述。

表3

(滚筒干燥)

本发明的柔性多孔可溶解固体片材C也由表2中所述的上述湿预混物使用连续充气器(Oakes)和放置在热板上的模具(其提供基于底部传导的加热)制备，其中下列设定和条件如下表4所述：

表4

(热板干燥)

此外，比较柔性多孔可溶解固体片材I和II由表1和2中所述的上述湿预混物使用连续充气器(Oakes)和放置在冲击式烘箱上的模具制备，其中下列设定和条件如下表5所述：

表5

(冲击式烘箱干燥)

如下表6至9总结了由上述湿预混物和干燥方法制备的针对本发明的固体片材A-C和比较固体片材I-II测量的各种物理参数和孔隙结构。

表6

(物理参数)

表7

(总体孔隙结构)

表8

(表面和区域孔隙结构)

表9

(区域孔隙结构之间的变化)

上述数据表明，本发明的固体片材主要是开孔的，并且根据本发明的方法制备的本发明的固体片材具有大于100μm的顶部表面平均孔径，而比较固体片材没有大于100μm的顶部表面平均孔径。具体地，图7A示出了本发明片材A的顶部表面的扫描电子显微镜(SEM)图像，而图7B示出了比较固体片材组合物I的顶部表面的SEM图像。图8A示出了本发明的固体片材C的顶部表面的SEM图像，而图8B示出了比较固体片材组合物II的顶部表面的SEM图像。

此外，上述数据表明，本发明的固体片材的平均孔径的区域变化明显小于比较固体片材的平均孔径的区域变化，特别是底部平均孔径与顶部平均孔径的比率明显更小。

实施例2：单层和多层可溶解固体制品的比较溶解速率

首先通过使用上文描述的加工步骤制备具有以下组合物的柔性可溶解多孔片材：

表10

(毛发护理制剂-洗发剂)

具体地，首先制备含有上述成分和另外的水的湿预混物，以使总固体含量为约35重量％(即，浆料中的总水含量为约65重量％)。浆料制备方法如下：

1.首先将水和甘油一起加入玻璃烧杯中，并使用顶置式搅拌器以200rpm搅拌。

2.在继续搅拌的同时，然后将聚乙烯醇缓慢加入含有水和甘油的烧杯中，确保不发生溶液发泡或聚乙烯醇结块。

3.然后将烧杯置于水浴中并加热至80℃，同时继续搅拌。将烧杯用保鲜膜或锡箔覆盖以减轻水分蒸发并使其继续混合至少1.0小时。

4.将剩余的组分称重并一起加入单独的玻璃烧杯中。还向该烧杯中加入达到浆料中65％总水含量所需的水余量。

5.将该烧杯置于80℃的水浴中，并使用顶置式搅拌器以500rpm搅拌其内容物持续至少30分钟。

6.一旦在两个烧杯中达到预定的混合时间，将两者的内容物一起加入单个玻璃烧杯中，然后以500rpm继续搅拌并将温度保持在80℃持续至少另外30分钟。

如此形成的湿预混物具有约19254.6cps的粘度。然后按如下方式充气：

1.Aeros A20连续充气器由带夹套的料斗(型号JCABT10)和A20混合头组成，使用水浴和泵将Aeros A20连续充气器预热至80℃。

2.然后将先前制备的浆料加入料斗中。然后打开充气器单元，并且将混合头速度、进料泵速度和空气流速分别设定为600、500和100。

3.从充气器出口收集充气浆料，并通过填充已知体积的密度杯并称量充气浆料的质量来测量其密度。在上述充气器装置中，实现了约0.225g/cm³的充气浆料密度。

为了干燥充气的湿预混物，提供一组15cm×15cm的铝合金板，每个铝合金板具有限定深度(例如1mm、3mm、5mm或10mm)的内腔。含腔区域中每个板的底部厚度为至少5mm。然后将充气浆料如下干燥：

1.将50cm×20cm的热板预热至130℃。

2.将具有所需腔深度的铝合金板放置在热板上并使其加热持续至少30分钟。

3.然后将充气的浆料倒入铝合金板的腔中，直到填充腔。

4.然后使用30cm的钢尺沿着腔的顶部表面刮擦，以去除任何多余的浆料并使浆料的厚度与腔深度相匹配。

5.然后将充气的浆料干燥持续至少1小时，直至其变为无指痕干燥。

6.然后将干燥的片材从铝合金板的腔中取出并放入塑料袋中，以减少其暴露于环境湿度。

除了通过使用上述铝合金板制成的片材之外，还使用如下旋转滚筒干燥器工艺生产厚度为约0.8mm至1.2mm的柔性和多孔固体片材：

1.将旋转滚筒干燥器(具有约1.5m的滚筒直径)预热至约130℃。

2.将从Aeros A20出口收集的充气浆料添加到滚筒干燥器的进料槽中。

3.一旦添加，滚筒干燥器的旋转开始并设定在旋转速度，使得浆料在加热滚筒上的停留时间为约15分钟。

4.一旦干燥，将如此形成的柔性和多孔片材从滚筒表面剥离并放入塑料袋中。

以下是通过使用根据上述加工步骤制备的样品片材而制备的所有单层或多层可溶解固体制品的各自尺寸和纵横比，并且通过使用如上所述的测试9测量它们的相应溶解速率：

表11

*每个多层制品通过堆叠多个1mm厚的片材(通过在加热的滚筒干燥器上干燥充气的湿浆料而形成)以达到所需的总厚度而形成。

**每个单层制品是通过干燥铝合金板中的充气湿浆料而形成的，铝合金板具有与其厚度匹配的所需深度的腔。

***达到95％溶解所需的时间。

上述数据表明，本发明的多层可溶解固体制品具有比具有可比较的纵横比的单层制品更快的溶解速率。令人惊讶和出乎意料地，观察到这种固体制品中的层越多，溶解越快。

本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个此类量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

除非明确排除或以其它方式限制，本文中引用的每一篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。

虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出多个其它变化和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。