CN101319128B - 含乳胶加工助剂的盐敏性粘合剂组合物 - Google Patents

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Abstract

一种盐敏性聚合物粘合剂组合物，包括水溶性盐敏性聚合物组分和乳胶加工助剂。本发明的粘合剂组合物在盐溶液中具有良好的强度，然而在水的存在下是可分散的。该乳胶加工助剂有效降低所述粘合剂组合物的剪切粘度，使所述粘合剂的水溶液能够被喷涂在气流成网法的非织造布上。

Description

含乳胶加工助剂的盐敏性粘合剂组合物
对相关申请的交叉引用 
本申请基于2007年3月1日提交的发明名称相同的序列号为60/904,333的美国临时申请，在此将其内容引入作为参考，并由此要求其优先权。 
技术领域
本发明主要涉及用于非织造布的盐敏性粘合剂组合物，其中该粘合剂包括盐敏性聚合物组分和乳胶加工助剂。该乳胶组分改进了盐敏性聚合物的可加工性，同时保持良好的湿拉强度和可分散性。该粘合剂使得非织造布在盐溶液中具有提高的抗拉强度，并在自来水的存在下变得可分散。 
背景技术
现有技术中已经记载了盐敏性聚合物作为用于非织造布的粘合剂组合物的应用，其通常用于制备可冲洗的纤维制品，该制品在盐组合物存在下保持湿强度，并可弃地用在污水或废水处理系统中。与盐敏性粘合剂组合物有关的参考文献包括例如Pomplun等的美国专利5,972,805、Branham等的美国专利6,897,168、Bjorkquist等的美国专利6,433,245、Lostocco等的美国专利申请公开2003/0220042，以及Farwaha等的序列号11/120,372和11/120,381的共同未决的申请。 
现有技术中，将乳胶助剂添加到盐敏性聚合物组合物中以提高其粘度特性也是已知的。Soerens等的美国专利6,602,955公开了一种用于非织造布的离子敏感性粘合剂材料，其中该粘合剂材料包括盐敏性聚合物和任选的分散在该盐敏性聚合物中的共粘合树脂。依照Soerens等，该共粘合聚合物适宜地降低了离子敏感性聚合物的剪切粘度，使 该混合的组合物可喷涂。共粘合剂可以是由表面活性剂稳定的乳液体系，其可以包括尤其例如乙烯-醋酸乙烯酯、苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-丙烯酸的聚合物。该乳液树脂通常没有任何实质的交联活性，尽管一些交联部分的存在似乎是可预期的。在Soerens等的美国专利6,653,406、Chang等的美国专利6,908,966、Chen等的美国专利6,599,848和Jackson等的美国专利6,835,678中可以找到类似的共粘合剂。 
Lang等的美国专利6,548,592公开了用于纤维网的离子敏感性树脂粘合剂，其可以包含磺酸盐阴离子改性的丙烯酸三元共聚物和非交联的EVA共树脂(co-resin)。适合的磺酸盐单体包括AMPS、NaAMPS等。Lang等的美国专利6,579,570和Pomplun等的美国专利6,713,414中公开了其它的磺酸化聚合物/共粘合剂体系。 
Bunyard等的美国专利6,960,371涉及一种离子敏感性粘合剂组合物，其具有阳离子敏感性树脂和作为共粘合剂的乙烯/醋酸乙烯酯聚合物。此处同样，该共粘合剂组分适宜地是非交联的。 
Mumick等的美国专利6,043,317和6,291,372涉及用于纤维基体的离子敏感性粘合剂组合物，其中该粘合剂包含25～85％羧酸酯三元共聚物、5～35％二价离子抑制剂和10～70％亲水的可交联聚合物。该可交联聚合物也可以作为所述二价离子抑制剂，其可以包括例如可交联的EVA的聚合物。 
尽管在盐敏性聚合物领域的这些优点，但仍然存在对具有良好可加工性和优越的盐敏性特征的成本有效的粘合剂组合物的需求。 
发明概述 
本发明发现，通过加入乳胶加工助剂，可以为盐敏性粘合剂组合物提供适当的加工特征，而不会对粘合剂的盐敏性强度和可分散性特征带来不利影响。依照本发明的一个方面，提供了一种含水的盐敏性 粘合剂组合物，其包括由乳液聚合物转化得到的水溶性盐敏性聚合物，和有效降低该含水粘合剂组合物剪切粘度的乳胶加工助剂。在另一些实施方式中，本发明提供了包括盐敏性粘合剂组合物的无纺织物，其中所述粘合剂包括水溶性盐敏性聚合物组分和包含自交联单体单元的乳胶加工助剂。还预期制备该粘合剂组合物和无纺织物的方法。 
从以下的讨论中，本发明的其它特征和优点将变得显而易见。 
发明详述 
下面将参照多个实施例对本发明进行详细描述。在后附的权利要求中提出的本发明的精神和范围内对特定实施例的改进对于本领域的技术人员也将是显而易见的。 
除非另外指出，各术语都应当依照其通常含义解释。例如，除非文中另外指出，百分比表示重量百分比。下面是在本说明书和后附的权利要求书中所用的一些示例性术语的定义。 
“每一百重量单体中的份数”或“pphm”是指在聚合物或反应混合物中每100质量份的主要单体中反应组份的质量。为了本发明的目的，当计算pphm的量时，交联单体和功能单体都不认为是“主要单体”。 
当用于指由乳液聚合物转化的聚合物组合物时，术语“水溶性的”是指乳液聚合物至少被碱中和至其至少基本上溶于水的点，以使得其以20wt.％在含水介质(中性pH)中在视觉上将是半透明的程度。含水乳液通常是不透明的乳白色液体。当将该乳液聚合物被中和时，其开始溶解，并使该液体变得更透明。 
此处所限定的“特征湿抗拉强度”是指当用下述实施例中的试验进行测定时布的抗拉强度—即，使用EDANA Tensile Method 20.2-89的改进方式测试2×6英寸织物条，其中使用2英寸宽面、4英寸标距 长度并设定以4英寸/min的十字头速度操作的Instron 5542(或类似的拉力试验机)。 
当用于粘合剂组合物时，“盐敏性”是指与布被浸泡在低浓度盐溶液(例如自来水或去离子水)中时的湿抗拉强度相比，当该布浸泡在浓盐溶液中时，粘合剂为纤维网提供更高湿抗拉强度的特征。通常，用于本发明的粘合剂可分散在去离子水中，且在包含高浓度离子的溶液中是非分散性的。尽管，在实施例中使用5％NaCl溶液作为浓盐溶液的参考，但应当理解本发明的粘合剂通常在盐含量至少为约0.5wt.％或可能更低的水溶液中基本是不可分散的。 
依照本发明，通过将(1)盐敏性聚合物组合物和(2)乳胶加工助剂混合制备了含水的盐敏性粘合剂组合物，其中所述组分分散在含水介质中。该组分的选择应当使得乳胶助剂的存在基本不会影响盐敏性聚合物的张力/可分散性。 
通常适宜地将粘合剂组合物作为含水组合物应用到非织造布上，因为粘合剂可以通过已知技术(例如喷涂)充分并方便地应用到所述布上，可以通过加热或干燥容易地去除水。本发明的一个显著方面是乳胶加工助剂降低盐敏性聚合物组分在含水溶液中的剪切粘度，以使得粘合剂组合物更具可加工性的能力。在这一点上，本发明的盐敏性聚合物组分包含充分水溶性的聚合物。 
水溶性盐敏性的聚合物通常在水溶液中对于给定的固含量具有相对较高的剪切粘度。因此，通常需要将该水溶液稀释到约7％或更低的固含量，以达到能够使该组合物喷涂到纤维网上的粘度。例如，当将含水的盐敏性溶液聚合物组合物以约10％的固含量通过典型的喷嘴喷涂到气流成网法布上时，由于溶液聚合物的粘度过大，因此喷涂形态是粗糙的，而且粘合剂溶液并没有完全渗透到布中。由于粘合剂不会为布赋予足够的强度特征，因此较差的布渗透性是不可接受的。以较 低的固含量应用在经济上是不实用的，因为必须从无纺片材上去除过多的水，需要造纸工艺在较低的速度下进行，这会对成本造成显著的影响。以至少10％，优选接近15％的固含量将粘合剂应用到所述布上是适宜的。 
与水溶性聚合物不同，乳胶组合物(稳定乳液)甚至在高固含量时也具有相对较低的粘度。例如，固含量为约20％的乳胶通常具有小于约30cps的粘度，在15％固含量时具有小于20cps，优选约1～15cps的粘度。相比而言，固含量为20％的水溶性盐敏性聚合物可能具有通常在300～500cps范围的粘度。在15％固含量时，水溶性盐敏性聚合物可能具有约40～80cps的粘度，但这对于大多数应用方法仍太高。因此，两者相结合，乳胶加工助剂降低了整个粘合剂组合物的剪切粘度。与具有相同固含量但没有乳胶加工助剂的类似粘合剂组合物相比，本发明中所用的乳胶加工助剂通常可有效将该含水的粘合剂组合物的剪切粘度降低至少10％，优选至少20％。在优选的实施方式中，本发明的含水粘合剂组合物具有10～20％的固含量，且粘度(在72，Brookfield)在5～30cps，优选10～25cps范围内。 
如此制备，本发明的粘合剂材料是多相含水组合物，其至少包含水溶性聚合物组分和乳胶组分。水溶性盐敏性树脂在粘合剂组合物中的含量为粘合剂组合物干重的50～95wt.％，优选70～90wt.％。乳胶加工树脂在粘合剂组合物中的含量通常为基于粘合剂组合物干重的5～50％，更优选的范围为10～30wt.％，或者15～25wt.％。据认为，当粘合剂组分结合时，作为次要组分的乳胶助剂通常分散在作为离散域的盐敏性聚合物中。以这样的方式，即使乳胶加工助剂通常不是盐敏性的，本发明的粘合剂组合物也保持盐敏性。 
将乳胶加工助剂和水溶性盐敏性树脂混合，将粘合剂组合物的固含量控制到约5～30％，优选10～25％的范围内。除了改善含水的粘合剂组合物的剪切粘度之外，所述组合物具有另外的经济性优点，因为乳胶助剂作为填料，在一定程度上稀释了较为昂贵的盐敏性组分，而不会牺牲性能。 
盐敏性聚合物组分可以包括任何基本水溶性的盐敏性树脂。更优选地，盐敏性聚合物组合物包括共同未决的美国申请序列号11/339,216(现美国专利号7,989,545)中所述的经乳液聚合的水溶性树脂，在此将其整个内容引入作为参考。特别参考在该申请中第13页第17行至第28页第30行之间的部分。在此还将2007年11月14日提交的名称为“用与非织造布的包含醋酸乙烯酯的盐敏性粘合剂以及制造所述非织造布的方法(Salt Sensitive Binders Containing Vinyl Acetate forNonwoven Webs and Method of Making Same)”序列号11/985,207的美国专利申请(Attorney Docket No.05-07A)引入作为参考。 
如上述提到的共同未决申请中所述的，盐敏性聚合物是由乳液聚合物转化而得到的水溶性树脂。简要来讲，将羧酸单体与一种或多种烯键式不饱和共聚单体在含水介质中在乳化剂存在下进行乳液聚合。乳化剂形成多个纳米级的胶束，在其中发生聚合。乳液聚合产物在含水介质中是稳定的，且具有约25nm～300nm范围的聚合物颗粒。 
在盐敏性乳液聚合物中的羧酸单体可以包括C3-C8羧酸，例如甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸、马来酸的单酯、巴豆酸和衣康酸，等。烯键式不饱和单体单元可以包括(甲基)丙烯酸酯、马来酸酯、(甲基)丙烯酰胺、衣康酸酯、乙烯基酯(包括醋酸乙烯酯)、醋酸乙烯酯-乙烯、苯乙烯、丙烯腈、氮官能化单体、醇官能化单体和不饱和烃。对于其它适合的单体单元，特别参考共同未决的’216申请中第13页第23行至第17页第23行，在此也将其引入作为参考。 
将单体组分乳液聚合以制备稳定的乳液，然后通过添加碱将其中和，直至聚合物溶解在含水介质中为止。在共同未决的’216申请中所述的经中和的聚合物具有优良的盐敏性能，使得其在盐存在下为非织造布引入提高的抗拉强度特性，但在去离子水或生活用水存在下仍保持可分散性。尽管在’216申请中所述的经乳液聚合的溶于水的树脂是优选的，但应当理解其它水溶性盐敏性聚合物也可以适用于本发明的一些实施方式中。 
由于乳液树脂通常的非粘性性质，因此对用作乳胶加工助剂的乳液聚合物的选择没有特别限定，其可以包括均聚物和共聚物，包括醋酸乙烯酯/乙烯共聚物、醋酸乙烯酯/丙烯酸共聚物、醋酸乙烯酯的均聚物、丙烯酸的均聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物或其任意组合物。乳液树脂也可以包括官能单体，例如羧酸官能单体、羟基官能单体等。适宜地，选择亲水性的乳胶聚合物组分，因为这将改进纤维基体的润湿性。对于在本发明粘合剂组合物中的使用，特别优选的是醋酸乙烯酯-丙烯酸乳胶，其中乙烯基-丙烯酸乳胶通常包括30～70wt.％的醋酸乙烯酯单体和30～70wt.％的丙烯酸酯单体(例如C1-C8(甲基)丙烯酸烷基酯)。更优选地，乙烯基丙烯酸乳胶包括50～70wt.％的醋酸乙烯酯单体和30～50wt.％的丙烯酸酯单体。 
在含水介质中用乳化剂、表面活性剂和/或本领域中公知的保护性胶体稳定乳胶聚合物。与加工助剂结合使用的表面活性剂可以是阴离子、非离子或阳离子表面活性剂。优选地，乳胶经表面活性剂的稳定，以提供足够的通过喷嘴尖的侧面保护，其在喷涂到气流成网法布上时有助于雾化。经表面活性剂稳定的乳胶助剂也减小了粘合剂组合物的表面张力，使得当应用到非织造布上时，所述布容易被润湿。此外，经表面活性剂稳定的乳胶通常促进了更小颗粒的乳化，其进一步提高了可喷雾性和布渗透。非离子和/或阴离子表面活性剂是优选的。表面活性剂也可以包括可聚合的表面活性剂。 
可以使用的适合保护性胶体的实例为聚乙烯醇、淀粉和纤维素衍生物、和乙烯基吡咯烷酮共聚物。保护性胶体可以单独使用，或者可与其它乳化剂结合使用。然而，在本发明的一些实施方式中，乳胶助 剂基本不含保护性胶体，即，含量小于约0.5pphm。 
乳胶加工助剂可以是交联或非交联的。在本发明的优选实施方式中，通过引入交联单体，乳胶至少包括一些交联活性。自交联单体(有时称作后交联单体)可以包括含有羟甲基的那些。N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)是用于本发明的一种特别优选的交联单体。而且如果需要，可以使用丙烯酰胺/N-羟烷基丙烯酰胺混合物。在这一点上，参见2007年7月31日提交的名称为“利用丙烯酰胺/N-烷基醇丙烯酰胺交联混合物与C2-C10烷基醇的自交联分散体(Self-Crosslinking DispersionsUtilizing Acrylamide/N-Alkylolacrylamide Crosslinking Mixture with C2-C10 Alkylol)”序列号11/888,164的共同未决的申请，在此将其公开内容引入作为参考。预交联单体(也称作原位交联剂)也可以是适合的。预交联单体通常在聚合过程中有效交联树脂；这些单体通常包含至少两个乙烯基官能团。邻苯二甲酸二烯丙酯是可以用于乳胶加工助剂的适合的预交联单体。当使用交联单体时，其含量应当为0.25～5pphm，0.5～4pphm，优选为1～3pphm。 
无论是否交联，应当选择和以一定量提供用于本发明的粘合剂组合物的乳胶加工助剂，使得其基本不会干扰盐敏性聚合物的抗拉/可分散性。注意到布的结构(定量、压花、厚度等)和添加率会影响给定织物的可分散性/抗拉性质。然而，对于类似的布(结构和添加率)，本发明的粘合剂组合物通常将在5％NaCl溶液中的布的抗拉强度保持在不含加工助剂的类似粘合剂组合物所具有的抗拉值的20％范围内，更优选地保持到在不含加工助剂的类似粘合剂组合物所具有的抗拉值的10％范围内。类似地，乳胶助剂的使用对硬水(50～200ppm二价阳离子)和软自来水(＜15ppm二价阳离子)中的抗拉强度应当没有显著影响。当在类似织物上测定时，含乳胶的粘合剂组合物在硬水或自来水中具有的抗拉值应当在不具有乳胶助剂的类似粘合剂组合物所具有的值的20％、优选10％，最优选5％之内。 
还令人惊奇地发现当在乳胶助剂中包含交联单体时，粘合剂组合物在硬水和自来水中仍表现出可与上述结果相比较的可分散特性，即，为仅盐敏性聚合物时值的约5％之内。此外，交联剂显著提高了浸泡在盐溶液中的布的使用中抗拉强度。在一些情况下，当在类似织物上测定时，与不具有乳胶加工助剂的类似粘合剂组合物表现出的值相比，经交联的乳胶助剂将其在5％NaCl中的抗拉强度提高至少10％，优选至少25％。在一些情况下，交联单体可将布的盐强度提高50～85％。在这一点上本发明是独特的，而且令人惊奇的是交联活性有效提高了使用中的(盐)强度，而对硬水和自来水的可分散性基本没有不利影响。 
可以选择具有约-50℃～10℃，优选-25℃～-10℃的玻璃化转变温度的乳胶加工助剂。乳胶树脂优选具有较低的Tg，因为本发明中所用的盐敏性可溶性树脂通常具有至少约40℃的Tg，这往往会产生具有较小伸长率的相当硬的易碎产物。较低Tg乳胶树脂作为加工助剂的使用用于赋予其一些伸长率，使组合物不太易碎，并改善了产物的手感。 
除上述优点之外，可以处理粘合剂(包括乳胶)的组成，并可以选择盐敏性聚合物的中和度使得可以控制整个粘合剂组合物的pH值。通常，含水粘合剂组合物具有在5.0～9.0，更优选6.0～8.0范围内的pH值。控制pH值的能力可以产生更好的剪切稳定性，这会导致更一致的喷雾特征(对于其中通过喷雾将粘合剂应用到非织造布上的情况)。类似地，可以控制乳胶助剂的pH值，这样使得在使用具有自交联单体的乳胶的情况下，可以影响交联活性的程度。乳胶助剂可以有利地以40～60％的高固含量提供，出于经济原因这是优选的。 
如本领域的普通技术人员所公知的，也可以根据所需组合物性质的要求将各种佐剂引入到粘合剂组合物中。传统所用的添加剂的实例包括增塑剂、表面活性剂、增粘剂、增稠剂、填料、湿润剂、芳香剂、颜料、二氧化钛或其它遮光剂、着色剂、消泡剂、杀菌剂、抑菌剂和 封装组分，其可以以常规量使用。 
如上所指出的，本发明的盐敏性粘合剂组合物适合作用于纤维非织造布的粘合剂。适用于本发明的无纺结构可以由现有技术中任何已知的方法形成，例如但不局限于气流成网、湿法成网、干法成网或粗梳纤维。纤维网通常具有20～200克/平方米(gsm)的基重。无纺材料中的纤维可以是各向同性取向的，或者关于加工方向排列。较厚的无纺物可以另外具有在制品z-方向、即垂直于纤维平面的方向上取向的纤维。除粘合剂组合物之外，在无纺材料中的纤维可以被机械地互锁以赋予其强度和内聚性。 
在非织造布的制备中，通常将纤维分散在介质(对气流成网为空气，对于湿法成网为液体)中，并在支撑基体上沉积成片状。在气流成网过程中，通常在形成体系中，将纤维和其它任选的材料悬浮在空气中，并作为片状结构沉积在移动的成型筛或旋转的圆筒上，然后应用粘合剂。湿法成网过程包括提供含水浆液，并干燥浆液以形成布。 
来自任何来源且具有任何适当长度的纤维都可以用于本发明中。纤维包括现有技术中已知的那些，包括来自木本植物(例如落叶和针叶树)、非木本织物(例如棉、亚麻、细茎针草、马利筋、稻草、黄麻和甘蔗渣)的纤维素纤维；和合成纤维，例如源自聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸和人造纤维的那些。其它在现有技术中所用的纤维材料和任何纤维的混合物都可以用于本发明中。优选的纤维是在无纺织物中通常所用的那些，特别是长度小于0.5cm的木浆纤维，例如牛皮纸纤维。对于湿法成网布，纤维通常的长度应当小于最大值5cm，最优选长度小于2cm。对于气流成网布，纤维的长度应当小于8mm，优选长度小于6mm。这种纤维提供了良好的可生物降解破坏和分散特征。 
通常，在应用粘合剂之前形成或至少部分地形成纤维网。通过使 纤维与组合物经现有技术中已知的方法(例如印刷、使用或不适用空气的喷雾、浸润、绉纱和泡沫应用)接触，将含水的粘合剂组合物与纤维结合。可以在造纸工艺的湿端(例如通过添加纸供给)或者优选地在纸产品基本成型之后(例如通过干端添加)将聚合物和纤维相结合。最优选地，将本发明的粘合剂组合物喷雾到气流成网布上。乳胶加工助剂的使用使得粘合剂组合物可以以约8～18％的固含量喷涂到非织造布上，仍能具有改进的喷涂雾化和在非织造布的x、y和z方向上具有更好的分布。 
在应用之后，通常将纤维网经过干燥步骤作用以去除水和/或其它液体。可以通过将纸制品在高温下(例如在约85℃～约125℃的范围内)经受足以实现所需干燥程度(通常达到恒定重量)的时间，完成干燥。 
干燥后保留在纤维上的粘合剂组合物的量称作“添加率”。添加率百分比可以如下计算： 
添加率％＝(结合的粘合剂/纤维wt.-纤维wt.)/(结合的粘合剂/纤维wt.)×100％ 
纤维重量是在应用任何粘合剂组合物之前纤维的重量。纤维/粘合剂重量是指干燥(干燥到指触(touch))产物的重量。纤维网通常将具有2～50wt.％的添加率值，优选为10～30wt.％。纤维组分在最终布中的含量通常为50～98wt.％，取决于一次性制品的最终用途。对于许多应用，纤维构成布的约70～85wt.％。 
如上所指出的，本发明的粘合剂组合物在盐存在下具有暂时性的湿强度，然而在水中是分散的。因此，对于其中希望产物用于潮湿状态下的应用，应当在纤维网中添加盐组分。根据应用，可以适当地在制备过程中将盐应用到纤维网上。在这种情况下，可以在制备过程中通过常规方式(例如喷雾、涂覆、浸渍等)将盐应用到制品上。通常， 溶于水的粘合剂组合物和盐在添加到纤维之前不应当混合在一起。其原因在于如果两者在添加到纤维之前就混合，那么盐容易使聚合物沉淀。因此，经聚合物粘合剂处理过的一次性制品优选在添加盐之前经过干燥步骤以去除水和/或任何其它液体。干燥后，可以在纤维/粘合剂基体上添加盐组分以产生使用强度。盐通常作为包含至少0.5wt.％盐的溶液或洗液应用到布上，以确保布保持其暂时性的湿强度。此外，优选使用具有单价阳离子的盐，例如钠盐或钾盐，与此相反具有多价阳离子的盐会影响粘合剂的水分散性。氯化钠和硫酸钠是优选用于湿组合物中的盐。 
除盐组分外，预润湿的产物可以在湿组合物中包含其它添加剂，其包括但不局限于：防腐剂、硼酸、碳酸氢盐、保湿剂、缓和剂、表面活性剂、湿润剂、醇、水和芳香剂。湿组合物的含量基于无纺材料的重量可以高达500wt.％或更大，优选为200～400％。湿组合物通常添加作为非织造布的次级处理。湿溶液处理可以发生在即将包装前、或在无纺织物被放置到最终容器之后。 
如上方式制备的湿用产品将具有可测定抗拉值的稳定湿强度和完整性，然而当放置在自来水中时会分散。这使得产品可以被冲入下水道或废水处理系统中，而不会造成堵塞问题。纤维在水中通常立即开始分散。对于不同应用，可以通过改变例如聚合物的组成、分子量、中和程度、溶液pH值或纤维网的类型，来调节分散速率。 
预润湿的制品包括例如湿擦拭物、家用擦拭物、预润湿的婴儿湿巾、预润湿的卫生纸、和预润湿的家用擦拭物。本发明的粘合剂溶液也可以适用于其它使用盐敏性粘合剂的一次性应用，例如尿布、失禁用服装、女性护理产品等。 
在本发明的多个优点中，特别列举的有： 
a)含水的粘合剂组合物具有较低的剪切粘度； 
b)乳胶助剂作为用于更昂贵的盐敏性聚合物的填料，不会对可分散性/抗拉特性产生不利的影响； 
c)乳胶助剂提高了纤维的延伸性，降低了脆性，并改善了手感； 
d)在一些实施方式中，使用中的盐抗拉强度得以充分提高，而不影响在自来水中的可分散性；和 
e)粘合剂组合物比仅使用水溶性盐敏性聚合物更具成本效率。 
以下实施例用于进一步描述和解释本发明，在任何情况下决不应当作为限定。 
实施例 
在实施例中使用以下组分缩略语： 
AA         丙烯酸单体 
BA         丙烯酸丁酯单体 
DAP        邻苯二甲酸二烯丙酯单体 
E          乙烯 
ibMA       甲基丙烯酸异冰片酯单体 
MAA        甲基丙烯酸单体 
MMA        甲基丙烯酸甲酯单体 
NaOH       氢氧化钠(中和碱) 
NMA        N-羟甲基丙烯酰胺单体 
VA         醋酸乙烯酯单体 
VAE        醋酸乙烯酯-乙烯树脂 
通过将单体乳液聚合得到具有约30～55％固体的乳胶组合物，来制备示例性的粘合剂溶液。在共同未决的申请序列号11/339,216中第32～33页中，概括地描述了用于聚合盐敏性聚合物的乳液聚合步骤，其中单体组合物略有不同。在实施例中的盐敏性溶液聚合物具有下表1中列出的组成。 
在聚合之后，将上述盐敏性乳液聚合物稀释到约20％的固含量。然后在室温下通过依照如下程序中和乳液聚合物，制备水溶性聚合物组合物：搅拌乳液组合物，添加15％固体氢氧化钠的水溶液，直至达到所需的中和程度。除非文中另外指出，至少将下面实施例中的组合物中和至其变得半透明的程度为止。 
然后将水溶性聚合物(WSP)与具有表2中列出的组成的乳胶加工助剂乳液(PAE)混合。其中指出了官能单体(AA)或交联单体(DPA、NMA)，其在乳胶中的含量为约0.25或0.3～2pphm。 
          表1-水溶性聚合物，pphm
  实施例   BA   MAA   ibMA   MMA
  WSP-1   55   40   0   5
  WSP-2   55   40   0   5
  WSP-3   57.5   40   7.5   0
  WSP-4   55   40   0   5
                           表2-乳胶加工助剂，pphm
  实施例   VA   BA   E   AA   DAP   NMA
  PAE-1   71     27       2
  PAE-2   60   40     1.2    
  PAE-3   60   40       0.3  
  PAE-4   60   40         2
然后将具有水溶性聚合物和乳胶助剂的粘合剂制剂稀释或降低到报道的固含量，并测试其粘性和抗拉性能。仅为了对比目的，也仅测试了水溶性聚合物。粘度测试是在20rpm和72
Figure 2008100806883_1
下测定的BrookfieldRVF粘度。 
                              表3-乳胶助剂对粘度的影响
  实施例   WSP   WSP含量(％)   PAE  PAE含量(％)   固含量  (％)  粘度(cps)
  1   WSP-4   100   无  0   18  49
  2   WSP-4   80   PAE-4  20   18  28
  3   WSP-4   80   PAE-3  20   18  27
             
  4   WSP-4   100   无  0   15  28
  5   WSP-4   80   PAE-4  20   15  21
  6   WSP-4   80   PAE-3  20   15  19
             
  7   WSP-4   100   无  0   12  19
  8   WSP-4   80   PAE-4  20   12  16
  9   WSP-4   80   PAE-3  20   12  13
以上数据表明不同乳胶加工助剂在所有测量的固体含量下都有效降低了粘合剂组合物的剪切粘度。例如注意到，在15％固体时100％水溶性聚合物的粘度类似于80∶20混合物在18％固体时的粘度。 
下表4中使用不同量的乳胶加工助剂，进行了其它粘度测试。 
                          表4-乳胶助剂对粘度的影响
  实施例   WSP   WSP含量(％)   PAE  PAE含量(％)   固含量  (％)  粘度(cps)
  10   WSP-4   100   无  0   15  28
  11   WSP-4   90   PAE-4  10   15  23
  12   WSP-4   80   PAE-4  20   15  21
  13   WSP-4   70   PAE-4  30   15  17
             
  14   WSP-4   100   无  0   15  28
  15   WSP-4   90   PAE-3  10   15  21
  16   WSP-4   80   PAE-3  20   15  19
  17   WSP-4   70   PAE-3  30   15  18
以上数据表明可以调节加工助剂与盐敏性聚合物之比以将含水组合物的粘度降低到不同值。数据表明更高比例的加工助剂会导致可加工性的连续提高。 
在被应用到由气流成网法试验制成的织物上后，接下来测试本发明粘合剂组合物的抗拉和可分散性能。简要总结结合的气流成网法织物的制备如下：使用工业气流成网实践制备气流成网法浆液，由此将聚合物体系喷涂到气流成网法浆液的一侧，并将该浆液在通风炉中干燥。然后将所述聚合物喷涂到气流成网法浆液的相对侧，再次在通风炉中干燥，然后卷起。实施例中的气流成网布是在Horsens，Denmark的M & J气流成网试生产作业线上制备的。下面的实施例具有添加值范围为约23％～约28％的粘合剂。 
在各表的底部列出了气流成网织物的基础结构，包括对纤维的压纹(在粘结剂应用之前)、目标基重(克/m2)、粘合剂添加率(％)和厚度(mm)的任何参考值。 
使用下面提出的方法制备所有织物。所有盐洗液包含低含量(≤0.2％)的非离子或非离子/阴离子表面活性剂，以促进织物的润湿。 
用盐洗液制备织物： 
1.织物具有以200～400XOW(时间-相对-重量(time-own-weight))应用的盐洗液。XOW是通过以下计算的：称重未经处理的织物，然后添加200～400％(与未经处理的织物的重量比)盐洗液。XOW含量是湿擦拭所特有的。 
2.通过轧辊或手压滚筒工艺将洗液应用到织物上，以确保完全润湿，并使其保持平衡5分钟(最少)。 
3.在平衡之后，测试织物以下中的一种或多种性质： 
a.抗拉强度(盐洗液)。 
b.硬水抗拉强度，通过将各条在100ml的硬水中浸泡60分钟。 
c.通过尖管方法(tip-tube)测试可分散性。 
使用2×6英寸抗拉条切割品在织物的横向(cross-machine)上进行抗拉测试。抗拉测试装置使用2英寸的宽面、4英寸的标距长度，并在4英寸/分钟的十字头速度下操作。测试是EDANA Tensile Method20.2-89的变型。测得的抗拉值是以克力/2英寸计的，然后以克-力/英寸记载于下表中。 
如上所指出的，对于硬水测试，将抗拉条在100ml的硬水中浸泡60分钟，以确保条发生完全润湿。一旦从浸泡溶液中取出，将抗拉条放在吸水纸上擦拭去除过量的溶液，然后立即测试抗拉强度。在下表5～9中列出了所述抗拉数据。 
表5-自交联VAE乳胶助剂对抗拉强度的影响
Figure DEST_PATH_GSB00000590963100021
气流成网布结构是无压花的100％浆液，62gsm/23％添加率/0.7mm厚度。 
表5中的数据说明以20％的量使用的自交联醋酸乙烯酯/乙烯(VAE)乳胶加工助剂不会明显影响盐抗拉强度或在(极)硬水中的抗拉强度。 
在下表6中，与实施例4中相同的粘合剂组合物用于确定当使用多种布结构时，乳胶助剂对抗拉强度数值的影响。 
表6-使用不同布结构的自交联VAE乳胶助剂的影响
Figure DEST_PATH_GSB00000590963100022
气流成网布结构为： 
5和6：无压花的100％浆液，62gsm/23％添加率/0.7mm厚度 
7和8：无压花的100％浆液，62gsm/27％添加率/0.7mm厚度 
9和10：无压花的100％浆液，69gsm/27％添加率/0.7mm厚度 
11和12：无压花的100％浆液，55gsm/27％添加率/0.7mm厚度 
上述数据说明，尽管布结构和添加率值都会影响布的抗拉数据，但当与类似的织物(结构和添加率)相比时，自交联的VAE乳胶助剂的使用基本不会影响盐或极硬水的抗拉强度。因此，从表5和6中显然可以看出，粘结剂组合物可以为水溶性树脂提供可比较的盐敏性，然而也会提供改进的可加工性且具有更低的成本。 
在下面的实施例中考虑了其它乳胶助剂。 
           表7-非交联醋酸乙烯酯乳胶助剂对抗拉强度的影响
  实施例   WSP   WSP含量  (％)   PAE   PAE含量  (％)   喷涂固体  (％)   8％  硫酸钠  50ppm 硬水
  13   WSP-3   100   无   -   8   389  0
  14   WSP-3   90   PAE-2   10   8   212  0
  15   WSP-3   80   PAE-2   20   8   187  0
气流成网布结构是无压花的100％浆液，69gsm/28％添加率/0.5mm厚度。 
有趣的是，表7中的数据表明非交联的丙烯酸乙烯酯加工助剂似乎对盐抗拉强度产生不利的影响，导致抗拉强度值降低大于40％，但硬水的抗拉强度没有不利影响。 
             表8-交联的丙烯酸乙烯酯乳胶助剂对抗拉强度的影响
  实施例   WSP   WSP含量  (％)   PAE   PAE含量  (％)   喷涂固体  (％)   5％  氯化钠  50ppm 硬水
  16   WSP-4   100   无   -   12   297  0
  17   WSP-4   80   PAE-3   20   15   296  0
  18   WSP-4   80   PAE-4   20   15   393  0
气流成网布结构是压花的100％浆液，62gsm/25％添加率/0.7mm厚度。 
表8中的数据出乎意料地表明，尽管预交联的乳胶(PAE-3)对盐强度或硬水强度不会产生明显的影响，但后处理的乳胶(PAE-4)表现出充分改进的盐强度，同时在硬水中保持良好的可分散性。在上述实施例中观察到，与不包括乳胶助剂的粘合剂组合物在12％固含量时相比，包括乳胶加工助剂的粘合剂组合物甚至在15％固含量时仍具有好得多的喷涂特征。这种强度的改进可以部分归功于聚合物通过气流成网片材的喷涂雾化和分布的改进。此外，相当令人惊奇的是在乳胶中的后交联单体可以显著提高在盐溶液存在时织物的强度，然而对在硬水中的抗拉强度没有可测量的影响。在任何情况下，对于制备具有强使用湿强度的易于分散的布来讲，该结果是非常希望的。 
在以下实施例中进一步测定了自交联醋酸乙烯酯-丙烯酸乳胶的效果。 
              表9-交联的丙烯酸乙烯酯乳胶助剂对抗拉强度的影响
  实施例   WSP   WSP含量  (％)   PAE   PAE含量  (％)   喷涂固体  (％)   5％  氯化钠  50ppm 硬水
  1   WSP-4   100   无   -   12   246  0
  2   WSP-4   90   PAE-4   10   15   444  0
  3   WSP-4   80   PAE-4   20   15   362  0
气流成网布结构是压花的100％浆液，62gsm/25％添加率/0.7mm厚度。 
此处的数据也表明了自交联加工助剂的含量升高对盐抗拉强度有积极的影响，而对硬水抗拉强度没有显著影响。 
下面通过尖管(tip-tube)测试方法测定粘合剂组合物的可分散特征。尖管测试将4×4英寸的经5％氯化钠处理过的织物样品放置在3英寸直径和20英寸长的包含700ml(硬)水的管中。将管盖上盖子，然后来回转动(一个循环经过4秒)。当织物断裂为两个或多个样品时就获得了分散性。通过INDA Flushability Committee February 13，2006文件可以找到其它参考。 
                         表10-使用尖管测试的分散性
  实施例   WSP   WSP含量  (％)   PAE   PAE含量  (％)   50ppm硬水  分散性(分  钟:秒)   自来水分散  性(分钟:秒)
  1   WSP-4   100   无   -   1:50   0:14
  2   WSP-4   90   PAE-4   10   4:47   0:14
  3   WSP-4   80   PAE-4   20   10:56   3:05
气流成网布结构是压花的100％浆液，62gsm/25％添加率/0.7mm厚度。 
此处的数据表明使用充分量的加工助剂在一定程度上延长了分散的时间。然而，尽管分散会占用更长时间，但其最终不会影响分散性，因为织物最终在硬水和自来水中仍会断裂。 
其它实施方式
一种优选的用作加工助剂的乳液组合物具有以下所示含量的以下组分：58pphm醋酸乙烯酯、40pphm丙烯酸丁酯、2pphmN-羟甲基丙烯酰胺(NMA)，并用阴离子和非离子表面活性剂稳定。在Walker等的美国专利7,056,847中描述的这类醋酸乙烯酯-乙烯基的乳液也适合作为加工助剂，在此将其公开内容引入作为参考。用于这些组合物的交联剂的量通常为约0.25pphm～5pphm，适宜地为0.5pphm～4pphm，典 型为1～3pphm。在这些树脂中，基于聚合物的重量，可以添加高达约40wt.％的乙烯。另一优选的乳胶加工助剂是71pphm VA、27pphm乙烯和2pphm NMA。 
尽管由几个实施例对本发明进行了描述，但在本发明的精神和范围内对这些实施例的改进对于本领域的技术人员将是显而易见的。考虑到上述讨论、现有技术的相关知识以及在与背景技术和发明详述有关的上述讨论中的参考文献(在此将其公开内容全部引入作为参考)，认为无需进行进一步的描述。 

Claims (23)

1.一种含水的盐敏性粘合剂组合物，其包含：
(a)水；
(b)水溶性的盐敏性聚合物，其由乳液聚合物通过用碱中和转化而成，其中所述水溶性的盐敏性聚合物的含量为所述粘合剂组合物干重的60～95wt.％；和
(c)乳胶加工助剂，其含量为所述粘合剂组合物于重的5～40wt.％，所述乳胶加工助剂包括0.3～5pphm的选自以下的交联单体：自交联单体、预交联单体或其组合物，
其中与不含乳胶加工助剂的粘合剂组合物相比，所述乳胶加工助剂有效降低了所述含水粘合剂组合物的剪切粘度，并且其中所述乳胶加工助剂的选择和用量使得所述乳胶加工助剂的存在基本不会干扰所述盐敏性聚合物的抗拉/可分散性，并且所述交联单体显著提高了浸泡在盐溶液中的布的使用中抗拉强度。
2.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中所述乳胶加工助剂在所述粘合剂组合物中的含量以干重计为10～30wt.％。
3.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中所述乳胶加工助剂在所述粘合剂组合物中的含量以干重计为15～25wt.％。
4.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中与不含乳胶加工助剂的粘合剂组合物相比，所述乳胶加工助剂有效将所述粘合剂组合物的剪切粘度降低至少20％。
5.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中所述粘合剂具有5～30wt.％的固含量。
6.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中所述粘合剂具有10～20wt.％的固含量。
7.根据权利要求6所述的含水粘合剂组合物，其中所述含水粘合剂组合物具有在20rpm和72°F条件下5～30cps的粘度。
8.根据权利要求6所述的含水粘合剂组合物，其中所述含水粘合剂组合物具有在20rpm和72°F条件下10～25cps的粘度。
9.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中所述乳胶加工助剂包括选自以下的聚合物：醋酸乙烯酯聚合物、丙烯酸聚合物、乙烯基酯/乙烯共聚物、乙烯基酯/丙烯酸共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物及其组合物。
10.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中所述乳胶加工助剂是用表面活性剂稳定的。
11.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中所述乳胶加工助剂具有在-50℃～10℃范围内的玻璃化转变温度。
12.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中所述乳胶加工助剂具有在-25℃～0℃范围内的玻璃化转变温度。
13.根据权利要求1所述的含水粘合剂组合物，其中所述乳胶加工助剂包括选自醋酸乙烯酯/丙烯酸丁酯共聚物和自交联的醋酸乙烯酯/乙烯共聚物的聚合物。
14.一种制备含水粘合剂组合物的方法，包括以下步骤：
(a)在乳化剂的存在下，在含水介质中使盐敏性共聚物树脂乳液聚合，其中所述盐敏性共聚物树脂包括羧酸单体和烯键式不饱和共聚单体；
(b)通过用碱中和，使所述盐敏性共聚物树脂溶解在所述含水介质中，直至其至少在所述含水介质中视觉上变得半透明为止；和
(c)将所述溶解的共聚物树脂与乳胶加工助剂混合，所述乳胶加工助剂包括0.3～5pphm的选自以下的交联单体：自交联单体、预交联单体或其组合物，
其中所述乳胶加工助剂的选择和用量使得所述乳胶加工助剂的存在基本不会干扰所述盐敏性共聚合物的抗拉/可分散性，并且所述交联单体显著提高了浸泡在盐溶液中的布的使用中抗拉强度。
15.一种非织造布的制备方法，所述非织造布在水中具有可分散性，在盐溶液存在下具有高的强度，所述方法包括以下步骤：
(a)提供含水粘合剂组合物，其包括水溶性盐敏聚合物和包含0.25～5pphm自交联单体单元的醋酸乙烯酯/丙烯酸乳胶加工助剂；
(b)将所述含水粘合剂组合物的固含量控制到10～30wt.％的范围内，其中所述粘合剂组合物具有在20rpm和72°F条件下5～30cps的粘度；
(c)将所述粘合剂组合物喷涂到气流成网非织造布上；和
(d)干燥所述非织造布，
其中所述乳胶加工助剂的选择和用量使得所述乳胶加工助剂的存在基本不会干扰所述盐敏性聚合物的抗拉/可分散性，并且所述交联单体显著提高了浸泡在盐溶液中的非织造布的使用中抗拉强度。
16.一种无纺织物，其包括：
(a)纤维网；和
(b)应用到所述纤维上的盐敏性粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物包括：
i)水溶性盐敏聚合物，其包含5～80wt.％的羧酸单体，和10～95wt.％的烯键式不饱和共聚单体单元；和
ii)醋酸乙烯酯/丙烯酸乳胶加工助剂，其包含0.3～5pphm的自交联单体单元，
其中与在所述粘合剂组合物中不包含乳胶加工助剂的织物相比，所述乳胶加工助剂有效将所述无纺织物在5％NaCl溶液中的特征湿抗拉强度增大至少10％，并且其中所述乳胶加工助剂的选择和用量使得所述乳胶加工助剂的存在基本不会干扰所述盐敏性聚合物的抗拉/可分散性，并且所述交联单体显著提高了浸泡在盐溶液中的无纺织物的使用中抗拉强度。
17.根据权利要求16所述的无纺织物，其中与在所述粘合剂组合物中不包含乳胶加工助剂的织物相比，所述乳胶加工助剂有效将所述无纺织物在5％NaCl溶液中的特征湿抗拉强度增大至少25％。
18.根据权利要求17所述的无纺织物，其中所述无纺织物在自来水中具有的特征抗拉强度在这样织物所具有的值的10％范围内，所述织物在所述粘合剂组合物中不包含乳胶加工助剂。
19.根据权利要求17所述的无纺织物，其中所述无纺织物在自来水中具有的特征抗拉强度在这样织物所具有的值的5％范围内，所述织物在所述粘合剂组合物中不包含乳胶加工助剂。
20.根据权利要求16所述的无纺织物，其中所述醋酸乙烯酯/丙烯酸乳胶包含1～3pphm的自交联单体单元。
21.根据权利要求16所述的无纺织物，其中所述自交联单体单元包括N-羟甲基丙烯酰胺。
22.一种分散在含水介质中的盐敏性聚合粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物包括：
(a)溶解在所述含水介质中的水溶性盐敏性聚合物，其中所述水溶性聚合物在所述粘合剂组合物中的含量以干重计为60～95wt.％；和
(b)分散在所述含水介质中的乳胶加工助剂，其中所述乳胶加工助剂包含0.25～5pphm的自交联单体单元，其在粘合剂组合物中的含量以干重计为5～40wt.％，
其中所述乳胶加工助剂的选择和用量使得所述乳胶加工助剂的存在基本不会干扰所述盐敏性聚合物的抗拉/可分散性，并且所述交联单体显著提高了浸泡在盐溶液中的布的使用中抗拉强度。
23.根据权利要求22所述的粘合剂组合物，其中所述粘合剂组合物的pH值为6.0～8.0。
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