CN102602087B - 弹性体层压体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种弹性体层压体，具有由热塑性弹性体组成的弹性体载体层，和至少一层由低于载体层材料弹性的聚合物组成的微纹理处理的覆盖层。该微纹理通过拉伸层压体超过覆盖层弹性限度和使拉伸的层压体弹性回复制得。该微纹理处理的覆盖层包含许多微孔。

Description

弹性体层压体及其制造方法

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种弹性体层压体，其具有由热塑性弹性体组成的弹性载体膜和由弹性比载体层材料小的聚合物组成的至少一层微纹理处理的覆盖层。该微纹理通过拉伸层压体超过覆盖层的弹性极限值和拉伸层压体的弹性回复形成。弹性体层压体用于，例如，一次性卫生制品，以及用作，例如，弹性束腰带或用作尿布上的弹性闭合部分。

2.现有技术

具有上述特征的弹性体层压体已经在欧洲专利No.EP0500590B1中描述。覆盖层形成相对硬质的层，其具有仅仅一点弹性，以及例如，由聚烯烃，尤其是聚乙烯或者聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚丙烯酸酯所组成。弹性体层压体的覆盖层具有通过拉伸该层压体超过覆盖层的弹性极限值形成的微纹理。该微纹理由弹性体层压体拉伸后弹性回复过程中形成的细小褶皱组成，褶皱的取向取决于拉伸方向。该层压体可以横向于机器方向单轴拉伸或者双轴拉伸。该微纹理以粗糙、柔软的表面质感的形式所感觉。

具有弹性载体层和至少一层由更硬质的聚合物组成的覆盖层的复合共挤膜已经在欧洲专利申请No.EP1316418A1中有所描述。该覆盖层由具有脆性加固分子结构的热塑性塑料所构成，其在施加伸长力时只轻微伸长，当超过预定的断裂力时，没有任何转变就断裂。脆性加固分子结构通过横向于挤出方向的单轴拉伸作用不可逆断裂，其被称为激活(activation)。结果，该层压体可以横向于挤出方向地被弹性伸长。该覆盖层可以由经过随后的处理变脆的聚烯烃，聚烯烃与聚苯乙烯的混合物，或者聚烯烃、聚苯乙烯与乙烯醋酸乙烯酯的混合物所构成。在挤出方向上，其也被称为机器方向，保持脆性加固分子结构并使该材料为硬质。该层压体在机器方向没有任何弹性。

发明内容

因此本发明的目的在于提高层压体的弹性性质。尤其是该层压体还期望在挤出或机器方向具有弹性和可逆地(reversibly)的可伸长性。

从具有最初所述特征的弹性体层压体出发，该目的得以实现，根据本发明，是因为该微纹理处理的覆盖层含有多个微孔。该微孔优选在覆盖层中均一分布。当拉伸该层压体时，它们表现出计划中的断裂点，在这里覆盖层突然破裂。在许多小区域内均一且细微分布弱化是通过这些微孔的均一分布而实现。通过拉伸层压体，该层压体被赋子弹性性能以及，同时形成一微纹理处理的覆盖层，其也称为激活(activation)。覆盖层中的微孔提高该层压体的弹性性能。激活后，该层压体可以可逆伸长到很大的范围，由此剩余的不可逆的部分可以通过该微纹理处理的覆盖层的微孔结构来减少。该微孔进一步带来该覆盖层改进的微纹理。

通过共挤出制造的多层膜，例如，具有弹性载体层和由硬质聚合物组成的无孔覆盖层，当在机器方向上拉伸时，非常迅速地撕裂。这种材料具有低的拉伸极限。这是由于在挤出过程中发生了大分子取向。非弹性体覆盖层在机器方向上的强度显著大于横向方向的强度。这导致的结果是如果极限强度和极限伸长在局部过高，超过整个共挤出膜的伸长限度，该层压体将破裂。在机器方向，该层压体表现出易碎行为。与之不同，根据本发明的弹性体层压体，存在具有多个微孔的轻微发泡覆盖层，表现出显著更加均匀。当使根据本发明的层压体伸长时，产生均一的微结构，其具有许多计划中的断裂点。因为其结构，根据本发明的层压体因此可能在机器方向通过拉伸被机械地激活。当该层压体上的应力解除时，相比该层压体的原始长度，在机器方向，其至少可伸长50％，优选多于100％，由此该伸长量的不可逆部分少于20％，优选少于10％。

含有微孔的微纹理处理的覆盖层可具有不同的结构，由此下述说明的混合形式的结构也是可能的。产生的结构根据覆盖层的厚度所决定。在非常大的层厚度情况下，微纹理处理的覆盖层可具有多孔泡沫结构，由此在拉伸该层压体前，该泡沫结构的微孔至少部分小于该挤出覆盖层的厚度。在低的覆盖层厚度情况下，由聚合物基体组成的微孔结构和在整个覆盖层厚度上至少部分延伸的微孔初步形成。在该层压体经拉伸超过覆盖层弹性限度后形成的微纹理从而包含在覆盖层表面打开的褶皱和微孔，并形成孔洞和/或间隙。最终结果，形成粗糙表面，其在与皮肤接触时得到快感。

根据本发明的层压体覆盖层优选具有在层压体拉伸前测得的1μm至20μm的厚度。载体层也在拉伸前测得可具有15μm至150μm的厚度。

弹性体载体层可由嵌段共聚物组成，其选自PEBA嵌段共聚物、烯烃嵌段共聚物或苯乙烯嵌段共聚物，尤其是SIS、SBS、SEBS或SIBS嵌段共聚物的组，由聚氨酯弹性体组成，或者由乙烯共聚物弹性体组成。覆盖层特别地可由聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)组成。此外，聚烯烃、聚苯乙烯和乙烯醋酸乙烯酯或丙烯酸乙酯、丁酯和聚苯乙烯的聚合物混合物适合于该覆盖层。

该微纹理可以通过在挤出方向，即在机器方向单轴拉伸该层压体，或者通过双轴拉伸该层压体形成。

本发明的目的还在于一种根据权利要求10所述的用于制备所述弹性体层压体的方法。根据本发明的方法中，生产出一种具有由热塑性弹性体组成的载体层和至少一层由具有较低弹性的聚合物组成的微纹理覆盖膜的共挤出体。该共挤出体进一步拉伸超过覆盖层的弹性限度，随后松弛，以在覆盖层中制造出微纹理。根据本发明，覆盖层的聚合物与在该聚合物熔融挤出过程中发泡的液体发泡剂混合从而在共挤出体的覆盖层中形成微孔。优选地，使用化学吸热液体发泡剂通过化学反应在150℃到250℃的温度下形成气体。因为吸热液体发泡剂在其分解反应过程中消耗能量，当不再供热后气体停止产生。气体产生并且微孔的形成由此也可以通过液体发泡剂的量、在聚合物熔体中液体发泡剂的分布以及通过挤出过程中的温度设置得到很好的控制。液体发泡剂可以特别地加工为以含有液体发泡剂浓度为相对母料的量10到70wt％的母料形式的颗粒。例如，合适的吸热液体发泡剂基于NaHCO₃和柠檬酸。该液体发泡剂适用于使在聚烯烃(PE，PP)，聚酰胺，和聚苯乙烯等等中进行发泡。

挤出后，冷却共挤出体，然后在机器方向进行单轴拉伸或者双轴拉伸。可以在挤出和冷却后立即进行拉伸。但是通常地，只有在进一步加工过程中进行拉伸是有利的，因为此时，外部层最初在机器方向上保证极大的硬挺性，从而允许或至少有利于使共挤出体卷绕到辊上或者卸卷，并防止卷绕的共挤出体粘连在一起。例如，当卷到辊上的共挤出体已经形成以及已经从中制造出尿布的弹性闭合部分，例如通过与非织物材料层合，可以进行拉伸。取块于应用的类型，微纹理处理可以在触觉和外观上也体现出重要性，尤其是如果共挤出体仅在一侧上层合至非织物上。在制成层压体的情况下，共挤出体形成外侧，以使通过微纹理形成舒适柔软、织物般的表面。

拉伸也被称作机械激活。通过激活，材料被赋子弹性伸长性以及外部的微纹理。该层压体可特别地具有弹性体载体层作为核心层，该层压体两侧为具有根据本发明所述特性的微纹理处理的覆盖层的多层结构。

附图说明

本发明的其他目的和特点将通过以下的详述结合附图展观出来。但是，可以理解的是，所述附图仅作为举例说明，不是对本发明的限制定义。

在图中，在全部视图里，同样的标记表示相同的元件：

图1显示弹性体层压体的剖面图，

图2显示层压体在伸长状态下的剖面图，

图3显示图1中所示层压体的表面，

图4显示层压体在伸长状态下的表面，

图5显示伸长率曲线图，其表征了在机器方向上层压体的伸长率，以及

图6显示一种制造该层压体的方法。

具体实施方式

现在根据附图进行详述，在图1剖面图中显示的层压体1具有由热塑性弹性体组成的弹性体载体层2和在载体层两侧上的微纹理处理覆盖层3。该微纹理处理覆盖层3各自由聚合物组成，所述聚合物表现出低于载体层2材料的弹性。层压体1的微纹理通过拉伸层压体1超过覆盖层3弹性限度，以及拉伸的层压体1的弹性回复而形成。该微纹理处理覆盖层3包含大致均匀分布在覆盖层中的许多微孔4。任选地，在弹性体载体层2和覆盖层3之间可以设置粘合给予层5。

弹性体载体层2优选由选自SIS、SBS、SEBS、SIBS的组的嵌段共聚物或PEBA嵌段共聚物组成。其可以包含非弹性聚合物和/或加工助剂以及添加剂的加入。

覆盖层3由具有低于弹性体载体层2材料弹性的聚合物组成。特别地，聚烯烃，聚苯乙烯，聚酰胺，聚碳酸酯，PMMA，POM，聚对苯二甲酸乙二醇酯，PBT或者也有聚烯烃，聚苯乙烯和乙烯醋酸乙烯酯的混合物或丙烯酸乙酯、丁酯和聚苯乙烯的混合物存在作为覆盖层3的聚合物的可能性。该覆盖层具有优选在拉伸前测得的1μm至20μm的厚度。弹性体载体层还是在拉伸前测定的厚度优选位于15μm至150μm范围内。

包含在覆盖层3中的微孔4分布在至少部分贯穿整个覆盖层3的厚度。形成由聚合物基体和微孔组成的微孔结构。图1和3显示在松弛状态的层压体1，即非伸长状态，而图2和4显示在伸长状态的层压体1膜的结构。从伸长和非伸长状态的对比的观点中可以看出当层压体1被伸长时微孔4变大。表面包含凹陷和凸起。在松弛状态下可以进一步看到在拉伸层压体1超过覆盖层弹性限度以及拉伸的层压体1的弹性回复的过程中形成的褶皱6。该过程也称为激活。微纹理由褶皱和向表面开放的微孔组成。这导致具有织物般的特征的粗糙表面。

在拉伸层压体1超过覆盖层弹性限度的过程中形成的褶皱6的结构和设置取决于拉伸的方向。图3所示的表面是通过在机器方向(MD)的单轴拉伸所形成。

弹性体层压体1的伸长特征如图5所示。将伸长力作为层压体1伸长率的函数形式做曲线图，其中曲线A表示在第一次拉伸过程中的伸长力进展，曲线B表示在第二次和随后的伸长中的伸长力进展。曲线C表示层压体1在伸长后松弛或回复的伸长力进展。从曲线A和B的对比的观点中可以看出，弹性体层压体在材料第一次拉伸后的不可逆残余伸长是微少的，基于所研究的薄膜的情况下为大约10％的量。定性对比显示了覆盖层不含有任何微孔的三层弹性体层压体的伸长力进展D。当在机器方向(MD)上伸长时，材料在低于20％的轻微伸长率下已经破裂。

图6显示弹性体层压体1的制造方法，在图6所示的方法中，通过多层挤出制得具有由热塑性弹性体组成的载体层2和外层覆盖层3的共挤出体。外层覆盖层3各自由弹性小于载体层2材料的聚合物组成。应用通常的挤出机系统进行共挤出；其具有相连原料容器7’，8’，9’的多挤出机7，8，9和带有挤出多层平膜的挤出口的挤出机机头10。共挤出体通过冷却辊11以及随后在拉伸设备12中经过超过覆盖层3弹性限度的拉伸。拉伸在机器方向MD上进行。弹性体层压体1随后再度松弛并卷绕在辊13上。

聚合物或聚合物混合物传送到生产覆盖层3挤出机7，9的原料容器7’，9’；这些形成的是只能被稍许伸长的相对硬质的层。覆盖层3的聚合物与以母料14形式加入的液体发泡剂混合，例如，以颗粒化的形式。液体发泡剂在聚合物熔融和挤出期间发泡并形成共挤出体覆盖层3中的微孔。优选使用吸热液体发泡剂，其通过化学反应在150℃到250℃间的温度下形成气体。

为了制备弹性体载体层2，包含有热塑性弹性体作为主要成分的弹性体聚合物或聚合物混合物加入到挤出机8的原料容器8’中。

图3到5涉及具有以下层结构的共挤出薄膜：

a)弹性体载体层由75wt.％SBS，12wt.％聚苯乙烯，和13wt.％加工助剂和添加剂组成，其具有在拉伸该层压体之前测得的85μm的层厚度。

b)覆盖层由92wt.％聚苯乙烯和8wt.％包含化学吸热液体发泡剂的母料组成。在母料中约含有30到50wt.％液体发泡剂。覆盖层具有约5微米的层厚度。

在机器方向(MD)拉伸共挤出体超过覆盖层的弹性限度从而制得微纹理。如图3所示的微纹理通过弹性回复在覆盖层表面形成，。

相应地，虽然本发明仅说明和描述少量的实施方案，但是在不偏离本发明的精神和范围下，显然由其可实现很多的变化和改进。

Claims (12)

1.一种弹性体层压体，其包括：

由热塑性弹性体组成的弹性体载体层，和

至少一层具有微纹理以及由弹性低于载体层材料的聚合物组成的覆盖层，拉伸之前所述覆盖层包含多个微孔，

其中所述微纹理通过拉伸该层压体超过该包含多个微孔的覆盖层弹性限度和该拉伸层压体的弹性回复制得。

2.根据权利要求1的弹性体层压体，其中所述微孔在覆盖层中均匀分布。

3.根据权利要求1的弹性体层压体，其中覆盖层具有带微孔的泡沫结构，以及其中泡沫结构的微孔比拉伸该层压体前的覆盖层厚度小。

4.根据权利要求1的弹性体层压体，其中覆盖层具有含聚合物基体和在至少部分贯穿覆盖层整个厚度上延伸的微孔的微孔结构。

5.根据权利要求1的弹性体层压体，其中覆盖层具有在层压体拉伸前测得的1μm到20μm的厚度，以及其中载体层具有也是在拉伸前测得的15μm到150微米的厚度。

6.根据权利要求1的弹性体层压体，其中载体层由嵌段共聚物组成，其选自由SIS，SBS，SEBS和PEBA嵌段共聚物组成的组，或由弹性体聚氨酯组成，或由弹性体乙烯共聚物组成。

7.根据权利要求1的弹性体层压体，其中覆盖层由聚烯烃，聚苯乙烯，聚酰胺，聚碳酸酯，PMMA，POM，聚对苯二甲酸乙二醇酯，PBT或聚烯烃、聚苯乙烯和乙烯醋酸乙烯酯的混合物或丙烯酸乙酯丁酯和聚苯乙烯的混合物组成。

8.根据权利要求1的弹性体层压体，其中微纹理通过在挤出方向上单轴拉伸该层压体形成。

9.根据权利要求1的弹性体层压体，其中该微纹理通过双轴拉伸该层压体形成。

10.一种制造弹性体层压体的方法，包括以下步骤：

制造具有由热塑性弹性体组成的载体层和至少一层由具有较低弹性的聚合物组成的覆盖层的共挤出体；

拉伸共挤出体超过覆盖层的弹性限度；以及

随后松弛共挤出体，以制得在覆盖层中的微纹理，

其中覆盖层的聚合物与在聚合物熔融和挤出过程中发泡的液体发泡剂混合，并在共挤出体覆盖层中形成微孔。

11.根据权利要求10的方法，其中所述液体发泡剂为化学吸热液体发泡剂，其通过化学反应在温度为150℃到250℃范围内形成气体。

12.根据权利要求10的方法，其中在所述的拉伸步骤前冷却共挤出体，以及其中拉伸步骤在挤出方向以单轴拉伸或双轴拉伸进行。