CN107428112A - 拉伸层压体 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了拉伸层压体热熔性粘合剂和拉伸层压体。所述拉伸层压体热熔性粘合剂适用于粘结弹性材料与非弹性基底,并且允许非弹性基底的永久变形以及弹性材料的延伸和回缩。所述拉伸层压体热熔性粘合剂尤其适用于一次性吸收制品的后耳片层压。

Description

拉伸层压体
技术领域
本发明公开了可拉伸层压体以及包括可拉伸层压体的吸收制品,该可拉伸层压体包含尤其适用于拉伸层压体的热熔性粘合剂。
背景技术
一次性吸收尿布被婴儿和失禁患者广泛使用。为了提供可贴合一定范围内的穿着者并且可最小化渗漏的一次性吸收尿布,一次性吸收尿布常常包括拉伸层压体。由于一次性吸收尿布的穿着者身材大小不同,常规拉伸层压体常常被用在一次性吸收尿布的腰区和腿区中,从而使一次性吸收尿布贴合广泛范围的穿着者。
常规拉伸层压体常常具有至少两种非织造材料和夹在这两种非织造材料之间的至少一种弹性膜。一般而言,这两种非织造材料经由粘合剂附接到弹性薄膜。
为了在材料中产生拉伸,可在保持于大的应变下的同时将弹性材料与非弹性的非织造物组合(所谓的“实时拉伸”)。这些已在商业中广泛使用并且对于收聚的非织造物的纹理化外观是有利的,但是以使用大量的非织造物结束,因此可能不是最成本有效的途径。实时拉伸构造的替代形式是所谓的“零应变”构造,其中使用称为“机械活化”或“环轧制”的方法向包括一个弹性层和一个或两个非弹性的非织造层的层压体施加大的应变,以便使层压体的非弹性层永久变形并且使得弹性层能够延伸和回缩。
常规拉伸层压体的机械活化可通过在多组齿间啮合常规的拉伸层压体来实现。遗憾的是,许多拉伸层压体由于其在机械活化处理期间经历高应变速率和高应变百分比而产生缺陷。这些问题可能需要使用较大量的粘合剂来解决,这可能增大粘合剂透胶以及层压体粘附在层压辊上的可能性,并且提高成本。
因此,一直需要一种最大化层压体延展性同时仍保证层压体生存能力的方法,并且一直需要拉伸层压体的粘合剂,其改善对薄基底的粘附同时减少基底透胶并改善老化性能。
发明内容
拉伸层压体包括:
通过热熔性粘合剂以粘接方式粘结到弹性膜的一个或多个基底;
其中热熔性粘合剂包含:
a.约35至约70重量%的聚丙烯共聚物,其具有(i)根据ASTMD3418-12,在10℃/min加热和冷却速率下测量的小于约15J/g的熔化热;(ii)大于50%共聚物的丙烯含量;
b.约2至约15重量%的蜡,其具有(i)根据ASTM D3418-12,在10℃/min加热和冷却速率下测量的大于50J/g的熔化热;和(ii)根据ASTM D3418-12测量的大于100℃的熔融峰;
c.增粘剂
其中粘合剂具有(i)在40℃,10rad/s下约5×105至约5×107帕斯卡的储能模量(G’40);(ii)在80℃,10rad/s下约5×103至约1×107帕斯卡的储能模量(G’80);和(iii)根据ASTM D1475测量的,在160℃下约0.75至约0.90g/cm3的密度范围。
附图说明
图1为用于制备常规拉伸层压体的常规制造方法的示意图。
图2A、2B提供靠近辊隙的组合辊的两个不连续放大视图。
图3为各自具有交替且互相啮合的周边齿和沟槽的一对密排成形辊的不连续透视图。
图4为示出图3中成形辊的互相啮合的齿的末端部分的不连续放大剖视图,材料活化纤维网定位在辊间,横跨相邻齿的末端。
图5为包括由本发明的拉伸层压体制得的部分的示例性吸收制品的平面图,其中将顶片的一部分去除以暴露下面的吸收芯;并且
图6为图5的吸收制品的透视图,其中的吸收制品以其松弛、收缩状态显示,即,具有由弹性构件所引起的收缩。
图7部分A)提供用于从后耳片层压体中切出后耳片样本的模头形状,其在部分B)中连同结构尺寸以及用于切割后耳片的模头定位一起示出。该图的部分C)示出如何安装后耳片层压体样本用于延伸测试。
具体实施方式
“吸收制品”是指吸收和容纳身体流出物的装置,并且更具体地,是指紧贴或邻近穿着者的身体以吸收和容纳各种由身体排放的流出物的装置。示例性吸收制品包括尿布、训练裤、套穿裤型尿布(例如,如美国专利6,120,487中所示具有预成形的腰部开口和腿部开口的尿布)、可重复扣紧的尿布或裤型尿布、失禁贴身短内裤和内衣、尿布固定器和衬里、妇女卫生内衣诸如紧身短裤衬里、吸收插件等。
“活化的”是指已被机械变形从而向材料的至少一部分赋予弹性,诸如例如通过增量拉伸的材料。如本文所用,术语“活化”是指使得通过相互啮合的齿和沟槽产生的拉伸应变促使中间纤维网部分拉伸或延展的任何方法。已发现此类方法可用于生产许多制品,包括可透气膜、拉伸复合材料、开孔材料和纹理化材料。就非织造纤维网而言,拉伸可导致纤维的重新取向、纤维纤度和/或横截面的改变、基重的减小、和/或中间纤维网部分中的受控纤维破坏。例如,常见活化方法为本领域称为环轧制的方法。美国专利6,830,800、5,143,679、和5,167,897中所公开的活化过程的实例。
“粘合剂”是指包含一种或多种热塑性聚合物以及通常一种或多种增粘树脂和流变改性剂或增塑剂的组合物。粘合剂可包含2%或更多的增粘树脂。粘合剂一般用于将两种或更多种材料接合或粘结在一起,所述接合或粘结是通过将粘合剂施用到至少一种材料并随后用足够的力使其与至少一种其它材料接触足够的持续时间以便粘合剂能够润湿每种材料或在每种材料上铺展开以使它们接合在一起(参见以下“增粘剂”的定义)。
“以粘接方式粘结的”或“以粘接方式层压的”是指其中使用粘合剂将弹性体构件(例如弹性体薄膜)粘结到非织造材料或第二弹性体构件上的层压体。
“双组分纤维”是指由两种不同组成的材料组成的纤维或长丝,这些不同组成沿着纤维或长丝的横截面排列。每种组成通常被单独的挤出机递送至纺丝组合件,所述纺丝组合件被设计成将组成排列成诸如皮-芯型、并列型、橘瓣型和海岛型的排列方式。不同组成的相互排列能够有利于限定层压体中的膜和非织造物之间的化学亲和力。
“透胶”描述当施用的拉伸层压体粘合剂在硬化前渗出拉伸层压体的施用区域的现象。
“包括”和“包含”是开放式术语,每个均指定其后所述例如一个组分的存在,但不排除本领域已知的或本文所公开的其它特征例如元件、步骤或组分的存在。
“基本上由…组成”在本文中用来将主题(诸如权利要求中所述的主题)的范围限制于指定的材料或步骤、以及不实质影响主题的基本特征和新型特征的材料或步骤。
如本文所用,术语“弹性的”、“弹性体”和“弹性体的”是指在施加张力时通常能够延伸至至少50%的工程应变而不会断裂或破裂,并且能够在变形力移除后基本恢复至其最初尺寸的任何材料。
“工程应变”为样本的长度改变(在施加的应力或应变方向上)除以样本的初始长度(William D.Callister Jr.,“Materials Science and Engineering:AnIntroduction”,1985,John Wiley&Sons,Inc.New York,Chichester,Brisbane,Toronto,Singapore)。为了计算工程应变百分比,用工程应变乘以100。在使用词语“应变”时,除非另外指明,它是指“工程应变”。
“应变速率”表征向材料施加工程应变的速度并且定义为工程应变的一阶导数。
“可延展的”、“塑性”和“可延展性”(例如,可延展非织造物、塑性膜或弹性体的可延展性)是指在施加张力时,处于松弛位置的材料的宽度或长度可延长或增加,而不破裂或断裂。
“层压体”是指通过本领域已知的方法例如粘合剂粘结、热粘结、超声波粘结而彼此粘结的两种或更多种材料。
当应用于薄膜或非织造材料时,“纵向”(也称为“MD”或“长度方向”)是指当薄膜或非织造材料在成形设备中被加工时平行于薄膜或非织造材料的行进方向的方向。“横向(也称为“CD”或”宽度方向“)是指垂直于纵向的方向。
“侧片”、“前耳片”、“后耳片”或“耳片”是指邻近外覆盖件或芯或顶片设置并将前腰部边缘连接到后腰部边缘的吸收制品的那部分。侧片或前/后耳片具有能够易于穿戴制品以及使得制品能够适形于穿着者身体的拉伸特性。本发明的侧片或前/后耳片可包括多层层压体。可用于本发明中的侧片的示例在EP 1150833中(参考为耳片)中描述并例证。
“增粘剂”是指具有在约70℃至约150℃范围内的玻璃化转变温度的粘合剂组分,所述组分降低橡胶状聚合物的熔体粘度并提高橡胶状聚合物的玻璃化转变温度且降低橡胶状聚合物的缠结密度。
“老化”性能(例如“老化粘结强度”或“老化工程应变”)是指样本已经在40℃下储存4周后进行的测量。“初始粘结强度”性能是指在制造样本后一天内进行的测量。
在一些实施方案中,本发明涉及包括拉伸层压体的吸收制品,拉伸层压体诸如可用于例如可拉伸侧部、后耳片、腰带、和/或可拉伸外覆盖件。可拉伸层压体可包括通过热熔性粘合剂以粘接方式粘结到弹性膜的一个或多个基底,或者在一些实施方案中包括带有以粘接方式粘结在其间的薄膜的两个非织造织物,由于粘合剂,可拉伸层压体可实现新水平的拉伸和弹性性能。粘合剂在例如后耳片层压体中起到关键作用。它对产品完整性来上海是关键作用因素并且必须确保后耳片在使用期间不破裂。粘合剂也影响层压体的弹性性能。据信层压体中在粘合剂和弹性体薄膜之间非期望的相互作用是老化期间显著性能劣化的关键根本原因。
本发明的拉伸层压体可包含粘合剂,其改善薄基底的粘附同时减少基底透胶并改善老化性能。另外,不受理论的约束,据信本发明中新型拉伸层压体由于具有高G”的粘合剂允许层压体在较低粘合剂基重下具有较好的粘结强度而获得,这是因为粘合剂能够较好地消散破裂能量。据信对于在错配模量的粘附部分之间的接合部(例如本发明中的非织造织物和弹性体薄膜),提供机械顺从性的粘合剂降低接合部边缘的应力集中。粘合剂消散能量的能力用G”表示,它是一种使得粘合剂较“顺从”的方式。用于减轻应力的另一种方法是在接合部施用较厚的粘合剂层;然而,这可能导致层压体的成本较高以及透胶问题。
粘合剂
本发明的拉伸层压体可包含热熔性拉伸粘合剂,其满足某些性能需求。拉伸粘合剂可具有在40℃,10rad/s下约5×105至约5×107帕斯卡的储能模量(G’40)以及在80℃,10rad/s下约5×103至约1×107帕斯卡的储能模量(G’80),用于在弹性膜和非织造基底之间获得良好的粘结强度。为了实现低透胶,在熔融区域中粘合剂的交叉温度(G’=G”)可大于75℃。拉伸粘合剂的密度范围根据ASTM D1475测量为在160℃下约0.75至约0.90g/cm3
拉伸层压体热熔性粘合剂组合物可包含:
(a)约35至约70重量%的聚丙烯共聚物,其具有(i)根据ASTM D3418-12,在10℃/min加热和冷却速率下测量的小于约15J/g的熔化热;和(ii)大于50%共聚物的丙烯含量;
(b)约2至约15重量%的蜡,其具有(i)根据ASTM D3418-12,在10℃/min加热和冷却速率下测量的大于50J/g的熔化热;和(ii)根据ASTM D3418-12测量的大于100℃的熔融峰;和
(c)增粘剂。
如本文所用,术语“聚合物组分”是指单独的丙烯共聚物或不同共聚物的共混物,它们由茂金属或齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化聚合来制备。共聚物组分包括嵌段和/或无规共聚物。聚丙烯共聚物具有基于共聚物重量计大于50重量%(重量百分比)的共聚物的丙烯含量。丙烯共聚物为丙烯均聚物或带有至少一种共聚单体的丙烯共聚物,该共聚单体选自C2、C4-C20共聚单体。优选的共聚单体为乙烯、丁烯、己烯和辛烯。
聚丙烯共聚物具有根据ASTM D3418-12,在10℃/min加热和冷却速率下测量的小于约15J/g的熔化热。熔化热定义为在恒压和恒温下将指定量的固体转化成液体时焓的变化,并且报告为来自DSC测量的ΔH。熔化热直接与聚合物的结晶度相关。低水平的结晶度是拉伸层压体热熔性粘合剂的聚丙烯共聚物所期望的。
丙烯共聚物以商品名VERSIFY(Dow Chemical)、VISTAMAXX(Exxon Mobil)、EXACT(Exxon Mobil)、TAFMER(Mitsui Petrochemical)、REXENE(RexTac)、VESTOPLAST(Evonik)、L-MODU(Idemitsu)、NOTIO(Mitsui)等等购自各种制造商。
拉伸层压体热熔性粘合剂的聚丙烯共聚物含量范围为基于粘合剂的总重量计约10至约90重量%。在一个优选的实施方案中,聚丙烯共聚物含量范围为约35至约70重量%。
拉伸层压体热熔性粘合剂还包含蜡。用作拉伸层压体热熔性粘合剂的蜡具有根据ASTM D3418-12,通过DSC在10℃/min加热和冷却速率下测量的大于50J/g的熔化热。
可用的蜡也具有根据ASTM D3418-12,通过DSC在10℃/min加热和冷却速率下测量的大于100℃的熔融峰。
适用于拉伸膜层压粘合剂的蜡包括石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、副产物聚乙烯蜡、费托蜡、氧化费托蜡和官能化蜡如羟基硬脂酰胺蜡和脂肪酰胺蜡。高密度低分子量聚乙烯蜡、副产物聚乙烯蜡和费托蜡在本领域中常称为合成高熔点蜡。可用的蜡包括聚乙烯和聚丙烯蜡,它们是购自Clariant的LICOCENE系列产品、购自Sasol的SASOL和购自Honeywell的AC系列产品。
基于拉伸层压体热熔性粘合剂总重量计,蜡组分将通常以至多约15重量%,优选约1、2、3、4、5、6、7、8、9或10重量%的量存在。
拉伸膜层压粘合剂还包含增粘剂。可用的增粘树脂可包括任何相容的树脂或它们的混合物,例如聚萜烯树脂;酚醛改性萜烯树脂及其氢化衍生物,包括例如在酸性介质中由双环萜烯与酚缩合而产生的树脂产品;脂族石油烃树脂;芳族石油烃树脂及其氢化衍生物;和脂环石油烃树脂及其氢化衍生物。特别合适的氢化脂族增粘剂的示例包括购自ExxonMobil Chemicals的Eastotac 130R、Escorez 5415、购自Arakawa的Arkon P115和购自Eastman Chemical的Regalite S7125等等。还包括环状或无环的C5树脂和芳族改性的无环或环状树脂。可用于实践本发明的可商购获得的松香及松香衍生物的示例包括购自Arizona Chemical的SYLVALITE RE 110L和SYLVARES RE 115;购自DRT的Dertocal 140;购自Arakawa Chemical的Limed Rosin No.1,GB-120和Pencel C。可商购获得的酚醛改性萜烯树脂的示例是均购自Arizona Chemical的Sylvares TP 2040HM和Sylvares TP 300。其它可用的增粘性树脂包括天然松香和改性松香,包括例如脂松香、木松香、妥儿油松香、蒸馏松香、氢化松香、二聚松香、树脂酸盐和聚合松香;天然松香和改性松香的甘油酯和季戊四醇酯,包括例如浅色木松香的甘油酯、氢化松香的甘油酯、聚合松香的甘油酯、氢化松香的季戊四醇酯、以及松香的经酚改性的季戊四醇酯;天然萜烯的共聚物和三元共聚物,包括例如苯乙烯/萜烯和α-甲基苯乙烯/萜烯。
优选的增粘剂包括C5树脂、石油馏出物、氢化烃类、C5/C9树脂,C9树脂、聚萜烯、松香、氢化松香、松香酯以及它们的混合物。
在一个实施方案中,增粘剂为合成烃类树脂。包括脂肪族或脂环族烃、芳族烃、芳族改性的脂肪族或脂环族烃以及它们的混合物。
非限制性示例包括脂肪烯烃来源的树脂诸如以商品名购自Exxon的那些以及ESCOREZ系列产品。来自Eastman的Eastotac系列产品也可用于本发明中。
另外可用的是芳族烃树脂,它们是C9芳族/脂肪族烯烃来源的树脂并且以商品名Norsolene购自Sartomer and Cray Valley,以及来自Rutgers系列的TK芳族烃树脂。Norsolene 1100为一种低分子量热塑性的烃聚合物,可从Cray Valley商购获得。
α甲基苯乙烯诸如来自Eastman Chemicals的Kristalex F 115、1120和5140、来自Arizona chemicals的Sylvares Sa系列产品也可用作本发明中的增粘剂。所述增粘树脂中的两种或更多种的混合物可为某些制剂所需的。
在一个实施方案中,增粘剂通常以基于粘合剂的总重量计约1至约70重量%,更优选约5至约65重量%,还更优选约10至约60重量%存在。
拉伸层压体热熔性粘合剂任选地包含增塑剂。增塑剂具有大于1000g/mol的数均分子量。合适的增塑剂包括聚丁烯、聚异丁烯、邻苯二甲酸酯、苯甲酸酯、己二酸酯等等。尤其优选的增塑剂包括聚丁烯和聚异丁烯;邻苯二甲酸酯,例如邻苯二甲酸二异十一烷酯(DIUP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP);矿物油、脂族油、烯烃低聚物和低分子量聚合物、植物油、动物油、石蜡油、环烷油、芳族油、长链偏醚酯、烷基单酯、环氧化油、二烷基二酯、芳族二酯、烷基醚单酯以及它们的混合物。
本发明的拉伸层压体热熔性粘合剂也可有利地包含至少一种稳定剂和/或至少一种抗氧化剂。加入这些化合物以保护粘合剂不发生由因例如通过热、光或来自原料如增粘树脂的残余催化剂诱导而与氧发生反应所造成的降解。
本文包括的可应用的稳定剂或抗氧化剂是高分子量的受阻酚和多官能酚,例如含硫的酚和含磷的酚。受阻酚是本领域中的那些技术人员熟知的,并且可表征为在邻近其酚羟基处还包含空间位阻大的基团的酚化合物。具体地,叔丁基一般取代在苯环上相对于酚羟基的至少一个邻位。在羟基的附近存在这些空间位阻大的取代基团起着延缓其拉伸频率并相应地抑制其反应性的作用;该阻碍性因此向酚化合物提供其稳定性质。代表性的受阻酚包括;1,3,5-三甲基2,4,6-三-3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯;季戊四醇四-3(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯;正十八烷基-3(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯;4,4'-亚甲基双(2,6-叔丁基-苯酚);4,4'-硫代双(6-叔丁基-邻甲酚);2,6-二叔丁基苯酚;6-(4-羟基苯氧基)-2,4-双(正辛基-硫代)-1,3,5三嗪;二正辛基硫代)乙基3,5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸酯;和山梨糖醇六[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基-苯基)-丙酸酯]。
此类抗氧化剂可从Ciba Specialty Chemicals商购获得并且包括受阻酚565、1010、1076和1726。这些物质是起着自由基清除剂作用的主抗氧化剂,并且可单独使用或与其它抗氧化剂如亚磷酸酯抗氧化剂组合使用,该亚磷酸酯抗氧化剂例如购自Ciba Specialty Chemicals的168。认为亚磷酸酯抗氧化剂是辅助催化剂,并且一般不单独使用。这些物质主要用作过氧化物分解剂。其它可用的抗氧化剂是购自Cytec Industries的LTDP和购自Albemarle Corp的330。许多此类抗氧化剂可单独使用或与其它此类抗氧化剂组合使用。将这些化合物以少量(通常低于约10重量%的量)加入热熔体中,并且这些化合物不影响其它物理性质。可加入的也不影响物理性质的其它化合物是有增色的颜料或荧光剂,仅提几个。如这些物质一样的添加剂是本领域中的那些技术人员已知的。
根据所设想的粘合剂的最终用途,常规可加入热熔性粘合剂中的其它添加剂如颜料、染料和填料可以少量,即,至多约10重量%的量,掺入粘合剂总重量中。
上文聚丙烯共聚物和上文蜡的特定组合形成拉伸层压体热熔性粘合剂,其适用于活化拉伸层压体。拉伸粘合剂具有在40℃,10rad/s下约5×105至约5×107帕斯卡范围的储能模量G’40和在80℃,10rad/s下约5×103至约1×107帕斯卡范围的G’80。这个范围为粘合剂提供良好的粘结强度。在一个实施方案中,拉伸粘合剂具有在40℃,10rad/s下约5×105至约5×106帕斯卡的储能模量(G’40)和在80℃,10rad/s下约5×103至约1×106帕斯卡的储能模量(G’80)。拉伸粘合剂优选还具有在40℃,10rad/s条件大于约5×104帕斯卡的损耗模量G”40值。
在另一个实施方案中,拉伸粘合剂的密度根据ASTM D1475测量为160℃下在约0.75至约0.90g/cm3范围内。这个密度范围允许粘合剂在相同基重下具有比常规拉伸粘合剂更粗的粘结线。据信更粗的粘结线导致接合部处的应力集中降低。优选地,拉伸粘合剂的密度根据ASTM D1475测量为在160℃下约0.80至约0.88g/cm3范围内。
在另一个实施方案中,拉伸粘合剂具有在160℃下约6,000至约20,000厘泊的Brookfield熔体粘度,该粘度根据ASTM 3236-88用锭子#27测量。这确保通过以下方法将粘合剂广泛施用于基底上:辊式涂布(roll coating)、涂漆(painting)、干刷(dry-brushing)、浸涂(dip coating)、喷涂(spraying)、缝式涂布(slot-coating)、旋转式喷涂(swirl spraying)、印刷(例如喷墨印刷)、柔性版印刷(flexographic)、挤出法(extrusion)、雾化喷涂(atomized spraying)、凹版印刷(gravure)(样版压纹转移(pattern wheel transfer))、静电法(electrostatic)、气相沉积、纤维化(fiberization)和/或丝网印刷。优选地,拉伸粘合剂具有在160℃下约8,000至约18,000厘泊的Brookfield熔体粘度,该粘度根据ASTM 3236-88用锭子#27测量。
拉伸粘合剂具有在熔融区域中大于75℃的交叉温度(其中tanδ=1)。这个值预示了粘合剂透胶现象的可能性。已经发现具有高于75℃的交叉温度的粘合剂较少透胶到基底上。
另外,当用液氮从150℃骤冷至20℃时,本发明的拉伸粘合剂达到交叉温度所花费的时间少于120秒,优选少于100秒,更优选少于80秒。已经发现花费少于80秒的时间达到交叉温度的粘合剂凝固足够快并且不透胶到层压辊上。
技术人员可通过各种方式测量储能模量(G’)、交叉温度(其中tanδ=1或G’=G”,它们互换使用)和达到交叉温度所花费的时间。本文所述的储能模量(G’)、交叉温度(tanδ=1)和达到交叉温度所花费的时间在实施例中描述。
常规的拉伸层压体粘合剂具有压敏和弹性体特性。压敏粘合剂具有在25℃下小于3×105Pa的达尔奎斯特准则(Dahlquist Criterion)G’值。本发明的拉伸层压体粘合剂不是压敏粘合剂并且不是弹性体粘合剂;然而,它在拉伸层压体上起到拉伸粘合剂的作用。已发现非压敏和非弹性体粘合剂能够提供高内聚力和对弹性膜及非织造基底的高粘附性,并且不破坏拉伸层压体的延展性。该非弹性体粘合剂使弹性基底能够延伸并回缩,并且在将大的应力施加于层压体时能够耐受。
拉伸层压体热熔性粘合剂组合物通过在高于约180℃的温度下在熔体中将组分共混以形成均匀的共混物来制备。共混的各种方法是本领域已知的,并且可使用产生均匀共混物的任何方法。共混物随后冷却并且可形成粒料或嵌段用于存储或运输。这些预成形的粘合剂随后可再加热以施用于基底上。
其它示例性的粘合剂包括在美国专利申请2014/0378924中公开的那些中的任一种。
拉伸层压体热熔性粘合剂可通过本领域已知的任何方法施用于期望基底,并且包括但不限于辊式涂布、涂漆、干刷、浸涂、喷涂、缝式涂布、旋转式喷涂、印刷(例如喷墨印刷)、柔性版印刷、挤出法、雾化喷涂、凹版印刷(样版压纹转移)、静电法、气相沉积、纤维化和/或丝网印刷。
优选地,较低加载量的拉伸层压体粘合剂能够实现与较高加载量的常规标准橡胶基拉伸粘合剂相似的剥离强度。因此,每单位基重拉伸粘合剂具有比标准橡胶基粘合剂更好的性能。此外,本发明的拉伸粘合剂具有比常规橡胶基拉伸粘合剂更高的剥离(粘结)强度。此外,拉伸层压体粘合剂甚至能够在40℃下老化4周后保持该高剥离强度。优选的是,在初始粘结强度和老化粘结强度之间的变化百分比小于约15%,并且优选小于10%。此外,本发明的拉伸层压体粘合剂具有比其它拉伸粘合剂更低的透胶特性。
非织造物
本发明的基底可为非织造材料。材料的非织造纤维网诸如非织造织物纤维网可包括使用机械、热或化学粘结法粘结在一起的单个非织造组分层的片。非织造纤维网可被成形为平坦的多孔片,所述片直接由单个纤维、熔融塑料和/或塑料膜制得。
熔融材料且通常热塑性塑料的连续纤维和短纤维纺丝技术通常被称为纺熔技术。纺熔技术可包括熔喷工艺和纺粘工艺二者。纺粘工艺包括提供熔融聚合物,所述熔融聚合物随后在压力下通过被称为喷丝头或模头的板中的大量孔口而被挤出。所得连续纤维通过许多方法中的任何方法来骤冷和拉伸,诸如例如槽拉系统、拉细枪或导丝辊。在纺成工艺或纺粘工艺中,将连续纤维作为松散纤维网收集在移动的具有小孔的表面上,诸如例如丝网传送带。当成排地使用一个以上的喷丝头以便形成多层纤维网时,后续的非织造组分层被收集在先前形成的非织造组分层的最上表面上。
熔喷工艺相关于用于形成非织造材料层的纺粘工艺,其中将熔融聚合物在压力下通过喷丝头或模头中的孔口挤出。在纤维退出模头时,高速气体冲击并拉细它们。该步骤的能量使得所形成的纤维的直径极大地减小因而破碎以便产生不定长度的微纤维。这不同于纺粘工艺,在所述纺粘工艺中一般保持纤维的连续性。常常将熔喷非织造结构加入纺粘非织造结构中以形成纺粘-熔喷(“SM”)纤维网或纺粘-熔喷-纺粘(“SMS”)纤维网,它们是具有某些阻挡特性的牢固纤维网。
可用于本发明的合适的非织造纤维网材料也包括但不限于纺粘、熔喷、纺熔、溶剂纺丝、静电纺纱、梳理成网、膜纤丝化、熔膜纤丝化、气流法、干法成网、湿铺短纤维、以及其它部分地或完全地由聚合物纤维形成的非织造纤维网材料,如本领域已知的那样。非织造纤维网可主要由聚合物纤维形成。在一些示例中,合适的非织造纤维材料可包括但不限于聚合物材料,诸如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、或具体地PET和PBT、聚乳酸(PLA)、以及醇酸;聚烯烃,包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)和聚丁烯(PB);来自乙烯和丙烯的烯属共聚物;弹性体聚合物,包括热塑性聚氨酯(TPU)和苯乙烯嵌段共聚物(直链和径向的二嵌段和三嵌段共聚物诸如各种类型的Kraton)的弹性体聚合物、聚苯乙烯、聚酰胺、PHA(聚羟基链烷酸酯)和例如PHB(聚羟基丁酸酯);和淀粉基组合物,包括例如热塑性淀粉。以上聚合物可用作均聚物、共聚物,例如乙烯和丙烯的共聚物、它们的共混物和熔合体。
非织造纤维可由作为添加剂或改性剂的组分形成或可包括它们,诸如脂族聚酯、热塑性多糖、或其它生物聚合物。另外的可用非织造材料、纤维组合物、纤维和非织造材料的形成和相关方法描述于美国专利6,645,569、6,863,933和7,112,621中。
在本发明中,外层可具有非织造材料,诸如SM(纺粘-熔喷)、SMS(纺粘-熔喷-纺粘)和SMMS(纺粘-熔喷-熔喷-纺粘)、SSS(纺粘-纺粘-纺粘)非织造物。非织造物可称为纺粘非织造物,即使当它包括熔喷纤维时。
在一些实施方案中,可拉伸层压体中的非织造物中的至少一个为纺粘的。在一些实施方案中,两个非织造物均为纺粘的。在一些实施方案中,非织造物中的一个可为梳理成网的。
在一些实施方案中,非织造物可包括双组份纤维,在一些实施方案中,非织造物可为可延展的。在一些实施方案中,纺粘非织造物可分别具有最多14gsm、最多15gsm、最多17gsm、最多19gsm、或最多21gsm的基重。在一些实施方案中,梳理非织造物可分别具有最多约24gsm、最多25gsm、最多27gsm、最多29gsm、或最多31gsm的基重。
根据本公开,可拉伸层压体可包括以粘接方式粘结到弹性膜(例如在两个非织造层之间的弹性膜)的一个或多个基底。示例性膜可为弹性体聚合物。弹性体聚合物的非限制性示例包括均聚物、嵌段共聚物、无规共聚物、交替共聚物、接枝共聚物等。尤其适于在表现出抗撕裂扩展性的膜中使用的聚合物为嵌段共聚物,其通常由各自促成该聚合物的特性的不同重复单元的嵌段(或链段)制得,诸如代理人案卷号分别为11993和12647的美国专利申请序列号13/026,533和13/673,277中公开的那些。嵌段共聚物被认为可用的一个原因至少部分地是由于共聚物的嵌段彼此共价键合并且形成微相分离结构,其具有提供良好可延展性的橡胶结构域,同时玻璃端嵌段结构域提供机械完整性(例如,良好的机械强度且避免了不期望的应力弛豫或流动)。适用于本文的嵌段共聚物可表现出弹性体和热塑性两种特性。例如,端嵌段可形成在最终使用期间主要的温度(例如,20℃-40℃)下展示出硬度的刚性机械性能的结构域,由此而向整个聚合物加入了刚性和强度。此类端嵌段有时称为“硬嵌段”。中嵌段可容受与弹性体相关联的相对较大变形并且当该材料受到应力时(即,受到拉伸或延伸)提供回缩力。此类中嵌段有时称为“软嵌段”或“类橡胶嵌段”。适用于本文的嵌段共聚物包括至少一个硬嵌段(A)和至少一个软嵌段(B)。嵌段共聚物可具有多重嵌段。在某些实施方案中,嵌段共聚物可为A-B-A三嵌段共聚物、A-B-A-B四嵌段共聚物、或A-B-A-B-A五嵌段共聚物。其它合适的共聚物包括具有端嵌段A和A’的三嵌段共聚物,其中A和A’衍生自不同的化合物。在某些实施方案中,嵌段共聚物可具有多于一个的硬嵌段和/或多于一个的软嵌段,其中每个硬嵌段可衍生自相同或不同的单体且每个软嵌段可衍生自相同或不同的单体。
其它示例性膜包括在美国专利申请2014/0378924中公开的那些膜中的任一种。其它示例性弹性体膜可包括M18-1117和M18-1361弹性体膜(可从Clopay Corporation,Cincinnati,Ohio商购获得)以及K11-815和CEX-826弹性体膜(可从Tredegar FilmProducts,Richmond,Virginia商购获得)。据信此类材料具有优良的弹性。示例性弹性体膜可包括具有共挤出的“皮”层的那些和无皮的那些。
在一些实施方案中,层压体的弹性膜可分别不厚于约50微米、约60微米、或约70微米。
活化
本发明的层压体可通过活化方法中的一种或组合进行机械活化,该活化方法包括通过相互啮合的齿轮或板活化层压体、通过增量拉伸活化层压体、通过环轧制活化层压体、SELF、通过拉幅机框拉伸活化层压体,以及在以不同速度操作的辊隙或辊叠之间的纵向上活化层压体。活化涉及经由棒、针、钮、结构化筛网或带或其它合适的技术来永久地机械移位纤维。用于活化并粘结顶片的合适方法在美国公布2010/0310837中公开。
在活化过程中,波状互相啮合的辊被用于永久延长基质以减小其拉伸抗力。在已经经受活化、或环轧制处理的部分中,所得层压体具有更高的拉伸性程度。因此,在拉伸复合材料的局部部分中获得拉伸性能方面,该操作提供了附加的柔韧性。通过使用波状互相啮合的辊来向可延展的或基本上无弹性的材料赋予拉伸性的方法公开于以下美国专利:4,116,892;4,834,741;5,143,679;5,156,793;5,167,897;5,422,172;和5,518,801,该波状互相啮合的辊在纵向(MD)上或横向(CD)上增量拉伸材料并使材料永久变形。
增量拉伸辊可用于在MD、CD、以某一角度、或它们的任何组合上活化层压体。在一些实施方案中,用于增量拉伸的啮合深度为约0.05英寸、约0.10英寸、约0.15英寸、约0.20英寸、或约0.25英寸。啮合深度能够为例如至少约0.05英寸或至少约0.10英寸。啮合深度能够为例如不超过约0.10英寸、不超过约0.18英寸、或不超过约0.25英寸。环辊的节距(即,一个辊上的齿距)可在1.5mm至约5mm的范围内。
机械活化的更多描述和示例可见于美国专利申请2014/0378924中。
层压体的制造
图1示出使用如US 2006/0121252 A1所述的“活化拉伸”方法制备拉伸层压体的制造工艺的详细示意图。非织造材料10的第一纤维网如通过箭头11所示的方向供应。通过粘合剂施用装置22将拉伸粘合剂施用于所述第一非织造织物10。非织造材料12的第二纤维网如通过箭头13所示的方向供应。通过粘合剂施用装置23将拉伸粘合剂也施用于所述第二非织造织物12。弹性膜30的纤维网如通过箭头31所示的方向供应。这三个材料纤维网一起夹在组合辊40,42之间。所述组合辊在分别如通过箭头41,43所示的方向上旋转。
框5标记辊隙区域。这一区域在图2a中放大为51。在图2a),b)中的项目的编号与图1中已经使用的编号相同。此外,图2a),b)示出粘合剂层70和72,它们已经被分别施用于非织造织物10和12。
一旦这三个材料纤维网被夹在一起,它们就随后在活化辊60,62中被活化,如图1中所示。这些所述活化辊也称为成形辊,并且在分别如通过箭头61,63所示的方向上旋转。
在例如图4中的所述纤维网通过活化辊60,62的活化也称为“环轧制”。“环轧制”更详细的描述可见于专利US 20140378924。
在所述活化后,所得产物为拉伸层压体100。用于构造后耳片的拉伸层压体也称为后耳片层压体。
由于拉伸层压体需要比构造用途更高的粘结强度,常常使用大量的拉伸粘合剂将基底粘附在一起;然而,增量的拉伸粘合剂也增加可穿着吸收制品的总成本、以及由于粘合剂透胶造成破坏层压过程的可能性。当拉伸粘合剂从粘合剂施用侧迁移到组合辊相对侧时,拉伸粘合剂透过非织造织物使其自身在层压体生产中显现。该情形在图2b)中示出,其中白色箭头81和82指示粘合剂流过非织造材料的空隙,其由挤压夹在组合辊40和41之间的非织造织物10、粘合剂层70、弹性膜纤维网30、粘合剂层72、和非织造织物12引起。在拉伸粘合剂接触组合辊40和41时,粘合剂材料可转移到组合辊上,导致如图2b)中通过条目91和92所示的沉淀。该粘合剂沉淀可在层压期间长大,并且当超过耐受阈值时,会妨碍生产过程。由于粘合剂沉淀在组合辊上可能导致的非期望后果为:i)粘性粘合剂在拉伸层压体外侧造成的非织造织物脏污,或ii)层压体固着在任一辊上,导致夹心层损坏,引起连续层压过程的中断。
透胶现象的存在可在生产运行期间目测粘合剂在组合辊上的沉淀来检查,或者在停止生产线后,通常触摸组合辊并观察组合辊表面是否有发粘感来检查。如果观察到这两个迹象中的任一个,则说明粘合剂发生透胶。
不受任何特定理论的约束,在常规层压生产线上的透胶控制参数为i)粘合剂材料,ii)在辊隙中的粘合剂温度,和iii)非织造材料。其它控制参数为iv)辊隙(在组合辊之间的距离)、拉伸膜材料,和v)组合辊的热特性。在辊隙中的粘合剂温度取决于粘合剂的涂敷温度和粘合剂在生产线上从涂敷点行进至组合辊20,21的时间(该时间又取决于层压体膜10、12、和30如图1中所示运动的线速度)、以及从涂敷点至与辊和辊隙的接触点的距离。通过商业约束(线速度)、现有生产线设备的几何结构或作为限定层压体部分及其所需性能(非织造织物和膜材料的选择),这些控制参数中的大部分是固定的。选择不仅满足最终层压体所有需要的机械性能标准,而且还具有对广泛非织造织物和膜材料的低透胶倾向的粘合剂是至关重要的。据发现根据下述测试在tanδ等于1时的时间是防止透胶的诊断标准。
制品
虽然拉伸层压体被认为用于吸收制品的某些区域,但应认识到,所述拉伸层压体也可用于其它区域中。
图5为示例性一次性吸收制品120的平面图,该吸收制品为平展未收缩状态,即没有弹性引起的收缩。制品120的部分已被切除以更清楚地示出一次性吸收制品120下面的结构。如所示,一次性吸收制品20接触穿着者的部分面向观察者(即示出了制品的内部或内侧)。一次性吸收制品120具有纵向轴线130和横向轴线132。
一次性吸收制品120的一个端部被构造为一次性吸收制品120的第一腰区140。相对的端部被构造为一次性吸收制品120的第二腰区142。腰区140和142通常包括当穿着一次性吸收制品120时环绕穿着者腰部的那些部分。腰区140和142可包括弹性元件,使得其围绕穿着者的腰部聚拢以提供改善的贴合性和密封性。一次性吸收制品120的中间部分被构造为裆区144,所述裆区144在第一腰区140和第二腰区142之间纵向延伸。裆区144是当穿着一次性吸收制品120时,通常置于穿着者两腿之间的一次性吸收制品120的那个部分。
一次性吸收制品120在第一腰区140中具有一个横向延伸的第一腰部边缘150,并且在第二腰区142中具有一个纵向相对并横向延伸的第二腰部边缘152。一次性吸收制品120具有第一侧边154和横向相对的第二侧边156,两个侧边都在第一腰部边缘150和第二腰部边缘152之间纵向延伸。第一侧边154在第一腰区140中的部分标示为154a,在裆区144中的部分标示为154b,并且在第二腰区142中的部分标示为154c。第二侧边156的相应部分分别标示为156a、156b和156c。
一次性吸收制品120优选包括水可渗透的顶片160、水不可渗透的底片162和吸收组件或芯164,吸收组件或芯164可设置在顶片160和底片162之间,并且顶片160附接到底片162。顶片160可全部或部分弹性化或者可被缩短。包括弹性化的或缩短的顶片的示例性结构更为详细地尤其描述于美国专利4,892,536、4,990,147、5,037,416以及5,269,775中。
吸收制品120可包括至少一个有助于提供改善的贴合性和密封性的弹性腰部结构170。弹性腰部结构170可旨在弹性伸展和收缩,以动态地贴合穿着者的腰部。弹性腰部结构170可从吸收制品150的至少一个腰部边缘(例如,边缘150)至少纵向向外延伸,并且一般形成吸收制品120的腰区的至少一部分(例如,区域140)。通常构造尿布使其具有两个弹性腰部结构170、172,一个(170)位于第一腰区140内,一个(172)位于第二腰区142内。此外,弹性腰部组件170、172可由附接或接合到底片162的拉伸层压体20制得。另选地,弹性腰部结构170、172可构造为吸收制品的其它元件的伸出部,诸如顶片160、底片162或顶片160和底片162二者(例如顶片160或底片162限定层压体的层之一)。其它弹性腰部结构构造描述于美国专利4,515,595、4,710,189、5,151,092和5,221,274中。
吸收制品120可包括附接到底片162的侧片180、182。一个或多个侧片180、182可由拉伸层压体制得。此构造通过初始适形地使吸收制品120贴合穿着者可提供更舒适和适形性贴合,并且在吸收制品120已加载了渗出物之后长时间的整个穿着期间保持该贴合性,只要弹性化侧片180、182允许吸收制品120的侧边伸展和收缩。侧片180、182也可为吸收制品120提供更有效的应用,因为即使看护人在穿戴期间提拉一个弹性化侧片180比另一个(182)更远,吸收制品120也将在穿着期间“自我调节”。尽管吸收制品120优选具有设置在第二腰区142中的侧片180、182,但吸收制品120可具有设置在第一腰区140或前腰区140和第二腰区142两个腰区中的侧片。
图6示出了图5中所示被构造为如同被穿着一样的制品。一次性吸收制品120可在侧边处密封以便被构造为如图6中所示。然而,制品120可相反包括能够用于将腰区140、142扣紧在一起的可重复扣紧的侧缝170。根据一个示例性实施方案,腰区140、142可在侧边处扣紧,以便如尿布一样应用制品。根据如图6中所示的示例性实施方案,侧缝170可包括扣件172,其可用于像一对套穿训练裤或一次性短裤一样构造所示制品,但是也可构造类似制品。
如所示,扣件172可设置在一次性吸收制品120在第二腰区142中的内部上,该腰区邻近第一侧边154的部分154c并邻近第二侧边156的部分156c。侧边154的部分154c以打开情形示出,诸如在关闭和扣紧之前或在被再次打开之后。相对侧边156的部分156c以扣紧情形示出,即形成短裤的构型。在图6中,当第二腰区142和第一腰区140被扣紧在一起时,前者叠盖后者。
扣件172可由任何材料形成,并且可具有其被按压时,可释放地附接到相对腰区的匹配表面的任何形式。例如,第一扣紧组件可为机械扣件,其可释放地与匹配的表面接合,诸如依靠多个吊钩接合由纤维在非织造片中形成的套环。另选地,第一扣紧组件可为可释放地粘附到匹配表面的粘合剂。实际上,所述扣件可包括带突出部、钩环扣紧组件,诸如突出部和狭槽之类的互锁扣件、扣环、纽扣、按扣和/或雌雄同体扣紧组件。示例性表面扣紧系统公开于美国专利3,848,594、4,662,875、4,846,815、4,894,060、4,946,527、5,151,092和5,221,274中,而示例性互锁扣紧系统公开于美国专利6,432,098中。扣紧系统也可包括主扣紧系统和次扣紧系统,如美国专利4,699,622中所公开。此外,示例性扣件和扣件排列、形成这些扣件的扣紧组件、以及适于形成扣件的材料描述于美国公布专利申请2003/0060794和2005/0222546以及美国专利6,428,526中。
其它变型也是可能的。例如,可在第一腰区140中将扣件172设置在制品120的内部上,使得当第一腰区140和第二腰区142被扣紧在一起时,前者叠盖后者。又如,可将扣件170设置在制品的外部上,而不是在内部上。作为另一个示例,扣件170可与特别适于与扣件170配合的特定配合扣件表面(例如,套环层与钩扣件共同起作用,或者层经特别处理以提供适用于特定粘合剂的接触表面)一起使用。
适于与本文公开的拉伸层压体一起使用的吸收制品的另外的非限制性示例可见于美国专利3,860,003、4,808,178、4,909,803、5,151,092、5,221,274、5,554,145、5,569,234、5,580,411、6,004,306、7,626,073、美国公布2007/0249254、以及美国序列号13/026,563。
实施例
本发明将在以下实施例中进一步描述,包括的实施例用于例示目的,并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。
熔化热和峰值熔融温度根据ASTM D3418-12用DSC测量。
粘合剂的聚合物组分在表1中列出。
表1
聚合物 PP含量 共聚单体 熔化热(J/g) 熔融峰(℃) 在25℃下的密度(g/cm3)
P1 >50 C2 11.0 145 0.86
P2 >50 C4 12.5 105 0.86
P3 40 C4 14.7 63 0.86
P4 >50 C2 3.6 109 0.86
P5 100 -- 4.0 78 0.87
粘合剂样本根据表2a制得。加入的蜡选自LICOCENE 4201、LICOCENE 6102、SASOLH1和/或AC-9。所以蜡具有大于100℃的熔点。粘合剂剩余部分是烃类增粘剂,例如C5、氢化C5和/或DCPD树脂,其中粘合剂组分总计100重量%。粘合剂的性能在表2b中列出。
表2a
粘合剂 聚合物 聚合物含量(%) 蜡(%) 在160℃下的密度(g/cm3)
CA SIS 29 0 0.93
A1 P3,P5 80 0 0.82
A2 P1,P2,P4,P5 60 0 0.84
A3 P1,P2,P4,P5 60 10 0.84
A4 P1,P2,P4,P5 60 3 0.84
密度
在160℃下的粘合剂密度根据ASTM D 1475用密度杯测量。
粘度
粘度根据ASTM 3236-88,在160℃下使用布氏粘度计(Brookfield viscometer),锭子#27测量。
动态模量:G’和G”
使用TA动态力学分析仪(ARES-M LS),利用来自Orchestrators软件7.2.0.4版的温度扫描测试获得弹性模量(G')、在熔融区域的交叉温度和达到Tanδ=1的时间。这个测试使用钢平行板,直径25mm(316不锈钢,部件#708-00966-1,来自TA仪器),并且由约1mm的间隙分隔。加载样本并随后加热至160℃,并且一旦达到平衡160℃,就开始在所需温度的时间扫描。该程序每隔10秒钟的间隔测试数据点。对流烘箱(ARES-LN2型)用冷却氮气连续吹扫。冷却速率为5℃/min,直至达到0℃。对流烘箱连续用氮气吹扫。频率保持在10rad/s。在测试开始时的初始应变为50%(在板的外边缘)。软件中的自动应变(autostrain)选项用来在整个测试中保持精确可测量的扭矩。设置该选项,以使通过软件允许的最大施加应变为80%。如果有必要的话,自动应变程序使用下述步骤调整每次温度升高时的应变。如果扭矩低于19.62×10-3Nm,应变降低当前值的5%。如果扭矩高于117.72×10-3Nm,它降低当前值的25%。在扭矩介于19.62×10-3和117.72×10-3Nm之间时,当温度升高时应变无变化。根据扭矩和应变数据,通过软件计算剪切储能模量或弹性模量(G')和剪切损耗模量(G")。交叉温度报告为当弹性模量和损耗模量值彼此相等:tanδ=1时的温度。为本分析目的,报告熔融区域中的交叉温度。
达到Tanδ=1的时间
TA动态力学分析仪(Dynamic Mechanical Analyzer)(ARES-M)也用于以与上文相同的模式,使用来自Orchestrators软件7.2.0.4版的时间扫描分析测量达到tanδ=1的时间。加载样本并随后加热至150℃达到平衡,然后通过液氮将样本骤冷至20℃,同时进行时间扫描测量作为时间函数的剪切储能(或弹性)模量(G')和剪切损耗模量(G")。报告达到tanδ=1的时间,交叉温度。为本分析目的,报告达到熔融区域中的交叉温度的时间。
据发现达到tanδ=1的时间是粘合剂在层压过程中显示透胶倾向的诊断标准。这一时间越短,粘合剂显示透胶的倾向越低。
透胶
如果粘合剂在层压体生产期间在组合辊上形成沉淀或者如果组合辊表面有发粘触感,则确定存在透胶。
表2b
比较粘合剂,CA,由橡胶嵌段共聚物制得,它是一种本领域通常使用的标准拉伸粘合剂。无任何蜡的粘合剂样本,A1和A2,具有在40℃,40℃,10rad/s下低于5×105Pa的模量。带有大于100℃熔点的蜡的粘合剂样本A3和A4具有在40℃,10rad/s下高于5×105的模量值。另外,样本A4未观察到透胶。也观察到A4具有与橡胶基粘合剂相似的特性:较高的交叉温度和较短的达到tanδ=1的时间。
粘结强度
拉伸层压体样本通过层压体制造部分和图1-4所述的层压体制造方法进行制备,加载表3中指定量的粘合剂。在本文所述实施例的方法中,一个基底为SMS并且另一个为梳理非织造织物。通常,梳理非织造织物对后耳片层压体的粘结强度比对SMS的粘结强度更低,并且因此将较少的粘合剂加载到SMS侧。
梳理非织造织物对后耳片层压体的粘结强度用在模式I T-剥离构型的张力检验器,针对初始样本和老化样本测量。合适的张力检验器应提供恒定速率下通用张力测试的计算机界面,例如Zwick Roell Z2.5 Materials Testing Machine(Zwick GmbH&Co.KG;August-Nagel-Str.11;D-89079Ulm;Germany)或等同物。张力机应配有Zwick RoellXforce High Precision(HP)100N负荷传感器(Zwick GmbH&Co.KG;August-Nagel-Str.11;D-89079 Ulm;Germany)或等同物。
将测试样本从拉伸层压体的活化区域切成大体上直线的形状,如图7b)中通过虚线框所示。使用来自Thwing-Albert Instruments Co.,Philadelphia,PA的精密切割器或等同物进行切割,并且设定待测试的样本尺寸。
选择样本尺寸以便用适于仪器的力实现所需的应变。样本尺寸为大约25.4mm宽乘大约100mm长。样本长度与MD方向一致。然而,如果可获得的材料不能得到100mm长的样本,则也可利用较短的样本。
将样本在23℃.±2℃.温度下平衡最少一小时,随后在相同温度下进行测试。安装带有轻型钳口(可使用光面或条纹钳口)的夹具和夹头,将该钳口的尺寸适当设定为测试样本的尺寸。根据制造商的说明校准仪器。夹持力线之间的距离(标距)为25.4mm,该距离由固定在夹头旁的钢尺测量。将仪器上的力读数归零以扣除固定设备和夹头的质量。在样本制备用于T-剥离测试之前测量样本的质量、长度和宽度并用于计算样本的基重,单位为克/平方米(gsm)。样本(25.4mm宽乘大约100mm长)准备利用以下步骤进行T-剥离测试:
(1)用钢笔标记样本,在距样本末端2.54cm的位置处沿着2.54cm的样本宽度划线。(2)在钢笔标记与样本末端之间6.45cm2的区域内以微小增量拉伸样本以开始非织造纤维与膜的分层。(3)将一片5.08cm长和2.54cm宽的遮蔽胶带(Corporate Express,MFG#CEB1X60TN,得自Paperworks,Inc at pwi-inc.com或等同物)沿着样本顶部2.54cm的宽度居中固定到样本末端上,该样本已被拉伸至初始分层,施加压力以将胶带粘结到样本上。将胶带置于2.54cm宽的表面上,该表面与梳理非织造织物的侧面相对。该胶带在步骤4和5结束后将支撑T-剥离样本中的膜部分。(4)在钢笔标记与样本末端之间6.45cm2的区域内小心拉伸纤维使其脱离梳理非织造织物侧上的膜。就充分粘结的样本而言,这可通过用橡皮在朝着钢笔标记的大致方向上轻轻摩擦样本来实现。(5)小心剥离非织造材料脱离膜至钢笔标记。(6)将第二片5.08cm长和2.54cm宽的胶带沿着非织造纤维的顶部2.54cm的宽度居中放置,该非织造纤维已被有意与样本分层以形成T-剥离样本的非织造材料部分。为了进行T剥离测试,将样本以T-剥离构型安装到夹头中,其中T-剥离样本的非织造材料部分安装到上夹具中,并且T-剥离样本的膜部分安装到下夹具中。以使松弛最小且所测力小于约0.02N的方式将样本安装到夹具中。使夹头以30.5cm/min的恒定夹头速度向上移动并剥离样本直至相应的材料(非织造纤维和膜)完全分离开。剥离期间以50Hz的速率获得力和延伸数据。最初50mm延伸期间的剥离力(N)报告为模式I剥离力。
最少五个样本用于测定平均初始粘结强度。初始和老化样本的层压体粘结强度测定为:
层压体粘结强度[N/cm]=平均剥离力[N]/样本宽度[cm]。
用于本发明吸收制品中的充分粘结层压体的典型层压体粘结强度值对于非活化样本为约1.0N/cm至约2.5N/cm,对于活化样本为约0.5N/cm至约2.0N/cm。
对老化样本进行相同测试,其中样本层压体在40℃下老化4周。随后老化样本在23℃.±2℃.下平衡最少一小时,然后在相同温度下进行测试。同样,最少五个样本用于测定平均老化粘结强度。初始和老化粘结强度报告于表3中。
表3
如表3中所示,粘结强度随着比较粘合剂的加载量提高而提高。相同的粘合剂,A4,具有与比较橡胶基粘合剂相似的粘结强度。当考虑到厚度时(当粘合剂加载时),样本粘合剂具有优异的(更高的)初始粘结强度。此外,样本粘合剂具有优异的老化粘结强度,甚至在比比较橡胶基粘合剂更低的加载量下依然如此。较低密度的样本粘合剂允许使用比比较橡胶基粘合剂更少的加载量,同时保持优异的粘结强度。
啮合深度(DOE)
样本层压体用活化辊活化,该活化辊类似于如图3中标示为60,62所示的那些。如所示,辊60和62承载在相应的可旋转的轴601、621上,轴的旋转轴线是以平行关系设置的。辊60和62中的每一个均包括多个轴向间隔开的、并列的、周向延伸的、同等构型的齿622601,其可为薄翅片形式,也称为齿。所述齿的最外侧尖端优选是倒圆的,如图4中更详细地示出,以避免在辊之间通过的材料被切割或撕裂。
在相邻齿622601之间的空间限定了凹陷的、周向延伸的、相同构型的沟槽。因此,成形辊60和62中的每一个均包括多个间隔开的齿622601和每对相邻齿之间的交替沟槽。
图4提供在活化过程中通过图3中的成形辊60和62的中心线的横截面的放大截面视图。图4中的视图着重示出互相啮合的齿622601的翅片尖端并包括非织造织物层压体10、弹性膜纤维网30、和另外的非织造织物12,其受到施加的几何约束的应力。成形辊的互相啮合的翅片622601故意过度拉伸并破坏层压体中所述非织造层10和12的完整性,同时保留内部弹性膜30的完整性。非织造织物的定向断裂在图4中标记为10120。这确保层压体的拉伸性垂直于非织造膜的断裂方向(纵向)。
在这个样本中,成形辊在19平行线处使非织造膜断裂。在这些线之间的距离通过成形辊60和62的翅片尖端之间的节距测定,如图4中的60621所示,其固定为3.81mm。
啮合深度(DOE)通过调节成形辊60和62的位置进行设定,如图3中所示。成形辊的基准位置经由基准线来限定,如图4中的60620所示。基准位置达到相对成形辊的翅片尖端的位置,与所述基准线重合,对应于消没啮合深度。在图4中,成形辊60和62的翅片尖端相对于基准位置分别向上移动距离6001,并且向下移动距离6201。所述距离的总和形成啮合深度60621,其报告于表4中。由啮合深度引起的应变需要是i)足够大以破坏非织造织物10,12的完整性,并且ii)足够小以不破坏弹性膜30的完整性。典型的破坏可由弹性膜30的活化引起,为针孔,或者甚至是弹性膜30的完全破裂。
因为粘合剂在层压体中粘结非织造织物10,12与弹性膜30,所述粘合剂的材料特性需要允许有合适的处理窗口以活化拉伸层压体。允许有较大啮合深度的粘合剂是优选的,因为它增加处理窗口以及过程稳健性。
在9.8N下的工程应变
为了测试最终产物中的拉伸层压体(即,后耳片层压体)的拉伸性,对切成后耳片形状的拉伸层压体进行张力测试。切割模头的形状和尺寸在图7a)中指定。图7b)示出如何布置模头以切割一片后耳片层压体,其在MD方向上至少长300mm。使用的后耳片层压体具有围绕层压体中心处虚线的轴向镜像对称,允许切出两个轴向对称的后耳片。在轴向对称结构中存在两个不同的弹性膜,它们仅部分覆盖后耳片层压体区域,并且包含弹性膜的区域仅使用上述两对组合辊对部分活化。不同区域在图中用相应的阴影指示:竖条指示活化区域,也包含弹性膜,纯灰色区域指示包含非活化弹性膜的区域,并且在带有交叉线的区域中直接粘结非织造织物。不同区域沿纵向延伸,并且它们的横向尺寸可直接从图中读出。
为了识别轴向对称线,将纤维网沿长度方向对半折叠,并且在两个末端的折痕相应进行标记。如此限定的中心线随后与切割模头的对称轴线对齐,如图7b)中所示。利用液压式或气动式压机进行切割,该压机能够使用最小203mm×203mm尺寸的切割模头并且提供足够的力以产生切穿材料的光洁切割。一旦切出两个耳片,在不预拉伸材料情况下将它们分离并且除去外部材料。
样本在带有负荷传感器的张力检验器上运行检测,该负荷传感器具有与在上述层压体粘结强度测试中使用的那些负荷传感器相同的规格。拉伸特性根据具有下述说明的ASTM方法D882-02测量。在23℃.±2℃温度和约50%相对湿度下调理样本2小时之后,在该环境中进行测量。
在使用时,夹具牵引不同尺寸的橡胶涂覆的钳口。上钳口具有正方形形状,边长25.4mm,并且下钳口具有矩形形状,高25.4mm并且宽152.4mm。两个钳口气动操作,提供0.5-0.6MPa的闭合压力。
初始标距长度设为40mm,并且负荷传感器的水平校准归零。
如图7c)中所示,样本的长边与下钳口平行布置。耳片的短边位于上钳口中心。调节竖直位置使得18mm的样本被夹持在上钳口中,并且活化区域在夹具之外,如所示。下钳口随后闭合。
需要避免在装载和夹持期间预拉伸样本。如果预装载力超出<=0.05N,丢弃该样本。
在夹持样本后,夹头以508mm/min的恒速向上运动,直至整个样本破裂。当样本滑出钳口或在钳口中滑动或者在活化区域之外(例如在钳口处)破裂时,放弃结果。因此,在9.807N下的拉伸样本长度记录为最接近1mm并用于计算表4中报告的工程应变百分比,其定义为:
工程应变百分比=(长度变化×100%)/初始未拉伸长度。
针孔
进一步检查层压体以确定是否在弹性基底中形成针孔。为了测试针孔,后耳片层压体的样本部分被横向切割。选择切片以代表连续层压和活化过程,层压体样本长度在纵向上加起来最多10米。这些样本片被手动拉伸至它们横向上的最大延伸限,并且随后对着光源目测是否有小孔。这一检查对后耳片层压体中的两个弹性膜进行,并且结果报告于表4中。
表4
通常期望这些样本具有对应于9.8N下至少约70%的工程应变的延展性。就此而论,用样本粘合剂A4制得的拉伸层压体在初始状态和老化状态下具有与橡胶基比较粘合剂CA相似的延展性。此外,样本粘合剂A4允许较深的DOE,并且不在弹性基底中形成针孔。
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,否则每个这样的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”。
除非明确排除或有所限制,否则将本文引用的每篇文献,包括任何交叉引用或相关专利或申请,全文均以引用方式并入本文。任何文献的引用不是对其相对于任何本发明所公开的或本文受权利要求书保护的现有技术的认可,或不是对其单独地或以与任何其它参考文献或多个参考文献的组合提出、建议或公开了任何此类发明的认可。此外,如果此文献中术语的任何含义或定义与以引用方式并入本文的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突,将以此文献中赋予该术语的含义或定义为准。
虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方案,但是对于本领域的技术人员来讲显而易见的是,在不脱离本发明实质和范围的情况下可作出各种其它改变和变型。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。

Claims (15)

1.一种拉伸层压体,所述拉伸层压体包括:
通过热熔性粘合剂以粘接方式粘结到弹性膜的一个或多个基底;
其中所述热熔性粘合剂包含:
a.35至70重量%的聚丙烯共聚物,所述聚丙烯共聚物具有(i)根据ASTM D3418-12,在10℃/min加热和冷却速率下测量的小于15J/g的熔化热;(ii)大于50%的所述共聚物的丙烯含量;
b.2至15重量%的蜡,所述蜡具有(i)根据ASTM D3418-12,在10℃/min加热和冷却速率下测量的大于50J/g的熔化热;和(ii)根据ASTM D3418-12测量的大于100℃的熔融峰;
c.增粘剂
其中所述粘合剂具有(i)在40℃,10rad/s下5×105至5×107帕斯卡的储能模量(G’40);(ii)在80℃,10rad/s下5×103至1×107帕斯卡的储能模量(G’80);和(iii)根据ASTM D1475测量的,在160℃下0.75至0.90g/cm3的密度范围。
2.根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中所述丙烯共聚物为丙烯共聚物的混合物。
3.根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中所述丙烯共聚物为丙烯均聚物。
4.根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中所述丙烯共聚物包含选自C2、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12以及它们的混合物的共聚单体。
5.根据权利要求4所述的拉伸层压体,其中所述共聚单体选自C2、C4、C8以及它们的混合物。
6.根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中所述增粘剂选自C5树脂、石油馏出物、氢化烃类、C5/C9树脂、C9树脂、聚萜烯、松香、氢化松香、松香酯以及它们的混合物。
7.根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中所述热熔性粘合剂在40℃,10rad/s下具有至少5×104帕斯卡的损耗模量(G”)。
8.根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中所述热熔性粘合剂具有在160℃下6,000至20,000厘泊的Brookfield熔体粘度,所述熔体粘度根据ASTM 3236-88用锭子#27测量。
9.根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中在所述初始粘结强度和所述老化粘结强度之间的变化百分比小于15%,其中所述初始粘结强度在所述拉伸层压体形成的24小时内在23℃下测量,并且其中所述老化粘结强度在40℃下老化所述拉伸层压体4周后在23℃下测量。
10.根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中所述热熔性粘合剂特征在于达到tanδ=1的时间小于100秒。
11.根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中所述粘合剂特征在于在所述熔融区域中的交叉温度大于75℃。
12.一种吸收制品,所述吸收制品包括根据权利要求1所述的拉伸层压体,其中所述拉伸层压体为后耳片层压体。
13.根据权利要求1所述的吸收制品,其中所述基底为第一非织造织物和第二非织造织物,并且所述弹性膜以粘接方式粘结在所述第一非织造织物和所述第二非织造织物之间。
14.一种机械活化的拉伸层压体,所述拉伸层压体包括:
第一非织造织物、第二非织造织物、和它们之间的弹性膜,其中所述第一非织造织物和所述第二非织造织物中的每一个通过最多13g/m2的热熔性粘合剂以粘接方式粘结到所述膜;
其中所述拉伸层压体具有:
a)至少1.0N的初始粘结强度;
b)在9.8N下至少90%的初始工程应变;和
c)在所述初始粘结强度和所述老化粘结强度之间小于15%的变化百分比。
15.一种机械活化的拉伸层压体,所述拉伸层压体包括:
第一非织造织物、第二非织造织物、和它们之间的弹性膜,其中所述第一非织造织物和所述第二非织造织物中的每一个通过热熔性粘合剂以粘接方式粘结到所述膜;
其中所述热熔性粘合剂具有:
a)小于100秒的达到tanδ=1的时间;
b)在40℃,10rad/s下至少约5×104帕斯卡的损耗模量(G”);和
c)在所述熔融区域中大于75℃的交叉温度。
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