CN116670250A - 亲水性热熔粘合剂及其用途 - Google Patents

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胡宇红
T·林德纳
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Abstract

本发明提供具有改善的水润湿性的亲水性热熔粘合剂组合物。该亲水性热熔粘合剂特别适用于制造一次性非织造物制品。

Description

亲水性热熔粘合剂及其用途
技术领域
本发明涉及亲水性热熔粘合剂组合物及其用途。亲水性热熔粘合剂提供改善的水润湿性，并且特别适用于制造一次性非织造制品。
背景技术
非织造物在商业上用于各种应用，所述应用包括绝缘体、包装、家用擦拭物、手术单、医用敷料和一次性制品(如尿布、成人失禁产品和卫生巾)。
在许多上述应用中，必需将非织造物粘合至另外的基材或部件。第二基材可以是另外的非织造物、薄纸或无关材料。将组件粘合在一起的常用技术是使用热熔粘合剂。热熔粘合剂允许成本和时间高效的制造，因为没有如同水基粘合剂体系或溶剂基粘合剂体系那样必要的蒸发步骤。合适的热熔粘合剂必须对所涉及的基材具有优异的粘合性。对于非织造物应用，它们还必须具有良好的柔韧性，无污染或渗胶，合适的粘度、凝固速度和开放时间(open time)以在可商购获得的设备上起作用，以及可接受的热老化性质。
WO00/00229(Lindner等人)公开了包含耐油亲水性粘合剂的卫生制品。然而，未公开粘合剂的配方或其持久性。US6,380,292B1(Bostik)公开了适用于非织造一次性制品的亲水性热熔粘合剂组合物，其通过将各种粘合剂组分与表面活性剂共混来制备。
期望热熔粘合剂具有将液体从非织造物基材传递至超吸收剂或绒毛芯基材中的能力。该性质在一次性尿布、卫生巾和床垫结构中是重要的，在所述结构中，期望将水分从身体吸走并且在非织造物被润湿之后尽快吸入吸收性芯中。
发明内容
本发明提供具有改善的水润湿性的亲水性热熔粘合剂组合物。
在一个方面，本发明涉及亲水性热熔粘合剂组合物，所述亲水性热熔粘合剂组合物包含：
(a)约20至约90重量％的乙烯共聚物，所述乙烯共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸正丁酯、乙烯辛烯、乙烯丙烯、乙烯丁烯丙烯、及其混合物；以及
(b)约1至约25重量％的非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂，所述非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂具有：(i)根据ASTM D-127测量的约70℃至约140℃的熔融温度，(ii)完全饱和的直链C20至C50合成醇，(iii)根据ASTM E222测量的低于100mgKOH/g的酸值，以及(iv)约400至约5000道尔顿的分子量；
所述组合物在于60℃下老化15天之前和之后均表现出小于70度的与蒸馏水的膜接触角。
在另一方面，本发明涉及形成亲水性热熔粘合剂组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在120℃至约190℃下混合混合物以形成熔融混合物，所述熔融混合物包含：(i)约20至约90重量％的乙烯共聚物，(ii)1至约25重量％的非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂，(iii)约20至约70重量％的增粘剂，(iv)至多约20重量％的增塑剂，以及(v)至多约3重量％的抗氧化剂，以及
(b)使熔融混合物粒化或形成块成为硬化的亲水性热熔粘合剂组合物。
乙烯共聚物选自选自以下的乙烯共聚物：乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸正丁酯、乙烯辛烯、乙烯丙烯、乙烯丁烯丙烯、及其混合物。非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂具有：(i)根据ASTM D-127测量的约70℃至约140℃的熔融温度，(ii)完全饱和的直链C20至C50合成醇，(iii)根据ASTM E222测量的低于100mg KOH/g的酸值，以及(iv)约400至约5000道尔顿的分子量。
在又一方面，本发明涉及包含上述亲水性热熔粘合剂组合物和基材的制品，所述基材包括膜、非织造物、木材、木浆、纤维素、纸、纸板、薄纸、棉、超吸收性颗粒等。制品包括一次性吸收性制品、面罩(mask)、薄纸、书籍、家具、膜、肉垫(meat pad)、动物垫(animalpad)、个人防护设备、绝缘体、包装、家用擦拭物等。
具体实施方式
除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。在冲突的情况下，以本文件(包括定义)为准。下文描述了优选的方法和材料，但与本文所描述的那些类似或等同的方法和材料可以用于实践或测试本公开。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献均通过引用整体并入。本文公开的材料、方法和实施例仅为说明性的，而不意欲为限制性的。
如说明书和权利要求书中所使用的，术语“包含”可以包括实施方案“由……组成”和“基本上由……组成”。如本文所用，术语“包含”、“包括”、“有/具有(having/has)”、“可/可以/可能”、“含有”及其变体旨在为开放式过渡短语、术语或词语，其需要存在指定的成分/步骤并且允许存在其他成分/步骤。然而，这样的描述应当被解释为还将组合物或方法描述为“由列举的成分/步骤组成”和“基本上由列举的成分/步骤组成”，其允许仅存在指定的成分/步骤以及可能由其产生的任何杂质，并且排除其他成分/步骤。
本申请的说明书和权利要求书中的数值(特别是当其涉及聚合物或聚合物组合物时)反映了可以含有具有不同特性的各聚合物的组合物的平均值。此外，除非指出相反，否则数值应当被理解为包括当减少至相同有效数字数量时相同的数值、以及与所述数值相差小于本申请所述类型的用于确定该值的常规测量技术的实验误差的数值。
本文公开的所有范围包括所列举的端点并且可独立地组合(例如，“2至10”的范围包括端点2和10、以及所有中间值)。本文公开的范围的端点和任何值不限于精确的范围或值；它们不精确到足以包括近似这些范围和/或值的值。如本文所用，近似的表达方式可以应用于修改任何可能变化的定量表示，而不会造成与其相关的基本功能的变化。因此，在一些情况下，由一个或多个术语(如“约”)修饰的值可以不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似的表达方式可以对应于用于测量该值的仪器的精度。修饰语“约”也应当被解释为公开了由两个端点的绝对值定义的范围。例如，表述“从约2至约4”也公开了范围“从2至4”。术语“约”可以是指所指出的数字的±10％。例如，“约10％”可以表示9％至11％的范围，并且“约1”可以意指0.9-1.1。“约”的其他含义(如四舍五入)可以从上下文中是显而易见的，因此例如“约1”也可以意指0.5至1.4。
本发明的卫生制品的特别优选的实施方案是一次性吸收性制品。
如本文所用，术语“吸收性制品”是指吸收和容纳身体流出物的装置，并且更具体地是指抵靠使用者的皮肤放置以吸收和容纳从使用者的身体排出的各种流出物的装置。一次性吸收性制品的实例包括女性卫生服装(如卫生巾和护垫)、尿布、成人失禁装置、尿布保持器、训练裤等。
术语“一次性”在本文中用于描述这样的卫生制品：其不意欲在单次使用之后洗涤或以其他方式复原或者再次使用作为卫生制品。
一次性吸收性制品通常包括液体可渗透的顶部片材、接合至顶部片材的液体不可渗透的背部片材、以及定位在顶部片材与背部片材之间的吸收性芯。
顶部片材是液体可渗透的，从而允许液体(例如，月经和/或尿液)容易地渗透通过其厚度。合适的顶部片材可以由各种材料制成，如织造材料和非织造材料(例如，非织造纤维网)；聚合物材料，如有孔成形热塑性膜、有孔塑料膜和液压成形热塑性膜；多孔泡沫；网状泡沫；网状热塑性膜；以及热塑性粗孔织品(scrim)。合适的织造材料和非织造材料可以由天然纤维(例如，木纤维或棉纤维)、合成纤维(例如，聚合物纤维，如聚酯纤维、聚丙烯纤维或聚乙烯纤维)、或由天然纤维和合成纤维的组合构成。当顶部片材包括非织造网时，该网可以通过各种已知技术来制造。例如，该网可以被纺粘、粗梳、湿法成网、熔喷、水刺、以上的组合等。
通常，吸收性芯能够吸收或保留液体(例如，月经、尿液、和/或其他身体流出物)。吸收性芯可以被制造成各种尺寸和形状(例如，矩形、椭圆形、沙漏形、“T”形、狗骨形、非对称式等)。除了本发明的吸收性复合材料以外，吸收性芯还可以包括通常用于吸收性制品中的各种液体吸收性材料中的任何一种。
背部片材是液体(例如，月经和/或尿液)不可渗透的，并且优选地由薄塑料膜制成，但也可以使用其他柔性液体不可渗透的材料。背部片材防止吸收性芯中吸收和容纳的流出物弄湿接触吸收性制品的制品(如床单、裤子、睡衣和内衣)。因此，背部片材可以包括织造材料或非织造材料、聚合物膜(如聚乙烯或聚丙烯的热塑性膜)、或复合材料(如经膜涂布的非织造材料)。合适的背部片材是厚度为约0.012mm(0.5密耳)至约0.051mm(2.0密耳)的聚乙烯膜。背部片材优选被压印和/或无光泽整理，以提供更像布料的外观。此外，背部片材可以容许蒸气从吸收性芯中逸出(即，背部片材为透气的)，同时仍然防止流出物通过背部片材。背部片材的尺寸由所选择的吸收性芯的尺寸和确切吸收性制品设计决定。
背部片材和顶部片材分别邻近吸收性芯的服装表面和身体表面定位。吸收性芯优选地以任何已知的方式通过附接手段(如本领域中公知的那些)与顶部片材、背部片材、或顶部片材和背部片材两者接合。然而，设想本发明的实施方案，在所述实施方案中，整个吸收性芯的部分未附接至顶部片材、背部片材、或顶部片材和背部片材两者。
例如，背部片材和/或顶部片材可以通过均匀连续的粘合剂层固定至吸收性芯或彼此固定。为了允许本发明的一次性吸收性制品的高效制造，本发明优选热熔粘合剂。粘合剂呈图案化的粘合剂层、或者粘合剂的独立的线、螺线或点的阵列的形式。开放式长丝网络的示例性附接手段包括盘绕成螺旋图案的若干粘合剂长丝线。可替代地，附接手段可以包括热粘合、压力粘合、超声粘合、动态机械粘合、或任何其他合适的附接手段、或本领域已知的这些附接手段的组合。
热熔粘合剂必须对所涉及的基材具有中等至优异的粘合性。常规热熔粘合剂本质上是疏水性的。它们通常在顶层与芯之间提供屏障，并且阻碍亲水性材料(例如，湿气、水、血液、尿液、月经)流入芯中。本发明的亲水性热熔粘合剂由于其低接触角而促进含水材料从顶部片材传递至超吸收性芯或绒毛芯基材。亲水性热熔粘合剂可以用作制品的不同层或部件之间(例如，顶部片材与收集层之间、或者收集层与吸收性芯之间、或者吸收性材料与顶部芯裹包层之间)的结构粘合剂。本发明的热熔粘合剂也与可能存在于顶部片材上或者由护理人员使用的典型皮肤护理洗剂相容。
亲水性热熔粘合剂组合物包含：
(a)约20至约90重量％的乙烯共聚物，所述乙烯共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸正丁酯、乙烯辛烯、乙烯丙烯、乙烯丁烯丙烯、及其混合物；以及
(b)约1至约25重量％的非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂，所述非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂具有：(i)根据ASTM D-127测量的约70℃至约140℃的熔融温度，(ii)完全饱和的直链C20至C50合成醇，(iii)根据ASTM E222测量的低于100mgKOH/g的酸值，以及(iv)约400至约5000道尔顿的分子量；
所述组合物在于60℃下老化15天之前和之后均表现出小于70度的与蒸馏水的膜接触角。
亲水性热熔粘合剂的聚合物为乙烯共聚物。乙烯共聚物可以是乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸正丁酯、乙烯辛烯、乙烯丙烯、乙烯丁烯丙烯、或其混合物。乙烯单体的含量可以低至共聚物的3重量％；然而，乙烯均聚物不是用于亲水性热熔粘合剂的优选聚合物。
乙烯共聚物以约20重量％至约90重量％、优选地约30重量％至约70重量％的量存在于亲水性粘合剂组合物中。
亲水性热熔粘合剂的非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂是固体聚合物添加剂和润湿剂。其具有约400至约5000道尔顿、优选地约500至约3000道尔顿的高分子量。乙氧基化的表面活性剂的熔点的范围为70至约120℃、优选地约80至约100℃、更优选地约85至约95℃。乙氧基化的表面活性剂是完全饱和的长直链C20至C50合成醇。这种长聚合物链允许易于掺入粘合剂的聚合物体系中，并且其热稳定性被显著改善。聚合物乳化剂提供整体强度，并且允许良好的润湿性。乙氧基化的表面活性剂聚合物乳化剂具有小于20的亲水亲油平衡(HLB)值，并且被掺入以使得所得粘合剂具有70°或更小、优选地小于约50°的接触角。
非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂不同于常规非离子乙氧基化物醇和酚。常规非离子乙氧基化物醇和酚被转化成R(OC2H4)nOH，其中n的范围为1至10；并且它们是低分子量乳化剂，具有短链，并且具有低得多的熔融温度(通常在环境温度下熔融)。这些常规低分子量非离子材料包括来自Croda并且描述于WO 97/48779和US 6380292中的ATMER688，不能提供低接触角。因此，常规非离子乙氧基化物醇和酚是非常易流动的，并且无法在聚合物基质中稳定。因此，即使在室温下，它们也会容易地迁移至聚合物基质的表面并且与基质相分离。此外，考虑到它们在体系中的流动性，它们降低接触角的能力是不稳定且短暂的。相反，添加具有高分子量、长链和高熔融温度的非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂提供了在聚合物基质中的稳定性，并且因此接触角降低是一致且持久的，如在加速老化测试之后未改变的接触角所证明的。
非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂可以以约1重量％至约25重量％、优选地约1重量％至约10重量％的量存在于亲水性粘合剂组合物中。
乙氧基化的表面活性剂必须与热熔粘合剂中使用的其他原料合理地相容，使得不会不利地影响粘合剂的结构性能。另一方面，乙氧基化的表面活性剂必须“起霜(bloom)”至粘合剂的表面，以降低接触角并且使粘合剂更具亲水性。因此，必须保持相容性的微妙平衡。
还可以将任选存在的组分添加至亲水性粘合剂中，如增粘剂、增塑剂、抗氧化剂等。
可用于粘合剂组合物中的增粘树脂可以是烃类树脂、合成聚萜烯、松香酯、天然萜烯等。更特别地，并且取决于特定的基础聚合物，有用的增粘树脂可以包括任何相容的树脂或其混合物，如(1)天然松香和改性松香，例如，如松香、木松香、妥尔油松香、蒸馏松香、氢化松香、二聚松香和聚合松香；(2)天然松香和改性松香的甘油酯和季戊四醇酯，例如，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、以及松香的酚醛改性季戊四醇酯；(3)天然萜烯的共聚物和三元共聚物，例如苯乙烯/萜烯和α-甲基苯乙烯/萜烯；(4)聚萜烯树脂，所述聚萜烯树脂具有通过ASTM方法E28-58T测定的约80℃至150℃的软化点；聚萜烯树脂通常是在适度低的温度下在弗里德尔-克拉夫茨(Friedel-Crafts)催化剂的存在下由萜烯烃类(如已知为蒎烯的双环单萜烯)的聚合产生的；还包括氢化聚萜烯树脂；(5)酚醛改性的萜烯树脂及其氢化衍生物，例如，如由双环萜烯与苯酚在酸性介质中的缩合产生的树脂产物；(6)脂族石油烃类树脂，所述脂族石油烃类树脂的环球法软化点为约70℃至135℃，所述树脂是由主要由烯烃和二烯烃组成的单体的聚合而产生的；还包括氢化脂族石油烃类树脂；(7)芳族石油烃类树脂及其氢化衍生物；以及(8)脂环族石油烃类树脂及其氢化衍生物。一些配制物可能需要上述增粘树脂中的两种或更多种的混合物。
虽然增粘剂可以占粘合剂的至多约70重量％，但其通常以约20-50重量％的量使用。
基于粘合剂的总重量，增塑剂可以以至多约20重量％、优选地至多约10重量％的量存在于本发明的组合物中，以提供期望的粘度控制，而不会显著地降低粘合强度、粘合剂的使用温度和粘合剂的亲水性。合适的增塑剂可以选自如下组，所述组不仅包括常规增塑油(如矿物油、环烷油、石蜡油、气制(Gas to Liquid，GTL)油)，而且还包括烯烃低聚物和低分子量聚合物、以及植物油和动物油以及此类油的衍生物。可以使用的石油衍生的油是相对高沸腾温度的材料，其仅含有较小比例的芳族烃。在这方面，芳族烃应当优选小于油的30重量％、更特别地小于油的15重量％。可替代地，油可以是完全非芳族的。低聚物可以是平均分子量在约350与约10000之间的聚丙烯、聚丁烯、氢化聚异戊二烯、氢化丁二烯等。合适的植物油和动物油包括常规脂肪酸的甘油酯及其聚合产物。在本发明中有用的增塑剂可以是任何数量的不同增塑剂，但本发明人已经发现矿物油(如由Witco制造的Kaydol)在本发明中是特别有用的。Benzoflex 9-88(由Velsicol制造的二苯甲酸二丙二醇酯)也已经被发现是合适的增塑剂。Risalla X 409(来自Shell的气制油)也适用于增塑剂。将理解的是，增塑剂已经典型地用于降低整个粘合剂组合物的粘度，而不显著地降低粘合剂的粘合强度和/或使用温度。增塑剂的选择可以在用于特定最终用途(如湿强度芯应用)的配制物中是有用的。
在可应用的稳定剂或抗氧化剂中，可以包括在本文中的是高分子量受阻酚类和多官能酚类(如含有硫和磷的酚类)。代表性受阻酚类包括：1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯；正十八烷基3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯；4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)；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；二正十八烷基-3,5-二叔丁基-4-羟基-苄基膦酸酯；2-(正辛基硫代)-乙基3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯；以及山梨糖醇六[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]。如果使用，则稳定剂以约0.1至3重量％的水平存在。
可以将任选存在的添加剂掺入热熔组合物中，以改变其某些性质。在这些添加剂中，可以包括蜡、着色剂(如二氧化钛)和填料(如滑石和粘土)等。
低接触角是期望的，以使水、尿液或其他基于水的排出物“浸湿(wet out)”、而非“液滴滚落(bead up)”，从而造成流体被引导进入芯中并且离开顶部片材。粘合剂的亲水性可以通过下文描述的粘合剂接触角测量来量化。为了适用于本发明的吸收性制品，粘合剂必须具有小于70°、更优选地小于50℃的与蒸馏水的接触角。
本发明的亲水性热熔粘合剂组合物可以使用本领域已知的技术来配制。示例性程序包括将所有聚合物、表面活性剂、增粘剂、增塑剂和稳定剂放置在带夹套的混合釜中(优选地，配备有转子的带夹套的重型混合器中)，并且随即将温度升高至约120℃至约190℃的范围。在树脂已经熔融之后，将温度降低至100℃至165℃。继续混合和加热，直至获得平滑均匀的物质。
可以将亲水性热熔粘合剂施加至各种基材上，所述基材包括膜、非织造物、纤维素或合成纤维、或超吸收性颗粒。亲水性热熔粘合剂可以特别用于将吸收性制品的第一部件粘合至第二部件，所述第一部件为非织造物，所述第二部件可以为第二非织造物、或纤维素纤维、或超吸收性颗粒、或其组合。亲水性热熔粘合剂由于其亲水性通过制品的使用而促进液体(如尿液)从一个部件转移至下一个部件，这可以是数小时并且涉及数次液体污染(liquid insult)。亲水性热熔粘合剂可以用于例如将顶部片材附接至收集层，将收集层附接至分配层，将收集层或分配层附接至吸收性芯，将顶部片材直接地或间接地附接至吸收性芯。芯裹包物、特别是芯裹包物的顶侧的内表面也可以通过本发明的热熔粘合剂附接至吸收性层，以促进液体从芯裹包物的表面转移至吸收性层中。吸收性层可以是纤维素纤维和超吸收性颗粒的混合物、或者基本上不含纤维素纤维的超吸收性颗粒。吸收性层(特别是由不含纤维素纤维的超吸收性颗粒组成的吸收性层)也可以通过根据本发明的热熔粘合剂固定在芯裹包物内。
可以将亲水性热熔粘合剂组合物施加至各种基材上，所述基材包括膜、非织造物、木材、木浆、纤维素、纸、纸板、薄纸、棉、超吸收性颗粒等。
如上文所指出的，所得粘合剂可以用于本领域已知的各种用途。特别是，粘合剂可用于使用多线、喷涂或狭缝式涂布构造技术组装一次性制品，其中将至少一种液体可渗透的基材粘合至至少一种薄纸、非织造物、聚烯烃或其他柔性聚合物膜基材。此外，粘合剂可以用于将弹性物(elastic)粘合至聚乙烯、聚丙烯或非织造物基材，以向其赋予抗伸长性皱褶(gather)。当用增塑剂配制时，所得粘合剂可以用于各种一次性应用(包括但不限于卫生巾、一次性尿布、医院袍、床垫等)的组装或构造。粘合剂还可以用于要求较低的一次性结构应用(如用于端部或周边密封)。它们也可以用于层合或涂布薄纸和/或筛网增强的薄纸层，如个人或卷用途应用中(如擦拭物、薄纸、标签、纸巾、厕纸、家用擦拭物、个人防护设备、面罩、肉垫、动物垫、家具和其他消费者或工业最终用途，例如膜、绝缘体中)所使用的。粘合剂可以有效地用于各种包装和盒密封应用。粘合剂还可以用于在各种书籍装订操作中以及在绝缘体和家具中粘合多个片材。
此外，所得粘合剂还可以用作亲水性涂料，以降低基材的接触角并且增强基材表面的亲水性。该亲水性涂料具有许多应用。该涂料可以作为防雾涂层施加至任何表面，以摧毁(flatten)水滴并且防止珠粒(bead)形成。在另外的实例中，将涂料施加至与生物体系、特别是生物流体接触的基材上。生物流体中的氢结合至亲水性涂层的氢结合位点。此外，涂料可用作防涂鸦涂层，因为其可以抵抗油吸附。此外，亲水性涂料可以在电池和离子传导应用中作为聚合物电解质施加在粘合剂膜上。
如将对于本领域技术人员而言明显的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行许多修改和变化。本文所述的具体实施方案仅作为示例提供，并且本发明仅受所附权利要求的条款以及此类权利要求有权享有的等同物的全部范围的限制。
实施例
粘度：粘度是根据ASTM 3236-88在150℃下用布氏粘度计、27号转子来测量的。
接触角测试：当液滴接触固体表面时，其呈现独特的形状。该形状及其保持其形状的时间长度由三个界面张力决定：固体表面的力、液体的表面张力和固体/液体界面处的力。接触角(θ)是根据下式的相对于组合矢量力(combined vector force)的测量值：
γLCOSθ＝γS-γSL
其中γL是液体/空气边界的界面张力，γS是固体/空气边界的界面张力，γSL是固体/液体边界的界面张力，并且θ是液滴的角。
测角仪具有用于分配精确液滴尺寸的微量注射器和用于拍摄液滴的在其接触固体表面时的角的相机。接触角被测量为基材与液滴的切线(在界面处)之间的角。
角越小，涂层在将液体传递通过粘合剂层方面越有效。新鲜膜样品和老化膜样品的接触角被如下测量：
新鲜样品：将厚度为50微米的粘合剂涂层膜在120℃(如果需要，则调整温度)下通过热熔涂布机层合机(例如，HLCL-1000，ChemInstruments)形成在PET膜上，并且然后让其冷却至环境实验室条件(21-23℃，40％-60％RH)。在粘合剂涂层制备之后24小时在粘合剂表面上进行接触角测试；以及
老化样品：将新鲜样品放入对流烘箱(例如，Blue M对流烘箱，Stabil-Therm)中，并且经受15天的老化。将烘箱温度设定为60℃。在老化之后，将样品从烘箱中取出，并且在环境实验室条件(21-23℃，40％-60％RH)下调理24小时，然后测量粘合剂表面上的接触角。
Instron测试：在Instron测试机上评价粘合强度。将用热熔粘合剂粘合的层合物在端部处分离，并且放置在拉伸测试机夹紧装置中。然后，将样品以12英寸/分钟的十字头速度拉伸，并且记录每个测试产品的平均剥离值(以克或磅为单位)。如果存在粘合破坏，则记录破坏类型、而非剥离值。
表1列出实施例中使用的乙氧基化物表面活性剂及其性质。
表1
*Baker Hughes
表2列出实施例中使用的所有聚合物及其性质。
表2
*ASTM D 1238、在负载2.16kg下、在190℃下
**ASTM E 28
***ASTM D 3418
1 Celanese
2 ExxonMobile
3 Dow
4 Evonik
5 Rextac
表3示出具有各种聚合物的每种配制物的接触角。
实施例中使用的代表性增粘剂是Escorez 5690，来自ExxonMobil的软化点为90.5℃的芳族改性的脂环族烃类树脂。
实施例中使用的代表性增塑剂是Calsol 5550，来自Calumet的环烷油。
实施例中使用的代表性抗氧化剂是来自Everspring的Evernox 10。
表3中示出在制备样品(“新鲜”样品)和在60℃下老化15天(“老化”样品)之后24小时测量的膜接触角。老化之前和之后均小于70度的与蒸馏水的膜接触角被认为合格(P)。如评定中所述，大于70度的接触角被认为不合格(F)。
表3
纯聚合物全部都具有相对高的接触角，例如大于80°：单独的Ateva 2842(实施例1)在新鲜时的接触角为82°，并且在160℃下老化15天之后的接触角为87°。在没有非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂的情况下，接触角保持高，实施例4。当该聚合物与乙氧基化物表面活性剂混合时，实施例2，其薄膜接触角被显著降低至37°(新鲜样品)，并且在高温下老化之后降低至34°(老化)。
基于乙烯的聚合物与非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂具有良好的相容性，从而导致对于最终粘合剂的稳定润湿性而言关键的均匀体系。如所见，对于EVA(实施例2、3、5)、EnBA(实施例6)、PE-辛烯(实施例10)、PP-E(实施例7)和PP/B/E(实施例9)，新鲜薄膜和老化薄膜两者均保持低接触角(＜70°)，但对于PP-B(实施例8)不合格。由于彼此的差的混溶性，PP-B与Unithox 450不相容。
表4示出使用具有不同VA含量的EVA以及Unithox 450和Escorez 5690的配制物。如所见，虽然不同类型的EVA可以调节粘度范围，但其基本上不影响体系的接触角(新鲜条件和老化条件两者均低于70°)。
表4
实施例 11 12 13 14
Escorez 5690 45 45 45 45
Unithox 450 5 5 5 5
Ateva 1850A，18％VA含量 49
Ateva 2842A，28％VA含量 49
Ateva 3342，33％VA含量 49
Ateva 4030，40％VA含量 49
Evernox 10 1 1 1 1
150℃下的粘度(cps) 14400 6725 6700 33500
接触角－新鲜(°) 29 37 37 42
接触角－60℃下老化15天(°) 31 34 47 47
评定 合格 合格 合格 合格，但高粘度
表5示出乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂对接触角的影响。Unithox 420、450和480均造成热熔粘合剂的非常低的接触角。
表5
实施例 5 15 16
Escorez 5690 45 45 45
Unithox 420 9
Unithox 450 18
Unithox 480 18 9
Ateva 2842A 36 36 36
Evernox 10 1 1 1
150℃下的粘度(cps) 2000 2500 2300
接触角－新鲜(°) 31 34 24
接触角－60℃下老化15天(°) 33 32 48
评定 合格 合格 合格
表6示出具有增塑剂的配制物(实施例17-19)。增塑剂的添加提供更好的润湿性。理想地，增塑剂的总含量小于粘合剂的20重量％。
表6
实施例 4 5 17 18 19
Escorez 5690 45 45 40 35 30
Unithox 450 18 5 5 5
Ateva 2842 54 36 49 49 49
Calsol 5550 5 10 15
Evernox 10 1 1 1 1 1
150℃下的粘度(cps) 10150 2000 4780 4280 3850
接触角－新鲜(°) 91 31 30 31 31
接触角－60℃下15天(°) 91 33 41 50 54
评定 不合格 合格 合格 合格 合格
表7示出层合物的粘合强度，所述层合物是通过将粘合剂狭缝式涂布或螺旋涂布至多用途顶部片材非织造物上、然后粘合至芯非织造物来制备的。涂层重量为8克/平方米，线速度为300米/分钟。粘合强度可以通过调节聚合物和表面活性剂的含量来优化。
表7
实施例 5 12
通过狭缝式涂布的粘合强度(克/英寸) 58 206
通过螺旋涂布的粘合强度(克/英寸) 51 90
表8的实施例20、21和22示出如WO 97/48779和US 6380292B1中描述的常规低分子量非离子表面活性剂共混物(来自Croda International的ATMER 688)的效果。实施例20、21和22的膜接触角在新鲜和老化条件之后下全部均大于70°。相反，用乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂Unithox 450制备的实施例9和实施例13具有低于70°的新鲜接触角。
表8
实施例 9 13 20 21 22
Escorez 5690 45 45 45 45 45
Unithox 450 18 5
Atmer 688 5 5 18
Vestoplast 508 36 49 36
Ateva 3342，33％VA含量 49 49
Evernox 10 1 1 1 1 1
150℃下的粘度(cps) 1950 6700 6600 5400 1160
接触角－新鲜(°) 41 37 72 98 95
接触角－60℃下15天(°) 35 47 80 98 97
评定 合格 合格 不合格 不合格 不合格

Claims (12)

1.亲水性热熔粘合剂组合物，所述亲水性热熔粘合剂组合物包含：
(a)约20至约90重量％的乙烯共聚物，所述乙烯共聚物选自乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸正丁酯、乙烯辛烯、乙烯丙烯、乙烯丁烯丙烯、及其混合物；以及
(b)约1至约25重量％的非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂，所述非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂具有：(i)根据ASTM D-127测量的约70℃至约140℃的熔融温度，(ii)完全饱和的直链C20至C50合成醇，(iii)根据ASTM E222测量的低于100mg KOH/g的酸值，以及(iv)约400至约5000道尔顿的分子量；
其中所述组合物在于60℃下老化15天之前和之后均表现出小于70度的与蒸馏水的膜接触角。
2.如权利要求1所述的亲水性热熔粘合剂组合物，其中
(a)约30至约70重量％的所述乙烯共聚物；以及
(b)至多约20重量％的乙氧基化的表面活性剂；
其中所述组合物表现出小于50度的与蒸馏水的膜接触角。
3.如权利要求1所述的亲水性热熔粘合剂组合物，其中所述乙烯共聚物为乙烯乙酸乙烯酯。
4.如权利要求1所述的亲水性热熔粘合剂组合物，还包含：
(c)约20至约70重量％的增粘剂；
(d)至多约20重量％的增塑剂；以及
(e)至多约3重量％的抗氧化剂。
5.如权利要求4所述的亲水性热熔粘合剂组合物，其中所述增粘剂为烃类树脂、松香酯树脂、或萜烯树脂。
6.如权利要求5所述的亲水性热熔粘合剂组合物，其中所述烃类树脂选自C5脂族树脂、C9芳族树脂、二环戊二烯树脂、C5/C9脂族/芳族树脂、及其混合物。
7.如权利要求5所述的亲水性热熔粘合剂组合物，其中所述松香酯树脂为松香酸、松香酯、氢化松香树脂、二聚松香树脂、改性松香树脂、及其混合物。
8.如权利要求4所述的亲水性热熔粘合剂组合物，其中所述增塑剂选自环烷油、石蜡油、植物油、动物油、烯烃低聚物、及其衍生物。
9.制备亲水性热熔粘合剂组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在120℃至约190℃下混合混合物以形成熔融混合物，所述熔融混合物包含：(i)约20至约90重量％的乙烯共聚物，(ii)1至约25重量％的非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂，(iii)约20至约70重量％的增粘剂，(iv)至多约20重量％的增塑剂，以及(v)至多约3重量％的抗氧化剂，以及
(b)使所述熔融混合物粒化或形成块成为硬化的亲水性热熔粘合剂组合物。
10.如权利要求9所述的方法，其中
(a)所述乙烯共聚物选自选自以下的乙烯共聚物：乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸正丁酯、乙烯辛烯、乙烯丙烯、乙烯丁烯丙烯、及其混合物；并且
(b)所述非离子乙氧基化物表面活性剂聚合物乳化剂具有：(i)根据ASTM D-127测量的约70℃至约140℃的熔融温度，(ii)完全饱和的直链C20至C50合成醇，(iii)根据ASTM E222测量的低于100mg KOH/g的酸值，以及(iv)约400至约5000道尔顿的分子量。
11.制品，所述制品包含如权利要求1所述的亲水性热熔粘合剂组合物和基材，所述基材包括膜、非织造物、木材、木浆、纤维素、纸、纸板、薄纸或棉。
12.如权利要求11所述的制品，所述制品为面罩、薄纸、书籍、家具、膜、肉垫、动物垫、个人防护设备、绝缘体、包装、家用擦拭物等。
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