CN1258305A - 稳定且可透气的增韧薄膜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在与取向方向垂直的方向具有优秀的韧性的单轴取向微孔透气性薄膜。这种薄膜包括颗粒填料和非弹性材料,该非弹性材料包含乙烯和至少一种C4－C8－α－烯烃单体的共聚物,在本行业中这种共聚物被描述为“超韧性的”、“下一代材料”等,并且是由“新的”或“改进的”催化剂体系或由茂金属或类似的单点催化剂制备的。还公开了制造方法。

Description

稳定且可透气的增韧薄膜及其制造方法
发明领域
本发明涉及利用乙烯和至少一种C4-C8-α-烯烃的共聚物的透气性热塑性薄膜。此外，本发明涉及制造这种薄膜的方法。
发明背景
本发明旨在透气性热塑性薄膜。这类材料特别在有限使用和一次性物品领域具有广泛的用途。
传统上，在有限使用或一次性物品领域薄膜被用来提供阻挡性能。有限使用或一次性使用意味着产品和/或组份在被抛弃之前只能使用少数几次或可能只有一次。这类产品的实例包括，但不限于，外科和卫生保健的相关产品如手术挡帘和层合物，一次性工装如连裤工作服和实验服以及个人护理吸收产品如尿布、训练裤、失禁衣服、卫生巾、绷带、抹布等。在个人护理吸收产品如婴儿尿布和成人失禁产品中，薄膜被用作外套以防止身体废物污染衣服、被褥及其它所用周围环境物品。在包括医院层合物的防护服装领域，薄膜用以防止微生物在着装人与病人之间交叉传播。
虽然这些薄膜可以是有效的阻挡物，但它们从美学观点来看是不合意的，因为它们的表面是光滑的并且令人觉得滑或粘。它们在视觉上也太平且太“塑料感”，由此使其在服装应用及其它与人皮肤接触的应用领域中不太令人满意。如果这些物品从触觉和视觉观点上都更像布料则是更优选的。例如，具有传统布料内衣手感和外观的婴儿尿布被视作高级产品且可在某些情况下克服认为出于美学的原因它们需要用外衣包裹的倾向。像衣服似的成人失禁产品可改善失禁病人的自我形象。此外，更像衣服的隔离层合物将帮助医院环境令病人感觉不那么陌生和具有威胁性，并增加着装人的舒适感。也优选存在可使外罩材料具有更富弹性适应性和可回复性的薄膜以提供更好的贴身和舒适性。
利用薄膜的层压可产生不渗透液体且外观和质地在一定程度上类似布料的材料。一次性尿布的外套仅是一个实例。在这方面，可参考共同转让的于1989年4月4日公布的美国专利4,818,600和于1988年2月16日公布的美国专利4,725,473。手术服和手术挡帘为其它的实例。这方面可见共同转让的于1983年4月5日公布的美国专利4,379,102。
在这类层压中薄膜的主要用途是提供阻挡性能。也要求这些层合物是透气性的以便它们具有传输潮气的能力。通过减少潮气浓度及由此减少衣物下皮肤的水合作用，由这些透气性或微孔薄膜的层合物制造的衣服穿起来更舒适。但是，透气性薄膜的孔径大小不能太大，特别是在化学蒸汽渗透给着装人带来污染威胁的防护服装应用领域。
传统的获得微孔薄膜的方法一直是拉伸含有填料的热塑性薄膜。微孔是在拉伸期间由填料颗粒形成的。在这些拉伸过程之前通常将薄膜加热以制成更具塑性或延展性的薄膜。这种拉伸和拉长也使薄膜内的分子结构取向，这提高了它的强度和耐久性。由拉伸产生的分子取向是改进耐久性所要求的。
薄膜可沿纵向或横向被拉伸。沿横向拉伸薄膜是特别困难的，因为必须将力施用在薄膜的边缘以引起在其横向伸长。通常使用拉幅机。相反，沿纵向拉伸薄膜是相对容易的。只要当薄膜处于加热或塑化状态时加大两辊之间的拉伸或速度比。但是，只在纵向或横向进行单轴取向的薄膜存在耐久性问题。单轴取向只在拉伸方向引起分子取向。这导致薄膜易于顺着该方向被撕裂或开裂。例如，纵向取向的薄膜倾向于沿纵向开裂或撕裂。而且，(纵向拉伸)薄膜的拉伸特性在纵向显著提高，但横向的拉伸强度与纵向的相比就非常差。因此，例如，如果在薄膜的CD(横向)强度下降的同时，CD断裂伸长也下降，薄膜在使用时可以很容易地开裂，那么由它制造的制品，如尿布可能会漏，这显然是不希望的结果。
这些单轴拉伸或取向薄膜的耐久性问题是为人熟知的。通常使用两种方法来消除由这些高度各向异性强度特性引起的产品耐久性问题。第一种方法为沿纵向和横向两个方向上拉伸-取向薄膜。经双轴拉伸的薄膜具有更均衡的强度性能。第二种方法为将一层纵向取向的薄膜与一层横向取向的薄膜合并入一个层合物中。
另一个制造问题为“陈化”薄膜的强度。在工业制造过程中，“新鲜”的薄膜如新挤出的薄膜一般不能及时送往取向。经常将挤出的薄膜放置在一边或保存待以后取向，通常是在室温。在此储存期间，聚合物的形态可能发生改变，这一改变可能引起薄膜性能的改变。这种陈化薄膜的取向经常得到具有较低耐久特性的产品，较低耐久特性为例如较低的CD最大应变(或横向断裂伸长率)，这是决定例如由此薄膜制成的尿布外罩的耐久性的关键性能。
因此需要一种弹性透气性薄膜以及提供同时具有类似布料的美学性和所要求的耐久性及舒适性的薄膜的方法。
发明概述
本发明涉及一种透气性热塑性薄膜，该薄膜包括包含乙烯和C4-C8-α-烯烃单体的共聚物的线型低密度聚乙烯树脂材料和至少占填充树脂40重量％的填料，其中该填料具有对成孔有作用的粒度。优选薄膜包括占填充树脂重量约40-约65％的填料。在一个应用中，其中要求的最小透水蒸气率为约1,500g/m2/24h，填料的存在量为约48重量％。
本发明还涉及制备本发明的透气性薄膜的方法，该方法包括以下步骤：提供包含线型低密度聚乙烯树脂材料的聚合物树脂；向该树脂中加入至少40重量％的填料以形成填充树脂，所述填料具有对成孔有作用的粒度；由所述填充树脂制造具有第一长度的薄膜；并拉伸该薄膜以形成微孔薄膜。本发明的方法适用于由各种方法形成的薄膜，即流延或吹胀薄膜。在本发明的一个实施方案中，将微孔薄膜拉伸到第二长度，即为第一长度的约160-约400％。在另一个实施方案中，将薄膜在拉伸后退火。
本发明优选的薄膜具有约300-约4,500克每平方米每24小时的透水蒸气率(用Celgard2500作参照按ASTM标准试验E 96-80测定)。
这类薄膜具有广泛的用途，包括但不限于，个人护理吸收制品方面的应用，包括尿布、训练裤、卫生巾、失禁用具、绷带等。同样这些薄膜也可作为整个制品或只作为其组成部分用于诸如手术挡帘和层合物以及各种衣物制品的物品中。
已经如此详细地描述了本发明之后，应该理解为在不背离下列权利要求的精神和范围的情况下可对本发明作各种改进和改变。
附图简述
图1为形成根据本发明薄膜的过程的示意侧视图。
图2为根据本发明的薄膜/非织造层合物的截面侧视图。
图3为示例性个人护理吸收制品部分切除的俯视平面图，在此情况下该制品为尿布，它可利用根据本发明的薄膜。
优选实施方案详述
本发明涉及包括乙烯和C4-C8-α-烯烃单体的共聚物的透气性热塑性薄膜。
一个特别有用的实例称为“超辛烯”(“super-octene”)。此处所用术语“超辛烯”包括通过乙烯和1-辛烯共聚单体聚合生成并命名为Dowlex NG牌(“NG树脂”)的那些线型低密度聚乙烯(LLDPE)材料，来自Dow Chemical Corporation of Midland，Michigan。“超辛烯”树脂是由除“茂金属”或Insite以外的改进催化剂体系制造的。在本发明中有用的适宜“超辛烯”树脂包括例如DowlexNG 3347A和DowlexNG 3310，两者均包含约7％(标称重量％)辛烯和93％乙烯。在不希望受下面理论的约束的前提下，假设改进的催化剂比常规催化剂能更精确地调节分子量/分子量分布以及在聚合物分子上共聚单体的分布和支化。例如，作为改进技术的结果，NG树脂具有更窄的分子量分布、更均匀的支化分布以及更少的高度支化的低密度和未支化的高密度成分。由超辛烯树脂制造的未填充薄膜的物理特性不能使该树脂和常规的LLDPE树脂区别开，如下面的表A所示。表A列出了Dowlex NG 3347A的物理数据，以及作为对比的某些“常规”LLDPE树脂，Dowlex 2045和2244A。
                                表A
  NG 3347A    Dowlex2045    Dowlex2244A
熔融指数，g/10min(MW的表征)      2.3     1.0      3.3
密度，g/cc      0.917     0.920      0.9155
薄膜挤塑方法      吹胀     吹胀      流延
(a)拉伸屈服，MPa，MD/CD      9.0/8.3     10.3/11.0      7.6/6.9
(b)致断张力，MPa，MD/CD      60/34     57.9/40.0      54.5/37.3
(c)断裂伸长率，％，MD/CD      550/750     600/750      580/780
(d)埃尔门多夫撕裂，g，MD/CD      330/540     375/750      350/580
注：MD＝纵向
从上面表A可见，由各种树脂制成的未填充薄膜((a)-(d))的典型性能没有显著差别。较小的变化可由熔融指数和α-烯烃密度或结晶度的变化来解释。
其它使用C4-C8-α-烯烃的乙烯基共聚物包括例如从Exxon公司以商品名ExactTM购得的材料在本发明中也是有用的。这些材料都是由相对于茂金属或类似的单点催化剂而言为“新”或“改进”的催化剂体系制备的。
本发明其它适宜的使用C4-C8-α-烯烃单体的乙烯基共聚物包括非弹性、茂金属催化的聚合物。此处所用术语“茂金属催化的聚合物”包括通过使用茂金属或可限形状催化剂，即一类有机金属配合物，作为催化剂使至少乙烯聚合而制备的那些聚合物材料。例如，一种常见的茂金属为二茂铁：一种两个环戊二烯基(Cp)配位体将金属夹在中心的配合物。茂金属法催化剂包括二氯化二(正丁基环戊二烯基)合钛、二氯化二(正丁基环戊二烯基)合锆、氯化二(环戊二烯基)合钪、二氯化二(茚基)合锆、二氯化二(甲基环戊二烯基)合钛、二氯化二(甲基环戊二烯基)合锆、二茂钴、三氯化环戊二烯基合钛、二茂铁、二茂铪二氯化物、二氯化异丙基(环戊二烯基，-1-芴基)合锆、二茂钼二氯化物、二茂镍、二茂铌二氯化物、二茂钌、二茂钛二氯化物、二茂锆氯氢化物、二茂锆二氯化物等等。这类化合物更详尽的名单包括在Rosen等人的并转让给道化学品公司的美国专利5,374,696中。这类化合物在Stevens等人的并也转让给道化学品公司的美国专利5,064,802中也有讨论。在此引入上述专利的全文作为参考。
茂金属方法，特别是其催化剂和催化剂载体体系是许多专利的主题。Kaminsky等人的美国专利4,542,199描述了这样的步骤：将MAO加到甲苯中；将通式(环戊二烯基)2MeRHal的茂金属催化剂加入，其中Me为过渡金属，Hal为卤素并且R为环戊二烯基或C1-C6烷基或卤素；并随后加入乙烯形成聚乙烯。LaPointe等人的并转让给道化学品公司的美国专利5,189,192描述了通过金属中心氧化制备加成聚合催化剂的方法。Exxon化学品专利公司的美国专利5,352,749描述了在流化床上聚合单体的方法。美国专利5,349,100描述了螯合茂金属复合物及其通过由对映体选择性氢化物转移形成螯合中心的制备方法。助催化剂为诸如最常见的甲基铝氧烷(MAO)、其它烷基铝和含硼复合物如三(五氟苯基)硼、四(五氟苯基)硼合锂和四(五氟苯基)硼合二甲基苯胺的材料。由于处理和产物污染问题，正在继续进行对其它助催化剂体系或将烷基铝减至最小甚至消除的可能性的研究。重要点在于将茂金属催化剂活化或离子化为阳离子形式以与将要聚合的单体反应。
用于本发明的茂金属催化的乙烯基聚合物赋予薄膜拉伸和回复性能。茂金属催化的乙烯基聚合物优选选自乙烯和1-丁烯的共聚物、乙烯和1-己烯的共聚物、乙烯和1-辛烯的共聚物及其混合物。具体地，优选的材料包括AffinityTM牌的乙烯和1-辛烯的茂金属衍生的共聚物，均从德克萨斯自由港的道塑料公司获得。还优选ExactTM牌的乙烯和1-丁烯的茂金属衍生的共聚物及乙烯和1-己烯的共聚物，均从德克萨斯休斯顿的Exxon化学品公司获得。一般地，本发明的茂金属衍生的乙烯基聚合物具有至少0.900g/cc的密度。
乙烯和C4-C8-α-烯烃单体的共聚物的至少一种是本发明薄膜的主要聚合物组份。本发明的薄膜优选包含至少30重量％，更优选约40-50重量％的填充薄膜组合物。也可存在其它的聚合物组份，只要它们不对所要求的薄膜特性产生不利影响。
除了聚合物材料，薄膜层还包括在薄膜取向期间能使微孔产生的填料。此处所用“填料”意指包括可以加入到聚合物中且不会对挤出薄膜产生化学干扰或负影响但能均匀分散于薄膜中的颗粒和其它形式的材料。一般填料为颗粒形式并且通常接近球形，平均粒度为约0.5-约8微米。此外，薄膜通常包含占薄膜层总重量至少40％，优选约45-约65％的填料。更优选约45-约55％的填料存在于薄膜中。有机和无机填料均在本发明的考虑范围内，只要它们不干扰薄膜形成过程、所得薄膜的透气性或其结合到另一层如纤维聚烯烃非织造网上的能力。
填料的实例包括碳酸钙(CaCO3)、各种粘土、硅石(SiO2)、矾土、硫酸钡、碳酸钠、滑石、硫酸镁、二氧化钛、沸石、硫酸铝、纤维素型粉末、硅藻土、硫酸镁、碳酸镁、碳酸钡、高岭土、云母、碳、氧化钙、氧化镁、氢氧化铝、纸浆粉、木粉、纤维素衍生物、聚合物颗粒、甲壳质和甲壳质衍生物。填料颗粒可任选用脂肪酸如硬脂酸或山萮酸涂覆，脂肪酸可使颗粒易于自由流动(在本体中)且易于分散在聚合物基体中。
一般，已经可以生产透水蒸气率(WVTR)至少为约300克每平方米每24小时的薄膜，该值是由ASTME96-80 WVTR试验测定的(用Celgard2500作参照物)。一般，影响透气量的因素包括填料的量、薄膜拉伸条件(例如，是在环境温度还是高温下进行)、取向比、及薄膜厚度。一般，可用作有限使用或一次性使用物品中的组份的本发明薄膜的WVTR为约300-约4,500g/m2/24h，并且在一个应用中，优选至少为约1,500g/m2/24h。此外，本发明的优选薄膜当在纵向拉伸时具有卓越的延展性和改进了的耐沿薄膜裂纹周围破裂性。
这些性能可这样获得：首先制备超辛烯LLDPE树脂的聚合物树脂，用填料填充该树脂，由填充树脂挤塑形成薄膜并随后在至少一个方向上，通常为沿纵向将该填充薄膜拉伸或取向。如下面将更详细的解释，所得薄膜是微孔的并且具有在取向方向上改进了的强度性能。
制备填充薄膜并将其取向的方法是为本领域技术人员所熟知的。图1概括地显示了形成取向填充薄膜10的过程。将薄膜10退绕而将其送入薄膜拉伸设备44如纵向取向机中，该设备为从制造商如Marshall andWilliams Company of Providence，Rhode Island处购得的设备。这样的设备44具有许多拉伸辊46，它以比置于其前的一对逐渐加快的速度运转着。这些辊46施加一定的应力并因此逐渐将填充薄膜10在薄膜的纵向(即图1所示填充薄膜10在该过程中的运行方向)拉伸到拉伸长度。可加热拉伸辊46以更好地进行加工。优选设备44还可包括位于拉伸辊46上游和/或下游的辊(未示出)，它们可用来在拉伸后而在取向和/或退火(或冷却)之前预热薄膜10。退火的目的是为了稳定薄膜以便当它在后继加工、储存、运输或产品使用期间暴露于高温时收缩较少或完全不收缩。
单轴取向是塑料薄膜工业中为人熟知的技术。经常将薄膜取向以增强其强度和其它物理性能。最常见且最简单的单轴取向为在常称作纵向取向机或简称MDO的设备中的纵向(MD)。工业上使用各种MDO设计，所有设计均使用温控辊加热或冷却并传送被加工着的薄膜。拉伸在慢速夹辊和快速夹辊之间实现，慢速夹辊往回拉薄膜，而快速夹辊加速薄膜引起薄膜变长并同时变薄且某种程度上变窄(颈缩)。在实际应用中通常将取向度描述为拉伸比，例如3X(3倍)或4X，它是快速夹辊的表面速度与慢速夹辊的表面速度的比值。一般在慢速夹辊之前有预热辊，可将薄膜加热到要求的拉伸温度，而在快速夹辊之后有将薄膜加热到某退火温度的辊。冷却辊可用来在进一步加工之前冷却拉伸后的薄膜。
将聚合物薄膜在所用聚合物的玻璃化转变温度之上、熔融温度之下取向。在较低的拉伸温度如室温可获得良好的薄膜性能。但是，较高的温度可用来使加工更容易并允许实用的加工速度。例如，预热和慢速夹辊可在160°F，快速夹辊和第一退火辊可在室温和约215°F之间变化，并且最后的退火辊可在约200、210或215°F。慢速夹辊上的加工速度可为约80-100英尺每分钟(fpm)，而快速夹辊上为约320-425(fpm)。
使用不同聚合物，对透气性薄膜有用的拉伸度存在某些差异。为避免薄膜中存在未拉伸区或点，即为制造完全取向(“白化”)的薄膜，最低的拉伸比优选约为3X。在约4X-4.25X可获得良好的结果。如果将薄膜“过分拉伸”(一般超过约5X)，它会变得过于容易开裂。在拉伸长度，薄膜10中形成许多微孔。如果要求，将薄膜10从设备44中取出以便撤去应力以允许拉伸薄膜10松弛。
时常可能要求将填充的薄膜10层压到一层或多层如图2所示的基底或支撑层20上。薄膜层压可增加强度并由此增加薄膜的耐久性。如果需要，可将填充薄膜10粘合在一层或多层支撑层30上形成层合物32。再次参考图1，使用常规纤维非织造网成形设备48，例如一对纺粘机来形成支撑层30。将基本连续的长纤维50沉积在成形金属丝网52上成为未粘合纤网54并随后让未粘合纤网54通过一对粘合辊56以将纤维粘合在一起并提高所得纤网支撑层30的撕裂强度。经常将一个或两个辊加热以助粘合。一般，还将辊56中的一个雕刻上图案以将给定粘合表面积的不连续粘合图案赋予纤网30。另一个辊通常为光滑的砧辊但如果需要该辊也可雕刻图案。一旦填充薄膜10已被充分拉伸并且支撑层30已经形成，将两层送到一起并使用一对层压辊或其它设备58将其互相层压。与粘合辊56一样，层压辊58也可被加热。而且，至少一个辊可被雕刻图案以使所得层合物32产生给定粘合表面积的不连续粘合图案。一般，在层合物32的一侧上给定表面的最大粘合点表面积不超过总表面积的约50％。存在许多可用的不连续粘合图案。参见例如Brock等人的美国专利4,041,203，在此全文引入该专利作为参考。当层合物32从层压辊58出来后，可将其卷缠到辊60上以供进行后继加工之用。或者，层合物32可继续在线地进行进一步加工或转化。
虽然图1所示支撑层30和薄膜10是经过热点粘合粘合在一起的，但其它粘合方法也可使用。适宜的替代方案包括例如粘合剂粘合及使用增粘剂。在粘合剂粘合中，将粘合剂如热熔粘合剂施涂在薄膜和纤维之间以将薄膜和纤维粘合在一起。粘合剂可通过例如熔体喷涂、印花或熔体喷射施涂。有各种类型的粘合剂可供使用，包括由非晶聚(α-烯烃)、乙烯乙酸乙烯酯基热熔体和从德克萨斯休斯顿的壳牌化学品公司获得的Kraton牌粘合剂和从德克萨斯敖德萨的Rexene获得的RextacTM牌粘合剂。
当薄膜和支撑层用增粘剂粘合时，可将增粘剂引入到薄膜自身中。增粘剂基本用于增强薄膜和纤维层之间的粘合。随后薄膜和纤维层合物可被热点粘合，不过，此时一般只需要很少的热，因为增粘剂倾向于提高薄膜的压敏性并可形成某种程度类似粘合剂粘合的粘合。有用的增粘剂的实例包括从俄亥俄阿克隆的固特异轮胎和橡胶公司获得的WingtackTM 95和从德克萨斯休斯顿的Exxon化学品公司获得的EscorezTM 5300。
图2所示支撑层30为纤维非织造网。这种纤维非织造网的制造方法是已知的。这种纤维非织造网可为填充薄膜10加入额外的性能，如更柔软像布的感觉。当填充薄膜10在诸如用于个人护理吸收制品的外部覆盖物应用中用作液体阻挡层及用作医院、外科和净化室应用的阻挡材料，例如手术挡帘、层合物和其它形式的衣服时，这点是尤其有利的。可通过使用单独的粘合剂如热熔体和溶剂基粘合剂或通过使用热粘合辊的热和/或压力(亦称热粘合)，将支撑层30粘在填充薄膜10上。
含有本发明薄膜层的层合物中的支撑层可以是颈缩的聚丙烯纺粘、卷曲的聚丙烯纺粘、粘合的梳理纤维网、由弹性体树脂生产的弹性体纺粘或熔喷织物。特别有利的支撑层为纤维非织造网。这种纤网可由许多方法形成，这些方法包括但不限于纺粘、熔喷和粘合梳理纤维网方法。熔喷纤维是通过将熔融热塑性材料经许多细、通常为圆形的毛细管挤出作为熔融细丝或长丝进入高速，通常已加热的气流如空气中而形成的，气流将熔融热塑性材料的长丝拉细以减小其直径。其后，熔喷纤维被高速，通常已加热的气流负载并沉积在收集表面上形成随机分散的熔喷纤维网。熔喷方法是为人熟知的且在许多专利和出版物中有述，这些专利和出版物包括B.A.Wendt，E.L.Boone和D.D.Fluharty的NRL(海军科学研究实验室)报告4364，“超细有机纤维的制造”；K.D.Lawrence，R.T.Lukas，J.A.Young的NRL报告5265“形成超细热塑性纤维的改进设备”；1972年7月11日授予Prentice的美国专利3,676,242；1974年11月19日授予Buntin等人的美国专利3,849,241。在此将引入上述文献全文作为参考。
纺粘纤维是这样形成的：将熔融热塑性材料从喷丝头的许多细、通常为圆形的毛细管中挤出成为长丝，随后例如通过非训练(non-educative)或训练(educative)的流体拉伸或其它熟知的纺粘机理快速减小挤出的长丝直径。许多专利都描述了纺粘非织造网的生产方法，这些专利为例如Appel等人的美国专利4,340,563；Matsuki等人的美国专利3,802,817；Dorschner等人的美国专利3,692,618；Kinney的美国专利3,338,992和3,341,394；Levy的美国专利3,276,944；Peterson的美国专利3,502,538；Hartman的美国专利3,502,763；Dobo等人的美国专利3,542,615；和Harmon的加拿大专利803,714。在此均全文引入上述文献作为参考。
还可使用许多支撑层30。这类材料的实例可以包括例如纺粘/熔喷层合物和纺粘/熔喷/纺粘层合物，例如在Brock等人的美国专利4,041,203中所授，在此全文引入该专利作为参考。
粘合的梳理纤维网由通常整包购买的短纤维制成。将大包放在分离纤维的清棉机中。然后将纤维送入将短纤维进一步分离并沿纵向排列的精梳或梳理设备中以形成纵向取向的纤维非织造纤网。形成纤网后通过一种或多种粘合方法进行粘合。一种粘合方法为粉末粘合，其中使粉末化粘合剂分散在整个网中并随后活化，通常通过用热空气加热网和粘合剂。另一种粘合方法为花纹粘合法，其中使用加热的压花辊或超声粘合设备将纤维粘合在一起，通常是沿着局部的粘合图案粘合，尽管如果要求的话，网的全部表面都可被粘合。当使用双组份短纤维时，对于许多应用来说穿透空气粘合设备是特别有利的。
图1所示过程也可用于生成三层层合物。对前述方法唯一的改变在于将供给源62的第二个纤维非织造网支撑层30a加入到层压辊58中与另一个纤维非织造网支撑层30相对的填充薄膜10一侧。如图1所示，像支撑层30一样，一个或两个支撑层可直接在线形成。或者，像支撑层30a的供料一样，一个或两个支撑层可以预制辊(卷)62的形式供给。在任何一种情况下，都将第二个支撑层30a加入到层压辊58中并以与第一个支撑层30同样的方式将其层压到填充薄膜10上。
如前所述，填充薄膜10和透气性层合物32可用于很广阔的应用领域，不只包括个人护理吸收制品如尿布、训练裤、失禁用具和女性卫生产品如卫生巾。图3的图画显示了一个示例性制品80，此情况下为尿布。参考图3，多数这类个人护理吸收制品80包括一个渗透液体的顶片或衬里82、一个底片或外罩84和一个置于顶片82和底片84之间且被其包裹的吸收芯86。制品80如尿布还可包括某些类型的固定装置88如粘合的固定带或机械钩-环形固定物以使衣服保持在穿戴者的固定位置。固定系统还可包括弹力材料，从而形成“松紧边(stretchears)”以求更舒适。
填充薄膜10本身或以其它形式，如薄膜/支撑层层合物32，可用于形成制品的各种部件，包括但不限于松紧边、顶和底片84。如果薄膜或层合物用作衬里82，它很可能必须作成有孔的或制成可渗透液体的。当使用薄膜/非织造层合物作为外罩84时，将非织造侧向外不朝向使用者通常是有利的。此外，在这类实施方案中，还可以使用层合物的非织造部分作为钩-环结合的环部分。
根据本发明的填充薄膜和透气性薄膜/支撑层层合物的其它用途包括但不限于医疗防护制品如手术挡帘和层合物，以及揩布、阻挡材料和服装或包括诸如工作服和实验服的服装物品的一部分。
下面的实施例更好地说明了本发明的优点和其它特性。
实施例
混炼了下面表I所列的8种树脂组合物。根据下面表I所列的条件在纵向取向机上形成薄膜并拉伸。
表I
薄膜         组合物  薄膜类型          拉伸条件  最后织物单位重量(g/m2)
 拉伸比   温度(°F)
 拉伸   退火
A  55％ SupercoatTM CaCO3(平均粒度1微米)，来自English China  吹胀  4.25  160   215    15
薄膜        组合物 薄膜类型         拉伸条件 最后织物单位重量(g/m2)
 拉伸比   温度(°F)
  拉伸  退火
Clay America Inc.Sylacauga，Alabama40％DowlexNG3347A(2.3MI)辛烯LLDPE，DowChemical Corp.Midland，MI5％ Exxon LD-134.09(2MI)LDPEExxon Chemical Co.Houston，TX
B 55％SupercoatTM CaCO3(平均粒度1微米)，来自English ChinaClay America Inc.Sylacauga，Alabama30％ LLDPE共混物：Dowlex2517和Dowlex2532(1∶4)10MI(熔融指数)15％Dowlex LLDPE20451MI(熔融指数) 吹胀 4.25 160 215 12
C 48％SupercoatTM CaCO3(平均粒度1微米)，来自English ChinaClay America Inc.Sylacauga，Alabama47％Dowlex NG3347A 吹胀 4.0 160 220 18
薄膜        组合物 薄膜类型          拉伸条件 最后织物单位重量(g/m2)
拉伸比   温度(°F)
 拉伸   退火
辛烯LLDPE(2.3 MI)5％Dow 640 LDPE(2MI)
D 48％SupercoatTM CaCO3(平均粒度1微米)，来自English ChinaClay America Inc.Sylacauga，Alabama47％ DowlexNG3310辛烯LLDPE(3.5 MI)5％Dow 722 LDPE(8MI) 流延 4.0 160 215 16
E 47％SupercoatTM CaCO3(平均粒度1微米)，来自English ChinaClay America Inc.Sylacauga，Alabama48％ Dow AffinityTMPL-1845辛烯LLDPE(3.5 MI)茂金属ρ＝0.900g/cc5％ Dow 5004 LDPE(4MI) 流延 3.25 160 190 18
F 48％ SupercoatTM CaCO3(平均粒度1微米)，来自English ChinaClay America Inc.Sylacauga，Alabama52％ Dow AffinityTMPL-1280 流延 4.25 160 180 15
薄膜        组合物 薄膜类型        拉伸条件 最后织物单位重量(g/m2)
 拉伸比   温度(°F)
 拉伸   退火
辛烯LLDPE(5 MI)ρ＝0.900g/cc
G 55％SupercoatTM CaCO3(平均粒度1微米)，来自English ChinaClay America Inc.Sylacauga，Alabama15％ Himont X-11395-5-1CatalloyTM ReactorTPO-5MFR(熔体流动速率)HimontIncorporated，Wilmington，DE15％ LLDPE共混物：Dowlex2517和Dowlex2532(1∶4)10MI(熔融指数)15％ Dowlex20451MI(熔融指数) 吹胀 4.25 160 215 17
H 55％SupercoatTM CaCO3(平均粒度1微米)，来自English ChinaClay America Inc.Sylacauga，Alabama45％ Union Carbide6D81 吹胀 4.25 160 215 14
薄膜       组合物 薄膜类型        拉伸条件 最后织物单位重量(g/m2)
拉伸比   温度(°F)
 拉伸   退火
(丙烯和5.5％乙烯的共聚物)(5.5MFR)Union Carbide Corp.Danbury，CT
根据下列步骤测定每个拉伸薄膜的WVTR和横向断裂伸长率特性。这些测定结果列于下面的表II中。
拉伸试验
根据方法5102联邦试验方法标准号191A测定薄膜最大载荷(“CD拉伸强度”)和最大载荷时的伸长率(在这种情况下为在与取向方向成90°的方向上的临界断裂伸长率，“临界CD断裂伸长率”)。样品尺寸为3英寸乘6英寸(2.54cm×15.24cm)，样品的横向与样品的6英寸长边平行走向。每种材料测定3个样品并取平均值。拉伸试验机的夹头3英寸宽，初始间隙或隔距为3英寸(7.62cm)并且十字头速度为12英寸每分钟(305mm/min)。
透水蒸气数据
根据ASTM标准E96-80计算样品材料的透水蒸气率(WVTR)。从每个试验材料和来自新泽西Hoechst Celanese Corporation ofSommerville的CELGARD 2500薄膜对照样品上切下直径为3英寸的圆形样品。CELGARD 2500薄膜为微孔聚丙烯薄膜。每种材料制备3个样品。试验盘为宾西法尼亚州费城Thwing-Albert仪器公司供应的60-1号Vapormeter盘。将100毫升水倒入每个盘并将试验材料和对照材料的各样品蒙在各个盘敞开的顶部上。密合突缘从而沿盘边缘形成密封，将相关的试验材料或对照材料以6.5厘米直径的圆暴露在环境气氛中，暴露面积约为33.17平方厘米。将盘放在100°F(32℃)的强制通风烘箱中1小时以达平衡。该烘箱为恒温烘箱，通过外部空气循环阻止水蒸汽在内部聚集。适宜的强制通风烘箱为例如由伊利诺斯州蓝岛Blue M电气公司供应的Blue M Power-O-Matic 60烘箱。达到平衡后，从烘箱中取出盘，称重并立即放回烘箱中。24小时后，从烘箱中取出盘并再称重。用下面的公式(I)计算试验透水蒸气率的初值：
(I)试验WVTR＝(24小时失重的克数)×315.5g/m2/24h
烘箱内的相对湿度未经特别控制。
在100°F(32℃)的预设条件和环境相对湿度下，已经将CELGARD2500对照样品24小时的WVTR确定为5000克每平方米。因此，将对照样品与每个试验一起运行并用下面的公式II将试验初值校正到设定条件：
(II)WVTR＝(试验WVTR/对照WVTR)×(5000g/m2/24h)
                          表II
  薄膜     WVTR(g/m2-24小时) 横向断裂伸长率(％)   CD拉伸强度g/3″宽
    A     4212     261     423
    B     4442     21     435
    C     1742     422     682
    D     2076     345     605
    E     2726     433     617
    F     2403     524     515
    G     2808     390     507
    H     3338     249     744
如上表II所示，与薄膜B相比本发明的薄膜(薄膜A)具有卓越的横向断裂伸长率(韧性的量度)，薄膜B与薄膜A具有相同量的填料和类似的WVTR值。而且，尽管在相同的填料含量时薄膜G和H具有提高的韧性，但它们的WVTR值比本发明的薄膜(薄膜A)差。上表II所列关于薄膜C，D，E，F的数据显示本发明的这些薄膜在较低的填料含量下可具有良好的可控WVTR和优秀的韧性。
实施例2
使用上表I所列的薄膜A、G和H分别制备层合物。将一片包含混有浆粕纤维的聚丙烯熔喷纤维的吸收材料，亦称复合成形片材，放在喷淋头下，在350°F在此对着片材喷淋热熔体胶粘剂，如从新泽西州Bridgewater的国家淀粉与化学品公司获得的NS-5610，喷啉率为约2克每平方米。将上述薄膜之一从卷上退绕下来并送入一对夹辊中，在此处薄膜与喷淋过粘剂的吸收剂接触以形成层合物，然后将该层合物绕成卷。随后通过相同的热融层压方法将一个0.8盎司每平方码织物单位重量的纺粘层结合到层合物的薄膜侧。测定包含各薄膜中每一种的三层层合物的WVTR并与薄膜(本身)的WVTR对比。包含薄膜A的层合物的WVTR由薄膜的4735g/m2-24h降低到4220g/m2-24h，下降10.9％。包含G薄膜的层合物下降33.4％(由3220降至2143)，包含H薄膜的层合物下降28％(由3163降至2278)。由以上实施例显而易见，用已经从较低值开始的包含CatalloyTM(G)或聚丙烯共聚物的薄膜的WVTR比用薄膜A，即本发明的材料的情况，WVTR下降更显著。
这说明了本发明薄膜的稳定性。不包含不希望的不稳定组分的薄膜C、D、E和F未表现出不稳定或者其他对透气性下降的热敏感。
因此，本发明薄膜具有高的透水蒸气率和韧性，给出许多功能，包括透水蒸气性、不透液体和舒适性。而且，这种薄膜可被粘合到支撑层上形成层合物。
当然，应该理解为可对上述实施方案作大范围的改变和改进。因此上述说明旨在解释而非限制本发明，只有下列权利要求，包括所有等价物，才界定了本发明。

Claims (38)

1.拉伸取向热塑性薄膜，其包括：
填充树脂，它包含乙烯和至少一种C4-C8-α-烯烃单体的至少一种共聚物和占所述填充树脂材料约40-约65重量％的至少一种对成孔有作用的填料；
其中所述薄膜具有约300-约4,500g/m2/24h的透水蒸气率；
其中所述薄膜具有大于约100％的与取向方向成90°的方向上的临界断裂伸长率。
2.权利要求1的薄膜，其中所述与取向方向成90°的方向上的临界断裂伸长率大于约150％。
3.权利要求1的薄膜，其中在将所述薄膜暴露于高温后所述透水蒸气率基本保持恒定。
4.权利要求1的薄膜，其中所述填料为碳酸钙。
5.权利要求1的薄膜，其中所述填料包括许多具有脂肪酸涂层的颗粒。
6.权利要求1的薄膜，其中：
所述填料以占所述树脂材料约48重量％的量存在；并且
所述透水蒸气率为约1,500g/m2/24h。
7.权利要求1的薄膜，其中所述薄膜是单轴取向的。
8.个人护理吸收制品，其包括可透液体的顶片和底片，吸收芯置于其间，所述底片和所述顶片中至少一片包含权利要求1的薄膜。
9.权利要求8的制品，其中所述制品为尿布。
10.权利要求8的制品，其中所述制品为训练裤。
11.权利要求8的制品，其中所述制品选自卫生巾或月经内裤。
12.权利要求8的制品，其中所述制品为失禁用具。
13.制备微孔薄膜的方法，该方法包括以下步骤：
提供一种树脂，该树脂包括含有乙烯和至少一种C4-C8-α-烯烃单体的至少一种共聚物的非弹性材料；
向所述树脂材料中加入占所述填充树脂材料约40-约65重量％的至少一种对成孔有作用的填料以形成填充树脂；
挤塑所述填充树脂以形成薄膜；
拉伸所述薄膜以形成微孔薄膜；
其中所述薄膜具有大于约100％的与取向方向成90°的方向上的临界断裂伸长率。
14.权利要求13的方法，其中所述非弹性材料是以占所述填充树脂至少约30重量％的量提供的。
15.权利要求13的方法，其中所述薄膜是单轴拉伸的。
16.权利要求13的方法，其中：
所述填料以占所述填充树脂约48重量％的量存在；并且
所述透水蒸气率为约1,500g/m2/24h。
17.权利要求13的方法，其中所述填料为碳酸钙。
18.权利要求13的方法，其中在将所述薄膜暴露于高温后所述微孔薄膜的透水蒸气率基本保持恒定。
19.由权利要求13的方法制备的微孔薄膜。
20.单轴取向的热塑性薄膜，其包括：
填充树脂，该树脂包括包含乙烯和至少一种C4-C8-α-烯烃单体的至少一种共聚物的非弹性材料，所述填充树脂进一步包括占所述填充树脂材料约40-约65重量％的至少一种颗粒填料，该填料具有约0.5-约8微米的粒度；
其中所述薄膜具有约300-约4,500g/m2/24h的透水蒸气率；
其中所述薄膜具有大于约100％的与取向方向成90°的方向上的临界断裂伸长率。
21.权利要求20的薄膜，其中所述填充树脂包括至少30重量％的所述非弹性材料。
22.权利要求20的薄膜，其中所述非弹性材料包括密度至少为约0.900g/cc的茂金属催化的乙烯基共聚物。
23.透气性层合物，其包括：
包括填充树脂的热塑性薄膜，该填充树脂包含乙烯和至少一种C4-C8-α-烯烃单体的至少一种共聚物和占所述填充树脂材料约40-约65重量％的至少一种对成孔有作用的填料；和
至少一层粘合于所述薄膜层的支撑层；
其中所述薄膜具有大于约100％的与取向方向成90°的方向上的临界断裂伸长率。
24.权利要求23的层合物，其中所述与取向方向成90°的方向上的临界断裂伸长率大于约150％。
25.权利要求23的层合物，其中
所述填料以占所述树脂材料约48重量％的量存在；并且
所述薄膜具有约为1,500g/m2/24h的透水蒸气率。
26.权利要求23的层合物，其中所述支撑层为纤维非织造纤网。
27.个人护理吸收制品，其包括可透液的顶片和底片，吸收芯置于其间，所述底片和所述顶片中至少一片包括权利要求23的层合物。
28.权利要求27的制品，其中所述制品为尿布。
29.权利要求27的制品，其中所述制品为训练裤。
30.权利要求27的制品，其中所述制品选自卫生巾和月经内裤。
31.权利要求27的制品，其中所述制品为失禁用具。
32.权利要求27的制品，其中所述制品为绷带。
33.形成透气性层合物的方法，该方法包括：
提供包括约40-约65重量％填料和线型低密度聚乙烯聚合材料的填充薄膜层，所述填料具有对成孔有作用的粒度，所述聚合材料包含乙烯和至少一种C4-C8-α-烯烃单体的至少一种共聚物；
拉伸所述填充薄膜以生产出微孔薄膜；
将至少一层支撑层粘合到所述微孔薄膜上以形成层合物。
34.权利要求33的方法，其中所述支撑层是热粘合到所述微孔薄膜上的。
35.权利要求33的方法，其中用热熔体粘合剂将所述支撑层粘合到所述微孔薄膜上。
36.权利要求33的方法，其中所述填充薄膜是单轴拉伸的。
37.医疗服装，其包括：
包括填充树脂的热塑性薄膜，该填充树脂包含乙烯和至少一种C4-C8-α-烯烃单体的至少一种共聚物和占所述填充树脂材料约40-约65重量％的至少一种对成孔有作用的填料；和
至少一层粘合于所述薄膜层上的支撑层；
其中所述薄膜具有大于约100％的与取向方向成90°的方向上的临界断裂伸长率。
38.权利要求38的层合物，其中所述与取向方向成90°的方向上的临界断裂伸长率大于约150％。
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