CN1372586A - 以epr和/或epdm和半结晶烯烃聚合物的共混物为基础的热熔性粘合剂 - Google Patents

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Abstract

一种具有各种最终用途的弹性基热熔性粘合剂组合物,特别地用于无纺一次性制品的制造和弹性连接应用中。所述组合物包括弹性橡胶聚合物或弹性橡胶聚合物的混合物、半结晶烯烃聚合物或者半结晶烯烃聚合物的混合物、增粘树脂、增塑剂、蜡和稳定剂。优选的弹性橡胶聚合物是乙烯－丙烯橡胶共聚物(EPR)和/或乙烯－丙烯－二烯橡胶三元聚合物(EPDM)。所述的热熔性粘合剂组合物可采用普通施用技术如挤出或喷涂法进行施用。

Description

以EPR和/或EPDM和半结晶烯烃聚合物 的共混物为基础的热熔性粘合剂
                        技术领域
本发明涉及以乙烯丙烯橡胶(EPR)和半结晶烯烃聚合物的混合物为基础的新型热熔性粘合剂组合物。更具体地说，本发明涉及在制造无纺一次性制品如尿布和女性保健产品方面实用的粘合剂组合物。本发明的粘合剂组合物在非接触型涂层技术应用领域，如包括在螺旋喷涂、熔体吹塑和多滴珠技术中，是特别有用的。
                     背景技术
热熔性粘合剂在常温下通常是以固体物质形式存在，而且通过加热能被转化成可流动的液体。这些粘合剂在各种各样的一次性物品的制造中是特别有用的，其中各种基体间的粘合是必要的。具体应用包括一次性尿布、医用垫子、月经带、餐具护罩、外科手术室里经消毒的挡避帷帘和成人失禁三角裤等被共认为是一次性的无纺产品。其它各种各样的应用还包括纸张制品、包装材料、磁带和标签。在这些应用中，热熔性粘合剂被加热到熔融状态然后施用到基体上。然后立刻将第二个基体拿来与第一个基体接触并挤压第一基体。粘合剂在冷却中固化形成很强的粘合体。热熔性粘合剂的主要优点是不需要液体载体，它与水基或溶剂基粘合剂不同，由此消除了与去除液体载体相关的成本很高的加工过程。
对于很多应用领域，经常通过使用活塞或齿轮泵设备将热熔性粘合剂以薄膜的形式直接挤出在基体上。在这些情形中，将使得基体与热模头在压力作用下紧密接触。模头的温度必需被很好地维持在粘合剂熔点以上，通常为150～200℃。对于某些应用领域，特别是在制造无纺制品的应用领域，经常涉及细软和热敏基体的粘合，如薄的标准聚乙烯膜。在这些情形中，必需避免基体与模头之间的直接接触，以防止基体燃烧或变形。已经开发出几种应用方法，在压缩空气的帮助下通过将热熔体从远距离喷射涂布在基体上。这些技术方法包括螺旋喷涂和各种形式的熔体吹塑法。涂布头和基体之间的直接接触因此得到排除。上面所提到的所有涂布技术方法对于本领域的技术人员来说都是众所周知的，而且商业用设备很容易购买。
但是间接涂布技术对热熔性粘合剂提出了更严格的要求，粘合剂的粘度一定要足够低，在应用温度下，通常为2,000～30,000cP，优选为2,000～15,000cP。很多其它物理因素，特别是粘合剂的流变性能，在确定热熔性粘合剂的可喷涂性时起决定作用。商品热熔体产品中的大多数本身不能用于喷涂应用。目前，没有被广泛接受的理论模型或指南用来预测可喷涂性，因此必需由施用设备的经验性来确定。
以EPR为基础的粘合剂在本技术领域是已知的。单独以EPR为基础的粘合剂缺乏足够的粘结力，因此现有技术的EPR粘合剂经常依赖于化学固化以提高粘结强度和粘合特性。由于存在固化剂，这些粘合剂不适合用常规热熔体涂布设备进行应用。固化剂可以导致粘合剂在涂布机内早期固化或交联并且使机器无法进行涂布。此外，多数现有技术粘合剂或者是以溶剂为基础的或者是预成型胶带形式。它们不能被认为是热熔性粘合剂。
Tynan等的US 5,798,175公开了以天然橡胶或者合成橡胶以及包含EPR、氢化聚异戊二烯和无规立构聚丙烯(APP)的无定形聚烯烃共混物为基础的压力敏感型粘合剂(PSA)组合物。通过混合上述聚合物、相容的增粘剂和有机溶剂来制备粘合剂，因此粘合剂是以溶剂为基础的而不是热熔体。
Davis等的US 5,612,144和欧洲专利申请EP0714963A2公开了粘合剂带材组合物，该组合物包含由至少一种EPDM橡胶或优选等量的至少三种不同级的EPDM橡胶和选自聚异戊二烯、聚丁二烯、EPR和它们的混合物的另外聚合物组成的聚合物共混物。该带材组合物另外包括至少一种增粘剂和硫固化包装物(a sulfur curingpackage)。组合物具有相当高的粘度并含有固化剂，因此传统上不能被认为是热熔性粘合剂。
Davis等的欧洲专利申请0672737A1公开了一种粘合剂带材组合物，该组合物包含至少一种交联EPDM、一种或多种相容增粘剂、填料、软化剂和用于橡胶聚合物的固化体系。含有固化剂和不同寻常的高粘度使组合物不适合用在热熔体应用领域中。
Planthottam等的US 5,618,883公开了一种热熔体压力敏感粘合剂组合物，该组合物包含用苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物改性的增粘EPR橡胶。
McEbrath Jr等的US 5,010,119公开了可固化的粘合剂组合物，该组合物包含一种用C3～C10不饱和一元或多元羧酸或酸酐接枝的弹性体、增粘剂和交联剂。
带材组合物也被公开在US 4,379,114、4,404,056和5,242,727中，这些组合物通常含有EPDM、或EPDM与包括丁基橡胶、聚异戊二烯、卤代丁基橡胶和苯乙烯-丁二烯橡胶的其它弹性体的共混物，增粘剂，固化体系和其它任选成分如增塑剂和填料等。
显然所有上述现有技术粘合剂组合物是以EPDM或EPR橡胶为基础的，其中橡胶或者单独使用或者与其它类型的橡胶混合使用。对于本领域技术人员来说众所周知本发明中上面提到的所有橡胶都是无定形聚合物。无定形聚合物和与它相反的结晶聚合物的定义可以在多数聚合物化学课本如“Polymers”、J.M.G.Cowie的“Chemistry andPhysics of Modern Materials”第二版(Blacke Academic andProfessionals)中找到。
这些现有技术组合物依赖固化或者化学交联获得优良粘结强度和优良的粘合特性。当没有交联时，以EPR和EPDM为基础的粘合剂表现出很差的粘结强度。在某些现有技术组合物中存在固化剂和溶剂，实际上使它们对于热熔体应用来说是没有用处的，因为固化剂会导致粘合剂在施用到基体上之前发生凝胶化或者交联。这种凝胶化或交联能发生在包括贮存和传送熔体粘合剂物质到涂布头的涂布设备的任何部件中，由此堵塞设备并对涂布机本身引起严重的破坏。此外，现有技术的粘合剂粘度通常很高而且超出了常规热熔体涂布设备的能力范围。
                     发明概述
本发明涉及以增粘过的EPR和/或EPDM橡胶和至少一种半结晶烯烃聚合物为基础的热熔性粘合剂组合物。本发明的组合物克服了现有技术中的EPR和EPDM粘合剂的缺点并提供了优良的热稳定性、改进的粘结强度、较低的粘度和对各种各样的基体的良好粘合力以及用常规涂布设备的良好加工性。特别地，本发明提供了适合于各种各样喷涂涂布应用技术的一种粘合剂组合物。
本发明的热熔性粘合剂组合物包含下列成分的混合物：
a.一种选自EPR和EPDM橡胶的弹性橡胶或弹性橡胶共混物、优选用量为约5重量％～65重量％，
b.至少一种半结晶烯烃聚合物或半结晶烯烃聚合物的共混物、优选含量为5重量％～40重量％，
c.一种相容增粘剂、优选用量为15重量％～75重量％，
d.一种增塑剂、优选用量为0重量％～30重量％，
e.约0重量％～30重量％的蜡，
f.约0％～2重量％的稳定剂或抗氧剂和
g.任选最高达50重量％的填料，
加入的组合物的组分达100重量％。粘合剂组合物可以含有能改进上述基本粘合剂组合物粘合性能的其它成分。
                     附图简述
图1是用于本发明粘合剂的理想完美螺旋喷涂型式的图示说明，和
图2是用于本发明粘合剂的不理想的较差螺旋喷涂型式的图示说明。
                     发明详述
根据本发明，制备的热熔体组合物，包含优选5重量％～65重量％的EPR或EPDM，或它们的混合物，同时包含约5重量％～40重量％的半结晶烯烃聚合物。本发明热熔性粘合剂组合物也包括优选15重量％～70重量％增粘树脂、约0重量％～30重量％增塑剂、约0重量％～30重量％的蜡和约0重量％～2重量％稳定剂或抗氧剂，任选地，组合物也包含最高达50重量％的填料。
本发明所用术语EPR，指的是乙烯和丙烯的弹性体共聚物，或用官能化单体改性的所述共聚物。官能化单体包括含有一种或多种包括羧酸基团(-COOH)、酸酐基团(-CO-O-CO-)、羟基(-OH)、醚基(-OR，R是烃基)、伯胺、仲胺、叔胺和酯基官能团的一类不饱和有机化合物，共聚物中丙烯含量为15重量％～70重量％，优选20重量％～45重量％。术语EPDM指的是包含15重量％～70重量％、优选20重量％～45重量％的丙烯，20重量％～80重量％的乙烯、2重量％～15重量％的二烯，如1，4-己二烯、降冰片二烯、亚乙基降冰片烯、双环戊二烯、丁二烯和异戊二烯的弹性体三元聚合物。这里使用的EPDM包括用含有本发明上面所提到的官能团进行了各种形式官能化改性的三元聚合物形式。EPR和EPDM橡胶可以从Exxon Chemical Company以商标名Vistalon和从DMS Polymers公司以商标名Kelton商购得到。含有酸酐基团的官能化改性EPDM以商标名Exxelor由Exxon Chemical Company出售。从上面公开内容可以看出，EPR或EPDM橡胶的优选含量为5重量％～65重量％。低于5重量％时没有足够的粘结力，而高于65重量％将使得组合物粘度变得太高。组合物最优选含有15重量％～40重量％的EPR、或EPDM、或它们的混合物。
本发明的热熔性粘合剂组合物也包括半结晶烯烃聚合物组分。合适的半结晶烯烃聚合物组分或者通过一种不饱和烯烃单体均聚得到或者通过含2～20个碳原子的不饱和烯烃单体任意组合的共聚获得，其中不饱和烯烃单体包括，但不限于：乙烯、丙烯、丁烯-1、丁烯-2、戊烯-1、4-甲基戊烯-1、己烯-1和辛烯-1。合适的聚合物也可以通过一种或多种上述烯烃单体与其它单体如二烯、乙酸乙烯基酯、氯乙烯、1，1-二氯乙烯、丙烯酸、丙烯酸的酯类、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸的酯类、乙烯基醚、烯丙醚、丙烯酰胺和它的衍生物、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯醇和一氧化碳共聚得到。商业可购买的烯烃半结晶聚合物的实例包括聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-一氧化碳共聚物、乙烯-丙烯酸烷基酯-(甲基)丙烯酸三元聚合物和乙烯-甲基丙烯酸烷基酯-(甲基)丙烯酸三元聚合物。可以认可的是任意上述烯烃聚合物的混合物可以用作本发明组合物中的基本组分。半结晶烯烃聚合物的作用是提供粘结强度。半结晶聚合物的优选用量为5重量％～40重量％。
本发明中所用术语“半结晶聚合物”指的是在固体状态下既含有结晶又含有无定形微区的那些聚合物质。在结晶微区中聚合物的分子链按照有序的三维排列方式进行排布，它的结构全部用它们的晶胞表征，最小结构单元常常描述为一个晶胞。无定形聚合物，相反，在固体状态下没有有序的三维结构，它们的分子链在空间中按照完全无序的方式进行排布。
通过观察在加热中存在或者不存在熔点(Tm)和由结晶态向液态转化过程引起的相关的焓或熔融热(ΔHm)，可以容易地将半结晶聚合物与完全无定形的聚合物区分开。所有的半结晶聚合物具有一个熔点，而对于无定形聚合物来说不存在熔点。无定形聚合物在玻璃化转变温度Tg附近很窄的温度范围内经历了从玻璃态向橡胶弹性态的转化。应该不能将玻璃化转变温度Tg与熔点Tm进行混淆。不像结晶物质的熔融转化，无定形聚合物的玻璃化转变没有与转变相关的焓的变化(ΔH)。
应该指出的是上面定义的半结晶聚合物经常指的是商业上的结晶聚合物。除了实验室制备的少量单晶体，完美的结晶聚合物在商业领域中是遇不到的，而且所有所谓结晶聚合物，严格地讲，是半结晶的。本发明提出的半结晶聚合物的定义因此包含了术语“结晶聚合物”。
由于半结晶聚合物既包含结晶微区也包含无定形微区，除了晶体的熔融转化外，它们还具有与物质的无定形微区相关的玻璃化转变。玻璃化转变发生在低于熔点的温度。
熔点Tm，焓或熔融热(ΔHm)和玻璃化转变温度(Tg)可用示差扫描量热法(DSC)确定。该方法对于本领域的技术人员来说是众所周知的而且在科学文献中有很好的描述。
上面描述的那类半结晶烯烃聚合物可从无数的商业渠道购买，例如高密度和低密度和线性低密度聚乙烯可以商标名Escorene从Exxon购买，聚丙烯可以商标名Rexflex从Huntsman公司购买，乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物可以商标名Escorene从Exxon购买，乙烯-丙烯酸共聚物可以商标名Primacor从Dow Chemical公司购买，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物可以商标名Lotryl从Elf Atochem NorthAmerican Inc.购买，乙烯-一氧化碳共聚物可以商标名EnviroPlastic从Planet Polymer Technologies Inc.购买，乙烯-丙烯酸甲酯-丙烯酸三元聚合物可以商标名Escor从Exxon购买。
本发明的组合物中采用的EPR或EPDM橡胶和半结晶烯烃聚合物可以优选作为两种独立的组分加入到组合物中。或者，橡胶和半结晶聚合物可以进行预混形成聚合物共混物或聚合物合金。聚合物共混物可通过将EPR/EPDM橡胶与半结晶聚合物通过挤出机或者Banbury Mixer(布拉本达密炼机)或诸如此类的设备进行机械混合而制备。也可以在单个或一系列并联反应器中通过逐步聚合反应原位制备。用这种原位反应器法的实例是Montell North America Inc.采用的Catalloy Process。该方法使用并联方式的多个气相反应器，允许每个反应器中不同单体原料独立地进行聚合。每个反应器可独立于其它反应器运行因此每个反应器产物可以与其它反应器中制备的产物有很大的不同。从每个反应器得到的产物可以混合或共混，直接从聚合步骤产生合金聚合物。用Catalloy Process制备的聚合物共混物或合金的实例是Adflex牌号(Montell NorthAmerica，Inc.)的热塑性烯烃(TPOs)，它是EPR和半结晶聚丙烯的共混物或者合金。
用在本发明的热熔性粘合剂中的增粘树脂是那些扩展了粘合性能和改进特定粘合力的树脂。本发明中所使用的术语“增粘树脂”包括：
a.天然和改性松香如树胶松香、木松香、浮油松香、蒸馏松香、氢化松香、二聚松香和聚合松香；
b.天然和改性松香的甘油酯和季戊四醇酯，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、浅色木松香的季戊四醇酯、氢化松香的季戊四醇酯、浮油松香的季戊四醇酯和松香的酚改性的季戊四醇酯；
c.多萜树脂，用ASTM方法E28-58T测定具有约为10℃～140℃的软化点，最近的多萜树脂通常是由萜烃聚合得到的，例如在Friedel-Crafts催化剂存在下、适度低温下由被称为蒎烯的一元萜聚合得到；也包括氢化的多萜树脂；
d.天然萜的共聚物和三元聚合物，例如苯乙烯/萜、α-甲基苯乙烯/萜和乙烯基甲苯/萜；
e.酚改性的萜树脂，如在酸性介质中，由萜和酚缩聚得到的树脂产品；
f.具有环球法软化点约为10℃～140℃的脂族和脂环族石油烃树脂，最近的树脂是由主要由脂肪或脂环烯烃和二烯烃组成的单体的聚合得到的；也包括氢化脂肪的和脂环的石油烃树脂，这类以C5烯烃组分为基础的商业可购买的树脂的实例是由Hercules Corp.销售的Piccotac95增粘树脂和由Eastman Chemical Company销售的Eastotac H115R；
g.芳族石油烃和它们的氢化衍生物；
h.脂族/芳族石油衍生的烃以及它们的氢化衍生物；
对于某些配方来说，可以需要上述的两种或多种增粘树脂的混合物。尽管可以使用15重量％～70重量％的增粘树脂，但优选范围为20重量％～50重量％。用于本发明的增粘树脂也可能包括极性增粘树脂，但是当考虑到很多极性树脂显然与弹性体橡胶聚合物和/或半结晶烯烃聚合物仅仅是部分相容这一事实时，对可购买的极性增粘树脂的选择会受到限制。
如上面所提到的，在本发明范围内使用的增粘树脂的量为约15重量％～70重量％，优选地，增粘树脂可以选自可商业购买的任何非极性类型增粘树脂。优选的树脂是脂肪石油烃树脂，它们的实例是以C5烯烃为基础的，如可从Hercules公司购买的Piccotac95树脂。最优选的是完全氢化了的C9或具有软化点为约70℃～约125℃的纯单体基烃树脂的非极性增粘树脂。
在本发明组合物中增塑剂的存在量约0重量％～约30重量％，优选约5重量％～约15重量％，目的是为了提供所要求的粘度控制。合适的增塑剂可以选自普通增塑油类，如矿物油，也可以是烯烃低聚物和低分子量聚合物，还有蔬菜和动物油以及这些油类的衍生物。可以采用的石油衍生油类，是具有相当高沸点的、仅含有少量芳族烃的物质。在这点上，油中的芳族烃应该优选小于30重量％、且更优选小于15重量％。优选地，油可以全部是非芳族的。低聚物可以是聚丙烯、聚丁烯、氢化的聚异戊二烯、氢化的丁二烯或诸如此类的平均分子量约350～约10,000的物质。合适的植物和动物油包括普通脂肪酸的甘油酯和它们的聚合产物。发现在本发明中有用的增塑剂可以是任意数量的不同增塑剂但是本发明人发现包括矿物油的增塑剂在本发明中是特别有用的。也可以使用平均分子量小于5,000的其它液体聚丁烯。通常采用增塑剂是为了降低整个粘合剂组合物的粘度而基本上不降低强度和/或粘合剂的使用温度，同时延长粘合剂的露空(open time)时间。
在本发明的组合物中可以使用一定数量的蜡，含量变化范围为0～30重量％，优选5重量％～15重量％，目的是为了减少热熔性粘合剂的熔体粘度。这些蜡减少了组合物的露空时间而不影响温度性能。有用的蜡包括：
(1)低分子量，即分子量为1000～6000的聚乙烯，由ASTM方法D-1321确定的硬度值为约0.1～120和ASTM软化点约为65℃～120℃；
(2)熔点为约50℃～80℃的石油蜡如石蜡，和熔点为约55℃～95℃的微晶蜡，后者熔点是用ASTM方法D127-60确定的。
(3)环球法软化点约为120℃～160℃的无规立构聚丙烯；
(4)一氧化碳和氢气聚合制备的合成蜡，如Fischer-Tropsch蜡；以及
(5)聚烯烃蜡，本发明所使用的术语“聚烯烃蜡”指的是那些聚合的单体单元或由烯烃单体单元形成的长链本体，这些物质是可以商品名“Epolene”从Eastman Chemical Co.购买的。用于本发明组合物中的优选物质的环球法软化点为100℃～170℃。应该理解的是，这些蜡稀释剂中的每一种在室温下均是固体的。其它有用的物质包括氢化的动物、鱼脂肪和植物脂肪，以及油，如氢化的牛脂、猪脂、豆油、棉子油、蓖麻油、鲱油、鳕鱼肝油等，由于它们已经被氢化，因此它们在常温下是固体，这些物质被发现可用作蜡稀释剂等价物。这些氢化的物质在粘合剂工业中经常指的是“动物或植物蜡”。
本发明包括用量为约0.1重量％～约2重量％、但优选约0.1重量％～1重量％的稳定剂。用于本发明热熔性粘合剂组合物中的稳定剂的加入有助于保护上面所提到的聚合物，而且由此保护整个粘合剂体系，避免了在粘合剂制造和应用过程中以及将最终产品暴露在常温环境中通常发生的热降解和氧化降解产生的影响。这种降解通常用表观、物理性能和粘合剂特性的破坏来表示，所有施用的稳定剂是高分子量的位阻酚和多官能酚，如含硫和含磷酚。位阻酚对于本技术领域的技术人员来说是众所周知的而且可以表征为含有紧邻酚羟基的空间庞大基团的酚类化合物。特别地，叔丁基通常取代在苯环的至少相对于酚羟基来说的其中一个邻位上。在羟基附近存在的这些空间庞大取代基的作用是阻止它的拉伸频率和相应的反应速度，这种位阻因此使酚化合物具有稳定性能。代表性的位阻酚包括：
1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二-叔丁基-4-羟苄基)苯，
季戊四醇四重-3(3，5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯，
正十八烷基-3(3，5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯，
4，4’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，
4，4’-硫代双(6-叔丁基-邻甲酚)，
2，6-二叔丁基酚，
6-(4-羟基苯氧基)-2，4-双(正-辛基硫代ocytlthio)-1，3，5-三嗪，
2，4，6-三(4-羟基-3，5-二-叔丁基苯氧基)-1，3，5-三嗪，
二-正十八烷基-3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸酯，
2-(正辛基硫代)乙基-3，5-二-叔丁基-4-羟基苯甲酸酯，和
山梨醇-六-(3，3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯。
特别优选作为稳定剂的是季戊四醇四重-3(3，5-二-叔丁基-4-羟苯酚基)丙酸酯。
这些稳定剂的性能可通过与下述物质一起使用而另外得到增强，(1)协和剂，如硫代二丙酸类和亚磷酸盐；和(2)螯合剂和金属去活化剂，如乙二胺四乙酸和它的盐，以及双水杨醛丙烯二亚胺。
应该理解可以将其它任选添加剂加入到本发明的粘合剂组合物中，目的是改进特别的物理性能。这些可以包括，例如着色剂、填料、荧光剂、表面活性剂这样的物质。
本发明还可以通过下面提出的实施例方式进一步得到说明。
本发明的热熔性粘合剂组合物可以使用本技术领域中已知的任何技术方法进行调配。现有技术中混合程序的代表性实例包括将除了EPR橡胶和半结晶烯烃聚合物以外的所有组分放置在一个装有转子的夹套混合釜中，然后将混合物温度升高到350～400°F，使物质熔融。应该明白的是在这一步骤中使用的精确温度决定于特定成分的熔点。随后将聚合物加入到搅拌釜中并继续进行混合直到形成一致的和均一的混合物为止。釜中的物质在整个混合过程中用惰性气体如二氧化碳和氮气进行保护。
所得到的热熔性粘合剂然后可用各种各样的涂布技术施用在基体上，实例包括热熔体缝口模头涂布法、热熔体喷丸涂布法、热熔体辊涂法、熔体吹塑涂布法和螺旋喷涂涂布法。在优选的实施方案中，热熔性粘合剂用螺旋喷射法被喷射到基体上，螺旋喷射法是一种用于制备用于尿布构造和弹性连接的有细丝螺旋型图案的优选技术方法。在一个实施例中，涂布机上装配中央有焊嘴尖的圆盘状涂布模头，该焊嘴尖周围有一系列的斜面模孔可使热空气通过。热熔性粘合剂以小丝的形式从喷嘴泵出，然后这些丝被来自于模孔的高速热空气射流吹扫而旋转，由此产生出粘合剂的单线材螺旋型图案。本发明不打算提供关于螺旋喷射技术的详细描述，而且可在文献中找到详细内容。
本发明的粘合剂组合物可用在很多应用领域中，如一次性商品转化、柔韧包装、纸板密封、标签和其它装配应用中。特别优选的应用包括一次性尿布和妇女卫生巾的制造、尿布的弹性连接、尿布和女性卫生巾核心的稳定、尿布背衬层压、工业过滤物质层压、外科长袍和外科手术室里经消毒的挡避帷帘组件。试验和材料
根据ASTM D-3236方法在350°F下测试粘度。
根据ASTM E-28方法用自动Herzog装置测定环球法软化点。
在所控制的大气环境中(77°F，50％的相对湿度)用TensileTester(Instron Model 55R1122)按照180°角测量剥离强度。在测试之前，样品在所控制的环境中平衡约12小时以确保数据的再现性和准确性。用0.5″宽螺旋喷涂涂布的样品进行测试，十字头速度为12″/min。六个样品的平均剥离值被记录为剥离强度，统一为标准单位g/in。
耐蠕变试验用实施例1～7描述的层压样品进行。被切成长度为300mm的样品，进行完全牵伸而且它的末端被安全地连接在刚性波纹纸板片上。在200mm处做标识并在标识上切割弹性线材，然后将样品放置在100°F的空气循环烘箱中。在这些条件下，在应力下的弹性线材能再加工到一定长度。1小时以后用尺子测量两末端间的距离，将最终长度与起始长度之比定义为耐蠕变性(CreepResistance)或蠕变保留(Creep Retention)，用百分数表示。
在Meltex CT225(Nordson)或LH-1(Acumeter Laboratories)热熔体涂布机上经验性测量可喷涂性。涂布条件随着粘合剂样品的变化而变化，图1表示出一个完美的螺旋型式和图2表示较差的螺旋型式。
Adflex KS357P是EPR橡胶和半结晶聚丙烯聚合物的共混物，熔体流动速率25g/10min(ASTM D-1238)和熔点约为150℃(DSC)，用Montell North American Inc.的Catalloy方法制备该共混物。
Adflex KS084P是EPR橡胶和半结晶聚丙烯聚合物的共混物，熔体流动速率30g/10min(ASTM D-1238)和熔点约为155℃(DSC)，用Montell North American Inc.的机械共混方法制备该共混物。
Vistalon 703，购于Exxon Chemical Company，是含有72重量％乙烯共聚单体的EPR橡胶，并且门尼值为20(ASTM D-1646方法，在125℃，ML 1+4)。
Vistalon 7800，购于Exxon Chemical Company，是含有68重量％乙烯共聚单体的EPR橡胶，而且门尼值为20(ASTM D-1646方法，在125℃，ML 1+4)。
MDV 91-9，购于Exxon Chemical Company，是含有60重量％乙烯共聚单体的EPR橡胶，而且门尼值为18(ASTM D-1646方法，在125℃，ML 1+4)。
Keltan 1446A，由DMS Company Inc.制造，是含有58重量％乙烯、7重量％亚乙基-降冰片烯(ENB)的EPDM，门尼值为10(ASTMD-1646方法，在125℃，ML 1+4)。
Rexflex W218是含有10重量％乙烯的半结晶乙烯-丙烯共聚物，从Huntsman Corporation获得的。
Exact 4038，使用茂金属催化剂制备的半结晶乙烯-丁烯-1共聚物，熔体指数(MI)为125dg/min，密度0.885g/cc，丁烯-1含量为19重量％，是从Exxon Chemical Company获得的。
Escorene MV02514，MI为2500dg/min、含14重量％的乙酸乙烯酯的半结晶乙烯-乙烯乙烯酯共聚物，从Exxon获得的。
Evatane 18-500，半结晶乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，MI为500g/10min，含18重量％的乙酸乙烯酯，从Elf Atochem NorthAmerica Inc.购买的。
Lotryl 10BA175，MI为175g/10min且含10重量％丙烯酸丁酯的半结晶乙烯-丙烯酸丁酯的共聚物，从Elf Atochem North AmericaInc.获得的。
Duraflex PB10PC是含有5.5重量％乙烯的乙烯和丁烯-1的半结晶共聚物，可以从Montell North America Inc.购买。
Escorez 5400，从Exxon购买的，颜色很浅，氢化的脂环烃增粘树脂，环球法软化点为103℃，重均分子量(Mw)约为440。
Escorez 5600，也从Exxon购买，颜色很浅，是芳烃改性氢化脂环烃增粘树脂，环球法软化点为100℃，和重均分子量(Mw)约为520。
Escorez1 310LC，从Exxon购买的另一种增粘树脂，是颜色浅的脂环烃树脂，环球法软化点为93℃和重均分子量分子量(Mw)约为1350。
Regalite S1100，从Hercules Corporation购买，是全部氢化的C9树脂，环球软化点约为100℃。
Piccotac 95，可从Hercules购买，是环球法软化点约为96℃的脂肪烃增粘树脂。
Sylvares 1100，可从Arizona Chemical Company购买，是环球法软化点为100℃的多萜增粘树脂。
Sylvares ZT5100，也是从Arizona Chemical Company购买的，是环球法软化点为94℃的苯乙烯化的多萜增粘树脂。
Eastotac H100W和H115R是环球法软化点分别为100℃和115℃的氢化C5脂肪烃树脂。它们是从Eastman Chemical Company购买的。
Epolene N-15，从Eastman Chemical Company获得，是环球法软化点为163℃且在190℃下布鲁克菲尔德粘度为600cP的丙烯衍生合成蜡。
Marcus 300，购买于Marcus Oil&Chemicals，Inc.，是熔点为240°F的合成聚乙烯蜡。
Pennzap 500，购买于Pennzoil Products Co.，是一种矿物油增塑剂。
Irganox 1010是从Ciba Geigy购买的位阻酚型抗氧剂。
实施例1-7
用本发明的上述成分和混合步骤制备了表I中的热熔性粘合剂。一次制备总量为2000克，在由马达驱动的螺旋桨、加热罩、温度控制单元和大小约1加仑的容器组成的实验室螺旋桨式混合器中，在二氧化碳氛围、375°F下进行混合。将除了聚合物外根据表中所示比例计量的合适用量的每种组分加入到容器中，然后将容器的温度升高到使内容物熔融。当容器中的成分完全熔融后，启动马达开始搅拌。随后，加入聚合物组分。继续进行混合直到聚合物完全溶解并获得均一混合物。采用预混聚合物合金，或者是Adflex KS 357P或者是Adflex KS084P，用于制备表I的实施例样品。本发明上述的这些聚合物合金，由EPR橡胶和半结晶烯烃聚合物二者组成，二者为本发明的两种基本聚合物组分。使用聚合物合金的优点是EPR橡胶和半结晶聚合物存在于一种产品中，由此简化了原料处理步骤。实施例1～7中的粘合剂对于各种包装用和一次性无纺制品的应用是有用的。
根据上述步骤对实施例1-7的样品进行了几项测试，耐蠕变性能和剥离强度试验用样品是用Meltex CT225热熔体涂布机、通过层压在两层基础重量为20g/m2的聚丙烯无纺织物之间的被牵伸到300％的三种弹性线材(Lycra740)而制备的，而且也可用该方法评价可喷涂性。将粘合剂螺旋喷涂，采用0.25秒露空时间和在压料辊上1巴的压力作用，涂布重量为18.6g/m2。同时使用加热空气使温度保持在400°F用于喷涂，调整施用温度使每一种粘合剂得到最佳螺旋型式。每种粘合剂的实际施用温度在表I中表示。
                  表I.实施例1-7
    成分                      用量(5)
   1    2    3    4    5    6    7
Adflex KS 357P 20.0 22.0 20.0 15.0 18.0 21.0 -
Adflex KS084P - - - - - - 26.0
Pennznap 500 10.0 15.0 10.0 13.0 10.0 20.0 14.0
Epolene N-15 15.0 10.0 - 17.0 10.0 - -
Marcus 300 - - 15.0 - 5.0 - -
Eastotac H100W 54.0 52.0 54.0 - - - -
Piccotac 95 - - - 54.0 - - -
Regalite S1100 - - - - 56.0 58.0 -
Eastotac H115R - - - - - - 29.7
Escorez 1310 LC - - - - - - 29.7
Irganox 1010 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
粘度(cPs)，350°F 13800 11700 7025 2990 4925 7300 25900
环球软化点(°F) 295 293 265 299 291 260 308
施用温度(°F) 365 365 350 350 365 365 350
可喷涂性 优异 优异 优异 优异 优异 优异 优异
剥离强度(g/in) 866 852 773 826 721 837 798
蠕变保留(％) 91 94 95 95 98 88 86
实施例8～15
除了使用一品脱大小的容器外，按照实施例1～7中同样的步骤，每次根据表II中所示比例将实施例8～15中的粘合剂组分进行混合得到总量为250克的粘合剂。在这些实施例中，EPR或EPDM橡胶以及半结晶聚合物作为独立组分加入。实施例8～15中的粘合剂用于各种包装和一次性无纺应用中。根据上述方法完成了几个试验，用于剥离试验的样品通过层压基础重量为20g/m2的两层聚丙烯无纺织物而制备。这些实施例的粘合剂用Model LH-1热熔体涂布机(Acumeter Laboratories)在0.5秒露空时间中以14g/m2涂布重量进行螺旋喷涂。用加热空气使温度保持在400°F以达到喷涂和施用温度，见表II，将每一种粘合剂调整到最佳螺旋型式。在涂布步骤中也可评价可喷涂性。
                 表II.实施例8-15
        成分                                用量(％)
   8    9   10   11    12   13   14   15
 Keltan 1446A 20.0 12.0 - - - - - -
 MVD 91-9 - - 15.0 10.0 - - - -
 Vistalon 7800 - - - - 10.0 - - -
 Vistalon 703 - - - - - 10.0 10.0 10.0
 Pennznap 500 15.0 15.0 15.0 20.0 5.0 20.0 20.0 20.0
 Epolene N-15 10.0 10.0 - - - - - -
 Marcus 300 - - 25.0 - - - - -
 Rexflex w218 - 8.0 - - - - - -
 Exact 4038 - - - 30.0 - - - -
 Evatane 18-500 - - - - 40.0 - - -
 Lotryl 10BA175 - - - - - 10.0 - -
 Escorene MV02514 - - - - - - 10.0 -
 PB89 10PC - - - - - - - 10.0
 Eastotac H100W 54.4 54.4 - - - - - -
 Piccotac 95 - - 44.4 44.1 - - - -
 Escorez 5600 - - - - 44.4 - - -
 Sylvares ZT 5100 - - - - - 59.0 - -
 Sylvares 1100 - - - - - - 59.0 59.0
 Irganox 1010 0.60 0.60 0.60 0.95 0.60 1.0 1.0 1.0
粘度(cPs)，350 °F 13250 10320 11310 30900 4350 11500 6850 4600
环球软化点(°F) 292 298 244 192 191 192 174 173
施用温度(°F) 350 375 350 350 350 350 350 350
可喷涂性 优异 优异 优异 优异 优异 优异 优异 优异
剥离强度    (g/in) 694 766 892 788 830 453 481 480

Claims (12)

1.一种热熔性粘合剂组合物，包含下列组分的共混物：
(a).约5重量％～约65重量％的选自EPR橡胶和EPDM橡胶的弹性橡胶或弹性橡胶共混物；
(b).约5重量％～约40重量％的半结晶烯烃聚合物或半结晶烯烃聚合物的共混物；
(c).约15重量％～约75重量％的增粘树脂；
(d).约0重量％～约30重量％的增塑剂；
(e).约0重量％～约30重量％的蜡；和
(f).约0.1重量％～约2重量％的稳定剂；其中上述组分构成100重量％的组合物。
2.权利要求1中的组合物，其中增粘树脂选自脂族和脂环族烃树脂，芳族和氢化芳烃树脂，氢化脂族和脂环族烃树脂，芳香改性的脂族和脂环族树脂和它们的氢化衍生物、多萜和苯乙烯化多萜树脂。
3.权利要求1中的组合物，其中增塑剂选自矿物油和聚丁烯。
4.权利要求1中的组合物，其中弹性橡胶包括含有15重量％～70重量％丙烯的乙烯丙烯共聚物。
5.权利要求1中的组合物，其中弹性橡胶包括含有20重量％～45重量％丙烯的乙烯丙烯共聚物。
6.权利要求1中的组合物，其中弹性橡胶包括用选自羧酸基团、酸酐基团、羟基、醚基、伯胺基、仲胺基、叔胺基和酯基的官能单体改性的乙烯丙烯共聚物。
7.权利要求1中的组合物，其中弹性橡胶包括含有15重量％～75重量％丙烯、20重量％～80重量％乙烯和2重量％～15重量％二烯的三元聚合物。
8.权利要求7中的组合物，其中所述三元聚合物含有20重量％～45重量％的丙烯。
9.权利要求7中的组合物，其中所述二烯选自1，4-己二烯、降冰片二烯、亚乙基-降冰片烯、双环戊二烯、丁二烯和异戊二烯。
10.权利要求7中的组合物，其中所述三元聚合物用选自羧酸基团、酸酐基团、羟基、醚基、伯胺基、仲胺基、叔胺基和酯基的官能单体进一步改性。
11.权利要求1中的组合物，其中半结晶烯烃聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯-乙烯基醇共聚物、乙烯-一氧化碳共聚物、乙烯-丙烯酸烷基酯-(甲基)丙烯酸三元聚合物、乙烯-甲基丙烯酸烷基酯-(甲基)丙烯酸三元聚合物和它们的混合物。
12.权利要求1中的组合物，其中蜡选自低分子量聚乙烯、石油蜡、无规聚丙烯、合成蜡和聚烯烃蜡。
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