CN1419585A - 基于半结晶挠性聚烯烃的热熔性粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有各种最终用途，尤其在无纺的一次性制品中粘接聚乙烯和聚丙烯膜、无纺织物和弹性体粘接中应用的挠性聚烯烃基热熔性粘合剂组合物。该组合物包括一种挠性的聚烯烃聚合物或挠性聚烯烃聚合物的混合物、一种增粘树脂、一种增塑剂和任选地一种蜡和一种稳定剂。优选的挠性聚烯烃聚合物具有大于5g/10min的熔体流动速率和介于0.86－0.90g/cm3的密度。该热熔性粘合剂组合物提供一种所需性能的新型组合，所述性能包括与各种衬底的良好粘接、低粘度、良好的热稳定性和耐油性。可使用普通的涂敷技术如挤出或喷涂涂敷粘合剂。

Description

基于半结晶挠性聚烯烃的热熔性粘合剂
                    发明领域
本发明涉及基于塑化和增粘的挠性聚烯烃(FPO)的新型可喷涂的热熔性粘合剂组合物。更具体地说，本发明涉及在制造无纺的一次性制品如尿布和妇女护理产品中使用的粘合剂组合物。本发明的粘合剂组合物尤其适于在其中需要耐油性的弹性粘接中的应用。
                    发明背景
热熔性粘合剂在环境温度下典型地以固体形式存在，通过施加热量可转化成可流动的液体。这些粘合剂尤其用于制造各种一次性制品，而在所述制品中常常有必要粘接各种衬底。具体的应用包括一次性尿布、医院的护垫、卫生巾、内裤护垫、手术被单和成人失禁简易品，统称为一次性无纺产品。其它各种应用包括纸产品、包装材料、胶带和标签。在这些应用中，将热熔性粘合剂加热到其熔融状态，然后涂敷到衬底上。然后迅速使第二种衬底与第一种衬底接触并压合在一起。粘合剂一旦冷却则固化形成牢固的粘接。热熔性粘合剂的主要优点是没有水基或溶剂基粘合剂情况下所需的液体载体，从而在成本上排除了与除去载体有关的昂贵加工。
对于许多应用来说，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通过狭缝模头直接挤出到衬底上。在这些情况下，衬底在压力下与热的模头紧密接触。模头温度必须保持高于粘合剂的熔点，典型地介于150-200℃。对于一些应用来说，尤其对于制造无纺制品来说，常包含粘接柔软和热敏衬底，如薄壁聚乙烯膜。在这些情况下，必须避免衬底与模头的直接接触，以防止衬底燃烧或变形。已开发了一些应用方法，其中通过所述方法，热熔性粘合剂在压缩空气的辅助下可喷涂到有一定距离的衬底上。这些间接技术包括螺旋喷涂和各种形式的熔体喷射方法，从而避免了在涂布头和衬底之间的直接接触。上述的所有涂布技术是本领域技术人员公知的且工业设备可容易地获得。
然而，间接涂布技术对热熔性粘合剂具有苛刻的要求。粘合剂的粘度必须足够低，在涂敷温度下通常介于2000-30000cp，优选介于2000-15000cp。许多其它物理因素，特别是粘合剂的流变性起决定热熔性粘合剂可喷涂性的作用。大多数工业热熔性产品本身不可喷涂。没有广泛接受的理论模型或指南来预测可喷涂性，且必须经验地根据涂布设备而确定。
根据本发明，已发现含挠性聚烯烃(FPO)、增粘树脂、增塑剂和任选地合成聚烯烃蜡或石油蜡的混合物提供可喷涂的热熔性粘合剂，所述热熔性粘合剂兼有包括与各种衬底良好的粘着力、低粘度、良好的热稳定性和耐油/油膏性在内的新型性能组合。本发明的组合物尤其用于制造无纺制品，用于聚乙烯和聚丙烯膜、无纺织物和弹性绷带彼此或与自身的粘接。
用于本发明的挠性聚烯烃聚合物本质上是高分子量丙烯均聚物或丙烯与其它α-烯烃单体如乙烯、1-丁烯或1-己烯的共聚物。FPO不应当与常规的结晶聚丙烯和无定形聚-α-烯烃(APAO)混合。本领域的技术人员公知常规的结晶聚丙烯是全同立构的链结构占主导的丙烯的高分子量聚合物。全同立构构型可描述为甲基通过聚合物的主链连接到位于假设的平面同一侧的连续单体单元的叔碳原子上。可使用下述的费歇尔投影式图示这种类型的立体化学链结构：由于链的高度规整性，常规的全同立构聚丙烯(IPP)是高度结晶的，其结晶度通常大于50％和熔融热(它是结晶度的量度)大于70J/g。常规的结晶聚丙烯通常是高密度和高熔点的硬材料。它们还不可在热熔性粘合剂中用作唯一的聚合物基底。典型的常规IPP通常具有介于0.5-200g/10min的熔体流动速率(熔体流动速率与平均分子量反相关)，所述熔体流动速率根据ASTM D-1238方法来测量。
另一方面，APAO是一族本质上无定形的低分子量丙烯均聚物或丙烯与乙烯、1-丁烯或1-己烯的共聚物。与规则的全同立构结构相反，APAO是无规立构的，其中在连续的单体单元上的甲基通过聚合物链在空间上无规地分布在假设平面上的反面。可使用下述的费歇尔投影式来图示无规立构的APAO的立体构型：
Figure A0180701700071
不规则的立体构型阻碍任何有序的三维排列的形成，结果无定形聚-α-烯烃(正如名字所述)本质上是低机械强度和低密度的非晶性或无定形软材料。与结晶聚丙烯相比，APAO通常是熔体流动速率约2000g/10min的平均分子量低的聚合物，所述熔体流动速率根据ASTM D-1238测量。
挠性聚烯烃(FPO)是另一族独特的丙烯基聚合物。与IPP的全同立构占主导的链结构和APAO的无规立构占主导的链结构相反，FPO的立体结构可描述为规则的全同立构结构片段或嵌段被无规立构的片段或嵌段所隔开。由于这种独特的分子链结构，FPO是结晶度和熔点比IPP低的半晶FPO。FPO的独特链结构导致物理和机械性能的非同寻常的和理想的组合，如低密度、低熔点、挠性、柔软度和弹性。
除了分子结构不同之外，FPO也可容易地通过其独特的物理性能与IPP和APAO区分开。典型的FPO具有介于250-320°F的熔点和介于15-60J/g的熔融热，而结晶IPP通常具有约340°F的熔点和高于70J/g的熔融热。另一方面，APAO通常是无定形结构占主导，没有确定的熔点，尽管一些工业APAO产品可显示出很低的结晶度，具有小于10J/g的熔融热。FPO、IPP和APAO之间的其它深刻的区别在于其密度。FPO的密度介于IPP和APAO之间，典型地介于0.87-0.90g/cm3。IPP具有介于0.90-0.95g/cm3的最高密度，而APAO的密度最低，介于0.85-0.87g/cm3之间。这三族独特的聚烯烃当中的物理性能的差别是公知的且是许多文章的主题。
常规的IPP由于其高熔点、高结晶度和缺少所需的物理和机械特征如挠性、弹性和柔软度，不能在热熔性粘合剂应用中单独用作聚合物基底。基于IPP的热熔性粘合剂太脆以致于不能得到可接受的粘接强度，然而却要求涂敷温度远高于IPP340°F的熔点。
另一方面，含有APAO的热熔性粘合剂是本领域公知的。这些粘合剂典型地具有大于50wt％的聚合物。基于APAO的粘合剂公知具有不良的粘接强度、差的耐热性、低的高温剥离值和低的剪切值。尚未发现APAO在一次性无纺应用中太大的用途，而所述无纺应用要求兼有在很低的涂布重量下高的粘接强度和可通过所述的喷涂技术容易地加工。APAO基粘合剂通常缺少这种能力。
例如，Ryan在美国专利5747573中披露了用于粘接塑料和金属箔容器的APAO基热熔性粘合剂组合物。该粘合剂组合物含有APAO、固体苯甲酸酯增塑剂和烃类增粘剂的混合物。
Trotter等在美国专利No.4022728中公开了一种热熔性压敏组合物，其中包括APAO、低分子量的基本上无定形的弹性体、液体增粘剂和用量达2wt％的结晶聚丙烯(IPP)的混合物。该专利声称组合物在低温下提供良好的粘合性能。
Kehr等的美国专利5185398披露了一种粘合剂涂料组合物，其中包括90-99.9重量份带有官能团的烯烃-羧酸/酸衍生物聚合物。该组合物声称与基于APAO和增粘剂混合物的粘合剂相比，与聚烯烃塑料和金属的粘着具有大的改进。
Meyer等的美国专利4120916披露了热熔性粘合剂组合物，其中包括聚乙烯、APAO和含丙烯的结晶聚合物的混合物。据说这些热熔性组合物具有诸如粘接石蜡改性的波纹板的短的热粘接时间和短的开模时间之类性能的新型组合。
Lakshmanan等的美国专利4761450披露了一种相容的聚合物混合物用作热熔性粘合剂，所述聚合物混合物包括一种低密度乙烯聚合物、一种1-丁烯与乙烯或丙烯的共聚物、一种烃类增粘剂和一种选自低分子量液体聚丁烯、无定形聚丙烯及其混合物的低分子量聚合物。
显而易见地，所有上述现有技术的粘合剂组合物以APAO族作为基础。如上所述，APAO在分子结构、平均分子量、物理和机械性能上均显著不同于本发明所使用的FPO。这些现有技术的APAO粘合剂不是用于一次性无纺产品的应用，并通常缺少可喷涂性。
在一次性无纺制品如尿布的结构中，基于苯乙烯嵌段共聚物(如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS))的热熔性粘合剂广泛用于将聚乙烯膜等粘接到织物或无纺衬底上。嵌段共聚物基粘合剂尤其用在大腿内侧的褶裥或袖口结构中，用于防止身体废物从使用者大腿周围渗漏。在使用过程中，将这种袖口或垫片用一种或多种弹性绷带绕大腿固定在适当的位置。典型地通过热熔性粘合剂将这些弹性绷带固定在适当的位置并粘接到一次性制品上。
然而，这些嵌段共聚物粘合剂具有诸如粘度不稳定的缺点，这在高温下可表现出来。另一缺点是这些嵌段共聚物当暴露于矿物油或其它油基药膏时损耗大部分粘接强度。矿物油和其它油基药膏常用于婴儿治疗皮疹，而现有技术的热熔性粘合剂组合物当暴露于矿物油或其它油基药膏时则经历粘合剂的粘接失败。结果，弹性的腿部绷带可实际上从尿布中松散开来，导致完全失败和腿部内侧袖口的断裂。因此，能耐受暴露于矿物油或其它油基药膏，并同时对腿部内侧袖口的弹性绷带的粘接提供充足的粘接强度的粘合剂是高度所需的。
                    发明概述
本发明涉及一种基于至少一种半结晶FPO聚合物的热熔性粘合剂组合物。粘合剂包括挠性聚烯烃(FPO)、增粘树脂、增塑剂和任选地一种合成聚烯烃蜡或石油蜡作为主要成分的掺合物。本发明的组合物克服现有技术的APAO和嵌段共聚物基粘合剂的缺点，并提供优良的热稳定性、改进的粘合强度、低粘度和对各种衬底良好的粘着以及在使用常规的涂敷设备下良好的可加工性。尤其地，本发明提供了一种适用于各种喷涂应用技术的粘合剂组合物。
本发明的热熔性粘合剂组合物拥有一些物理性能，使得其可理想地适于在无纺的一次性制品中使用。更特别地，本发明的热熔性粘合剂具有优良的耐油/药膏性，从而甚至在矿物油浸透之后维持可接受的粘接强度。
本发明的热熔性粘合剂组合物尤其在一次性无纺制品(如尿布)中用于弹性粘接应用，将各种弹性材料彼此粘接到多孔和非多孔衬底(如无纺材料、聚乙烯膜、聚丙烯膜等)上。本发明的热熔性粘合剂组合物当通过标准的蠕变强度试验方法进行测试时，提供良好的弹性粘接。
本发明的热熔性粘合剂组合物当通过标准的剥离强度试验进行测试时还提供优良结构的粘接。另外，当使用聚烯烃膜配制热熔性粘合剂时，该热熔性粘合剂甚至在暴露于高温老化即模拟的贮存条件之后仍保持优良的干燥粘接强度。
本发明的热熔性粘合剂组合物包括下述组分的掺合物作为组分：
a.熔体流动速率等于或大于5g/10min和密度介于0.86-0.90g/cm3的挠性聚烯烃(FPO)或FPO的掺合物，其用量优选介于10-40wt％；
b.一种相容的增粘剂，其用量优选30％-70wt％；
c.一种增塑剂，其用量优选5％-30wt％；
d.约0％-30wt％的石蜡；和
e.约0-2wt％的稳定剂或抗氧剂。组合物的组分加起来达100wt％。粘合剂组合物可含有其它成分，如可改性上述基本的粘合剂组合物的粘合性能的填料。
本发明的另一方面提供了在一次性无纺吸收制品的制造中将第一种衬底粘接到第二种衬底上的方法。在该方法中，将待粘接到一起的第一种和第二种衬底送向层压工段(station)，将本发明的挠性聚烯烃基粘合剂在到达层压工段之前涂敷到至少一种衬底的表面上，以便当层合并受压时，两种衬底粘合在一起。
                    附图简要说明
在附图中：
图1是根据本发明构造的掺入热熔性粘合剂的一次性尿布的示意性的部件分解透视图。
图2是示意性的图1的尿布的横截面视图；
图3是根据本发明构造的掺入热熔性粘合剂的一次性妇女护垫示意性的横截面视图；和
图4是使用本发明的热熔性粘合剂，制造一次性妇女护垫的系统的示意性说明。
                    发明详述
根据本发明，制备热熔性粘合剂组合物，所述热熔性粘合剂组合物包括作为主要聚合物组分的约10％-40wt％的半晶FPO聚合物，或半晶FPO聚合物的混合物。本发明的热熔性粘合剂组合物还包括30％-70wt％的增粘树脂，约5％-30wt％增塑剂，约0％-30wt％的蜡和约0％-2wt％稳定剂或抗氧剂。任选地，该组合物还含有达50wt％的填料。
本发明的热熔性粘合剂组合物包括挠性聚烯烃(FPO)聚合物。可通过丙烯的均聚或通过丙烯与含2-10个碳原子的其它不饱和烯烃单体(其中包括，但不限于乙烯、1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯和1-辛烯)的共聚获得合适的FPO聚合物。
优选的FPO聚合物是丙烯类型的均聚物和丙烯与乙烯(其中乙烯单体的含量介于5％-20wt％)的共聚物。在本发明的组合物中可使用的是熔体流动速率等于或大于5g/10min和密度介于0.86-0.90g/cm3的FPO聚合物，但最优选熔体流动速率介于20g/10min和200g/10min之间以及密度约0.88g/cm3的FPO聚合物。上述类型的FPO聚合物可以商品牌号RexFlex商购于Huntsman Corporation。
在本发明的热熔性粘合剂中使用的增粘树脂是延长粘合性能并改进特定粘着的那些。此处所使用的术语“增粘树脂”包括：
(a)天然和改性树脂，如松香、木松香、木浆浮油松香、精馏松香、氢化松香、二聚松香和聚合松香；
(b)甘油和季戊四醇的天然和改性松香酯，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用酚改性的松香季戊四醇酯；
(c)软化点(根据ASTM方法E28-58T)约10℃-140℃的多萜树脂，后一多萜树脂通常来自于在Friedel-Crafts催化剂存在下，在中等低的温度下萜烯烃类(如被称为蒎烯的单萜烯)的聚合，还包括氢化的多萜树脂；
(d)天然萜烯(如苯乙烯/萜烯、α-甲基苯乙烯/萜烯和乙烯基甲苯/萜烯)的共聚物和三元聚合物；
(e)酚改性的萜烯树脂，如在酸介质中萜烯和酚的缩合所得的树脂产品；
(f)环球法软化点为约10℃-140℃的脂族和脂环族石油烃类树脂，后一树脂主要来自由脂族或脂环族烯烃和二烯烃组成的单体的聚合，还包括氢化的脂族和脂环族石油烃类树脂，基于这一类型的C5烯烃馏分的商购树脂的实例是Hercules Corp.销售的Piccotac 95增粘树脂和Eastman Chemical Company销售的EastotacH115R。
(g)芳族石油烃类及其氢化衍生物；
(h)脂族/芳族石油衍生的烃类及其氢化衍生物。
一些配方可要求两种或多种上述增粘树脂的混合物。尽管可使用30％-70wt％范围的增粘树脂，优选的范围是35％-60％。用于本发明的增粘树脂可能包括极性增粘树脂，然而，考虑到许多极性树脂看起来仅部分与FPO聚合物相容，因此可获得的极性增粘树脂的选择受到限制。
如上所述，用于本发明范围内的增粘树脂包括30％-约70wt％。优选地增粘树脂可选自商购的任何非极性类型的增粘树脂。优选的树脂是脂族石油烃类树脂，其实例诸如获自Hercules Corp.的Piccotac之类的以C5烯烃为基础的树脂。最优选非极性增粘树脂，所述非极性增粘树脂是软化点在约70℃到约125℃范围内的完全氢化的C9或纯单体基的烃类树脂。
本发明的组合物中可存在用量约5％到约30wt％，优选约10％到约25％的增塑剂，以便提供所需的粘度控制。合适的增塑剂可选自包括常用的增塑油(如矿物油)的物质，也可选自烯烃低聚物和低分子量聚合物以及植物和动物油和这些油的衍生物。可使用的石油衍生的油是仅含少量芳族烃的沸点相对高的材料。关于这一点，芳族烃类应当优选小于30％，和更尤其小于15wt％的油。优选地，油可以全部是非芳族油。低聚物可以是平均分子量在约350和约10000之间的聚丙烯、聚丁烯、氢化聚异戊二烯或氢化的丁二二烯等。合适的植物和动物油包括常用脂肪酸的甘油酯及其结合产品。用于本发明的增塑剂可以是任何数量的不同增塑剂，但本发明者发现包括矿物油的增塑剂在本发明中是尤其有用的。也可使用平均分子量小于5000的其它液体聚丁烯。应当理解的是，典型地使用增塑剂以降低总的粘合剂组合物的粘度，而没有显著降低粘接强度和/或粘合剂的使用温度以及延长粘合剂的间隔时间。
在本发明的组合物中可使用的蜡的用量可在0％-30wt％间，优选5％-15％间变化，使用蜡以降低热熔性粘合剂的熔体粘度。这些蜡降低组合物的开模时间，而没有影响温度性能。有用的蜡是：
(1)硬度值(根据ASTM方法D-1321测量)为约0.1-120和ASTM软化点为约65℃-120℃的低分子量，即500-6000的聚乙烯；
(2)石油蜡如熔点为约50℃-80℃的石蜡和熔点为约55℃-95℃的微晶蜡，其中后者的熔点根据ASTM方法D127-60测量；
(3)通过一氧化碳和氢气的聚合而制备的合成蜡，如Fischer-Tropsch蜡；和
(4)聚烯烃蜡，此处所使用的术语“聚烯烃蜡”是指由烯烃单体单元组成的那些聚合物或长链材料。这些材料以商标“Epolene”商购于Eastman Chemical Co.。优选在本发明的组合物中使用的材料具有100℃-170℃的环球法熔点。应当理解的是，这些蜡稀释剂中的每一种在室温下是固体。其它有用的物质包括氢化的动物、鱼和植物脂肪以及油，如氢化的牛脂、猪油、豆油、棉籽油、蓖麻油、鲱油、鳕鱼肝油等，通过其氢化，这些物质在环境温度下是固体，还发现它们用于充当石蜡稀释剂的等价物。这些氢化材料在粘合剂工业中常成为“动物或植物蜡”。
本发明可包括用量介于约0％-约2wt％的稳定剂。优选将约0.1％-1％的稳定剂掺入到组合物中。掺入在本发明的热熔性粘合剂组合物中有用的稳定剂以辅助保护上述的聚合物，从而保护整个粘合剂体系，免受通常在粘合剂的制造和涂敷过程中以及最终的产品常规暴露于环境条件下时发生的热和氧化降解的影响。通常通过粘合剂的外观、物理性能和性能特征的劣化显示出这种降解。可应用的稳定剂是高分子量受阻酚和多官能团酚，如含硫和磷的酚。位阻酚是本领域技术人员公知的，且可称为酚类化合物，所述酚类化合物在邻近其酚羟基处还含有空间上庞大的基团。特别地，叔丁基通常在相对于酚羟基的至少一个邻位处被取代到苯环上。在邻近羟基处存在的这些空间庞大的取代基充当减缓其拉伸频率的作用，并相应地妨碍其反应性；这种空阻从而提供酚类化合物的稳定性能。代表性受阻酚包括：
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；
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)；
2，6-二叔丁基苯酚；
6-(4-羟基苯氧基)-2，4-双(正辛硫基)-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-(正辛硫基)乙基-3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯；和
六-3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸山梨糖醇酯。
特别优选用作稳定剂的是季戊四醇四-3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯酚)丙酸酯。
通过联合使用下述物质可进一步增强这些稳定剂的性能：(1)协同剂如硫代二丙酸酯和亚磷酸盐；和(2)螯合剂和金属失活剂，如乙二胺四乙酸及其盐和二水杨醛丙二亚胺。
应当理解的是可将其它任选的添加剂掺入到本发明的粘合剂组合物中，以便改性特定的物理性能。这些可包括，例如着色剂之类的材料，如二氧化钛、填料、荧光剂、表面活性剂等。典型的填料包括滑石、碳酸钙、粘土、二氧化硅、云母、硅灰石、长石、硅酸铝、氧化铝、水合氧化铝、玻璃微球、陶瓷微球、热塑性微球、重晶石和木粉。
通过下述所列的实例进一步阐述本发明。
可使用本领域已知的任何技术配制本发明的热熔性粘合剂组合物。现有技术的混合步骤的代表性实例包括将所有的组分，除了FPO聚合物之外放置在配有转子的夹套式混合釜中，然后升高混合物的温度到330°F到400°F的范围，以便熔化内含物。应当理解的是在该步骤中使用的精确温度取决于特定成分的熔点。随后在搅拌下将FPO聚合物引入到釜中，并继续混合直到形成一致的且均匀的混合物。在整个混合工艺期间，用惰性气体(如二氧化碳和氮气)保护釜中的内含物。
然后可使用各种涂布技术，将所得热熔性粘合剂涂敷到衬底上。实例包括热熔性狭缝模头涂布、热熔性转动涂布、热熔性辊涂、熔体喷射涂布和螺旋式喷涂。在一个优选的实施方案中，使用螺旋式喷涂技术，将热熔性粘合剂喷涂到衬底上，所述螺旋式喷涂技术是生产尿布结构用的丝状螺旋图案和弹性体粘接的优选技术。在一个实施例中，涂布机配有在中心具有喷嘴头的盘状涂布模头。喷嘴头被用于热空气喷射流过的一系列倾斜的小孔环绕。热熔性粘合剂以小的单纤维丝形式被泵送出喷嘴。然后通过从孔隙中流出的高速热空气喷射流使单纤维旋转，从而由粘合剂的单丝产生螺旋状图案。提供螺旋喷涂技术的全面说明不是本发明的目的和其细节参见文献。
本发明的粘合剂组合物可用于许多应用，如用于一次性无纺制品、纸张加工、挠性包装、纸箱密封、标签和其它组件应用。尤其优选的应用包括一次性尿布和妇女卫生巾的构造、尿布的弹性粘接、尿布和妇女卫生巾芯网的稳定、尿布后层的层压、工业过滤材料的层压、外科用外衣和外科被单组件。
                   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用自动的Herzog装置测量环球法软化点。
在控制的大气环境(77°F，50％相对湿度)下，用张力试验机(Instron Model55R1122)在180°角内测量剥离强度。试验之前，使样品在控制的环境下平衡12小时，以确保可重复性和数据的准确度。在12”/min的十字头速度下用0.5”宽的螺旋喷涂样品进行试验。6个样品的平均剥离值(标准单位为g/in)报道为剥离强度。
用实施例1-7所述的层压样品进行蠕变强度试验。完全拉伸切割成300mm长的样品并确保其终端连接到一块坚硬的波纹板上。标记200mm处的长度并在标记处切割弹性丝。然后将样品放置在100°F用空气循环的烘箱中。在这些条件下，受应力下的弹性丝可收缩到一定的距离。1小时后用尺子测量在各端点之间的距离。最终长度与起始长度之比(用百分号(％)表示)称为蠕变强度或蠕变保留。
用Meltex CT225(Nordson)热熔涂布机经验地测量可喷涂性。涂布条件随粘合剂样品而变化。
RexFlex W218是由约10wt％乙烯和约90wt％丙烯单体单元组成的共聚物FPO。其密度约0.88g/cm3(根据ASTM D-1505测量)和熔体流动速率约35g/10min(根据ASTM D-1238方法测量)。
RexFlex W219是由约18wt％乙烯和约82wt％丙烯单体单元组成的共聚物FPO。其密度约0.88g/cm3(ASTM D-1505)和熔体流动速率约100g/10min(ASTM D-1238)。
RexFlex W121是由丙烯单体单元组成的均聚物FPO。其密度约0.88g/cm3(ASTM D-1505)和熔体流动速率约150g/10min(ASTM D-1238)。
Escorez 5400，购于Exxon是非常浅色的氢化脂环族烃类增稠剂，它具有100℃的环球法软化点和约520的重均分子量( Mw)。
Eastotac H100W是环球法软化点为100℃的氢化的C5脂族烃类树脂，购于Eastman Chemical Company。
Epolene N-15，获自Eastman Chemical Company是丙烯衍生的合成蜡，它具有约163℃的环球法软化点和在190℃下具有600cP的布鲁克菲尔德粘度。
Marcus 300，购于Marcus Oil & Chemical，Inc.，是熔点约240°F的合成聚乙烯蜡。
Pennznap 500，购于Pennzoil Products Co.，是一种矿物油增塑剂。
                    实施例1-8
用上述的成分和混合步骤制备表I的热熔性粘合剂。使各份的总重为2000g，并在实验室螺旋桨式混合器中在二氧化碳氛围和375°F下进行混合，所述混合器由发动机供给动力的螺旋桨、加热套、温度控制装置和大小约1加仑的容器组成。向容器中加入根据表中所示的比例计算的各组分的适当用量，但不加入聚合物，然后升高容器的温度到内含物熔融。在容器中的成分完全熔化后，开动发动机启动搅拌。随后，引入聚合物组分。继续混合，直到聚合物完全溶解并获得均匀的混合物。使用Rexflex FPO聚合物族制备表I的实施例。这些聚合物获自Huntsman。实施例1-8的粘合剂用于各种包装和一次性无纺产品组件应用。
根据上述的方法对实施例1-8进行一些实验。使用Meltex CT225热熔涂布机，通过将三层拉伸到300％的弹性丝(Iycra 740)层压到两层定量为20g/m2的聚丙烯无纺织物(NW)之间或层压到1.0mil厚的聚乙烯膜(PE)层和上述的聚丙烯无纺织物层之间，从而制备用于蠕变强度和剥离强度实验的样品。在该方法中还评价可喷涂性。在压料辊处用0.25秒的间隔时间和1bar的压力，以18.6g/m2的涂布重量螺旋喷涂粘合剂。同时为了得到喷涂所使用的热空气，使温度保持在400°F，调节各粘合剂的涂敷温度以优化螺旋状图案。各粘合剂的实际涂敷温度见表1。
                       表I
                    实施例1-8
成分     wt％
    1     2     3     4     5     6     7     8
  Rexflex W121     30.0
  Rexflex W218    24.0   20.0    20.0    20.0    16.0
  Rexflex W219    30.0    25.0
  Pennznap 500     10.0    20.0   17.0    20.0    18.0    15.0    18.0    15.0
  Marcus 300     15.0    15.0
  Epolene N-15    13.0    17.0
  Escorez 5400    55.0    62.0    59.0    46.0
  Eastotac H100W     44.00    55.0    51.0    42.0
    抗氧剂     1.0    1.0    1.0    1.0    1.0    1.0    1.0    1.0
  环球法软化点(°F)     293    261    255    255    258    295    218    301
  粘度(cP)，350°F     2470    10900    6880    6200    5330    3880    4140    3200
  涂敷温度(°F)     365    365    365    350    365    365    350    350
    可喷涂性     优良    优良    优良    优良    优良    优良    优良    优良
  剥离强度(g/in)
    PE/NW     671*    889*    457    747*    764*    166    459    425
    NW/NW     878*    519    901*    872*    856*    973*    717*    754*
  蠕变保留率(％)
  PE/Lycra/NW     92    73    85    76    80    84     n.t**     n.t**
  NW/Lycra/NW     84    88    89    83    77    89     n.t**     n.t**
*衬底破坏
**n.t.-不可测试
                    实施例9
本实施例阐述了本发明组合物的抗油和油基药膏的特征。为了定量测量抗油性，通过使用上述的相同步骤制备实施例1-5的粘合剂组合物。为了比较，将工业SIS基产品H2494-01(获自Ato FindleyInc.)用作对照。使用Meltex CT225热熔涂布机，通过将三层拉伸到300％的弹性丝(Lycra 740)层压到两层纸张定量为20g/m2的聚丙烯无纺织物(NW)之间，从而获得用于剥离强度实验的样品。在压料辊处用0.25秒的间隔时间和1bar的压力，以18.6g/m2的涂布重量螺旋喷涂粘合剂。然后沿横向将层压材料切割成1英寸宽的条状物。用JohnsonTM Baby Oil饱和条状物，并在环境温度下静置30分钟。随后将条状物放置在温度为100°F的烘箱中达60分钟。在控制的大气环境(77°F和50％相对湿度)下平衡5分钟后，通过上述方法，使用Instron Model 55R1122拉伸测试机测试样品的剥离强度。油饱和之后的剥离强度见表2。
           表2
  用油饱和之后的剥离强度
    样品   剥离强度(g/in)
  H2494-01     0
  实施例1     86
  实施例2     99
  实施例3     62
  实施例4     76
  实施例5     136
如表2所示，典型的SIS基热熔性粘合剂的对比例在暴露于油处理之后，100％损失其粘接强度，然而本发明的热熔性组合物的实施例仍然保持相当好的粘接强度。
此处所使用的术语“尿布”是指典型地被婴儿、幼儿和失禁的成人穿着的吸收制品。可容易地理解，这一吸收制品在穿着者的下部躯干穿着并固定在穿着者的臀部位置。然而，应当理解本发明也可用于其它吸收制品如训练裤、失禁产品如针织三角裤和内衣、妇女护理产品如卫生巾和紧身垫、医疗产品如外科被单等。
此处所使用的术语“吸收制品”是指吸收并容纳体液和渗出物如尿的设备或产品。更具体地说，该术语是指靠着或靠近穿着者的身体，吸收并容纳从身体流出的各种流体和渗出物的这种设备或产品。此处所使用的术语“一次性”是描述一次性后将被丢弃的吸收制品。并不打算洗涤这些制品或重新用作吸收制品。本发明的吸收制品的优选的实施方案是图1和2所图示的尿布10，以及图3所图示的妇女护垫11。
现参照图1和2，在图1中列出了呈扁平、未收缩状态的含各种衬底的尿布10，其中图示出的部分结构更清楚地表明了尿布10的结构。图2在横截面方向图示出尿布10的多层结构或衬底。
如图所示，尿布10包括粘合在一起形成吸收制品的多层片状材料或衬底。更具体地说，尿布10包括流体可渗透的无纺顶层12和与顶层12相连的流体不可渗透的底层13(典型地由聚烯烃材料如聚乙烯或聚丙烯组成)。吸收芯14位于顶层12和底层13之间。吸收芯14可由绒毛8和任选地沿中心排列的超吸收聚合物(SAP)材料15组成。绒毛8典型地由吸收纤维如纤维素纤维组成，但也可包括其它吸收的天然或合成纤维和/或材料。尿布10也可包括排列在顶层12和芯14之间的顶层织物层16以及在底层13和芯14之间排列的底层织物层17。如图2更好地示出了各衬底可通过挠性聚烯烃基粘合剂层与相邻的衬底相粘接，其中所述粘合剂是用本发明的挠性聚烯烃聚合物或所述FPO聚合物的混合物配制的。例如，无纺顶层12通过涂敷到顶层12下侧的粘合剂层18与上层织物层16相粘接。上层织物层16依次序通过粘合剂层19与芯14相粘接。芯14通过粘合剂层20与底层织物层17相粘接，和底层织物层17依次序通过涂敷到底层13上表面的粘合剂层21与底层13相粘接。取决于所需粘接的位置和类型，可喷涂、螺旋喷涂、熔体喷射、狭缝式涂敷粘合剂或以珠粒形式涂敷粘合剂。
如上所述，吸收芯14可含有超吸收材料的离散粒子。超吸收材料是一旦与液体(例如水和体液)接触时吸入并保持这些液体，从而形成水凝胶的那些材料。按照这一方式，可吸收流入到吸收芯14的液体并通过颗粒来保持，从而提供增强的吸收能力和/或改进的液体保留性能。
超吸收材料颗粒可以是任何所需的形状，如螺旋或半螺旋、立方形、棒状、多面体形、球形等。此处也可使用最大尺寸/最小尺寸之比大的形状，如针形、薄片和纤维。颗粒也可包括单个颗粒的凝聚体。优选用于本发明的超吸收材料是“非纤维状”颗粒，使得颗粒材料的长径比约10或更低，典型地约1或更低。
超吸收材料可以是无机材料如硅胶或有机化合物如交联聚合物。然而，超吸收材料通常包括基本上与水不互溶的、轻微交联的、部分中和的、形成水凝胶的聚合物材料。可由含不饱和酸单体制备这种吸收凝胶材料。
用于制备所使用的吸收凝胶材料的合适的不饱和酸性单体包括美国专利RE32649中公开的那些。优选的单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸，其中优选丙烯酸。由不饱和的含酸单体形成的聚合物组分可接枝到其它类型的聚合物部分(如淀粉或纤维素)上。可由常规类型的单体制备的优选的吸收凝胶材料包括水解的丙烯腈接枝的淀粉、丙烯酸接枝的淀粉、聚丙烯酸酯、马来酸酐共聚物及其混合物，其中最优选聚丙烯酸酯和丙烯酸接枝的淀粉。
如图1最好地示出了尿布10包括连接分叉部分24的一对相对的腰部侧翼22，23。连接分叉部分24依次序包括一对相对的弹性腿部袖口25，26。当尿布10被使用者穿着时腰部侧翼22，23通过以一对可松的带状翼片27，28形式的固定体系一起被固定，如图1所示。
现参照图3，列出了阐述典型的妇女护垫11的吸收制品。护垫11包括粘接在一起形成吸收制品的多层片状材料或衬底。更具体地说，护垫11包括流体可渗透的无纺顶层29和与顶层29相连的流体不可渗透的底层30(典型地由聚烯烃材料如聚乙烯或聚丙烯组成)。吸收芯31位于顶层29和底层30之间。吸收芯31可由绒毛和/或超吸收聚合物(SAP)材料组成。绒毛8典型地由吸收纤维如纤维素纤维组成，但也可包括其它吸收的天然或合成纤维和/或材料。护垫11也可包括排列在顶层29和芯31之间的上层织物层32。如图3所示，各衬底可通过根据本发明配制的FPO基粘合剂层与相邻的衬底相粘接。例如，无纺顶层29通过涂敷到顶层29下侧的粘合剂层33与上层织物层32相粘接。上层织物层32依次序通过粘合剂层34与芯31相粘接。最后，芯31通过涂敷到底层30上表面的粘合剂层35与底层30相粘接。取决于所需粘接的位置和类型，可喷涂、螺旋喷涂、熔体喷射、狭缝式涂敷粘合剂或以珠粒形式涂敷粘合剂。在图3所示的实施方案中，还存在涂敷到底层30下侧的粘合剂层36和覆盖粘合剂36的可松纸张37。因此，当除去纸张37，暴露粘合剂36时，可使用粘合剂层36将护垫11粘接到使用者穿着的内衣上，这是常规的且是本领域公知的。
现参照图4，其中图示了制造一次性妇女护垫的体系，该体系具体体现了本发明的方法。更具体地说，吸收材料的片材40和41(典型地为压缩的纤维素纤维)分别由存储辊42和43送入到锤磨机44中，所述锤磨机将片材40和41撕碎形成绒毛。然后绒毛通过吹风机45通过管线46和47空气传送到旋风分离器48中，所述旋风分离器48使绒毛与空气均匀混合。绒毛和空气混合物然后通过管线49送入到辊50上，辊50将绒毛形成吸收芯。常规地辊50包括筛网，而筛网具有在其中形成的芯的预成形形状，和将辊50的内部抽真空，真空将管线49中的绒毛牵引到筛网上，形成芯。当辊50旋转时，部分内部最终变成正压，这导致芯“吹离”筛网表面。此刻，芯基本上不能自承，因此需要衬底来支撑。当制造妇女护理产品如卫生巾时，由储存辊53输送的织物衬底52支撑芯51，然后由织物层52支撑的芯51向下游输送，将由滚筒55输送的第二层织物层54施加到芯51的上表面。最后，将由辊57输送的无纺顶层56施加在织物层54上方，和将由辊59输送的不可渗透底层58施加到织物层52上方，形成层压结构，如图3所示。然后将层压结构向下游输送，进一步加工成卫生巾。同样，若使用图4所示的系统的图示说明制备尿布，则还向下游输送层压结构，以便进一步加工成图1和2所示的尿布。
图4所示的和在这以前所描述的系统在制造妇女护垫和尿布中是常规的且是按标准使用的。然而不是标准或常规的是在图4所描述和说明的工艺中应用FPO基粘合剂，将各种组分和衬底粘接在一起。更具体地说，在一个实施方案中，本发明的方法提供了将吸收芯粘接到另一衬底上的方法。在该实施方案中，可由原料63通过管线64和喷嘴65将FPO-基粘合剂喷涂到芯51的下表面。然后，当粘合剂流经辊86和87之间形成的辊隙时，当芯51与织物层52相连接并在其上施加压力时，粘合剂将织物层52与芯51的内表面相粘接。或者可通过将粘合剂通过管线66和喷嘴67喷涂到织物层52的内表面，将织物层52粘接到芯51上。然后当在芯51和织物层52上通过辊86和87施加压力时，可将它们粘接到一起。
织物层54也可以类似的方式粘接到芯51的上表面。如图4所示，原料68的FPO-基粘合剂可通过管线69和喷嘴70涂敷到芯51的上表面。然后，织物层54涂敷到芯51上和当通过辊86和87施加压力时，粘合剂将在织物层54和芯51之间产生强的粘接。或者可通过管线71和喷嘴72喷涂原料68中的粘合剂到织物层54的内表面实现相同的粘接结果。粘合剂一旦被喷涂，则它将织物层54粘接到芯51的上侧。在另一情况下，然后将层压结构流经两个砑光辊86和87之间所形成的辊隙，辊隙对层压结构施加压力，以确保衬底之间强的粘接。
最后，如上所述，也可使用FPO基粘合剂粘接无纺的顶层56和不可渗透的底层58。如上所述，可通过管线74和喷嘴75，从原料73中供给到织物层54的外部或顶层之上的粘合剂将顶层56粘接到织物层54上。或者也可通过管线76和喷嘴77将原料73中的粘合剂输送到无纺层56的内表面上。同样，不可渗透的底层58可以类似的方式粘接到织物层52的下方。可通过管线79和喷嘴80将原料78中的FPO基粘合剂喷涂到织物层52的下表面上。或者，可通过管线81和喷嘴82将粘合剂喷涂到底层58的内表面上。
一旦如图3所示连接到层压结构之内，则向芯51、织物层52和54、顶层56和底层58全部施加压力将这些衬底粘接到一起。然后将这一层压结构流经在两个压延机辊84和85之间所形成的辊隙，所述辊隙向层压结构施加压力，以确保所有这些衬底之间强的粘接。然后将层压结构输送到下游，进一步加工成所需的成品，即妇女护垫或尿布等。

Claims (21)

1.一种包括下述组分的掺合物的热熔性粘合剂组合物：
(a)约10-40wt％的挠性聚烯烃聚合物或挠性聚烯烃聚合物的掺合物，所述挠性聚烯烃聚合物的密度介于0.86-0.90g/cm3，并且熔体流动速率等于或大于5g/10min；
(b)约30％-70wt％的增粘树脂；
(c)约5％-30wt％的增塑剂；
(d)约0％-30wt％的蜡；和
(e)约0-2wt％的稳定剂。
2.权利要求1的组合物，其中挠性聚烯烃聚合物是丙烯的均聚物。
3.权利要求1的组合物，其中挠性聚烯烃聚合物是丙烯与一种或多种C2-C10α-烯烃单体的共聚物，其中丙烯单体构成共聚物重量的80-95wt％。
4.权利要求3的组合物，其中挠性聚烯烃聚合物的密度为约0.88g/cm3。
5.权利要求3的组合物，其中α-烯烃选自乙烯和1-丁烯。
6.权利要求1的组合物，其中增粘树脂选自脂族和脂环族烃类树脂及其氢化衍生物、芳族和氢化的芳族烃类树脂、芳香改性的脂族和脂环族树脂及其氢化衍生物、多萜和苯乙烯化的多萜树脂。
7.权利要求1的组合物，其中增塑剂选自矿物油和聚丁烯。
8.权利要求1的组合物，其中蜡选自低分子量聚乙烯、石油蜡、合成蜡和聚烯烃蜡。
9.权利要求1的组合物，其中粘合剂组合物进一步包括用量达50wt％的填料。
10.权利要求9的组合物，其中所述填料选自滑石、碳酸钙、粘土、二氧化硅、云母、硅灰石、长石、硅酸铝、氧化铝、水合氧化铝、玻璃微球、陶瓷微球、热塑性微球、重晶石和木粉。
11.权利要求1的组合物，其中粘合剂组合物进一步包括选自着色剂和荧光剂的添加剂。
12.一种将一次性无纺吸收制品的第一种衬底粘接到第二种衬底上的方法，其中包括下述步骤：
将第一种衬底和第二种衬底送向层压工段，所述第二种衬底将被粘接到第一种衬底上；
在所述衬底到达所述层压工段之前，将挠性聚烯烃基粘合剂涂敷到所述第一种和第二种衬底中的至少一种衬底的表面上，所述粘合剂包括下述组分：约10-40wt％的挠性聚烯烃聚合物或挠性聚烯烃聚合物的掺合物，所述挠性聚烯烃聚合物的密度介于0.86-0.90g/cm3，并且熔体流动速率等于或大于5g/10min，约30％-70wt％的增粘树脂，约5％-30wt％的增塑剂，约0％-30wt％的蜡，和约0-2wt％的稳定剂，各组分加起来总重为100wt％；
在所述层压工段处将所述第一种和第二种衬底及所述粘合剂贴合在一起形成层压材料；和
将所述第二种衬底粘接到所述第一种衬底上。
13.权利要求12的方法，其中所述第一种和第二种衬底各自独立地选自无纺织物、织物、吸收性绒毛、超吸收材料、弹性体、聚烯烃以及它们的混合物。
14.权利要求13的方法，其中所述聚烯烃包括聚乙烯或聚丙烯层。
15.权利要求12的方法，其中所述第一种衬底是无纺衬底和所述第二种衬底是织物衬底。
16.权利要求12的方法，其中所述一次性无纺吸收制品是尿布。
17.权利要求12的方法，其中所述一次性无纺吸收制品是妇女护垫。
18.权利要求12的方法，其中所述的粘接步骤包括向所述层压材料施加压力。
19.权利要求18的方法，其中施加压力的步骤包括将所述层压材料经过一对辊之间形成的辊隙。
20.权利要求12的方法，其中涂敷所述粘合剂的步骤包括螺旋喷涂所述粘合剂。
21.权利要求12的方法，其中涂敷所述粘合剂的步骤包括熔体喷射所述粘合剂。
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