JP2018513031A - 伸張性積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
ホットメルト接着剤は、
a.(i)10℃/分の加熱/冷却速度で、ASTMのD3418−12に従って測定した、約15J/g未満の融解熱、(ii)コポリマーの50%超のプロピレン含有量とを有する、約35〜約70重量%のポリプロピレンコポリマーと、
b.(i)10℃/分の加熱/冷却速度で、ASTMのD3418−12に従って測定した、50J/g超の融解熱と、(ii)ASTMのD3418−12に従って測定した、100℃超の融解ピークとを有する、約2〜約15重量%のワックスと、
c.粘着付与剤と、を含み、
接着剤は、(i)40℃、10ラジアン/秒で、約5×105〜約5×107パスカルの貯蔵弾性率(G’40)と、(ii)80℃、10ラジアン/秒で、約5×103〜約1×107パスカルの貯蔵弾性率(G’80)と、(iii)160℃で、ASTMのD1475に従って測定した、約0.75〜約0.90g/cm3の範囲の密度と、を有する、伸張性積層体である。
本発明の伸張性積層体は、一定の性能要件を満たすホットメルト伸張性接着剤を含むものである。伸張性接着剤は、弾性的基体と不織布基体との間で良好な結合力を得るために、40℃、10ラジアン/秒で、約5×105〜約5×107パスカルの貯蔵弾性率(G’40)と、80℃、10ラジアン/秒で、約5×103〜約1×107パスカルの貯蔵弾性率(G’80)とを有するものである。融解領域での接着剤のクロスオーバー温度(G’=G”)は、接着剤のにじみ出しを低く抑えるために、75℃より高温であり得る。伸張性接着剤の密度は、ASTMのD1475に従って測定した場合に、160℃で、約0.75〜約0.90g/cm3の範囲である。
(a)(i)10℃/分の加熱/冷却速度で、ASTMのD3418−12に従って測定した、約15J/g未満の融解熱と、(ii)(コ)ポリマーの、50%超のプロピレン含有量とを有する、約35〜約70重量%のポリプロピレン(コ)ポリマーと、
(b)(i)10℃/分の加熱/冷却速度で、ASTMのD3418−12に従って測定した、50J/g超の融解熱と、(ii)ASTMのD3418−12に従って測定した、100℃超の融解ピークとを有する約2〜約15重量%のワックスと、
(c)粘着付与剤とを、含み得る。
本発明の基体は、不織布材料であり得る。不織布繊維ウェブなどの不織布材料ウェブは、機械的、熱的、又は化学的結合プロセスを使用して共に結合される個々の不織布構成要素層のシートを含み得る。不織布ウェブは、個々の繊維、溶融プラスチック、及び/又は可塑性フィルムから直接作製される平らな多孔質シートとして形成されてもよい。
本開示によれば、伸張可能積層体は、弾性フィルム(例えば、2つの不織布層の間の弾性フィルム)に対して接着的に結合された1つ以上の基体を備え得る。例示的なフィルムは、エラストマー性ポリマーであってもよい。エラストマー性ポリマーの非限定的な例としては、ホモポリマー、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー、交互コポリマー、グラフトコポリマーなどが挙げられる。裂け目の広がりに対して抵抗性を示すフィルムに用いるのに特に好適なポリマーは、ブロックコポリマーであるが、これは、典型的には、それぞれがポリマーの特性に寄与する異なる繰り返し単位のブロック(又はセグメント)からなるもので、例えば、米国特許出願第13/026,533号及び同第13/673,277号(それぞれ弁理士整理番号第11993号及び同第12647号)に開示されているものが挙げられる。ブロックコポリマーが有用であると認識される理由の1つは、少なくとも部分的には、コポリマーのブロックが、互いに共有結合し、ガラス状末端ブロックドメインが機械的な一体性(例えば、優れた機械的強度と、不必要な応力緩和又は流れの回避と)を提供する一方で、優れた伸展性を提供するゴムドメインと共に、ミクロ相分離構造を形成するからである。本明細書に用いるのに好適なブロックコポリマーは、エラストマー性特性及び熱可塑性特性の両方を示し得る。例えば、末端ブロックは、最終用途中に実施される温度(例えば、20℃〜40℃)で強健で剛性である機械的特性を示すドメインを形成し、ポリマー全体に剛性及び強度を加えることができる。そのような末端ブロックは、時に、「硬ブロック」と呼ばれる場合がある。中間ブロックは、エラストマーと関連する比較的大きな変形に適応し、材料が歪む(即ち、伸張する又は伸展する)際に、縮もうとする力を提供し得る。そのような中間ブロックは、「軟ブロック」又は「ゴム状ブロック」と称されることもある。本発明において使用するために好適なブロックコポリマーは、少なくとも1つの硬ブロック(A)と少なくとも1つの軟ブロック(B)とを含む。ブロックコポリマーは、多元ブロックを有してもよい。ある特定の実施形態では、ブロックコポリマーは、A−B−A三元ブロックコポリマー、A−B−A−B四元ブロックコポリマー、又はA−B−A−B−A五元ブロックコポリマーであってもよい。他の好適なコポリマーは、末端ブロックA及びA’を有する三元ブロックコポリマーを含み、ここで、A及びA’は、異なる化合物から得られる。ある特定の実施形態では、ブロックコポリマーは2つ以上の硬ブロック及び/又は2つ以上の軟ブロックを有してよく、それぞれの硬ブロックが同一又は異なるモノマーから誘導されてもよく、またそれぞれの軟ブロックが同一又は異なるモノマーから誘導されてもよい。
本発明の積層体は、互いに噛み合っているギア又はプレートを通して活性化されたり、徐々に伸張させる量を増やすことで活性化されたり、リングローリングによって活性化されたり、SELFingによって活性化されたり、テンターフレーム伸張法によって活性化されたり、異なる速度で動作するニップ又はロールスタック間で機械方向に活性化されたり等、1つの活性化手段又はこれらの組み合わせによって機械的に活性化され得る。活性化は、ロッド、ピン、ボタン、構造化スクリーン若しくはベルト、又は他の好適な技術による繊維の永久的な機械的変位を伴う。トップシートの活性化及び結合のための好適な方法は、米国特許出願公開第2010/0310837号に開示されている。
図1は、米国特許出願公開第2006/0121252A1号に記載されているような「活性化された伸張」方法を用いて、伸張性積層体を作製するための製造プロセスの詳細な模式図を示す。不織布材料の第1ウェブ10が、矢印11により示される方向に供給される。第1不織布10に伸張性接着剤が、接着剤アプリケータ22を用いて塗布される。不織布材料の第2ウェブ12が、矢印13により示される方向に供給される。伸張性接着剤はまた、接着剤アプリケータ23を用いて、第2不織布12にも塗布される。弾性フィルムのウェブ30が矢印31により示される方向に供給される。これらの3つのウェブ材料は、組になっているロール40、42の間に一緒に挟まれる。この組になっているロールは、それぞれ矢印41、43により示される方向に回転する。
吸収性物品のある特定の領域に関して伸張性積層体の使用が示唆されるが、伸張性積層体は他の領域でも同様に使用され得ることが認識されるであろう。
160℃での接着剤の密度は、ASTMのD1475に従って密度カップを用いて測定した。
粘度を、160℃で、ASTMの3236−88に従ってブルックフィールド粘度計とスピンドル#27とを用いて測定した。
TAダイナミック機械的分析機(ARES−M LS)を用い、Orchestratorsソフトウェアのバージョン7.2.0.4から温度スイープ試験を用いて、弾性率(G’)、融解領域でのクロスオーバー温度、及び、tanδ=1に到達する時間を測定した。約1mmの隙間で隔てられた、直径25mmの鋼製の平行なプレート(316ステンレス鋼、パート#708−00966−1、TAインスツルメンツ社製)を用いて、この試験を行った。サンプルを入れて、160℃まで加熱し、160℃の平衡状態に達したところで、要求された温度での時間スイープを開始した。プログラムは、データ点を、10秒間隔で試験する。コンベクションオーブン(型式ARES−LN2)には、冷たい窒素ガスを、連続的に流した。冷却速度は、0℃に達するまで5℃/分であった。コンベクションオーブンには、窒素を連続的に流した。度数は、10ラジアン/秒に維持された。試験開始時の初期歪みは、(プレートの外側縁部で)50%であった。ソフトウェアの自動歪みオプションを用いて、試験を通じて、正確に測定可能なトルクを維持した。そのオプションは、ソフトウェアによって許容される、最大適用歪みが80%となるように構成されているものであった。自動歪みプログラムが、適切な場合には、各温度の増分に対して歪みを、以下の手順で調節した。トルクが、19.62×10−3Nmを下回ると、歪みを、その現在の値の5%分、減少させた。トルクが、117.72×10−3Nmを上回ると、それを、その現在の値の25%分、減少させた。トルクが19.62×10−3Nmと117.72×10−3Nmとの間にある場合には、その温度の増分に対しては、歪みを変化させなかった。せん断貯蔵(又は弾性)率(G’)及びせん断損失弾性率(G”)が、トルクと歪みのデータから、ソフトウェアによって計算された。クロスオーバー温度は、弾性率と損失弾性率の値が、互いに等しくなり、tanδ=1となる温度として報告された。本分析の目的では、融解領域でのクロスオーバー温度が報告される。
TAダイナミック機械的分析機(ARES−M)も用いて、tanδ=1に到達する時間を上と同様にして、Orchestratorsソフトウェアのバージョン7.2.0.4から時間スイープ分析を用いて測定した。サンプルを入れて、150℃で平衡になるまで加熱し、次にサンプルを20℃まで液体窒素により急冷したが、その間、時間スキャンが、せん断貯蔵(又は弾性)率(G’)と、せん断損失弾性率(G”)を、時間の関数として測定した。tan δ=1に到達する時間と、クロスオーバー温度とが報告された。本分析の目的では、融解領域でのクロスオーバー温度に到達する時間が報告される。
積層体の生産中に接着剤が堆積物を、組になっているローラーの上に形成した場合に、又は、組になっているローラーの表面が、触ってみて粘ついている場合に、にじみ出しが起こっていると判定された。
伸張性積層体サンプルは、積層体の製作のセクションと図1〜4とで説明した積層体製作プロセスによって、表3に示した接着剤の添加量で生産された。本明細書において説明される例のプロセスにおいては、一方の基体はSMSで、他方の基体は、毛羽立てた不織布であった。典型的には、毛羽立てた不織布は、SMSよりも、後側耳積層体に対する結合力が低く、そのため、SMS側により少ない添加量の接着剤が塗布される。
積層体結合力[N/cm]=平均剥離力[N]/サンプル幅[cm]
サンプルの積層体は、図3において符号60、62で描かれたものと同様のアクティベーションロールによって活性化された。図に示すように、ロール60及び62は、平行関係に配置された回転軸を有する各回転シャフト601、621により担持される。ロール60及び62の各々は、複数の歯622601を含むが、それらの歯622601は軸方向に離間し、互いに並列しており、周方向に延在し、同様の形状のものであり、薄いフィン状の形態であり得るが、それでもなお、歯と呼ばれるものである。歯の最も外側の先端は、図4により詳細に示すように、ロール間を通過する材料を切ったり引き裂いたりしないように、丸みを帯びていることが好ましい。
最終製品中の伸張性積層体(すなわち、後側耳積層体)の伸張性を試験するため、後側耳の形状にカットされた伸張性積層体に対して、引張試験が実行された。切断用ダイの形状及び寸法は、図7Aに具体的に示されている。図7Bは、MD方向に少なくとも300mmの長さを有する後側耳積層体の一片をカットするために、どのようにダイを配置するかを図示している。使用された後側耳積層体は、積層体の中央の点線に対して軸対称であったため、2枚の軸対称後側耳をカットすることが可能となっていた。軸対称配置においては、2つの異なる弾性フィルムが存在するが、それらは後側耳積層体のエリアを部分的にのみカバーし、かつ弾性フィルムを含むエリアは、既に説明した2対の組み合わされたロール対を用いて、部分的にのみ活性化される。図においては、異なる領域は異なるように影を付けてある:垂直なストライプは、活性化された領域を示し、また弾性フィルムを含む領域であり、全面灰色のエリアは、活性化されていない弾性フィルムを含む領域を示し、交差する線のエリアでは、不織布が直接結合されている。異なるエリアが機械方向に延在し、それらの横方向での寸法が、直接図から読み取られ得る。
パーセント工学歪み=(長さの変化×100%)/伸張前の元々の長さ
積層体は、弾性的基体にピンホールが形成されたかどうかを判定するために更に試験された。ピンホールの有無を試験するために、後側耳積層体のサンプルセクションが、横方向にカットされた。カッティングは、積層体サンプルの長さが、機械方向に足して10mになる、連続的な積層及び活性化プロセスを表すように選択された。次に、これらのサンプル片を手で、その最大伸展限界まで横方向に伸張させて、次に光源にかざして小さな穴がないか、目視で探した。この検査は、後側耳積層体内の両方の弾性フィルムに対して実施され、その結果が表4に報告されている。
Claims (15)
- 弾性フィルムに対してホットメルト接着剤によって接着的に結合された1つ以上の基体を備える伸張性積層体であって、
前記ホットメルト接着剤が、
a.(i)10℃/分の加熱/冷却速度で、ASTMのD3418−12に従って測定した、15J/g未満の融解熱と、(ii)コポリマーの50%超のプロピレン含有量とを有する、35〜70重量%のポリプロピレンコポリマーと、
b.(i)10℃/分の加熱/冷却速度で、ASTMのD3418−12に従って測定した、50J/g超の融解熱と、(ii)ASTMのD3418−12に従って測定した、100℃超の融解ピークとを有する、2〜15重量%のワックスと、
c.粘着付与剤と、を含み、
前記接着剤が、(i)40℃、10ラジアン/秒で、5×105〜5×107パスカルの貯蔵弾性率(G’40)と、(ii)80℃、10ラジアン/秒で、5×103〜1×107パスカルの貯蔵弾性率(G’80)と、(iii)160℃で、ASTMのD1475に従って測定した、0.75〜0.90g/cm3の範囲の密度と、を有する、伸張性積層体。 - 前記プロピレンコポリマーが、複数のプロピレンコポリマーの混合物である、請求項1に記載の伸張性積層体。
- 前記プロピレンコポリマーが、プロピレンホモポリマーである、請求項1に記載の伸張性積層体。
- 前記プロピレンコポリマーが、C2、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、及びそれらの混合物からなる群から選択されるコモノマーを含む、請求項1に記載の伸張性積層体。
- 前記コモノマーが、C2、C4、C8、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項4に記載の伸張性積層体。
- 前記粘着付与剤が、C5樹脂、石油留出物、水素添加炭化水素、C5/C9樹脂、C9樹脂、ポリテルペン、ロジン、水素添加ロジン、ロジンエステル、及びそれら混合物から選択される、請求項1に記載の伸張性積層体。
- 前記ホットメルト接着剤が、40℃、10ラジアン/秒で、少なくとも5×104パスカルの損失弾性率(G”)を有する、請求項1に記載の伸張性積層体。
- 前記ホットメルト接着剤が、160℃で、ASTMの3236−88に従ってスピンドル#27を用いて測定した場合、6,000〜20,000cpsのブルックフィールド溶融粘度を有する、請求項1に記載の伸張性積層体。
- 初期結合力と経時結合力との間のパーセント変化が15%未満であり、ここで、前記初期結合力は、前記伸張性積層体形成から24時間以内に23℃で測定され、前記経時結合力は、前記伸張性積層体を4週間にわたり40℃で経時劣化させた後に23℃で測定される、請求項1に記載の伸張性積層体。
- 前記ホットメルト接着剤は、tanδ=1に到達する時間が100秒未満であることにより特徴づけられている、請求項1に記載の伸張性積層体。
- 前記接着剤は、前記融解領域内のクロスオーバー温度が75℃超であることにより特徴づけられている、請求項1に記載の伸張性積層体。
- 請求項1に記載の伸張性積層体を備え、前記伸張性積層体が後側耳積層体である、吸収性物品。
- 前記基体が第1不織布及び第2不織布であり、前記弾性フィルムが、前記第1不織布と第2不織布との間に接着的に結合されている、請求項1に記載の吸収性物品。
- 機械的に活性化された伸張性積層体であって、
第1不織布、第2不織布、及びそれらの間の弾性フィルムを備え、前記第1及び第2不織布のそれぞれは、最大で13g/m2のホットメルト接着剤によって前記フィルムに対して接着的に結合され、
前記伸張性積層体が、
a)少なくとも1.0Nの初期結合力と、
b)少なくとも90%の、9.8Nでの初期工学歪みと、
c)前記初期結合力と前記経時結合力との間の15%未満のパーセント変化と、
を有する、伸張性積層体。 - 機械的に活性化された伸張性積層体であって、
第1不織布、第2不織布、及びそれらの間の弾性フィルムを備え、前記第1及び第2不織布のそれぞれは、ホットメルト接着剤によって前記フィルムに対して接着的に結合され、
前記ホットメルト接着剤が、
a)100秒未満の、tanδ=1に到達する時間と、
b)40℃、10ラジアン/秒で、少なくとも約5×104パスカルの損失弾性率(G”)と、
c)75℃超の、前記融解領域内でのクロスオーバー温度と、
を有する、伸張性積層体。
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