TWI551740B - 包含聚烯烴彈性纖維之拉伸物件及其製備方法 - Google Patents

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Description

包含聚烯烴彈性纖維之拉伸物件及其製備方法
本發明係關於拉伸物件，其包括能夠在無黏著劑下直接結合至基底之基於丙烯之彈性體聚合物纖維之拉伸紗線，及製造該等拉伸物件之方法。
需要具有極佳拉伸性及彈性之材料來製造多種拋棄式且耐用之拉伸物件，諸如失禁襯墊、拋棄式尿布、培訓褲、運動服、普通服裝及傢俱裝飾材料。
拋棄式物件通常為由聚合物薄膜、纖維、薄片及吸收性材料之組合以及製造技術之組合製備之彈性複合材料。鑒於該等纖維係藉由熟知擠壓/紡絲法，諸如紡黏法、熔噴法、熔融紡絲及連續長絲捲繞技來製備，該薄膜及薄片成形法通常涉及已知整體擠壓及共擠壓技術，例如吹製膜、鑄膜、側面擠壓、射出成形、擠壓塗佈及擠壓製片。
已知使各種彈性複合物與拉伸物件結合使用，該等拉伸物件包括(但不限於)吸收性物件，諸如嬰兒尿布、培訓褲、成人失禁產品及其類似物。一般沿諸如尿布之吸收性物件的縱向側邊緣或橫向末端邊緣利用該等彈性複合物。一般認為彈性複合物極其適合於改良吸收性物件之適合程度及密封度。通常使彈性部分構成尿布腰帶部分以防尿布損壞(諸如美國專利第4,381,781號(Sciaraffa)中所示般，該文獻揭示內容以引用方式併入本文中)及腿箍部分以防洩漏。通常，彈性部分使形狀適合及/或緊固系統較佳獲得舒適度及可靠性之良好組合。
已知彈性複合物或拉伸物件之許多種建構。一般而言，在兩個相對編織物之間含有諸如拉伸紗線之彈性材料。該等網狀物接合在一起形成含有彈性材料之管或通道。此外，將彈性材料以一定方式連接至相對網狀物中之一或兩者，以致彈性材料使彈性複合物聚集。
為使彈性材料將彈性複合物聚集，一般將彈性材料黏著連接至彈性複合物。彈性材料黏著連接至彈性複合物導致彈性材料之一定量之彈性性質遭破壞。特定言之，在彈性材料經黏著連接至彈性複合物時，彈性材料不再能夠拉伸。亦即其不再有「彈性」。此外，使用黏著劑連接彈性材料或使兩層材料接合可能昂貴、耗時、雜亂，且在一些情況下已發現會不良地影響彈性複合物之硬度。
通常用以製造拉伸物件(諸如上文所述之等物件)之彈性材料或拉伸紗線由彈性人造纖維或橡膠線製得。在建構中，此等材料通常需要相對昂貴之膠合處理及昂貴之彈性黏著劑。另外，因為彈性人造纖維及橡膠絲通常不會容易地結合至基底材料，所以在膠合處理期間必須使用且必須小心操作相對大量之膠/黏著劑以降低在物件使用期間發生之潛變(在拉伸線與基底材料之間的分離)之量。通常使用具有高熔點及快速硬化之彈性連接黏著劑改良紗線與基底之間的結合以降低潛變。工業上利用若干不同類型之膠合應用，每一者自身具有關於成本及潛變效能之優點。
已提出若干超音波技術以用於將物件各層以將彈性材料與物件之相對層固定(例如經由夾住)的方式結合在一起。一種該技術利用在彈性材料以及彈性材料兩側上之相對編織物上完全結合的實心材料棒。第二種技術使彈性材料伸長，導致其狹窄，且接著與相對編織物結合在一起形成略大於狹窄彈性體之管。當彈性材料鬆弛時，其膨脹及「陷」於管中。第三種技術利用相對寬之彈性「帶」，其中相對編織物經由彈性「帶」結合在一起。
以上技術各呈現出關於複合物之可加工性、可利用之彈性材料之類型或經整理彈性複合物之屬性之缺點。此等技術均未涉及彈性材料與物件基底材料之結合，因此彈性或拉伸紗線仍能相對於基底材料之相鄰層略有移動，從而增加潛變之風險。因此，仍需要提供一種使拉伸紗線與拉伸物件(諸如上文所述之拋棄式個人護理物件)之基底材料結合之改良方法。
簡要描述，本發明之實施例尤其包括：包括結合至基底材料之基於丙烯之彈性體聚合物拉伸紗線的拉伸物件，包括該拉伸物件(諸如(但不限於)層狀物、織物、服裝及包括纖維之織品)之製品及製造該拉伸物件之方法。
本發明之一例示性拉伸物件包括基底及至少一種由基於丙烯之彈性體聚合物製成之拉伸紗線，其中該拉伸紗線係結合至該基底且能夠直接機械結合至基底表面。在一例示性實施例中，包括拉伸紗線之拉伸物件為選自包括(但不限於)尿布、失禁物件及個人衛生物件之群的可穿拋棄式物件。在一例示性實施例中，拉伸紗線具有細長及/或平坦之橫截面形狀。
一種製備基於丙烯之彈性體聚合物纖維之例示性方法尤其包括：提供基底材料；提供包含基於丙烯之彈性體聚合物之拉伸紗線；及使該拉伸紗線結合至該基底材料以致拉伸紗線之至少一部分直接機械結合至該基底材料。
可參考以下圖式更充分瞭解本發明之許多態樣。圖式中之組件不一定成比例。
在更詳細地描述本發明之前，應瞭解本發明不限於所述特定實施例，本身當然可變化。亦應瞭解本文中所用之術語僅用於達成描述特定實施例之目的，並不意欲限制，因為本發明之範疇將僅由隨附申請專利範圍來限制。
除非另作定義，否則本文中所用之所有技術及科學術語均具有與一般熟習本發明所屬技術者通常所瞭解之含義相同的含義。雖然任何與本文中所述之方法及材料相似或等效的方法及材料亦可用於實施或測試本發明，但現描述較佳方法及材料。
本說明書中所引用之所有公開案及專利均以引用的方式併入本文中，如同每一個別公開案或專利特別且個別地指出以引用的方式併入一般，且以引用的方式併入本文中以揭示及描述與所引用之公開案有關的方法及/或材料。任何公開案之引用係由於其揭示內容在本申請日期之前，且不應理解為此承認本發明由於先前揭示內容而無權先於該公開案。另外，所提供之公開日期可能不同於實際公開日期，需要獨立確認。
如熟習此項技術者在閱讀本發明後將顯而易知，本文中所描述及說明之每一個別實施例均具有個別組分及特徵，該等特徵在不悖離本發明範疇或精神的情況下易與任何其他若干實施例之特徵分開或組合。任何所述方法可按所述事件之次序進行或按任何其他在邏輯上可能之次序進行。
除非另外指明，否則本發明之實施例將採用在此項技術技能內之化學技術、纖維技術、紡織原料及其類似物。該等技術充分地說明於文獻中。
提出以下實例以為一般技術者提供關於如何執行本文中所揭示及主張之方法及如何使用本文中所揭示及主張之組合物及化合物的完整揭示內容及描述。已努力確保數字(例如量、溫度等)之準確性，但應說明會存在一些誤差及偏差。除非另外指明，否則各份為重量份，溫度以℃為單位且壓力以大氣壓為單位。標準溫度及壓力定義為25℃及1個大氣壓。
在詳細描述本發明實施例之前，應瞭解除非另外指明，否則本發明不限於特定材料、試劑、反應物質、製造方法或其類似物，其本身可變化。亦應瞭解本文中所用之術語僅用於達成描述特定實施例之目的，且不意欲限制。在本發明中亦可能以邏輯上可能之不同順序執行各步驟。
必須指出，如本說明書及隨附申請專利範圍中所用，除非上下文另外明確規定，否則單數形式「一」及「該」包括複數指示物。因此，例如提及「一支撐物」包括複數個支撐物。在本說明書及隨後申請專利範圍中，除非明顯為反意，否則將參考經定義具有以下含義之許多術語。
定義
如本文所用之術語「拉伸物件」係指包括彈性部分之物件及/或包括彈性部分之物件的該彈性部分。舉例而言，尿布包括形成尿布之腿箍及/或腹帶之拉伸物件(例如彈性複合物)；然而，在一些情況下尿布可能係指本身作為拉伸物件之尿布。如本文所用之拉伸物件係指任何一般彈性製品，包括本文所述之結合拉伸紗線。
如本文所用之術語「纖維」係指可用於織物及紗線以及織品製造之絲狀材料。可使用一或多種纖維產生織物或紗線。可根據此項技術中已知之方法使紗線充分拉伸或變形。如本文所用之術語「拉伸紗線」係指一或多種用於製造本發明中所述之拉伸物件之彈性部分的彈性體纖維。在實施例中，拉伸紗線係由基於丙烯之彈性體聚合物纖維製成。
如本文所用之術語「基底材料」係指用於製造如本文所述之拉伸物件且與拉伸紗線結合之材料。基底材料可包括一或多層材料，其中各層可具有相同或不同材料。基底材料通常為用於製造諸如尿布或其他拋棄式吸收性物件之拉伸物件的織物或非編織層。
如本文關於化學品所用之術語「實質上不含」指示意欲將該化學品自物品(例如纖維)排除；然而由於污染、雜質、在共用設備上之加工及其類似因素，所以物品中/上可能存在痕量化學品。在一實施例中，術語「實質上不含」係指物品包括小於約0.001、小於約0.01、小於約0.05、小於約0.1、小於約0.5、小於約1或小於約2重量%之物品中之化學品。詳言之，關於黏著劑(例如用於製造拉伸物件之熱熔膠或其他黏著劑)之術語「實質上不含」指示意欲使黏著劑自物品(例如拉伸紗線)排除或不與該物品(例如拉伸紗線)接觸；然而，由於污染、雜質、共用設備上之加工、噴濺性及其類似因素，所以物品中/上可能存在痕量之黏著劑。
如本文關於化學品所用之術語「實質上少量」指示提及之化學品量遠少於比較方法中所用之化學品(例如黏著劑)之典型量。詳言之，關於黏著劑之術語「實質上少量」指示提及之黏著劑量遠少於比較方法中所用之黏著劑之典型量。在一實施例中，術語「實質上少量」係指物品包括小於約0.001、小於約0.01、小於約0.05、小於約0.1、小於約0.5、小於約1或小於約2重量%之比較方法中所用之化學品(例如黏著劑)。
如下文更詳細描述所述，如本文所用之「基於丙烯之彈性體聚合物」係指包括丙烯主鏈之彈性體聚合物組合物。例示性基於丙烯之聚合物描述於US 2004/0236042及WO05/049672及美國專利第6,881,800號中，各文獻均以引用方式併入本文中。適用於製造本發明彈性體纖維及物件之例示性市售基於丙烯之彈性體聚合物包括VistamaxxTM 1100及VistamaxxTM 2100(ExxonMobil Corporation)。諸如美國專利申請公開案第2009/0298964號(其以引用方式併入本文中)中所述般且如下文所更詳細描述，在實施例中，基於丙烯之彈性體聚合物亦可包括其他組分，諸如(但不限於)視情況存在之二烯及交聯劑(亦稱為輔劑)，以形成基於丙烯之彈性交聯聚合物。如本文所用之術語「基於丙烯之彈性體聚合物」係指兩種類型之調配物。可將由基於丙烯之彈性體聚合物製得之合成纖維捲繞於圓柱芯上以形成供應捲裝。該等纖維可由熔紡法或乾紡法製備且可具有諸如圓形橫截面或平坦「帶狀」橫截面之多種橫截面中之任一者。
討論
本發明之實施例提供拉伸物件，其包括基底及至少一種結合至該基底材料之拉伸紗線，其中該拉伸紗線包括基於丙烯之彈性體聚合物且其中該拉伸紗線能夠直接機械結合至該基底表面。在實施例中，該基底包含至少兩層基底材料，且該拉伸紗線位於兩層基底材料之間且結合至兩層中之每一者。本發明之拉伸物件適用於形成製品，諸如層狀物、織物、服裝及包括纖維之織品之彈性部分。在特定實施例中，本發明之拉伸物件適用於形成諸如(但不限於)尿布、失禁物件及個人衛生物件之可穿拋棄式物件之彈性部分。
在實施例中，基底包括一或多個基底材料層且形成層狀物件，其中拉伸紗線處於層狀物件層之間。基底材料可由多種材料，尤其非編織物或包括各種聚合材料之擠壓薄片製成。在特定實施例中，基底材料為基於丙烯之材料，詳言之非編織基於聚丙烯之材料，其與拉伸紗線之基於丙烯之聚合物極相容。
結合至本發明之拉伸物件之拉伸紗線可具有多種橫斷面形狀。在一實施例中，拉伸紗線可具有傳統圓/球形橫截面或該橫截面之變化形式。在其他實施例中，拉伸紗線具有平坦或帶狀形狀，以致橫截面形狀為細長及/或長方形，具有矩形或橢圓形橫截面或其變化形式。在實施例中，拉伸紗線之橫截面形狀細長，且寬度尺寸大於高度尺寸。
用於本發明拉伸物件中之拉伸紗線包括可視情況交聯之基於丙烯之彈性體聚合物纖維。
基於丙烯之彈性體聚合物
本發明之彈性體纖維由如上定義之基於丙烯之彈性體聚合物製成。基於丙烯之彈性體聚合物可為茂金屬催化之基於丙烯之彈性體聚合物。適用於製備本發明纖維之例示性市售基於丙烯之彈性體聚合物包括VistamaxxTM 1100及VistamaxxTM 2100(Exxon Mobil Corporation)。下文描述其他基於丙烯之彈性體聚合物及包括此等基於聚丙烯之纖維之組合物。
在一些態樣中，彈性體紗線、長絲及纖維可由包括一或多種基於丙烯之彈性體聚合物、一或多種抗氧化劑及一或多種交聯劑(亦稱為輔劑)之摻合物的組合物製成。
術語「基於丙烯之彈性體聚合物」、「基於丙烯之聚合物」及「丙烯聚合物」可互換使用，且包括一或多種基於丙烯之彈性體聚合物、一或多種丙烯-α-烯烴共聚物、一或多種丙烯-α-烯烴-二烯三元共聚物及一或多種丙烯-二烯共聚物。亦包括兩種或兩種以上該等聚合物、共聚物及/或三元共聚物之摻合物。
術語「基於丙烯之彈性體聚合物組合物」係指包括至少一種基於丙烯之彈性體聚合物以及任何可用於提供熔紡長絲或紗線之添加劑的組合物。
基於丙烯之聚合物可藉由使丙烯與一或多種二烯聚合來製備。在至少一個其他特定實施例中，基於丙烯之聚合物可藉由使丙烯與乙烯及/或至少一種C4-C20 α-烯烴、或乙烯及至少一種C4-C20 α-烯烴及一或多種二烯之組合聚合來製備。該一或多種二烯可為共軛二烯或非共軛二烯。該一或多種二烯較佳為非共軛二烯。
共聚單體可為直鏈或分支鏈。直鏈共聚單體包括乙烯或C4-C8 α-烯烴，諸如乙烯、1-丁烯、1-己烯及1-辛烯。分支鏈共聚單體包括4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯及3,5,5-三甲基-1-己烯。在一或多個實施例中，共聚單體可包括苯乙烯。
例示性二烯可包括(但不限於)5-亞乙基-2-降冰片烯(ENB)、1,4-己二烯、5-亞甲基-2-降冰片烯(MNB)、1,6-辛二烯、5-甲基-1,4-己二烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、1,3-環戊二烯、1,4-環已二烯、乙烯基降冰片烯(VNB)、二環戊二烯(DCPD)及其組合。
用於產生基於丙烯之聚合物的適合方法及催化劑見於公開案US 2004/0236042及WO05/049672及美國專利第6,881,800號中，該等案均以引入的方式併入本文中。吡啶胺複合物(諸如WO03/040201中所述之吡啶胺複合物)亦適用於產生適用於本文之基於丙烯之聚合物。催化劑可包含不斷變化之複合物，其進行週期性分子內重排，以便提供所需之立體規律性中斷，如美國專利第6,559,262號中所述(以引用的方式併入本文中)。催化劑可為對丙烯插入具有混合影響之立體剛性複合物，參見Rieger EP1070087(以引用的方式併入本文中)。EP1614699中所述之催化劑亦可用於製造適用於本發明實施例之主鏈，該案以引用的方式併入本文中。
用於製備基於丙烯之彈性體聚合物的聚合方法包括高壓聚合、漿液聚合、氣相聚合、本體聚合、溶液相聚合及其組合。可使用之催化劑系統包括傳統齊格勒-納塔催化劑(Ziegler-Natta catalyst)及單位點茂金屬催化劑系統。所用催化劑可具有高異構特異性(isospecificity)。聚合可藉由連續法或分批法進行，且可包括使用鏈轉移劑、清除劑或熟習此項技術者所熟知之其他此類添加劑。聚合物亦可含有諸如流動改進劑、成核劑及抗氧化劑之添加劑，通常添加該等添加劑以改良或保留樹脂及/或紗線特性。
一種適合之催化劑為大體積配位體過渡金屬催化劑。大體積配位體含有許多鍵結原子(例如碳原子)形成基團，基團可為具有一或多個視情況存在之雜原子的環狀基團。大體積配位體可為茂金屬型環戊二烯基衍生物，其可為單核或多核。一或多個大體積配位體可鍵結於過渡金屬原子。根據盛行之學術理論，假定大體積配位體在聚合過程中位置不變以提供均勻聚合作用。其他配位體可鍵結或配位於過渡金屬，視情況可由諸如烴基或鹵素離去基之輔催化劑或活化劑脫離。假定任何該等配位體之脫離會導致配位點之形成，烯烴單體可在此位點處插入聚合物鏈中。過渡金屬原子為元素週期表第IV、V或VI族過渡金屬。一種適合之過渡金屬原子為第IVB族原子。
適合之催化劑包括單位點催化劑(SSC)。此等催化劑一般含有週期表第3族至第10族之過渡金屬；及至少一個在聚合期間仍鍵結於該過渡金屬之輔助配位體。過渡金屬可呈陽離子態使用，且由輔催化劑或活化劑穩定。實例包括週期表第4族之茂金屬，諸如鈦、鉿或鋯，該等茂金屬以d0單價陽離子態用於聚合中且具有一或兩個如下更詳細描述之輔助配位體。該等用於配位聚合之催化劑的一些特徵包括能夠分離之配位體及使乙烯(烯烴)基團可插入之配位體。
茂金屬可與如鋁氧烷之輔催化劑一起使用，諸如甲基鋁氧烷，其具有如蒸氣壓滲透法所測定之4至30的平均寡聚度。鋁氧烷可經改質，以溶解於直鏈烷烴中或調成漿液使用，但一般調於甲苯溶液中使用。該等溶液可包括未反應之三烷基鋁，且鋁氧烷濃度一般以每公升之Al莫耳數來表示，該數字包括任何未如此反應形成寡聚物之三烷基鋁。當用作輔催化劑時，鋁氧烷一般以莫耳過量使用，相對於過渡金屬之莫耳比在約50或50以上，包括約100或100以上、約1000或1000以下及約500或500以下。
以一定方式在廣泛範圍之可用SSC內選擇SSC，以適合所製造之聚合物類型及與其相關之製程窗口，使得聚合物在製程條件下以每公克SSC(諸如茂金屬)至少約40,000公克聚合物，諸如每公克SSC至少約60,000公克聚合物(包括超過約100,000公克聚合物)之活性產生。藉由在最佳化催化劑選擇下使不同聚合物能夠在不同操作窗口中產生，SSC及任何輔助催化劑組分可少量使用，視情況亦可使用少量清除劑。可使用同樣少量之催化劑滅活劑且可隨後引入各種成本有效之方法，使非極性溶劑再循環且進行處理以移除極性污染物，隨後再用於聚合反應器中。
茂金屬亦可與如非配位陰離子或弱配位陰離子(如本文中所用之術語非配位陰離子包括弱配位陰離子)之輔催化劑一起使用。如聚合進展所證實，無論如何，配位均應足夠地弱，以允許不飽和單體組分插入。可提供非配位陰離子且以此項技術中所述之任何方式與茂金屬反應。
非配位陰離子之前驅體可與所提供之還原價態之茂金屬一起使用。該前驅體可進行氧化還原反應。前驅體可為一離子對，其中前驅體陽離子以一定方式中和及/或消除。前驅體陽離子可為銨鹽。前驅體陽離子可為三苯基衍生物。
非配位陰離子可為鹵化、四芳基取代之基於第10-14族非碳元素之陰離子，尤其為氟基取代芳基上之氫原子或彼等芳基上之烷基取代基上之氫原子的陰離子。
有效的第10-14族元素輔催化劑複合物可衍生自包括四配價第10-14族元素陰離子錯合物之離子鹽，其中A-可表示為
[(M) Q1Q2...Q i ]-，
其中M為一或多種第10-14族非金屬或金屬，諸如硼或鋁，且各Q為有效提供電子或位阻效應，致使[(M') Q1Q2...Q i ]-適用作如此項技術中所瞭解之非配位陰離子的配位體，或足夠數目之Q使得[(M') Q1Q2...Q Q i ]-整體上為有效非配位或弱配位陰離子。例示性Q取代基尤其包括氟化芳基，諸如全氟化芳基，且包括具有除氟取代基之外之取代基(諸如氟化烴基)的經取代之Q基團。例示性氟化芳基包括苯基、聯苯、萘基及其衍生物。
非配位陰離子可以相對於過渡金屬組分之近乎等莫耳量使用，諸如至少約0.25，包括約0.5及約0.8且不超過約4，或約2或約1.5。
代表性茂金屬化合物可具有下式：
L A L B L C i MDE，
其中L A 為以π鍵鍵結於M之經取代之環戊二烯基或雜環戊二烯基輔助配位體；L B 為關於L A 所定義之輔助配位體類別之一員，或為以σ鍵鍵結於M之雜原子輔助配位體J；L A 與L B 配位體可經由第14族元素鍵聯基團共價橋連在一起；L C i 為視情況選用之以配價鍵連接於M之中性非氧化配位體(i等於0至3)；M為第4族或第5族過渡金屬；且D及E獨立地為單陰離子不穩定配位體，各自以α鍵連接於M，視情況橋連於彼此或LA或LB。單陰離子配位體可經適合活化劑置換以允許插入可聚合單體或大單體可插入於過渡金屬組分之空配位點進行配位聚合。
適用作SSC之代表性非茂金屬過渡金屬化合物亦包括四苄基鋯、四雙(三甲基矽烷甲基)鋯、側氧基參(三甲基矽烷甲基)釩、四苄基鉿、四苄基鈦、雙(六甲基二矽烷胺基)二甲基鈦、參(三甲基矽烷甲基)二氯化鈮及參(三甲基矽烷甲基)二氯化鉭。
其他適用作本發明烯烴聚合催化劑之有機金屬過渡金屬化合物將為任何第3-10族有機金屬過渡金屬化合物，其可藉由配位體分離轉化為催化活性陽離子且藉由足夠不穩定而經諸如乙烯之烯系不飽和單體置換之非配位或弱配位陰離子穩定於該活性電子狀態下。
其他有用催化劑包括如第IV族過渡金屬(諸如鋯或鉿)之雙環戊二烯基衍生物的茂金屬。此等衍生物可為含有茀基配位體與環戊二烯基配位體由單個碳原子及矽原子連接之衍生物。Cp環可未經取代及/或橋含有烷基取代基，適合為烷基矽烷基取代基，以幫助諸如PCT公開申請案WO00/24792及WO00/24793中所揭示之茂金屬溶解於烷烴中，該等案各自以引用的方式併入本文中。其他可能的茂金屬包括PCT公開申請案WO01/58912中之茂金屬，該案以引用的方式併入本文中。
其他適合之茂金屬可為雙薄基衍生物或非橋連茚基衍生物，該等物質可在稠合環上之一或多個位置上經具有增加分子量之作用，因此間接允許在較高溫度下聚合之部分取代。
整個催化劑系統可另外包括一或多種有機金屬化合物作為清除劑。該等化合物意謂包括有效自反應環境中移除極性雜質且提高催化劑活性之化合物。雜質可無意中隨任何聚合反應組分一起引入，尤其隨溶劑、單體及催化劑進料一起引入，且會不利地影響催化劑活性及穩定性。其可導致催化活性降低或甚至消除，尤其在電離陰離子前驅體活化催化劑系統時。雜質或催化劑毒物包括水、氧、極性有機化合物、金屬雜質等。可在引入反應容器之前設法移除此等毒物，例如在合成或製備各種組分之後或期間藉由化學處理或細心分離技術來移除，但通常一些少量有機金屬化合物自身將仍用於聚合過程中。
有機金屬化合物一般可包括美國專利第5,153,157號及第5,241,025號及PCT公開案WO91/09882、WO94/03506、WO93/14132及WO95/07941中所揭示之第13族有機金屬化合物，各案以引用的方式併入本文中。適合之化合物包括三乙基鋁、三乙基硼烷、三異丁基鋁、三正辛基鋁、甲基鋁氧烷及異丁基鋁氧烷。鋁氧烷亦可以清除量與其他活化方式一起使用，例如甲基鋁氧烷及三異丁基鋁氧烷與基於硼之活化劑一起使用。該等與催化劑化合物一起使用之化合物之量在聚合反應期間最小化至有效增強活性之量(以及在以雙重作用使用之情況下，活化催化劑化合物所必須之量)，因為過量可能使催化劑中毒。
基於丙烯之聚合物可具有以聚合物重量計，根據重量百分比，約60重量%至約99.7重量%之平均丙烯含量，包括約60重量%至約99.5重量%、約60重量%至約97重量%及約60重量%至約95重量%。在一態樣中，其餘可包括一或多種其他α-烯烴或一或多種二烯。在其他實施例中，該含量以聚合物重量計可為約80重量%至約95重量%丙烯、約83重量%至約95重量%丙烯、約84重量%至約95重量%丙烯及約84重量%至約94重量%丙烯。基於丙烯之聚合物之其餘部分視情況包含二烯及/或一或多種α-烯烴。α-烯烴可包括乙烯、丁烯、己烯或辛烯。當存在兩種α-烯烴時，其可包括諸如乙烯與丁烯、己烯或辛烯之一的任何組合。基於丙烯之聚合物以聚合物重量計，包含約0.2重量%至約24重量%非共軛二烯，包括約0.5重量%至約12重量%、約0.6重量%至約8重量%及約0.7重量%至約5重量%。在其他實施例中，二烯含量以聚合物重量計可為約0.2重量%至約10重量%，包括約0.2重量%至約5重量%、約0.2重量%至約4重量%、約0.2重量%至約3.5重量%、約0.2重量%至約3.0重量%及約0.2重量%至約2.5重量%。在上文或本文別處之一或多個實施例中，基於丙烯之聚合物包含ENB，其量為約0.5重量%至約4重量%，包括約0.5重量%至約2.5重量%及約0.5重量%至約2.0重量%。
在其他實施例中，基於丙烯之聚合物包括一或多種上述範圍之丙烯及二烯，其餘包含一或多種C2及/或C4-C20α-烯烴。一般而言，其將相當於基於丙烯之聚合物包括以聚合物重量計約5重量%至約40重量%之一或多種C2及/或C4-C20α-烯烴。當存在C2及/或C4-C20α-烯烴時，聚合物中該等烯烴之組合量可為約5重量%或5重量%以上且在本文所述之範圍內。該一或多種α-烯烴之其他適合範圍包括約5重量%至約35重量%，包括約5重量%至約30重量%、約5重量%至約25重量%、約5重量%至約20重量%、約5重量%至約17重量%及約5重量%至約16重量%。
基於丙烯之聚合物可具有約5,000,000或5,000,000以下之重量平均分子量(Mw)、約3,000,000或3,000,000以下之數量平均分子量(Mn)、約10,000,000或10,000,000以下之z均分子量(Mz)及約0.95或0.95以上之g'指數(如在聚合物之重量平均分子量(Mw)下使用等規聚丙烯作為基準所量測)，所有該等參數均可藉由尺寸排阻層析(例如3D SEC，如本文所述亦稱為GPC-3D)來測定。
在上文或本文別處之一或多個實施例中，基於丙烯之聚合物可具有約5,000至約5,000,000 g/mole之Mw，包括約10,000至約1,000,000之Mw、約20,000至約500,000之Mw及約50,000至約400,000之Mw，其中Mw係如本文所述來測定。
在上文或本文別處之一或多個實施例中，基於丙烯之聚合物可具有約2,500至約2,500,000 g/mole之Mn，包括約5,000至約500,000之Mn、約10,000至約250,000之Mn及約25,000至約200,000之Mn，其中Mn係如本文所述來測定。
在上文或本文別處之一或多個實施例中，基於丙烯之聚合物可具有約10,000至約7,000,000 g/mole之Mz，包括約50,000至約1,000,000之Mz、約80,000至約700,000之Mz及約100,000至約500,000之Mz，其中Mz係如本文所述來測定。
基於丙烯之聚合物的分子量分佈指數(MWD=(Mw/Mn))(有時稱為「多分散性指數」(PDI))可為約1.5至約40。MWD可具有約40、或約20、或約10、或約5、或約4.5之上限及約1.5、或約1.8、或約2.0之下限。基於丙烯之聚合物的MWD可為約1.8至5且包括約1.8至3。測定分子量(Mn及Mw)及分子量分佈(MWD)之技術為此項技術中所熟知且可見於美國專利第4,540,753號(其基於美國實踐之目的以引入的方式併入本文中)及其中所引用之參考文獻、Macromolecules,1988,第21卷，第3360頁(Verstrate等人)中，且根據美國專利第6,525,157號第5欄第1-44行中所揭示之程序，該等專利均以全文引用的方式併入本文中。
基於丙烯之聚合物可具有約0.95或0.95以上之g'指數值，包括約0.98或0.98以上及約0.99或0.99以上，其中g'為在聚合物Mw下使用等規聚丙烯之固有黏度作為基準來量測。關於在本文中之使用，g'指數定義為：
g'=η b /η l ，
其中η b 為基於丙烯之聚合物的固有黏度且η l 為黏度平均分子量(Mv)與基於丙烯之聚合物相同之線性聚合物的固有黏度。η l =KM v α，K及α為針對線性聚合物所量測之值且應在與g'指數量測所用之儀器相同的儀器上獲得。
如根據ASTM D-1505測試方法所量測，基於丙烯之聚合物在約室溫下可具有約0.85 g/cm3至約0.92 g/cm3之密度，包括約0.87 g/cm3至0.90 g/cm3及約0.88 g/cm3至約0.89 g/cm3。
如根據經修改之ASTM D-I 238(A)測試方法(如下所述)所量測，基於丙烯之聚合物可具有等於或大於約0.2 g/10 min之熔體流動速率MFR(約2.16 kg重量(230℃))。MFR(2.16 kg(230℃))可為約0.5 g/10 min至約200 g/10 min，包括約1 g/10 min至約100 g/10 min。基於丙烯之聚合物可具有約0.5 g/10 min至約200 g/10 min之MFR，包括約2 g/10 min至約30 g/10 min、約5 g/10 min至約30 g/10 min、約10 g/10 min至約30 g/10 min、約10 g/10 min至約25 g/10 min及約2 g/10 min至約10 g/10 min。
如根據ASTM D1646所測定，基於丙烯之聚合物可具有小於約100，諸如小於約75，包括小於約60及小於約30之門尼黏度(Mooney viscosity)ML(1+4)125℃。
根據稍後描述之DSC程序所測定，基於丙烯之聚合物可具有大於或等於約0.5焦耳/公克(J/g)，且可為約80 J/g，包括約75 J/g、約70 J/g、約60 J/g、約50 J/g及約35 J/g之熔化熱(Hf)。基於丙烯之聚合物可具有大於或等於約1 J/g，包括大於或等於約5 J/g之熔化熱。在另一實施例中，基於丙烯之聚合物可具有可為約0.5 J/g至約75 J/g，包括約1 J/g至約75 J/g及約0.5 J/g至約35 J/g之熔化熱(Hf)。
適合之基於丙烯之聚合物及組合物可依據其熔點(Tm)及熔化熱來表徵，該等特性可受共聚單體之存在或阻礙聚合物鏈形成微晶之空間不規則性的影響。在一或多個實施例中，熔化熱可為約1.0 J/g、或1.5 J/g、或約3.0 J/g、或約4.0 J/g、或約6.0 J/g、或約7.0 J/g之下限至約30 J/g、或約35 J/g、或約40 J/g、或約50 J/g、或約60 J/g、或約70 J/g、或約75 J/g、或約80 J/g之上限。
基於丙烯之聚合物的結晶度亦可用結晶度百分比(亦即%結晶度)來表示。在上文或本文別處之一或多個實施例中，基於丙烯之聚合物具有約0.5%至40%，包括約1%至30%及約5%至25%之%結晶度，其中%結晶度係根據如下所述之DSC程序來測定。在另一實施例中，基於丙烯之聚合物可具有小於約40%，包括約0.25%至約25%、約0.5%至約22%及約0.5%至約20%之結晶度。如上文所揭示，最高級聚丙烯之熱能估計為約189 J/g(亦即100%結晶度等於209 J/g)。
除此結晶度之外，基於丙烯之聚合物可具有單一廣泛熔融轉移。基於丙烯之聚合物亦可顯示鄰近於主峰之次熔融峰，但基於本文之目的，該等次熔融峰一起視為單熔點，而該等峰之最高峰(相對於本文所述之基準)係視為基於丙烯之聚合物的熔點。
基於丙烯之聚合物可具有等於或小於約100℃，包括小於約90℃、小於約80℃、及小於或等於約75℃之熔點(由DSC所量測)，包括25℃至約80℃、約25℃至約75℃及約30℃至約65℃之範圍。
可使用差示掃描熱量測定(DSC)程序測定基於丙烯之聚合物之熔化熱及熔融溫度。該方法如下：稱出約0.5公克之聚合物且在約140℃-150℃下使用「DSC模具」及Mylar作為襯板擠壓至約15-20密耳(約381-508微米)之厚度。藉由懸於空氣中(不移除Mylar)使擠壓墊冷卻至周圍溫度。使擠壓墊在室溫(23-25℃)下退火約8天。在此階段結束時，使用衝模自擠壓墊中移除約15-20 mg圓片且置於10微升之鋁製樣品盤中。將樣品置於差示掃描量熱計(Perkin Elmer Pyris 1熱分析系統)中且冷卻至約-100℃。以10℃/min加熱樣品，達到約165℃之最終溫度。記錄為樣品熔融峰下之面積之熱量輸出係熔化熱之量度，且可用每公克聚合物之焦耳數來表示且由Perkin Elmer系統自動計算。熔點係記錄為樣品熔融範圍內相對於與溫度呈函數關係之聚合物熱容量增加之基準量測的最大熱吸收溫度。
如13C NMR所量測，基於丙烯之聚合物可具有約75%或75%以上、約80%或80%以上、約82%或82%以上、約85%或85%以上、或約90%或90%以上之三個丙烯單元之三重立體規正性(triad tacticity)。在一實施例中，該三重立體規正性可為約50%至約99%、約60%至約99%、約75%至約99%、約80%至約99%；且在其他實施例中為約60%至約97%。三重立體規正性為此項技術中所熟知且可由美國專利申請公開案第2004/0236042號中所述之方法來測定，該案以引用的方式併入本文中。
基於丙烯之彈性體聚合物可包括兩種在烯烴含量、二烯含量或兩者含量上有差異之基於丙烯之聚合物的摻合物。
在上文或本文別處之一或多個實施例中，基於丙烯之聚合物可包括由隨機聚合過程所產生之基於丙烯之彈性體聚合物，形成在立體規則之丙烯增長中具有隨機分佈之不規則性的聚合物。其與嵌段共聚物形成對比，在嵌段共聚物中相同聚合物鏈之構成部分各別且依次聚合。
基於丙烯之聚合物亦可包括根據WO 02/36651中之程序製備之共聚物，該案以引用的方式併入本文中。同樣，基於丙烯之聚合物可包括與WO 03/040201、WO 03/040202、WO 03/040095、WO 03/040201、WO 03/040233及/或WO 03/040442中所述之聚合物一致的聚合物，各案均以引用的方式併入本文中。另外，基於丙烯之聚合物可包括與EP 1 233 191及美國專利第6,525,157號中所述之聚合物一致的聚合物以及美國專利第6,770,713號及美國專利申請公開案2005/215964中所述之適合丙烯均聚物及共聚物，各案均以引用的方式併入。基於丙烯之聚合物亦可包括一或多種與EP 1 614 699或EP 1 017 729中所述之聚合物一致的聚合物，各案以引用的方式併入本文中。
接枝(官能化)主鏈
在一或多個實施例中，基於丙烯之聚合物可使用一或多個接枝單體接枝(亦即「官能化」)。如本文中所用，術語「接枝」表示接枝單體共價鍵結於基於丙烯之聚合物之聚合物鏈。
接枝單體可為或包括至少一種烯系不飽和羧酸或酸衍生物，尤其諸如酸酐、酯、鹽、醯胺、醯亞胺及丙烯酸酯。例示性單體包括(但不限於)丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸、甲基順丁烯二酸、甲基反丁烯二酸、順丁烯二酸酐、4-甲基環已烯-1,2-二甲酸酐、雙環(2,2,2)辛烯-2,3-二甲酸酐、1,2,3,4,5,8,9,10-八氫萘-2,3-二甲酸酐、2-氧-1,3-二酮螺(4,4)壬烯、雙環(2,2,1)庚烯-2,3-二甲酸酐、馬來海松酸、四氫鄰苯二甲酸酐、降冰片烯-2,3-二甲酸酐、耐地酸酐、甲基耐地酸酐、雙環庚烯二甲酸酐、甲基雙環庚烯二甲酸酐及5-甲基雙環(2,2,1)庚烯-2,3-二甲酸酐。其他適合之接枝單體包括丙烯酸甲酯及丙烯酸高碳烷酯、甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸高碳烷酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥基甲酯、甲基丙烯酸羥基乙酯及甲基丙烯酸羥基高碳烷酯及甲基丙烯酸縮水甘油酯。順丁烯二酸酐為較佳接枝單體。
在一或多個實施例中，基於丙烯之接枝聚合物包含約0.5重量%至約10重量%烯系不飽和羧酸或酸衍生物，包括約0.5重量%至約6重量%、約0.5重量%至約3重量%；在其他實施例中，約1重量%至約6重量%及約1重量%至約3重量%。當接枝單體為順丁烯二酸酐時，接枝聚合物中之順丁烯二酸酐濃度可為約1重量%至約6重量%，包括約0.5重量%或約1.5重量%作為最小值。
在接枝單體存在下，苯乙烯及其衍生物(諸如對甲基苯乙烯)或其他經高碳烷基取代之苯乙烯(諸如第三丁基苯乙烯)可用作電荷轉移劑以抑制鏈斷裂。此可進一步最小化β斷裂反應且產生較高分子量接枝聚合物(MFR=1.5)。
製備基於丙烯之接枝聚合物
可使用習知技術製備基於丙烯之接枝聚合物。舉例而言，接枝聚合物可在溶液中、在流化床反應器中或藉由熔融接枝來製備。接枝聚合物可藉由在賦予剪切力之反應器(諸如擠壓機反應器)中熔融摻合來製備。單螺桿或雙螺桿擠壓機反應器(諸如同向嚙合擠壓機或異向非嚙合擠壓機)以及共捏合機(諸如由Buss售出之共捏合機)適用於達成此目的。
接枝聚合物可藉由在接枝單體存在下，將基於丙烯之非接枝聚合物與自由基生成催化劑(諸如過氧化物引發劑)熔融摻合來製備。一種適合之接枝反應順序包括使基於丙烯之聚合物熔融，添加且分散接枝單體，引入過氧化物且排出未反應之單體及由過氧化物分解所產生之副產物。其他順序可包括饋入預先溶解於溶劑中之單體及過氧化物。
例示性過氧化物引發劑尤其包括(但不限於)：過氧化二醯，諸如過氧化苯甲醯；過氧化酯，諸如過氧化苯甲酸第三丁酯、過氧化乙酸第三丁酯、O,O-第三丁基-O-(2-乙基己基)單過氧化碳酸酯；過氧化縮酮，諸如正丁基-4,4-二-(第三丁基過氧基)戊酸酯；及過氧化二烷基，諸如1,1-雙(第三丁基過氧基)環己烷、1,1-雙(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、2,2-雙(第三丁基過氧基)丁烷、過氧化二異丙苯、過氧化第三丁基異丙苯、二-(2-第三丁基過氧基異丙基-(2))苯、過氧化物二第三丁基(DTBP)、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己炔、3,3,5,7,7-五甲基-1,2,4-三氧雜環庚烷；及其組合。
聚烯烴熱塑性樹脂
如本文中所用之術語「聚烯烴熱塑性樹脂」係指並非「橡膠」且為具有70℃或70℃以上熔點並由熟習此項技術者認為具有熱塑性(例如暴露於熱時軟化且冷卻至室溫時回至其初始狀態之聚合物)之聚合物或聚合物摻合物的任何材料。聚烯烴熱塑性樹脂可含有一或多種聚烯烴，包括聚烯烴均聚物及聚烯烴共聚物。除非另外規定，否則術語「共聚物」意謂衍生自兩種或兩種以上單體之聚合物(包括三元共聚物、四元共聚物等)，且術語「聚合物」係指具有一或多種不同單體之重複單元的任何含碳化合物。
例示性聚烯烴可由單烯烴單體製備，該等單烯烴單體包括(但不限於)具有2至7個碳原子之單體，諸如乙烯、丙烯、1-丁烯、異丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、5-甲基-1-己烯、其混合物及其與(甲基)丙烯酸酯及/或乙酸乙烯酯之共聚物。聚烯烴熱塑性樹脂組分未經硫化或未交聯。
聚烯烴熱塑性樹脂可含有聚丙烯。如本文中所用之術語「聚丙烯」廣義上意謂熟習此項技術者視為「聚丙烯」之任何聚合物且包括丙烯之均聚物、抗衝聚合物及無規聚合物。用於本文所述之組合物的聚丙烯具有高於約110℃之熔點，包括至少約90重量%丙烯單元且含有彼等單元之等規序列。聚丙烯亦可包括無規序列或間規序列或兩者。聚丙烯亦可包括基本上間規序列，使得聚丙烯之熔點高於約110℃。聚丙烯可僅由丙烯單體衍生(亦即僅具有丙烯單元)，或主要由丙烯(約80%以上丙烯)衍生，其餘衍生自烯烴，諸如乙烯及/或C4-C10 α-烯烴。某些聚丙烯具有高MFR(例如約10、或約15、或約20 g/10 min之下限至約25或約30 g/10 min之上限)。其他聚丙烯具有較低MFR，例如具有小於約1.0之MFR的「分段」聚丙烯。彼等具有高MFR之聚丙烯可易於加工或混配。
聚烯烴熱塑性樹脂可為或包括等規聚丙烯。聚烯烴熱塑性樹脂可含有一或多種結晶丙烯均聚物或丙烯共聚物，其具有如DSC所量測大於約105℃之熔融溫度。例示性丙烯共聚物包括(但不限於)丙烯三元共聚物、丙烯抗衝共聚物、無規聚丙烯及其混合物。共聚單體可具有2個碳原子，或4至12個碳原子，諸如乙烯。該聚烯烴熱塑性樹脂及其製造方法描述於美國專利第6,342,565號中，該案以引用的方式併入本文中。如本文中所用之術語「無規聚丙烯」廣義上意謂具有至多約9重量%，諸如約2重量%至8重量% α-烯烴共聚單體之丙烯共聚物。α-烯烴共聚單體可具有2個碳原子，或4至12個碳原子。
如ASTM D790A所量測，無規聚丙烯可具有約100 kPsi至約200 kPsi之1%正割模數。如ASTM D790A所量測，1%正割模數可為約140 kPsi至170 kPsi，包括約140 kPsi至160 kPsi，或如ASTM D790A所量測，具有約100、約110或約125 kPsi之下限至約145、約160或約175 kPsi之上限。
如ASTM D79所量測，無規聚丙烯可具有約0.85至約0.95 g/cm3之密度，包括約0.89 g/cm3至約0.92 g/cm3之密度，或如ASTM D792所量測，具有約0.85、0.87或0.89 g/cm3之下限至約0.90、0.91、0.92 g/cm3之上限。
其他彈性體組分
基於聚丙烯之彈性體聚合物組合物可視情況包括一或多種其他彈性體組分。其他彈性體組分可為或包括一或多種乙烯-丙烯共聚物(EP)。雖然乙烯-丙烯聚合物(EP)為非結晶聚合物，例如無規或非晶形聚合物，但EP亦可為結晶(包括「半結晶」)聚合物。衍生自乙烯之EP的結晶度可由許多公開之方法、程序及技術測定。可藉由自組合物中移除EP，隨後量測殘餘基於丙烯之聚合物的結晶度來區別EP之結晶度與基於丙烯之聚合物的結晶度。該所量測之結晶度通常使用聚乙烯結晶度來校準且與共聚單體含量有關。在該等情況下結晶度百分比量測為聚乙烯結晶度百分比，因此確立乙烯結晶之起點。
在一或多個實施例中，EP可包括一或多種視情況選用之聚烯，尤其包括二烯；因此，EP可為乙烯-丙烯-二烯(通常稱為「EPDM」)。視情況選用之聚烯視為具有至少兩個不飽和鍵之任何烴結構，其中至少一個不飽和鍵易於併入聚合物中。第二個鍵可部分參與聚合，形成長鏈分支鏈，但較佳提供至少一些在後聚合過程中適於隨後固化或硫化之不飽和鍵。EP或EPDM共聚物之實例包括以商標VISTALON自ExxonMobil Chemicals購得之V722、V3708P、MDV 91-9、V878。若干市售EPDM可以商標Nordel IP及MG級自DOW購得。某些橡膠組分(例如EPDM，諸如VISTALON 3666)包括添加油，其在橡膠組分與熱塑性組分組合前預先摻合。所用添加油類型應為通常與特定橡膠組分結合使用之類型。
視情況選用之聚烯實例包括(但不限於)丁二烯、戊二烯、己二烯(例如1,4-己二烯)、庚二烯(例如1,6-庚二烯)、辛二烯(例如1,7-辛二烯)、壬二烯(例如1,8-壬二烯)、癸二烯(例如1,9-癸二烯)、十一碳二烯(例如1,10-十一碳二烯)、十二碳二烯(例如1,11-十二碳二烯)、十三碳二烯(例如1,12-十三碳二烯)、十四碳二烯(例如1,13-十四碳二烯)、十五碳二烯、十六碳二烯、十七碳二烯、十八碳二烯、十九碳二烯、二十碳二烯、二十一碳二烯、二十二碳二烯、二十三碳二烯、二十四碳二烯、二十五碳二烯、二十六碳二烯、二十七碳二烯、二十八碳二烯、二十九碳二烯、三十碳二烯及具有小於約1000 g/mol之分子量(Mw)的聚丁二烯。直鏈非環狀二烯之實例包括(但不限於)1,4-己二烯及1,6-辛二烯。分支鏈非環狀二烯之實例包括(但不限於)5-甲基-1,4-己二烯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯及3,7-二甲基-1,7-辛二烯。單環脂環二烯之實例包括(但不限於)1,4-環已二烯、1,5-環辛二烯及1,7-環十二碳二烯。多環脂環稠合及橋連環二烯之實例包括(但不限於)四氫茚；降冰片二烯；甲基四氫茚；二環戊二烯；雙環(2,2,1)庚-2,5-二烯；及烯基-、亞烷基-、環烯基-及亞環烷基-降冰片烯[包括例如5-亞甲基-2-降冰片烯、5-亞乙基-2-降冰片烯、5-丙烯基-2-降冰片烯、5-亞異丙基-2-降冰片烯、5-(4-環戊烯基)-2-降冰片烯、5-亞環己基-2-降冰片烯及5-乙烯基-2-降冰片烯]。經環烯基取代之烯烴實例包括(但不限於)乙烯基環己烯、烯丙基環己烯、乙烯基環辛烯、4-乙烯基環己烯、烯丙基環癸烯、乙烯基環十二烯及四環十二碳二烯。
在另一實施例中，其他彈性體組分可包括(但不限於)苯乙烯/丁二烯橡膠(SBR)、苯乙烯/異戊二烯橡膠(SIR)、苯乙烯/異戊二烯/丁二烯橡膠(SIBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氫化苯乙烯丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEB)、苯乙烯-異戊二烯苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SI)、氫化苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SEP)、氫化苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-乙烯嵌段共聚物(SEBE)、苯乙烯-乙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SES)、乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物(EEB)、乙烯-乙烯/丁烯/苯乙烯嵌段共聚物(氫化BR-SBR嵌段共聚物)、苯乙烯-乙烯/丁烯-乙烯嵌段共聚物(SEBE)、乙烯-乙烯/丁烯-乙烯嵌段共聚物(EEBE)、聚異戊二烯橡膠、聚丁二烯橡膠、異戊二烯丁二烯橡膠(IBR)、聚硫化物、腈橡膠、氧化丙烯聚合物、星形分支鏈丁基橡膠及鹵化星形分支鏈丁基橡膠、溴化丁基橡膠、氯化丁基橡膠、星形分支鏈聚異丁烯橡膠、星形分支鏈溴化丁基(聚異丁烯/異戊二烯共聚物)橡膠；聚(異丁烯-共-烷基苯乙烯)、適合之異丁烯/甲基苯乙烯共聚物，諸如異丁烯/間溴甲基苯乙烯、異丁烯/溴甲基苯乙烯、異丁烯/氯甲基苯乙烯、鹵化異丁烯環戊二烯及異丁烯/氯甲基苯乙烯及其混合物。其他彈性體組分包括氫化苯乙烯-丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)及氫化苯乙烯異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。
其他彈性體組分亦可為天然橡膠或包括天然橡膠。天然橡膠由Subramaniam詳細描述於RUBBER TECHNOLOGY 179-208(1995)中。適合之天然橡膠可選自由諸如SMR CV、SMR 5、SMR 10、SMR 20及SMR 50之馬來西亞橡膠(Malaysian rubber)及其混合物組成之群，其中該等天然橡膠在約100℃下具有約30至120，包括約40至65之門尼黏度(ML 1+4)。本文中所提及之門尼黏度測試係根據ASTM D-1646。
其他彈性體組分亦可為或包括一或多種合成橡膠。適合之市售合成橡膠包括NATSYNTM(Goodyear Chemical Company)及BUDENETM 1207或BR 1207(Goodyear Chemical Company)。適合之橡膠為高順式-聚丁二烯(順式-BR)。「順式-聚丁二烯」或「高順式-聚丁二烯」意謂使用1,4-順式聚丁二烯，其中順式組分之量為至少約95%。用於組合物中之高順式-聚丁二烯商品之一實例為BUDENETM 1207。
其他彈性體組分可佔至多約50 phr(每一百份橡膠的份數)、至多約40 phr或至多約30 phr。在一或多個實施例中，其他橡膠組分之量可具有約1、或約7、或約17、或約20 phr之下限至約25、約35或約50 phr之上限。
添加油
基於丙烯之彈性體聚合物組合物可視情況包括一或多種添加油。不應將該等「添加油」與如本發明中所用之「整理油」混淆。如本文所用之「添加油」係指與如上所定義施用於所形成之纖維表面之整理油相對比，在基於丙烯之彈性體聚合物製備期間所添加之該等油。術語「添加油」包括「加工油」及「增量油」。舉例而言，「添加油」可包括烴油及增塑劑，諸如有機酯及合成增塑劑。許多添加油來源於石油餾分，且具有特定ASTM名稱，視其屬於石蠟油、環烷烴油或芳族油之類型而定。其他類型添加油包括礦物油、α烯烴合成油，諸如液體聚丁烯，例如以商標Parapol銷售之產品。亦可使用除基於石油之油以外的添加油，諸如來源於煤焦油及松焦油之油，以及合成油，例如聚烯烴物質(例如SpectaSynTM及ElevastTM，兩者皆由ExxonMobil Chemical Company供應)。
此項技術中熟知何種類型油應與特定橡膠一起使用以及油之適合量(數量)。所存在之添加油之量可為每100重量份橡膠與熱塑性組分之摻合物約5至約300重量份。添加油之量亦可表示為每100重量份橡膠組分約30至250重量份或約70至200重量份。或者，添加油之數量可基於橡膠總量，且定義為添加油與橡膠總量之重量比，且該量在某些情況下可為加工油與增量油之組合量。該比率可為例如約0至約4.0/1。亦可使用其他具有任何以下下限及上限之範圍：約0.1/1、或0.6/1、或約0.8/1、或約1.0/1、或約1.2/1、或約1.5/1、或約1.8/1、或約2.0/1、或約2.5/1之下限；及約4.0/1、或約3.8/1、或約3.5/1、或約3.2/1、或約3.0/1、或約2.8/1之上限(其可與任何上述下限組合)。可使用較大量之添加油，但缺點為通常降低組合物之機械強度或滲出油或兩者。
聚丁烯油為適合之油。例示性聚丁烯油具有小於約15,000之Mn，且包括具有3至8個碳原子且更佳4至6個碳原子之烯烴衍生單元之均聚物或共聚物。聚丁烯可為C4殘餘液之均聚物或共聚物。稱為「聚丁烯」聚合物之例示性低分子量聚合物描述於例如SYNTHETIC LUBRICANTS AND HIGH-PERFORMANCE FUNCTIONAL FLUIDS 357-392(Leslie R. Rudnick及Ronald L. Shubkin,編,Marcel Dekker 1999)中(下文中稱為「聚丁烯加工油」或「聚丁烯」)。
聚丁烯加工油可為至少具有異丁烯衍生單元及視情況選用之1-丁烯衍生單元及/或2-丁烯衍生單元之共聚物。聚丁烯可為異丁烯之均聚物，或異丁烯與1-丁烯或2-丁烯之共聚物，或異丁烯與1-丁烯及2-丁烯之三元共聚物，其中異丁烯衍生單元為約40至100重量%之共聚物，1-丁烯衍生單元為約0至40重量%之共聚物，且2-丁烯衍生單元為約0至40重量%之共聚物。聚丁烯為共聚物或三元共聚物，其中異丁烯衍生單元為約40至99重量%之共聚物，1-丁烯衍生單元為約2至40重量%之共聚物，且2-丁烯衍生單元為約0至30重量%之共聚物。聚丁烯亦可為三種單元之三元共聚物，其中異丁烯衍生單元為約40至96重量%之共聚物，1-丁烯衍生單元為約2至40重量%之共聚物，且2-丁烯衍生單元為約2至20重量%之共聚物。另一適合聚丁烯為異丁烯與1-丁烯之均聚物或共聚物，其中異丁烯衍生單元為約65至100重量%之均聚物或共聚物，且1-丁烯衍生單元為約0至35重量%之共聚物。適合加工油之商業實例包括PARAPOLTM系列之加工油或聚丁烯級或得自Soltex Synthetic Oils之IndopolTM及得自BP/Innovene之潤滑油。
在另一實施例中，加工油可佔約1至60 phr，包括約2至40 phr、約4至35 phr及約5至30 phr。
交聯劑/輔劑
基於丙烯之彈性體聚合物組合物可視情況包括一或多種交聯劑，亦稱為助劑。適合之助劑可包括液體及金屬多官能性丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯、官能化聚丁二烯樹脂、官能化三聚氰酸酯及異三聚氰酸烯丙酯。更特定言之，適合助劑可包括(但不限於)多官能乙烯基或烯丙基化合物，諸如三聚氰酸三烯丙酯、異三聚氰酸三烯丙酯、四甲基丙烯酸異戊四醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、順丁烯二酸二烯丙酯、順丁烯二酸二炔丙基酯、三聚氰酸單烯丙基二炔丙酯、偶氮二異丁腈及其類似物及其組合。市售交聯劑/助劑可購自Sartomer。
基於丙烯之彈性體聚合物組合物可含有以聚合物組合物之總重量計約0.1重量%或0.1重量%以上之助劑。以聚合物組合物之總重量計，助劑之量可為約0.1重量%至約15重量%。在一或多個實施例中，助劑之量以摻合物之總重量計可具有約0.1重量%、約1.5重量%或約3.0重量%之下限至約4.0重量%、約7.0重量%或約15重量%之上限。在一或多個實施例中，助劑之量以聚合物組合物之總重量計可具有約2.0重量%、約3.0重量%或約5.0重量%之下限至約7.0重量%、約9.5重量%或約12.5重量%之上限。
抗氧化劑
基於丙烯之彈性體聚合物組合物可視情況包括一或多種抗氧化劑。適合之抗氧化劑可包括受阻酚、亞磷酸酯、受阻胺、由Ciba Geigy Corp製造之Irgafos 168、Irganox 1010、Irganox 3790、Irganox B225、Irganox 1035、Irgafos 126、Irgastab 410、Chimassorb 944等。該等抗氧化劑可添加至彈性體組合物中以防止在成型或製造操作期間降解及/或較佳控制鏈降解程度，在基於丙烯之彈性體聚合物組合物暴露於電子束之情況下尤其有用。
以摻合物之總重量計，基於丙烯之彈性體組合物含有至少約0.1重量%抗氧化劑。在一或多個實施例中，抗氧化劑之量以摻合物之總重量計可為約0.1重量%至約5重量%。在一或多個實施例中，以摻合物之總重量計，抗氧化劑之量可具有約0.1重量%、約0.2重量%或約0.3重量%之下限至約1重量%、約2.5重量%或約5重量%之上限。在一或多個實施例中，抗氧化劑之量以摻合物之總重量計為約0.1重量%。在一或多個實施例中，抗氧化劑之量以摻合物之總重量計為約0.2重量%。在一或多個實施例中，抗氧化劑之量以摻合物之總重量計為約0.3重量%。在一或多個實施例中，抗氧化劑之量以摻合物之總重量計為約0.4重量%。在一或多個實施例中，抗氧化劑之量以摻合物之總重量計為約0.5重量%。
摻合物及添加劑
在一或多個實施例中，諸如基於丙烯之聚合物及視情況選用之一或多種聚烯烴熱塑性樹脂、其他彈性體組分、添加油、助劑及抗氧化劑之個別物質及組分可藉由熔融混合來摻合，形成摻合物。能夠產生剪切力且進行混合之機械裝置之實例包括具有捏合機或含一或多個混合頭或螺槽之混合元件的擠壓機、具有一或多個螺桿之擠壓機、同向或異向型擠壓機、班布里混合機(Banbury mixer)、法雷爾連續混合機(Farrell Continuous mixer)及布斯捏合機(Buss Kneader)。可藉由選擇一種上述機械裝置與選擇捏合或混合元件、螺桿設計及螺桿速度(<3000 RPM)組合來實現所需混合類型及強度、溫度及滯留時間。
在一或多個實施例中，摻合物中基於丙烯之聚合物之量可具有約60重量%、約70重量%或約75重量%之下限至約80重量%、約90重量%或約95重量%之上限。在一或多個實施例中，摻合物中一或多種聚烯烴熱塑性組分之量可具有約5重量%、約10重量%或約20重量%之下限至約25重量%、約30重量%或約75重量%之上限。在一或多個實施例中，摻合物中其他彈性體組分之量可具有約5重量%、約10重量%或約15重量%之下限至約20重量%、約35重量%或約50重量%之上限。
在一或多個實施例中，助劑、抗氧化劑及/或其他添加劑可與其他聚合物組分同時引入，或在使用擠壓機或布斯捏合機的情況下稍後在下游引入，或僅在時間上稍遲些引入。除所述之助劑及抗氧化劑之外，其他添加劑可包括防黏劑、抗靜電劑、紫外線穩定劑、發泡劑及加工助劑。添加劑可呈純形式或母體混合物形式添加於摻合物中。
固化產物
所形成之物件(例如擠壓物件)可為纖維、紗線或薄膜，且可至少部分交聯或固化。交聯向該等物件提供具有耐熱性，適用於物件(諸如纖維或紗線)暴露於較高溫度時。如本文中所用之術語「耐熱」係指聚合物組合物或由聚合物組合物形成之物件能夠通過本文所述之高溫熱定型及染色測試。
如本文所用之術語「固化」、「交聯」、「至少部分固化」及「至少部分交聯」係指組合物以其總重量計具有至少約2重量%不溶物。可將本文所述之基於聚丙烯之彈性體組合物固化至一定程度，使得以二甲苯作為溶劑藉由索格利特萃取(Soxhlet extraction)時提供至少約3重量%、或至少約5重量%、或至少約10重量%、或至少約20重量%、或至少約35重量%、或至少約45重量%、或至少約65重量%、或至少約75重量%、或至少約85重量%、或小於約95重量%之不溶物。
在一特定實施例中，在物件成型或擠壓後藉由電子射束或簡稱「電子束」實現交聯。適合之電子束設備可購自E-BEAM Services,Inc。在一特定實施例中，採用約100 kGy或100 kGy以下之劑量的電子，多次暴露。來源可為任何在約150千電子伏(KeV)至約12兆電子伏(MeV)之範圍內操作且功率輸出能夠供應所需劑量之電子束產生器。可將電子電壓調節至適當位準，其可為例如約100,000、約300,000、約1,000,000、約2,000,000、約3,000,000、約6,000,000。可使用各種用於輻射聚合物及聚合物件之設備。
有效輻射一般在約10 kGy(千戈瑞)至約350 kGy，較佳約20 kGy至約350 kGy，或約30 kGy至約250 kGy，或約40 kGy到約200 kGy之間的劑量下進行。在此實施例之一特定態樣中，輻射在室溫下進行。
在另一實施例中，除電子束固化之外，可藉由暴露於一或多種化學試劑來實現交聯。例示性化學試劑包括(但不限於)過氧化物及其他自由基產生劑、硫化合物、酚系樹脂及矽烷。在該實施例之一特定態樣中，交聯劑為流體或轉化為流體，使其可均勻地施用於物件。流體交聯劑包括彼等為氣體(例如二氯化硫)、液體(例如Trigonox C，可購自Akzo Nobel)、溶液(例如於丙酮中之過氧化二異丙苯)或其懸浮液(例如過氧化二異丙苯於水中之懸浮液或乳液，或基於過氧化物之氧化還原系統)之流體交聯劑。
例示性過氧化物包括(但不限於)過氧化二異丙苯、過氧化二第三丁基、過苯甲酸第三丁酯、過氧化苯甲醯、氫過氧化異丙苯、過辛酸第三丁酯、甲基乙基酮過氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷、過氧化月桂基、過乙酸第三丁酯。使用時，過氧化物固化劑一般選自有機過氧化物。有機過氧化物之實例包括(但不限於)過氧化二第三丁基、過氧化二異丙苯、過氧化第三丁基異丙苯、α,α-雙(第三丁基過氧基)二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烷、1,1-二(第三丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷、正丁基-4,4-雙(第三丁基過氧基)戊酸酯、過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯、過氧化二月桂醯、2,5-二甲基-2,5-二(第三丁基過氧基)己烯-3及其混合物。亦可使用過氧化二芳基、過氧化酮、過氧化二碳酸酯、過氧化酯、過氧化二烷基、氫過氧化物、過氧化縮酮及其混合物。
在一或多個實施例中，可使用矽氫化技術進行交聯。
在一或多個實施例中，可在惰性氛圍或氧限制氛圍下進行交聯。可藉由使用氦氣、氬氣、氮氣、二氧化碳、氙氣及/或真空提供適合氛圍。
可使用諸如以下之交聯催化劑促進藉由化學試劑或藉由輻射進行之交聯：有機鹼、羧酸及有機金屬化合物，包括鉛、鈷、鐵、鎳、鋅及錫之有機鈦酸鹽及錯合物或羧酸鹽(諸如二月桂酸二丁基錫、順丁烯二酸二辛基錫、二乙酸二丁基錫、二辛酸二丁基錫、乙酸亞錫、辛酸亞錫、環烷酸鉛、辛酸鋅、環烷酸鈷及其類似物)。
拉伸物件
本發明之實施例包括拉伸物件，其包括至少部分由基底材料製成之基底、及至少一種如上所述包括基於丙烯之彈性體聚合物的拉伸紗線。在本發明之拉伸物件中，拉伸紗線可結合至基底且能夠直接機械結合至基底表面。在實施例中，可在不使用黏著劑之情況下使拉伸紗線與基底材料機械結合。在一些實施例中，可使用實質上少量之黏著劑以有助於維持拉伸紗線相對於基底材料之位置。在實施例中，使拉伸紗線之至少一部分直接機械結合至基底表面且實質上不含黏著劑。
在以上所討論中，用於製備本發明拉伸物件之拉伸紗線可具有多種橫截面形狀，該等橫截面形狀包括(但不限於)圓形、扁平形、長方形或「帶狀」。在一實施例中，拉伸紗線可具有傳統圓/球形橫截面或該橫截面之變化形式。在其他實施例中，拉伸紗線具有平坦或帶狀形狀，以致橫截面形狀為細長及/或長方形，具有矩形或橢圓形橫截面或其變化形式。在實施例中，拉伸紗線之橫截面形狀係細長，且寬度尺寸大於高度尺寸。
如上所述，在一些例示性實施例中，可使基於乙烯-丙烯之彈性體聚合物交聯。因此，如上文所詳細描述般，在一些實施例中，基於乙烯-丙烯之聚合物亦包括二烯及/或交聯劑。在實施例中，二烯係選自以下：5-亞乙基-2-降烯(ENB)；1,4-己二烯；5-亞甲基-2-降烯(MNB)；1,6-辛二烯；5-甲基-1,4-己二烯；3,7-二甲基-1,6-辛二烯；1,3-環戊二烯；1,4-環己二烯；乙烯基降烯(VNB)；二環戊二烯(DCPD)及其組合。在實施例中，交聯劑係選自以下：多官能性丙烯酸酯、多官能性甲基丙烯酸酯、官能化聚丁二烯樹脂、官能化三聚氰酸酯及異三聚氰酸烯丙酯及其組合。
在彈性體聚合物可藉由包含二烯及/或交聯劑來交聯之實施例中，產生本發明之拉伸物件的方法可進一步包括在將拉伸紗線併入拉伸物件之前或之後的某一時間點使纖維交聯。在纖維製造過程中，可在紡絲之後但在捲繞成為捲裝之前使纖維交聯，或可在纖維形成下游之某一時間點，諸如在併入本發明之拉伸物件中之前或在已將纖維併入最終用途物件之後使纖維交聯。交聯可藉由熟習此項技術者已知之各種方法來實現，該等方法包括(但不限於)加熱、化學催化、電子束及其類似方法，諸如上文所述般。在一實施例中，藉由將本發明之纖維曝露於電子束輻射達到交聯目的。其他交聯方法包括γ輻射、加熱、紫外光、化學催化或其組合。
在實施例中，可使用實質上少量之黏著劑防止紗線在基底材料層之間四處移動；因此在該等實施例中，該紗線接觸實質上少量黏著劑。
在其他實施例中，使用不同方法以有助於防止該紗線在基底材料層之間側向移動且因此不需要黏著劑。在該等實施例中，拉伸紗線實質上不含黏著劑。在該等實施例中，可利用超音波技術沿拉伸紗線產生超音波焊點或黏著點，及/或使基底材料層在鄰近拉伸紗線之點彼此超音波結合，從而產生或多或少夾住絲之「軌道」或「通道」，藉此重新訓練紗線移動。
在一例示性實施例中，在將基於丙烯之彈性體聚合物拉伸紗線併入及結合至拉伸物件之前使紗線交聯。交聯賦予彈性體聚合物較高熔點及改良之穩定性，使其在諸如熱熔/熱塑性結合或超音波結合步驟之加工步驟中更耐用。因此，在使用交聯拉伸紗線之實施例中，可排除黏著劑，因為可使用較高溫度熱塑性結合而不會發生如在較低熔點之彈性體下可能發生之所施用熱將會使紗線斷裂的潛在問題。
另外，在非交聯之基於丙烯之彈性體聚合物紗線之情況下，在超音波結合期間一般最好務必在超音波結合過程中降低或消除紗線張力以避免紗線之潛在斷裂。然而，通常在諸如拋棄式尿布之拉伸物件製造過程中，使拉伸紗線結合至基底材料，同時使拉伸紗線處於實質上伸長狀態，以便在結合之後使基底材料聚集於拉伸紗線結合點之間，從而形成拉伸物件。因此，在實施例中，在超音波結合或其他結合方法期間，藉由將「手指」置於結合點之任一側以降低結合期間「手指」之間紗線上的張力可降低或消除拉伸紗線拉力。結合之後，可移出手指且使張力回歸紗線。在實施例中，若使用交聯之基於丙烯之彈性體聚合物紗線，則可取消「用指觸摸(fingering)」方法，此係因為交聯紗線之強度增加使其超音波結合同時處於實質上伸長之狀態而不會斷裂。在實施例中，可使用交聯拉伸紗線，且可沿紗線之長度進行熱塑性結合及/或超音波結合，從而產生穩固機械結合。在一些該等實施例中，拉伸紗線可能實質上不含黏著劑。
在使用非可交聯之基於丙烯之彈性體聚合物紗線之實施例中，可在紗線之各端及/或沿紗線長度以一定結合間隔進行熱塑性及/或超音波結合，以使紗線直接機械結合至基底材料。然而，在實施例中，紗線可能仍能夠在結合點之間的區域中相對於基底材料來回移動。因此，在一些實施例中，除熱塑性及/或超音波結合之外可利用相對少量之黏著劑以有助於防止紗線相對於基底材料移動/滑動(例如潛變)。黏著劑之相對少量遠少於當黏著劑為用以使拉伸紗線連接至拉伸物件之僅有或主要結合方法時通常用以使拉伸紗線與層狀物結合之量。
在本發明之實施例中，本發明之拉伸物件可形成製品，諸如(但不限於)拋棄式吸收性服裝，諸如嬰兒尿布或培訓褲、成人失禁產品及在此項技術中熟知之其他該等產品。該等物件之建構為熟習此項技術者所已知，但已在本文中簡要描述。通常，該等服裝之底盤包括至少兩層基底材料：液體可滲透體接觸襯片(或「頂片」)、液體不可滲透底片(或「背片」)(統稱為「薄片」)及通常由非編織隨機排列纖維墊製成且一般置於頂片與背片之間的吸濕性芯纖維(或「吸收性芯」)。此等服裝通常進一步包括各種彈性組分及緊固系統以有助於服裝之使用且其通常包含額外薄片。
用以形成本發明拉伸物件之基底材料(例如適用作與拉伸紗線結合之基底材料之第一層及第二層之材料)包括(但不限於)：非編織材料，諸如紡黏或熔噴熱塑性聚合物，諸如聚烯烴；黏梳編織物(bonded carded webs)；薄膜材料，諸如聚烯烴、乙烯乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙酯及聚酯薄膜；發泡體材料，諸如聚烯烴泡沫；編織材料，諸如編織聚丙烯、聚乙烯或聚酯織物；及上述非編織材料、薄膜材料、發泡體材料及編織材料之複合物及層狀物。在本發明之一例示性實施例中，基底材料之第一層及第二層皆非整體地形成。亦即，基底材料之第一層及第二層表示未藉由與熱、黏著或類似連接技術不同的方式接合之獨立元件；各層並非經由摺疊法由一整片材料形成。在本發明之另一特定實施例中，第一及第二基底材料層係整體上經由摺疊法由單一整片材料形成。
拉伸物件之第一層及/或第二層可有彈性或可伸長地拉伸。在特定實施例中，第一層及第二層中之一或兩者可提供不小於約20%，或者不小於約60%；及最終或者不小於約100%之拉伸伸長。在特定實施例中，第一層或第二層可提供在250公克/英吋(g/in)下量測之不大於約120%；或者不大於約100%；及最終或者不大於約50%之拉伸伸長。因此，第一層或第二層通常可提供在250 g/in下量測之不小於約20%且不大於約120%之拉伸伸長；但近似百分比可根據拉伸物件之通用設計及預定用途改變。此外，第一層之拉伸伸長與第二層之拉伸伸長可能不同。
在一特定實施例中，基底材料係由諸如紡黏或熔噴聚乙烯或聚丙烯材料之非編織材料形成。當需要提供一般液體可滲透之彈性複合物時，可適當地用界面活性劑處理紡黏材料以使其具一般具有親水性。若希望產生一般液體不滲透之彈性複合物，則基底材料或基底材料之第一層或第二層中之一者可包括液體不可滲透薄膜，諸如聚烯烴薄膜，或可熔材料之第一或第二層可包括紡黏-熔噴-紡黏或其他適當液體不可滲透非編織物。
製造本發明之拉伸物件之方法的實施例包括以下步驟：提供基底材料；提供包含基於丙烯之彈性體聚合物之拉伸紗線；及使該拉伸紗線結合至該基底材料以致該拉伸紗線之至少一部分直接機械結合至基底材料。圖2說明使拉伸紗線結合於基底材料兩層之間從而形成拉伸物件之方法的一個實施例。
如圖2中所示，使用本發明之方法製造拉伸物件或組件(40)，其中將多股基於丙烯之彈性體紗線(30)夾在基底材料之兩個平坦薄片(22及24)(例如非編織或擠壓薄片等)之間。或者，可將一個非編織薄片摺疊以包裹彈性體紗線股。
可使組合之紗線及基底材料一起穿過視情況加熱之夾持捲筒(36及38)之表面中間以形成拉伸物件(40)。在彈性體紗線附近之夾持或捲筒表面壓力及溫度受到控制以：1)使紗線股表面軟化到足以藉由基底材料之表面改變或「模製」，藉此增加紗線-基底結合且降低可能之紗線潛變，或2)使紗線股之表面輕微熔融且直接結合至基底材料，藉此增加結合強度且降低紗線潛變之可能性。
在一實施例中，可在即將使組合材料一起穿過捲筒之表面中間以形成拉伸物件(40)之前將相對少量之黏著劑(34)直接施用於紗線股上、基底材料之表面上或捲筒(36及38)之夾持點。
在一實施例中，為達到最大結合，可使結合之拉伸物件(40)穿過具有控制之夾持壓力及表面溫度之另一組視情況加熱之捲筒(42及44)以藉由相同機制進一步增加機械結合。
或者，另一組加熱捲筒可經超音波焊接裝置(未圖示)替換，其可受到控制從而以有規律間隔或所需間距將紗線股超音波焊接至基底。在圖2中，用正饋退繞機(positive feed unwinder)饋入之紗線僅供說明之用。越端退紗方法亦可用以饋入彈性體紗線。
在形成本發明之拉伸物件之另一例示性方法中，藉由熱及壓力進行之機械結合經超音波焊接來替換。在一例示性方法中，可使樣品之一端穿過超音波焊機。接著拉長(例如伸長、拉伸)拉伸紗線且使另一端穿過超音波焊機。可將少量黏著劑視情況添加至拉伸紗線上或附近之包夾基底層之間，以進一步使包夾材料以與上述類似之方式結合在一起。圖1說明尿布(10)內拉伸物件之建構。如所示，可將本發明之拉伸物件併入通常稱為內部腿箍/豎箍(12)之區域及/或稱為外部腿箍(14)之區域。亦可使用相同方法連接腰帶或腹帶(16)。
實例
本發明之實施例已進行描述，一般而言，以下實例描述本發明之一些其他實施例。儘管與以下實例及相應正文及圖式結合描述本發明之實施例，但不意欲將本發明之實施例限於此描述中。相反，意欲涵蓋包括在本發明之實施例之精神及範疇內的所有替代物、修改及相等物。
在下文實例中，將多個基於丙烯之彈性體聚合物紗線夾在輕型非編織織物層之間。使用以下所述之方法使彈性體拉伸紗線結合至基底材料層。樣品模擬尿布內上文所述及如圖1中所示之尿布(10)之內部腿箍(12)及外部腿箍(14)所示之通常稱為內部腿箍/豎箍或外部腿箍之結構的建構。
實例1
在此實例中，使用圖2中所示之方法建構拉伸物件，以模擬尿布內諸如腿箍或腹帶之結構之建構。參考圖2中所示之系統(20)描述此實例。首先，由大捲筒(分別為26及28)供應兩個基底材料之平坦薄片(第一層22及第二層24)。由捲裝(32)供應多種基於丙烯之彈性體聚合物紗線(30)。使拉伸紗線穿過基底材料之第一層與第二層之間以致紗線「夾在」兩個基底材料層之間。將少量黏著劑(34)施用於紗線股上，之後使紗線及基底材料組合且一起穿過加熱夾持捲筒(36及38)之表面中間。溫度及壓力使紗線表面熔融且直接結合至基底材料及/或使紗線股表面軟化到足以藉由基底材料表面改變或模製，從而增加紗線-基底結合。為增加結合，在控制夾持壓力及表面溫度下使拉伸物件(40)進一步穿過另一組加熱捲筒(42及44)以進一步增加拉伸紗線與基底材料之間的機械結合。或者(未圖示)，第二組加熱夾持捲筒可經超音波焊接裝置替換以使紗線股超音波焊接至基底。
實例2
在此實例中，熱及壓力結合經超音波焊接替換。在此實例中，在拉伸紗線之一端，使樣品(紗線夾在基底材料兩層之間)穿過超音波焊機以使拉伸紗線結合至基底材料。接著拉長(例如拉伸)拉伸紗線，且使另一端穿過超音波焊機，以致使拉伸紗線在拉伸紗線之各端藉由超音波焊接點機械結合至基底材料。接著，用少量黏著劑或藉由超音波焊接點使基底材料層結合在一起以將結合拉伸紗線夾於物件內。
應注意，本文中比率、濃度、量及其他數字資料可呈範圍格式表示。應瞭解此類範圍格式係基於便利及簡便而使用，因此應以靈活方式解釋為不僅包括明確敍述作為該範圍界限之數值，而且亦包括所有涵蓋於該範圍內之單個數值或子範圍，如同各數值及子範圍明確敍述一般。舉例說明，「約0.1%至約5%」之濃度範圍應解釋為不僅包括明確敍述之約0.1重量%至約5重量%之濃度，而且亦包括所指示範圍內之個別濃度(例如1%、2%、3%及4%)及子範圍(例如0.5%、1.1%、2.2%、3.3%及4.4%)。術語「約」可包括所修飾數值之±1%、±2%、±3%、±4%、±5%、±8%或±10%。另外，片語「約『x』至『y』」包括「約『x』至約『y』」。
可對上述實施例進行許多變化及修改。所有該等修改及變化均意欲包括在本文中本發明之範疇內且由以下申請專利範圍加以保護。
10．．．尿布
12．．．內部腿箍/豎箍
14．．．外部腿箍
16．．．腰帶或腹帶
22．．．基板材料之第一層平坦薄片
24．．．基板材料之第二層平坦薄片
26．．．大捲筒
28．．．大捲筒
30．．．基於丙烯之彈性體紗線股
32．．．捲裝
34．．．黏著劑
36．．．夾持捲筒
38．．．夾持捲筒
40．．．拉伸物件或組件
42．．．加熱捲筒
44．．．加熱捲筒
圖1以尿布圖示本發明之例示性拉伸物件，顯示本發明之拉伸紗線在尿布之腿箍及腹帶中之位置。
圖2圖示用以執行製造本發明之拉伸物件且使拉伸紗線結合於本發明之例示性拉伸物件層之間的方法之例示性系統。
10．．．尿布
12．．．內部腿箍/豎箍
14．．．外部腿箍
16．．．腰帶或腹帶

Claims (31)

  1. 一種拉伸物件，其包含：基底，其包含基底材料，及至少一種拉伸紗線，其包含多於一種的彈性體纖維，該彈性體纖維包含基於丙烯之彈性體聚合物，其中該拉伸紗線係結合至該基底且其中該拉伸紗線能夠直接機械結合至基底表面。
  2. 如請求項1之拉伸物件，其進一步包含實質上少量之黏著劑與該拉伸紗線及該基底材料接觸。
  3. 如請求項1之拉伸物件，其中該拉伸紗線實質上不含黏著劑。
  4. 如請求項1之拉伸物件，其中該基底包含至少兩層基底材料且其中該拉伸紗線係位於兩層基底材料之間且結合至兩層中之每一者。
  5. 如請求項1之拉伸物件，其中該基底材料包含基於聚丙烯之非編織或擠壓織物。
  6. 如請求項1之拉伸物件，其中該基於丙烯之彈性體聚合物進一步包含二烯及交聯劑，且其中該基於丙烯之彈性體聚合物能夠交聯。
  7. 如請求項6之拉伸物件，其中該紗線至少部分交聯。
  8. 如請求項6之拉伸物件，其中該二烯係選自由以下組成之群：5-亞乙基-2-降烯(ENB)；1,4-己二烯；5-亞甲基-2-降烯(MNB)；1,6-辛二烯；5-甲基-1,4-己二烯；3,7-二甲基-1,6-辛二烯； 1,3-環戊二烯；1,4-環己二烯；乙烯基降烯(VNB)；二環戊二烯(DCPD)及其組合，及其中該交聯劑係選自由以下組成之群：多官能性丙烯酸酯、多官能性甲基丙烯酸酯、官能化聚丁二烯樹脂、官能化三聚氰酸酯、異三聚氰酸烯丙酯及其組合。
  9. 如請求項1之拉伸物件，其中該拉伸物件為選自由以下組成之群的可穿拋棄式物件：尿布、失禁物件及個人衛生物件。
  10. 如請求項9之拉伸物件，其中該拉伸纖維形成該可穿拋棄式物件之腿箍部分、腰帶部分或兩者之一部分。
  11. 如請求項1之拉伸物件，其中該拉伸紗線包含拉伸帶，該拉伸帶具有一定寬度及高度之實質上細長橫截面形狀，其中該寬度大於該高度。
  12. 一種拉伸物件之製造方法，其包含：提供基底材料；提供拉伸紗線，其包含多於一種的彈性體纖維，該彈性體纖維包含基於丙烯之彈性體聚合物；及使該拉伸紗線結合至該基底材料，以致該拉伸紗線之至少一部分直接機械結合至該基底材料。
  13. 如請求項12之方法，其中不使用黏著劑來將該拉伸紗線結合至該基底材料。
  14. 如請求項12之方法，其中該拉伸紗線實質上不含黏著劑。
  15. 如請求項12之方法，其進一步包含在結合之前使該基底 材料及該拉伸紗線中之一或多者與實質上少量之黏著劑接觸。
  16. 如請求項12之方法，其中該基底材料包含至少兩層基底材料，且其中該拉伸紗線係位於兩層基底材料之間且結合至兩層中之每一者。
  17. 如請求項12之方法，其中該結合包含機械結合。
  18. 如請求項12之方法，其中該結合包含熱塑性結合、超音波結合或其組合。
  19. 如請求項12之方法，其進一步包含使該基底材料及該拉伸紗線穿過超音波焊接裝置以使該紗線之至少一部分超音波焊接至該基底材料。
  20. 如請求項12之方法，其進一步包含使該基底材料及該拉伸紗線穿過加熱夾持捲筒以使該拉伸紗線至少部分結合至該基底材料。
  21. 如請求項20之方法，其進一步包含使該基底材料及該拉伸紗線穿過第二組加熱夾持捲筒以使該拉伸紗線進一步結合至該基底材料。
  22. 如請求項20之方法，其進一步包含使該基底材料及該拉伸紗線穿過超音波焊接裝置以使該等紗線股至少部分超音波焊接至該基底。
  23. 如請求項12之方法，其中該基於丙烯之彈性體聚合物進一步包含二烯及交聯劑，其中該基於丙烯之彈性體聚合物能夠交聯。
  24. 如請求項23之方法，其中該二烯係選自由以下組成之 群：5-亞乙基-2-降烯(ENB)；1,4-己二烯；5-亞甲基-2-降烯(MNB)；1,6-辛二烯；5-甲基-1,4-己二烯；3,7-二甲基-1,6-辛二烯；1,3-環戊二烯；1,4-環己二烯；乙烯基降烯(VNB)；二環戊二烯(DCPD)及其組合。
  25. 如請求項23之方法，其中該交聯劑係選自由以下組成之群：多官能性丙烯酸酯、多官能性甲基丙烯酸酯、官能化聚丁二烯樹脂、官能化三聚氰酸酯、異三聚氰酸烯丙酯及其組合。
  26. 如請求項23之方法，其進一步包含使該拉伸物件經受電子束輻射以使該拉伸纖維至少部分交聯。
  27. 如請求項23之方法，其進一步包含使該拉伸纖維至少部分交聯，其中使該纖維交聯包含使該纖維經受選自由以下組成之群的能量：電子束能、γ輻射、x射線能、熱、紫外光及其組合。
  28. 如請求項12之方法，其中該拉伸物件為選自由以下組成之群的可穿拋棄式物件：尿布、失禁物件及個人衛生物件。
  29. 如請求項28之方法，其中該拉伸纖維形成該可穿拋棄式物件之腿箍部分、腰帶部分或兩者之一部分。
  30. 如請求項12之方法，其中該拉伸紗線包含拉伸帶，該拉伸帶具有一定寬度及高度之實質上細長橫截面形狀，其中該寬度大於該高度。
  31. 一種拉伸物件，其包含：基底，及 至少一種拉伸紗線，其包含多於一種的彈性體纖維，該彈性體纖維包含基於丙烯之彈性體聚合物，其中該拉伸紗線係結合至該基底且其中該拉伸紗線之至少一部分直接機械結合至基底表面且實質上不含黏著劑。
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