專利名稱：苯乙烯嵌段共聚物可透氣彈性體薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從高性能彈性體例如苯乙烯嵌段共聚物和有填料的低性能彈性體例如聚烯烴制成的可透氣彈性體薄膜，還涉及一種包含所述可透氣彈性體薄膜和非織造纖維網(wǎng)的柔軟、可透氣彈性層壓體。該層壓體尤其可作為一種外罩用于一次性尿布及其它一次性個人護理制品，和用于可透氣外科用長袍及其它可透氣用途。此外，本發(fā)明還涉及此類薄膜和層壓體的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及可透氣彈性體薄膜和非織造材料及其層壓體。這樣的層壓體有種類繁多的用途，尤其在有限使用和一次性物品的領(lǐng)域。
傳統(tǒng)上，一直將薄膜用來在有限使用或一次性物品中提供遮斷性。所謂有限使用或一次性，系指該制品和/或成分在拋棄之前只使用少數(shù)幾次或可能只使用一次。此類制品的實例包括但不限于與外科和保健有關(guān)的制品例如手術(shù)大單和長袍、一次性工裝例如連衣褲工作服和實驗室外套、和個人護理吸收性制品例如尿布、訓練(嬰幼兒大小便用)褲、失禁者服裝、衛(wèi)生巾、繃帶、抹布等。在個人護理吸收性制品例如嬰兒尿布和成人失禁者用品中，薄膜用來作為外罩，從而防止人體廢物沾污衣物、臥具以及使用的周圍環(huán)境的其它方面。在防護性服裝例如醫(yī)院長袍中，薄膜用來防止微生物在穿著者與患者之間的交叉感染。
盡管這些薄膜一般來說對水蒸氣等是有效的阻擋層，但它們在美學上不是令人愉快的，因為它們的表面是光滑的而且或者感到滑溜或者感到發(fā)粘，而且它們在視覺上是不討人喜歡的，使得它們在服裝應(yīng)用以及它們要與人體皮膚接觸的其它用途上不太有希望。因此，理想的是，無論從手感還是從視覺觀點來看，這些物品都要更像布。對于外罩材料來說，也理想的是具有彈力和恢復(fù)性能，以提供更好的合身與舒適。特別理想的是，彈力和恢復(fù)性能是雙軸的，以適應(yīng)穿著者在不同方向上的運動。
薄膜的層壓體已被用來創(chuàng)造既能防水又在外觀和紋理上有點兒像布的材料。這樣一種層壓體的一個實例是一次性尿布的外罩。在此類層壓體中該薄膜的一個基本目的是提供遮斷性。然而，也存在著一種需要這樣的層壓體是可透氣的，從而它們能讓水蒸氣透過，這又要求該薄膜是可透氣的。從可透氣或微孔薄膜的層壓體制成的服裝是穿著更舒適的，因為它們降低了服裝物品下的水蒸氣濃度和后果性的皮膚水合作用。
有許多已知途徑能使薄膜變得可透氣，包括刺孔和使用填料。可透氣聚烯烴薄膜可通過使一種填充了填料例如碳酸鈣微粒的前體薄膜拉伸來生產(chǎn)。杉本等人的美國專利4,472,328公開了氣體/蒸氣能透過而液體不能透過的可透氣薄膜。杉本等人的這份專利公開了一種從有20～80重量％填料例如表面處理碳酸鈣的聚烯烴/填料組合物制備的可透氣聚烯烴薄膜。有人發(fā)現(xiàn)一種液體或蠟樣烴類聚合物彈性體能生產(chǎn)一種前體薄膜，后者可進行單軸或雙軸拉伸而使該薄膜變得可透氣。Sheth的美國專利4,777,073公開了一種從前體薄膜生產(chǎn)的可透氣薄膜，該前體薄膜是從一種包含至少一種聚烯烴成分和一種填料的聚合物組合物制備的。該專利指出，適合于薄膜生產(chǎn)的聚烯烴包括聚丙烯、丙烯共聚物、乙烯均聚物和共聚物、及其共混物。還指出適用的填料是對該聚烯烴的親合力低且彈性顯著低于該聚烯烴成分或者根本無彈性的任何一種有機或無機材料，優(yōu)選是一種有非光滑疏水表面的剛性材料，或者一種為賦予其表面以疏水性而進行了處理的材料。
McCormack的美國專利5,695,868公開了可透氣薄膜和非織造材料的層壓體或復(fù)合材料。該層壓體或復(fù)合材料是從一種已拉伸變薄并粘結(jié)到一種纖維性聚烯烴纖維網(wǎng)上的可透氣薄膜制作的。
PCT國際專利公開No.WO 99/14044公開了一種柔軟、可透氣的彈性層壓體，其中包含一種水蒸氣不可透過或水蒸氣可透過的、填充了一種有適合于成孔的粒度的填料的彈性薄膜材料和一種粘結(jié)到該彈性薄膜上的非織造纖維網(wǎng)，該薄膜是在至少兩個方向上拉伸的。該薄膜的拉伸賦予該薄膜以微孔，因而使之可透氣，或者在一開始就是可透氣的薄膜的情況下變得更加可透氣。該可透氣彈性體薄膜是一種金屬茂催化的聚乙烯聚合物樹脂材料，其中包含該薄膜的至少10體積％的填料材料。該金屬茂催化的聚乙烯聚合物樹脂材料有約0.850～約0.917g/cc的密度，且該薄膜包含約10體積％～約50體積％填料。盡管有良好的彈性性能，但有比金屬茂催化的聚乙烯彈性體更好的彈性性能的薄膜是所希望的。
Pelkie的美國專利5,733,628公開了一種這樣的薄膜，即采用了從高性能彈性體材料例如苯乙烯嵌段共聚物制作的刺孔薄膜的可透氣彈性聚合物薄膜層壓體。
當使用有填料的彈性體生產(chǎn)可透氣的拉伸變薄薄膜時發(fā)現(xiàn)的一個問題是，在拉伸變薄過程期間形成的微孔傾向于在由于該彈性體的彈性恢復(fù)性能而釋放拉伸力時關(guān)閉。對于像苯乙烯嵌段共聚物這樣的高性能彈性體來說，這是特別真實的。結(jié)果，對于拉伸變薄的有填料彈性材料來說，總是在透氣性與拉伸和恢復(fù)性能之間進行權(quán)衡。
發(fā)明概要因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種一旦將其拉伸變薄就能高度透氣和高度拉伸與恢復(fù)的薄膜。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種有高透氣性而且有能高度雙軸拉伸的高度彈性拉伸與恢復(fù)的薄膜。
本發(fā)明的這些及其它目的是用一種可透氣彈性薄膜實現(xiàn)的，該薄膜包含一種高性能彈性體和一種填充了適合于在該薄膜拉伸變薄時在該薄膜中成孔的許多微粒的低性能彈性體。按照本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實施方案，該高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物，且該低性能彈性體是一種聚烯烴。該薄膜拉伸變薄時，該薄膜的低性能彈性體部分就形成微孔。按照本發(fā)明的一種實施方案，該高性能彈性體也填充了適合于成孔的微粒。因此，該薄膜拉伸變薄時，該薄膜的高性能彈性體部分和低性能彈性體部分都形成微孔。本發(fā)明的微孔性拉伸變薄薄膜既顯示了高透氣性，也顯示了大于100％的彈性拉伸性能和恢復(fù)。
按照本發(fā)明的一種實施方案，該微孔性薄膜被層壓到一個纖維層上。該纖維層可以包含一種非織造纖維網(wǎng)，例如一種可伸長非織造纖維網(wǎng)。本發(fā)明的薄膜/非織造纖維網(wǎng)層壓體可以作為一種遮斷層用于個人護理物品中，例如，作為外罩用于尿布、成人失禁者服裝、防護服等。此外，本發(fā)明的可透氣微孔性薄膜和/或薄膜層壓體還可以包含一種吸收劑整體物品的一個組成部分。作為一個實例，一種吸收劑整體物品可以包含一個液體透過性襯里；一個吸收劑芯；和本發(fā)明的一種微孔薄膜或薄膜層壓體，其中，該吸收劑芯置于該液體透過性襯里與微孔薄膜或薄膜層壓體之間。
本發(fā)明的薄膜是這樣生產(chǎn)的將一種高性能彈性體與一種低性能彈性體共混或配混，其中至少一種填充了適合于在該薄膜拉伸時成孔的微粒，形成一種共混的或配混的產(chǎn)物，使該共混或配混的產(chǎn)物成形為一種有填料的薄膜并使該薄膜拉伸變薄，在該薄膜的高性能彈性體部分和低性能彈性體部分中至少一種上形成許多微孔。
按照一種特別優(yōu)選的實施方案，本發(fā)明的薄膜生產(chǎn)如下將一種有填料的苯乙烯嵌段共聚物與一種有填料的聚烯烴共混或配混，形成一種共混的或配混的產(chǎn)物，使該共混的或配混的產(chǎn)物成形為一種包含苯乙烯嵌段共聚物與該聚烯烴的充分分散共混物的有填料薄膜，并使該薄膜拉伸變薄，在整個拉伸變薄的薄膜中形成許多微孔。
附圖簡要說明

圖1是一種按照本發(fā)明的多層薄膜和一種按照本發(fā)明的多層薄膜/非織造織物層壓體的形成工藝的示意側(cè)視圖。
圖2是一種利用了按照本發(fā)明的多層薄膜和多層薄膜/非織造織物層壓體的個人護理吸收性物品示例(在這種情況下為一種尿布)的部分剖開頂視平面圖。
優(yōu)選實施方案的描述定義本文中使用的“包含”這一術(shù)語是閉區(qū)間的或開放式的，而且不排除尚未列舉的元素、組成成分、或方法步驟。
本文中使用的“恢復(fù)”這一術(shù)語系指在施加一個偏力使一種材料拉伸之后，在該偏力終止時該拉伸材料的收縮。例如，若一種在松弛、無偏力狀態(tài)下長度為1英寸(2.5cm)的材料通過拉伸而伸長50％達到1英寸(3.75cm)的長度，則該材料就會伸長50％而且會有1.5X的拉伸長度。若這種示例的拉伸材料在該偏力和拉伸力釋放之后收縮即恢復(fù)到11/10英寸(2.75cm)的長度，則該材料就恢復(fù)其1/2英寸(1.25cm)伸長的80％。百分恢復(fù)率可以表達為〔(最大拉伸長度-最終樣品長度)/(最大拉伸長度-初始樣品長度)〕×100。
本文中使用的“非織造纖維網(wǎng)”這一術(shù)語系指具有相互交疊但不呈可識別重復(fù)方式的單根纖維或線的結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)。過去，非織造纖維網(wǎng)是用各種各樣的工藝例如熔噴工藝、紡粘工藝、共成形工藝、水亂絲工藝、氣流成網(wǎng)工藝和粘梳成網(wǎng)工藝形成的。
“彈性的”和“彈性體的”這些術(shù)語可互換使用，系指一種一般來說能在形變之后當去掉形變力時恢復(fù)其形狀的材料。具體地說，如本文中所使用的，彈性的或彈性體的系指任何材料當加上一個偏力時允許該材料可拉伸到一個比其松弛的無偏力長度大至少約25％的拉伸的有偏力長度而且在該拉伸伸長力釋放時會使該材料恢復(fù)其伸長的至少40％的性能。會滿足一種彈性體材料的這個定義的一個假設(shè)例是，一種可伸長到至少1.25英寸且當伸長到1.25英寸并釋放時會恢復(fù)到不大于1.15英寸的長度的材料的-(1)英寸樣品。很多彈性材料可拉伸比其松弛長度的25％大得多，且其中許多材料在拉伸伸長力釋放時會恢復(fù)到實質(zhì)上其原來的松弛長度。
本文中使用的“百分率拉伸”系指通過測量拉伸尺寸增量并將該數(shù)值除以原始尺寸而確定的比值，即(拉伸尺寸增量/原始尺寸)×100。
本文中使用的“扯斷伸長率”這一術(shù)語應(yīng)當理解為系指一種預(yù)定伸長百分率。
本文中使用的“永久變形”這一術(shù)語系指一種材料樣品在伸長和恢復(fù)之后，即在該材料已被拉伸并使之松弛之后的保留伸長。
本文中使用的“百分率永久變形”這一術(shù)語是該材料在經(jīng)歷周期變化之后從其原始長度拉伸的數(shù)量的量度。所施加應(yīng)力去除之后的剩余應(yīng)變是作為百分率永久變形量度的。百分率永久變形就是一個周期的回復(fù)曲線與伸長軸交叉的地方，如以下進一步討論的。
本文中使用的“機器方向”或“MD”這一術(shù)語系指一種織物在它被生產(chǎn)的那個方向上的長度?！皺M跨機器方向”或“CD”系指織物的寬度，即總體上垂直于MD的方向。
本文中使用的“紡粘纖維”這一術(shù)語系指通過使熔融熱塑性材料從紡絲板的許多微細、通常為圓形的毛細管擠出成為單絲并使所擠出的單絲的直徑迅速縮小而形成的小直徑纖維，例如，如同下列專利中所述Appel等人的美國專利4,340,563、Dorschner等人的美國專利3,692,618、Matsuki等人的美國專利3,802,817、Kinney的美國專利3,338,992和3,341,394、Hartmann的美國專利3,502,763、和Dobo等人的美國專利3,542,615。紡粘纖維一般來說當將其沉積到集絲表面上時是不粘的。紡粘纖維一般是連續(xù)的，其平均直徑(來自至少10根纖維的樣品)大于7μm、更具體地是在約10～30μm之間。這些纖維也可以有諸如以下專利中描述的那些形狀Hogle等人的美國專利5,277,976、Hills的美國專利5,466,410、和Largman等人的美國專利5,069,970與5,057,368，這些專利描述了有非慣常形狀的混合物。用熔體紡絲法生產(chǎn)的紡粘纖維的非織造纖維網(wǎng)簡稱為“紡粘物”。
本文中使用的“熔噴纖維”這一術(shù)語系指通過使一種熔融的熱塑性材料通過許多微細、通常圓形的模頭毛細管擠出而成為熔融線或單絲并進入集束的高速、通常熱的氣體(例如空氣)流中，該氣體流使熔融熱塑性材料的單絲細化以縮小其直徑(可達到微纖直徑)而形成的纖維。然后，該熔噴纖維由該高速氣體流載帶并沉積到集絲表面上而形成一種無規(guī)分散熔噴纖維網(wǎng)。例如，Butin等人的美國專利3,849,241公開了這樣一種工藝。熔噴纖維是微細纖維，可以是連續(xù)的或不連續(xù)的，且平均直徑一般小于10μm。
本文中使用的“粘梳纖維網(wǎng)”這一術(shù)語系指從經(jīng)由精梳或梳理單元輸送的切段纖維制成的網(wǎng)，該單元使切段纖維分裂開并對準機器方向，形成一種總體上沿機器方向取向的非織造纖維網(wǎng)。這樣的纖維通常是成包購買的，把這些包放在清棉機或開棉機上，它們把纖維分開然后送往梳棉單元。一旦形成了纖維網(wǎng)，就用若干種已知粘結(jié)方法中的一種或多種使之粘結(jié)。
本文中使用的“聚合物”這一術(shù)語一般包括但不限于均聚物，共聚物例如嵌段共聚物、接枝共聚物、無規(guī)共聚物和交替共聚物、三元共聚物等，及其共混物和改性物。此外，除非另有特別限定，否則“聚合物”這一術(shù)語也包括該分子的一切可能幾何構(gòu)型。這些構(gòu)型包括但不限于全同立構(gòu)、間同立構(gòu)和無規(guī)對稱。
本文中使用的“微細纖維” (微纖)這一術(shù)語系指其平均直徑不大于約100μm、例如其平均直徑為約0.5μm～約50μm、或更具體地說其平均直徑為約2μm～約40μm的小直徑纖維。纖維直徑的另一種常用表達是旦，其定義為一種纖維每9000米的克數(shù)，可以計算為用μm表示的纖維直徑的平方乘以用g/cc表示的密度再乘以0.00707。旦值越低表明纖維越細，旦值越高表明纖維越粗或越重。例如，以15μm給出的一種聚丙烯纖維的直徑，可通過將其平方、將結(jié)果乘以0.89g/cc再乘以0.00707來換算成旦值。因此，一種15μm聚丙烯纖維的旦值為約1.42。在美國以外，該計量單位更常見的是“特”(tex)，其定義為一種纖維每千米的克數(shù)。特可以計算為旦/9。
本文中使用的“共混物”這一術(shù)語系指兩種或多種聚合物的混合物，而“合金”這一術(shù)語系指共混物的一個亞類，其中各成分是不可混溶的但已經(jīng)相互兼容。“可混溶”和“不可混溶”定義為其混合自由能分別為負值和正值的共混物。進而，“兼容”定義為改進一種不可混溶聚合物共混物的界面性質(zhì)以期制作一種合金的過程。
本文中使用的“雙組分纖維”這一術(shù)語系指從各自獨立的擠出機擠出的至少兩種聚合物形成但一起紡絲以形成一種纖維的纖維。雙組分纖維有時也稱為共軛纖維或多組分纖維。這些聚合物是以實質(zhì)上恒定配置的不同區(qū)域排布在該雙組分纖維的整個橫截面上并沿著該雙組分纖維的長度方向不斷延伸的。這樣一種雙組分纖維的構(gòu)型可以是諸如一種皮芯型排列，其中，一種聚合物被另一種聚合物包圍，也可以是一種并列型排列、一種餡餅型排列、或一種“天星型”排列。雙組分纖維可參閱Kaneko等人的美國專利5,108,820、Krueger等人的美國專利4,795,668、Marcher等人的美國專利5,540,992、和Strack等人的美國專利5,336,552。雙組分纖維也可參閱Pike等人的美國專利5,382,400。對于雙組分纖維來說，這些聚合物可以以75/25、50/50、25/75的比值或任何其它所希望的比值存在。
本文中使用的“個人護理吸收性物品”這一術(shù)語系指一次性尿布、訓練(嬰幼兒大小便用)褲、吸收劑襯褲、成人失禁者用品、婦女衛(wèi)生用品包括衛(wèi)生襯墊和衛(wèi)生巾、抹布、薄紗巾、繃帶、紗布等。
本文中使用的“頸縮”或“頸縮材料”這一術(shù)語系指已通過諸如拉伸或集束等工藝在至一維上進行了頸縮的任何一種材料。
本文中使用的“可頸縮材料”這一術(shù)語系指能進行頸縮的任何一種材料。
本文中使用的“高性能彈性體”這一術(shù)語系指用以下所述方法測定的滯后水平低于約75％、優(yōu)選低于約60％的彈性體。滯后值是通過先使一個樣品伸長到50％的扯斷伸長率然后使該樣品回復(fù)到一個阻抗量為零的數(shù)量來確定的。為了本申請之目的，扯斷伸長率這一術(shù)語應(yīng)當理解成系指一種預(yù)定的伸長百分率。為了本申請之目的，高性能彈性體和低性能彈性體定義中使用的(和以下進一步解釋的)滯后值測定數(shù)是在橫跨機器方向上在30％和50％總扯斷伸長率時讀取的。按照本公開的高性能彈性體可表征為具有諸如殼牌公司以KRATON品牌銷售的那些苯乙烯基嵌段共聚物的彈性性能的材料。
本文中使用的“低性能彈性體”這一術(shù)語系指用以下所述方法測定的滯后水平高于約75％的彈性體。按照本公開的低性能彈性體可以表征為具有聚烯烴包括金屬茂催化聚烯烴例如單一部位金屬茂催化線型低密度聚乙烯的彈性性能的材料。
本文中使用的“可透氣”這一術(shù)語系指一種最低WVTR(水蒸氣透過速率)為約1,000g/m2/24小時的水蒸氣透過性材料。一種織物的WVTR，在一個方面，表明一種織物穿起來到底會有多舒適。WVTR是像以下所指出的那樣測定的，并以g/m2/24小時為單位報告結(jié)果。然而，通?？赏笟庹跀鄬拥膽?yīng)用理想地具有較高的WVTR，而且本發(fā)明的可透氣遮斷層可以具有超過約1,200g/m2/24小時、1,500g/m2/24小時、1,800g/m2/24小時或甚至超過2,000g/m2/24小時的WVTR。
本文中使用的“粒度”這一術(shù)語描述填料的最大尺度或長度。
本文中使用的“撓性聚烯烴”(FPO)這一術(shù)語系指含有有無規(guī)立構(gòu)聚丙烯單元的受控區(qū)域的基于丙烯的聚合物以達到所希望的結(jié)晶度的材料，例如Hetzler和Jacobs的題為“有撓性聚烯烴的取向聚合物微孔薄膜及其制造方法”的美國專利No.5,910,136中所述；該專利的全部內(nèi)容列為本文參考文獻。
本文中使用的“可拉伸雙組分紡粘”(FPO/PP)這一術(shù)語系指一種兼?zhèn)銶D和CD拉伸性能的材料。這種材料已經(jīng)顯示50～75％之間的拉伸伸長、柔軟的手感、環(huán)境FDU(纖維拉伸單元)溫度下纖維卷曲、和傳統(tǒng)紡粘物的強度。已經(jīng)生產(chǎn)出并列(S/S)含有聚丙烯與撓性聚烯烴的片狀材料。聚合物比值范圍可從50/50到70/30 PP/FPO。雖然已生產(chǎn)出單經(jīng)紗織物(single bank fabrics)，但對層狀或雙經(jīng)紗材料來說可望有改善的性能。纖維拉伸單元空氣供給范圍可從室溫到260°F。利用漢森與潘寧粘結(jié)方式和金屬絲織粘結(jié)方式，已經(jīng)生產(chǎn)出有類似性質(zhì)的材料。FPO/PP紡粘物可以用來作為一次性個人護理用品的可拉伸成員，例如尿布襯里、尿布外罩、hook and loop fastener基材、頸縮紡粘材料的代用品、薄膜層壓體的一種成分、及其它希望有拉伸與恢復(fù)的層壓體的一種成分?？衫祀p組分紡粘(FPO/PP)可以在線一步制成。從這樣的工藝生產(chǎn)的織物由于固有的彈性而顯示出拉伸后的恢復(fù)。撓性聚烯烴的進一步描述可參閱授予Sustic并出讓給Rexene公司的美國專利No.5,723,546。
本文中使用的聚乙烯塑性體或聚烯烴塑性體是低密度乙烯彈性體，包括其密度低于約0.90g/cm3、優(yōu)選約0.86g/cm3～約0.89g/cm3、甚至更優(yōu)選約0.87g/cm3～約0.88g/cm3的乙烯共聚物。適用的是，該乙烯彈性體包括線型低密度聚乙烯。適用的是，該乙烯彈性體包括一種聚合物，其中，乙烯單體與α-烯烴聚合，使得所得到的聚合物組合物有約2的狹窄分子量分布(Mw/Mn)、均勻的支化、和受控的長鏈支化。適用的α-烯烴包括但不限于1-辛烯、1-丁烯、1-己烯和4-甲基-1-戊烯。聚合物實例包括用“金屬茂”、“約束幾何學”或“單一部位”催化劑制成的那些，該催化劑詳見Obijeski等人的美國專利5,472,775、Erderly等人的美國專利5,451,450、Kaminsky等人的美國專利5,204,429、Etherton等人的美國專利5,539,124、Krishnamurti等人的美國專利5,554,775；這些專利每一篇都列為本文參考文獻。
在此公開的本發(fā)明是一種可透氣、有填料的彈性薄膜，是按如下生產(chǎn)的使一種高性能彈性體和一種低性能彈性體共混或配混，其中至少一種填充了一種填料，使該混合物熔體擠塑成一種薄膜，和使薄膜拉伸變薄以產(chǎn)生微孔、從而產(chǎn)生透氣性。這樣的高性能彈性體包括基于苯乙烯的嵌段共聚物，例如可從殼牌公司購買的、品牌KRATON的那些。按照一個特別優(yōu)選的實施方案，該高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物KRATONG(殼牌化學公司)，該低性能彈性體是一種聚烯烴。適合用于本發(fā)明薄膜的一種優(yōu)選聚烯烴是AFFINITY，即一種單一部位金屬茂催化的線型低密度聚乙烯(LLDPE)，可購自Dow化學公司。金屬茂催化的共聚物詳見授予Obijeski等人并出讓給Dow化學公司的美國專利No.5,472,775，該專利全部內(nèi)容列為本文參考文獻。該金屬茂工藝一般使用一種金屬茂催化劑，后者用一種助催化劑活化、即離子化。金屬茂催化劑的實例包括二氯化二(正丁基環(huán)戊二烯基)鈦、二氯化二(正丁基環(huán)戊二烯基)鋯、氯化二(環(huán)戊二烯基)鈧、二氯化二(茚基)鋯、二氯化二(甲基環(huán)戊二烯基)鈦、二氯化二(甲基環(huán)戊二烯基)鋯、二茂鈷、三氯化(環(huán)戊二烯基)鈦、二茂鐵、二氯化二茂鉿、二氯化異丙基(環(huán)戊二烯基-1-芴基)鋯、二氯化二茂鉬、二茂鎳、二氯化二茂鈮、二茂釕、二氯化二茂鈦、氯化·氫化二茂鋯、二氯化二茂鋯、及其它。此類化合物的一份更詳盡清單包括在授予Rosen等人并出讓給Dow化學公司的美國專利5,374,696中。在授予Stevens等人而且出讓給Dow化學公司的美國專利5,064,802中也討論了此類化合物。然而，許多其它金屬茂、單一部位和/或類似催化劑體系是技術(shù)上已知的；請參閱例如Etherton等人的美國專利No.5,539,124、Krishnamurti等人的美國專利No.5,554,775、Erderly等人的美國專利No.5,451,450和《化學技術(shù)百科全書》，Kirk-Othermer，第4版，第17卷(烯烴聚合物)，pp.765-767(John Wiley & Sons 1996)，以上專利的全部內(nèi)容列為本文參考文獻。填料使得在該薄膜拉伸期間能夠展現(xiàn)微孔。如同在整個說明書和權(quán)利要求書中使用的，“填料”這一術(shù)語系指可以添加到一種或多種聚合物中而且化學上不會干擾該擠出薄膜或?qū)ζ洚a(chǎn)生有害影響但能均勻地分散于構(gòu)成該薄膜的整個聚合物中的材料的顆粒物及其它形式。一般地說，該填料呈顆粒物形式而且通常有無規(guī)則形狀，平均粒度在約0.50～約8μm的范圍內(nèi)。此外，以該薄膜層的總重量為基準，該薄膜通常含有約10～65重量％范圍內(nèi)的填料。有機填料和無機填料都適合用于本發(fā)明中，只要它們不干擾成膜過程、所得到薄膜的透氣性、或該薄膜與另一層例如聚烯烴非織造纖維網(wǎng)粘結(jié)的能力即可。
適用填料的實例包括碳酸鈣(CaCO3)、不同種類的粘土、硅石(SiO2)、氧化鋁、硫酸鋇、碳酸鈉、滑石、硫酸鎂、二氧化鈦、沸石、硫酸鋁、纖維素型粉末、硅藻土、碳酸鎂、碳酸鋇、高嶺土、云母、碳、氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鋁、紙漿粉、木粉、纖維素衍生物、聚合物微粒、甲殼質(zhì)和甲殼質(zhì)衍生物。按照本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案，該填料是碳酸鈣微粒。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，低性能彈性體例如金屬茂催化的聚乙烯塑性體、密度為0.91g/cc和更低的低密度金屬茂單一部位催化聚烯烴例如可購自Dow化學公司的AFFINITY PL1845和EG8200以該薄膜的約10～約30重量％的數(shù)量與KRATON G橡膠材料、和超過約50重量％的碳酸鈣濃度的熔體共混，產(chǎn)生一種在拉伸變薄(取向)之后有高透氣性和高彈性拉伸與恢復(fù)的薄膜。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的優(yōu)選KRATON G樹脂是四嵌段樹脂和二嵌段樹脂。為了生產(chǎn)這種薄膜，優(yōu)選的是在該薄膜生產(chǎn)之前使薄膜前體與碳酸鈣預(yù)配混。然而，KRATON G/碳酸鈣共混物和聚乙烯塑性體/碳酸鈣共混物可以在該薄膜生產(chǎn)之前彼此獨立地預(yù)配混、然后干共混。該薄膜的拉伸變薄優(yōu)選在其原始長度的約200～500％的范圍內(nèi)。
按照本文的一個實施方案，該薄膜層壓到一種非織造纖維網(wǎng)材料例如一種紡粘、熔噴或粘梳纖維網(wǎng)材料上，產(chǎn)生一種液體不可透過的可透氣層壓體，因此，適合用來作為個人護理吸收性物品例如一次性尿布、訓練褲、失禁者服裝等的外罩或襯里。對于包含諸如一種層壓到一種紡粘物上的、按照本發(fā)明的可透氣薄膜的層壓體來說，有必要使該薄膜在機器方向上拉伸然后層壓到一種可CD拉伸的紡粘材料上以提供一種可CD拉伸的層壓體。為了提供MD拉伸以及CD拉伸，該薄膜優(yōu)選層壓到該紡粘材料上而在機器方向上仍處在拉伸張力之下。層壓之后，讓該薄膜/層壓體充分回復(fù)，然后卷繞到一個輥筒上。這種回復(fù)導(dǎo)致該紡粘材料的群聚，這使該層壓體能在機器方向上拉伸而不受該紡粘材料妨礙，后者典型地在機器方向上不拉伸。
產(chǎn)品薄膜10c的形成工藝顯示于附1中，然而，在制造前體薄膜10a之前，必須先讓原材料即聚合物和填料通過一種業(yè)內(nèi)人士一般都知道的工藝進行配混。例如，可以將原材料干混在一起并添加到一臺雙螺桿擠塑機的料斗中。在料斗中，這些材料被分散混合在該熔體中并通過嚙合的旋轉(zhuǎn)螺桿的作用進行傳送。當離開該雙螺桿擠塑機時，立即將該材料冷卻并切成粒料形式。
再次參照該圖，前體薄膜10a是從一種單層擠塑薄膜裝置40例如一種流延或吹塑單元形成的。首先，將配混的材料導(dǎo)入薄膜擠塑機(料斗)中。
把薄膜10a擠塑到一個冷輥42上，后者可以是有圖案的。模頭40a的流出物立即在冷輥42上冷卻。位于毗鄰冷輥的真空盒43沿該輥的表面造成真空，以有助于保持前體薄膜10a緊貼該輥的表面。此外，風刀或靜電卡44有助于當前體薄膜10a圍繞該旋轉(zhuǎn)輥運動時迫使它向該冷輥表面靠攏。風刀是技術(shù)上已知的一種器具，它把一股流量率非常高的空氣流聚焦以卡住該薄膜的邊沿。結(jié)果是產(chǎn)生一種薄的薄膜。這種薄的前體薄膜10a可以收集起來，也可以遭遇進一步加工。
讓前體薄膜遭遇進一步加工，以使之變得可透氣。因此，從共擠塑薄膜裝置40出來的前體薄膜10a引導(dǎo)到薄膜拉伸單元47，例如一種機器方向取向器或“MDO”，這是一種市售器件，可購自羅德島Marshall& Williams Company of Providence。這種裝置47有多個拉伸輥46a-e，它們在該薄膜的機器方向即如圖1中所示該薄膜通過該工藝運行的方向上使多層薄膜漸進式地拉伸變薄。雖然這個MDO用五個輥說明，但應(yīng)當理解的是，輥的數(shù)目可以更高或更低，這取決于所希望的拉伸水平和每個輥之間的拉伸程度。該薄膜可以用或者單一拉伸操作或者多個分立拉伸操作進行拉伸。理想的是，該未拉伸有填料薄膜(前體薄膜)要拉伸其原始長度的約2～約6倍，使拉伸薄膜10b具有原始薄膜長度的3～約5.5倍的永久變形。
再次參照圖1，加熱輥46a和46b可以充當預(yù)熱輥。這最初的少數(shù)幾個輥把該薄膜加熱到稍高于室溫(90°F)。慢輥46c以慢于隨后的快輥46d的圓周速度運行。毗鄰輥的不同速度起到使有填料的前體薄膜10a拉伸的作用。這些輥拉伸的速度決定該薄膜的拉伸量，從而決定其透氣性水平。慢輥46c和快輥46d之一或兩者均可加熱。拉伸之后，可以讓薄膜10b慢慢回復(fù)和/或進一步加熱或者用一個或多個加熱輥例如用加熱退火輥46e退火。這些輥典型地加熱到約120°F以讓該薄膜退火。在該薄膜離開MDO之后，與原始前體薄膜相比，它包括一種永久伸長率。此時，可以將拉伸變薄的有填料產(chǎn)品薄膜卷繞起來貯存或進行進一步加工。
如果希望，可以將產(chǎn)品薄膜10b附著到一個或多個支撐層30上，形成一種薄膜/層壓體32。適用的層壓體材料包括非織造織物、多層非織造織物、稀松窗簾用布、機織織物及其它類似材料。為了得到一種有改善的身體一致性的層壓體，該纖維層理想地是一種可伸長織物、甚至更理想地是一種彈性織物。例如，在MD方向上拉伸一種非織造織物引起該織物在CD方向上“頸縮”或變窄，并給該頸縮織物以CD可拉伸性。另一些適用可拉伸和/或彈性織物的實例包括但不限于下列專利中所述的那些Meitner等人的美國專利No.4,443,513、Morman等人的美國專利No.5,116,662、Morman等人的美國專利4,965,122、Morman等人的美國專利5,336,545、Vander Wielen等人的美國專利4,720,415、Kieffer等人的美國專利4,789,699、Taylor等人的美國專利5,332,613、Collier等人的美國專利5,288,791、Wisneski等人的美國專利No.4,663,220、Shawver等人的美國專利5,540,976。以上所述專利的全部內(nèi)容列為本文參考文獻。要與這樣的薄膜層壓的非織造織物理想地具有約10g/m2～約70g/m2之間的單位重量、甚至更理想地具有在約15g/m2～34g/m2之間的單位重量。作為一個特定實例，聚丙烯紡粘纖維的17g/m2(0.5盎司/平方碼)纖維網(wǎng)可以頸縮所希望的數(shù)量、然后層壓到一種可透氣、拉伸、有填料的產(chǎn)品薄膜10b上。因此，產(chǎn)品薄膜10b會在軋光輥組件的層壓輥上軋合到一種頸縮的或CD可拉伸的紡粘非織造纖維網(wǎng)上。
該薄膜和紡粘材料典型地以與該薄膜離開MDO時一樣的速度或較低的速度進入層壓輥。外非織造織物層可以用技術(shù)上已知的一種或多種手段層壓到該可透氣的有填料產(chǎn)品薄膜上。該非織造織物層和有填料薄膜可以通過諸如施用熱的、超聲波的、微波的和/或壓縮的力或能量賦予該薄膜和/或纖維性織物以充分的能量以引起該材料軟化和/或流動來進行粘結(jié)，例如點粘。可以把粘結(jié)劑或增粘劑添加到該薄膜中以改善各層的粘合。在本發(fā)明的一個進一步方面，有填料的薄膜和纖維層可以用粘合劑彼此層壓。為了達到改善的懸垂性，該粘合劑理想地是以圖案方式施用到這些織物之一上或者只施用到外纖維層上。通過把粘合劑施用到外纖維層例如一種非織造織物上，該粘合劑一般將只在纖維接觸點上覆蓋該薄膜，從而給層壓體提供改善的懸垂性和/或透氣性。適用粘合劑的實例包括但不限于猶他州鹽湖城Huntsman公司的REXTACTM2730、威斯康星州沃瓦托薩市Findley粘合劑公司銷售的苯乙烯嵌段共聚物粘合劑H2525A、和新澤西州布里奇沃特市NationalStarch，Starch and Chemical公司銷售的苯乙烯嵌段共聚物粘合劑34-5610。適合于本發(fā)明使用的熱熔體粘合劑中使用的市售無定形聚-α-烯烴(APAO)包括但不限于猶他州鹽湖城Huntsman公司的REXTACTM乙烯-丙烯APAO E-4與E-5以及丁烯-丙烯BM-4與BH-5，和德國馬爾市Hüls公司的VESTOPLASTTM792。無定形聚-α-烯烴可以用一種齊格勒-納塔載帶催化劑和一種烷基鋁助催化劑合成，而該烯烴例如丙烯是與不同數(shù)量的乙烯、1-丁烯、1-己烯或其它材料組合進行聚合，產(chǎn)生一種無規(guī)結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)的烴鏈。理想的是，在疊加該支撐層和有填料薄膜之前向纖維性支撐織物上施用約1g/m2～約10g/m2粘合劑。也可以使用額外的粘結(jié)助劑或增粘劑。
再次參照圖1，顯示了從一種預(yù)制的可拉伸非織造材料創(chuàng)造一種三層層壓體的工藝。顯示了一種拉伸的有填料產(chǎn)品薄膜10b附著到一種可拉伸纖維層30例如一種頸縮的紡粘纖維網(wǎng)上，形成一種薄膜/非織造織物層壓體?？深i縮材料30是從一個供給輥62上解卷下來的。然后，可頸縮材料30在與其相聯(lián)系的箭頭所指的方向上運行。然后，該可頸縮材料30沿著與重疊輥68和70相聯(lián)系的箭頭所指出的逆S-包纏途徑，穿過由輥68與70重疊形成的S-輥排列66的夾持點64。由于S-輥排列66的那些輥的圓周或外圍速度被控制得慢于如圖1中看到的下游壓緊羅拉組件58的外圍線速度，因而可頸縮材料30受到了張力，從而它頸縮了所希望的數(shù)量。頸縮材料30也可以脫機頸縮并在有張力的頸縮條件下解卷。頸縮材料30在它從噴霧設(shè)備72下通過時保持有張力的頸縮條件，該噴霧設(shè)備通過粘合劑模頭74把粘合劑73噴霧到頸縮材料30上。一旦拉伸的有填料產(chǎn)品薄膜10b變得足夠薄，頸縮材料30形成并向其上施用了粘合劑，就可以把各層合在一起，并處理粘合劑(必要時加熱)，從而形成可透氣層壓體32。
替而代之，可以使用一種慣常的非織造纖維網(wǎng)形成裝置例如一對紡粘機來以一種在線工藝形成支撐層30。在這樣一種在線工藝中，把基本上連續(xù)的長纖維沉積到一種成形金屬絲網(wǎng)上成為一種未粘結(jié)的纖維網(wǎng)。然后，該未粘結(jié)的纖維網(wǎng)經(jīng)由一對粘結(jié)輥輸送以使該纖維粘結(jié)在一起并提高所得到纖維網(wǎng)支撐層的撕裂強度。這些輥中的一個或兩個可以加熱以有助于粘結(jié)。典型地說，這些輥之一也是有圖案花紋的，從而能賦予該纖維網(wǎng)以一種有預(yù)定粘結(jié)表面積的分立粘結(jié)圖案。另一個輥通常是一個光滑的砧輥，但如果如此愿意的話這個輥也可以有圖案。一旦該產(chǎn)品薄膜已經(jīng)變得充分薄并取向而且形成了支撐層，那么，就會將這兩層合在一起，而且用一對層壓輥或其它手段使之彼此層壓。
如同用粘合輥一樣，層壓輥58也可以加熱。此外，這些輥當中的至少一個也可以有圖案，以便為所得到的層壓體創(chuàng)造一種有預(yù)定粘結(jié)表面積的分立粘結(jié)圖案。一般來說，該層壓體的一面上某一給定表面積的最大粘結(jié)點表面積不會超過總表面積的約50％。有許多分立的粘結(jié)圖案可以利用，例如H&P粘結(jié)圖案、C-星粘結(jié)圖案或嬰兒物品粘結(jié)圖案。例如，見Bock等人的美國專利No.4,041,203，其全文列為本文參考文獻。一旦該層壓體離開該層壓輥，就會將其卷繞到一個輥筒上以備隨后加工。替而代之，該層壓體可以繼續(xù)在線進行進一步加工或轉(zhuǎn)化。
圖1中所示的工藝也可以用來創(chuàng)造一種三層層壓體32。對以上所述工藝的唯一改進是將一種第二非織造纖維網(wǎng)支撐層30a的供料63在產(chǎn)品薄膜10b與另一個非織造纖維網(wǎng)支撐層30相對的那一面進料到層壓輥58中。如圖1中所示，支撐層30的供料呈一種預(yù)成形卷材62的形式。替而代之，同其它層一樣，支撐層30也可以在線直接形成。在兩者當中任意一種情況下，第二支撐層30a都進料到層壓輥58中并以與第一支撐層30相同的方式層壓到產(chǎn)品薄膜10b上。
如同已經(jīng)說過的，一旦層壓體32產(chǎn)生，該材料就連續(xù)卷繞到絡(luò)筒機上。當該材料向該絡(luò)筒機移動時，就讓它回復(fù)。這是通過讓該絡(luò)筒機的速度放慢以調(diào)節(jié)該材料的回復(fù)來實現(xiàn)的。這種工藝使得能在該材料的機器方向上拉伸，因為該紡粘織物會隨回縮薄膜一起“群聚”，因此，當在成品層壓體32的機器方向上拉伸時有“彈力”。
如同前面已經(jīng)說過的，層壓體32中的產(chǎn)品薄膜10b可以用于種類繁多的用途，其中并非最不重要的包括個人護理吸收性物品，例如尿布、訓練褲、失禁者用器具和婦女衛(wèi)生用品諸如衛(wèi)生巾。在附圖的圖2中顯示了一種舉例說明的物品80，在這種情況下是一種尿布。參照圖2，此類個人護理吸收性物品80多半包括一種液體可透過的上層或襯里82，一種背襯或外罩84，和一種配置于上層82與背襯84之間并被兩者所包含的吸收劑芯86。物品80例如尿布也可以包括某種類型的緊固手段88例如粘合劑緊固帶或機械鉤環(huán)型拉鏈。
產(chǎn)品薄膜10b本身或呈其它形式例如薄膜/支撐層層壓體32，可以用來形成該物品的各個部分，包括但不限于上層82和背襯84。如果該薄膜要用來作為襯里82，則很可能不得不給它刺孔或以其它方式使之變得可透過液體。當使用一種薄膜/非織造織物層壓體32作為外罩84時，通常有利的是將該非織造織物一側(cè)面朝外放置而遠離使用者。此外，在這樣的實施方案中，也許可以利用該層壓體32的非織造織物部分作為該鉤環(huán)組合的環(huán)部分。
按照本發(fā)明的薄膜和薄膜/非織造織物層壓體的其它用途包括但不限于手術(shù)大單和長袍、抹布、阻斷層材料和服裝/布料物品或其組成部分，包括工裝和實驗室外套這樣的物品。
以前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，碳酸鈣填充的KRATON薄膜在拉伸變薄后產(chǎn)生微不足道的透氣性乃至不產(chǎn)生透氣性，但有優(yōu)異的彈性性能，而碳酸鈣填充的聚乙烯塑性體薄膜產(chǎn)生透氣性但拉伸性能不充分。結(jié)果，進行了試驗，以確定這兩種材料的混合物是否會產(chǎn)生一種在透氣性與彈性性能之間有所希望的平衡的薄膜。
進行了一系列薄膜試驗和層壓試驗，以產(chǎn)生評估用材料。對于第一個薄膜試驗，將苯乙烯嵌段共聚物和混合密度聚乙烯塑性體與不同的碳酸鈣填料水平配混如下45％KRATON G1730，55％CaCO3(1730-45)25％KRATON G1657，75％CaCO3(1657-25)25％KRATON G1730，75％CaCO3(1730-25)20％AFFINITY PL1845/20％AFFINITY EG 8200，60％CaCO3(P4592-106A)這些材料以表1中所示比值進行熔體配混。為每種組合物產(chǎn)生一種100g/m2(gsm)單一薄膜層，例外的是最后一種用25％KRATONG1730，75％CaCO3(合計100％)制成。關(guān)于這個最后樣品的努力由于在該薄膜上形成許多大孔而流產(chǎn)，這可能是由于吸收水分的緣故。這些材料是在可高達約435°F的溫度熔融的。此外，擠塑機模頭間隙也從0.05″縮小到0.038″。
表1
以上樣品大多數(shù)是以薄膜卷形式收集的。然而，當?shù)搅藢⑵淅旌蛯訅旱臅r間，只有樣品1和2才能成功地進行拉伸和層壓。這兩個樣品用粘合劑法層壓到兩種不同的CD可形變紡粘纖維網(wǎng)材料上一種45％頸縮/聚丙烯(PP)紡粘物和一種70/30PP/撓性聚烯烴(FPO)雙組分(Bico)紡粘(SB)物。每種薄膜的最終拉伸狀況是不同的，因為樣品1可以拉伸到一個比樣品2高的比值。這些薄膜是用一種使得所得到的層壓體既能顯示MD拉伸也能顯示CD拉伸的方法層壓的。這是通過用粘合劑法使該紡粘物在受張力的薄膜伸長的同時層壓到該薄膜上來實現(xiàn)的。然后，在卷繞到輥筒上之前，使該層壓體得以完全回復(fù)。使用3gsm(g/m2)加入量的Findley 2525A，即一種可購自威斯康星州沃瓦托薩市Findley粘合劑公司的苯乙烯嵌段共聚物粘合劑。
層壓體是按照表2中所示數(shù)據(jù)生產(chǎn)的。
表2
表3列出了對這些層壓體進行的試驗的結(jié)果。
表3
總體上，這些試驗結(jié)果顯示，有填料PE(XP1823A)水平越高的樣品，達到的透氣性越大，而且彈性拉伸與恢復(fù)對于CD/MD可拉伸服裝的需要來說是充分的。在較高的有填料KRATON樣品(XP1823B)的情況下，透氣性是非常低的。這表明，一定百分率的金屬茂催化塑性體LLDPE在總混合物中應(yīng)當使得該微孔能保持打開以提供透氣性。
也發(fā)現(xiàn)透氣性是拉伸水平的函數(shù)。隨拉伸比增大，透氣性也增大。這些結(jié)果表明，對于XP1823A配方來說，要提供2000g/m2/24小時以上的WVTR，至少5X拉伸是理想的。為了得到一個大于3000g/m2/24小時的WVTR，大于5X的拉伸比是理想的。對于XP1823B樣品，即使在最高拉伸水平為4.5X，也無法得到可接受的透氣性。超過4.5X拉伸水平時，該材料在MDO上就會斷裂。
由于用這些層壓體得到的有利結(jié)果，再次在一臺MDO/層壓機上以更高的拉伸比拉伸XP1823A薄膜卷，以改善透氣性。在這個第二次層壓試驗期間，評估了表4中所示三種不同類型的CD可形變紡粘物。評估的拉伸比在5～6X之間。這三種CD可形變紡粘物由45％頸縮PP紡粘物、70/30 PP/FPO紡粘物和雙組分PP/尼龍紡粘物組成，它們已經(jīng)通過環(huán)槽滾筒工藝進行了加工。這種環(huán)槽滾筒工藝，例如可購自威斯康星州尼納市Biax Fiberfilm公司，是一種用來使該紡粘物通過能使該紡粘物的粘結(jié)點斷裂并使之能在橫跨機器方向上更充分拉伸的嚙合型環(huán)槽滾筒搗爛的工藝。表5中所示來自這個試驗的結(jié)果提供了關(guān)于更優(yōu)選的CD可形變紡粘物以及高拉伸比對透氣性和拉伸性能的影響的信息。
表4
這個層壓試驗的結(jié)果證實，該薄膜的拉伸比越高，所得到層壓品的透氣性就越高。把拉伸比提高到6X，也產(chǎn)生了超過3000g/m2/24小時的WVTR結(jié)果，即高透氣性的一個優(yōu)選目標。然而，增大的拉伸比確實稍微降低了彈性恢復(fù)(50和30％時的CD滯后)和提高了該層壓體的％永久變形。然而，當與從增大拉伸比得到的透氣性增大相比時，這是彈性恢復(fù)方面一個非常小的損失。
表5
就不同的紡粘物朝向類型而言，其透氣性沒有任何顯著差異。然而，紡粘物朝向類型確實影響彈性性能結(jié)果，如同100％CD拉伸結(jié)果所指出的。70/30 PP/FPO可拉伸雙組分紡粘物產(chǎn)生了優(yōu)選的彈性性能。在MDO拉伸比為5～6X之間時滯后結(jié)果是約78～80％、％永久變形在26～29％之間。這些結(jié)果大大優(yōu)于環(huán)槽滾筒紡粘物和頸縮紡粘物面料的結(jié)果。拉伸張力結(jié)果(數(shù)據(jù)未列出)也是雙組分FPO面料的低于其余兩種面料的。這些結(jié)果表明，F(xiàn)PO紡粘物是比其余紡粘面料更可CD形變的。它似乎證實在高達100％的水平上對CD拉伸的拉性較小，如同較低的拉伸張力結(jié)果所指出的。滯后和％永久變形結(jié)果也表明，這種面料有某種彈性回復(fù)性能，從而增強了該薄膜在該層壓體中的回復(fù)作用。
在第二次層壓試驗之后，進行了第二次薄膜試驗，旨在達到約3000WVTR以上的透氣性。在這個試驗中，評價了更高的碳酸鈣填料總水平，以及不同類型的KRATON嵌段共聚物，和KRATON填充配混物與金屬茂(met)催化聚乙烯(PE)填充配混物的不同比值。為了這個試驗，采用了下列材料QST P5492-95A-55％Supercoat CaCO3(可購自ECC國際公司，佐治亞州亞特蘭大)+45％met PE樹脂混合物(Dow AFFINITY PL1845和EG 8200)QST P5492-106A-60％Supercoat CaCO3+40％met PE樹脂混合物(Dow AFFINITY PL 1845和EG 8200)SCC 18897-60％Supercoat CaCO3+40％KRATON G 1730四嵌段SCC 18898-60％Supercoat CaCO3+40％KRATON G 2760三嵌段SCC 27410-75％Supercoat CaCO3+Dow 2553 LLDPE(40MI)(一種慣常齊格勒-納塔催化LLDPE)QST 1657-25-75％Supercoat CaCO3+25％KRATON G 1657三嵌段把這些材料以不同比例的共混物制成表6中所示80gsm單位重量目標的單層薄膜。
表6
這些薄膜大多數(shù)能夠成功地收集到。其中一些樣品存在著模唇積垢問題(聚合物材料在模頭出口積累)，以及與由于熔體強度差造成邊緣流動不均引起的該材料粘到流延輥上導(dǎo)致該薄膜離開模頭時破裂有關(guān)的問題。此外，由于P5492-95A材料尚未干透，因而在用該材料制作的那些薄膜上看到了透鏡斑(水斑)的證據(jù)。一些薄膜有輕微雜斑出現(xiàn)，猶如兩種不同的化合物沒有充分混合。然而，樣品12和13沒有收集到，因為這些材料根本沒有充分混合。該薄膜是非常脆的，當它從模頭出來時往往有洞。在KRATON材料與LLDPE之間，各不相同的分離是顯著。這表明，KRATON與慣常的齊格勒-納塔催化LLDPE沒有充分熔體混合。為了生產(chǎn)必要的充分分散的熔體混合前體薄膜，金屬茂催化的LLDPE塑性體優(yōu)選與KRATON苯乙烯嵌段共聚物一起使用。樣品5和6經(jīng)歷了過量的模頭積垢，后者脫落并引起薄膜上的洞。結(jié)果，這些樣品只收集到小卷材。
表6中列出的樣品中采用的總碳酸鈣百分率在約57.5％～約69％之間不等。共混物中KRATON百分率范圍從約12.5％～約30％，而met PE百分率范圍為約12.5％～約27％。
然后，生產(chǎn)的薄膜在一臺MDO上用粘合劑法層壓到一種0.8osy(盎司/平方碼)70/30 FPO/紡粘物上。這些薄膜再次層壓得使該層壓體在機器方向上和橫跨機器方向上都可以拉伸。這是通過在受到張力的薄膜伸長的同時用粘合劑法使該紡粘物層壓到該薄膜上然后在卷繞之前使該層壓體完全回復(fù)來實現(xiàn)的。這些薄膜被拉伸約3.5X～約5.0X。
這些薄膜大多數(shù)被層壓。然而，樣品6、8、9、11和14遇到了一些問題。樣品6、8和9由于來自P5492-95A樹脂的透鏡作用造成的光斑和洞而在拉伸期間經(jīng)常破裂。樣品11和14由于拉伸期間張力太大而從MDO出來就破裂，因為這些樣品只含有KRATON而不含有metPE。這是該共混物中需要添加金屬茂催化LLDPE以降低因KRATON的高彈性而造成的高張力的另一個實例。只有樣品1～5、7、和10成功地進行層壓和測試而給出結(jié)果。
表7列出了表6中樣品的彈性值和透氣性。
表7
*測試未記錄到信息總體結(jié)果總結(jié)如下透氣性(WVTR)顯著改善，并提高了MDO拉伸比。在很多情況下，當拉伸比從3.5增加到5X時，WVTR增加一倍。
當CaCO3加入量從低達57％增加到60％而且KRATON與met PE的比例相同時，WVTR只稍微增加。然而，這是一個非常小的(填料)添加量變異范圍，從而可以解釋這個不顯著的差異。在這些碳酸鈣范圍內(nèi)，對其中一些代碼來說，得到了所希望的透氣性。
彈性性能隨KRATON百分率增加而增加，但往往以透氣性(WVTR)為代價。此外，在較高的KRATON水平上也會產(chǎn)生太大的拉伸張力，而且該薄膜往往傾向于在MDO上拉伸的同時破裂。隨著該共混物中金屬茂催化PE百分率的增加，彈性性能降低，尤其CD％永久變形。對彈性的影響很少或不歸因于填料％的增加。這再一次可能是由于本實驗中評估的碳酸鈣水平范圍小的緣故。
KRATON G 1730的表現(xiàn)確實優(yōu)于KRATON G 2760。與G1730比較，用G2760生產(chǎn)的共混物大多數(shù)產(chǎn)生較低的彈性性能以及較低的WVTR結(jié)果。這是出乎意料之外的，因為這些性能典型地顯示出彼此間接的關(guān)系。
考慮所有結(jié)果，這個實驗的優(yōu)選表現(xiàn)者是C代碼材料，盡管它與A代碼材料不相上下。用C代碼材料在較低拉伸比時就得到較高的WVTR，而彈性性能仍然不相上下。然而，與以上實驗的XP1823A相比，本XP1823A滯后結(jié)果是優(yōu)選的。XP1823A代碼材料在本試驗期間沒有再現(xiàn)，因為這個實驗使用了臨薄膜擠塑前干共混的兩種預(yù)配混材料的混合物。因此，無法得到與來自以上試驗的XP1823A代碼材料中相同的樹脂比。
從用這些配方進行的所有實驗得出結(jié)論是，KRATON與金屬茂催化LLDPE樹脂的優(yōu)選比例接近于50/50。在這個比例上，似乎在彈性拉伸與恢復(fù)性能和透氣性之間有足夠的平衡。在任意一個方向上偏離50/50比例的任何顯著變化都導(dǎo)致透氣性損失、在MDO上拉伸時出現(xiàn)彈性恢復(fù)或加工問題?？紤]到這一點，一種優(yōu)選的薄膜配方包含約58％CaCO3+21％KRATON G1730+21％在MDO上拉伸到5X的金屬茂催化LLDPE塑性體混合物。
盡管如此，還是生產(chǎn)了一種相對于金屬茂催化LLDPE塑性體的數(shù)量而言有實質(zhì)上較少數(shù)量的KRATON的、有可接受拉伸和透氣性性能的材料。在這種情況下，薄膜配方有58％CaCO3、10.5％KRATON和31.5％金屬茂催化LLDPE塑性體混合物。該材料的單位重量以拉伸前計是69.5gsm、以拉伸后計是21.7gsm。所得到的薄膜有約4427g/m2/24小時的WVTR，采用這種薄膜的層壓體有約4482g/m2/24小時的WVTR。
測試程序WVTR樣品材料的水蒸氣透過速率(WVTR)是按照ASTM標準E96-80計算的。從每種測試材料上切割直徑實測3英寸的圓形樣品，和一種對照樣，即一枚來自Hoechst Celanese公司(新澤西州薩默維爾市)的CELGARD2500薄膜。CELGARD2500薄膜是一種微孔性聚丙烯薄膜。每種材料制備三個樣品。測試碟是Thwing-Albert儀器公司(賓夕法尼亞州費城)經(jīng)銷的一種60-1號Vapometer盤。將100毫升水注入每個Vapometer盤上，把測試材料和對照材料的樣品逐個放在各個盤的開口頂部上。將有螺紋的法蘭擰緊，沿該盤的邊緣形成密封，讓相關(guān)的測試材料或?qū)φ詹牧弦砸粋€6.5cm直徑的圓暴露于周圍大氣，其暴露面積為大約33.17cm2。這些盤置于約100 EF(38EC)的強制風烘箱中1小時進行平衡。該烘箱是一個恒溫烘箱，有外部空氣通過它循環(huán)以防止水蒸氣在內(nèi)部積累。適用的強制風烘箱是例如一臺Blue M Power-O-Matic 60烘箱，由Blue M.電器公司(伊利諾伊州藍島市)經(jīng)銷。平衡完成時，將這些盤從烘箱中取出、秤重、立即放回烘箱中。24小時后，將這些盤從烘箱中取出、再次稱重。從以下方程(I)計算初步測試水蒸氣透過率數(shù)值(I)測試WVTR＝(24小時克重損失)×315.5g/m2/24小時烘箱內(nèi)的相對濕度沒有專門控制。
在約100°F(38℃)和環(huán)境相對濕度這套預(yù)定的條件下，CFLGARD2500對照膜的WVTR已被定義是5000g/m2/24小時。因此，每次試驗都做對照樣品，并修正初步測試數(shù)值，以使用以下方程(II)設(shè)定條件(II)WVTR＝(測試WVTR/對照WVTR)×(5000g/m2/24小時)拉伸/回復(fù)拉伸試驗包括一個兩周期、50％扯斷(目標)伸長率拉伸試驗(即一個預(yù)先定義的伸長率點)，其第一周期拉伸張力和第二周期拉伸張力在30％取值，和一個兩周期、100％拉伸試驗，其第一周期拉伸張力和第二周期拉伸張力在50％取值。對于50％扯斷伸長率拉伸試驗來說，先使該樣品伸長到50％的扯斷伸長率，然后使之回復(fù)/恢復(fù)到阻抗量為零的數(shù)量。測試是在Sintech 1/S或2/S設(shè)備上進行的，利用Windows 3.02的TESTWORKS軟件記錄數(shù)據(jù)。在進行拉伸/回復(fù)試驗時，把該材料的一個3英寸寬樣品固定在夾具內(nèi)(100％用3英寸測試標距，50％用4英寸測試標距)以500mm/分鐘的速率拉到或者50％或者100％的目標伸長率，并回到原始距離(典型地為4英寸)，共兩個周期。測試是在環(huán)境溫度和濕度條件下進行的。
滯后是按照以下方程計算的 雖然在以上說明書中就其某些優(yōu)選實施方案描述了本發(fā)明，而且列舉了很多細節(jié)以期說明，但對于業(yè)內(nèi)人士顯而易見的是，本發(fā)明還容許額外的實施方案，而且這里描述的細節(jié)中某些在不背離本發(fā)明的基本原則的情況下可以有頗大變動。
權(quán)利要求
1.一種可透氣彈性薄膜，包含一種高性能彈性體，和一種填充了許多適合于在所述薄膜拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的微粒的低性能彈性體，所述薄膜已經(jīng)拉伸變薄，因而，所述薄膜的低性能彈性體部分形成了許多微孔。
2.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物。
3.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述微粒是碳酸鈣微粒。
4.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述低性能彈性體是一種聚烯烴。
5.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述低性能彈性體是LLDPE。
6.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述高性能彈性體填充了許多適合于在所述薄膜拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的所述微粒。
7.權(quán)利要求6的薄膜，其中，所述薄膜的高性能彈性體部分形成了許多所述微孔。
8.權(quán)利要求6的薄膜，其中，所述微粒是碳酸鈣微粒。
9.權(quán)利要求1的薄膜，進一步包含一種雙軸拉伸性能。
10.權(quán)利要求1的薄膜，進一步包含大于約100％的彈性拉伸性能。
11.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述高性能彈性體在所述薄膜中所占的比例在約5～約30重量％的范圍內(nèi)。
12.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述微粒占所述薄膜的約50％重量以上。
13.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述低性能彈性體在所述薄膜中所占的比例在約10～約35重量％的范圍內(nèi)。
14.權(quán)利要求1的薄膜，其中，所述高性能彈性體在所述薄膜中所占的比例在約5～約30重量％的范圍內(nèi)，所述低性能彈性體在所述薄膜中所占的比例在約10～約35重量％的范圍內(nèi)，所述微粒在所述薄膜中所占的比例在約51～約70重量％的范圍內(nèi)。
15.一種可透氣的層壓材料，包含至少一層非織造纖維網(wǎng)材料；和一種拉伸變薄的薄膜，其中包含一種高性能彈性體和一種填充了許多適合于所述拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的微粒的低性能彈性體，且所述薄膜的低性能彈性體部分形成了許多微孔。
16.權(quán)利要求15的可透氣層壓材料，其中，所述至少一層非織造纖維網(wǎng)材料選自下列組成的一組紡粘物、熔噴物、粘梳纖維網(wǎng)及其組合。
17.權(quán)利要求15的可透氣層壓材料，其中，所述高性能彈性體填充了許多適合于所述薄膜拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的所述微粒。
18.權(quán)利要求17的可透氣層壓材料，其中，所述薄膜的高性能彈性體部分形成了許多所述微孔。
19.權(quán)利要求15的可透氣層壓材料，其中，所述薄膜包含雙軸拉伸性能。
20.權(quán)利要求15的可透氣層壓材料，其中，所述薄膜包含大于約100％的彈性拉伸性能。
21.權(quán)利要求15的可透氣層壓材料，其中，所述高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物。
22.權(quán)利要求15的可透氣層壓材料，其中，所述低性能彈性體是一種聚烯烴。
23.權(quán)利要求15的可透氣層壓材料，其中，所述高性能彈性體在所述薄膜中所占的比例在約5～約30重量％的范圍內(nèi)、所述低性能彈性體在所述薄膜中所占的比例在約10～約35重量％的范圍內(nèi)、所述微粒在所述薄膜中所占的比例在約51～約70重量％的范圍內(nèi)。
24，一種彈性可透氣薄膜的生產(chǎn)方法，包含下列步驟一種高性能彈性體與一種有填料的低性能彈性體的共混和配混之一，形成一種共混或配混產(chǎn)物；使所述共混或配混產(chǎn)物成形為一種包含高性能彈性體部分和低性能彈性體部分的薄膜；和使所述薄膜拉伸變薄，在所述拉伸變薄薄膜的所述低性能彈性體部分形成許多微孔。
25.權(quán)利要求24的方法，其中，所述低性能彈性體填充了許多碳酸鈣微粒。
26.權(quán)利要求24的方法，其中，所述高性能彈性體填充了許多適合于所述拉伸變薄時在所述薄膜的所述高性能彈性體部分形成微孔的微粒。
27.權(quán)利要求26的方法，其中，所述拉伸變薄薄膜的所述高性能彈性體部分形成了許多所述微孔。
28.權(quán)利要求24的方法，進一步包含使所述拉伸變薄薄膜粘結(jié)到一種非織造纖維網(wǎng)材料上，形成一種可透氣層壓體的步驟。
29.權(quán)利要求28的方法，其中，所述非織造纖維網(wǎng)材料選自下列組成的一組紡粘物、熔噴物、粘梳纖維網(wǎng)及其組合。
30.權(quán)利要求24的方法，其中，所述高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物。
31.權(quán)利要求24的方法，其中，所述低性能彈性體是一種聚烯烴。
32.權(quán)利要求24的方法，其中，所述共混或配混產(chǎn)物，以未加填料為基準，包含約5～約30重量％范圍內(nèi)的所述高性能彈性體和約10～約3 5重量％范圍內(nèi)的所述低性能彈性體。
33.一種可透氣彈性薄膜，包含一種高性能彈性體和一種低性能彈性體的一種共混物，所述共混物填充了許多適合于所述薄膜拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的微粒，所述薄膜已經(jīng)拉伸變薄，從而在所述薄膜上形成許多微孔。
34.權(quán)利要求33的薄膜，其中，所述高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物。
35.權(quán)利要求33的薄膜，其中，所述微粒是碳酸鈣微粒。
36.權(quán)利要求33的薄膜，其中，所述低性能彈性體是一種聚烯烴。
37.權(quán)利要求33的薄膜，其中，所述低性能彈性體是LLDPE。
38.權(quán)利要求33的薄膜，進一步包含一種雙軸拉伸性能。
39.權(quán)利要求33的薄膜，進一步包含大于約100％的彈性拉伸性能。
40.權(quán)利要求33的薄膜，其中，所述高性能彈性體在所述薄膜中所占的比例在約5～約30重量％的范圍內(nèi)、所述低性能彈性體在所述薄膜中所占的比例在約10～約35重量％的范圍內(nèi)、所述微粒在所述薄膜中所占的比例在約51～約70重量％的范圍內(nèi)。
41.一種個人護理吸收性物品，包含一種液體滲透性面層和一種液體不透過性背襯，所述液體滲透性面層和所述液體不透過性背襯中至少一種包含一種可透氣彈性薄膜，該薄膜包含一種高性能彈性體和一種低性能彈性體的一種共混物，所述共混物填充了許多適合于所述薄膜拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的微粒，所述薄膜已經(jīng)拉伸變薄，因而在所述薄膜上形成了許多微孔。
42.權(quán)利要求41的個人護理吸收性物品，其中，所述高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物。
43.權(quán)利要求41的個人護理吸收性物品，其中，所述微粒是碳酸鈣微粒。
44.權(quán)利要求41的個人護理吸收性物品，其中，所述低性能彈性體是一種聚烯烴。
45.權(quán)利要求41的個人護理吸收性物品，其中，所述低性能彈性體是LLDPE。
46.權(quán)利要求41的個人護理吸收性物品，其中，所述薄膜包含一種雙軸拉伸性能。
47.權(quán)利要求41的個人護理吸收性物品，其中，所述薄膜包含大于約100％的彈性拉伸性能。
48.權(quán)利要求41的個人護理吸收性物品，其中，所述可透氣彈性薄膜包含約5～約30重量％范圍內(nèi)的所述高性能彈性體、約10～約35重量％范圍內(nèi)的所述低性能彈性體、和約51～約70重量％范圍內(nèi)的所述微粒。
49.一種尿布，包含一種液體滲透性面層、一種液體不透過性背襯和一種配置于所述液體滲透性面層與所述液體不透過性背襯之間的吸收層，所述液體滲透性面層、所述液體不透過性背襯和所述吸收層中至少一種包含一種可透氣彈性薄膜，該薄膜包含一種高性能彈性體和一種低性能彈性體的一種共混物，所述共混物填充了許多適合于所述薄膜拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的微粒，所述薄膜已經(jīng)拉伸變薄，因而在所述薄膜中形成了許多微孔。
50.權(quán)利要求49的尿布，其中，所述高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物。
51.權(quán)利要求49的尿布，其中，所述微粒是碳酸鈣微粒。
52.權(quán)利要求49的尿布，其中，所述低性能彈性體是一種聚烯烴。
53.權(quán)利要求49的尿布，其中，所述薄膜包含一種雙軸拉伸性能。
54.權(quán)利要求49的尿布，其中，所述薄膜包含大于約100％的彈性拉伸性能。
55.權(quán)利要求49的尿布，其中，所述可透氣彈性薄膜包含約5～約30重量％范圍內(nèi)的所述高性能彈性體、約10～約35重量％范圍內(nèi)的所述低性能彈性體、和約51～約70重量％范圍內(nèi)的所述微粒。
56.一種個人護理吸收性物品，包含一種液體滲透性面層和一種液體不透過性背襯，所述液體滲透性面層和所述液體不透過性背襯中至少一種包含一種可透氣層壓體材料，該材料包含一種彈性薄膜，該薄膜包含一種高性能彈性體和一種低性能彈性體的一種共混物，所述共混物填充了許多適合于所述薄膜拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的微粒，所述薄膜已經(jīng)拉伸變薄，因而在所述薄膜上形成了許多微孔。
57.權(quán)利要求56的個人護理吸收性物品，其中，所述高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物。
58.一種尿布，包含一種液體滲透性面層、一種液體不透過性背襯和一種配置于所述液體滲透性面層與所述液體不透過性背襯之間的吸收層，所述液體滲透性面層、所述液體不透過性背襯和所述吸收層中至少一種包含一種可透氣彈性薄膜，該薄膜包含一種高性能彈性體和一種填充了許多適合于所述薄膜拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的微粒的低性能彈性體，所述薄膜已經(jīng)拉伸變薄，因而所述薄膜的低性能彈性體部分形成了許多微孔。
59.權(quán)利要求58的尿布，其中，所述高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物。
60.一種醫(yī)用服裝，包含一種液體滲透性面層和一種液體不透過性背襯，所述液體滲透性面層和所述液體不透過性背襯中至少一種包含一種可透氣彈性薄膜，該薄膜包含一種高性能彈性體和一種低性能彈性體的一種共混物，所述共混物填充了許多適合于所述薄膜拉伸變薄時在所述薄膜中形成微孔的微粒，所述薄膜已經(jīng)拉伸變薄，因而在所述薄膜上形成了許多微孔。
61.權(quán)利要求60的醫(yī)用服裝，其中，所述高性能彈性體是一種苯乙烯嵌段共聚物。
全文摘要
一種可透氣彈性薄膜，其中包括一種高性能彈性體例如苯乙烯嵌段共聚物和一種填充了許多適合于在該薄膜拉伸變薄時能在薄膜中成孔的微粒的低性能彈性體例如聚烯烴，該薄膜已經(jīng)拉伸變薄，因而該薄膜的低性能彈性體部分形成了許多微孔。也公開了采用這種可透氣彈性薄膜的層壓體。
文檔編號B32B37/15GK1414843SQ00817868
公開日2003年4月30日 申請日期2000年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月1日
發(fā)明者G·A·瓦爾頓, R·M·沙尼, G·T·米爾登哈爾, M·T·赫菲爾芬格 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司