專利名稱：熱熔體熱塑性彈性體組合物及包含該組合物的制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱熔體熱塑性彈性體組合物，包含嵌段共聚物、增粘劑(tackifying agent)和增塑劑。本發(fā)明進(jìn)一步涉及該彈性體組合物用以賦予層壓物彈性和拉伸性的用途。此外，本發(fā)明還涉及該彈性體組合物用于制備用在層壓物中的三維聯(lián)鎖網(wǎng)的用途。
背景技術(shù)：
已經(jīng)將各種無紡織物結(jié)合入用于衣物和類似衣物材料的層壓物中。這些層壓物可以包括例如側(cè)片、腰帶、袖口、頂片、背片、繃帶、包裹物或創(chuàng)傷敷裹物。而且，無紡織物還與吸收材料結(jié)合用于制造這樣的物品，即例如套穿式尿布、訓(xùn)練褲、帶扣件的一次性尿布、女士衛(wèi)生巾、短褲襯墊(pantiliner)或用于失禁的衣物。
通常，層壓物通過使用粘合劑使無紡織物與下層基底例如吸收材料粘結(jié)來制造。常常希望非必須地與吸收材料結(jié)合使用的衣物具有一些拉伸性或彈性。因而，用無紡織物形成的層壓物通常具有至少五層頂層無紡織物、粘合劑、可拉伸/彈性材料或彈性體、粘合劑和底層無紡織物。通常需要粘合劑以粘結(jié)頂層無紡織物、彈性體和底層無紡織物。
現(xiàn)有技術(shù)有若干缺點(diǎn)。例如，現(xiàn)有彈性體材料的粘度產(chǎn)生對昂貴的涂覆裝置的需要，并進(jìn)而產(chǎn)生基底材料在涂覆彈性體期間被破壞的可能性?，F(xiàn)有彈性體材料在350°F以上的粘度通常落在約150,000毫帕·秒(“mPa·s”)或厘泊(“cps”)與高于1,000,000mPa·s之間的范圍內(nèi)。這些高粘度水平使得不能用標(biāo)準(zhǔn)熱熔體涂覆裝置涂覆這類彈性體，從而必須使用昂貴的特殊彈性體涂覆裝置，從而提高了該方法的費(fèi)用和不可靠性。而且，現(xiàn)有彈性體的粘度水平使得必須在超過350°F(高于無紡織物的熔融溫度)的溫度下涂覆彈性體。這導(dǎo)致產(chǎn)量下降或產(chǎn)品變形。結(jié)果，總產(chǎn)品成本升高。
現(xiàn)有技術(shù)的另一個(gè)缺點(diǎn)是需要粘合劑?，F(xiàn)有彈性體被擠出處理成膜，隨后需要將該膜用粘合劑與無紡織物或織物粘合。因此，該方法需要兩套裝置來制造制品粘合劑涂覆裝置和上述的特殊彈性體涂覆裝置。這大大地增加了成本。此外，采用了進(jìn)一步提高了最終制品的成本的擠出涂覆技術(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)的另一個(gè)缺點(diǎn)在于所得的產(chǎn)品?，F(xiàn)有技術(shù)生成一種可拉伸的層壓物，包含僅在一個(gè)方向上具有彈性和拉伸性的無紡材料。即，該層壓物可以在一個(gè)方向上(沿一個(gè)軸)伸長，但在其橫向方向(沿與第一軸成90°的方向)上不能顯著伸長。
因此需要一種彈性體組合物，其對于涂覆過程具有較低的涂覆粘度和較低的工作溫度，僅需要一套便宜的熱熔體組合物涂覆裝置，并在免除需要使用粘合劑將無紡織物層聯(lián)結(jié)的同時(shí)，在兩個(gè)方向上都賦予了層壓物彈性。
發(fā)明概述在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種熱熔體熱塑性彈性體組合物。該組合物含有約35重量％至約70重量％的嵌段共聚物，該嵌段共聚物由至少兩種鏈段形成，第一鏈段包含至少一種單鏈烯基芳烴，第二鏈段包含至少一種共軛二烯。該組合物還含有約5重量％至約30重量％的增粘劑和約15重量％至約45重量％的增塑劑。而且，該組合物在約350°F的溫度下具有約75,000mPa·s(或cps)至約5,000mPa·s(或cps)的粘度。
在另一種實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種層壓物，包含第一基底和與該基底結(jié)合的熱熔體熱塑性彈性體組合物。該組合物在約350°F的溫度下具有約75,000mPa·s至約5,000mPa·s的粘度。該組合物也含有約35重量％至約70重量％的由至少兩種鏈段形成的嵌段共聚物。該組合物還含有約5重量％至約30重量％的增粘劑和約15重量％至約45重量％的增塑劑。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種擠出熱熔體熱塑性彈性體組合物的方法，包括提供熱熔體熱塑性彈性體組合物；以及利用螺旋噴射作用擠出該組合物，從而該組合物的單絲相互交迭并交叉構(gòu)成三維聯(lián)鎖的網(wǎng)。該組合物在約350°F的溫度下具有約75,000mPa·s至約5,000mPa·s的粘度。而且，該組合物含有約35重量％至約70重量％的由至少兩種鏈段形成的嵌段共聚物。此外，該組合物還含有約5重量％至約30重量％的增粘劑和約15重量％至約45重量％的增塑劑。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種聯(lián)鎖的熱熔體熱塑性彈性體網(wǎng)，包含熱熔體熱塑性彈性體組合物的交迭和交叉的絲。該組合物在約350°F的溫度下具有約75,000mPa·s至約5,000mPa·s的粘度。而且，該組合物含有約35重量％至約70重量％的由至少兩種鏈段形成的嵌段共聚物。此外，該組合物還含有約5重量％至約30重量％的增粘劑和約15重量％至約45重量％的增塑劑。而且，該網(wǎng)在機(jī)器方向和橫向方向都可以伸長。
本發(fā)明的其它特征在以下對其優(yōu)選實(shí)施方案的描述以及在權(quán)利要求中將變得明顯。盡管披露了多個(gè)實(shí)施方案，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明的其它實(shí)施方案將由如下的詳細(xì)描述變得明顯，這些實(shí)施方案表示和描述了本發(fā)明的示例實(shí)施方案。正如可被認(rèn)識到的，本發(fā)明能夠以各種明顯的方式進(jìn)行改變，所有這些都不超出本發(fā)明的精神和范圍。因而，附圖及詳細(xì)描述本質(zhì)上應(yīng)被看作解釋說明而非限定。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案適宜的彈性體儲能模量(G’)范圍的圖示。
圖2是Dahlquist條件及本發(fā)明的一種彈性體組合物的圖示，該組合物具有比Dahlquist要求更高的剪切儲能模量。
圖3是無紡彈性體組合物，該組合物在實(shí)施例1中根據(jù)本發(fā)明制造并在100％伸長下測試恢復(fù)性能。
圖4是圖3所依據(jù)的數(shù)據(jù)。
圖5是無紡彈性體組合物，該組合物在實(shí)施例1中根據(jù)本發(fā)明制造并在150％伸長下測試恢復(fù)性能。
圖6是圖5所依據(jù)的數(shù)據(jù)。
圖7基于可從HUGGIES SUPREMETM可商購的樣品，其在100％伸長下測試恢復(fù)性能。
圖8是圖7所依據(jù)的數(shù)據(jù)。
圖9基于可從HUGGIES SUPREMETM可商購的樣品，其在150％伸長下測試恢復(fù)性能。
圖10是圖9所依據(jù)的數(shù)據(jù)。
圖11基于可從PAMPERS CUSTOM FITTM可商購的樣品，其在100％伸長下測試恢復(fù)性能。
圖12是圖11所依據(jù)的數(shù)據(jù)。
圖13基于可從PAMPERS CUSTOM FITTM可商購的樣品，其在150％伸長下測試恢復(fù)性能。
圖14是圖13所依據(jù)的數(shù)據(jù)。
圖15是本發(fā)明三個(gè)實(shí)施方案的彈性體儲能模量(G’)范圍的圖示。
圖16是本發(fā)明三個(gè)實(shí)施方案的彈性體儲能模量(G’)范圍的圖示。
圖17是實(shí)施例1的無紡彈性體組合物，其按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案螺旋噴射成三維(“3D”)網(wǎng)，并在140％機(jī)器方向伸長下測試恢復(fù)性能。
圖18是圖17所依據(jù)的數(shù)據(jù)。
圖19是實(shí)施例1的無紡彈性體組合物，其按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案螺旋噴射成3D網(wǎng)，并在140％橫向伸長下測試恢復(fù)性能。
圖20是圖19所依據(jù)的數(shù)據(jù)。
圖21是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的3D網(wǎng)的圖像。
詳細(xì)描述現(xiàn)在將更為具體地描述并在權(quán)利要求中指出本發(fā)明的特征和其它細(xì)節(jié)。顯然本發(fā)明的具體實(shí)施方案是以解釋說明而非限制本發(fā)明的方式示出的。本發(fā)明的基本特征可被各種具體實(shí)施方案采用而不脫離本發(fā)明的范圍。
術(shù)語“包含”是指在實(shí)施本發(fā)明的過程中可以結(jié)合采用各種組分、成分、或步驟。因而，術(shù)語“包含”涵蓋更具限定性的術(shù)語“由…組成”以及“基本上由…組成”。
本發(fā)明的方法和組合物涉及用以給層壓物提供彈性和拉伸性的彈性體組合物。本發(fā)明的組合物具有較低的涂覆粘度，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的涂覆優(yōu)勢。較低的粘度允許本發(fā)明組合物的涂覆采用比現(xiàn)有技術(shù)更寬范圍的涂覆裝置、包括標(biāo)準(zhǔn)熱熔體粘合裝置，以及更寬范圍的涂覆方法。此外，較低的粘度允許在比現(xiàn)有技術(shù)的涂覆溫度低的溫度下涂覆本發(fā)明的組合物，從而可以涂覆而不熔化或破壞層壓物基底的無紡組分或其它組分。本發(fā)明的組合物還具有膠粘性質(zhì)，從而免除了對用于粘合層壓物無紡層的粘合劑的需要。本發(fā)明的涂覆方法旨在構(gòu)建用在層壓物中的三維聯(lián)鎖網(wǎng)，其中，該網(wǎng)賦予層壓物彈性使得沿層壓物平面上的兩個(gè)方向都可以伸長。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明是一種組合物，包含嵌段共聚物、增粘劑和增塑劑。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該嵌段共聚物以約35重量％至約80重量％組合物的量存在于該彈性體組合物中。或者，該嵌段共聚物以約40重量％至約65重量％的量存在。再或者，該嵌段共聚物以組合物的約40重量％至約60重量％的量存在。
在一個(gè)實(shí)施方案中，該嵌段共聚物由至少兩種鏈段部份形成。根據(jù)本發(fā)明的一種方式，一種鏈段部份是熱塑性鏈段而另一種鏈段部份是彈性鏈段。術(shù)語“熱塑性”是本領(lǐng)域所公知的，包括那些其可被熔融并再固化而物理性質(zhì)僅有很小變化或無變化(假定氧化度最小)的材料。術(shù)語“彈性”、“彈性體”和“彈性體的”為本領(lǐng)域所公知，適用于其在外部施加的力下伸長或變形，并且當(dāng)撤去外力時(shí)，其基本上恢復(fù)其初始尺寸或形狀，僅維持很小的永久變定(通常不大于約20％)的材料。
根據(jù)本發(fā)明的一種方式，熱塑性(或“硬”)鏈段部份衍生自這樣的物質(zhì)，即其具有足夠高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以在使用溫度下形成晶體或玻璃式區(qū)域結(jié)構(gòu)?！笆褂脺囟取笔墙M合物通常使用的溫度。通常，使用溫度是環(huán)境溫度。此外，由于一些具體實(shí)施方案用于布料中，因此以人類體溫為使用溫度。這些硬鏈段通常與共聚物中其它硬鏈段形成強(qiáng)烈物理纏結(jié)或團(tuán)聚。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，硬鏈段部份為共聚物總重的約10％至約80％、或者約20％至約50％，再或者約35％至約45％。
在一個(gè)實(shí)施方案中，硬鏈段部份可以是單鏈烯基芳烴，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、其它苯乙烯衍生物或其混合物?；蛘?，該硬鏈段部份也可以是共聚物，其衍生自苯乙烯單體例如如上所述的那些與烯烴單體例如乙烯、丙烯、丁烯、異戊二烯、丁二烯，及其混合物。再或者，該硬鏈段部份是聚苯乙烯。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，聚苯乙烯具有約1,000道爾頓(“D”)至約200,000D的數(shù)均分子量，或者為約2,000D至約100,000D，再或者約5,000D至約60,000D。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，苯乙烯以約44％共聚物總量的量存在。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，彈性體(或“軟”)鏈段部份在聚合物的使用溫度下具有足夠高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從而在這些使用溫度下不形成晶體或玻璃式區(qū)域結(jié)構(gòu)。軟鏈段的數(shù)均分子量通常為約1,000D至約300,000D，或者為約10,000D至約200,000D，再或者約20,000D至約100,000D。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，軟鏈段部份為共聚物總重的約20％至約90％、或者約50％至約80％，再或者共聚物總重的約65％至約75％。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，軟鏈段部份是一種烯類聚合物，其衍生自含約4至約6個(gè)碳原子的共軛脂肪族二烯單體或具有約2至約6個(gè)碳原子的直鏈烯烴單體。適宜的二烯單體包括丁二烯、異戊二烯或類似物。適宜的烯烴單體包括乙烯、丙烯、丁烯或類似物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，軟鏈段部份可以包含本質(zhì)上無定形的聚烯烴，例如乙烯/丙烯聚合物、乙烯/丁烯聚合物、聚異戊二烯、聚丁二烯，及其類似物或混合物。在一個(gè)方面，軟鏈段部份以約56％共聚物總量的量存在并且是聚丁二烯。
本發(fā)明組合物中的嵌段共聚物是熱塑性的，因?yàn)榭蓪⑺鼈冊诙随湺蔚腡g以上的溫度下熔融、成型并再固化多次而其物理性質(zhì)僅有很小變化或無變化(假定氧化度最小化)。而且，該組合物中的嵌段共聚物是彈性體的，因?yàn)樗鼈冊诘陀跓崴苄枣湺尾糠莸牟ＡЩD(zhuǎn)變溫度(Tg)的溫度下形成三維物理結(jié)構(gòu)。這使得共聚物對應(yīng)外力表現(xiàn)出彈性特性。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明的嵌段共聚物是具有結(jié)構(gòu)A-B-A的直鏈三嵌段共聚物，其中A代表硬鏈段，B代表軟鏈段。根據(jù)本發(fā)明的一種方式，三嵌段共聚物包括苯乙烯-烯烴-苯乙烯，例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(S-B-S)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(S-EB-S)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(S-EP-S)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(S-I-S)、氫化的聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯-苯乙烯(S-IB-S)及其混合物。商業(yè)形式包括可從Kraton Polymers，LLC(700Milam，North Tower，13th Floor，Houston，TX 77002)獲得的KratonD和KratonG系列嵌段共聚物、可從EniChem(Houston Texas)獲得的EuropeneSol T嵌段共聚物、可從Exxon(Dexco)(Houston Texas)獲得的Vector嵌段共聚物、得自Housmex(Houston Texas)的Solprene嵌段共聚物以及其它。
另外，本發(fā)明的組合物包含A-B二嵌段共聚物、A-B-A三嵌段共聚物、A-B-A-B四嵌段共聚物、A-B-A-B-A五嵌段共聚物，(A-B)n輻射狀嵌段共聚物或類似物。另外，該結(jié)構(gòu)可以是上述結(jié)構(gòu)的支化或接枝型式。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明的組合物僅包含一類嵌段共聚物?；蛘?，該組合物包含嵌段共聚物的共混物。再或者，該組合物是一種或多種嵌段共聚物與一種或多種量相當(dāng)?shù)蛷椥缘木酆衔锏墓不煳铮撓喈?dāng)?shù)蛷椥缘木酆衔锢鐬榫郾?、聚乙烯、聚丁二烯、聚異戊二烯或其混合物。在本發(fā)明的一個(gè)方面，優(yōu)選所采用的嵌段共聚物僅有少量的其它聚合物。另外，組合物基本上不含其它此類聚合物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該組合物包含三嵌段共聚物，其包擴(kuò)不超過30％的二嵌段共聚物、或者不超過10％的二嵌段共聚物，再或者該組合物包含100％的三嵌段共聚物。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，彈性體組合物中增粘劑以約5重量％至約30重量％組合物的量存在?；蛘?，增粘劑以約10重量％至約25重量％的量存在。再或者，增粘劑以約12重量％至約20重量％組合物的量存在。
術(shù)語“增粘劑”為本領(lǐng)域所公知并包括那些物質(zhì)，即其為組合物提供粘著性，該粘著性在組合物固化時(shí)確保各組分連接；并降低組合物的粘度，使組合物更易于涂覆到基底上。增粘劑可以是，但不限于，松香、脫氫松香、多萜烯樹脂、甘油的氫化松香酯、季戊四醇的氫化松香酯、苯并呋喃-茚樹脂、氫化松香、聚合松香與甘油的酯、馬來酸酐改性的松香及松香衍生物、苯乙烯馬來酸共聚物的部分酯、氯化聯(lián)苯、油可溶酚醛樹脂及其組合。另外，增粘劑來自可更新來源，例如松香衍生物，包括木松香、浮油、脂松香以及松香酯；和天然及合成萜烯及其衍生物。脂肪族、芳香族和混合的芳香族-脂肪族石油基膠粘劑也可用于本發(fā)明的彈性體組合物中。有用的烴類樹脂的代表性例子包括α-甲基苯乙烯樹脂、支化或非支化C5樹脂、C9樹脂、二環(huán)戊二烯(DCPD)基樹脂，和苯乙烯類及其加氫改性物質(zhì)。增粘劑可從約25℃(室溫)下為液態(tài)的物質(zhì)到瀝青軟化點(diǎn)高達(dá)150℃的物質(zhì)中選擇。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，膠粘劑和膠粘劑混合物具有約高于80℃的軟化點(diǎn)。另外，增粘劑具有約100℃或更高的軟化點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，增塑劑以約15重量％至約45重量％組合物的量存在于組合物中?；蛘撸鏊軇┮约s20重量％至約40重量％的量存在，再或者，增塑劑以約25重量％至約35重量％組合物的量存在。
術(shù)語“增塑劑”為本領(lǐng)域所公知并包括那些物質(zhì)，其通常有助于使諸如本發(fā)明的彈性體組合物之類的物質(zhì)塑化。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，增塑劑是油。利于用在本發(fā)明的彈性體組合物中的油的適宜例子包括基本上是烴油、芳烴含量低并且特征為鏈烷或環(huán)烷的油。當(dāng)其具有低揮發(fā)性、透明且盡可能少的顏色和氣味時(shí)，這些油最為有利。該油在本發(fā)明中的使用也可以構(gòu)想使用液態(tài)樹脂、烯烴低聚物、液態(tài)彈性體、低分子量聚合物、植物油和其它天然油以及石蠟油?；蛘撸鏊軇┦侨魏我阎挠糜谠鏊芫酆衔锝M合物的物質(zhì)。
或者，本發(fā)明的組合物包含輔助成分如抗氧化劑。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，抗氧化劑以約0.1重量％至約5重量％組合物的量存在?；蛘?，抗氧化劑以約0.1重量％至約2重量％的量存在。再或者，抗氧化劑以約0.1重量％至約1重量％組合物的量存在。適宜的抗氧化劑包括丁基化羥基甲苯、受阻酚類抗氧化劑例如IRGANOX 1076和IRGANOX 1010(可從Ciba-Geigy獲得)，仲胺抗氧化劑例如NAUGARD 445(Uniroyal)、VANOX(RXVanderbilt)以及OCTAMINE(Uniroyal)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，抗氧化劑是受阻酚類抗氧化劑(IRGANOX 1076或IRGANOX 1010)與仲胺抗氧化劑(NAUGARD 445)的大約等重量份的混合物。其他有用的抗氧化劑包括例如IRGANOX 1010。其它輔助組分可以包括，而不限于，亞磷酸鹽穩(wěn)定劑例如WESTON 619(Borag-Warner)、熒光增白劑例如UVITEX OB(Ciba-Geigy)和UV穩(wěn)定劑例如TINUVIN(Ciba-Geigy)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，彈性體組合物在約350°F的溫度下具有約75,000mPa·s(或cps)至約5,000mPa·s(或cps)的粘度比較有利?；蛘?，該組合物在約350°F的溫度下具有約60,000mPa·s(或cps)至約7,500mPa·s(或cps)的粘度。再或者，該組合物在約350°F的溫度下具有約40,000mPa·s(或cps)至約10,000mPa·s(或cps)的粘度。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，該彈性體組合物在約350°F的溫度下具有約40,000mPa·s的粘度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，該彈性體組合物在約350°F的溫度下具有約30,000mPa·s的粘度。在又一個(gè)實(shí)施方案中，該彈性體組合物在約350°F的溫度下具有約17,500mPa·s的粘度。本發(fā)明的實(shí)施方案不限于任何具體的溫度。假設(shè)溫度與粘度有直接關(guān)系，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解溫度變動時(shí)，上述粘度將改變。
對照如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的組合物具有如上所述的有利粘度，適于用標(biāo)準(zhǔn)涂覆技術(shù)和設(shè)備涂覆并能涂覆于合成聚合物基底上而不使基底熔融。本發(fā)明彈性體組合物的使用可以采用由Nordson，ITWDynatech，Accumeter Division of May Ooating or Robatech工業(yè)制造的涂覆裝置。所采用的涂覆技術(shù)包括例如熔體吹出、擠出窄縫、窄縫口模涂覆、“多孔”涂覆、或不缺膠窄縫擠出(starved slot extrusion)或控制成纖(“螺旋”或“漩渦”噴射)。
此外，涂覆技術(shù)還包括無接觸熱塑性組合物涂覆法。該方法包括從涂覆或釋放裝置例如窄縫噴嘴釋放熔融的熱熔體粘合劑，從而使其以連續(xù)的膜離開裝置。該方法進(jìn)一步使得粘合劑在剛離開涂覆裝置時(shí)不與基底接觸，而是作為懸在基底之上的連續(xù)的涂覆膜行進(jìn)一段距離而不與設(shè)備或基底接觸。在該方法的一種方式中，該涂層在基本上水平的方向上與基底接觸。在與基底接觸時(shí)，涂層粘結(jié)到表面上而不深入基底。所得的涂層可以是連續(xù)的、充分不可透過的障礙層，其具有很低的涂覆量，包括不高于30g/m2的涂覆量、其他的涂覆量在10g/m2到20g/m2之間，另外其它的涂覆量少于10g/m2。在H.B.Fuller所持有的U.S.專利5,827,252和6,120,877中對該無接觸涂覆法有更為詳細(xì)的描述。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明的某些組合物是非壓敏性粘合劑(PSA)。即，彈性體組合物的儲能模量高于普遍接受的Dahlquist標(biāo)準(zhǔn)。術(shù)語“Dahlquist標(biāo)準(zhǔn)”為本領(lǐng)域所公知，指拉伸柔量進(jìn)行中的剪切儲能模量，并且描述在Dahlquist，C.A.Proc.Nottingham Conf.On Adhesion III，134，1966中。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，該組合物在約0℃至約60℃的溫度范圍內(nèi)具有大于約3×106達(dá)因/cm2的剪切儲能模量(G’)。
或者，本發(fā)明的某些組合物是PSA。即，該組合物具有小于約3×106達(dá)因/cm2的剪切儲能模量(G’)。再或者，該彈性體組合物具有落在圖1所限定的陰影區(qū)域內(nèi)的儲能模量(G’)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，彈性體組合物在20℃具有約7×107至約1.5×106達(dá)因/cm2、在40℃具有約2×105至約1.5×106達(dá)因/cm2的剪切儲能模量(G’)?；蛘?，本發(fā)明的彈性體組合物在約0℃至約60℃的溫度范圍內(nèi)具有大于約3×106達(dá)因/cm2的剪切儲能模量。在一個(gè)方面，本發(fā)明的彈性體組合物在約0℃至約60℃的溫度范圍內(nèi)具有約9×106至約3×106達(dá)因/cm2的剪切儲能模量。例如，圖2描述一種本發(fā)明彈性體組合物的剪切儲能模量，該組合物具有組成53％Vector6241-一種苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Exxon Mobil Chemical Co.)、30％Penznapp 500環(huán)烷基加工油、16.5％Zonatac 105L改性萜烯樹脂和0.5％Irganox 1010抗氧化劑，在22.3℃具有約6.99×106達(dá)因/cm2的剪切儲能模量。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，用特異螺旋噴射法施用本發(fā)明的組合物。按照該特異法，使用已知的具有兩個(gè)噴嘴的熱熔體涂覆裝置，其中兩個(gè)噴嘴同時(shí)擠出組合物的兩跟單絲，從而這些絲相互交迭和交叉形成圖21中所示的3D聯(lián)鎖網(wǎng)。另外，優(yōu)選采用三個(gè)或更多噴嘴的獨(dú)特螺旋噴射法，所述噴嘴同時(shí)擠出三股或更多股單絲，從而這些絲交迭和交叉構(gòu)建成3D聯(lián)鎖網(wǎng)。再或者，可采用仍能成功擠出單絲從而使這些絲交迭和交叉構(gòu)建成3D聯(lián)鎖網(wǎng)的盡可能多噴嘴實(shí)施螺旋噴射法。再或者，用一個(gè)噴嘴實(shí)施螺旋噴射法，該噴嘴以反復(fù)的方式施用單絲以使單絲交迭形成3D網(wǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施方案，可用任何已知的方法將本發(fā)明提供的彈性體組合物涂覆到無紡織物上。即，本發(fā)明的彈性體組合物可經(jīng)涂層、擠出、噴射、吹出等涂覆到無紡織物的表面上。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，將本發(fā)明的組合物涂覆到基底上構(gòu)成層壓物?；蛘?，將該組合物置于兩層基底之間構(gòu)成層壓物。在本發(fā)明的一個(gè)方面，涂覆時(shí)該組合物傾向于滲入多孔基底，構(gòu)成將組合物結(jié)合到基底上的網(wǎng)狀或相互聯(lián)鎖的基質(zhì)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該彈性體組合物僅很少滲入無紡織物的多孔纖維結(jié)構(gòu)中，通常以幾微米級。不限于任何理論，相信彈性體組合物的這種獨(dú)特性質(zhì)有助于為形成的制品提供彈性。相反，現(xiàn)有技術(shù)中的大部分粘合劑滲入無紡織物中比幾微米更深，從而形成較薄的膜和較弱的彈性膠結(jié)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，螺旋噴射法制造出顯示本發(fā)明組合物單絲的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的3D聯(lián)鎖網(wǎng)，其兼以交迭和交叉的形式交錯或纏結(jié)。3D聯(lián)鎖網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)在于在兩個(gè)方向上都能伸長并能將同樣的特征賦予以該網(wǎng)為組分的層壓物。即，該網(wǎng)能在“機(jī)器方向”(網(wǎng)被制造的長度方向)伸長，也能在“橫向方向”(該方向通常垂直于機(jī)器方向)伸長。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，結(jié)合入網(wǎng)的單絲越多，機(jī)器方向伸長特性與橫向方向伸長特性制件的相似性越高。即，單絲的數(shù)目越大，兩個(gè)方向上的伸長長度基本相似的可能性越大。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明的彈性體組合物在機(jī)器方向或橫向方向上能從其未拉伸態(tài)伸展至少50％，撤去拉力后能恢復(fù)到其未拉伸態(tài)的至少70％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，彈性體組合物在兩個(gè)方向上能從其未拉伸態(tài)伸展至少50％，撤去拉力后能恢復(fù)到其未拉伸態(tài)的至少80％。在又一個(gè)實(shí)施方案中，彈性體組合物在兩個(gè)方向上能從其未拉伸態(tài)伸展至少50％，撤去拉力后能恢復(fù)到其未拉伸態(tài)的至少90％。根據(jù)一個(gè)其他方面，本發(fā)明的組合物能伸展至少100％甚至至少150％，并能如上恢復(fù)其未拉伸態(tài)的百分率。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，本發(fā)明的彈性體組合物相對于現(xiàn)有技術(shù)的組合物表現(xiàn)出低百分變定。術(shù)語“變定(set)”或“百分變定”(％set)為本領(lǐng)域所公知，指彈性材料的百分形變，該形變在將材料從指定伸長度放松而不使其完全迅速恢復(fù)后，使材料處于松弛狀態(tài)中一段指定時(shí)間(即，對于文中所述的測試方法為60秒)時(shí)所測定。百分變定表達(dá)為[(一次循環(huán)后的零載拉伸-循環(huán)1的初始樣規(guī)長)/(循環(huán)1的初始樣規(guī)長)]×100。零載拉伸是指第二次循環(huán)之初用拉伸測試裝置記錄負(fù)載之前鉗夾之間的距離。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，彈性體組合物表現(xiàn)出不大于50％的變定。或者，組合物表現(xiàn)出不大于30％的變定。再或者，組合物表現(xiàn)出不大于20％的變定。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的組合物表現(xiàn)出約20％的變定。
本發(fā)明的彈性體組合物通常能賦予無紡織網(wǎng)彈性，特別是賦予非彈性的無紡織網(wǎng)彈性。無紡織網(wǎng)可以包括例如聚酯、聚烯烴(例如聚丙烯、聚乙烯和聚烯烴與聚酯的共聚物)、聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯腈及其組合的聚合物纖維；雙組分(例如鞘核)纖維；及其組合。可用各種方法制成無紡織網(wǎng)，例如包括空中壓條(air-laying)、濕法成網(wǎng)(wet laying)、扯松(garnetting)、熔體噴出以及紡絲結(jié)合(spun bong)技術(shù)。
現(xiàn)在將借助下列實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。除非另有說明，實(shí)施例中所述的所有份、比例、百分?jǐn)?shù)和量都以重量計(jì)。
實(shí)施例1方法和材料通過在混合下結(jié)合53％ Vector 6241苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ExxonMobil Chemical Co.)、30％ Penznapp 500環(huán)烷油、16.5％Zonatac-105L改性萜烯樹脂和0.5％ Irganox 1010抗氧化劑(Ciba-Geigy)制備彈性體組合物。然后將該組合物窄縫涂覆到兩層紡絲粘合的無紡織物之間。
在此實(shí)施例的第二個(gè)方面，也如上制備以上的彈性體組合物，然后將其螺旋噴射成本發(fā)明的3D網(wǎng)。
如上所述對包含該組合物的層壓物進(jìn)行100％拉伸和150％拉伸測試。即將層壓物拉伸到指定的伸長量(如文中附圖中所示)而不使其完全地迅速恢復(fù)。隨后，在材料處于松弛狀態(tài)60秒時(shí)測量材料的百分形變。
對組合物的3D網(wǎng)進(jìn)行如上所述機(jī)器方向和橫向方向的140％的拉伸測試。
此外，測試組合物的如上所述的剪切儲能模量。
結(jié)果該組合物的粘度在275°F為117,000mPa·s、在300°F為45,250mPa·s、在325°F為30,000mPa·s并且在350°F為17,500mPa·s。
關(guān)于層壓物的其它結(jié)果如圖3至6中所示。圖中x軸代表以克力(gf)計(jì)的負(fù)載量，y軸代表對應(yīng)抗拉強(qiáng)度的百分拉伸。圖3和4表示層壓物的100％拉伸測試的結(jié)果，而圖5和6表示對于150％拉伸測試的結(jié)果。
關(guān)于3D網(wǎng)的其它結(jié)果如圖17至20中所示。圖中x軸代表以克力(gf)計(jì)的負(fù)載量，y軸代表對應(yīng)拉伸強(qiáng)度的百分拉伸。圖17和18表示3D網(wǎng)機(jī)器方向140％拉伸測試的結(jié)果，而圖19和20表示橫向方向140％拉伸測試的結(jié)果。
圖7至10是基于可商購的“HUGGIES SUPREME”的圖形和列表表達(dá)。對于該尿布材料進(jìn)行如上所述的100％拉伸和150％拉伸測試。
圖11至14是基于可商購的“PAMPERS CUSTON FIT”的圖形和列表表達(dá)。對于該尿布材料進(jìn)行如上所述的100％拉伸和150％拉伸測試。
圖15描述了該組合物(圖中標(biāo)記為“實(shí)施例1”)隨溫度變化的剪切儲能模量，并特別標(biāo)出了該組合物在0℃和60℃的剪切儲能模量。圖16特別標(biāo)出了該組合物在20℃和40℃的剪切儲能模量。
分析如3至14中所示的結(jié)果表明本發(fā)明的彈性體組合物具有至少等于或優(yōu)于結(jié)合入可商購的尿布材料中的那些材料的抗拉強(qiáng)度(鑒于弛豫百分?jǐn)?shù)和變定百分?jǐn)?shù))。
實(shí)施例2方法和材料通過在混合下結(jié)合62％ Vector 6241苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ExxonMobil Chemical Co.)、21％ Penznapp 500環(huán)烷油、16％Zonatac-105L改性萜烯樹脂和0.5％ Irganox 1010抗氧化劑(Ciba-Geigy)制備彈性體組合物。
如上所述測試該組合物的剪切儲能模量。
結(jié)果該組合物的粘度在275°F為780,000mPa.s、在300°F為268,000mPa·s、在325°F為108,000mPa.s以及在350°F為54,000mPa·s。
圖15描述了該組合物(圖中標(biāo)記為“實(shí)施例2”)隨溫度變化的剪切儲能模量，并特別標(biāo)出了該組合物在0℃和60℃的剪切儲能模量。圖16特別標(biāo)出了該組合物在20℃和40℃的剪切儲能模量。
實(shí)施例3方法和材料通過在混合下結(jié)合39％ Vector 6241苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ExxonMobil Chemical Co.)、31.7％ Penznapp 500環(huán)烷油、28.7％Zonatac-105L改性萜烯樹脂和0.5％ Irganox 1010抗氧化劑(Ciba-Geigy)制備彈性體組合物。
如上所述測試該組合物的剪切儲能模量。
結(jié)果該組合物的粘度在275°F為28,300mPa·s、在300°F為13,700mPa·s、在325°F為7720mPa·s以及在350°F為4960mPa·s。
圖15描述了該組合物(圖中標(biāo)記為“實(shí)施例3”)隨溫度變化的剪切儲能模量，并特別標(biāo)出了該組合物在0℃和60℃的剪切儲能模量。圖16特別標(biāo)出了該組合物在20℃和40℃的剪切儲能模量。
其它實(shí)施方案在權(quán)利要求的范圍中?；谏鲜鰧?shí)施方案本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠領(lǐng)會本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。因而，除了附加的權(quán)利要求所提出的以外，本發(fā)明不僅限于已經(jīng)具體表示和描述的內(nèi)容。文中所引用的所有出版物和參考文獻(xiàn)，包括在背景技術(shù)部份中的那些，都明確地以全文引入本文作為參考。
權(quán)利要求
1.一種熱熔體熱塑性彈性體組合物，包含約35重量％至約70重量％的至少一種嵌段共聚物，該嵌段共聚物由至少兩種鏈段構(gòu)成，第一鏈段包括至少一種單鏈烯基芳烴，第二鏈段包含至少一種共軛二烯；約5重量％至約30重量％的至少一種增粘劑；約15重量％至約45重量％的至少一種增塑劑；其中該組合物在約350°F的溫度下具有約75,000mPa·s至約5,000mPa·s的粘度。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述單鏈烯基芳烴是苯乙烯。
3.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的組合物，其中所述共軛二烯是丁二烯或異戊二烯。
4.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的組合物，其中所述組合物在20℃具有7×107至1.5×106達(dá)因/cm2、在40℃具有2×105至1.5×106達(dá)因/cm2的剪切儲能模量(G’)。
5.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的組合物，其中所述組合物在約0℃至約60℃的溫度范圍內(nèi)具有大于約3×106達(dá)因/cm2的剪切儲能模量。
6.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的組合物，其中所述組合物在約0℃至約60℃的溫度范圍內(nèi)具有小于約3×106達(dá)因/cm2的剪切儲能模量。
7.前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的組合物，其中所述組合物具有不大于50％的變定。
8.一種層壓物，包含第一基底；和前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的熱熔體熱塑性彈性體組合物，該組合物置于該第一基底的至少一個(gè)表面上。
9.權(quán)利要求8的層壓物，其進(jìn)一步包含第二基底，該組合物夾在第一基底和第二基底之間。
10.權(quán)利要求8或9的層壓物，其中該層壓物用于側(cè)片、腰帶、袖口、頂片、背片、繃帶、包裹物或創(chuàng)傷敷裹物中。
11.前述權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)的層壓物，其中將層壓物置于吸收材料上，從而形成吸收劑制品。
12.權(quán)利要求11的層壓物，其中吸收劑制品是套穿式尿布、訓(xùn)練褲、帶扣件的一次性尿布、女士衛(wèi)生巾、短褲襯墊或用于失禁的衣物。
13.一種擠出前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱熔體熱塑性彈性體組合物的方法，包括用螺旋噴射裝置擠出該組合物，從而使該組合物的絲相互交迭并交叉構(gòu)成三維網(wǎng)。
14.一種熱熔體熱塑性彈性體網(wǎng)，其包含前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的熱熔體熱塑性彈性體組合物的單絲，其中單絲交迭和/或交叉并且網(wǎng)在機(jī)器方向和橫向方向上都能伸長。
全文摘要
本發(fā)明包括涉及一種包含嵌段共聚物、增粘劑和增塑劑的熱熔體熱塑性彈性體組合物的方法和組合物。
文檔編號B32B7/12GK1703476SQ200380101062
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月7日
發(fā)明者W·L·布內(nèi)爾, A·I·蘇斯蒂克 申請人:H·B·富勒許可和金融公司