專(zhuān)利名稱(chēng)：輻射可固化低應(yīng)力弛豫彈性體材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低應(yīng)力弛豫彈性體組合物和由該組合物制造的產(chǎn)品。一方面，本發(fā)明涉及彈性體組合物的選擇性交聯(lián)，使用官能化大分子交聯(lián)劑以提供改善的機(jī)械和彈性性能。另一方面，本發(fā)明涉及將熔融可加工和輻射可固化的彈性體組合物制成產(chǎn)品的方法，所述產(chǎn)品如基本平面的薄膜；宏觀擴(kuò)展的三維網(wǎng)；有孔網(wǎng)；薄膜或網(wǎng)的層壓材料；以及吸收制品，該制品具有由薄膜、網(wǎng)或?qū)訅翰牧现瞥傻慕M分。
背景技術(shù)：
彈性體嵌段共聚物具有乙烯芳烴聚合物嵌段和烯屬和/或雙烯聚合物嵌段，典型地顯示具有兩相形態(tài)，相似的嵌段聚在一起形成一相，與由其它的嵌段形成的第二相區(qū)分開(kāi)。所述的嵌段共聚物形成三維的、纏繞的(即物理交聯(lián))網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。聚合鏈能來(lái)回移動(dòng)并從這些物理交聯(lián)中解脫出來(lái)，導(dǎo)致彈性和機(jī)械性能的喪失。低分子量的交聯(lián)劑已經(jīng)被用于在聚合鏈之間形成化學(xué)交聯(lián)以改善性能。然而，已知對(duì)于兩相共聚物中的兩個(gè)相來(lái)說(shuō)，小分子在熱力學(xué)上相容性更好，因此選擇性也就越差。因此，低分子量交聯(lián)劑與共聚物的兩相都均勻混合，并在兩相中沒(méi)有區(qū)別地交聯(lián)。所得的材料可能變得更加難以加工且在使用時(shí)更易碎。選擇性地交聯(lián)一相的方法也是已知的。包含一般和選擇性交聯(lián)劑的彈性體組合物公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利4,133,731(Hansen等人)、4,556,464(St.Claire)、5,073,611(Rehmer等人)、5,407,971(Everaerts等人)、6,294,698(Nohr等人)、6,369,123(Stark等人)和6,384,139(Ho等人)。
繼續(xù)需要可固化的彈性體組合物，該組合物能夠選擇性地交聯(lián)以提供改善的彈性和機(jī)械性能，并能夠仍然保持熱塑性的加工性能。
健康護(hù)理或個(gè)人衛(wèi)生制品的彈性化部分可以對(duì)人體適形，并在產(chǎn)品下面產(chǎn)生相對(duì)閉合的環(huán)境。由于在這些產(chǎn)品中使用的材料具有較大的彈性，對(duì)人體提供了較好的貼合性，因此減少了流向皮膚的空氣流和來(lái)自閉合面的蒸汽流。透氣性(尤其是蒸汽滲透性)成為皮膚健康的重要因素。使彈性體材料更多孔、更透氣的幾種方法，如模沖、切口、熱穿孔是本領(lǐng)域已知的。生產(chǎn)更好的多孔薄膜或網(wǎng)如宏觀擴(kuò)展的三維網(wǎng)的改善的方法公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利3,929,135(Thompson)、4,342,314(Radel等人)、5,733,628(Pelkie)、6,303,208(Pelkie)和PCT Publication WO 98/37266(Curro等人)。
由于彈性體材料固有的發(fā)粘和拉伸特性，在加工和處理彈性體材料時(shí)存在相當(dāng)大的困難。彈性體材料有粘在加工設(shè)備上的傾向，難以從輥上除去或裁剪成恰當(dāng)?shù)某叽缫越M成成品。此外，期望彈性體材料可以連接在非彈性體基質(zhì)上，如非彈性無(wú)紡材料，這意味著賦予所得層壓材料彈性。賦予彈性的不同方法公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利4,153,664(Sabee)；5,143,679(Weber等人)、5,156,793(Buell等人)、5,167,897(Weber等人)、5,518,801(Chappell等人)、5,628,097(Benson等人)、5,650,214(Anderson等人)。然而，據(jù)知，使用上述方法或它們的組合，各種不同的彈性體材料會(huì)有缺陷，如針孔、魚(yú)眼或類(lèi)似物。這些在彈性體材料中的缺陷在使用時(shí)可充當(dāng)應(yīng)力集中器，加劇材料的撕裂引發(fā)、撕裂擴(kuò)大和災(zāi)難性故障。
因此，繼續(xù)需要彈性體材料提供彈性(包括低應(yīng)力弛豫)和透氣性及其可加工性。
期望有熔融可加工的彈性體組合物，該組合物可以?xún)?yōu)先地在所述組合物的選擇相里交聯(lián)。
進(jìn)一步期望有大分子交聯(lián)劑能夠優(yōu)先地在所述組合物的選擇相里交聯(lián)，并且有助于改善所得彈性體組合物的機(jī)械和彈性特性。
還期望有彈性體組合物，該組合物適于形成彈性體產(chǎn)品，如開(kāi)孔的或宏觀擴(kuò)展的三維彈性體網(wǎng)，或吸收產(chǎn)品的組分(包括健康護(hù)理產(chǎn)品或個(gè)人衛(wèi)生制品)或可拉伸的衣服。吸收產(chǎn)品可以包括膠帶/扣緊的尿布、套穿尿布、訓(xùn)練褲、失禁衣服、衛(wèi)生巾、短褲護(hù)墊、擦拭物、傷口敷料、繃帶、消毒蓋布和包裹物。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及輻射可固化、低應(yīng)力弛豫彈性體組合物，該組合物具有改善的機(jī)械和彈性特性。該組合物可包含
a)約20％至約80％重量的熱塑性彈性體(TPE)，該彈性體是嵌段共聚物，其具有至少一個(gè)包含乙烯芳烴的剛性嵌段和至少一個(gè)包含雙烯的柔性嵌段；b)約5％至約60％重量的加工油；和c)約1％至約60％重量的大分子光引發(fā)劑；其中，在固化后，所述材料在室溫下伸長(zhǎng)200％后應(yīng)力弛豫低于約20％，在37.7℃(100°F)下伸長(zhǎng)50％約10小時(shí)后應(yīng)力弛豫低于約45％。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及由彈性體組合物制備的彈性體薄膜、網(wǎng)和層壓材料，以及包含這些薄膜、網(wǎng)或?qū)訅翰牧系闹破贰?br> 所有引用文獻(xiàn)的相關(guān)部分均引入本文以供參考，任何文獻(xiàn)的引用不可解釋為是對(duì)其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
附圖簡(jiǎn)述雖然本說(shuō)明書(shū)以由特別指出和清楚地要求保護(hù)本發(fā)明主旨的權(quán)利要求書(shū)作為結(jié)論，但據(jù)信通過(guò)以下結(jié)合附圖的描述可更好地理解本發(fā)明，圖中相同的參考數(shù)字標(biāo)示相同的元件，其中

圖1是本發(fā)明的彈性體纖網(wǎng)實(shí)施方案的局部分段的放大透視圖，所述彈性體纖網(wǎng)具有兩層聚合物薄膜，其中至少一層是彈性體的；圖2是通常如圖1所示類(lèi)型的纖網(wǎng)進(jìn)一步放大的局部視圖，但此視圖僅僅為更詳細(xì)圖示說(shuō)明本發(fā)明可供選擇的彈性體纖網(wǎng)的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)；圖3為一次性衣服的局部分段透視圖，其中至少一部分包含本發(fā)明的彈性體材料；圖4為實(shí)施例1交聯(lián)前和交聯(lián)后的所承受的負(fù)載力弛豫圖；以及圖5為實(shí)施例2交聯(lián)前和交聯(lián)后的所承受的負(fù)載力馳豫圖。
發(fā)明詳述本文所用術(shù)語(yǔ)“包含”是指各種組分、成分或步驟可聯(lián)合用于實(shí)施本發(fā)明。相應(yīng)地，術(shù)語(yǔ)“包含”包括更具限制性的術(shù)語(yǔ)“由...組成”和“基本上由...組成”。
本文所用術(shù)語(yǔ)“彈性的”或“彈性體的”是指在外力下能夠拉伸或變形的任何材料，并且在外力解除后能夠基本恢復(fù)其原來(lái)的尺寸或形狀，僅有很小的永久變形(典型地不超過(guò)約20％)。術(shù)語(yǔ)“彈性體”是指任何顯示具有本文上述的彈性特性的材料。
本文所用術(shù)語(yǔ)“熱塑性”是指任何能夠熔融和再凝固，而物理屬性(假定氧化降解為最小值)只有很小或沒(méi)有變化的材料。
本文所用術(shù)語(yǔ)“可拉伸的層壓材料”是指多層薄膜、三維宏觀擴(kuò)展網(wǎng)或由所述薄膜制備的有孔網(wǎng)，其中薄膜或網(wǎng)至少一層包含本發(fā)明所述的彈性體材料。本文所用術(shù)語(yǔ)“復(fù)合層壓材料”是指前述薄膜/網(wǎng)與纖維無(wú)紡材料的組合以及單層薄膜與纖維無(wú)紡材料的組合，所述單層薄膜包含本發(fā)明所述的彈性體材料。
除非另外指明，本發(fā)明中所用的所有百分?jǐn)?shù)、比率和比例均按重量計(jì)。
本發(fā)明涉及輻射可固化低應(yīng)力弛豫彈性體材料，所述彈性體材料顯示具有改善的彈性和機(jī)械特性，如抗拉模量、極限伸長(zhǎng)和應(yīng)力弛豫特性。所述彈性體材料可以用于具有表層的單層薄膜或多層薄膜。所述彈性體薄膜可以形成有孔網(wǎng)或宏觀擴(kuò)展的三維彈性體網(wǎng)。此外，所述彈性體薄膜或網(wǎng)可以連接到無(wú)紡纖網(wǎng)，并遞增拉伸(即活性的)以形成彈性體層壓材料。所述彈性體薄膜、網(wǎng)或?qū)訅翰牧线m用于彈性化的或一次性吸收制品的貼體部分，如側(cè)片、腰帶、護(hù)腕或衛(wèi)生保健產(chǎn)品，如傷口敷料、繃帶和包裹物。本發(fā)明所述多孔可延展聚合網(wǎng)或?qū)訅翰牧峡梢杂糜谖罩破分衅渌枰衫旎蛲笟獠牧系牟糠?，如頂片或底片?br> 本發(fā)明的彈性體組合物包含彈性體嵌段共聚物(該共聚物具有至少一個(gè)剛性嵌段和至少一個(gè)柔性嵌段)、大分子光引發(fā)劑、加工油，而且可任選地，熱塑性聚合物和/或交聯(lián)劑。
可用于本文的合適的嵌段共聚物可包括至少一個(gè)“剛性”聚合物嵌段和至少一個(gè)“柔性”聚合物嵌段。典型地，所述剛性嵌段(或A嵌段)可以是無(wú)定形的，而且二級(jí)轉(zhuǎn)變溫度或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在室溫以上，或者是結(jié)晶的，具有結(jié)晶片斷(該片斷可以在主鏈中、在側(cè)鏈中、或者在側(cè)基中)，而且一級(jí)轉(zhuǎn)變溫度或晶體融化溫度在室溫以上。這些相變的定義可見(jiàn)于“Principles of Polymer Chemistry”，F(xiàn)lory著，Cornell University Press(1953)。
典型地，所述柔性嵌段(或B嵌段)具有室溫以下的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。柔性嵌段在室溫下能相對(duì)運(yùn)動(dòng)。剛性嵌段和柔性嵌段趨于彼此分開(kāi)形成單獨(dú)的相。通常，這些共聚物被稱(chēng)為熱塑性彈性體(TPE)，其中所述剛性嵌段充分顯示熱塑性特征，所述柔性嵌段充分顯示彈性體特征。
所述剛性嵌段可以包含聚乙烯芳烴，聚乙烯芳烴衍生自如下單體，如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對(duì)甲基苯乙烯、其它烷基苯乙烯衍生物，或它們的混合物。剛性嵌段還可以是任意共聚物，該共聚物衍生自乙烯芳烴單體和短的C2-C6烯屬單體，如乙烯、丙稀，丁烯，C4-C6雙烯單體，如異戊二烯、丁二烯，或雙烯/烯烴單體的混合物。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，按所述剛性嵌段的重量計(jì)，TPE的剛性嵌段包含約1％至20％的不飽和或部分飽和的雙烯。
所述剛性嵌段期望具有的數(shù)均分子量為約1,000至約200,000，優(yōu)選約2,000至約100,000，更優(yōu)選約5,000至約60,000。所述剛性嵌段可占嵌段共聚物總重量的約10％至約80％，優(yōu)選約20％至約50％，更優(yōu)選約25％至35％。
柔性嵌段可以是雙烯聚合物，該聚合物衍生自不飽和或部分飽和的約4至約6個(gè)碳的雙烯單體。合適的雙烯單體可包括丁二烯、異戊二烯等。所述柔性嵌段還可以是烯屬聚合物，該聚合物衍生自直鏈或支鏈的約2至約6個(gè)碳的烯烴單體。合適的烯烴單體可包括乙烯、丙稀、丁烯等。所述柔性嵌段還可包括上述單體的組合物，如乙烯/丙稀聚合物、乙烯/丁烯聚合物等。
所述柔性嵌段的數(shù)均分子量可為約1,000至約300,000，優(yōu)選約10,000至約200,000，且更優(yōu)選約20,000至約100,000。所述柔性嵌段可占共聚物總重量的約20％至約90％，優(yōu)選約50％至約80％，更優(yōu)選約65％至約75％。
可用于本文的合適嵌段共聚物可包含至少一個(gè)柔性(即基本彈性體的)嵌段部分B和至少一個(gè)剛性(即基本熱塑性的)嵌段部分A。所述嵌段共聚物可具有多個(gè)嵌段，如A-B-A三嵌段共聚物，A-B-A-B四嵌段共聚物，或A-B-A-B-A五嵌段共聚物等。
可用于本發(fā)明的嵌段共聚物還可具有一個(gè)以上的A嵌段和/或一個(gè)以上的B嵌段，其中每一個(gè)A嵌段可衍生自相同或不同的乙烯芳烴單體，每個(gè)B嵌段可衍生自相同或不同的雙烯或烯屬單體。例如，三嵌段共聚物可具有一個(gè)彈性體中間嵌段B和兩個(gè)熱塑性末端嵌段A和A’，其中A和A’可衍生自不同的乙烯芳烴單體。
在一些實(shí)施方案中，所述烯屬嵌段至少占所述嵌段共聚物重量的約50％。如果需要，雙烯單體的不飽和部分可選擇地氫化，以降低對(duì)氧化降解的敏感度并可能導(dǎo)致改善彈性和機(jī)械特性。例如，聚異戊二烯嵌段可以選擇性地還原形成乙烯-丙稀嵌段。在其它實(shí)施方案中，所述乙烯芳烴嵌段至少占所述嵌段共聚物重量的約10％。較高的乙烯芳烴含量提供低的應(yīng)力弛豫和高的彈性/拉伸特性。
示例性嵌段共聚物可包括苯乙烯-雙烯-苯乙烯或苯乙烯-烯烴-苯乙烯三嵌段共聚物，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/丙稀-苯乙烯(S-EP-S)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(S-I-S)、氫化聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯-苯乙烯(S-IB-S)以及他們的混合物。市售嵌段共聚物包括購(gòu)自Shell Chemical Company(Houston，TX)的KRATON，Kuraray America，Inc.(New York，NY)的SEPTON，和購(gòu)自Dexco Chemical Company(Houston，TX)的VECTOR。
所述嵌段共聚物還可以是輻射狀的，有三個(gè)或更多個(gè)懸臂(arm)，每個(gè)懸臂都是具有B-A，B-A-B-A或類(lèi)似結(jié)構(gòu)的共聚物，B嵌段處在或靠近輻射狀聚合物的中心部分。
所述嵌段共聚物可用于彈性體組合物中，以有效含量使用以獲得期望的特性，如伸展性、彈性和應(yīng)力弛豫以及其它機(jī)械性能。嵌段共聚物通常存在于彈性體組合物中，在組合物中含量典型地為約20％至約80％重量，優(yōu)選約25％至約75％重量，更優(yōu)選約30％至約70％重量。
在本發(fā)明中使用的所述嵌段共聚物可以是端基改性的。所謂端基改性，是指聚合物在嵌段共聚物的一個(gè)或兩個(gè)末端包含官能團(tuán)，如丙烯酸酯、烷基丙烯酸酯、馬來(lái)酸酯、反丁烯二酸酯、衣康酸酯、檸康酸酯、乙烯醚、乙烯酯、肉桂酸酯、γ-酮丙烯酸酯、馬來(lái)酰亞胺、羥基、伯胺、仲胺和叔胺、羧基、環(huán)氧基和硫醇。一個(gè)端基嵌段共聚物合成的實(shí)施例描述于PCT專(zhuān)利出版物WO99/64931，轉(zhuǎn)讓給Dow Chemical并公布于1999年12月16日。
優(yōu)選的端基改性聚合物一般形式為
A-B-A-RA-B-RR-A-B-A-RR’-A-B-A-R其中A為苯乙烯聚合物嵌段，B為乙烯/丙稀、乙烯/丁烯、丁二烯和/或異戊二烯聚合物嵌段，R和R’為如上所述的端基。
所述光引發(fā)劑可以是包含紫外(UV)響應(yīng)取代基的官能化的大分子，當(dāng)暴露在紫外輻射中時(shí)傾向于產(chǎn)生自由基。所得自由基可以從TPE中的不飽和部分吸收質(zhì)子以形成自由基，這可導(dǎo)致在TPE之間發(fā)生化學(xué)交聯(lián)。這些化學(xué)交聯(lián)增強(qiáng)了物理纏結(jié)，使TPE基質(zhì)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，并改善了彈性和機(jī)械性能。另外，以自由基形式的光引發(fā)劑還可彼此發(fā)生反應(yīng)，形成與TPE網(wǎng)互相貫穿的網(wǎng)絡(luò)，這進(jìn)一步增強(qiáng)了所得組合物的彈性和機(jī)械特性。
此外，由于它們的大分子結(jié)構(gòu)，大分子光引發(fā)劑(在下文中為“大分子光引發(fā)劑”)可顯示具有聚合材料的彈性和機(jī)械性能。因而，當(dāng)大分子光引發(fā)劑與熱塑性彈性體混合時(shí)，它們可增強(qiáng)混合組合物的彈性和機(jī)械性能，這樣不需要額外的熱塑性材料就可以達(dá)到期望的性能。所述大分子光引發(fā)劑可存在于所述組合物中，在組合物中的含量在約1％至約60％重量、優(yōu)選約5％至約50％重量，更優(yōu)選約10％至約40％重量的范圍內(nèi)。
在TPE所期望的相里目標(biāo)交聯(lián)，相容性是需要考慮的因素。盡管低分子量分子通常能夠在TPE的兩相中都混合良好，但是高分子量聚合材料可以?xún)?yōu)先地移動(dòng)到包含相容性更好的聚合嵌段的一相中。分子量和化學(xué)結(jié)構(gòu)是影響聚合物之間相容性的因素。本發(fā)明合適的大分子光引發(fā)劑數(shù)均分子量為約5,000至約300,000，優(yōu)選約10,000至約200,000，且更優(yōu)選約25,000至約150,000。結(jié)構(gòu)上，包含芳烴或乙烯芳烴單體單元的大分子光引發(fā)劑與TPE的剛性相更相容，包含脂肪族或烯屬單體單元的大分子光引發(fā)劑與TPE的柔性相更相容。
此外，大分子光引發(fā)劑包含取代的單體，該單體含有UV響應(yīng)取代基。為了產(chǎn)生足夠數(shù)量的交聯(lián)，以改善彈性和機(jī)械性能，至少約5％，優(yōu)選至少約7％，且更優(yōu)選至少約10％的大分子光引發(fā)劑單體單元為取代的單體。所述取代單體具有一般結(jié)構(gòu) 其中R1可為乙烯基、乙烯芳烴、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體，R2可為烷基、芳基、烷基芳基、烷氧基、取代烷基、鹵素、烷基磺酸鹽、烷基銨磺酸鹽、過(guò)酸酯、肉桂酸酯和叔胺。大分子光引發(fā)劑在聚合物骨架中可包括取代的單體，所述單體具有，但不限于，下列示例性結(jié)構(gòu) 在一個(gè)實(shí)施方案中，大分子光引發(fā)劑可以是取代的聚苯乙烯，在苯乙烯的芳族或脂族碳上包含苯乙酮或二苯酮官能團(tuán)，并且至少約5％的單體是取代的。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，大分子光引發(fā)劑可以通過(guò)把UV活性基團(tuán)接枝到聚合物主鏈中制備，該聚合物主鏈可以購(gòu)自National Starch&Chemicals，Bridgewater，NJ，這里所述的聚合物主鏈可以是具有剩余不飽和重復(fù)單元的任何聚合物。有用的聚合物包括但不限于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(S-B-S)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(S-I-S)、聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯-苯乙烯(S-IB-S)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、乙烯-丙稀-二環(huán)戊二烯(EPDM)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚丁二烯(PBD)、聚異戊二烯(PI)以及他們的混合物。
可任選地，交聯(lián)劑還可用來(lái)加速交聯(lián)反應(yīng)。所述交聯(lián)劑可包含多個(gè)自由基接受官能度(典型地具有可吸收質(zhì)子)，與來(lái)自所述光引發(fā)劑和/或其它交聯(lián)劑的自由基反應(yīng)。因此，交聯(lián)劑的多個(gè)官能度可與所述TPE發(fā)生多重化學(xué)交聯(lián)，以改善可固化彈性體組合物的特性。所述交聯(lián)劑的分子量可以低，典型地小于約700。示例的交聯(lián)劑可以是硫醇，如三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)；二或三丙烯酸酯，如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯；或者二或三(甲基丙烯酸酯)，如三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸脂，都可購(gòu)自Sigma-AldrichChemicals。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，低分子量交聯(lián)劑存在的量按組合物的重量計(jì)為約0.5％至約10％重量，更優(yōu)選約1％至約8％重量，且最優(yōu)選為約1.5％至約5％重量。
同時(shí)包含所述UV響應(yīng)取代基和自由基接受官能度的大分子也可適用于本文。這些大分子可以作為光引發(fā)劑，也可以作為交聯(lián)劑。例如，大分子光引發(fā)劑可在主鏈或取代基中包含不飽和C＝C，取代基包含可引起額外化學(xué)交聯(lián)的吸收質(zhì)子。
另外，可加入加工油或增塑油，如烴油，以使粘度降低并增強(qiáng)彈性體組合物的加工性。然而，加工油趨于對(duì)所述組合物的彈性、應(yīng)力弛豫和伸展特性有負(fù)面影響。本發(fā)明彈性體組合物中所述加工油的典型濃度范圍為所述彈性體組合物重量的5％至約60％，優(yōu)選約10％至約50％，更優(yōu)選約15％至約45％。
典型地，加工油與所述組合物相容，并在加工溫度下基本不降解。適用于本文的烴油為脂族(包括直鏈、支鏈或環(huán)狀)或芳族。所述油可以是礦物油以及其它石油衍生的油和蠟，如石蠟油、環(huán)烷油、石油、微晶蠟、石蠟或異鏈烷烴蠟。合成蠟(例如Fischer-Tropsch蠟)，天然蠟(例如鯨蠟、巴西棕櫚蠟、地蠟、蜂蠟、小燭樹(shù)蠟、石蠟、純地蠟、西班牙草蠟、小冠椰子蠟、rezowax)，和其它已知的礦物蠟，也適用于本發(fā)明。烯屬低聚物和低分子量聚合物也可用于本發(fā)明。烯屬低聚物可以是重均分子量在約350至約8000之間的聚丙烯、聚丁烯、氫化聚異戊二烯、氫化聚丁二烯或類(lèi)似物。
在一個(gè)典型的實(shí)施方案中，加工油為白色礦物油，商品名稱(chēng)BRITOL，購(gòu)自Witco Company，Greenwich，CT。在另外一個(gè)典型的實(shí)施方案中，加工油為另外的礦物油，商品名稱(chēng)DRAKEOL，購(gòu)自Pennzoil CompanyPenrenco Division，Karns City，PA。
可選擇地，各種不同的熱塑性聚合物或熱塑性聚合物組合物可用于本發(fā)明的彈性體組合物中。在一些實(shí)施方案中，熱塑性聚合物可優(yōu)先與嵌段共聚物的剛性嵌段相連，并合并到剛性相的纏繞的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。不受理論的約束，據(jù)信這種纏繞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能改善伸展性、彈性和應(yīng)力弛豫特性。熱塑性聚合物，如由單體衍生的聚苯醚、乙烯芳烴聚合物，所述單體包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、對(duì)甲基苯乙烯、其它烷基苯乙烯衍生物、乙烯基甲苯，以及它們的混合物，可用于本發(fā)明。因?yàn)樗鼈兺ǔ１徽J(rèn)為與嵌段共聚物的苯乙烯剛性嵌段化學(xué)相容。相容的組分可以更容易地混合并且合并到纏繞的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，而且它們從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中物理分離(即解脫)的趨勢(shì)較低。
使用具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物，作為本發(fā)明的彈性體組合物的可選擇組分是有利的。由于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)比彈性體材料的使用溫度高，這些聚合物在使用溫度下相對(duì)穩(wěn)定，幫助“鎖進(jìn)”三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并提供期望的彈性和機(jī)械特性。由于使用溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間的差距縮小，這些聚合物變得更易流動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的聚合物鏈可從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中解脫出來(lái)，產(chǎn)生弱的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和退化的彈性和機(jī)械特性。應(yīng)力弛豫特性對(duì)這種效應(yīng)尤其敏感。
此外，對(duì)于可貼著人體并長(zhǎng)時(shí)間穿著的體溫應(yīng)用品(如吸收制品、繃帶、包裹物、傷口敷料等)，把具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物(如聚苯醚或乙烯芳烴聚合物)摻入到彈性體組合物是有利的。然而，熔融加工性和加工溫度也是要考慮的因素。前者涉及彈性體材料的易加工性和不同加工方法的適用性。后者涉及把彈性體材料連接或應(yīng)用于其它具有低熱降解溫度(如聚乙烯)或精細(xì)結(jié)構(gòu)(如無(wú)紡織網(wǎng))的基質(zhì)或組分。作為任選的組分，可用于本發(fā)明的乙烯芳烴聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍典型地為約58℃至約180℃，更優(yōu)選為約70℃至約150℃，更優(yōu)選為約90℃至約130℃。
作為任選的組分，可用于本發(fā)明的熱塑性聚合物具有的平均分子量要足夠高，以提供高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、伸展性和彈性特性。此外，這些熱塑性聚合物的平均分子量與彈性體嵌段共聚物沒(méi)有顯著的差異，以實(shí)現(xiàn)與剛性嵌段的相容?？捎糜诒景l(fā)明的合適的乙烯芳烴聚合物，其數(shù)均分子量典型地為約600至約200,000，更優(yōu)選約5,000至約150,000，且最優(yōu)選約10,000至約100,000。合適的乙烯芳烴聚合物的分子量分布在約1至約4范圍內(nèi)。在一個(gè)典型的實(shí)施方案中，乙烯芳烴為數(shù)均分子量在約40,000至約60,000的聚苯乙烯，如購(gòu)自Nova Chemicals，Inc.，Monaca，PA的NOVACORPS 3900系列。
所述熱塑性聚合物或組合物，當(dāng)存在時(shí)，其含量按本發(fā)明使用的低應(yīng)力弛豫彈性體組合物的重量計(jì)為約1％至約60％重量，優(yōu)選約5％至約40％重量，且更優(yōu)選約10％至約30％重量。
本發(fā)明的彈性體組合物還可包含其它添加劑，如抗氧化劑或穩(wěn)定劑、防粘劑或增滑劑。典型的抗氧化劑為受阻酚(即那些具有空間位阻基團(tuán)的，如在酚羥基附近有叔丁基)或多官能化酚(即含有硫或磷)。受阻酚抗氧化劑IRGANOX1010購(gòu)自Ciba-Geigy Company，Hawthorn，New York。其它添加劑也可包括在彈性體組合物中，包括但不限于顏料、染料、紫外吸收劑、氣味控制劑、香料、填充劑和干燥劑。每種添加劑可存在的含量少于約10％重量，優(yōu)選少于5％重量，且更優(yōu)選少于1％重量。
本發(fā)明還涉及包含上述彈性體組合物的薄膜。進(jìn)一步，所述彈性體薄膜可在它的反面包含一個(gè)或更多表層，以改善薄膜的加工性和處理性。
典型的表層可包含聚合物，該聚合物與彈性體嵌段共聚物的組分至少部分地相容或相混，以在彈性體層和表層之間提供足夠的粘性，以便進(jìn)一步加工和處理。
適用作本文表層的熱塑性聚合物可以是聚烯烴，衍生自單體如乙烯、丙稀、丁烯；α-烯烴包括1-丁烯、1-己烯、1-辛烯等；聚二烯，衍生自單體如異戊二烯、丁二烯、1，3-戊二烯等；以及這些單體的混合物；乙烯共聚物如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)，以及乙烯-丙烯酸共聚物；聚乙烯芳烴如聚苯乙烯，聚(α-甲基苯乙烯)，苯乙烯的無(wú)規(guī)嵌段共聚物(如INDEX共聚體，購(gòu)自Dow Chemicals，Midland，MI)；聚苯醚；以及它們的混合物。
用于表層的材料可具有熔融流動(dòng)特性，尤其適用于和上述彈性體組合物同時(shí)處理表面材料，以形成多層膜。生產(chǎn)多層聚合物膜的典型方法是共擠出法。在一個(gè)實(shí)施方案中，彈性體組合物和熱塑性聚合物共擠出，在兩個(gè)表層之間提供彈性體中心層，每個(gè)面基本都與中心層的反面相連接。所述兩個(gè)表層可以具有相同或不同的組合物。
此外，粘合劑和/或聯(lián)結(jié)層可被用來(lái)促進(jìn)中心彈性體層和熱塑性表層間的粘附。當(dāng)使用時(shí)，每個(gè)聯(lián)結(jié)層可占整個(gè)薄膜厚度的約5％至10％。
典型地，彈性體層本身能夠在室溫下作為一個(gè)完整無(wú)孔的薄膜承受50％至1200％的伸長(zhǎng)率。彈性體層可包括純彈性體或彈性組合物。本發(fā)明的彈性材料在室溫下在200％伸長(zhǎng)率時(shí)的應(yīng)力弛豫可小于約20％，更優(yōu)選地小于約30％，以及最優(yōu)選地小于約40％。本發(fā)明彈性材料在體溫下(約37.7℃(100°F))保持10小時(shí)后在50％伸長(zhǎng)率時(shí)的應(yīng)力弛豫小于約45％，優(yōu)選地小于約50％，以及更優(yōu)選地小于約55％。
本發(fā)明的表層優(yōu)選地較薄且彈性比彈性體層小很多。在一些實(shí)施方案中，表層甚至可沒(méi)有彈性。當(dāng)表層和彈性體層一起使用時(shí)，所得的薄膜或纖網(wǎng)可具有與單彈性體層不同的修改的彈性特性。如果采用了多于一層的表層，則各表層可具有相同或不同的材料特性。
在一個(gè)多層薄膜中，彈性體層可占薄膜總厚度的約20％至約95％，每個(gè)表層可占薄膜總厚度的約1％至約40％。典型地，彈性薄膜(單層或多層)的厚度為約1.27μM(0.5MILS)至508μM(20MILS)，優(yōu)選地為約25.4μM(1.0MIL)至約127μM(5.0MILS)。每個(gè)表層的厚度典型地為約1.27μM(0.05MIL)至約127μM(5MILS)，以及優(yōu)選地為約2.54μM(0.1MIL)至約38.1μM(1.5MILS)。在一個(gè)有代表性的實(shí)施方案中，彈性體層的厚度為約81.28μM(3.2MILS)，每個(gè)表層的厚度為約3.81μM(0.15MIL)。在另一個(gè)有代表性的實(shí)施方案中，彈性體層的厚度為約81.28至76.2μM(3.2至3.0MILS)，每個(gè)表層的厚度為約3.048至2.54μM(0.12至0.10MIL)。
同樣，在本發(fā)明的范圍內(nèi)為一個(gè)由諸如本文所描述的那些材料之類(lèi)的多層彈性薄膜制成的宏觀擴(kuò)展的三維纖網(wǎng)。這樣的纖網(wǎng)的詳細(xì)說(shuō)明被公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利3,929,135(THOMPSON)；4,342,314(RADEL等人)；5,733,628(PELKIE)；6,303,208(PELKIE)和PCT(專(zhuān)利合作條約)出版物WO 98/37266(CURRO等人)中。這樣的三維纖網(wǎng)顯示具有高孔隙度和高彈性以及可靠性和高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。
圖1為本發(fā)明的宏觀擴(kuò)展的三維纖網(wǎng)80的代表性實(shí)施方案。纖網(wǎng)80顯示具有多個(gè)主孔71，其通過(guò)例如彼此互連的構(gòu)件91、92、93、94、95的互連構(gòu)件的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)在第一表面90的平面102上被形成。主孔71投影在第一表面90的平面上的形狀優(yōu)選地呈規(guī)則或無(wú)規(guī)則圖案排列的多邊形形式，例如，正方形、六邊形等。在另一個(gè)有代表性的實(shí)施方案中，每個(gè)互連構(gòu)件包括一個(gè)位于平面102上的基底部分81，并且每個(gè)基底部分具有一個(gè)連接到其每個(gè)邊緣上的側(cè)壁部分83。側(cè)壁部分83大致在纖網(wǎng)的第二表面85的方向上延伸并與毗連互連構(gòu)件的側(cè)壁相交。相交的側(cè)壁部分彼此互連起纖網(wǎng)的第一和第二表面的中間體作用，并且基本上彼此同時(shí)終止形成第二表面85的平面106上的輔孔72。
圖2為一般類(lèi)似于圖1的纖網(wǎng)80類(lèi)型的一個(gè)纖網(wǎng)的進(jìn)一步放大的局部視圖。僅僅圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可供選擇的纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)。纖網(wǎng)80的多層彈性有孔薄膜120優(yōu)選地由至少一個(gè)彈性體層101和至少一個(gè)表層103構(gòu)成。盡管圖2顯示了一個(gè)表層103靠近第一表面90的兩層實(shí)施方案，據(jù)信有孔薄膜120的分層次序不受此限制。如圖2所示，盡管在一些實(shí)施方案中，彈性體層基本上同時(shí)終止于第二表面平面上，應(yīng)理解的是，它們不是必需這樣，即，一層或多層可比其余的層朝第二表面延伸的更多。
本發(fā)明的彈性薄膜或纖網(wǎng)可被用于一次性吸收制品或衛(wèi)生護(hù)理產(chǎn)品。應(yīng)理解的是，甚至諸如內(nèi)衣、長(zhǎng)襪、綁腿、游泳衣和其它運(yùn)動(dòng)服裝之類(lèi)的可拉伸的衣服可得益于本發(fā)明的彈性薄膜或纖網(wǎng)的多孔、可拉伸特性。
圖3中以處于平展?fàn)顟B(tài)(即，在被放置在穿著者身上之前)的呈尿布400形式顯示了包含由本彈性組合物制成的彈性薄膜或纖網(wǎng)的一次性吸收制品的有代表性的實(shí)施方案。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“尿布”是指通常由嬰兒或失禁患者在軀干下部穿用的衣服。示例性的尿布構(gòu)形一般被描述于美國(guó)專(zhuān)利3,860,003(BUELL)；5,151,092(BUELL等人)；5,221,274(BUELL等人)；5,554,145(ROE等人)；5,569,234(BUELL等人)；5,580,411(NEASE等人)和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)08/915,471中。
圖3為其中頂片404和底片402的延伸區(qū)域相同并且長(zhǎng)度和寬度尺寸大于吸收芯406的那些尺寸的尿布400的代表性實(shí)施方案。頂片404與底片402連接到一起并上疊在底片402上以形成尿布400的周邊。周邊限定了尿布400的外周長(zhǎng)或邊緣。周邊包括端邊401和縱邊403。
在一個(gè)實(shí)施方案中，尿布可包括一對(duì)彈性側(cè)片420，其呈伸出的構(gòu)型從尿布400的端邊401中橫向伸出來(lái)。在一個(gè)可供選擇的實(shí)施方案中，可將衣服的相對(duì)側(cè)424縫合或接合起來(lái)以形成一個(gè)短褲。這使該制品能夠被用作套穿尿布或訓(xùn)練短褲。具有彈性側(cè)片的示例性尿布被公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利4,857,067(WOOD等人)；4,381,781(SCIARAFFA等人)；4,938,753(VAN GOMPEL等人)；5,151,092(BUELL)；5,221,274(BUELL)；5,246,433(HASSE等人)；5,464,401(HASSE等人)；5,669,897(LAVON等人)；5,897,545(KLINE等人)；6,120,487(ASHTON)和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)08/155,048(ROBLE等人)中。
彈性側(cè)片420可包括本發(fā)明的彈性薄膜或纖網(wǎng)。在其它實(shí)施方案中，當(dāng)將本發(fā)明的薄膜或纖網(wǎng)用作側(cè)片時(shí)，其可通過(guò)在其一側(cè)或兩側(cè)上粘結(jié)纖維性無(wú)紡材料來(lái)形成一個(gè)分層被進(jìn)一步加工形成復(fù)合層壓材料。
本發(fā)明的彈性薄膜或纖網(wǎng)也可被用于包括鄰近尿布400周邊的諸如腰部和腿部開(kāi)口之類(lèi)的彈性構(gòu)件、彈性頂片或底片在內(nèi)的尿布其它部分。
本發(fā)明的多層薄膜120可采用在傳統(tǒng)共擠出制膜設(shè)備上生產(chǎn)多層薄膜的傳統(tǒng)方法進(jìn)行加工。一般而言，聚合物可采用或是注塑或是吹塑薄膜擠出法被熔化加工成薄膜，這兩種方法被描述于ALLANA.GRIFF所著的“PLASTICS EXTRUSION TECHNOLOGY”，第二版(VAN NOSTRANDREINHOLD，1976)。共擠出法也被描述于均授予CLOEREN的美國(guó)專(zhuān)利4,152,387；4,197,069；4,533,308中。
在已經(jīng)共擠出多層彈性薄膜后，將其優(yōu)選地提供給用來(lái)成孔的成形工序，導(dǎo)致一個(gè)本發(fā)明的宏觀擴(kuò)展的三維彈性纖網(wǎng)。這樣的工序可包括液壓成形、真空成形并被描述于美國(guó)專(zhuān)利3,929,135；4,342,314；4,154,240；4,695,422；4,552,709；4,878,825；4,741,877；5,733,628(PELKIE)和PCT(專(zhuān)利合作條約)出版物WO 98/37266(CURRO等人)中。使平面的無(wú)孔彈性薄膜成孔的其它方法也為本領(lǐng)域所知，例如模具沖孔、銑切孔和熱針熔化成孔?？刹捎眠@些方法將包括本發(fā)明彈性組合物的單層或多層薄膜制成有孔纖網(wǎng)。
薄膜或纖網(wǎng)可通過(guò)采用本領(lǐng)域已知的方法例如粘合劑、加熱、加壓或超聲粘結(jié)在其一側(cè)或兩側(cè)上與纖維性無(wú)紡材料粘結(jié)來(lái)形成一個(gè)分層被進(jìn)一步加工形成一個(gè)復(fù)合層壓材料。在粘結(jié)纖維性無(wú)紡材料后，由于所粘結(jié)的無(wú)紡材料相對(duì)沒(méi)有彈性，該復(fù)合層壓材料的彈性可比單獨(dú)的彈性薄膜或纖網(wǎng)小。要使無(wú)紡材料彈性更大并使復(fù)合層壓材料恢復(fù)彈性，復(fù)合層壓材料可通過(guò)一種增量拉伸工序借助于用于使“零應(yīng)變”層壓材料具有彈性的方法和裝置進(jìn)行加工，如前面提到的美國(guó)專(zhuān)利5,143,679(WEBER等人)；5,156,793(BUELL等人)和5,167,897(WEBER等人)中所述。當(dāng)用于吸收制品或其它個(gè)人/衛(wèi)生護(hù)理制品時(shí)，所得的經(jīng)過(guò)彈性處理的“零應(yīng)變”復(fù)合層壓材料具有一種柔軟順滑的布狀感覺(jué)以及一種舒適暖和的貼合性。
輻射交聯(lián)可用波長(zhǎng)范圍為250至400NM的紫外輻射來(lái)進(jìn)行，并且劑量在約0.1至約10J/CM2之間，優(yōu)選地在約0.5至約8J/cm2之間以及更優(yōu)選地在約1至約5J/cm2的范圍內(nèi)變化?？捎糜诒疚牡脑O(shè)備可為購(gòu)自馬里蘭州Fredrick的INPRO Technologies的型號(hào)為L(zhǎng)C-6B的臺(tái)式輸送機(jī)。輻射交聯(lián)步驟典型地在共擠出和/或成孔步驟之后進(jìn)行。
試驗(yàn)方法A.拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率由該方法所確定的性質(zhì)可與彈性薄膜的拉伸性有關(guān)。這些性質(zhì)與選擇適于用作穿上時(shí)被明顯拉伸的吸收制品，尤其是套穿尿布、訓(xùn)練短褲、帶扣件的一次性尿布或成人用的其它吸收性衣服的彈性部件材料有關(guān)。
可使用購(gòu)自馬里蘭州Canton的Instron Engineering Corp.或明尼蘇達(dá)州Eden Prairie的SINTECH-MTS Systems Corporation的市售拉伸測(cè)試儀來(lái)進(jìn)行該試驗(yàn)。將薄膜切成MD(薄膜的縱向)2.54cm(1″)寬乘以CD(與MD成90°角的橫向)5.08cm(2″)長(zhǎng)的試樣。將該儀器與用于控制試驗(yàn)速度和其它試驗(yàn)參數(shù)以及用于收集、計(jì)算和報(bào)告數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)連接。薄膜的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變特性根據(jù)ASTM Method D882-83進(jìn)行確定。這些拉伸特性在室溫下(約20℃)進(jìn)行測(cè)定。步驟如下(1) 選擇試驗(yàn)用的適當(dāng)夾具和測(cè)力傳感器；夾具應(yīng)該足夠?qū)捯耘c試樣吻合，典型地采用2.54cm(1″)寬的夾具；選擇測(cè)力傳感器以使從所測(cè)試的試樣中得到的拉伸特性曲線將會(huì)在測(cè)力傳感器的能力或所采用的載荷范圍25％和75％之間，典型地采用22.7kg(50lb)的測(cè)力傳感器；(2) 根據(jù)廠商的說(shuō)明書(shū)校準(zhǔn)儀器；(3) 將標(biāo)距設(shè)定為2.54cm(1″)；(4) 根據(jù)廠商的說(shuō)明書(shū)將試樣放在夾具的平直表面上；(5) 將十字頭速度設(shè)為0.254米/分鐘(10″/分鐘)的恒定速度；(6) 開(kāi)始試驗(yàn)并同時(shí)采集數(shù)據(jù)；和(7) 計(jì)算并記錄包括斷裂伸長(zhǎng)率、在100％、200％和300％伸長(zhǎng)率時(shí)的載荷在內(nèi)的拉伸特性。記錄下三個(gè)試樣的平均結(jié)果。
B.持續(xù)載荷應(yīng)力弛豫試驗(yàn)由本方法所確定的特性可與穿著具有諸如側(cè)片、腰帶等等之類(lèi)的彈性部件的產(chǎn)品時(shí)穿著者所受的彈力、具體地講在其已經(jīng)被穿著一段時(shí)間后產(chǎn)品在體溫下的貼合性有關(guān)。由本方法所確定的特性與選擇在體溫(約37.7℃(100°F))在持續(xù)載荷下抵抗應(yīng)力弛豫、因此在長(zhǎng)期穿著吸收制品的時(shí)間范圍內(nèi)提供不變的貼合性的材料有關(guān)。
儀器和試樣與上述的試驗(yàn)方法A相同。持續(xù)載荷應(yīng)力弛豫在37.7℃(100°F)(約為人體溫度)下進(jìn)行測(cè)定。步驟如下(1) 選擇試驗(yàn)用的適當(dāng)夾具和測(cè)力傳感器；夾具應(yīng)該足夠?qū)捯赃m應(yīng)試樣，典型地采用2.54cm(1″)寬的夾具；選擇測(cè)力傳感器以使從所測(cè)試的試樣中得到的特性曲線將在測(cè)力傳感器的能力或所采用的載荷范圍25％和75％之間，典型地采用22.7kg(50lb)的測(cè)力傳感器；(2) 根據(jù)生產(chǎn)商的說(shuō)明書(shū)校準(zhǔn)儀器；(3) 根據(jù)廠商的說(shuō)明書(shū)將標(biāo)距設(shè)定為2.54cm(1″)并將試樣放在儀器中；(4) 將十字頭速度設(shè)為0.254米/分鐘(10″/分鐘)的恒定速度；(5) 將試樣預(yù)應(yīng)變到500％的伸長(zhǎng)率并馬上(即，無(wú)需保持時(shí)間)回到0％伸長(zhǎng)率；(6) 重新夾住預(yù)應(yīng)變的試樣以除去任何弛豫并保持2.54cm(1″)的標(biāo)距；(7) 開(kāi)始持續(xù)載荷應(yīng)力弛豫試驗(yàn)并同時(shí)收集數(shù)據(jù)，持續(xù)載荷應(yīng)力弛豫試驗(yàn)具有下列步驟a)以0.254米/分鐘(10″/分鐘)的速率達(dá)到200％伸長(zhǎng)率；b)原位置保持30秒；c)以0.254米/分鐘(10″/分鐘)的速率回到0％的伸長(zhǎng)率；d)原位置保持60秒；e)以0.254米/分鐘(10″/分鐘)的速率達(dá)到50％伸長(zhǎng)率；f)原位置保持10小時(shí)；和g)回到0％拉伸率；和h)計(jì)算作為初始載荷和在步驟7(f)的時(shí)間t處的載荷間損失率的50％伸長(zhǎng)率時(shí)的應(yīng)力弛豫如下
紀(jì)錄下三個(gè)試樣的平均結(jié)果。
C.滯后或應(yīng)力弛豫試驗(yàn)由本方法所確定的特性可與穿著者從加入了彈性部件的產(chǎn)品上經(jīng)受的力有關(guān)。第一循環(huán)為一個(gè)預(yù)應(yīng)變步驟，其模擬最初將產(chǎn)品伸長(zhǎng)以便將產(chǎn)品穿在穿著者身上或調(diào)整產(chǎn)品貼合該穿著者時(shí)的狀況。第二循環(huán)測(cè)量由該預(yù)應(yīng)變步驟產(chǎn)生的彈力的降低(即，應(yīng)力弛豫)。
儀器和試樣與上述的試驗(yàn)方法A相同。除了下列改變之外，試驗(yàn)步驟類(lèi)似于上述的試驗(yàn)方法B。(1)在室溫下(約20C)作本試驗(yàn)；(2)試驗(yàn)在步驟7(c)后終止；和(3)計(jì)算在200％伸長(zhǎng)率時(shí)的應(yīng)力弛豫作為在初始載荷和步驟7(b)的最終載荷的損失率。記錄下在步驟7(c)期間在50％和30％時(shí)的卸載應(yīng)力。
盡管已說(shuō)明和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可作出各種其它變化和修改。因此有意識(shí)地在附加的權(quán)利要求書(shū)中包括本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
實(shí)施例實(shí)施例1至4通過(guò)混合各種量的諸如購(gòu)自德克薩斯州休斯頓市的Dexco Company的Vector 4211、Vector 8505系列之類(lèi)的苯乙烯系彈性共聚物、購(gòu)自德克薩斯州休斯頓市的Dexco Company的S-B-S/甲基丙烯酸酯改性S-B(SB-MA)的70/30混合物、諸如購(gòu)自賓西法尼亞州Monaca的NovaChemical，Inc.的聚苯乙烯PS3900之類(lèi)的乙烯芳烴樹(shù)脂、購(gòu)自新澤西州Bridgewater的National Starch and Chemicals的大分子光引發(fā)劑和諸如購(gòu)自賓西法尼亞州Kams City的Pennzoil Co.，Penrenco Div.的Drakeol之類(lèi)的礦物油來(lái)制備制劑，以形成一種彈性混合物。
通過(guò)將聚合組分和油干混至少24小時(shí)來(lái)制備混合制劑。將一個(gè)Haake間歇式攪拌器混合機(jī)預(yù)熱到150℃并將干混合制劑緩慢地加入混合機(jī)中。有時(shí)，某些組分呈粘稠液體的形式，在混合步驟期間直接借助于吸移管將其加入聚合組分和油中。
表1顯示了可用于本文的彈性組合物的實(shí)施例。每種組分的量用彈性組分的重量百分比表示。添加劑，具體地講抗氧化劑，其僅有少量，未被顯示于表1的組分中。典型地，用于本發(fā)明的彈性組分包括約0.5％的抗氧化劑和約0.3％的抗光劑。
表1彈性組分(重量百分比)
在暴露于紫外輻射之前和之后確定壓制薄膜(模壓的)的物理特性。
薄膜通過(guò)稱(chēng)重約12g的混合制劑進(jìn)行制備。通過(guò)將預(yù)先稱(chēng)好的制劑置于在兩片PTFE(Teflon)薄膜(254μm(0.010in)厚)之間模壓該制劑，然后將其置于被裝入型號(hào)為3853-0的Carver壓力機(jī)中的預(yù)熱的鋁板間，鋁板的預(yù)熱溫度設(shè)定為約168℃。將制劑加熱3分鐘，然后將其在施加了17.2MPa(2500psi)壓力的平板間進(jìn)行壓縮。使制劑能夠在壓力下流動(dòng)30秒。然后將所得的薄膜急冷至室溫并隨后切成三個(gè)相等的部分。將每部分放在PTFE薄膜和預(yù)熱的鋁板之間并在施加13.7MPa(2,000psi)壓力之前使其在Carver壓力機(jī)中加熱到168℃保溫1分鐘。使制劑能夠在該壓力下流動(dòng)30秒。卸掉壓力并將試樣旋轉(zhuǎn)90°并裝回到壓力機(jī)中并馬上施加20.6MPa(3,000psi)的壓力。使制劑能夠再次流動(dòng)30秒。卸掉壓力并將試樣翻轉(zhuǎn)裝回到壓力機(jī)中并馬上施加27.57MPa(4,000psi)的壓力。使制劑能夠再次流動(dòng)30秒。卸掉壓力并將試樣旋轉(zhuǎn)90°，裝回到壓力機(jī)中并馬上施加34.5MPa(5,000psi)的壓力。使制劑能夠再次流動(dòng)30秒。在最后壓縮之后，將薄膜急冷至室溫。所得的薄膜厚度在101.6μm(4mils)至254μm(10mils)之間。根據(jù)上文所述的試驗(yàn)方法將薄膜切成合適的試樣大小。
采用一個(gè)購(gòu)自馬里蘭州Fredrick的INPRO Technologies，Inc.的型號(hào)為L(zhǎng)C-6B的臺(tái)式輸送機(jī)來(lái)紫外輻射用來(lái)交聯(lián)研究的切膜并與對(duì)應(yīng)的不交聯(lián)薄膜相比較。紫外交聯(lián)通過(guò)在紫外源下將薄膜放在以約16.4米/分鐘(54英尺/分鐘)的速度移動(dòng)的傳送帶上來(lái)進(jìn)行。重復(fù)這個(gè)步驟4次以達(dá)到約1.4至2.5J/cm2的紫外劑量。
表2和3中公開(kāi)了實(shí)施例1和2在紫外輻射之前或之后的物理特性。
表2拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)
表3滯后和持續(xù)載荷力弛豫數(shù)據(jù)
如表2和3所示，盡管與實(shí)施例1和2的未交聯(lián)試樣相比，這些實(shí)施例的持續(xù)載荷應(yīng)力弛豫顯著降低，但紫外輻射的實(shí)施例1和2的拉伸強(qiáng)度和滯后提高了。
盡管已說(shuō)明和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可作出許多其它的變化和修改。因此有意識(shí)地在附加的權(quán)利要求書(shū)中包括本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.輻射可固化材料，所述輻射可固化材料包括a)20％至80％重量的熱塑性彈性體(TPE)，所述彈性體為嵌段共聚物，其具有至少一個(gè)包含乙烯芳烴的剛性嵌段和至少一個(gè)包含雙烯的柔性嵌段；b)5％至60％重量的加工油；和c)至60％重量的大分子光引發(fā)劑；d)可任選地，0.5％至10％重量的交聯(lián)劑；和e)可任選地，1％至60％重量的熱塑性聚合物的組合物，所述聚合物包含聚乙烯芳烴；其中，在固化后，所述材料在室溫下伸長(zhǎng)200％后的應(yīng)力弛豫低于20％，在100°F下伸長(zhǎng)50％10小時(shí)后的應(yīng)力弛豫低于45％。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射可固化材料，其中所述大分子光引發(fā)劑包含選自乙烯芳烴、不飽和雙烯、部分飽和雙烯以及它們的混合物的單體。
3.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的輻射可固化材料，其中所述大分子光引發(fā)劑的單體單元的至少5％為具有反應(yīng)性取代基的取代單體，所述取代單體具有下式結(jié)構(gòu) 其中R1為乙烯基、乙烯芳烴、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體，并且R2為烷基、芳基、烷基芳基、烷氧基、取代的烷基、鹵素、烷基磺酸鹽、烷基銨磺酸鹽、過(guò)酸酯、肉桂酸酯或叔胺。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的輻射可固化材料，其中所述剛性嵌段的1％至20％包含不飽和或部分飽和的雙烯。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的輻射可固化材料，其中所述加工油選自烴油、石油衍生的油和蠟、合成蠟、天然蠟、礦物蠟、烯屬低聚物以及它們的混合物；并且所述交聯(lián)劑為硫醇、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、二(甲基丙烯酸酯)或三(甲基丙烯酸酯)。
6.共擠出的紫外可固化彈性體薄膜，所述薄膜包含彈性體層和至少一個(gè)連接到所述彈性體層的熱塑性表層，所述彈性體層包含如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的輻射可固化材料。
7.貼著人體穿著的制品，所述制品的至少一部分包括可拉伸層壓材料，所述層壓材料包括具有相對(duì)的第一和第二表面的彈性體層，并且至少第一表層連接到所述彈性體層的第一表面，其中所述彈性體層包括如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的輻射可固化材料。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制品，其中所述可拉伸層壓材料還包括連接到彈性體層的第二表面的第二表層。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制品，其中所述第一和所述第二表層相同或不同并包含熱塑性聚合物，所述熱塑性聚合物選自聚烯烴、α-烯烴聚合物、聚二烯、乙烯共聚物、聚乙烯芳烴、聚苯醚，以及它們的混合物。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制品，其中所述可拉伸層壓材料為多層膜、三維宏觀擴(kuò)展纖網(wǎng)或有孔纖網(wǎng)。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制品，其中所述可拉伸層壓材料連接到第一表層的開(kāi)放表面上的纖維無(wú)紡材料上，以形成復(fù)合層壓材料。
12.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制品，其中所述制品的一部分選自側(cè)片、腿部彈性構(gòu)件、腰部彈性構(gòu)件、彈性頂片、彈性底片以及它們的組合。
13.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制品，其中所述制品為系牢/扣緊的尿布、套穿尿布、訓(xùn)練褲、失禁衣服、衛(wèi)生巾、短褲護(hù)墊、擦拭物、傷口敷料、繃帶、消毒蓋布、包裹物、游泳衣、運(yùn)動(dòng)服、長(zhǎng)襪、綁腿或內(nèi)衣。
14.生產(chǎn)可拉伸層壓材料的方法，所述方法包括以下步驟共擠出如權(quán)利要求1至5所述的彈性體材料和熱塑性聚合物以形成可拉伸層壓材料，所述層壓材料包括一個(gè)彈性體芯層和至少一個(gè)熱塑性表層；輻射交聯(lián)所述可拉伸層壓材料以完成足夠量的交聯(lián)來(lái)改善所述彈性體薄膜的應(yīng)力弛豫特性；在所述可拉伸層壓材料上開(kāi)孔；可任選地，將所述表層的自由面連接到纖維無(wú)紡材料上，以形成復(fù)合層壓材料；和可任選地，遞增拉伸所述復(fù)合層壓材料的至少一部分以永久伸長(zhǎng)被拉伸部分中的纖維無(wú)紡材料。
全文摘要
一種輻射固化的低應(yīng)力弛豫彈性材料，其具有改進(jìn)的彈性和機(jī)械性質(zhì)。該彈性材料可被單獨(dú)或與表層一起使用以形成彈性薄膜、層壓材料和包含它們的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C08F2/46GK1665879SQ03815582
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者阿曼·阿什拉夫, 趙巖 申請(qǐng)人:寶潔公司