專利名稱：透氣薄膜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理及阻隔性能比相同厚度傳統(tǒng)薄膜改進(jìn)的透氣聚烯烴薄膜。本發(fā)明還包括制造此種高沖擊強(qiáng)度(高抗沖)透氣薄膜的方法。
背景技術(shù)：
蒸汽可透、液體不可透聚合物薄膜在技術(shù)上是已知的。一種使聚合物薄膜可透蒸汽的方法包括將基質(zhì)聚合物與相當(dāng)數(shù)量(例如，10～70wt％)有機(jī)或無機(jī)顆粒填料如碳酸鈣混合，并由該共混物擠出成形薄膜。基質(zhì)聚合物可包括聚烯烴如聚丙烯或聚乙烯、各種各樣的烯烴共聚物和/或聚合物共混物。該薄膜可以是單層薄膜、包含一個(gè)充填薄膜作為其主要層的多層薄膜或者包含一個(gè)以上充填層的多層薄膜。
然后，加熱并拉伸該薄膜，致使在填料顆粒周圍區(qū)域形成空隙。該帶空隙薄膜的特征是，其中的極薄聚合物膜和/或細(xì)孔網(wǎng)絡(luò)允許水蒸氣按分子擴(kuò)散機(jī)理透過薄膜但阻止液體透過。實(shí)質(zhì)上，形成了一種從一個(gè)薄膜表面通往另一表面的蜿蜒曲折的通道，它允許蒸汽透過但不允許液體透過。
透氣薄膜被用于后片(背襯)中，例如作為后片成分，層合到多種當(dāng)今個(gè)人護(hù)理吸收制品中的非織造纖網(wǎng)和/或其他層上。尿布便是一例。充填、拉伸的聚烯烴薄膜提供優(yōu)良的水蒸氣透過性，使穿戴者感覺尿布更為舒適。結(jié)果，尿布或其他產(chǎn)品內(nèi)部的相對濕度和溫度由于此種透氣薄膜與非織造纖網(wǎng)層合物的采用而降低。透氣薄膜本身雖可提供蒸汽可透和液體阻隔性，然而卻通常不足以結(jié)實(shí)到可以單獨(dú)使用。非織造纖網(wǎng)為層合物提供強(qiáng)度以及織物樣性能。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種耐液壓、透氣、微孔聚烯烴薄膜，具有比相同厚度傳統(tǒng)透氣薄膜改善的物理性能和防水、尿及其他主要是水的液體的阻隔性。本發(fā)明還包括制造物理性能和對水和主要含水液體的阻隔性改善的透氣薄膜的方法。該透氣薄膜包括，以薄膜重量為基準(zhǔn)，約30～90wt％沖擊改性聚烯烴基質(zhì)和約10～70wt％顆粒填料。
該耐液壓薄膜的制備包括將沖擊改性聚烯烴與填料摻混，從而形成填料在聚合物中的基本均勻分散體。然后，共混物被擠出為單層薄膜或者以該充填層為其成分之一的多層薄膜。隨后，該薄膜在低于其聚合物熔點(diǎn)的高溫下沿至少1個(gè)方向拉伸到其原來長度的約1.1～7.0倍。隨著薄膜拉伸的進(jìn)行，沿填料顆粒周圍形成空隙，從而制成透氣薄膜。
沖擊改性聚烯烴基質(zhì)包括，以聚合物基質(zhì)重量為基準(zhǔn)，約5～100％耐沖擊聚丙烯共聚物。耐沖擊聚丙烯共聚物包括約10～90重量份第1聚合物鏈段A、約10～90重量份第2聚合物鏈段B，以及任選地，約0～20重量份第3聚合物鏈段C。聚合物鏈段A為基本結(jié)晶的，可以是丙烯均聚物或者是含約0～10wt％乙烯或C4～C10α-烯烴共聚單體的無規(guī)丙烯共聚物。聚合物鏈段B是基本無定形無規(guī)共聚物，包含約20～80wt％丙烯和約20～80wt％乙烯或C4～C10α-烯烴共聚單體。任選的聚合物鏈段C為基本結(jié)晶的，可以是均聚物或含約80～100wt％乙烯或C4～C10α-烯烴和約0～20wt％丙烯的共聚物聚合物鏈段A、B及C可以是化學(xué)連接在一起的不同嵌段，或者是共混物，或者是二者。
沖擊改性聚烯烴基質(zhì)還可包含，以基質(zhì)重量為基準(zhǔn)約0～95wt％1種或多種附加聚烯烴。該附加聚烯烴例如可包括1種或多種高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、甚低(very low)密度聚乙烯、聚丙烯均聚物、丙烯-乙烯嵌段共聚物以及丙烯-乙烯無規(guī)共聚物。附加聚烯烴可包括另一種耐沖擊聚丙烯聚合物或另一種耐沖擊聚合物。
通過耐沖擊聚丙烯共聚物的使用，將其作為聚合物基質(zhì)的一部分或全部，可生產(chǎn)出一種高強(qiáng)度和高整體性的透氣薄膜，并且該薄膜還可提供防液體(包括壓力液體)滲透的優(yōu)異阻隔性。
綜上所述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)是提供一種強(qiáng)度改善的透氣微孔充填聚烯烴薄膜，以及該薄膜與1個(gè)或多個(gè)附加層的層合物。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)還在于提供一種透氣微孔充填聚烯烴薄膜，它具有改善的對(排出的)體液(water insult)的阻隔性，包括防壓力排放體液的滲漏，同時(shí)又保持對水蒸氣的透氣。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)還在于提供一種高強(qiáng)度、充填聚烯烴薄膜與紡粘纖網(wǎng)和/或其他層的層合物，以及包括該層合物的手術(shù)罩衣、揩布及吸收制品，該層合物能提供改善的防體液阻隔性。
本發(fā)明上述以及其他特征及優(yōu)點(diǎn)，在研讀了下文有關(guān)目前優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述并結(jié)合參考附圖之后將變得更加清楚。這些詳細(xì)描述及附圖旨在舉例說明，而不是要限制由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物所規(guī)定的本發(fā)明范圍。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明沖擊改性透氣充填聚烯烴薄膜的橫斷面圖。
圖2是包括沖擊改性透氣充填層的雙層透氣薄膜的橫斷面圖。
圖3是包括沖擊改性透氣充填層的3層透氣薄膜的橫斷面圖。
圖4是沖擊改性透氣聚烯烴薄膜與紡粘纖網(wǎng)的層合物的橫斷面圖。
圖5是制造沖擊改性透氣聚烯烴薄膜及層合物的方法示意圖。
目前優(yōu)選實(shí)施方案詳述術(shù)語“耐液壓”是指由具有此種性能的材料制成的組合物或薄膜耐受外加液體載荷而不破壞、破裂或撕裂的能力。薄膜的耐液壓能力取決于薄膜的厚度、薄膜的材料組成、薄膜的制造和加工方法、周圍環(huán)境以及測試方法。薄膜或材料的耐液壓試驗(yàn)方法包括但不限于聯(lián)邦試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)號191A方法5514中所描述的靜水壓試驗(yàn)，等價(jià)于AATCC試驗(yàn)方法127-89以及INDA試驗(yàn)方法80.4-92。
術(shù)語“沖擊改性劑”一般指某種添加劑，通常為彈性體或不同類型的塑料，當(dāng)加入到塑料薄膜或組合物中時(shí)能改善其耐沖擊。本文所使用的術(shù)語“沖擊改性”是指一種薄膜或材料的耐液壓(有時(shí)亦稱作“水頭(hydrohead)”壓力)能力，通過沖擊改性劑或高抗沖材料的使用而變得高于先有技術(shù)薄膜或材料。
本發(fā)明涉及一種耐液壓透氣聚烯烴薄膜。術(shù)語“高耐液壓”薄膜既包括完全由耐沖擊聚合物與填料混合制成的薄膜，也包括由傳統(tǒng)聚合物(如聚乙烯或聚丙烯)與耐沖擊聚合物或沖擊改性劑及填料的混合物制成的薄膜。無論薄膜用于尿布背襯或其它用途，該性質(zhì)是重要的。
看圖1，其中表示出單層耐液壓透氣薄膜10。薄膜10包括聚合物基質(zhì)12、被一種相對薄的微孔膜13包圍從而構(gòu)成蜿蜒曲折通道的大量空隙14，以及位于每個(gè)空隙14中的1個(gè)或多個(gè)填料顆粒16。薄膜10是微孔和透氣的。空隙之間的微孔膜13允許水蒸氣從薄膜10的第1表面18分子擴(kuò)散到第2表面20。
該耐沖擊聚合物，可構(gòu)成薄膜10聚合物基質(zhì)12的一部分或全部，包括約10～90重量份第1聚合物鏈段A、約10～90重量份第2聚合物鏈段B，以及任選地，約0～20重量份第3聚合物鏈段C。聚合物鏈段A優(yōu)選為至少約80％結(jié)晶的，包含約90～100wt％丙烯，它可以是均聚物或者是與約0～10wt％乙烯或C4～C10α-烯烴共聚單體的無規(guī)共聚物。目前優(yōu)選的聚合物鏈段A是丙烯與共聚單體的無規(guī)共聚物。目前優(yōu)選的共聚單體是乙烯和丁烯。高度優(yōu)選的聚合物鏈段A是包含約94～98wt％丙烯和約2～6wt％乙烯的無規(guī)共聚物。
聚合物鏈段B為小于50％結(jié)晶的，且優(yōu)選基本無定形的。聚合物鏈段B是包含約20～80wt％丙烯和約20～80wt％乙烯或C4～C10α-烯烴共聚單體的無規(guī)共聚物。優(yōu)選的是，聚合物鏈段B包含約30～70wt％丙烯和約30～70wt％共聚單體。目前優(yōu)選的共聚單體是乙烯和丁烯。高度優(yōu)選的聚合物鏈段B是包含約45～65wt％丙烯和約35～55wt％乙烯的無規(guī)共聚物。
聚合物鏈段C，當(dāng)存在時(shí)，為50％以上結(jié)晶的。聚合物鏈段C是是包含約80～100wt％乙烯或C4～C10α-烯烴，以及約0～20wt％丙烯的均聚物或無規(guī)共聚物。同樣，乙烯和丁烯是優(yōu)選的共聚單體。一般地，共聚單體，對于聚合物鏈段A、B和C來說是相同的。
聚合物鏈段A、B和C可以是化學(xué)交聯(lián)的，如同在嵌段共聚物中那樣，或者可以緊密摻混在一起，或者可既以化學(xué)交聯(lián)鏈段又以摻混鏈段形式存在。耐沖擊聚合物可采用技術(shù)上已知的多相聚合技術(shù)來制備。為實(shí)施多相聚合，可采用同一個(gè)反應(yīng)器在不同反應(yīng)階段制造不同的聚合物鏈段。在第1反應(yīng)階段，可通過控制丙烯和共聚單體(使用的話)的加入量生成富丙烯鏈段A，以便生產(chǎn)出高度結(jié)晶的丙烯均聚物或共聚物。然后，在第2反應(yīng)階段，可提高共聚單體相對于丙烯的反應(yīng)器進(jìn)料量，從而生成基本無定形聚合物鏈段B。聚合物鏈段C可作為聚合物鏈段B制備期間的副產(chǎn)物生成，或者可在第3反應(yīng)階段制備，即通過大大提高共聚單體相對于丙烯的反應(yīng)器進(jìn)料量來實(shí)現(xiàn)。據(jù)信，多相聚合產(chǎn)生一種耐沖擊聚合物，它所包含的鏈段A、B和C彼此化學(xué)交聯(lián)，因此一個(gè)分子可包含聚合物鏈段A、聚合物鏈段B，以及任選地，聚合物鏈段C。
優(yōu)選的是，上面所描述的耐沖擊聚合物包含約25～75重量份第1鏈段A、約25～75重量份第2鏈段B和約0～10重量份第3鏈段C。更優(yōu)選的是，耐沖擊聚合物包含約40～60重量份第1鏈段A、約40～60重量份第2鏈段B和約0～10重量份第3鏈段C。
替代地，耐沖擊共聚物可包含丙烯與丁烯的無規(guī)共聚物，包含約75～95wt％丙烯和約5～25wt％丁烯，優(yōu)選由80～90wt％丙烯和約10～20wt％丁烯，更優(yōu)選約82～86wt％丙烯和約14～18wt％丁烯。
除了以上所描述的耐沖擊聚合物之外，聚合物基質(zhì)還可包含1種或多種與該耐沖擊聚合物摻混的附加聚合物。合適的附加聚合物的例子包括但不限于，高及低密度聚乙烯、聚丙烯、以乙烯為主與約5～15wt％C3～C12α-烯烴的共聚物(通常被稱之為線型低密度聚乙烯)、以乙烯為主與約15～30wt％C3～C12α-烯烴的共聚物(通常被稱之為甚低密度聚乙烯)、以丙烯為主與乙烯和/或C4～C12α-烯烴的共聚物，以及撓性聚烯烴，包括在聚丙烯主鏈中具有無規(guī)立構(gòu)或全同立構(gòu)丙烯基團(tuán)的以丙烯為主的聚合物。其他合適的基質(zhì)聚合物包括但不限于彈性體，例如聚氨酯、共聚聚醚酯、聚酰胺聚醚嵌段共聚物、乙烯醋酸乙烯共聚物、通式為A-B-A’或A-B的嵌段共聚物，例如共聚(苯乙烯/乙烯-丁烯)、苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯乙烯、苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-苯乙烯、聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯、聚(苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯)等。
優(yōu)選的附加聚合物(與上面所描述的嵌段耐沖擊聚丙烯共聚物配合使用)是甚低密度聚乙烯，它是基本無定形的，密度約0.87～0.91g/cm3。甚低密度聚乙烯可采用金屬茂或齊格勒-納塔催化劑制備，優(yōu)選采用金屬茂催化劑制備。另一種合適的附加聚合物(與上面所描述的無規(guī)丙烯-丁烯耐沖擊聚合物配合使用)是包含約90～100wt％丙烯和約0～10wt％乙烯，優(yōu)選約93～97wt％丙烯和約3～7wt％乙烯的無規(guī)丙烯-乙烯共聚物。
耐沖擊聚合物宜于采用齊格勒-納塔催化劑體系制備，但也可采用受限形狀(constrained geometry)催化劑和/或金屬茂催化劑體系來制備。受限形狀和/或金屬茂催化的聚烯烴例如描述在美國專利5，571，619、5，322，728及5，272，326中，在此將其公開內(nèi)容收作參考。采用金屬茂催化劑制備的聚合物具有非常窄的分子量范圍。多分散性指數(shù)(Mw/Mn)小于4，甚至小于2，對于金屬茂催化的聚合物來說都是可能的。此種聚合物，與其他方面均類似的齊格勒-納塔催化聚合物相比，還具有受控短支鏈分布。采用金屬茂催化劑體系還可嚴(yán)密控制聚合物的全同立構(gòu)規(guī)整度。
薄膜10的聚合物基質(zhì)12包含約5～100wt％上面所描述的耐沖擊聚合物和約0～95wt％1種或多種附加聚合物。優(yōu)選的是，聚合物基質(zhì)包含約25～90wt％耐沖擊聚合物和約10～75wt％1種或多種附加聚合物。最優(yōu)選的是，聚合物基質(zhì)包含約50～75wt％耐沖擊聚合物和約所25～50wt％1種或多種附加聚合物。一種適合用于尿布背襯中的聚合物基質(zhì)包含約50～65wt％沖擊改性丙烯-乙烯共聚物，其中第1鏈段A包含約2～6wt％乙烯，第2鏈段B包含約40～60wt％乙烯，且這2種鏈段以大致相等的數(shù)量存在；以及約35～50wt％無規(guī)丙烯-乙烯共聚物。另一種適合用于尿布背襯中的聚合物基質(zhì)包含約50～65wt％與上述相同的沖擊改性丙烯-乙烯共聚物以及約35～50wt％密度約0.87g/cm3的金屬茂催化、甚低密度聚乙烯。
聚合物基質(zhì)本身占到高抗沖透氣薄膜層10重量的約30～90％，優(yōu)選約35～75wt％，最優(yōu)選約35～60wt％。薄膜10還包含約10～70wt％至少1種粒狀無機(jī)和/或有機(jī)填料16，優(yōu)選約25～65wt％，最優(yōu)選約40～65wt％。填料顆粒16優(yōu)選為小粒度的，以便使水蒸氣透過空隙14的速率達(dá)到最大。一般而言，填料顆粒16的平均顆粒直徑應(yīng)為約0.1～7.0μm，優(yōu)選約0.5～7.0μm，最優(yōu)選約0.8～2.0μm。
高抗沖薄膜層10中的填料顆粒16可選自多種多樣無機(jī)及有機(jī)填料。合適的無機(jī)填料包括但不限于，碳酸鈣、不可溶脹粘土、二氧化硅、氧化鋁、硫酸鋇、碳酸鈉、滑石粉、硫酸鎂、二氧化鈦、沸石、硫酸鋁、硅藻土、碳酸鎂、碳酸鋇、高嶺土、云母、碳、氧化鈣、氧化鎂及氫氧化鋁。無機(jī)填料還可以是可溶脹的材料，如鈉膨潤土。
合適的有機(jī)填料包括不可溶脹聚合物顆粒及水可溶脹超吸收劑顆粒。天然超吸收劑顆粒包括瓜耳膠、瓊脂、果膠等。合成超吸收劑顆粒包括水凝膠聚合物，如聚丙烯酸堿金屬鹽、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯-馬來酐共聚物、聚乙烯基醚、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚乙烯基嗎啉(morphdinone)，以及乙烯基磺酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶的聚合物及共聚物等。其他合適的聚合物包括水解丙烯腈接枝淀粉、丙烯酸接枝淀粉及異丁烯馬來酸酐聚合物，及其混合物。水凝膠聚合物優(yōu)選是輕度交聯(lián)的，以便使之轉(zhuǎn)化為基本不溶于水的。交聯(lián)可采用輻射或通過共價(jià)、離子、范德華或氫鍵鍵合來實(shí)現(xiàn)。
聚合物薄膜厚度、組成、填料含量、填料顆粒尺寸以及拉伸度是有助于決定高抗沖微孔薄膜層10透氣的因素。一般而言，薄膜層10的厚度小于約50μm，優(yōu)選小于約30μm，更優(yōu)選小于約20μm。薄膜10可以是單軸或雙軸拉伸的。薄膜可單軸拉伸到其原來長度的約1.1～7.0倍，優(yōu)選至其原來長度的約1.5～6.0倍，更優(yōu)選到其原來長度的約2.5～5.0倍。薄膜10可替代地采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的技術(shù)進(jìn)行雙軸拉伸。
在圖2的實(shí)施方案的雙層薄膜25中，耐液壓透氣薄膜層10具有與之相鄰的相對薄外皮層22。在圖3的實(shí)施方案的3層薄膜27中，透氣薄膜層10被夾在2個(gè)外皮層22和24之間。皮層的加入可改善薄膜的加工性，還有助于多層薄膜25和27的熱合性。多層薄膜25和27可采用各層的流延或吹塑薄膜共擠出、擠出涂布或者采用任何傳統(tǒng)層合方法制成。皮層22和24中的聚合物可與透氣微孔層10中的聚合物相同或不同。優(yōu)選的是，這1個(gè)或多個(gè)外層中的聚合物的熔點(diǎn)低于透氣微孔層10中的，從而有助于薄膜25和27的熱合。皮層可以也可不包括填料，但應(yīng)當(dāng)是水蒸氣可透的。
皮層22和24的厚度和組成的選擇還應(yīng)當(dāng)考慮基本上不妨礙濕氣透過透氣層10。薄膜經(jīng)過拉伸之后，皮層22和24各自厚度通常應(yīng)小于約10μm，優(yōu)選小于約5μm，更優(yōu)選小于約2.5μm。拉伸后，整個(gè)薄膜的基重優(yōu)選不大于約25 g/m2。優(yōu)選的皮層聚合物包括乙烯-醋酸乙烯酯、丙烯醋酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚酰胺、其他蒸汽可透聚合物以及這些聚合物彼此以及與其他聚烯烴的共混物。皮層22和24還可包括較少數(shù)量(例如約0～40wt％)顆粒填料，以進(jìn)一步提高其透氣。
不論高抗沖透氣微孔層10是單層薄膜抑或多層薄膜的成分，整個(gè)薄膜都應(yīng)制成一種可能起到透氣微孔薄膜作用的材料，其水蒸氣透過速率(WVTR)，采用下面所描述的程序測定，應(yīng)至少約300g/m2-24h。優(yōu)選的是，整個(gè)薄膜的WVTR應(yīng)至少約1200g/m2-24h，最優(yōu)選至少約2000g/m2-24h。
圖5給出制備耐液壓透氣微孔薄膜以及該薄膜與非織造纖網(wǎng)的層合物的方法。參見圖5，薄膜10由薄膜擠出設(shè)備40成形，該設(shè)備可以是流延或吹塑薄膜裝置，而且既可按在線也可按離線方式操作。就典型而言，設(shè)備40將包括擠出機(jī)41。包含聚合物基質(zhì)和填料的充填樹脂在混合機(jī)43中制備好并導(dǎo)入擠出機(jī)41中。薄膜10從一對夾輥或驟冷輥42之間擠出，二輥之一可帶有花紋，以賦予剛形成的薄膜10某種壓花。該薄膜也可替代地被平擠(流延)(flat cast)到僅一個(gè)驟冷輥上。
從薄膜擠出設(shè)備40或離線供應(yīng)卷材上出來，充填薄膜10被導(dǎo)入薄膜拉伸裝置44，它可以是市售縱向取向機(jī)，例如可由包括Marshalland Williams公司(Providence，Rhode Island)在內(nèi)的制造商購得。拉伸裝置44包括多對拉伸輥46，后面每一對的轉(zhuǎn)速比前面一對逐級加速。輥筒46對充填薄膜10施加一定的應(yīng)力并將其逐步拉長到“拉伸長度”，于是薄膜10就變?yōu)槲⒖缀屯笟獾谋∧?。如圖所示，薄膜10僅沿縱向，也就是薄膜10通過圖5中加工流程移動(dòng)的方向進(jìn)行拉伸。
有利的是，薄膜10可采用提高的拉伸溫度，對大多數(shù)以聚烯烴為主的薄膜來說，約150～200°F，被拉伸到其原來長度的約3～4倍。此種高拉伸溫度可通過對某些拉伸輥46的加熱來維持。最佳拉伸溫度隨薄膜10中基質(zhì)聚合物的類型而有所不同，但總是低于基質(zhì)聚合物的熔融溫度。
耐液壓透氣微孔薄膜10可層合到1層或多層基材如傳統(tǒng)非織造纖網(wǎng)上，這可采用技術(shù)上已知的傳統(tǒng)粘合劑粘合或熱粘合技術(shù)來實(shí)現(xiàn)?；暮驼澈项愋蛯⑷Q于最終用途。圖4表示出一種層合結(jié)構(gòu)的例子，其中非織造纖網(wǎng)30被層合到圖3的多層薄膜27上。在所示的實(shí)施方案中，纖網(wǎng)30，可以是聚丙烯或聚乙烯紡粘纖網(wǎng)，被粘合到多層薄膜27的熱合層22上，形成一種適合用于手術(shù)罩衣、尿布背襯以及其他透氣最終用途的層合物。
參見圖5，薄膜10可在薄膜剛剛完成拉伸之后和非織造纖網(wǎng)剛剛制成之后，層合到非織造纖網(wǎng)30上。非織造纖網(wǎng)30可以是紡粘纖網(wǎng)，可這樣制造將出自一對傳統(tǒng)噴絲板48的聚合物絲束50散亂地分布到傳送帶組件52上。長絲50沉積到傳送帶上形成氈層54。氈層54的長絲50隨后借助一對夾輥56進(jìn)行壓實(shí)，使單絲間發(fā)生粘合，從而制成紡粘纖網(wǎng)30。紡粘纖網(wǎng)30隨后轉(zhuǎn)移到熱壓粘合輥58并熱粘合到薄膜10的一面上。圖5中的薄膜10同時(shí)還在其另一面與來自供應(yīng)輥62的第2材料30a進(jìn)行粘合。第2材料30a可以是第2非織造纖網(wǎng)或者是另一層薄膜。制成的層合物32卷繞并貯存在供應(yīng)輥60上。
其他可采用耐液壓透氣微孔薄膜10的層合物及最終用途的例子，可見諸于轉(zhuǎn)讓給Kimberly-Clark(國際)公司的各種專利及專利申請。這些文獻(xiàn)包括但不限于，美國申請序列號08/359，986，1994-12-20提交；美國申請序列號08/755，692，1996-11-25提交；以及美國申請序列號08/777，365，1996-12-27提交。在此將這些專利申請全文收作參考。
試驗(yàn)程序水蒸氣透過速率(WVTR)下面描述用于測試本發(fā)明耐液壓透氣薄膜水蒸氣透過速率(WVTR)的程序。這里的WVTR按照類似于ASTM材料水蒸氣透過速率標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，代號E-96-80的方法實(shí)施，具體情況如下。為本發(fā)明的目的，從試驗(yàn)材料及對比材料CELGARD2500(Hoechst Celanese公司)上裁取3英寸直徑(76mm)圓形樣品。CELGARD2500是0.0025cm厚由微孔聚丙烯組成的薄膜。每種材料制備2或3個(gè)樣品。測試用的試驗(yàn)杯為帶凸緣、2英寸深的鑄鋁杯，并配有機(jī)械密封和氯丁橡膠墊圈。該杯子由Thwing-Albert儀器公司(費(fèi)城，賓夕法尼亞)按商品名Vapometer杯＃681銷售。在每個(gè)Vapometer杯中倒入100mL蒸餾水，并將各個(gè)試驗(yàn)材料及對比材料的樣品蒙在各個(gè)杯子上口上。夾緊凸緣，以便沿杯子邊緣形成密封，從而讓有關(guān)試驗(yàn)材料或?qū)Ρ炔牧涎?2mm直徑的圓形面積(約30cm2敞開暴露面積)暴露于環(huán)境大氣中。然后，杯子經(jīng)過稱重，放在盤子上并置于100°F(38℃)強(qiáng)制通風(fēng)烘箱內(nèi)。烘箱為恒溫烘箱，帶有流經(jīng)烘箱的外循環(huán)風(fēng)以防止水蒸氣在內(nèi)部的積累。合適的強(qiáng)制通風(fēng)烘箱例如是Blue M Power-O-Matic 60烘箱，由Blue M電氣公司(Blue Island，Illinois)銷售。24h后，從烘箱中取出杯子并稱重。按下式計(jì)算初步的試驗(yàn)WVTR值試驗(yàn)WVTR=[(24h失重克數(shù))x7571]/24烘箱內(nèi)的相對濕度不特意控制。在規(guī)定的一組條件，即，100°F和環(huán)境相對濕度下，CELGARD 2500的WVTR預(yù)先測得為5000g/m2/24h。據(jù)此，以CELGARD 2500作為對比樣在每次試驗(yàn)中一起測試，并根據(jù)對比樣相對于其已知WVTR的變化值對試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值進(jìn)行校正。
抗張(拉伸)試驗(yàn)(最終伸長百分率)最終伸長百分率的測定采用恒速拉伸試驗(yàn)機(jī)，例如Instron試驗(yàn)機(jī)(Instron公司，Canton，Mass.)；Thwing-Albert試驗(yàn)機(jī)(Thwing-Albert儀器公司，費(fèi)城，賓夕法尼亞)；或Sintech試驗(yàn)機(jī)(Sintech公司，Cary，N.C.)。試驗(yàn)機(jī)配有2組夾具，每一組包括前表面和后表面，垂直于加載方向測量為3英寸，平行于加載方向1英寸。每個(gè)夾子應(yīng)具有光滑、包膠的夾持表面。
從試驗(yàn)材料上無折疊、皺紋或其他異常扭曲的部位采取代表性樣品。從材料上至少裁取3個(gè)3英寸寬、6英寸長樣品，優(yōu)選沿材料幅寬的等間距部位取樣。設(shè)備校準(zhǔn)按制造商說明進(jìn)行然后，設(shè)定設(shè)備1．將夾具的間距(表尺長度)設(shè)定在3.0±0.05英寸(75±1mm)。
2．選擇并安裝載荷傳感器使其量程適合待測材料和/或某些試驗(yàn)機(jī)器，因?yàn)橛行C(jī)器要求力的范圍應(yīng)選擇在使斷裂發(fā)生在全刻度力的10～90％之間。
3．將試驗(yàn)機(jī)器的拉伸速度設(shè)定在12±0.5英寸/分(300±10mm/min)。
4．將斷裂靈敏度設(shè)定在20％，或倘若材料要求的話，在更高的水平。
5．設(shè)定下列應(yīng)變點(diǎn)％1至1％2至2％3至3％4至4％5至5％
6至6％7至7％8至8％9至9％10 至10％機(jī)器也可設(shè)定在其他任何要求的應(yīng)變百分率點(diǎn)。
試驗(yàn)材料在73.4±3.6°F和50±5％相對濕度環(huán)境條件下進(jìn)行調(diào)節(jié)并試驗(yàn)。為測試樣品，將每個(gè)樣品牢靠地固定在試驗(yàn)設(shè)備的夾具上。整個(gè)樣品幅寬應(yīng)被握持在夾具內(nèi)，樣品的長度方向應(yīng)基本平行于加載方向。然后，讓設(shè)備開始拉伸樣品，直至樣品斷裂。最終伸長百分率的確定方法是，觀察(a)樣品拉伸之前以及(b)樣品被拉伸到斷裂點(diǎn)時(shí)不位于夾具內(nèi)的這部分樣品長度。如果樣品在夾具內(nèi)發(fā)生滑移，或者在夾具邊緣或內(nèi)部出現(xiàn)破裂，則該樣品的結(jié)果應(yīng)作廢。補(bǔ)測另外的樣品，直至獲得至少3個(gè)合格讀數(shù)。
實(shí)例按照6種不同充填聚合物配方進(jìn)行混煉并在薄膜吹塑生產(chǎn)線上制成薄膜，然后采用縱向取向機(jī)進(jìn)行單軸拉伸。采用上面給出的程序測試所獲薄膜的WVTR，又對某些樣品測定了水頭壓力(耐液壓)。有些還采用上面所描述的程序測定了拉伸強(qiáng)度。配方中使用了下列聚合物A．Exxon ICP PD-7623 E7，一種包含91wt％丙烯和9wt％乙烯的耐沖擊共聚物，熔體流動(dòng)速率(230℃)為7～10g/10min；密度，0.90g/cc；結(jié)晶度約45％。該共聚物包含直鏈丙烯鏈段和乙烯-丙烯橡膠鏈段。
B．Union Carbide 6D82，一種丙烯-乙烯無規(guī)共聚物，包含94.5wt％丙烯和5.5wt％乙烯，熔體流動(dòng)速率(230℃)為7g/10min。
C．Dow NG3310，一種線型低密度聚乙烯共聚物，包含93wt％乙烯和7wt％辛烯，熔融指數(shù)(190℃)為3.3g/10min；密度，0.917g/cm3。
D．Dow ELITE 5200，一種金屬茂催化的線型低密度聚乙烯共聚物，包含93wt％乙烯和7wt％辛烯，熔融指數(shù)(190℃)為4g/10min；密度，0.917g/cm3。
E．Dow 4012，傳統(tǒng)支鏈低密度聚乙烯，熔融指數(shù)(190℃)為12；密度，0.916g/cm3。
按下列樣品配方混煉并制成厚度約1.4～1.7密耳，目標(biāo)厚度1.5密耳的薄膜并單軸拉伸到其原來長度的約3.6～4.8倍。每種樣品包含約64wt％ECC FL-2029牌碳酸鈣填料顆粒(1μm平均直徑，8μm最大(top cut)、涂以二十二烷酸涂層)及36％聚合物共混物。薄膜是在單層薄膜吹塑生產(chǎn)線上制造的，其擠出機(jī)機(jī)筒溫度區(qū)為340、355、370和260°F。薄膜采用介于約170～220°F范圍的溫度進(jìn)行拉伸。實(shí)例1樣品號＃P5058-55E64％ECC FL-2029涂層填料(1μm，最大8μm，大理石)36％65％Exxon ICP-PD-7623E7(9％C2，7～10MFR)總共23.4％35％Union Carbide 6D82(7 MFR，5.5％C2) 總共12.6％600 ppm Ronotec Dry 17穩(wěn)定劑(300 ppm有效)600 ppm Irgafos 168亞磷酸酯實(shí)例2樣品號＃P5058-55F64％ECC FL-2029涂層填料(1μm，最大8μm，大理石)36％65％Exxon ICP-PD-7623E7(9％C2，7～10MFR)總共23.4％35％金屬茂PE-Exact 4049(4.5 MI，密度0.87總共12.6％g/cm3)600 ppm Ronotec Dry 17穩(wěn)定劑(300 ppm有效)600 ppm Irgafos 168亞磷酸酯實(shí)例3樣品號＃P5058-106-165％ECC FL-2029涂層填料(1μm，最大8μm，大理石)35％95％Dow NG 3310(3.3MI，密度0.917)總共33.25％5％Dow 4012(12MI，密度0.916) 總共1.75％900 ppm Irganox E17穩(wěn)定劑400 ppm Irgafos 168亞磷酸酯實(shí)例4樣品號＃P5058-106-265％ECC FL-2029涂層填料(1μm，最大8μm，大理石)35％75％Dow NG 3310 總共26.25％20％ExxonICP 7623總共7.00％5％Dow 4012 總共1.75％900 ppm Irganox E17穩(wěn)定劑400 ppm Irgaphos 168亞磷酸酯實(shí)例5樣品號＃P5058-106-464％ECC FL-2029涂層填料(1μm，最大8μm，大理石)35％95％Dow ELITE 5200總共33.25％5％Dow 4012 總共1.75％900 ppm Irganox E17穩(wěn)定劑400 ppm Irgaphos 168亞磷酸酯實(shí)例6樣品號＃P5058-106-565％ECC FL-2029涂層填料(1μm，最大8μm，大理石)35％75％Dow ELITE 5200總共26.25％20％ExxonICP 7623 總共7.00％5％Dow 4012 總共1.75％900 ppm Irganox E17穩(wěn)定劑400 ppm Irgaphos 168亞磷酸酯獲得如下所示取向薄膜WVTR、拉伸強(qiáng)度及水頭壓力的結(jié)果。
雖然這里所公開的實(shí)施方案目前視為優(yōu)選，然而在不偏離本發(fā)明精神和范圍的條件下尚可做出各種各樣的修改和改進(jìn)。本發(fā)明范圍由所附權(quán)利要求規(guī)定，所有屬于等價(jià)的含義及范圍內(nèi)的改變均應(yīng)包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種包括透氣微孔聚烯烴薄膜層的透氣薄膜，該層包含約30～90wt％沖擊改性聚烯烴基質(zhì)；以及約10～70wt％顆粒填料；該薄膜的MVTR至少約300g/m2-24h。
2．權(quán)利要求1的透氣薄膜，其中沖擊改性聚烯烴基質(zhì)包含，以基質(zhì)重量為基準(zhǔn)，約5～100％耐沖擊丙烯共聚物和約0～95％附加聚合物。
3．權(quán)利要求2的透氣薄膜，其中耐沖擊丙烯共聚物包含約10～90重量份第1聚合物鏈段A、約10～90重量份第2聚合物鏈段B和約0～20重量份第3聚合物鏈段C；聚合物鏈段A包含丙烯均聚物或無規(guī)共聚物，包含約90～100wt％丙烯以及約0～10wt％選自乙烯和4～10個(gè)碳原子的α-烯烴的共聚單體；聚合物鏈段B包含無規(guī)共聚物，包含約20～80wt％丙烯以及約20～80wt％選自乙烯和4～10個(gè)碳原子的α-烯烴的共聚單體；聚合物鏈段C包含無規(guī)共聚物，包含約0～20wt％丙烯以及約80～100wt％選自乙烯和4～10個(gè)碳原子的α-烯烴的單體。
4．權(quán)利要求2的透氣薄膜，其中耐沖擊丙烯共聚物包含多相共聚物。
5．權(quán)利要求2的透氣薄膜，其中耐沖擊丙烯共聚物包含丙烯與乙烯的共聚物。
6．權(quán)利要求2的透氣薄膜，其中耐沖擊丙烯共聚物包含丙烯與丁烯的共聚物。
7．權(quán)利要求5的透氣薄膜，其中附加聚合物包含一定數(shù)量聚乙烯均聚物或共聚物。
8．權(quán)利要求2的透氣薄膜，其中耐沖擊丙烯共聚物包含丙烯-丁烯共聚物以及丙烯-乙烯共聚物。
9．權(quán)利要求3的透氣薄膜，其中聚合物鏈段A包含無規(guī)共聚物，它包含約94～98wt％丙烯和約2～6wt％乙烯。
10．權(quán)利要求3的透氣薄膜，其中聚合物鏈段B包含無規(guī)共聚物，它包含約45～65wt％丙烯和約35～55wt％乙烯。
11．權(quán)利要求1的透氣薄膜，其中耐沖擊改性聚烯烴基質(zhì)包含約25～90wt％耐沖擊丙烯共聚物和約10～75wt％1種或多種附加聚合物。
12．權(quán)利要求1的透氣薄膜，其中耐沖擊改性聚烯烴基質(zhì)包含約40～75wt％耐沖擊丙烯共聚物和約25～60wt％1種或多種附加聚合物。
13．權(quán)利要求1的透氣薄膜，其中耐沖擊共聚物包含丙烯與丁烯的無規(guī)共聚物。
14．權(quán)利要求13的透氣薄膜，其中該無規(guī)共聚物包含約75～95wt％丙烯和約5～25wt％丁烯。
15．權(quán)利要求13的耐沖擊共聚物，其中該無規(guī)共聚物包含約80～90wt％丙烯和約10～20wt％丁烯。
16．權(quán)利要求13的耐沖擊共聚物，其中該無規(guī)共聚物包含約82～86wt％丙烯和約14～18wt％丁烯。
17．權(quán)利要求1的透氣薄膜，它包含約35～75wt％沖擊改性聚烯烴基質(zhì)和約25～65wt％顆粒填料。
18．權(quán)利要求1的透氣薄膜，它包含約40～60wt％沖擊改性聚烯烴基質(zhì)和約40～60wt％顆粒填料。
19．權(quán)利要求1的透氣薄膜，其中顆粒填料包含無機(jī)填料。
20．權(quán)利要求19的透氣薄膜，其中無機(jī)填料包含可溶脹填料。
21．權(quán)利要求19的透氣薄膜，其中填料包含碳酸鈣。
22．權(quán)利要求1的透氣薄膜，其中顆粒填料包含有機(jī)填料。
23．權(quán)利要求22的透氣薄膜，其中有機(jī)填料包含超吸收聚合物。
24．權(quán)利要求3的透氣薄膜，其中附加聚合物包含線型低密度聚乙烯。
25．權(quán)利要求3的透氣薄膜，其中附加聚合物包含甚低密度聚乙烯。
26．權(quán)利要求13的透氣薄膜，其中附加聚合物包含無規(guī)共聚物，它包含至少約90wt％丙烯和最多約10wt％乙烯。
27．權(quán)利要求1的透氣薄膜，其中薄膜沿至少單軸拉伸到其原來長度的約1.1～7.0倍。
28．權(quán)利要求1的透氣薄膜，其中薄膜沿至少單軸拉伸到其原來長度的約1.5～6.0倍。
29．權(quán)利要求1的透氣薄膜，其中薄膜沿至少單軸拉伸到其原來長度的約2.5～5.0倍。
30．一種雙層薄膜，它包含權(quán)利要求1的透氣微孔聚烯烴薄膜層和相鄰?fù)笟馄印?br> 31．一種多層薄膜，它包含夾在2個(gè)透氣皮層之間的權(quán)利要求1的透氣微孔聚烯烴薄膜層。
32．一種透氣層合物，它包含包含沖擊改性聚烯烴基質(zhì)和顆粒填料的透氣微孔聚烯烴薄膜；以及層合到透氣微孔聚烯烴薄膜上的非織造纖網(wǎng)。
33．權(quán)利要求32的層合物，其中透氣微孔聚烯烴薄膜包含沖擊改性聚烯烴基質(zhì)，后者包含以基質(zhì)重量為基準(zhǔn)，約10～100％耐沖擊丙烯共聚物和約0～90wt％至少1種附加聚合物。
34．權(quán)利要求33的層合物，其中沖擊改性聚烯烴基質(zhì)包含約25～90wt％耐沖擊丙烯共聚物和約10～75wt％1種或多種附加聚合物。
35．權(quán)利要求33的層合物，其中沖擊改性聚烯烴基質(zhì)包含約40～75wt％耐沖擊丙烯共聚物和約25～60wt％1種或多種附加聚合物。
36．權(quán)利要求33的層合物，其中耐沖擊丙烯共聚物包含丙烯與乙烯的共聚物。
37．權(quán)利要求33的層合物，其中耐沖擊丙烯共聚物包含丙烯與丁烯的共聚物。
38．權(quán)利要求36的層合物，其中附加聚合物包含一定數(shù)量聚乙烯均聚物或共聚物。
39．權(quán)利要求37的層合物，其中附加聚合物包含丙烯與乙烯的共聚物。
40．權(quán)利要求32的層合物，其中非織造纖網(wǎng)包含紡粘纖網(wǎng)。
41．權(quán)利要求40的層合物，其中紡粘纖網(wǎng)包含聚丙烯。
42．權(quán)利要求32的層合物，其中薄膜與纖網(wǎng)被熱粘合在一起。
43．權(quán)利要求32的層合物，其中薄膜與纖網(wǎng)被粘合劑粘合在一起。
44．一種透氣層合物，它包含包含至少1個(gè)透氣微孔耐沖擊層的透氣微孔薄膜；以及層合到透氣薄膜上的非織造纖網(wǎng)；該耐沖擊層包含聚合物基質(zhì)和顆粒填料；該聚合物基質(zhì)包含耐沖擊丙烯共聚物。
45．權(quán)利要求44的透氣層合物，其中透氣薄膜的MVTR至少約300g/m2-24h。
46．權(quán)利要求44的透氣層合物，其中透氣薄膜的MVTR至少約1200g/m2-24h。
47．權(quán)利要求44的透氣層合物，其中透氣薄膜的MVTR至少約2000g/m2-24h。
全文摘要
一種物理和阻隔性能改善的透氣薄膜,包含拉伸、沖擊改性聚烯烴基質(zhì)和顆粒填料。該沖擊改性聚烯烴基質(zhì)包含唯一的至少1種耐沖擊聚丙烯共聚物或者與其他聚合物的組合。該薄膜以及包含該薄膜的層合物可提供優(yōu)異水蒸氣透氣和優(yōu)異防液體滲透阻隔性。包含該薄膜的層合物可用于尿布外包覆層及其他要求透氣和防液體滲透的用途。
文檔編號C08L23/14GK1285855SQ98812871
公開日2001年2月28日 申請日期1998年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月31日
發(fā)明者P·M·科利夫克, K·G·赫茨勒 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司