展示低粘連力的包含氫化苯乙烯嵌段共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的熱熔性粘合劑的制作方法
【專利說明】展示低粘連力的包含氫化苯乙烯嵌段共聚物和乙烯-乙酸乙 烯酯共聚物的熱熔性粘合劑
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 本發(fā)明涉及熱熔性粘合劑，并且更具體地涉及包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氫化 苯乙烯嵌段共聚物、黏性樹脂和液體增塑劑的熱熔性粘合劑。
[0003] 歷史上，粘合劑配方設(shè)計者已努力給予其產(chǎn)品低粘度、快固化速度、超強黏著力和 減少的冷流和/或粘連(blocking)。使用傳統(tǒng)原料和配制技術(shù)，許多這些特性是相互排斥 的。本發(fā)明詳述了熱熔體配方設(shè)計者可以給予其產(chǎn)品低粘度、快固化速度、超強黏著力和減 少的冷流/或粘連而不折損其他特性的一種新穎的方法。
[0004] 用于層壓制品（laminate)薄和/或多孔襯底比如用在構(gòu)造一次性尿布中的非織造 布的粘合劑不能展示冷流、粘連或迀移。傳統(tǒng)的用于層壓制品或黏結(jié)薄和/或多孔襯底的乙 烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、無定形聚α烯烴(ΑΡΑ0)和苯乙烯嵌段共聚物(SBC)型粘合劑通 常要和減少冷流、迀移和/或粘連與提高黏著力特性之間的平衡抗?fàn)帯?br>[0005] 使用在襯底是層壓制品的應(yīng)用中的粘合劑，通常要求粘附于多種多樣的表面特征 (處理方式、回收物質(zhì)含量、多孔性）。襯底本身在物理特征上也可以不同，比如剛性、密度和 補充藥品）。因此，粘合劑必須被配制成克服這些障礙。因此，粘合劑配方設(shè)計者不斷地評估 新材料和新穎制劑策略，以開發(fā)具有最廣泛可能應(yīng)用窗口的粘合劑。粘合劑的應(yīng)用窗口可 以被定義為粘合劑克服應(yīng)用缺陷和/或生產(chǎn)變量的能力。本發(fā)明詳述了熱熔體配方設(shè)計者 可以最大化對層壓應(yīng)用有益的特性的一種新穎方法。
[0006] 歷史上，粘合劑配方設(shè)計者不得不平衡快固化速度和黏著力。更快的固化速度通 常有較差的黏著力。提高傳統(tǒng)配制的低粘度粘合劑的黏著力特性，也會導(dǎo)致粘合劑展示更 多的冷流和/粘連。冷流可以被定義為粘合劑在低壓力在相對低溫度流動或"蠕變"的傾向。 粘連被定義為在運輸和/或儲藏時覆膜膠(coated adhesive)與和其接觸的襯底的不被希 望的黏著。這在處理非常多孔的襯底比如無紡織物時尤其有問題。
[0007] 多年來，粘合劑配方設(shè)計者已經(jīng)應(yīng)用多種不同的聚合物以及其他添加劑在他們的 制劑里以獲取這些特征的平衡。這些聚合物包括但不限于聚烯烴（乙烯-或丙烯-型聚合 物）、苯乙烯型共聚物(飽和與不飽和的中嵌段(mid-blocks))、官能化聚烯烴(有含氧單體 的乙烯或丙烯共聚物）或者ΑΡΑ0(乙烯_、丙烯或者丁烯共聚物）以及EVA(乙烯-乙酸乙烯 酯)。
[0008] 發(fā)明概述
[0009] 本發(fā)明提供了熱熔性粘合劑制劑，優(yōu)選包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、黏性 樹脂、氫化苯乙烯嵌段共聚物(HSBC)和液體增塑劑。與傳統(tǒng)EVA、APA0和SBC粘合劑相比，這 些制劑提供了超強熱粘性(hot tack)、黏著力特性(adhesion characteristics)、粘連和/ 或冷流抗性和快固化速度。應(yīng)用包括但不限于一次性防護服、尿布、衛(wèi)生巾、整體組裝 (general assembly)和過濾（filtration) 〇
[0010] 據(jù)此，在一方面，提供一種熱熔性粘合劑組合物，其包括；
[0011] (a)按重量計大約5%到40%的乙烯-乙酸乙烯酯聚合物；
[0012] (b)按重量計大約30 %到70 %的黏性樹脂；
[0013] (c)按重量計大約2%到30%的氫化苯乙烯嵌段共聚物;和
[0014] (d)按重量計大約2 %到40 %的液體增塑劑.
[0015]再一方面，乙烯-乙酸乙烯酯聚合物是乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，其乙酸乙烯酯 含量在按重量計大約8 %和大約28 %之間。更優(yōu)選的，乙酸乙烯酯含量在大約8 %和大約 18%之間。乙烯-乙酸乙烯酯共聚物優(yōu)選具有大于大約2g/10分鐘的熔體指數(shù)（melt index)，更優(yōu)選具有大于大約5g/10分鐘的熔體指數(shù)。乙烯-乙酸乙烯酯共聚物更優(yōu)選在最 終粘合劑中以按重量計大約8 %到大約35 %的范圍存在，最優(yōu)選以按重量計大約10 %到大 約28%的范圍存在。
[0016] 還有另一個方面，黏性樹脂選自脂肪烴和脂環(huán)族石油烴樹脂、氫化脂肪烴和脂環(huán) 族石油烴樹脂、氫化芳族石油樹脂、脂肪烴/芳族石油衍生的烴樹脂、芳族改性的脂環(huán)族樹 月旨、氫化芳族改性的脂環(huán)族樹脂、聚萜烯樹脂、天然萜烯的共聚物和三聚物及其混合物。優(yōu) 選地，黏性樹脂具有等于或大于大約90°C的軟化點，并且以按重量大約30%到大約70%的 范圍存在。
[0017] 在另一個方面，氫化苯乙烯嵌段共聚物以按重量計大約2%到大約30%的量存在， 優(yōu)選按重量計大約5%到大約25%并且最優(yōu)選按重量計大約7%到大約20%的量存在。氫化 SBC選自以下組成的組：苯乙稀-乙稀-丁稀-苯乙?。⊿EBS)、苯乙稀-乙稀-丁稀（SEB)、苯乙 稀-乙稀-丙稀-苯乙稀(SEPS)、苯乙稀-乙稀-丙稀(SEP)和苯乙稀-乙稀-乙稀-丙稀-苯乙稀 (SEEPS)。優(yōu)選地，氫化苯乙烯嵌段共聚物是SEBS、SEPS或SEEPS聚合物。同時，其苯乙烯含量 優(yōu)選為按重量計大約20%到大約35%，更優(yōu)選按重量計大約25%到大約35%。最優(yōu)選，苯乙 烯嵌段共聚物是具有按重量計大約30%的苯乙烯含量的SEBS。如果聚合物中存在二嵌段， 其應(yīng)被控制在低于按重量計大約30%。優(yōu)選地，聚合物基本不包括二嵌段。
[0018] 在另一個方面，增塑劑是液態(tài)礦物油。
[0019] 因為本發(fā)明的粘合劑組合物通常被用于噴淋應(yīng)用中，它的在325°F測量的旋轉(zhuǎn)粘 度(ASTM D3236)應(yīng)為20,000厘泊（〇?)或更低，優(yōu)選15,000〇?或更低，并且最優(yōu)選10,000〇？ 或更低。
[0020] 發(fā)明詳述
[0021]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、增粘劑氫化苯乙烯嵌段共聚物和液體增塑劑 的組合可被并入至熱熔性粘合劑配方中，其將在抗粘連和冷流的同時，展示快固化速度、改 進的熱粘性和增加的黏著力特征。
[0022]乙烯-乙酸乙烯酯共聚物已經(jīng)被廣泛使用在熱熔性粘合劑中許多年。這些材料的 產(chǎn)品范圍廣泛且可以從幾個不同的供應(yīng)商獲得，包括ExxonMobil Chemicals、DuPont Co.、 Celenese Corporation和Westlake Chemical。
[0023] EVA共聚物可以在按重量計大約2%的乙酸乙烯酯到多于40%的范圍內(nèi)。使用在熱 熔性粘合劑中的等級通常包括按重量計大約8%到大約40%的乙酸乙烯酯。它們的分子量 變化也很大，可以從聚合物的熔體指數(shù)中反應(yīng)出來?？色@得的EVA的等級的熔體指數(shù)從小于 1到大于1000克/10分鐘。熔體指數(shù)根據(jù)ASTM D1238使用2.161^重量測定，測試溫度190°(3。
[0024] -次性無紡織制品工業(yè)是熱熔性粘合劑最大的使用者之一。雖然EVA共聚物在熱 熔性粘合劑中已經(jīng)被使用了幾十年，但他們并沒有在一次性無紡織制品中被很大程度地使 用。而是，基于苯乙烯嵌段共聚物的熱熔性壓敏粘合劑代表了絕大多數(shù)用于構(gòu)造無紡織制 品的粘合劑。今天使用的大多數(shù)將這些制品結(jié)合在一起的應(yīng)用設(shè)備是熱熔體噴淋技術(shù)(hot melt spray technology)。這在20世紀(jì)80年代開始并在隨后不久變成優(yōu)選方法。噴淋技術(shù) 可以在沒有熱應(yīng)用頭(hot application head)與襯底的任何直接接觸的情況下遞送粘合 劑到襯底。這是重要的，因為在制造一次性尿布、成人失禁產(chǎn)品和多種女性護理產(chǎn)品時，絕 大多數(shù)制造的制品使用非常薄的聚乙烯膜作為背片(backsheets)。雖然熱熔體以相對高溫 (高到350° F)離開噴淋頭，但是在轉(zhuǎn)移到襯底時它會迅速冷卻。另外，與典型的珠應(yīng)用(bead application)相比，它被應(yīng)用于更寬的區(qū)域。所有這些因素有助于減小對薄聚乙烯襯底的 熱沖擊（thermal shock)。如果熱粘合劑接觸膜時太熱，可發(fā)生變形、恪化或者小孔 (pinhole)。這會導(dǎo)致底物撕裂或者制品的滲漏。現(xiàn)在，噴淋應(yīng)用是占優(yōu)勢的將熱熔體應(yīng)用 在一次性無紡織制品上的方法。這種類型的設(shè)備有很多制造商，包括Nordson Corporation 和ITW Dynatec〇
[0025] 與其他許多用于制造熱熔性粘合劑的聚合物相比，EVA共聚物是商品材料而且在 價格上往往相當(dāng)?shù)氐?。因為乙酸乙烯酯官能性的極性，它們也具有極好的黏著力特性。遺憾 地是，這些共聚物在使用典型熱熔體噴淋設(shè)備時噴淋不好。使用傳統(tǒng)設(shè)備，它們?nèi)狈α己脟?淋所需要的強度和彈性。因此，存在發(fā)現(xiàn)一種改進這些多聚物以使得它們可以用典型的熱 熔體噴淋設(shè)備被噴淋的方法的需求。
[0026] 之前在EVA共聚物中加入多種改性劑以提高它們可噴淋性的嘗試仍未成功。尋找 在粘度、開放時間(open time)、黏著力等連同必要的相容性程度之間具有正確平衡的聚合 物摻和物是非常困難的。
[0027] 我們已發(fā)現(xiàn)，給予熱熔性粘合劑極好的性能特征連同非常好的可噴淋性的與某些 氫化嵌段共聚物摻混的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物一種新穎的組合。這個組合的特性以前未 被實現(xiàn)過。這些產(chǎn)品也可以被調(diào)整成展示非常低的滲透和粘連特征。
[0028] 在當(dāng)今的市場上有多種不同類型的苯乙烯嵌段共聚物可供使用。它們以許多不同 的化學(xué)類型和結(jié)構(gòu)類型可供使用。傳統(tǒng)用在熱熔性粘合劑組合物中的嵌段共聚物的例子是 苯乙烯嵌段共聚物（SBC)，并且包括苯乙烯-丁二烯（S