层压材料及其用途的制作方法

专利名称：层压材料及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含第一和第二聚合物层的层压材料，其中第一聚合物层包含至少一种聚烯烃，第二聚合物层挤压到或热粘接到第一聚合物层上，并涉及该层压材料的生产，及其在一次性纺织品工业方面的应用。
例如，WO92/01401公开了一种基底的表面之一具有轴向取向显示出弓形结构的环形薄材料。在该环形薄材料的如WO’401中图4所示的具体实施例中，基底包含一种支承环的热塑性基底层，将另一种聚合物基底层粘接在第一聚合物层与环相反的表面。优选另一聚合物基底层包含一种聚烯烃，并优选在主表面之一印刷以便可以通过纤维层看到印花。
一般将包含聚合基底层的另一聚烯烃印模到如前所述热塑塑料基底层上。这要求热塑塑料基底层可以层压到包含聚烯烃的基底层上，并且环形材料片可以层压到一次性纺织品(例如尿布)的其他表面上(例如聚烯烃层)，并不引起含聚烯烃的聚合物层的热变形。
在模辊长为几千米的一次性纺织品工业中，对含可印刷聚烯烃的层压聚合物层或膜的热尺寸稳定性的要求特别高，在所述一次性纺织品的加工中，首先在几千米长的膜上印刷，然后将第二聚合物层挤压到已印刷含聚烯烃的聚合物层的一个主要表面上，以得到层压辊。一般将层压材料辊切开以得到宽度适于生产一次性纺织品(例如尿布)的小辊。必要的是热变形，尤其是沿辊长度方向(即加工方向)测量的层压宽度热变形引起的变化(即织物的横向方向)足够低，以得到具有足够精确取向的印刷的小层压材料辊和少量的废品。
本发明人发现现有的包含第一聚合物层和第二聚合物层的层压材料，其中第一聚合物层包含一种聚烯烃，第二聚合物层挤压到或热粘接到第一聚合物层，一般显示出热变形，特别是层压材料宽度上的热变形使得得到的层压材料不太适于印刷，特别是不适于高精度印刷。
因此本发明目的是提供一种新的包含第一聚合物层和第二聚合物层的层压材料，其中第一聚合物层包含至少一种聚烯烃，第二聚合物层挤压到或热粘接到第一聚合物层，而且基本上没有热变形，特别是层压材料宽度上的热变形小。本发明的另一个目的是提供一种新型的适用于印刷的层压材料，特别是适用于一次性纺织品工业。本发明的其他目的可以从下文的具体描述中看出。
图2是本发明包含第一聚合物层1和第二聚合物层2的层压材料的示意图，其中第一聚合物层1包含至少一种聚烯烃并进行过同时双轴拉伸，第二聚合物层2挤压到或热粘接到第一聚合物层1上，在第二聚合物层的暴露面上连接了弓形结构的机械紧固系统的环形的阴紧固件3。
图3是本发明包含第一聚合物层1和第二聚合物层2的层压材料的示意图，其中第一聚合物层1包含至少一种聚烯烃并进行过同时双轴拉伸，第二聚合物层2挤压到或热粘接到第一聚合物层1上，在第二聚合物层的暴露面上连接了机械紧固系统的蘑菇形的阳紧固件。
本发明进一步涉及该层压材料的生产及其在一次性纺织品工业中的应用。发明详述在本说明书和权利要求中，某些众所周知的词汇可能还需要解释一下。本文中描述膜时使用的“同时双轴拉伸”是指膜已经在两个不同方向(第一方向和第二方向)拉伸，其中膜表面的主要部分在两个方向同时拉伸。一般地，但不总是这样，两个方向基本垂直，分别是膜的加工方向(“MD”)和横向方向(“CD”)。除非下文另有说明，词“取向”、“牵伸(draw)”和“拉伸(stretch)”可以全文互换使用，同样的“取向的”、“牵伸的”和“拉伸的”以及“进行取向”、“进行牵伸”和“进行拉伸”也可以全文互换使用。
这里使用的描述拉伸方法或拉伸膜的词“拉伸比”是指给定部分拉伸膜的线性长度与拉伸前的同一部分线性长度的比值。例如，在MD拉伸比为5∶1的拉伸膜内，沿加工方向1cm线性长度的给定部分未拉伸膜，在拉伸后沿加工方向长度测得为5cm。在CD拉伸比为5∶1的拉伸膜内，沿横向方向1cm线性长度的给定部分未拉伸膜，在拉伸后沿横向方向长度测得为5cm。
“拉伸参数”一词表示拉伸比减1的值。例如这里使用的“第一方向拉伸参数”和“第二方向拉伸参数”分别是指第一方向拉伸比减1的值和第二方向拉伸比减1的值。同样的，这里使用的词“MD拉伸参数”和“CD拉伸参数”分别表示MD拉伸比减1的值和CD拉伸比减1的值。例如，没有在沿加工方向拉伸的膜的MD拉伸比为1(即拉伸后尺寸等于拉伸前的尺寸)。该膜的MD拉伸参数为1减1，或为0(即膜没有拉伸)。同样，MD拉伸比为7的膜的MD拉伸参数为6。
词“第一或第二方向拉伸参数峰值”用于当在第一聚合物层拉伸时，表示在第一或第二方向中拉伸参数的最大值。第一聚合物层部分回缩后得到“第一或第二拉伸比最终值”。这里使用的“第一或第二方向拉伸比峰值”和“第一或第二拉伸比最终值”是对应的。
“机械拉伸比”也称为“公称拉伸比”是由总膜的拉伸和未拉伸尺寸确定，一般可以在所用的特定设备中在膜边缘用拉伸膜的膜夹持器测量。“全程(global)拉伸比”一词是指对靠近夹持器、在拉伸期间由于夹持器在存在受到影响的部分不予考虑之后第一聚合物层的总拉伸比。当输入的未拉伸第一聚合物层在其整个宽度上厚度一致，而且当拉伸时夹持器的影响小时，全程拉伸比可以等于机械拉伸比。然而，更典型的是，输入的未拉伸膜的厚度被调节至使邻近夹持器的部分比膜中央部分更厚或更薄。在这种情况下，全程拉伸比不同于机械或公称的拉伸比。这些全程或机械比都与局部拉伸比不同。局部拉伸比是通过测量拉伸前和拉伸后的特定部分(例如1cm部分)的第一聚合物层来确定。当拉伸是在基本上整条修整边的膜上不均匀时，局部拉伸比与全程拉伸比不同。当拉伸是在整个第一聚合物层上基本均匀时(除了紧邻边的区域和沿边的夹持器周围)，局部拉伸比就基本与全程拉伸比相同。除非下文另有叙述，第一方向拉伸比和第二拉伸比这些词在这里用来描述全程拉伸比。
通过使用“正比的拉伸图”对第一聚合物层同时进行双轴拉伸，其中第一方向拉伸参数与第二方向拉伸参数之比在整个拉伸过程中基本保持恒定。一个特定例子是这样一种情形，其中在整个拉伸过程中，MD拉伸参数与CD拉伸参数之间的比例基本保持恒定。“MD过偏”一词是这样的拉伸图，其中在主要的拉伸过程中，MD拉伸比具有同样最终MD和CD拉伸比的正比拉伸图的大。
当许多膜在低于聚合物熔点的温度下同时双轴拉伸，特别是在膜的线拉伸温度以下的温度拉伸时，膜拉伸是不均匀的，而且在拉伸部分和未拉伸部分之间形成明显的界线。该现象称为颈缩或线拉伸。当膜被拉伸至足够高的程度时，整个膜的拉伸基本是均匀的。产生该现象的拉伸比称为“自然拉伸比”。例如美国专利号3903234、3995007和4335069中讨论了对颈缩现象和自然拉伸比的作用，大多数讨论是有关顺序双轴取向过程。也就是依次进行第一方向拉伸和第二方向拉伸。当同时进行双轴拉伸(也就是正方形拉伸)，颈缩现象不明显，得到的拉伸区域具有不同的局部拉伸比，而不是严格的分为拉伸和未拉伸区。这种情况下，和在任何同时双轴拉伸过程中，在指定方向的“自然拉伸比”被定义为这样的全程拉伸比在该拉伸比下，在膜上多个局部部位测得的局部拉伸比的相对标准偏差小于约15％。广泛认为高于自然拉伸比的拉伸可形成显著的更均匀的性能或特征，例如厚度、拉伸强度和弹性模量。对于任何给定的膜和拉伸条件，自然拉伸由这样的因素决定，例如聚合物组成、由铸造网的骤冷条件等导致的形态、温度和拉伸速率。此外，对于同时双轴拉伸膜，一个方向上的自然拉伸比，包括最终拉伸比会受另一方向上拉伸条件的影响。因此，给定了一方向的固定拉伸比，就可以说在另一个方向上为自然拉伸比，或者可以说由可导致均匀的局部拉伸的一对拉伸比(一个沿MD，一个沿CD)，可确定自然拉伸比。
示意1显示了本发明包含第一聚合物层1和挤压到第一聚合物层1上的第二聚合物层2的层压材料。
第一聚合物层包含至少一种聚烯烃，它可以是均聚物、两种或更多种烯烃的共聚物，或者是包含至少一种质量比至少为50wt％的烯烃的共聚物。优选第一聚合物包含一种或多种聚烯烃，相对于第一聚合物的质量，其质量比为至少50wt％，更优选为至少65％，尤其优选为至少80wt％。优选的聚烯烃包括聚乙烯和聚丙烯。最优选全同立构的聚丙烯。
对于本发明，“聚丙烯” 一词包括含有至少约90wt％的丙烯单体单元的共聚物。“聚丙烯”也包括含有至少约75wt％聚丙烯的聚合物混合物。优选用于本发明的聚丙烯主要为全同立构的。全同立构聚丙烯链的全同立构指数至少为约80％，正庚烷可溶量少于约15wt％，密度根据ASTM D1505-96(密度梯度技术测定塑料密度)测得为0.86至0.92g/cm3，用于本发明的典型聚丙烯熔融指数根据ASTMD1238-95(由挤出塑度计测定热塑性塑料的流动速率)在230℃温度、21.6N负荷下测得为0.1至15克/10分钟，重均分子量为约100,000-400,000，多分散性指数为2-15。用于本发明的典型聚丙烯的熔点使用差示扫描量热法测定为高于约130℃，优选高于约140℃，最优选高于约150℃。此外，本发明使用的聚丙烯可以是二元共聚物、三元共聚物或四元共聚物等，具有乙烯单体单元和/或具有4-8个碳原子的α-烯烃单体单元，所述的一种或多种共聚单体的含量少于10wt％。其他适合的共聚单体包括但不限于1-癸烯、1-十二碳烯、乙烯基环己烯、苯乙烯、苯丙烯、环戊烯、降冰片烯和5-甲基降冰片烯。一种合适的聚丙烯树脂是熔融指数为2.5克/10分钟的全同立构聚丙烯均聚物树脂，可以从FINA Oil and Chemical Co.，Dallas，TX.买到，产品号为3376。在加工中加入有机过氧化物例如具有高达6个碳原子的二烷基过氧化物、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧)己烷和二叔丁基过氧化物，就可以有目的地使聚丙烯部分降解。合适的降解系数为约2至15。例如以碎片膜或裁边料形式的回收利用或再加工聚丙烯也可以以低于60wt％的量加入到聚丙烯中。
含有至少约75％的全同立构聚丙烯和至多约25％另一种或多种聚合物的混合物也可以有利地用于本发明方法的加工中。该混合物中的其他合适聚合物包括但不限于丙烯与另一种烯烃(例如乙烯，包含具有4至8个碳原子的烯烃的单体)的共聚物和其他聚丙烯树脂。
任选本发明使用的聚丙烯可以含有1-40wt％的分子量为约300至8000、软化点为约60℃至180℃的合成或天然树脂。这样的树脂一般选自4大类中的一类石油树脂、苯乙烯树脂、环戊二烯树脂、萜烯树脂。选自上述任何种类的树脂可以部分或全部氢化。石油树脂中一般具有苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、茚、甲基茚、丁二烯、异戊二烯、1，3-戊二烯和/或戊二烯单体成分。苯乙烯树脂一般具有苯乙烯、甲基苯乙烯、乙烯基甲苯和/或丁二烯单体成分。环戊二烯树脂一般具有环戊二烯和任选的其他单体成分。萜烯树脂一般具有蒎烯、α-蒎烯、二聚戊烯、柠檬烯、月桂烯和莰烯单体成分。
如本行业内所已知的，本发明使用的聚丙烯可以任选含有添加剂和其他组分。例如，本发明的膜可以含有填料、颜料和其他着色剂、防粘连剂、润滑剂、增塑剂、加工助剂、抗静电剂、成核剂、抗氧化剂和热稳定剂、紫外线稳定剂和其他性能改进剂。优选调节填料和其他添加剂以选择的有效量加入，目的是不会损害由本文所述的优选实施方案获得的性能。这些材料一般在制成取向膜之前(例如挤出成膜之前加入到聚合物熔体中)加入聚合物。有机填料包括有机染料和树脂、以及有机纤维(例如尼龙和聚酰亚胺纤维)和其他任选交联的聚合物例如聚乙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、卤代聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯和环烯烃聚合物。无机填料可以包括颜料、热解法氧化硅和其他形式的二氧化硅、硅酸盐例如硅酸铝或硅酸镁、高岭土、滑石、硅酸铝钠、硅酸铝钾、碳酸钙、碳酸镁、硅藻土、石膏、硫酸铝、硫酸钡、磷酸钙、氧化铝、二氧化钛、氧化镁、氧化铁、碳纤维、碳黑、石墨、玻璃珠、玻璃泡、矿物纤维、粘土颗粒、金属颗粒等。在本发明的双轴取向过程中，在填料粒子周围形成空隙可能是有利的。也可以使用许多有机和无机填料作为有效的防粘连剂。此外，也可以使用润滑剂，例如聚二甲基硅氧烷油、金属皂、蜡、高级脂肪酯和高级脂肪酸酰胺(例如芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酰胺和二十二烷酸酰胺)。
也可以使用抗静电剂，包括脂族叔胺、单硬脂酸甘油酯、碱金属链烷磺酸盐、乙氧化或丙氧化的聚二有机硅氧烷、聚乙二醇酯、聚乙二醇醚、脂肪酸酯、乙醇酰胺、单和二甘油酯和乙氧化脂肪胺。也可以加入有机或无机成核剂，例如二苄基山梨醇或其衍生物，喹吖啶酮和其衍生物，苯甲酸的金属盐例如苯甲酸钠、二(4-叔丁基苯)磷酸钠、氧化硅、滑石和膨润土。也可以有利地使用抗氧化剂和热稳定剂，包括酚类型(例如季戊四醇基四[3-(3，5-二-叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]和1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯)以及碱金属和碱土金属硬脂酸盐和碳酸盐。其他添加剂例如阻燃剂、紫外线稳定剂、增容剂、抗菌剂(例如氧化锌)、导电剂和导热剂(例如氧化铝、氮化硼、氮化铝和镍颗粒)也可以混入用来形成膜的聚合物中。
如本行业内所已知的，第一聚合物可以铸塑成片状，制成适于拉伸成本文所述的优选膜的层。当制备聚丙烯层时，铸塑片的合适方法是将第一聚合物喂入挤出机筒体温度已调节至可制成稳定的均匀熔体的单螺杆、双螺杆、串联或其他挤出机系统的喂料漏斗中。聚丙烯熔体可以经过挤片模头挤出到旋转冷却金属铸塑轮上。铸塑轮可以任选部分浸入装有流体的冷却浴中，或铸塑片材也可以任选在离开铸塑轮之后经过装有流体的冷却浴。
然后将得到的薄片在第一和第二方向进行同时双轴拉伸，这两个方向基本互相垂直并优选各自相应于沿着加工方向(MD)和横向方向(CD)。在所有拉伸方法中，最适于商业生产用于本发明层压材料的第一聚合物的方法是通过使用平膜拉幅机设备进行同时双轴拉伸。这种拉伸方法在本文中称为同时双轴拉幅机拉伸。该方法的设备与常规的顺序双轴拉伸设备不同，在常规方法中，通过在速率增高的辊子上推进，沿MD方向拉伸膜。优选双轴拉幅机拉伸，因为它在拉伸过程中可避免膜的整个表面与辊子接触。双轴拉幅机拉伸在如下所述拉幅机设备上进行在膜的对边夹紧膜(使用例如许多夹子)，并沿岔开的滑轨以变速推进夹紧装置。在本文中，夹持器和夹子的含义包括其他的夹持膜边的装置。沿MD提高夹子速度，就产生了沿MD的拉伸。采用这样的装置，例如岔开的滑轨，可产生CD拉伸。该拉伸可以通过例如美国专利号4,330,499和4,595,738公开的方法和装置来实施，更优选使用美国专利号4,675,582、4,825,111、4,853,602、5,036,262、5,051,225和5,072,493公开的方法和拉幅机设备来实施。该双轴拉幅机设备能够进行顺序和同时双轴拉伸，但是本发明仅包括同时双轴拉伸。上文和下文使用的双轴拉伸一词表示第一和第二方向最少10％的最终拉伸是同时进行的，更优选至少25％，再优选至少40％。尽管可以通过管吹膜拉伸工艺制成同时双轴拉伸膜，但是优选本发明用于层压材料的第一聚合物层是由上述优选的平膜拉幅机拉伸工艺制成，使厚度变化最小，并避免了一般与管吹膜工艺相关的加工困难。
优选第一和第二方向最终拉伸参数各自独立地为3∶1至15∶1，更优选为4∶1至12∶1，特别优选5∶1至10∶1。
第一聚合物层的拉伸使用上述的过拉伸方式，可以使用不同的拉伸图进行，例如比例拉伸图或MD或CD过偏拉伸图。
将第一聚合物层进行至少第一和第二方向之一的过拉伸以分别达到第一和/或第二方向拉伸比的峰值，随后回缩至第一和/或第二最终方向拉伸比。已发现要得到具有足够热稳定性的层压材料，需要对至少第一和第二方向之一进行过拉伸。在优选实施例中，CD拉伸参数的峰值至少为1.15倍的CD最终拉伸参数，更优选至少为1.2倍，特别优选至少为1.3倍。特别优选第一聚合物层的CD拉伸比峰值为至少1.1倍的CD最终拉伸比，更优选至少为1.15倍，MD拉伸比峰值为至少1.05倍的MD最终拉伸比参数，更优选至少为1.1倍。
有时优选膜沿某一方向具有高断裂伸长率和高韧性。这些性能可以通过在该方向采用低最终拉伸比得到。低最终拉伸比可以通过使用1999年3月25日提交的WO00/29197公开的过偏图得到。这些图也使得膜具有一致的性能和厚度。
第一聚合物层的双轴拉伸对很多加工条件敏感，包括但不限于第一聚合物的成分、第一聚合物层流延和骤冷参数、拉伸前膜预热的时间-温度历史、拉伸使用的温度和拉伸速度。在拉伸至第一或第二方向拉伸参数的峰值之前，一般将第一聚合物层预热至80至180℃，更优选为90至170℃，加热1-500s，更优选5-300s。拉伸至第一或第二方向拉伸参数的峰值，一般在100至200℃之间进行，更优选在110-170℃，特别优选为140-160℃。然后回缩第一聚合物层得到第一和/或第二方向最终拉伸参数，并保持温度为80-200℃，更优选为90-180℃，保持回缩状态0.1-100s，更优选为0.1-50s。在完成拉伸后将第一聚合物层逐渐冷却至室温，但是优选快速冷却，冷却速度为例如50K/s或更高，此后快速移出拉伸设备。然后将第一聚合物层卷成辊形储存。上述参数仅以实例给出，可以使用修改的温度-时间曲线。更详细的合适拉伸参数可以从上述美国专利申请号09/192059中得到，这里引入作为参考。通过综合本专利申请说明书给出的优点和引入的美国专利申请号09/192059的内容，本领域技术人员可以调节任何或所有的参数，以得到量值不同的改善，或者由此可以调节实现所述的改进必需的精确拉伸图过偏值。
优选本发明使用的第一聚合物层的最终厚度为约5-100μm，更优选为10-55μm。第一聚合物层可以更厚或更薄，只要膜的厚度足够，以避免过于脆弱和难以加工，也不要太厚，以避免过于刚硬难以加工或使用。由相对于平均值的标准偏差测得的膜厚度的变化，优选此变化低于10％，是沿片料向下和膜边部分以外的沿膜内宽度的膜厚度的变化。该膜内宽度随着膜边与膜整个宽度的比例而变化。通常，膜边不发生双轴拉伸，而是表现出即使在双轴拉伸操作中也趋向单轴拉伸的拉伸特性。因此，有必要切除并抛弃第一聚合物层的边缘部分，例如在卷成辊形之前或之后。
第一聚合物层可以在它的一个或两个主表面上使用传统印刷方法，在应用第二聚合物层之前进行印刷，例如筛网印花、多功能印花或轮转凹板影印。印花可以是任何一种形式或包括例如图形、使用指南，当将第二聚合物层从第一聚合物层上分层时的定位或切除标记或安全标记。
适用于第二聚合物层的聚合物选择可以挤出或热粘接的热塑性聚合物，即在第一聚合物层上使用加热进行粘接，和任选加压粘接。优选选择第二聚合物使得到的层压材料的T-剥落强度超过第一和第二聚合物层中较小的粘结强度。可用下述方法筛选第二聚合物在第一聚合物层上层压第二聚合物层，并试图用手分离得到的层压材料；如果层压材料通过该测试，并无法用手分离，则选择的第二聚合物适于与选择的第一聚合物共同使用。
第二聚合物可以包含选自下列的热塑性聚合物材料聚酯、聚碳酸酯、聚芳基化合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚-酰胺、聚醚酰亚胺、聚芳基醚、聚芳基醚酮、脂肪族聚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚苯乙烯和它们的衍生物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、纤维素衍生物、聚乙烯、聚烯烃、主要含烯烃单体的共聚物、氟化聚合物和共聚物、氯化聚合物、聚丙烯腈、聚乙酸乙酯、聚乙烯醇、聚醚、离聚物树脂、弹性体、硅氧烷树脂、环氧树脂和聚氨酯。含有上述任何聚合物的混溶或不混溶的聚合物共混物、含有上述任何聚合物的任何结构单体的共聚物也是合适的，只要由这些共混物或共聚物制备的聚合物层可以挤出或热粘接到第一聚合物层上。特别是优选聚合物包含至少30wt％的一种或多种聚烯烃，更优选包含至少40wt％，尤其是聚丙烯或聚乙烯。当与第二聚合物层结合使用时，“聚乙烯” 一词表示包括含有至少约90wt％乙烯单体单元的共聚物。“聚乙烯”也表示包括含有至少约75wt％聚乙烯的聚合物混合物。“聚丙烯”一词的含义与上述为第一聚合物层给出的定义相同。
第二聚合物层可以包含通用添加剂例如填料、颜料和其他着色剂、防粘连剂、润滑剂、增塑剂、加工助剂、抗静电剂、成核剂、抗氧化剂和热稳定剂、紫外线稳定剂和其他性能改进剂。优选调节涂料和其他添加剂以有效量加入，以使其第二聚合物层与第一聚合物层的粘接性能不会有负面影响。优选第二聚合物中添加剂含量相对于第二聚合物重量少于35wt％，更优选少于30wt％。上述用于第一聚合物的添加剂同样可以适用于第二聚合物。
可通过加热和任选的加压方式将第二聚合物层用于第一聚合物层上。在第一种方法中第一聚合物层和第二聚合物层互相层压通过加热辊加压，使用足够的热量和压力使得第一和第二聚合物层互相粘接。第二种方法是优选将第二聚合物喂入挤出机筒体温度已调节至可制成稳定的均匀熔体的单螺杆、双螺杆、串联或其他挤出机系统的喂料漏斗中。第二聚合物熔体可以经过挤片模头挤出到第一聚合物层上，然后进行例如空气冷却。得到的层压材料可以卷成辊形。
第二聚合物层可以由双层或多层聚合物层构成，这些层可以共挤出到第一聚合物上，或者在将第二聚合物层热粘接到第一聚合物层上之前互相层压在一起。优选用于具有双层或多层结构的第二聚合物层的聚合物选自上述为第二聚合物层给出的聚合物。
本发明人吃惊的发现本发明得到的层压材料显示出高尺寸稳定性，特别是沿CD方向收缩变化小。尽管本发明人没有期望与这样的理论联系起来，但是相信这是因为粘接第二聚合物层时暴露于加热和任选的加压之中的第一聚合物层的高尺寸稳定性。本发明层压材料显示出的沿加工方向至少100m的长度沿CD收缩变异性根据下文所述测试方法测得为不超过约0.6％，更优选不超过0.4％，特别优选不超过约0.2％。沿加工方向至少100m的长度沿CD收缩的绝对值根据下文所述测试方法测得为不超过约±1.5％，更优选不超过±1.0％。
本发明层压材料的高尺寸稳定性特别有利于在第一聚合物层的一个或两个主表面之上进行印刷。将第二聚合物层挤压粘接到第一聚合物层上时，应使印花不受到影响，印花沿MD在CD方向上不变形和不失真。如果辊需要切开成为两个或多个小辊，该切开可以很容易的进行，产生较少的废品，得到在正确位置印刷的辊。在现有的沿CD方向显示出不同的较高收缩变化的层压材料中，只有在容许更多数量的废品的情况下，才能得到在正确位置印刷的切开辊。
本发明的层压材料可以改性和/或包含更多的层。
在优选实施方案中第二聚合物层的暴露面具有机械闭锁系统的阳紧固元件。如图2所示的特定结构，可按例如WO94/23610公开的方法制备，在该结构的第二聚合物层2的暴露表面包含蘑菇型阳紧固件4。
在本发明的另一个优选实施方案中，在第二聚合物层2的暴露表面上具有机械闭锁系统的阴紧固件3。如图3所示的特定结构包含粘接到第二聚合物层的暴露表面上的纵向取向纤维层，该纤维层的粘接部分之间有弓形结构，通过粘接部分将此纤维片层粘接于第二聚合物层的暴露表面上。WO92/01401公开了图3所示的结构的制备。
本发明层压材料在第一聚合物层主表面中的至少一面进行印刷，在第二聚合物层的暴露面具有或粘有机械紧固件，特别适用于作为一次性纺织品，例如尿布。这种层压材料特别适用于尿布的腰部，在这里层压材料用于形成尿布的闭锁紧固带的系紧区，该尿布在层压材料暴露面包括与机械紧固件相互锁定的机械紧固件。
本发明层压材料也可以包含一种或多种粘合剂层，可各自连接在第一或第二聚合物层暴露面。特别优选层压材料在其第一聚合物层暴露面上具有粘合剂层，在第二聚合物层暴露面具有或粘有机械粘接件。优选的粘合剂是通过加压、加热或二者一起作用活化的粘合剂。合适的粘合剂包括丙烯酸酯基、橡胶树脂基、环氧基、氨基甲酸酯基及其结合的粘合剂。粘合剂层可以通过溶液、水基或热融涂布法来施加。粘合剂可以包括热融涂布的配制物、转移涂布配制物、溶剂涂布的配制物和乳液配制物，也包括叠压、热活化和水活化的粘合剂和结合剂。可用于本发明的粘合剂包括所有的压敏型粘合剂。众所周知，压敏型粘合剂具有这些性能，包括干粘性和永久粘性、大于指压粘合和足够的固定到粘合体上的能力。可用于本发明粘合剂的例子包括以下述物质的通常组合物为基础的粘合剂；聚丙烯酸酯，聚乙烯基醚，二烯橡胶例如天然橡胶、聚异戊二烯和聚丁二烯，聚异丁烯，聚氯丁二烯，丁基橡胶，丁二烯-丙烯腈聚合物，热塑性弹性体，嵌段共聚物例如苯乙烯-异戊二烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯烃聚合物和苯乙烯-丁二烯聚合物，聚α-烯烃，无定形聚烯烃，硅氧烷，含有乙烯的共聚物如乙烯乙酸乙烯酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯，聚氨酯，聚酰胺，环氧，聚乙烯基吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮共聚物，聚酯，和上述物质的混合物或共混物(连续相或非连续相)。此外，粘合剂可以含有添加剂，例如增粘剂、增塑剂、填料、抗氧化剂、稳定剂、颜料、扩散物质、固化剂、纤维、长丝和溶剂。粘合剂也可以任选由使用任何已知方法固化。
可以在Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，第13卷，Wiley-Interscience Publishers出版(纽约，1988)中见到有用的压敏型粘合剂的一般描述。此外在Encyclopedia of Polymer Science andTechnology，第1卷，Interscience Publishers出版(纽约，1964)也可以见到对常用的压敏型粘合剂的其他描述。
下面参照详细的实施例，进一步说明本发明。这些实施例用来进一步说明各种具体和优选的实施方式和技术。然而，应当明白，在本发明范围之内可以对本发明作出多种变化和改变。
在此之前，对在实施例中使用的测试方法进行说明。试验方法第一聚合物层的收缩率从第一聚合物层上剪下一条长度约为30cm宽度为2.54cm的第一聚合物层条进行评估。在第一聚合物层条上相距25.4cm的两处作两个标记。然后用夹子夹住第一聚合物层条的一端，并在120℃的强制空气烤箱中悬挂5分钟。将第一聚合物层条移出烤箱并冷却至23℃。
再次测量两个标记之间的距离并与原来的距离比较。用两者差值除以原来的距离并以百分数表示。对每个第一聚合物层测试评估三次取其平均值。测量在CD和MD方向进行。层压材料在横向方向的收缩率(％)和变异性a)通用方法在以CD为宽度和MD为长度的第一聚合物层辊的一个主表面印上标识和定位标记。
测量相邻的一对定位标记边缘之间的距离，并在第一聚合物层辊的最外层或最外圈作标记。沿MD向下80mm距离内重复该过程，将测得的距离取其平均值。在上述情况下，测量十二个距离。
然后将第二聚合物层挤压到或热粘接到印刷的第一聚合物层上。在完成挤出粘接过程后，将层压材料冷却。
测量所述辊最外圈或最外层的定位标记之间的距离。沿MD向下在80mm距离内重复该过程，在辊内层沿MD向下在至少100m或更长进行测量(即相当于最外层或最外圈沿MD向下至少100.08m进行测量)，和再在沿MD向下80mm距离处(即相当于最外层或最外圈沿MD向下至少100.16m处)重复上述过程，并计算测得的距离平均值，给出沿CD方向在层压材料上的两个标记之间的平均距离。
将层压材料上沿CD方向标记之间的平均距离减去在施加第二聚合物层上之前的第一聚合物层沿CD方向两个标记之间的平均距离，并除以在施加于第二聚合物层之前的第一聚合物层沿CD方向两个标记之间的平均距离，得到沿CD方向的层压材料收缩百分数。
沿CD方向的层压材料收缩的变异性定义为层压材料收缩百分数最大值减去层压材料收缩百分数最小值的差。多次测量时，层压材料收缩变异性是标准偏差的σ的6倍。
在MD方向层压材料的收缩率和在MD方向层压材料的收缩变异性的定义与此类似。
b)下述实施例使用的特定方法在下述实施例中，使用了下列特定测量方法。第一聚合物的辊宽度为1.60m长度为约10000m。在这种情况下，在膜上印刷七个定位标记，每个标记为沿CD方向38mm，沿MD方向9mm。定位标记的中心点互相距离240mm。
测量相邻的一对定位标记边缘之间的距离，并在第一聚合物层辊的最外层或最外圈作标记。沿MD向下80mm距离处重复该过程，将测得的距离取其平均值。总计，在辊的最外层或最外圈测量十二个距离。在第一层压材料辊的内层重复该测量。
在施加第二聚合物层后，得到层压材料切成6个辊，每个宽度为240mm。切口通过每个定位标记的中心点。
检测六个切开的层压材料辊中的每一个，在辊的最外层或最外圈测量每个辊上的定位标记边缘之间的距离。在六个辊中的每个沿膜片向下以80mm距离重复测量。再次得到12个数值，取其平均值。
在层压材料辊六个中的每一个沿MD向下重复测量约2000m，在MD向下80mm处再测量。
测得的距离值用于计算CD方向的收缩率和横向方向的收缩变异性。沿加工方向的层压材料收缩率(％)a)通用方法沿MD方向的层压材料收缩率和沿MD方向的层压材料收缩变异性与CD方向的相应值定义类似。
b)下述实施例使用的特定方法在MD方向的收缩，使用了与上述CD方向相同的过程，只是测量仅在从辊开始处沿MD向下距离为1.6m的一个位置进行。拉伸强度和断裂伸长率使用拉伸测试机(Zwick)对第一聚合物层和层压材料的尺寸为长度约为20cm宽度为25.4mm的样品分别进行评估。夹具之间距离为100mm。十字头的速度为250mm/min。层压材料粘接强度试图从第一聚合物层除去环形挤压的第二聚合物层以分离层压材料。对粘接程度进行定性评估来进行测试。如果层压材料以不能或可以用手分离，可分别给出“通过”或“未通过”的等级。摩擦系数滑动摩擦系数根据DIN 53375进行测量。使用200g的重物。每个测量进行三次，每次测试各自使用一个新的聚合物层或层压材料的样品。用于测试的基底或表面是环形表面，是可以从3M DeutschlandGmbH，Neuss，Germany买到的Extrusion Bonded Loop#EBL-1510。刚性将沿CD方向长度切成宽25mm长约90mm的第一聚合物层或层压材料的条。在条上相距75mm作两处标记。将条的两端接在一起形成环形使得两个标记重合。将条端头夹在常用拉力测试机的底端夹具上。顶端夹持器以210mm/min的速度下降。使用上部夹持器压缩圆环直至夹持器之间的距离为12mm。压缩圆环至这一点所需的力记录为cN。重复测量三次取其平均值。
将第一聚合物层最初拉伸至CD拉伸比峰值7.3和MD拉伸比峰值6.0。拉伸在149℃下进行。
随后将第一聚合物层回缩得到最终CD拉伸比6.7和最终MD拉伸比5.4，保持第一聚合物层温度为165℃。最终膜厚度为15微米。在表1中综合了制备同时双轴拉伸取向聚丙烯(S-BOPP)第一聚合物层的加工参数。
对同时双轴拉伸取向聚丙烯(S-BOPP)第一聚合物层进行上述测试。将测试结果列于表2。
然后对第一聚合物层的一边进行电晕处理使得表面张力为48达因，然后4周内在电晕处理表面印刷标识和定位标记以帮助制得最终层压材料。
挤出-粘接层压材料依次包含一层纵向取向纤维(长度50mm，直径为10dtex，FiberVisions a/s，Varde，Denmark，Hy-Comfort Phil提供的聚丙烯纤维)、第二聚合物层(聚丙烯/聚乙烯共混物，厚度为45微米)和具有上述特征的同时双轴拉伸取向聚丙烯第一聚合物层，然后根据WO92/01401实施例3公开的方式，使用WO‘401的图6公开的装置进行制备。纤维通过压波形辊以提供一种连接部分之间具有弓形结构的纤维层，将该纤维层粘接到挤压到第一聚合物层上的第二次聚合物层上。得到的挤压-粘接环形层压材料如图3所示。将第一聚合物层引入挤压粘接层压材料使其印刷面朝外。从反面通过环形层也可以看见图案。
使用上述测试方法测试层压材料收缩率。也对三层之间的粘接程度进行定性评估。挤压粘接环形层压材料的性能列于表3。实施例2重复实施例1，除了改变同时双轴拉伸取向聚丙烯制备第一聚合物层的工艺参数。膜在151℃的温度下拉伸至CD拉伸比峰值7.2和MD拉伸比峰值6.0。随后将第一聚合物层回缩得到最终CD拉伸比6.5和最终MD拉伸比5.4，保持第一聚合物层温度为165℃。最终膜厚度为15微米。在表1中列出了加工参数。
将同时双轴拉伸取向聚丙烯第一聚合物层的性能列于表2。层压材料测试结果列于表3。对比实施例1重复如实施例1中的挤压粘接过程，除了使用的第一聚合物层是可从Bischof and Klein GmbH & Co.(Konzell，Germany)得到的EPF023吹制聚乙烯薄膜。将第一聚合物层的性能列于表2。相应层压材料的性能列于表3。对比实施例2重复如实施例1中的挤压粘接过程，除了使用的顺序双轴取向聚丙烯膜使用了可从Brueckner Maschinenbau GmbH得到的LEX顺序拉伸装置制备。使用的聚丙烯树脂是Fina3374。最终MD拉伸比为5.4，最终CD拉伸比为9.0。膜最终厚度为19微米。对比实施例3重复如实施例1中的挤压粘接过程，除了使用可从MitsubishiPolyester Film GmbH，Wiesbaden，Germany得到的HOSTAPHANRHS12聚酯(聚乙烯对苯二酸酯或PET)膜作为第一聚合物层。对比实施例4重复如实施例1中的挤压粘接过程，除了使用可从HuntsmanCompany，Chippewa Falls，Wisconsin，USA得到的LXCPP-242.6-75铸塑聚丙烯膜作为第一聚合物层。膜厚度为30微米。
表1制备S-BOPP第一聚合物层的加工参数

表2第一聚合物层性能

M＝在测试条件下熔融表3层压材料性能

权利要求
1.一种包含第一聚合物层和第二聚合物层的层压材料，其中第一聚合物层包含至少一种聚烯烃并进行同时双轴拉伸，第二聚合物层被挤压到或热粘接第一聚合物层上，所述层压材料显示出层压材料在沿加工方向至少100m长度上横向方向的层压材料收缩率变化少于约0.6％。
2.权利要求1的层压材料，其中对第一聚合物层进行同时双轴拉伸到第一方向拉伸参数的峰值和独立于第一方向拉伸参数的第二方向拉伸参数峰值，部分回缩得到第一方向拉伸参数最终值和/或独立于第一方向拉伸参数最终值的第二方向拉伸参数的最终值。
3.权利要求1的层压材料，其中沿加工方向至少100m长度上横向方向的层压材料收缩率小于-1.0％至+1.0％。
4.权利要求1的层压材料，其中第一聚合物层的聚合物包含至少50wt％的一种或多种聚烯烃。
5.权利要求1的层压材料，其中第一聚合物层的聚合物包含聚丙烯和/或至少一种包含至少约80％聚丙烯单体单元的共聚物。
6.权利要求1的层压材料，其中第二聚合物层的聚合物包含至少一种聚烯烃。
7.权利要求1的层压材料，其中第二聚合物层挤压到厚度为10至200μm的第一聚合物层上。
8.权利要求1的层压材料，其中第二聚合物层在温度为150至350℃下挤压到第一聚合物层上。
9.权利要求1的层压材料，其中第一方向和第二方向垂直。
10.权利要求9的层压材料，其中第一方向和第二方向分别为横向方向CD和加工方向MD。
11.权利要求1的层压材料，其中第一方向拉伸参数最终值为4∶1至15∶1，第二方向拉伸参数最终值独立于第一方向拉伸参数最终值，为4∶1至15∶1。
12.权利要求1的层压材料，其中第一聚合物层拉伸至第一方向拉伸参数峰值，它至少是第一方向拉伸参数最终值的1.1倍，和/或拉伸至独立于第一最终拉伸参数峰值的第二方向拉伸参数峰值，它至少是第二方向拉伸参数最终值的1.1倍。
13.权利要求1的层压材料，其中第二聚合物层的暴露面具有显微结构。
14.权利要求13的层压材料，其中显微结构表面包含机械闭锁系统的阳元件。
15.权利要求1的层压材料，其还包含第三层，所述第三层包含连于第二聚合物层暴露面的机械闭锁系统元件。
16.权利要求15的层压材料，其中所述元件包含钩环系统的环。
17.权利要求1的层压材料，其中第一聚合物层的一个主表面已印花。
18.权利要求1的层压材料，其中在第一或第二聚合物层的暴露面上各自具有压敏型粘合剂层。
19.权利要求1的层压材料，其被卷成稳定的辊形。
20.制备层压材料辊的方法，包括(a)提供包含聚烯烃的第一聚合物层，(b)赋予膜足够高的温度以进行有效量的双轴拉伸，(c)对所述第一聚合物层同时进行双轴拉幅机拉伸至第一方向拉伸参数峰值和独立于第一方向拉伸参数峰值的第二方向拉伸参数峰值，(d)通过回缩第一聚合物层至第一方向拉伸参数最终值和/或独立于第一方向拉伸参数最终值的第二方向拉伸参数最终值，使第一聚合物层部分松驰，(e)在温度为80至200℃将部分松驰状态的第一聚合物层回火，和(f)在温度为150至350℃条件下，将第二聚合物层挤压到所述第一聚合物层上。
21.一种个人失禁产品，包含如权利要求13所述的层压材料。
全文摘要
本发明涉及一种包含第一和第二聚合物层的层压材料，其中第一聚合物层包含至少一种聚烯烃并进行同时双轴拉伸，第二聚合物层挤压到或热粘接到第一聚合物层上，所述层压材料显示出沿加工方向在至少100m长度上横向方向的层压材料收缩率变化小于约0.6％。
文档编号A61F13/49GK1436125SQ01811087
公开日2003年8月13日 申请日期2001年5月17日 优先权日2000年6月14日
发明者卡斯腾·弗兰克, 托马斯·赫特莱因 申请人:3M创新有限公司