改进的弹性体材料的制作方法

专利名称：改进的弹性体材料的制作方法
背景技术：
过去，弹性体材料已经被用于无数的不同的应用。例如，腰带、腿带、妇女护理产品、成人护理产品和尿布都使用了弹性部件，以便为这样的制品提供弹性和较好的配合。在许多应用中，弹性材料被结合到一个或多个其他层上，以便在这些及其他应用中形成层压结构。
在Morman的美国专利4,657,802中公开了生产复合非织造弹性网材的方法，该复合非织造弹性网材包含连接到纤维非织造集聚网材上的非织造弹性网材。该方法包括以下步骤(a)提供非织造弹性网材，其具有松弛的无偏长度和拉伸的有偏长度；(b)将非织造弹性网材拉伸到其拉伸的有偏长度；(c)直接在非织造弹性网材表面上形成纤维非织造可集聚的网材，同时将非织造弹性网材保持在其拉伸的有偏长度下；(d)通过将纤维非织造可集聚的网材连接到非织造弹性网材上，同时继续将非织造弹性网材保持在其拉伸长度下而形成复合非织造弹性网材；和(e)将非织造弹性网材松弛到其松弛长度，以将纤维非织造可集聚网材集聚。通过热结合或者超声结合，将两个网材相互熔合，而将纤维非织造可集聚网材连接到非织造网材上。
在Vander Wielen等的美国专利4,720,415中公开了生产复合弹性材料的方法，该方法包括拉伸弹性网材以使其伸长，例如使熔喷弹性体纤维的非织造网材伸长，然后将伸长的网材结合到至少一个可集聚的网材上，例如纺粘聚酯纤维材料，其条件是使至少一部分弹性网材软化，以形成弹性材料的结合的复合网材。
上述专利代表了本领域中重大的进步。本发明涉及弹性材料的进一步完善，该弹性材料在低的基础重量下显示良好的弹性特性，以及层压弹性结构，其显示良好的层间相容性和优良的结合，同时降低了生产成本和简化了由该材料形成的个人护理产品的生产。

发明内容
本发明涉及弹性网材和包含弹性网材的层压结构。
本发明的弹性网材包含一种或多种弹性体嵌段共聚物。该弹性体嵌段共聚物包含至少一个包含苯乙烯部分的热塑性嵌段和至少一个弹性体聚合物嵌段，该弹性体聚合物嵌段可以是共轭二烯、低级链烯聚合物或者其饱和等效物。例如，弹性体嵌段共聚物可以是多嵌段共聚物，例如二嵌段共聚物、三嵌段共聚物或者四嵌段共聚物。在各种实施方案中，弹性体聚合物嵌段可以包括乙烯-丙烯嵌段、乙烯-丁烯嵌段或者弹性体聚合物嵌段的混合物。弹性网材可以是纤维非织造网材，例如熔喷网材、纺粘网材或者共成型网材，或者可以是弹性的薄膜。此外，在一个实施方案中，弹性网材可以包括弹性长丝。
除弹性体嵌段共聚物之外，本发明弹性网材包含最高大约50％重量的聚烯烃蜡。例如，弹性网材可以包含大约5％到大约40％重量的聚烯烃蜡。在一个实施方案中，聚烯烃蜡可以是聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚丁烯蜡或者这些蜡的混合物。在一个实施方案中，聚烯烃蜡可以包括共聚物。
在一个实施方案中，弹性网材实质上不含增粘剂。
在一个实施方案中，本发明的弹性网材可以具有低于大约12gsm的基础重量，并且在伸长其放置长度的大约50％时，可以显示450克力的张力。
本发明还涉及弹性层压结构，其包含作为该层压结构的层的所述弹性网材。例如，所述层压结构可以包含至少两个、但是任选地更多的层。通常，层压结构的相邻层可以被粘合地固定在一起。在一个实施方案中，网材的相邻层可以用喷涂粘合剂粘合地固定在一起，所述喷涂粘合剂不是热熔粘合剂，使得不需要为了将层压制品的层结合在一起而进行加热。
在一个实施方案中，层压结构的第二个网材可以是非织造网材。例如，第二个网材可以是熔喷或者纺粘网材并且可以包含聚烯烃纤维。例如，第二个网材可以是聚烯烃纤维网材，其包含聚乙烯和/或聚丙烯纤维。在一个实施方案中，第二个网材可以包含双组分聚烯烃纤维。
在本发明的一个实施方案中，弹性网材中的聚烯烃蜡和层压结构的邻接网材中的聚烯烃纤维可以包含相同的聚烯烃。
通常，弹性层压结构可以是拉伸-结合(stretch-bonded)的层压制品或者细颈-结合(neck-bonded)的层压制品。
本发明还涉及个人护理产品，其可以包含所述弹性层压结构。例如，本发明的个人护理产品可以包含一次性弹性服装，例如失禁服装、一次性尿布和一次性运动裤。其他的包含所公开的层压结构的个人护理产品可以包括保护性复盖物、妇女卫生垫、失禁控制垫等等。


本发明完全的和授权的公开内容，包括其对于本领域普通技术人员而言的最佳方式，更具体地在说明书的其余部分中进行了阐述，包括附图，其中图1是图解说明用于形成本发明非织造弹性体网材的方法的一个在本说明书和附图中重复使用的附图标记用以表示相同的或者类似的本发明的特征或元件。
具体实施例方式
现在将详细地参考本发明的各种实施方案，以下提出了其一个或多个实施例。每个提供的实施方案是对本发明作的说明，而不是对本发明的限制。事实上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在本发明中可以进行各种修正和改变，而不背离本发明的范围或者精神。例如，作为一个实施方案的一部分举例或者描述的特征可以用于另外的实施方案，以产生更进一步的实施方案。因此，意图是本发明覆盖这样的修正和改变，正如所附权利要求和其等效物所包括的。
本发明涉及改进的弹性材料。更具体地，本发明涉及低基础重量弹性网材，例如弹性薄膜和弹性体纤维网材。本发明的弹性体纤维网材可以包含弹性熔喷或者纺粘纤维和/或长丝。本发明的低基础重量弹性网材可以显示优异的机械特性。例如，在某些实施方案中，本发明的低基础重量弹性网材在伸长时的张力值可以等于或者高于具有较高基础重量的过去已知的弹性网材的张力值。
本发明还涉及弹性层压结构，其包含作为该层压结构的至少一个层的所公开的弹性网材。更具体地，本发明的弹性层压结构包含至少一个本发明公开的弹性网材的层，该弹性网材的层被粘合地结合到一个或多个其他网材，例如织造或者非织造网材，以形成弹性层压结构。
按照本发明生产的弹性层压结构具有明显良好的均匀性、手感、松密度、强度和弹性，同时降低了所要求的原材料的量。此外，公开的层压结构的单层具有改进的互相相容性，并且可以显示改进的层间粘合剂结合性。
各种各样的弹性体材料可以包括在用于形成弹性网材的制剂中。在此和在权利要求中使用的术语“弹性”和“弹性体”具有其通常的宽的含义。然而，对于本发明的目的，“弹性”可以方便地定义为如果一种材料可拉伸到至少大约25％其松弛长度的伸长，即可以被拉伸到其松弛长度的至少大约一又四分之一倍，并且在解除拉伸力时将恢复至少大约40％的所述伸长，即在25％伸长率情况下，收缩到不大于大约15％的伸长率，则该材料是弹性的。例如，对于100厘米长度的材料，如果其可以被拉伸到至少大约125厘米的长度，并且在被拉伸到125厘米情况下，在解除拉伸力时，如果其收缩到不大于大约115厘米的长度，则在上述定义下被认为是弹性的。当然，被用于实施本发明的许多弹性材料可以被拉伸到显著超过其松弛长度的25％的伸长，并且在解除拉伸力时许多将恢复到其最初松弛长度或者非常接近于其最初松弛长度。
本发明的弹性网材包括弹性薄膜和非织造纤维弹性网材两者。非织造纤维弹性网材包括由弹性体熔喷或者纺粘纤维或者长丝以及弹性体长丝和纤维的混合物形成的纤维网材。在一个实施方案中，熔喷和纺粘弹性体纤维网材可以包含“微纤维”，其在此被定义为包括直径不大于大约100微米的纤维，例如直径为大约1到50微米的纤维，例如可以通过熔喷或者纺粘方法制备的那些。
在此使用的“熔喷”微纤维被定义为小直径纤维，通常直径不大于大约100微米，其通过将熔融热塑性材料作为熔融线料通过许多喷丝孔挤出到高速度气体(例如空气)流中来制造，所述高速度气体流可以在挤出的线料从喷丝孔出来的点夹带它们，并且可以使熔融热塑性材料的线料变细，以降低其直径。然后将气体流-携带的纤维沉积在收集筛网上，以形成随机分散的纤维的结合的网材。这样的方法公开于例如美国专利3,849,241(1974年11月19目授予Butin等)，其全部相关内容在此引入作为参考。
在此使用的术语“纺粘纤维”指分子取向聚合物材料的小直径纤维。纺粘纤维可以通过以下过程形成将熔融热塑性材料作为长丝从喷丝板的许多细的、通常圆形的毛细管中挤出，然后将挤出的长丝的直径迅速地降低，如例如以下文献中所描述的Appel等的美国专利4,340,563、Dorschner等的美国专利3,692,618、Matsuki等的美国专利3,802,817、Kinney的美国专利3,338,992和3,341,394、Hartman的美国专利3,502,763、Dobo等的美国专利3,542,615和Pike等的美国专利5,382,400。纺粘纤维在它们被沉积在聚集表面上时通常不是粘性的并且通常是连续的。纺粘纤维的直径常常为大约10微米或者更大。然而，可以通过各种方法获得细纤维纺粘网材(平均纤维直径小于大约10微米)，包括但不限于，描述于普通转让的美国专利6,200,669(Marmon等)和美国专利5,759,926(Pike等)中的那些，每篇文献的全部内容在此引入作为参考。
然而，本发明的熔喷或者纺粘纤维不局限于微纤维。在某些实施方案中，可以由弹性材料形成较大的纤维。通常，在本发明中可以使用任何适合的纤维尺寸，包括例如平均直径最高为和在某些实施方案中大于大约100微米的纤维。
本发明的弹性材料还可以包括可以形成非织造纤维弹性网材的弹性体长丝。在纤维网材中包含连续长丝可以改进纤维网材的强度。例如，在一个实施方案中，弹性体连续长丝可以包含在弹性网材中并且可以沿着纤维网材的长度(即纵向)延伸。本发明的弹性体长丝可以通常具有大约50到大约800微米、例如大约100到大约200微米的平均直径。在一个实施方案中，由本发明公开的弹性配料形成的基本上平行的连续长丝的层可以包含在非织造纤维网材中，其中长丝以每英寸材料宽度的密度为大约10到大约120根长丝/英寸材料宽度形成。包括基本上平行的弹性体连续长丝的弹性网材的例子，例如可以在本发明中使用的那些，描述于Wright的美国专利5,385,775，其全部相关内容在此引入作为参考。
非织造纤维弹性网材还可以包含复合材料，其中其可以包含两个或多个单个的结合的网材，或者其可以包含一个或多个单独地由本发明的弹性纤维和/或长丝的混合物组成的网材，以及其他的分散颗粒，例如其他的纤维。例如，非织造纤维弹性网材可以是共成型网材。在此使用的术语“共成型非织造网材”或者“共成型材料”指复合材料，其包含热塑性长丝和至少一种附加的材料的混合物或者稳定的基质，所述附加的材料通常称作“第二材料”或者“辅助材料”。例如，共成型材料可以通过这样的方法生产，其中将至少一个熔喷模头靠近斜槽布置，在网材成型时，通过该斜槽在网材中加入所述第二材料。第二材料可以是例如吸收性材料，例如纤维有机材料，例如木质和非木质的纤维素纤维，包括再生纤维，例如棉花、人造丝、回收纸、纸浆绒毛；超吸收性材料例如超吸收性颗粒和纤维；无机吸收性材料和处理的聚合物切断纤维等等；或者非吸收性材料，例如非吸收性切断纤维或者非吸收性颗粒。示例性共成型材料公开于普通转让的美国专利5,350,624(Georper等)、美国专利4,100,324(Anderson等)和美国专利4,818,464(Lau.等)，其全部内容在此引入作为参考。
通常，本发明的弹性材料由包含弹性体嵌段共聚物的热塑性弹性制剂形成。例如，可以使用多嵌段共聚物，包括例如通式为A-B的二嵌段共聚物、通式为A-B-A′的三嵌段共聚物或者通式为A-B-A′-B′或者A-B-B′-A′的四嵌段共聚物，其中A和A’是相同的或者不同的，和B和B’是相同的或者不同的。A和A’各自是热塑性聚合物嵌段，其包含苯乙烯部分，并且B和B’是弹性体聚合物嵌段，例如共轭二烯或者低级链烯聚合物或者它们的饱和等效物。通常，本发明的弹性体嵌段共聚物可以包含最高大约35％苯乙烯。例如，嵌段共聚物可以包含大约15％到大约30％苯乙烯。在一个实施方案中，可以使用这样的嵌段共聚物，例如可以商标KRATON购自得克萨斯，休斯顿的KratonPolymers的那些；或者可以商标VECTORTM购自路易斯安娜，Palquemine的Dexco Polymers的那些。在这些嵌段共聚物中，聚苯乙烯是热塑性的，具有高于室温的玻璃化转变温度(Tg大约75℃)，并且弹性体嵌段是橡胶状的，玻璃化转变温度大大低于室温。因此，聚苯乙烯和弹性体嵌段是热力学不相容的。因为这种不相容性，在弹性体聚合物中占次要比例的聚苯乙烯嵌段可以结合形成聚苯乙烯微相，其可以均匀地分布在弹性体材料中。这产生了类似于硫化聚丁二烯、天然橡胶或者丁苯橡胶的稳定的基质。
在此使用的术语“苯乙烯部分”被定义为由以下通式表示的单体单元 在一个实施方案中，A和A’嵌段可以选自聚苯乙烯和聚苯乙烯同系物，例如聚(α-甲基苯乙烯)。
在一个实施方案中，B和B’嵌段可以是聚异戊二烯、聚(乙烯-丙烯)、聚乙烯、聚丁二烯或者聚(乙烯-丁烯)。
在弹性材料的一个实施方案中，可以使用这样的弹性体嵌段共聚物，其具有饱和或者基本上饱和的聚(乙烯-丙烯)弹性体嵌段B和/或B’链段，该链段具有如下通式 其中，x、y和n是正整数，以及聚苯乙烯A和/或A’链段，其由以下通式表示 其中n是正整数。这样的弹性体嵌段共聚物有时被称为S-EP-S(聚苯乙烯/聚(乙烯-丙烯)/聚苯乙烯)三嵌段共聚物或者S-EP-S-EP(聚苯乙烯/聚(乙烯-丙烯)/聚苯乙烯/聚(乙烯-丙烯))四嵌段共聚物。这些嵌段共聚物的特定的实施方案可以商标KRATONG，例如KRATONG 1701、KRATONG 1702和KRATONG 1730，购自得克萨斯休斯顿的Kraton Polymers。KRATONG 1701具有的嵌段苯乙烯质量％为37％，Shore A硬度为64，在25℃下在甲苯中25％质量下的溶液粘度为50Pa.s。KRATONG 1702具有的嵌段苯乙烯质量％为28％，Shore A硬度为41，在25℃下在甲苯中25％质量下的溶液粘度为50Pa.s。KRATONG 1730具有的嵌段苯乙烯％质量为21％，和Shore A硬度为66。在一个实施方案中，这些示例性的乙烯-丙烯嵌段共聚物还可以与辐射形的S-EP-S嵌段共聚物结合，例如可购自KratonPolymers公司的称为G-1750和G-1765的那些。
在另一个实施方案中，可以使用嵌段共聚物，其包含聚(乙烯-丙烯)B链段和聚乙烯B’链段，这些链段由以下通式表示
其中，x、y和n是正整数，以及聚苯乙烯A和A’嵌段，如以上定义的。这些嵌段共聚物有时被称为S-E-EP-S(聚苯乙烯/聚乙烯/聚(乙烯-丙烯)/聚苯乙烯)嵌段共聚物，并且可以商标Septon.4033、Septon.4044、Septon.4055和Septon.4077从得克萨斯的Pasadena的Septon Company of America得到。Septon.4033具有的苯乙烯含量为大约30wt％，Shore A硬度为大约78，和10wt％溶液粘度为50mPa-s。Septon.4044具有的苯乙烯含量为大约32wt％，10wt％溶液粘度为480mPa-s。Septon.4055具有的苯乙烯含量为大约30wt％，和10wt％溶液粘度为5800mPa-s。Septon.4077具有的苯乙烯含量为大约30wt％，和5wt％溶液粘度为300mPa-s。
在另一个实施方案中，可以使用包含以下嵌段的嵌段共聚物聚(乙烯-丁烯)B和/或B’链段，其由以下通式表示 其中，x、y和n是正整数，以及聚苯乙烯A和A’嵌段，如以上定义的。这些嵌段共聚物有时被称为S-EB-S(聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯)三嵌段共聚物，并且可以商标KRATON G，例如KRATONG 1650、KRATON G 1652和KRATON GX 1657从得克萨斯的休斯顿的Kraton Polymers得到。KRATON G1650具有的嵌段苯乙烯％质量为30％，Shore A硬度为72，并且在甲苯中25％质量下在25℃下的溶液粘度为8Pa.s。KRATON G1652具有的嵌段苯乙烯％质量为30％，Shore A硬度为75，并且在甲苯中25％质量下在25℃下的溶液粘度为1.35Pa.s。KRATON GX 1657具有的嵌段苯乙烯％质量为13％，并且Shore A硬度为47。
在形成本发明的弹性材料中可以使用的其他弹性体树脂包括嵌段共聚物，其中A和A’是聚苯乙烯嵌段，如以上定义的，并且B和/或B’是聚丁二烯嵌段，其由以下通式表示 其中n是正整数。该材料有时被称为S-B-S三嵌段共聚物，并且可购自得克萨斯的休斯顿的Kraton Polymers，商标为KRATON D；例如KRATON D 1101、KRATON D 1102和KRATON D 1116。按照KratonPolymers公司，KRATON D 1101具有的嵌段苯乙烯％质量为31％，Shore A硬度为69，并且在甲苯中25％质量下在25℃下的溶液粘度为4Pa.s。KRATON D 1102具有的嵌段苯乙烯％质量为28％，并且Shore A硬度为66。KRATON D 1116具有的嵌段苯乙烯％质量为23％，Shore A硬度为63，并且在甲苯中在25％质量下在25℃下的溶液粘度为9Pa.s。这些嵌段共聚物可以多孔粒料的形式得到，并且比重为0.94。
适用于本发明的弹性材料的另外的S-B-S嵌段共聚物可以商标Solprene和Calprene从得克萨斯的休斯顿的Dynasol公司得到。
可以用于形成本发明弹性网材的其他的弹性体树脂是嵌段共聚物，其中A和A’是聚苯乙烯嵌段，如以上定义的，和B和/或B’是聚异戊二烯嵌段，其中聚异戊二烯嵌段可以由以下通式表示 其中n是正整数。这些嵌段共聚物有时被称为S-I-S三嵌段共聚物，并且还可以商品名KRATON D，例如KRATON D 1107、KRATON D1111、KRATON D 1112和KRATON D 1117从Kraton Polymers得到。KRATON D 1107具有的嵌段苯乙烯％质量为15％，Shore A硬度为32，并且在甲苯中在25％质量下在25℃下的溶液粘度为1.6Pa.s。KRATOND 1111具有的嵌段苯乙烯％质量为22％，Shore A硬度为45，并且在甲苯中在25％质量下在25℃下的溶液粘度为1.2Pa.s。KRATON D 1112具有的嵌段苯乙烯％质量为15％，Shore A硬度为25，并且在甲苯中在25％质量下在25℃下的溶液粘度为0.9Pa.s。KRATON D 1117具有的嵌段苯乙烯％质量为17％，Shore A硬度为32，并且在甲苯中在25％质量下在25℃下的溶液粘度为0.7Pa.s。D1111品级可以作为比重为0.93的多孔粒料得到。D 1107、D 1112和D 1117嵌段共聚物可以作为比重为0.92的粒料得到。
这些示例性的嵌段共聚物不被认为包含增塑剂油，虽然它们以配混的形式得到。
应当理解，本发明的弹性材料不局限于上述列出的示例性弹性体嵌段共聚物，并且其他适合的弹性体嵌段共聚物可以可选择地用于本发明的弹性网材。
按照本发明，除弹性体嵌段共聚物之外，用于形成弹性网材的热塑性弹性制剂包含具有各种结晶度和/或立构规整度的低分子量聚烯烃聚合物或者低聚物蜡。特别地，可以使用这样的聚烯烃蜡，其在加工温度下能与弹性体嵌段共聚物混溶。这通过降低热塑性弹性制剂在加工条件下的粘度而具有改进弹性体嵌段共聚物的加工性能的有益效果。
通过将聚烯烃蜡加入弹性制剂，还可以获得附加益处。例如，已经发现，在使用条件下，在热塑性弹性制剂中存在聚烯烃蜡可以提供具有提高的每单位基础重量的模量的弹性网材。对于本发明的目的，“模量”在此定义为弹性材料的杨氏模量，即施加于材料的拉伸应力和在材料被延伸时平行于张力的产生的应变的比值。更具体地，据信，由于聚烯烃蜡具有低分子量以及在聚烯烃蜡和弹性体材料之间具有相容性，可以选择在使用条件下不能与弹性体嵌段共聚物的橡胶或者硬链段分子构成混溶的聚烯烃蜡。因此，聚烯烃蜡将不会干扰弹性体材料起弹性体作用的能力。此外，据信聚烯烃蜡分子可以结合，在弹性网络内形成结晶的微相，其可以在使用条件下增强材料的弹性体基质并且进一步改进材料的特性。聚烯烃蜡的分子量是重要的，因为在高分子量下，聚烯烃蜡可能干扰网材的不相容的橡胶网络，并且导致网材的尺寸稳定性的实质损失(蠕变)。聚烯烃蜡的立构规整度也可能影响蜡与嵌段共聚物中的嵌段的相容性。总之，在弹性体制剂中加入聚烯烃蜡可以在通过所述方法形成的弹性网材中提供提高的作为伸长率和组成的函数的张力。
图8和9，本文将进一步对其进行描述，举例说明了具有各种弹性体嵌段共聚物与蜡比例的按照本发明形成的材料的负荷随伸长率的增加。正如可以看到的，加入制剂中的聚烯烃蜡的相对量的提高导致在某一伸长率下负荷的增加。这种趋势持续到制剂中具有最大分数的聚烯烃蜡，在该点聚烯烃蜡的存在可能开始干扰网材的弹性特征。制剂中聚烯烃蜡的最大分数通常为大约50％重量。
弹性网材的模量通常可以描述如下Em＝ΦpEp+ΦwEw其中Em是弹性材料的模量Ep是聚合物的模量Ew是聚烯烃蜡的模量Φp是聚合物在制剂中的体积分数Φw是聚烯烃蜡在制剂中的体积分数通常，在热塑性弹性制剂中可以与弹性体嵌段共聚物共混的聚烯烃蜡将是这样的聚烯烃蜡，当与嵌段共聚物共混和经受适当的压力和温度条件的组合时，其形成可挤出的热塑性制剂。例如，适合的聚烯烃蜡材料可以包括聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯，包括乙烯共聚物、丙烯共聚物和丁烯共聚物。此外，可以使用两种或多种聚烯烃蜡的共混物。
通常，聚烯烃蜡可以以最多大约50％重量的量加入热塑性弹性制剂。超过该量，聚烯烃蜡的存在可能开始干扰形成的弹性网材的弹性特征。在一个实施方案中，热塑性弹性制剂可以包含大约20％到大约40％重量聚烯烃蜡。例如，在一个实施方案中，所述制剂可以包含大约60wt％到大约95wt％嵌段共聚物和大约5wt％到大约40wt％聚烯烃蜡。可选择地，共混物可以包含大约70wt％到大约90wt％弹性体嵌段共聚物和大约10wt％到大约30wt％聚烯烃蜡。
在一个实施方案中，适合的聚乙烯蜡可以商品名Petrothene Na601得自得克萨斯的休斯顿的Equistar Chemicals。(还被称为PE Na601或Na601)在另一个实施方案中，可以使用聚丙烯蜡，其可以商品名PC-973得自Himont公司。
按照U.S.I.化学公司，Na601是低分子量低密度聚乙烯，过去用于热熔粘合剂和涂料领域。Na601具有以下标称值在150℃下布氏粘度为8500cP，在190℃下为3300cP，按照ASTM D3236测量密度为0.903克/立方厘米，按照ASTM D 1505测量等效熔融指数为2,000克/10分钟，按照ASTM D 1238测量环球软化点为102℃，按照ASTM E28测量拉伸强度为850磅/平方英寸，按照ASTM D 638测量伸长率为90％，按照ASTM D 638测量刚性模量，TF(45,000)为-34℃压痕硬度，在77°F下(十分之一毫米)为3.6在一个实施方案中，Na601聚乙烯据信具有的数均分子量(Mn)为大约4,600；重均分子量(Mw)为大约22,400和Z均分子量(Mz)为大约83,300。Na601的多分散性(Mw/Mn)为约4.87。
Himont PC-973聚丙烯的典型特性包括密度为大约0.900克每立方厘米，按照ASTM D 792测量熔体流动速率(MFR)，按照ASTM D 1238、条件L测定，为大约35克/10分钟拉伸强度为大约4,300磅/平方英寸(psi)，按照ASTM D 638测量挠曲模量为大约182,000psi，按照ASTM D 790，B测量洛氏硬度，R等级，为大约93，按照ASTM D 785A测量据信，PC-973具有的数均分子量(Mn)为大约40,100、重均分子量(Mw)为大约172,000和Z均重量(Mz)为大约674,000。PC-973的多分散性(Mw/Mn)为约4.29。
适用于本发明的聚烯烃蜡可以通常具有最高大约50,000的数均分子量(Mw)。适用于本发明的聚烯烃蜡还可以具有在大约2和大约5之间的多分散性(Mw/Mn)。
用于本发明中的热塑性弹性体制剂可以包含除所述弹性体嵌段共聚物和聚烯烃蜡之外的增塑剂、颜料、抗氧化剂及其他通常使用的添加剂。然而，用于本发明中的热塑性弹性制剂通常不加入增粘剂。
增粘剂通常是烃类树脂、木材树脂、松香、松香衍生物等等，其在过去被用于弹性体制剂中，用于降低弹性体制剂在加工条件下的粘度，因为在使用条件下增粘剂与弹性体具有溶混性。增粘剂还被用于提供粘性的弹性体纤维和/或长丝，它们能自发粘合，并且因此增粘剂能提高产品网材在层压结构中的粘合程度。已知的增粘剂包括烃类树脂、松香和松香衍生物、多萜烯及其他类似的材料。一种这类已知的增粘剂是Wingtak10，一种合成聚萜树脂，其在室温下是液体，并且由俄亥俄州Akron的Goodyear Tire and Rubber公司出售。Wingtak 95也是可购自Goodyear的合成增粘剂树脂，其主要包含衍生自1，3-戊二烯和异戊二烯的聚合物。过去使用的其他已知的增粘添加剂包括Escorez 1310，一种脂肪族烃树脂，和Escorez 2596，一种C5-C9(芳香族改性脂肪族)树脂，两者由得克萨斯的Irving的Exxon制造。过去被用于弹性体制剂中的其他增粘剂包括氢化烃类树脂例如REGALREZTM和ARKONTM。过去萜烃也被用作增粘剂，用于弹性体制剂，包括例如ZONATAKTM501 lite。
已经发现，在弹性制剂中加入这类增粘剂，虽然通过降低制剂的粘度能提高弹性体制剂的粘合程度和加工性能，但是对由所述制剂生产的弹性网材的弹性特征可能具有不利影响，并且因此在本发明的某些实施方案中避免加入这类增粘剂。更具体地，据信，在弹性制剂中存在增粘剂可能降低弹性材料的模量，因为在使用条件下增粘剂与嵌段共聚物的硬链段具有冲突。此外，当在弹性体制剂中使用增粘剂时，随着时间的过去，在加工期间在生产机器上可能有增粘剂积累，因此为了清除导致生产流水线的停机时间。
过去，用于形成具有高模量值特征的弹性网材的某些方法涉及提高网材的基础重量，因此有效地抵消了由于在制剂中存在增粘剂而引起的未被认识的模量降低。与此相反，本发明的热塑性弹性制剂可以用来形成具有高模量值特征的很低基础重量的弹性网材。模量的这种提高不仅是去除可能降低弹性网材模量的增粘剂的结果，而且是加入可以提高弹性网材模量的聚烯烃蜡的结果。
本发明热塑性弹性制剂的另一个优点是由于提高了制剂的加工性能。过去，加入弹性制剂中的增粘剂倾向于在加工期间升华。因此，生产设备中存在模头-口缘积累以及雾化，两者都可能导致生产设备的停机时间，并且导致增加生产成本。本发明的热塑性弹性制剂不仅可以生产改进的弹性材料，而且通过降低要求的原材料的量以及通过减少生产网材期间的停机时间，可以以降低的生产成本来实施。
本发明的热塑性弹性制剂可以用于形成任何类型的弹性网材。例如，制剂可以用于形成熔喷或者纺粘弹性网材或者弹性薄膜。
在形成弹性薄膜中，可以将热塑性弹性制剂的组分混合，加热和然后在适合的压力和温度下挤出，可以使用薄膜领域普通技术人员已知的各种各样薄膜-生产方法的任何一种，包括例如流延和吹制。
在另一个实施方案中，热塑性弹性制剂可以用于形成弹性纤维非织造网材。例如，弹性制剂可以被挤出，形成熔喷或者纺粘纤维和/或长丝，以便生产熔喷或者纺粘非织造弹性网材。此外，在一个实施方案中，弹性纤维非织造网材可以是共成型网材，其包含本发明的弹性纤维以及其他的分散材料，以形成复合弹性体非织造网材。
参考图1，其图解地举例说明了用于形成本发明弹性体熔喷非织造网材的设备的一种实施方案，能够看出，本发明的热塑性弹性制剂(没有显示)可以被提供给挤出机12的贮料斗10。制剂的组分可以以粒料或者任何其他适合的形式提供。
通过普通的加热装置(未显示)，在挤出机12内将制剂的温度提高，以熔融和/或软化所述制剂，并且通过位于挤出机内的旋转螺杆(未显示)的压力-施加作用对制剂施加压力，以将制剂形成可挤出的组合物。如果制剂中的聚烯烃蜡包括聚乙烯，优选将制剂加热到至少大约125℃的温度，如果制剂中的聚烯烃蜡包括聚丙烯，则加热到至少大约175℃的温度。例如，制剂可以在挤出机12中被加热到至少大约190℃到大约300℃、更具体地至少大约200℃到大约275℃的温度。
然后通过旋转螺杆的压力施加作用将可挤出组合物向前输送到熔喷模头14。通过普通的加热装置(未显示)在熔喷模头14中维持可挤出组合物的升高的温度。模头14通常伸展这样的宽度，其大约等于通过该方法形成的非织造网材18的宽度16。用于组合物挤出的温度和压力条件的组合将在较宽范围内变化。例如，在较高的温度下，较低的相对压力将导致满意的挤出速度，并且在较高的挤出压力下，较低的温度将得到满意的挤出速度。
图3和4图解表示图2中举例说明的模头沿着线2-2的剖视图，分别为凹进模头顶端配置(图3)和突出模头顶端配置(图4)。如图3和4所示，熔喷模头14通常可以包括挤出缝隙20，其从挤出机12接收可挤出的组合物。然后可挤出组合物通过挤出缝隙20和许多的小直径毛细管22，以线性排列的方式从模头14中排出，如图2所示，通过模头14的顶端24延伸，作为熔融线料26从毛细管22中出来。优选地，在上述定义的温度范围内，在通过挤出机12的旋转螺杆施加的不大于大约300psig的压力下，可挤出组合物可挤出通过小直径的毛细管22。例如，在一个实施方案中，可挤出组合物可以在大约20psig到大约250psig的压力下挤出。在一个实施方案中，组合物可以在大约50psig到大约250psig的压力下挤出。
一般而言，可挤出组合物可以通过模头14的毛细管22以以下速度挤出至少大约0.02克每个毛细管每分钟到大约1.7或以上克每个毛细管每分钟，例如至少大约0.1克每个毛细管每分钟到大约1.25克每个毛细管每分钟。更特别地，至少大约0.3克每个毛细管每分钟到大约1.1克每个毛细管每分钟。
再次参考图3和4，模头14也包括拉细气体入口28和30，其中通过拉细气体源32和34提供加热的、增压的拉细气体(未显示)。加热的、增压的拉细气体在进口28和30进入模头14，并且按照由箭头36和38一般地指明的路径通过两个室40和42，直到窄的通路或者间隙44和46，以便在挤出的线料26从模头14的毛细管22排出时，接触挤出的线料26。室40和42被设计成使得加热的拉细气体从室40和42出来并且通过气体通道44和46，以形成从模头14出来的拉细气体流(未显示)。加热的拉细气体流的温度和压力可以在很大程度上变化。例如，可以在大约100℃到大约400℃的温度下施加加热的拉细气体，在一个实施方案中在大约200℃到大约350℃的温度下施加。加热的拉细气体可以在大约0.5psig到大约20psig、更特别地大约1psig到大约10psig的压力下施加。
空气板48和50连同模头14的模头-顶端部分52的位置定义了室40和42以及通路44和46，可以相对于模头-上部部分52调节，使拉细气体通路44和46的宽度54加宽或者变窄，使得在给定时间期间通过空气通路44和46的拉细气体的体积可以变化，而不改变拉细气体的速度。此外，在一个实施方案中，空气板48和50也可以向上地和向下地调节，以形成如图3所示的“凹进”模头-顶端构型，或者如图4所示的突出模头-顶端构型。一般而言，在不大于大约0.20英寸的通常相同的空气通路宽度下，优选使用小于大约20psig的拉细气体压力。如果生产基本上连续的微纤维，则较低的拉细气体速度和较宽的空气通路间隙一般地是优选的。
再次参考图1，拉细气体的两个气流汇合形成气体流，在熔融线料26从线性布置的毛细管22出来时，该气体流夹带和拉细熔融线料26，形成纤维，或者取决于拉细程度，形成具有小的直径的微纤维(也标记为26)，达到小于毛细管22的直径的直径。一般而言，拉细气体可以在至少大约100℃到大约400℃的温度下施加于熔融线料26。在一个实施方案中，温度为至少大约200℃到大约350℃，压力为至少大约0.5psig到大约20psig或以上。在拉细气体的作用下，气体-携带的纤维26被吹到收集设备上，该收集设备在图1举例说明的实施方案中是多孔的环形带56，照惯例由辊子57驱动。
在一个实施方案中，可以形成基本上连续的纤维26，并且沉积在皮带56表面上。然而，在选择性的实施方案中，通过改变拉细气体的速度、拉细气体的温度和在给定时间中通过空气通路的拉细气体的体积，纤维26可以以基本上不连续的方式形成。其他多孔的设备例如环形带设备可以可选择地被使用。
图1中举例说明的皮带56还可以包括位于多孔皮带56的表面以下和辊子57之间的一个或多个真空盒(未显示)。在该实施方案中，纤维26作为纤维非织造弹性体网材18被收集在皮带56的表面上，皮带56如图1中的箭头58所示转动。真空盒有助于将纤维26保留在皮带56的表面上。通常，熔喷模头14的模头顶端部分52的顶端24距离在其上纤维26被收集的多孔环形带56的表面为大约4英寸到大约24英寸。然后，沉积的纤维26可以形成结合的、即内聚的纤维非织造弹性体网材18，其可以借助于一对压紧辊60和62从多孔环形带56中除去，该压紧辊60和62可以被设计成能将网材18的缠结的纤维压制在一起，以改进网材18的完整性。
在一个实施方案中，本发明的非织造网材可以是复合材料，例如在一个实施方案中是共成型网材，其可以包含由本发明热塑性弹性制剂形成的纤维和/或长丝以及一种或多种固体材料的分散的颗粒，这些分散的颗粒在将挤出的线料26作为非织造弹性体网材18收集之前被引入挤出线料26。例如，可能希望将一种或多种纤维，例如棉纤维、木浆纤维、聚酯纤维或者其他类型的纤维或者微粒，引入线料26。也可以引入这样的纤维或者微粒的两种或多种的共混物。这可以借助于利用共成型设备完成。几种类型的共成型设备在本领域中是众所周知的。适用于形成本发明的弹性纤维非织造网材的可能的共成型设备的一个实施方案在图5的70中进行了举例说明。
正如在图5中举例说明的，在纤维26的成型之后，第二种纤维或者微粒72可以一般均匀地注入到纤维26的物流中。在一个实施方案中，借助于将包含第二种纤维72的第二个气体流(未显示)与纤维26的物流合并，可以使第二种纤维72一般均匀地分布到纤维26的物流中。实现这种合并的设备包括普通的捡拾辊74，其具有许多的齿76，这些齿适宜于将第二种纤维78的絮垫或者棉絮分离成单个第二种纤维72。被进料到捡拾机辊74的第二种纤维78的絮垫或者棉絮可以是一片纸浆纤维(如果需要弹性体纤维和纸浆纤维的双组分混合物)、切断纤维的絮垫或者棉絮(如果需要弹性体纤维和切断纤维的双组分混合物)或者一片纸浆纤维和切断纤维的絮垫或者棉絮两者(如果需要弹性体纤维、纸浆纤维和切断纤维的三组分混合物)。也可以使用一种或多种切断纤维和/或一种或多种纸浆纤维的其他组合。
第二种纤维72的片或者絮垫借助于辊子设备80被进料到捡拾机辊74。在捡拾机辊74的齿76已经将片或者絮垫78分离成分离的第二种纤维72之后，该单个的第二种纤维72通过成型通道或者喷嘴82被输送到弹性体纤维26的熔喷物流。壳体84包围捡拾机辊74并且在壳体84和捡拾机辊74的表面之间提供通路或者间隙86。气体(未显示)，优选空气，通过风道88提供给捡拾机辊74的表面和壳体84之间的通路或者间隙86中。风道88优选进入通路或者间隙86，一般地在成型通道或者喷嘴82和通路86的汇合处90进入。气体以足够的量提供，以起到与捡拾机辊74的齿76一起输送第二种纤维72的介质的作用，并且以接近于捡拾机辊74的齿76的速度的速度通过成型通道或者喷嘴82。
为了保持满意的第二种纤维72速度，成型通道或者喷嘴82可以被定位成使得其纵轴基本上平行于与捡拾机辊74的表面在成型通道或者喷嘴82与间隙86的汇合处90处相切的平面。作为这样的配置的结果，第二种纤维72的速度基本上不因第二种纤维72与成型通道或者喷嘴82的壁接触改变。如果第二种纤维72，在它们已经与絮垫或者片材78分离之后，保持与捡拾机辊74的齿76接触，成型通道或者喷嘴82的轴可以被适当地调节，以对准在第二种纤维72脱离捡拾机辊74的齿76的点第二种纤维72速度的方向。根据需要，第二种纤维72与捡拾机辊74的齿76的分离可以通过经由通道92施加加压气体、即空气而得到促进。
可以调节成型通道或者喷嘴82相对于模头顶端24的高度94，以改变共成型产品的性能。喷嘴82的顶端98距离模头顶端24的距离96的改变也将在最终共成型产品中获得变化。高度94和距离96值还将随着被加入纤维26的材料而变化。成型通道或者喷嘴82沿着捡拾机辊74的宽度和成型通道或者喷嘴82从捡拾机辊74延伸的长度100在获得第二种纤维72在熔喷纤维26的物流中的最佳分布中同样是重要的。通常，成型通道或者喷嘴82的长度100可以在设备设计允许的情况下尽量短。长度100通常被限制在最小长度，其通常等于捡拾机辊74的半径。优选，成型通道或者喷嘴82的宽度不应该超过被进料到捡拾机辊74的片材或者絮垫78的宽度。
虽然图5举例说明了在两个气体流的汇合点，携带第二种纤维72的气体流在垂直于纤维26物流的运动方向的方向中运动，但是可以使用其他的两个物流的汇合角。携带第二种纤维72的气体流的速度通常被调节，以便其小于将纤维26拉细的气体流的速度。这允许在气流汇合和合并时，以与纤维26的物流基本上相同的方向流动。实际上，两个气流的汇合优选以这样的方式完成，即有些像抽气作用，借此第二种纤维72的物流被吸入纤维26的物流。在一个实施方案中，两个气体流之间的速度差将使得第二种纤维72以湍流的方式归并到纤维26中，使得第二种纤维72充分与纤维26混合。通常，提高两个物流之间的速度差导致第二种纤维72在纤维26中的合并更均匀，而降低两个物流之间的速度差通常预计在纤维26内产生富集的第二种纤维72的区域。通常，为了提高生产速率，优选的是使夹带和拉细纤维26的物流的气体流具有初始高速度，例如大约200到大约1,000英尺/秒，并且使携带第二种纤维72的气体流具有初始低速度，例如大约50到大约200英尺/秒。当然，在夹带挤出线料26和将其拉细成弹性体微纤维的气体流从熔喷模头14的空气通路44和46出来之后，其将立即膨胀并且速度降低。
在第二种纤维72的物流汇合和并入纤维26的物流，以将第二种纤维72在熔喷纤维26的物流中一般均匀地分布时，正如以上的讨论，形成了纤维26和第二种纤维72的复合物流102。在第二种纤维72并入纤维26的时候，纤维26可能仍然是半熔融的和粘性的，并且在这样的条件下，第二种纤维72不仅仅被机械地缠结在纤维26内，而且通常被热粘合到纤维26上。然而，如果在第二种纤维72引入的时候，纤维26不是半熔融的和粘性的，则第二种纤维72将仅仅被机械地缠结在纤维26内。
为了将纤维26和第二种纤维72的复合物流102转化成具有第二种纤维72的弹性体纤维26的纤维非织造弹性体网材18，其中第二种纤维72一般地均匀分布于网材18的纤维26中，并且根据需要粘合到网材18的纤维26上，收集设备被定位在复合物流102的路径中。收集设备可以是旋转皮带56，如关于图1进行的描述，复合物流102冲击到其上，形成网材18。优选地，旋转皮带56的外表面是多孔的，并且旋转皮带56包括普通的真空设备(未显示)，其有助于将复合物流102保留在皮带56的外表面上。其他的收集设备是本领域技术人员众所周知的，并且可以用于代替旋转皮带56，例如可以使用多孔的转鼓设备。此后，网材18可以借助于一对轧辊(目前显示的)从皮带56中除去，其配置相当于图1中举例说明的。
取决于共成型纤维非织造弹性体网材的所需要的特性，该网材可以包含至少大约20％重量的本发明的弹性材料。另外，第二种纤维可以占共成型网材的大约30％重量到大约70％重量。在一个实施方案中，第二种纤维可以占共成型网材的大约50％重量到大约70％重量。
在一个实施方案中，捡拾机辊74可以被普通的颗粒的注入系统替代，以形成包含各种微粒的纤维非织造弹性体网材18。在纤维26成型为纤维非织造弹性体网材18之前，可以将共成型纤维和微粒两者的混合物加入纤维26。
在另一个实施方案中，本发明的弹性网材可以是多层网材。图10是形成各向异性的、多层弹性纤维网材的方法的略图，该各向异性的、多层弹性纤维网材可以用作复合弹性材料的组分。在形成被用于各向异性的弹性纤维网材的纤维和长丝中，可挤出弹性体聚合物的粒料或者碎片等等(未显示)被引入挤出机12和108的粒料贮料斗10和104。
每个挤出机具有挤出螺杆(未显示)，其由普通的驱动马达(未显示)驱动。当聚合物前进通过挤出机时，由于挤出螺杆被驱动马达旋转，其被逐渐地加热到熔融状态。将聚合物加热到熔融状态可以在许多的分立的阶段中完成，其中当其通过挤出机12的分立的加热区向着熔喷模头14(类似于图1中举例说明的)前进时，其温度被逐步提高，对于挤出机108，聚合物向着连续长丝形成设备112前进。熔喷模头14和连续长丝形成设备112可以是又一个加热区，其中热塑性树脂的温度被保持在用于挤出的提高的水平。挤出机12和108的各个区以及熔喷模头14和连续长丝形成设备112的加热可以借助于任何一种各种各样的普通加热装置(未显示)来完成。
各向异性的弹性纤维网材的弹性体长丝组分可以使用各种各样的挤出技术来形成。例如，弹性长丝可以使用一种或多种普通的熔喷压模装置来形成，其已经被改变，以除去加热的气体流(即主空气流)，其通常在与挤出线料相同的方向中流动，以将挤出的线料拉细。这种改变的熔喷模头设置112通常在基本上与聚集表面56的运动方向横切的方向中跨过多孔收集皮带56延伸。改变的模头设置112包含小直径毛细管的线性阵列116，其沿着模头的横向长度排列，模头的横向长度大约与被生产的弹性体长丝的平行的多个排的所需要宽度一致。即，模头的横向尺寸是模头毛细管的线性阵列所限定的尺寸。通常，毛细管的直径将是大约0.01英寸到大约0.02英寸的数量级，例如大约0.0145到大约0.018英寸。每线性英寸的模头面将提供大约5到大约50个这样的毛细管。通常，毛细管的长度将为大约0.05英寸到大约0.20英寸、例如大约0.113英寸到大约0.14长。熔喷模头可以在横向中伸展大约20英寸到大约60或以上英寸的长度。
因为流动通过模头顶端的加热的气体流(即主空气流)被大大地降低或者是不存在的，因此希望将模头顶端绝热，或者提供加热元件，以保证挤出的聚合物保持熔融状态并且在模头顶端中是可流动的。在改变的模头112中，聚合物从毛细管列阵116中被挤出，以产生挤出的弹性体长丝118。
挤出的弹性体长丝118，当它们离开改变的模头112中的毛细管的列阵116时，具有初速度。这些长丝118被沉积在多孔的表面56之上，其应该至少以与弹性长丝118的初速度相同的速度运动。多孔的表面56是环形带，通常由辊子57驱动。长丝118以基本上平行的排列沉积在环形带56的表面上，环形带56如箭头58所示被旋转。真空盒(未显示)可以用来促进基质在皮带56的表面上的保留。模头112的顶端应该实际上尽可能地与多孔皮带56的表面(连续弹性长丝118在其上被收集)接近。例如，该距离可以为大约2英寸到大约10英寸。适合地，该距离为大约2英寸到大约8英寸。
可能希望使多孔的表面56以大大高于弹性长丝118的初速度的速度运动，以便促进长丝118排列成基本上平行的排，和/或将长丝118拉长，使它们达到需要的直径。例如，弹性体长丝118的排列可以通过使多孔表面56以比弹性体长丝118的初速度大大约2到大约10倍的速度运动而得到加强。根据需要可以使用甚至更大的速度差。虽然不同的因素将影响多孔表面56的速度的具体选择，但是其通常比弹性体长丝118的初速度快大约四到大约八倍。
适合地，连续弹性体长丝以这样的每英寸宽度材料的密度形成，该密度通常相当于模头面上的毛细管的密度。例如，每英寸材料宽度的长丝密度可以为每英寸材料宽度大约10到大约120根这样的长丝。通常，使用仅仅一个长丝成型模可以获得较低的长丝密度(例如10-35根长丝每英寸宽度)。较高的密度(例如35-120根长丝每英寸宽度)可以使用多排长丝成型设备获得。
然后可以以类似于以上图1描述的方式，形成各向异性网材的熔喷纤维组分18并且沉积在弹性体长丝118上。产品各向异性网材，130，可以包含至少大约20％重量的弹性体长丝。在一个实施方案中，各向异性的网材130可以包含大约20％到大约80％重量弹性体长丝。
本发明低基础重量弹性网材可以具有大约5克每平方米到大约200克每平方米的基础重量，同时显示优异的弹性特性。在一个实施方案中，本发明的弹性网材或者薄膜可以具有大约5克每平方米到大约100克每平方米的基础重量，例如小于大约16克每平方米。在一个实施方案中，本发明的弹性网材或者薄膜可以具有小于大约12克每平方米的基础重量。在一个实施方案中，弹性网材或者薄膜在大于网材的非伸长长度50％的伸长率下，可以显示至少大约450克力的张力。
在一个实施方案中，本发明涉及复合层压结构，其包含至少一个本文公开的弹性网材的层。通常，本发明复合层压结构的单个层可以粘合地相互结合。例如，层压结构的层可以使用具有足够的粘合强度的喷涂粘合剂而被粘合地结合，以形成弹性层压结构，其可以被拉伸和松弛，以提供需要的弹性度。本发明的复合层压弹性材料可以是拉伸-结合层压材料或者细颈-结合层压材料。
一种或多种弹性网材被结合到其上的网材可以本身是弹性的，或者更通常可以包含一个或多个非弹性的网材。通常，弹性材料例如弹性纤维网材具有橡胶状的感觉，并且在其中复合材料的感觉是重要的的应用中，非弹性的网材例如粘合梳理无弹性聚酯或者无弹性聚丙烯纤维网材、纺粘无弹性聚酯或者聚丙烯无弹性网材、无弹性纤维素纤维网材例如棉纤维网材、聚酰胺纤维网材例如尼龙6-6网材(由Monsanto以商标Cerex销售)以及上述的两种或多种的共混物可以被使用。通常，可以使用适合于该目的的任何纺织品或者其他的材料的织造和非织造网材。然而，通过将粘合梳理聚酯网材、纺粘聚丙烯纤维网材和其单和多层混合物粘合到弹性网材(例如纤维弹性网材)的一个或者两个侧面，已经获得了具有良好的手感和感觉并且具有良好的拉伸性和回缩特性的相对廉价和有吸引力的复合材料布。
在本发明的某些实施方案中，本发明的单个层可以显示改进的相互相容性。更具体地，据信，用于弹性制剂中的聚烯烃蜡，除提高弹性网材的模量之外，还可以改进弹性材料与其他基于聚烯烃的材料的相容性，例如非织造聚烯烃外层材料，例如当形成复合弹性层压制品时。
复合层压材料的相邻层之间的相容性可以借助于形成该层的材料的溶解度参数的差别以及借助于材料形成较高水平的结晶的倾向来研究。例如，聚丙烯的溶解度参数在大约7.2到大约7.4(卡/厘米)0.5范围之内，而聚丙烯的溶解度参数在大约9.2到大约9.4(卡/厘米)0.5范围之内。因此，当与相邻层包含不同的材料相比时，例如当弹性层压制品包含含有聚乙烯蜡的弹性网材，而层压制品的相邻层是非织造聚丙烯网材时，在其中弹性网材和邻接的层压制品网材两者包含相同聚烯烃的实施方案中，相邻层可以互相更相容，并且显示改进的粘合性。因此，如果非织造外层是基于聚乙烯的，选择用于热塑性弹性体制剂的聚烯烃蜡可以是低分子量聚乙烯。
在本发明的一个实施方案中，弹性网材可以被层压到包含聚乙烯和聚丙烯两者的非织造网材上。例如，弹性网材可以与非织造网材结合，该非织造网材由共聚合的聚乙烯和聚丙烯、双组分聚乙烯/聚丙烯纤维例如并列双组分纤维或者包含聚乙烯纤维和聚丙烯纤维两者的共成型非织造网材结合。在这样一个实施方案中，聚乙烯蜡和聚丙烯蜡两者可以包含在弹性体制剂中，以便进一步改进在粘合层压材料中相邻层之间的相容性。
在一个实施方案中，本发明的复合弹性层压结构可以是细颈-结合的或者拉伸-结合的层压材料。在此使用的术语“细颈-结合”指弹性元件被结合到非弹性元件，同时该非弹性元件在纵向中被拉伸，产生颈缩材料。“细颈-结合层压制品”指一种复合材料，其具有至少两个层，其中一个层是颈缩的非弹性的层和另一个层是弹性层，因此产生一种材料，其在横向中是弹性的。细颈-结合层压制品的例子描述于例如Morman的美国专利5,226,992、4,981,747、4,965,122和5,336,545，其全部相关内容在此引入作为参考。
在此使用的术语“拉伸-结合”指具有至少两个层的复合材料，其中一个层是可集聚的层和另一个层是弹性层。当弹性层处于伸展状态时将所述层连接在一起，使得在将层松弛时，可集聚的层被集聚。例如，当弹性元件被延伸至少大约25％其松弛长度时，将一个弹性元件结合到另外的元件上。因此得到的复合层压材料本身可以是弹性的，因为其非弹性层能随弹性层的拉伸而运动，因为在将所述层结合期间非弹性的层形成了集聚。一类拉伸-结合的层压制品公开于例如美国专利4,720,415(Vander Wielen等)，其全部相关内容在此引入作为参考。
本发明的复合层压结构的层可以被粘合地结合在一起，而不进行加热。在层压结构中使用粘合剂结合通常是优选的，以便防止对单个层的拉伸、拉薄或者其他损害。这样的损坏可以导致层压制品中产生薄弱区域以及在预期使用条件下在层压材料中形成断裂或者破裂。
在本发明中可以使用任何适合的粘合剂，其为了形成粘合不要求提高的温度。例如，在一个实施方案中，可以使用喷涂粘合剂，例如2525A或者2096，两者可购自Findley Adhesives。
胶乳材料也可以作为将本发明层压结构中的两个层接合的粘合剂。胶乳粘合剂的例子包括Findley Adhesives的胶乳8085。在本说明书中为了任何目的提到的胶乳可以是任何胶乳，合成乳胶(例如阳离子或者阴离子胶乳)或者天然胶乳或者其衍生物。
层压复合材料的层可以任何适合的方式粘合地结合。例如，对于将弹性网材与另外的层粘合地结合以形成弹性复合层压材料的方法，图6中举例说明了一种可能的实施方案。正如可以在该图中看到的，弹性网材18和第二种网材134在成型之后使用导辊132和136汇集在一起，并且在所述层接触之前或者在接触时可以将粘合剂182施加于所述层之一或者两者上，这可以将所述复合材料的层结合在一起。例如，所述层可以在辊110和180之间的钳口138处汇集，形成粘合地结合的层压结构140。在该实施方案中，所述层可以通过单独地利用粘合剂来结合，或者任选地，当所述层被汇集时还可以将压力施加到钳口132，以进一步增强所述层之间的结合。粘合剂可以通过任何方法施加于复合材料的层之一或者两者上。例如，除图6中举例说明的喷涂法之外，可以通过任何已知的印刷、涂布或者其他的适合的转移法施加粘合剂。在一个实施方案中，粘合剂的基础重量可以为大约1gsm或者以上，例如大约2gsm到大约50gsm，更特别地大约2gsm到大约10gsm。可选择地，加入的粘合剂的基础重量可以小于大约5gsm。
本发明的层压结构可以包括2、3、4或者甚至更多的单层。例如，层压结构可以包括夹在两个其他的非弹性外层之间的单一的弹性网材。在另一个实施方案中，复合材料可以包括弹性薄膜，其可以作为层压结构的外层，和结合到所述弹性薄膜的一侧的一个或多个附加层(其可以包括附加的弹性网材)。本发明包括层压结构中任何其他的网材组合。
本发明的层压结构可以通常用于任何需要弹性材料的制品。例如，层压结构可以被转化和包含在许多不同的产品中，例如各种个人护理产品。可以使用所述新颖的层压结构的产品可以包括例如可拉伸的保护性覆盖物和包装、外衣、内衣、妇女卫生垫、失禁控制垫和一次性服装，包括失禁服装、一次性尿布、运动裤等等。
现在将参考本发明的各种实施方案，以下提出了其一个或多个实施例。每个实施例是为了解释本发明而提供的，不作为本发明的限制。事实上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在本发明中可以进行各种修正和改变，而不背离本发明的范围或者精神。
测试方法弹性基础重量该测试用于测定在制备的层压制品中弹性材料的基础重量。通过以20″每分钟的速度拉伸3″×7″样品，获得到终止值的拉伸，以在2000克-力(终止)下测定百分伸长率。到终止值的拉伸，以及层压制品基础重量，被用于计算当线料进入压延机时的弹性基础重量。通过在给定伸长率下读取负载，并且用压延机中的弹性基础重量除，计算了归一化的负载。该测试测定了材料的每单位弹性基础重量的负载响应或者拉伸效率。
流变学用于测量作为剪切速率的函数的粘度的毛细管流变仪是Rheometrics Acer 2000(高级毛细管挤出流变仪)。各种聚合物在剪切速率为10到10,0001/s下进行测试。机筒直径为20.0mm，长度为300.0mm，使用的模头的直径为1.0mm。
使用Acer 2000进行流变学测试的过程如下首先，通过挤出被测试的聚合物将机筒清洗。在挤出全部的聚合物样品之后，然后将机筒重新装载，并且允许聚合物均热。均热允许聚合物和机筒在试验温度下达到平衡。该步骤完成后，预置所考虑的剪切速率，这时设备即可进行数据采集。当力平衡时，剪切速率自动地转换为下一个预置速度，并且对于每个速度记录粘度。因此产生了报告作为剪切速率函数的粘度的图形。
应力-伸长率聚合物和层压制品的所有应力-伸长率机械测试使用Sintech 1/S框架进行。使用ASTM D 638拉伸试验法规定的I型“八字试块”模头将使用的薄膜样品裁切。将样品夹入Sintech 1/S试验框架的夹钳中，设定在2″夹具-到-夹具距离。十字头的位移被设定在2″/分钟的速度。将薄膜样品拉伸到破坏。3″×7″层压制品试样被用于测定它们的应力伸长率性质。十字头速度被设定在20″/分钟。层压制品样品在室温下(大约20℃)被拉伸到2000克。使用层压制品的初始长度、最终长度和宽度计算应力和伸长率。
应力松弛应力松弛测试使用装备有环境试验室的Instron 1122测试架进行。环境试验室被设定在100°F以表示体温。然后将材料拉伸到4.76英寸的长度(58.7％伸长率)。将3″×7″试样夹入设定在3-英寸夹具-到-夹具距离的夹钳中。然后测量在体温下的负载损失，持续12小时。计算和报告斜率和负载损失。
实施例1用于这种实施例的弹性体聚合物以粒料形式得到或者在转化之前转化成粒料。所有聚合物由三嵌段或者四嵌段主链结构组成。
弹性体聚合物制剂如以下表1中所示进行制备，表1中包括标识号，存在的组分，以及制剂的组成。
表1

图7图解地说明了在各种剪切速率下获得的四个样品的粘度。正如可以从该图中看到的，去除增粘剂提高了粘度，但是提高蜡的浓度降低了粘度。在合适地高剪切速率下，本发明聚合物制剂的粘度可与还包含增粘剂的制剂的粘度相比。因此，这些不含增粘剂的共混物适合用于任何标准加工设备。
实施例2制备了拉伸-结合的层压制品，其包含由描述于以上实施例1中的弹性体聚合物制剂组成的弹性网材。该层压制品包含结合到一个或二个纺粘外层上的本发明弹性体网材。表2显示了层压制品的在压延机中的弹性体基础重量(即在与松弛状态相反的拉伸状态中)，包括标准偏差。显示的值是至少5到12个样品的平均值。
在形成用于层压制品中的弹性网材中，将弹性体聚合物制剂加入两个挤出机的粒料贮料斗，并且形成各向异性的弹性体网材，其包含自发地结合到弹性体熔喷纤维层的基本上平行的一排排弹性体长丝的层，正如图10中描述和举例说明的。取决于每种聚合物的流变性质使用了各种通过速率、温度和挤出机速率，使得对于所有层压制品，在50％伸长率下，目标网材具有大约相同的张力值。层压制品由各向异性的弹性网材(由实施例1中使用的弹性体聚合物形成)、一个或二个纺粘外层和喷涂粘合剂组成，该粘合剂被用在材料的一个或者两个侧面上。使用的喷涂粘合剂是Findley 2525A粘合剂。
表2

正如可以从该表中看到的，在给定的标准偏差内，在外层的两个侧面上施加粘合剂对所有测量和计算的性能具有可以忽略的影响。
示于该表中的到终止值的拉伸(STS)值的对比，对于不合增粘剂的聚合物制剂，得到了以下结论·制剂中提高的蜡水平降低了层压制品的到终止值的拉伸。然而，对于实验的聚合物，到终止值的拉伸比值的实际值与包含蜡和增粘剂的对照相比是较高的。基础聚合物S-EP-S-EP给出最高的STS。
·就到终止值的拉伸性质而论，70/30S-EB-S聚合物显示与S-EP-S-EP聚合物类似的性质。
图8显示了就层压制品中的弹性体的基础重量而论的在室温下(大约20℃)作为伸长百分率函数的归一化的负载。从该图可以看到，70/30组成(样品ID#11)给出最高的负载-伸长率响应。这说明了蜡的增强能力。85∶15(样品ID#10)和80∶20(样品ID#8)组成表现出基本上相同的情况。然而，包含增粘剂和蜡的对照(样品ID#12)对于任何伸长率给出最低的负载响应。这说明增粘剂作为增强剂的不利影响。在50到60％伸长率下，明显地，不含增粘剂的S-EP-S-EP聚合物，与包含蜡和增粘剂的对照(S-EP-S-EP)相比，产生较好的负载响应。
图9显示了就层压制品中的弹性体的基础重量而论的在体温下(大约37℃)作为伸长百分率函数的归一化的负载。正如可以看到的，类似于示于图8中的在室温下的响应，负载损失是成比例的，并且对于给定的伸长率，70/30制剂仍然保持其较高的负载响应。
图11给出了某些层压制品的应力-伸长率性质的示意图。特别地，图11说明了在以上表2中描述的样品ID8、9、11和16的应力-伸长率性质。从图10中可以看到，使用橡胶弹性理论对共混物进行计算的层压制品的初始模量是相同的，在实验误差内，并且在50％伸长率下的负载是相互可比的。包含S-EB-S三嵌段共聚物和30％蜡、不含增粘剂的制剂(样品ID16)给出最好的应力-伸长率性质。
以下表3给出所研究的各种层压制品的12-小时体温负载损失和负载损失随着时间变化的曲线的斜率。已经发现，层压制品的负载损失和斜率图基本上与用于制造该层压制品的弹性网材的负载损失和斜率值相同。这些材料参数的无变化的性质说明，将聚合物转化成复合(层压)材料的方法没有引入任何附加的弹性损失。从该表中可以看到，100％四嵌段基础聚合物(样品ID#14)损失大约58％的初始负载并且具有0.10的负斜率。还可以看到，80/20(样品ID8和8a，其是按照样品ID8的条件制备的第二个层压制品)和70/30(样品ID11)四嵌段和包含蜡的聚合物的负载损失大小和应力松弛值等同于或者稍微低于对照样品(样品ID12)。加入增粘剂稍微提高了斜率。然而，85/15共混物(样品ID#10)分别给出较低的51％的负载损失和0.08的负斜率。70/30S-EB-S/蜡聚合物层压材料(样品ID16)显示很好的弹性特性，负载损失仅仅为50％，负斜率仅仅为0.07。图12和13显示了表3中的数据的柱状图表。
表3

应当理解，为了举例说明的目的给出的上述实施例不被认为是对本发明范围的限制。虽然以上仅仅详细描述了少数本发明的示例性实施方案，但是本领域技术人员容易理解，在不背离本发明的新颖教导和优点的前提下，可以对示例性实施方案进行许多修正。因此，所有这类修正被认为包含在本发明范围内，本发明的范围由以下权利要求和所有其等效物定义。此外，应当认识到，可以想到许多实施方案，它们不能获得某些实施方案的全部优点，但是缺少具体的优点的实施方案并不必然在本发明的范围之外。
权利要求
1.一种弹性网材，其包含弹性体嵌段共聚物，其包含至少一个包含苯乙烯部分的热塑性嵌段和至少一个选自共轭二烯、低级链烯聚合物和其饱和等效物的弹性体聚合物嵌段；和大于0％和小于大约50％重量的聚烯烃蜡。
2.权利要求1的弹性网材，其中弹性网材具有的基础重量小于大约16克每平方米。
3.权利要求1的弹性网材，其中当弹性网材被伸长其非拉伸长度的大约50％时，该弹性网材具有至少大约450克力的张力。
4.权利要求1的弹性网材，其中该弹性网材包括纤维非织造弹性网材。
5.权利要求4的弹性网材，其中纤维非织造弹性网材包括熔喷网材。
6.权利要求4的弹性网材，其中纤维非织造弹性网材包含弹性体长丝。
7.权利要求4的弹性网材，其中纤维非织造弹性网材包括纺粘弹性网材。
8.权利要求4的弹性网材，其中纤维非织造弹性网材包括共成型网材。
9.权利要求1的弹性网材，其中弹性网材包括挤出弹性薄膜。
10.权利要求1的弹性网材，其中弹性体嵌段共聚物包括二嵌段共聚物。
11.权利要求1的弹性网材，其中弹性体嵌段共聚物包括三嵌段共聚物。
12.权利要求11的弹性网材，其中三嵌段共聚物包括聚苯乙烯/聚(乙烯-丙烯)/聚苯乙烯嵌段共聚物。
13.权利要求11的弹性网材，其中三嵌段共聚物包括聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯嵌段共聚物。
14.权利要求1的弹性网材，其中嵌段共聚物包括四嵌段共聚物。
15.权利要求14的弹性网材，其中四嵌段共聚物包括聚苯乙烯/聚乙烯/聚(乙烯-丙烯)/聚苯乙烯嵌段共聚物。
16.权利要求14的弹性网材，其中四嵌段共聚物包括聚苯乙烯/聚(乙烯-丙烯)/聚苯乙烯/聚(乙烯-丙烯)嵌段共聚物。
17.权利要求1的弹性网材，其中聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和其混合物。
18.权利要求1的弹性网材，其中聚烯烃蜡选自乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物和其混合物。
19.权利要求1的弹性网材，其中弹性网材包含大约5％到大约40％重量的聚烯烃蜡。
20.权利要求1的弹性网材，其中弹性网材基本上不含增粘剂。
21.权利要求20的弹性网材，其中弹性网材不包含增粘剂。
22.一种弹性层压结构，其包含弹性网材，其包含大于0％和小于大约50％重量的聚烯烃蜡和弹性体嵌段共聚物，该弹性体嵌段共聚物包含至少一个包含苯乙烯部分的热塑性嵌段和至少一个选自共轭二烯、低级链烯聚合物和其饱和等效物的弹性体聚合物嵌段；和粘合地固定到该弹性网材上的第二个网材。
23.权利要求22的弹性层压结构，其中弹性网材具有的基础重量小于大约16克每平方米。
24.权利要求22的弹性层压结构，其中当弹性网材被伸长其非拉伸长度的大约50％时，该弹性网材具有至少大约450克力的张力。
25.权利要求22的弹性层压结构，其中第二个网材使用除热熔粘合剂以外的喷涂粘合剂粘合地固定到所述弹性网材上。
26.权利要求22的弹性层压结构，其中第二个网材包括非织造网材。
27.权利要求26的弹性层压结构，其中第二个网材包括包含聚烯烃纤维的熔喷或者纺粘非织造网材。
28.权利要求27的弹性层压结构，其中所述聚烯烃纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和其混合物。
29.权利要求27的弹性层压结构，其中聚烯烃纤维包括双组分纤维。
30.权利要求27的弹性层压结构，其中聚烯烃纤维和聚烯烃蜡包含相同的聚烯烃。
31.权利要求22的弹性层压结构，其中弹性体嵌段共聚物包含一个或多个聚乙烯-聚丙烯嵌段。
32.权利要求22的弹性网材，其中弹性网材包含聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯嵌段共聚物。
33.权利要求22的弹性网材，其中弹性网材包含聚苯乙烯/聚乙烯/聚(乙烯-丙烯)/聚苯乙烯嵌段共聚物。
34.权利要求22的弹性层压结构，其中弹性层压结构是拉伸-结合的层压制品。
35.权利要求22的弹性层压结构，其中弹性层压结构是细颈-结合的层压制品。
36.权利要求22的弹性层压结构，其中弹性网材选自熔喷网材、纺粘网材、各向异性的网材和薄膜。
37.权利要求22的弹性层压结构，其中弹性网材包含长丝。
38.权利要求22的弹性层压结构，其中弹性网材包括共成型网材。
39.权利要求22的弹性层压结构，其中弹性网材基本上不含增粘剂。
40.权利要求39的弹性网材，其中弹性网材不包含增粘剂。
41.权利要求22的弹性层压结构，其中所述层压结构还包含至少一个附加层。
42.一种弹性层压结构，其包含弹性网材，其包含大于0％和小于大约50％重量的聚烯烃蜡和弹性体嵌段共聚物，该弹性体嵌段共聚物包含至少一个包含苯乙烯部分的热塑性嵌段和至少一个选自共轭二烯、低级链烯聚合物和其饱和等效物的弹性体聚合物嵌段；第二个网材；和在弹性网材和第二个网材之间、将弹性网材和第二个网材粘合地固定在一起的喷涂粘合剂。
43.权利要求42的弹性层压结构，其中第二个网材包括非织造网材。
44.权利要求43的弹性层压结构，其中第二个网材包括包含聚烯烃纤维的熔喷或者纺粘非织造网材。
45.权利要求44的弹性层压结构，其中所述聚烯烃纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和其混合物。
46.权利要求44的弹性层压结构，其中所述聚烯烃纤维包括双组分纤维。
47.权利要求44的弹性层压结构，其中聚烯烃纤维和聚烯烃蜡包含相同的聚烯烃。
48.权利要求42的弹性层压结构，其中弹性体嵌段共聚物包含一个或多个聚乙烯-聚丙烯嵌段。
49.权利要求42的弹性层压结构，其中嵌段共聚物包括聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯嵌段共聚物。
50.权利要求42的弹性层压结构，其中嵌段共聚物包括聚苯乙烯/聚乙烯/聚(乙烯-丙烯)/聚苯乙烯嵌段共聚物。
51.权利要求42的弹性层压结构，其中弹性层压结构是拉伸-结合的层压制品。
52.权利要求42的弹性层压结构，其中弹性层压结构是细颈-结合的层压制品。
53.权利要求42的弹性层压结构，其中弹性网材选自熔喷网材、纺粘网材、各向异性的网材和薄膜。
54.权利要求42的弹性层压结构，其中弹性网材包含长丝。
55.权利要求42的弹性层压结构，其中弹性网材基本上不含增粘剂。
56.权利要求55的弹性层压结构，其中弹性网材不包含增粘剂。
57.权利要求42的弹性层压结构，其中所述层压结构还包含至少一个附加层。
58.一种个人护理产品，其包含一种弹性层压结构，其中所述弹性层压结构包含(a)弹性网材，其包含大于0％和小于大约50％重量的聚烯烃蜡和弹性体嵌段共聚物，该弹性体嵌段共聚物包含至少一个包含苯乙烯部分的热塑性嵌段和至少一个选自共轭二烯、低级链烯聚合物和其饱和等效物的弹性体聚合物嵌段；(b)第二个非织造网材；和(c)在弹性网材和第二个网材之间、将弹性网材第二个网材粘合地固定在一起的喷涂粘合剂。
59.权利要求58的个人护理产品，其中所述第二个网材包括包含聚烯烃纤维的熔喷或者纺粘非织造网材，所述聚烯烃纤维选自聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和其混合物。
60.权利要求59的个人护理产品，其中聚烯烃纤维和聚烯烃蜡包含相同的聚烯烃。
61.权利要求58的个人护理产品，其中弹性层压结构是拉伸-结合的层压制品。
62.权利要求58的个人护理产品，其中所述弹性网材包含长丝。
63.权利要求58的个人护理产品，其中弹性层压结构是细颈-结合的层压制品。
64.权利要求58的个人护理产品，其中所述弹性网材包括熔喷网材、纺粘网材或者薄膜。
65.权利要求58的个人护理产品，其中所述弹性网材基本上不含增粘剂。
66.权利要求58的个人护理产品，其中所述层压结构包括至少一个附加层。
67.权利要求58的个人护理产品，其中所述个人护理产品是一次性服装。
68.权利要求58的个人护理产品，其中所述一次性服装选自失禁服装、一次性尿布和一次性运动裤。
69.权利要求58的个人护理产品，其中所述个人护理产品包括保护性覆盖物。
70.权利要求58的个人护理产品，其中所述个人护理产品是妇女卫生垫。
71.权利要求58的个人护理产品，其中所述个人护理产品是失禁控制垫。
全文摘要
本发明涉及改进的弹性材料。更具体地，本发明涉及低基础重量弹性网材，例如弹性薄膜和弹性体纤维熔喷或者纺粘网材，其可以包含弹性体纤维和/或弹性体连续长丝。本发明还涉及包含所述弹性网材的层压结构。所述弹性网材包含弹性体嵌段共聚物和聚烯烃蜡，并且不包含增粘剂。本发明的低基础重量弹性网材在伸长时可以显示等于或者大于具有较高基础重量的过去已知的弹性网材的张力值的张力值。本发明的弹性层压结构包括至少一个弹性网材的层，其粘合地结合到一个或多个其他网材上，例如织造或者非织造网材。按照本发明生产的弹性层压结构具有明显良好的均匀性、手感、松密度、强度和弹性，同时降低了所要求的原材料的量。此外，公开的层压结构的单层具有改进的互相相容性，并且可以显示改进的层间结合。
文档编号D04H13/00GK1720361SQ03825738
公开日2006年1月11日 申请日期2003年9月26日 优先权日2002年12月31日
发明者O·P·托马斯 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司