含离聚物的热熔胶粘剂的制作方法

专利名称：含离聚物的热熔胶粘剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及热熔胶粘剂组合物，更具体而言，涉及包含离聚物的热熔胶粘剂及其作为弹性附着胶粘剂(elastic attachment adhesive)的用途。
背景技术：
热熔胶粘剂被广泛用于各种商业和工业应用，例如产品组装和包装。此类热熔胶粘剂在处于熔融状态时被施用于基材，并被冷却以硬化胶粘剂层。大多数商业可得的热熔胶粘剂需要350或更高的温度，以确保所有组分完全熔化，并且达到令人满意的应用粘度。对这样的高温的需求不是没有问题。高温增加了操作者在烧伤和吸入残余挥发物方面的危险。另外，高温需要更多的能量，这给制造设备提出了更高的要求。使用低聚合物/弹性体含量或低分子量组分或高蜡含量，可以制备可在低于300的温度下施用的胶粘剂组合物。尽管这些组合物实现了低应用粘度，然而存在着所产生的粘合性能的损失，例如韧性、耐热性和有时对基材的特定粘合性。虽然具有高耐热性的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)型胶粘剂的组合物在本领域中已经被提出，例如参见美国专利号6,117,945，然而提供韧性、强度以及对期望基材的特定粘合性的低应用温度(例如低于300)的热塑性弹性体型胶粘剂还未得以实现。因此，需要即使用低分子量组分制备以在低温下应用，仍表现出优良的粘合强度和极佳的韧性、拉伸强度和应用粘度的热塑性弹性体型胶粘剂。本发明正是着眼于本领域中的这种需求。
发明概述
本发明提供了可以被配制为在低温下应用而仍然提供极佳韧性的胶粘剂，例如在大约200至大约300的温度下。本发明的胶粘剂在非纺织物中的弹性附着应用上特别有用，例如用在婴儿尿布、训练裤(training pant)和成人失禁服装(adult incontinence garment)的制造上。本发明的一个方面涉及含有热塑性弹性体、粘性树脂和离聚物树脂的热熔胶粘剂。在一个实施方案中，基于胶粘剂组合物的总重，本发明的胶粘剂包括大约0.5至大约55wt％的热塑性弹性体、大约30至90wt％的粘性树脂和大约0.1至40wt％的离聚物树脂。本发明的胶粘剂也可以期望地包括可达大约40wt％的稀释剂和可达大约25wt％的蜡。本发明的另一个方面涉及含有热熔胶粘剂的制品，其中所述胶粘剂包括热塑性弹性体、粘性树脂和离聚物树脂。制品一般含有至少一种基材。在一个实施方案中，制品是含有这样的胶粘剂的尿布。该胶粘剂在含有弹性区的制品的弹性附着应用中发现特别的用途，例如在一次性吸收服装中所发现的，其含有一个或多个被放置以接触穿戴者的腿部和/或腰部的弹性翻边(elastic cuff)。在一个特别优选的实施方案中，弹性基材包括弹力纤维。本发明的又一个方面涉及将基材与相似或不相似基材粘结的方法，包括以下步骤将熔融的热熔胶粘剂组合物施用于至少第一基材；使至少第二基材与存在于所述第一基材上的胶粘剂接触，由此所述第一和第二基材被粘结在一起。用在该方法中的胶粘剂组合物含有热塑性弹性体、粘性树脂和离聚物树脂。在一个特别优选的实施方案中，至少一种基材是弹性体聚氨酯纤维(弹力纤维)。另一个优选的实施方案涉及在一次性吸收产品的构造中将机织物或非机织织物基材与相似或不相似的基材粘结的方法。
发明详述[10]在此完整地引入这里引用的所有文件作为参考。本发明提供了热熔胶粘剂组合物。本发明的组合物可以有利地被配制为在低温下应用，即可以在大约200至大约300之间的温度下应用，并仍提供优异的韧性、耐热性和特定粘合性。在一个实施方案中，所述胶粘剂在高于大约250的温度下被应用，优选在大约270至大约285的温度下应用。在另一个实施方案中，所述胶粘剂可以在250、低至大约200的温度下被应用。可以在低温(大约300至大约200)下被应用的热熔胶粘剂作为弹性附着胶粘剂特别有用，因为与使用传统热熔胶粘剂时相比，很多纤维可以被拉伸得更长而不断裂。[12]当其被用在弹性附着应用中时，一个特别期望的性能是蠕变性能。在此类应用中，具有优异韧性的胶粘剂是优选的。本发明的胶粘剂具有弹性附着应用以及其它应用所需的那些性能。因此，所述胶粘剂在制作弹性非机织织物和婴儿尿布、训练裤、成人失禁贴身短内裤或内衣以及类似物中特别有用。本发明的热熔胶粘剂含有热塑性弹性体、粘性树脂和离聚物树脂，以及如果需要的话，含有其它添加剂，例如稀释剂、蜡及类似物。本发明的胶粘剂一般包括大约0.5至大约55wt％，优选大约5至大约55wt％的至少一种热塑性弹性体。可以被用于制备本发明胶粘剂组合物中热塑性弹性体组分的聚合物是具有通式结构A-B-A的嵌段共聚物，其中聚合物端嵌段A是非弹性聚合物嵌段，其如均聚物，具有大约20℃以上的玻璃化转变温度，而弹性聚合物中间嵌段B来源于可以被部分或基本氢化的异戊二烯、丁二烯或异丁烯或它们的混合物。此外，所述共聚物可以是线性或支化的。一般的支化结构包含具有至少三个分支的弹性部分，所述分支可以从中心轴辐射出去，或者另外地，可以连接在一起。非弹性端嵌段A可以含有乙烯基单体例如乙烯基芳烃(vinylarenes)、乙烯基吡啶(vinyl pyridines)、乙烯基卤化物(vinyl halides)和羧酸乙烯酯(vinyl carboxylates)，以及丙烯酸单体例如丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸的酯等的均聚物或共聚物。一乙烯基芳烃(monovinylaromatic hydrocarbons)特别包括苯系列中的那些，例如苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯和乙基乙烯基苯，以及双环一乙烯基化合物，例如乙烯基萘以及类似物。其它非弹性聚合物嵌段可以衍生自α-烯烃、烯化氧、缩醛、氨基甲酸乙酯等。苯乙烯是优选的。构成热塑性弹性体共聚物剩余部分的弹性中间嵌段B组分一般衍生自异戊二烯、丁二烯或异丁烯，其可以是氢化的，例如，如在美国专利号3,700,633中所教导的。丁二烯的氢化可以是部分的或者基本彻底的。选择的条件可以例如被用于氢化弹性丁二烯嵌段，而不会这样改性乙烯基芳烃聚合物嵌段。其它条件可以被选择以沿着聚合物链基本均匀地氢化，其弹性和非弹性嵌段在几乎相同的程度上被氢化，这可以是部分或基本完全的。氢化的聚合物是优选的，以在加工过程中最小化降解，降解对于较高分子量聚合物而言是一个更为严重的问题。[17]本发明的胶粘剂一般包括大约30至大约90wt％的粘性树脂。优选的胶粘剂组合物将包括大约40至大约80wt％，更优选大约40至大约65wt％的粘性树脂，粘性树脂与热塑性弹性体的中间嵌段相容。优选的是环球软化点大约25℃以上的增粘剂。合适的增粘剂包括任何相容的树脂或它们的混合物，例如(1)天然或改性松香，例如脂松香、木松香、浮油松香、蒸馏松香、氢化松香、二聚松香和聚合松香；(2)天然或改性松香的甘油酯和季戊四醇酯，例如浅色木松香的甘油酯、氢化松香的甘油酯、聚合松香的甘油酯、氢化松香的季戊四醇酯以及松香的酚醛改性的季戊四醇酯；(3)天然萜烯的共聚物和三元共聚物，例如苯乙烯/萜烯和α-甲基苯乙烯/萜烯；(4)软化点大约80°至150℃的多萜树脂，软化点如用ASTM方法E28，58T所测；该多萜树脂一般由萜烯烃类例如已知为蒎烯的双环单萜，在弗瑞德-克来福特催化剂存在下，在适当的低温下聚合形成；也包括氢化的多萜树脂；(5)酚醛改性的萜烯树脂以及它们的氢化衍生物，例如，如由双环萜烯和酚在酸性介质中缩合而形成的树脂产品；(6)球环软化点大约70至135℃的脂族石油烃类树脂；该树脂由主要由烯烃和二烯烃组成的单体聚合而形成；也包括氢化的脂族石油烃类树脂；(7)脂环族石油烃类树脂以及它们的氢化衍生物，和(8)脂族/芳族或脂环/芳族共聚物以及它们的氢化衍生物。用在此处的优选的增粘剂包括多萜，例如来自Goodyear的Wingtack 95；脂族树脂，例如来自Hercules的Hercures C；脂环树脂，例如来自Eastman的Eastotac H100R；和脂族/芳族或脂环/芳族树脂，例如来自ExxonMobil Chemical Company的ESCOREZ 5600。更优选的是脂族和脂环树脂。对具体增粘剂的需求和选择可以取决于所使用的具体的弹性嵌段共聚物。本发明的胶粘剂将包括可达大约40wt％，一般为大约0.1wt％至大约15wt％，更典型地小于大约10wt％，甚至更一般达大约5wt％的离聚物树脂或它们的混合物。有用的离聚物是含有但不限于被Na+、Li+、Ca++、Mg++、Zn++、Ba++或Al+++或其它金属离子中和或部分中和的羧酸盐、磺酸盐或膦酸盐的化合物的聚合物或共聚物。在共聚物中离子含量的百分比可以被改变，以及中和的百分比也可以被改变。用在本发明实践中的离聚物是商业可得的。例如，有丙烯酸型离聚物，诸如来自Honeywell的ACLyn、来自DuPont的Surlyn和来自ExxonMobil的Escor和Iotek，它们是乙烯与被金属离子中和的丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物。同样可得的是丁二烯-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物，例如来自B.F.Goodrich的Hycar。有用的离聚物包括全氟离聚物。这样的离聚物是商业可得的。例子包括DuPont的Nafion和Asahi Glass Company的Flemion。另外，可能期望在胶粘剂中掺入可达大约30wt％的端嵌段粘性树脂。在胶粘剂冷却之后，端嵌段粘性树脂主要留在热塑性弹性体的非弹性体嵌段中。此类树脂的代表是基于混合C9石油蒸馏流的主要为芳族树脂，例如供应自Hecures的Hecures物料，或者是基于芳族单体的纯或混合单体流的树脂，例如乙烯基甲苯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、苯并呋喃或茚的均聚物或共聚物。优选的是基于α-甲基苯乙烯的那些，其供应自Hercules，商品名为Kristalex。如果存在，所述端嵌段树脂一般以大约5至大约30wt％的量被使用，优选地小于大约20wt％。在胶粘剂中，也可以存在可达大约40wt％，优选大约5至大约30wt％的油或其它液体稀释剂，其在特性上主要是脂族的，且与热塑性弹性体中间嵌段相容。例子包括增塑剂，例如石蜡石油润滑油和环烷石油润滑油、高度精制的不含芳烃的石蜡和环烷食品和工业级白石油矿物油，以及液体增粘剂，例如聚丁烯、聚丙烯、多萜等的合成的液体低聚物。合成的系列操作油是高粘性低聚物，其为中到高分子量的永久为流体的液体单烯烃、异构烷烃或烷烃。液体增塑或增粘稀释剂包括多萜，例如供应自Goodyear的Wingtack 10和供应自ExxonChemical的基于C5原料流的Escorez 2520。其它液体稀释剂包括聚异戊二烯，以LIR 50供应自Kuraray，和以名称Indopol供应的Amoco的聚丁烯。最优选的是石蜡油结合Escorez 2520，Escorez 2520为聚合的C5石油原料流。同样，任选地，可以存在可达大约25wt％，优选可达大约5wt％的蜡。适合用在本发明中的蜡包括石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、副产品聚乙烯蜡、费-托合成过程中得到的蜡、氧化的费-托合成过程中得到的蜡和官能化蜡，例如羟基硬脂酰胺蜡和脂肪酰胺蜡。在本领域中通常使用术语合成的高熔点蜡以包括高密度低分子量聚乙烯蜡、副产物聚乙烯蜡和费-托合成过程中得到的蜡。改性蜡可以被用在本发明的实践中，其包括乙酸乙烯酯改性的蜡，例如AC-400(Honeywell)和MC-400(供应自Marcus Oil Company)；马来酐改性的蜡，例如Epolene C-18(供应自Eastman Chemical)和AC-575A和AC-575P(供应自Honeywell)；以及氧化蜡。特别优选的是聚乙烯蜡。如果使用，蜡一般以至少大约2wt％的量存在。最后，一般用在橡胶基压敏胶粘剂的生产中的防老剂可以以可达大约3wt％的量存在。在此处所使用的有用的稳定剂或防老剂中包括高分子量受阻酚和多官能酚，例如含硫和磷的酚。受阻酚是本领域普通技术人员熟知的，其特征为同样含有空间上庞大的基团的酚类化合物，该庞大的基团紧密靠近它的酚羟基基团。具体而言，叔丁基基团一般在相对于酚羟基基团的至少一个邻位上被取代到苯环上。代表性的受阻酚包括1，3，5-三甲基2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟苄基)苯；四-3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸季戊四醇酯；4，4′-亚甲基双(2，6-叔丁基苯酚)；4，4′-硫代双(6-叔丁基-邻甲酚)；2，6-二叔丁基苯酚；6-(4-羟基苯氧基)-2，4-双(正辛基硫代)-1，2，5-三嗪；二-正十八烷基3，5-二叔丁基-4-羟苄基膦酸酯；2-(正辛基硫代)乙基3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯；和山梨醇六[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)-丙酸酯]。使用本领域已知的技术，可以制备热熔胶粘剂。一般地，通过在大约100至200℃的温度下掺合处于熔化的组分，直到获得均匀的掺合物，可以制备胶粘剂组合物。各种掺合的方法是已知的，并且产生均匀掺合物的任何方法都是令人满意的。一种优选的胶粘剂组合物包括(a)大约5至大约35wt％的热塑性弹性体，例如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异丁烯苯乙烯(SIBS)、苯乙烯-b-乙烯/丁烯-b-苯乙烯(SEBS)和/或苯乙烯-b-乙烯/丙烯-b-苯乙烯(SEPS)或星形共聚物(SI)n和/或(SB)n，其中n等于或大于3，(b)大约40至大约70wt％的粘性树脂，其与(a)中所列的嵌段共聚物的中间嵌段相容，(c)大约5至大约30wt％的热塑性烃类增粘剂，其与(a)中所列的嵌段共聚物的端嵌段相容，(d)大约0.1至大约15wt％的离聚物树脂，(e)从0至大约30wt％的稀释剂，例如矿物油，和(f)从0至大约5wt％的蜡。通过本领域已知的任何方法，胶粘剂可以被应用于期望的基材上，这些方法包括而不限于辊涂、涂抹(painting)、干刷、浸涂、喷涂、缝口挤压涂布、旋涡喷涂(swirl spraying)、印刷(例如喷墨印刷)、苯胺印刷、挤压、雾化喷涂、凹版印刷(提花轮转移(pattern wheel transfer))、静电、气相沉积、纤维化(fiberization)和/或丝网印刷。本发明的胶粘剂用作定位胶粘剂(positioning adhesives)、芯胶粘剂(core adhesives)或弹性胶粘剂，并且特别适合用于物品的制造中，这些物品包括但不限于一次性吸收制品，例如尿片、成人失禁产品、床垫；卫生巾以及其它吸收产品，例如口水兜、创伤敷料和手术用披肩(surgical capes)或布帘，其可以被用于吸收液体，例如水和盐水，以及体液，例如尿、月经和血液。胶粘剂可以用于将非机织织物或机织物与另一种基材或组件粘结。第二基材可以是另一种非机织织物、机织物或不相关的材料。本发明提供吸收制品，其包括液体可渗透顶层、液体不可渗透底层和置于顶层与底层之间的吸收元件。一般地，底层为复合片，其包括通过胶粘剂相互连接的液体不可渗透层和非织造布。本发明包括用或者不用一种或多种弹性线(elastomeric strand)或弹性带制作的复合材料和一次性吸收产品。当吸收结构或产品被制造时，它一般经历很多不同的步骤，其间部件或组件被相互连接。例如，顶层和底层的部分一般被粘结在一起。同样，就吸收结构或产品引入弹性区例如弹性腰带或弹性腿部镶边或腿部翻边的程度而言，弹性线(elastic strand)或弹性带(elastic ribbon)一般与一个或多个基层材料、基材或织物的一部分粘结。“粘结的(Bonded)”和“附着的(attached)”指的是两个元件的接合、黏着、连接或类似情况。当两个元件直接相互粘结或间接相互粘结(例如，如当每个元件直接与中间元件粘结时)时，它们被认为是粘结在一起的。如此处所用，“部件(piece)”或“组件(component)”是指用于帮助构成复合材料或吸收产品的不连续的部分、网状物、或一些其它元件。此类不连续部分或网状物的例子在下面予以讨论。如此处所用，“弹性线(elastic strand)”包括聚合物组分，例如，但不限于聚醚酯；聚氨酯；聚酰胺；聚丙烯酸酯；或它们的组合，包括无规、嵌段或接枝共聚物，例如聚酯-b-聚氨酯嵌段共聚物、聚醚-b-聚氨酯嵌段共聚物、苯乙烯嵌段共聚物(styrenic block copolymers)和/或聚醚-b-聚酰胺嵌段共聚物。弹性线的例子包括LYCRA、由Invista，Inc.销售的复丝弹性线(multifilament elastomeric thread)以及由GlobeManufacturing Company制造的弹性线GLOSPAN。对于那些包括弹性线、弹性带或其它弹性材料的复合材料而言，“抗蠕变性(creep-resistance)”或“抗蠕变值(creep-resistance value)”指的是将一种或多种弹性材料与至少一个部件相附着的特定系统的弹性线支持力。例如，如果胶粘剂以液体形式被应用于第一部件，然后对着所述胶粘剂和第一部件压上一个或多个弹性线，以使所述一个或多个弹性线附着于所述第一部件，然后抗蠕变性就是一个线或多个线与所述第一部件之间的粘结质量的量度。一般而言，一个或多个弹性线将夹在第一部件和第二部件之间，或者通过将部件在线上折叠而被封入。词语“非织造布(nonwoven)”或“非机织织物(nonwoven web)”指的是不用纺织品纺织或编织工艺而形成的织物材料。词语“织物(fabrics)”被用于指所有纺织的、编织的和非织造纤维织物。构成非织造布的纤维一般具有1.5至3.5但尼尔的线密度。构成非织造布的纤维并非特别拘泥于形态或材料，只要纤维直径落在上述范围内。可以使用长的连续的纤维或者短纤维。用于组成非织造布的各个纤维可以是合成的、天然存在的或者所述两种的组合。纤维包括热塑性合成纤维，例如聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维和聚酰胺纤维；天然纤维，例如棉、麻和毛；以及再生纤维，例如粘胶纤维(rayonfibers)和醋酯纤维。各个纤维可以相互进行机械的、化学的或热粘结。非织造布一般具有10至35g/m2的单位面积重量。非织造布在商业上被用于多种应用，包括绝缘、包装(例如，食品，诸如肉)、家用擦拭布(household wipe)、手术用布帘、医用敷料，以及用在一次性制品中，例如尿布、成人失禁产品和卫生巾。机织物是紧密相关的材料，其中各个纤维可以相互被化学粘结或者可以不被相互化学粘结。“液体可渗透的顶层”一般包括非织造织物；纺粘、熔喷或粘合-粗梳(bonded-carded)的织物，其由合成的聚合物长丝或纤维组成，例如聚丙烯、聚乙烯、聚酯或类似物；多孔薄膜(perforated film)；或天然聚合物长丝或纤维织物，例如粘胶丝或棉花。“液体不可渗透的底层”一般包括防潮材料，例如膜、机织物、非机织织物、膜的层压件或类似物。例如底层可以包括基本不透液体的塑料薄膜例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或类似材料的网或片。底层的功能是将液体例如水、尿、月经或血容纳在一次性吸收产品的吸收芯内，以及保护寝具和/或佩带者的外部衣服不被弄脏。用作一次性吸收产品中的底层的材料一般对液体是不能渗透的，但是优选对蒸汽是可渗透的。例子是液体不可进入的材料，例如聚烯烃膜，诸如聚丙烯和聚乙烯，以及蒸汽可透过的材料，例如微孔聚烯烃膜，有时被称为透气性膜。如上所述，一些一次性吸收制品被构建为具有各种类型的弹性化腰带和弹性腿部镶边或腿部翻边。构建弹性化区域的一种方法是将弹性线引入层压件中，然后，在一次性吸收产品被构成时，将所述层压件附着于该一次性吸收产品的局部。例如，将弹性线层压在聚合物膜层和/或机织物或非织造布的层之间，以提供具有弹性区的吸收产品。完全折叠层(Folded-over layers)也被用于将选择的材料线封入或包封。这些完全折叠层被用于将弹性线封入一次性尿布和其它一次性吸收制品的腰带、腿部翻边和内部阻挡翻边(inner barrier cuff)组件内。聚合物膜或多个聚合物膜、机织物或非织造布的层和/或完全折叠层可以是上面所讨论的顶层和/或底层的整体部分，或者可以是附着于顶层和/或底层的单独部分。为了将弹性线引入被制造的产品中，一般将一线轴的线放置在解开架上。然后线在机器纵向被连续地解开，线被附着在基材如底层材料上，以提供复合材料。为了该应用，“部件”或“组件”包括织物，例如上述基材或基底层材料。如上所述，基层材料的例子包括但不限于聚合物膜和/或机织物或非织造布。同样，如上所述，弹性线一般被夹在两种不同的基层材料层之间，或者夹在基层材料的完全折叠部分之间，以形成复合材料。在本发明的实践中，使用本发明的胶粘剂，线有利地被附着于基层材料或材料。为了产生弹性区，当线附着于基层材料而形成基材复合材料时，将其拉伸。该拉伸的弹性线倾向于缩回并且聚拢复合材料，从而赋予复合材料弹性性能。如上所述，复合材料可以被形成以在一次性吸收产品中提供弹性腰带或腿部镶边。本发明的胶粘剂可以被用于连接顶层与底层。可选地，所述胶粘剂可以被用于粘附顶层或底层与一次性吸收产品的其它组件，例如机织物层、腿部袋盖(leg flaps)、固定耳状物(fastening ears)、带或垂片(tabs)或者本领域普通技术人员熟知的一般用于构建一次性吸收产品的其它组件。本发明的胶粘剂作为弹性附着胶粘剂是特别有用的。需要具有优异可拉伸性和弹性的材料来制造各种一次性和耐用制品，例如，诸如失禁垫、一次性尿布、训练裤、衣服、内衣、运动服装、汽车装饰(automotive trim)、挡风雨条(weather-stripping)、衬垫(gaskets)和家具装饰。可拉伸性和弹性是例如可以实现与佩带者的身体或者用品的结构紧密符合贴身功能的性能特性。尽管很多材料已知在室温下表现出优异的应力-应变特性和弹性，然而，期望弹性材料在高温例如体温下，或者在夏季数月的汽车内部，在重复使用、拉伸和缩回过程中，提供适应的或贴实的适合。所述胶粘剂在作为弹性附着胶粘剂用于非机织织物应用中发现特别的用途，例如婴儿尿布或成人失禁用品。除了非织造市场，本发明的热熔胶粘剂在包装、印染(converting)和装订市场中是有用的，其中需要降低应用温度，同时保持胶粘剂的韧性和强度。一次性弹性制品一般是通过制造技术的组合由聚合物膜、弹性纤维、非织造片和/或吸收材料制备的复合材料。通过熟知的方法，例如熔纺或湿法纺丝和任选络纱，可以制备弹性纤维。通过纺粘(spunbonding)、非织造布熔喷法(melt blowing)、水刺法(hydroentangling)、机械缠结成网(mechanical entangling)及类似技术可以制备非织造层。膜和片形成方法一般包括已知的挤压和共挤压技术，例如吹塑薄膜、平挤薄膜(cast film)、型材挤塑、注射成型(injection molding)、挤压贴胶和挤压成片(extrusion sheeting)。聚合物膜优选是液体不可透过材料，诸如聚烯烃膜，例如聚丙烯和聚乙烯，以及蒸汽可透过材料，例如微孔聚烯烃膜，有时被称为透气性薄膜。通过熟知的模塑、热成型和型材挤塑技术，可以制备耐用的弹性制品，例如汽车门和窗装饰、衣服腰带线或带(clothing waist-band threadsor strips)和建筑挡风雨条(building weather-stripping)。当一种材料在施用偏置力(biasing force)之后，其特征为具有高百分比弹性回复(即低百分比永久应变(low percent permanent set))时，该材料一般被认为是弹性的。理想地，弹性材料以三个独立于温度的性质的组合为特征，即低百分比永久应变、应变时低的应力或荷载(lowstress or load at strain)和低百分比应力或载荷松弛。也就是说，在低至升高的使用温度下应当(1)具有低应力或载荷要求，以拉伸材料，(2)当材料被拉伸时，没有或具有低的应力松弛或卸载，和(3)在拉伸、偏置(biasing)或应变(straining)被终止后，完全或高度回复至原始尺寸。因此，弹性聚合物一般为这样的聚合物，其没有稀释剂，具有独立于任何卷曲(当处于纤维形态时)的超过100％的断裂伸长，并且当其被拉伸至其两倍长度，保持1分钟，然后释放时，该聚合物在被释放的1分钟之内，缩回至小于其原始长度的1.5倍。具有弹性特性的聚合物包括但不限于天然橡胶或合成橡胶；链段聚氨酯(包括聚氨酯-脲)，例如聚醚氨酯和聚酯型氨基甲酸酯、聚醚酯，诸如来自Du Pont的Hytrel；弹性聚烯烃，例如弹性聚丙烯和弹性聚乙烯，诸如来自Dow的XLA纤维；以及弹性聚酰胺，例如聚醚酰胺、聚醚酯酰胺和聚醚酰胺，诸如来自Atofina的Pebax。本发明的制品可以包括含有各种形式的此类弹性聚合物的基材，并且此类基材可以被用在本发明的方法中。本发明的胶粘剂在制品的制造中特别有用，所述制品包含胶粘剂和至少一种弹性基材，例如至少一种弹性纤维、带、薄膜、条、涂层、长带(ribbon)和/或片，诸如弹力纤维(如Lycra弹力纤维和LycraXA，其为在其上具有少许或没有润滑修饰(lubricating finish)的弹力纤维)。在一个实施方案中，基材包括弹力纤维或熔纺弹性体。在另一个实施方案中，基材包括纤维形式或小于大约10mm宽的条形的天然或合成橡胶。胶粘剂和至少一种弹性基材可以包括制品的至少一个组件。这样的组件的非限定性例子包括腰带、腿部镶边、腹带等。美国国际贸易委员会(US International Trade Commission)定义弹力纤维为人造纤维，其中成纤物质是由至少85wt％的锻链聚氨酯组成的长链合成聚合物。Lycra弹力纤维已知表现出近乎理想的、不依赖温度的弹性特性，这使它非常适合用在衣服、运动服装和游泳衣上。通过下面的非限定性例子本发明被进一步阐明。
实施例[50]在下面的实施例中，所有份数都是按重量计算，并且所有温度为华氏温度，除非另有备注。胶粘剂制备.在此所述的所有组合物是在具有曲拐式叶片的600gBrabender搅拌机中制备的。将热塑性弹性体和占组合物大约20％的油加入被预热至大约325的碗状物中。均匀后，加入离聚物。加入一种均匀的中间嵌段增粘剂。最后加入另外的油和端嵌段增粘剂。当混合物均匀时，掺合过程结束。下面的材料被用于制备根据本发明的一系列胶粘剂[53]Vector 4211为苯乙烯和异戊二烯的三嵌段共聚物，其中异戊二烯作为软的中间嵌段，是来自ExxonMobil Chemical Company的产品。其具有大约30％苯乙烯，并且具有大约10-16的熔体流动指数。Vector 4411为苯乙烯和异戊二烯的三嵌段共聚物，其中异戊二烯作为软的中间嵌段，是来自ExxonMobil Chemical Company的产品。其具有大约44％苯乙烯，并且具有大约30-50的熔体流动指数。Vector DPX 552为苯乙烯和异戊二烯的星形共聚物，其中苯乙烯在星形的每个臂的末端，是来自ExxonMobil Chemical Company的产品。它具有大约30％的苯乙烯、24％的苯乙烯-异戊二烯二嵌段，并且具有大约8-14的熔体流动指数。Stereon 842A是丁二烯-苯乙烯多嵌段共聚物，来自FirestonePolymer。它具有大约44％的苯乙烯，其熔体流动指数为8-15。Eastotac H100R是氢化的烃类粘性树脂，其具有95℃至105℃的环球软化点，供应自Eastman Chemical Company。Kristalex3085、3100和5140是芳族烃类树脂，其分别具有82℃至88℃、97℃至103℃和137℃至143℃的环球软化点。这些都供应自Eastman Chemical Company。所使用的离聚物包括Surlyn 9970、Surlyn 8670和Surlyn 8660。这些离聚物是乙烯-丙烯酸共聚物型，供应自E.I.duPont de Nemours andCompany。酸含量和中和百分比对于每一个离聚物是变化不同的。Surlyn 8670和Surlyn 8660用Na+中和，而Surliyn 9970用Zn++中和。白矿物油Kaydol USP也被用在组合物中。该油供应自CromptonCorporation。所选择的防老剂是IRGANOX 1010FF，供应自Ciba-Geigy。用在实施例中的非织造基材是由Avgol制造的16.5g/m2的纺粘(spunbonded)聚丙烯。用在实施例中的聚乙烯膜是电晕处理的TXEM-244.0压纹膜，厚度为0.75密耳。该膜由Pliant Corp制造。胶粘剂样品进行下面所述的试验。热熔胶粘剂的熔体粘度是在Brookfield Model RVT Thermosel粘度计上使用27号锭子测定的。热熔胶粘剂的拉伸性能是在具有1″×1″端部工作台(end tab)和0.5″×0.5″中央计量器部分(central gage portion)的0.125″厚、2.5″长的狗骨形部分(dogbone shaped portions)上测定的。在Instron上用气动手柄(pneumatic grip)以12″/min的速度拉动这些胶粘剂。然后记录断裂应力和每体积胶粘剂的能量。通过Rheometrics Dynamic Mechanical Analyzer(Model 700)测定热熔胶粘剂的机械动力学性能，以获得对于温度的弹性模量(G′)和损耗模量(G″)。通过版本4.3.2的Rhios软件控制仪器。使用直径为8mm并且被大约2mm的间隙而分隔的平行板。装载样品，然后冷却至大约-100℃，并且启动时间程序。程序试验以5℃的间隔增加温度，之后是在每个温度下10秒的均热时间(soak time)。连续用氮气吹扫含有样品的对流传热炉。频率维持在10拉德/秒。在实验开始之际的初始应变是0.05％(在板的外部边缘)。在整个试验中，使用软件中的自动应变选项来维持精确可测的转矩。选项被配置以便软件所允许的最大施加应变(applied strain)为80％。如果确保使用下面的步骤，则自动应变程序在每一个温度增量上调整应变。如果转矩低于200g-cm，应变被增加当前值的25％。如果转矩超过1200g-cm，则其被减少当前值的25％。当转矩在200和1200g-cm之间时，在该温度增量上，在应变上不进行变化。通过软件，从转矩和应变数据计算剪切储存模数或弹性模量(G′)和剪切损耗模量(G″)。它们的比例G″/G′也被称为损耗因子(tan delta)也被计算。中间嵌段的Tg被作为最大损耗因子。通过在4小时期间，在最终用途温度(100)下，测量有多少自由端弹性线在拉伸条件下缩回，评价蠕变性能。测量在拉伸条件下粘着在两个非机织织物层或非机织织物层与聚合物膜之间的长丝(弹力纤维)的长度(“起始长度”)。切割弹力纤维的两端，并且在100、4小时后，测量所产生的自由端长丝缩回的数量。然后以下面的方式计算蠕变百分比 例如，如果在标记之间的初始距离是20cm，在标记之间的最终距离是15cm，则百分比蠕变是25％。对于每个条件测试了5个样品，每个弹性线的结果进行平均，并记录该结果。
实施例1[70]下面的组合物和它们的性质显示，离聚物的加入可以减小胶粘剂的熔体粘度，同时改善胶粘剂的韧性和胶粘剂断裂时的极限应力。制备了四种胶粘剂配方，测量并比较了机械性能。表1显示了加入2％不同离聚物的组合物。这些组合物还含有0.5wt％的Irganox1010。
表1 表1中组合物的熔体粘度、韧性(其被测量为裂开拉伸样品所吸收的总能量)、强度(其被测量为在拉伸试验中断裂时的极限应力)、拉伸试验中的极限应变以及G″/G′被列在表2中。这些结果显示，与不含离聚物的组合物相比，离聚物的加入导致粘度降低和机械强度改善。
表2 如表2所示，与比较样品的基础组合物相比，离聚物加入到基础组合物中导致在275的熔体粘度降低和韧性、极限断裂应力、极限应变和G″/G′的提高。
实施例2[74]下面的实施例显示了用于将弹性纤维附着到非织造基材上的含离聚物的胶粘剂的性能改善。在表3中列举三种组合物，每一种具有加入的0.5wt％Irganox1010，含有不同水平的Surlyn 8670。
表3 这些组合物的机械性能被列举在表4中。同样列举在表4中的是非机织织物/弹性纤维/非机织织物粘合体的蠕变性能。用在本实施例中的纤维是620decitex LycraXA弹力纤维。当纤维被粘附于非机织织物时，其牵伸(draft)为4.5X。使用300fpm的高速过胶机(laminator)，晾置时间(open time)为0.1sec，以及Nordson 0.018″螺旋式涂布器(spiral applicator)，以断断续续的方式，将胶粘剂以展开的螺旋图案(unwrapped spiral pattern)喷涂在非机织织物基材和弹力纤维上，即在胶粘剂施用过程中，弹力纤维与非机织织物接触，这样胶粘剂不会“包裹”在弹力纤维的内侧。胶粘剂的加入水平是8mg/in，其中三个弹性纤维被粘附于非机织织物基材。胶粘剂在275下被施用。
表4 从表4所列的数据组可见，含有离聚物的胶粘剂的性能得到改善，其显示，Surlyn加入到表3中所述的组合物中提供了非机织织物/弹性纤维/非机织织物粘合体的蠕变性能的极大改善。
实施例3[77]该实施例显示，含有离聚物的胶粘剂的性能改善来自涉及粘合性能的几个方面。胶粘剂组合物被显示在表5中。每一组合物也含有0.5wt％Irganox1010。
表5 当被用作弹性附着胶粘剂，其中三个弹性线的加入量是2.5mg/in时，表5中所列组合物的各种性能和蠕变性能(在两个非机织织物片(NW/NW)之间和在非机织织物片与聚合物膜(NW/Poly)之间进行试验)如表6所示。用在本实施例中的纤维是620decitex LycraXA弹力纤维。当纤维被粘附于非机织织物时，其牵伸(draft)为4.0X。使用300fpm下的高速过胶机(laminator)，晾置时间为0.1sec，和ITW omega涂布器，以连续的方式，采用线涂覆样式(strand coating pattern)将胶粘剂施用在非机织织物基材和弹力纤维上。胶粘剂在275下被施用。
表6 从表6中所列的数据组中可以观察到含有离聚物的胶粘剂的改善的性能。在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行许多修改和变更，这对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。在此所述的具体实施方案仅通过实施例被提供，并且本发明仅仅通过所附权利要求连同这些权利要求被授权的等效物的全部范围所限定。
权利要求
1.胶粘剂，其包括热塑性弹性体、粘性树脂和离聚物树脂，其中所述离聚物以可达大约40wt％的量存在。
2.权利要求1所述的胶粘剂，其包括大约0.5wt％至大约55wt％的热塑性弹性体、大约30wt％至大约90wt％的粘性树脂和大约0.1wt％至40wt％的离聚物树脂。
3.权利要求2所述的胶粘剂，还包括可达大约40wt％的稀释剂和/或可达大约25wt％的蜡。
4.权利要求1所述的胶粘剂，其包括大约0.1wt％至大约15wt％的所述离聚物树脂。
5.权利要求4所述的胶粘剂，其中所述热塑性弹性体是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-b-乙烯/丁烯-b-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或它们的混合物。
6.权利要求1所述的胶粘剂，其中所述离聚物树脂选自含有选自羧酸盐、磺酸盐和膦酸盐的部分的聚合物和共聚物，其中所述部分被选自Na+、Li+、Ca++、Mg++、Zn++、Ba++和Al+++的金属离子至少部分中和。
7.制品，其包括权利要求1所述的胶粘剂。
8.权利要求7所述的制品，还包括至少一种弹性基材。
9.权利要求8所述的制品，其中所述弹性基材包括选自天然或合成橡胶、弹力纤维和熔纺弹性体的弹性纤维。
10.权利要求9所述的制品，其中所述热熔胶粘剂包括大约0.5wt％至大约55wt％的热塑性弹性体、大约30wt％至大约90wt％的粘性树脂、0.1wt％至40wt％的离聚物树脂。
11.权利要求10所述的制品，其中所述胶粘剂还包括可达大约40wt％的稀释剂和可达大约25wt％的蜡。
12.权利要求10所述的制品，其中所述离聚物树脂选自含有选自羧酸盐、磺酸盐和膦酸盐的部分的聚合物和共聚物，其中所述部分被选自Na+、Li+、Ca++、Mg++、Zn++、Ba++和Al+++的金属离子至少部分中和。
13.权利要求7所述的制品，其为一次性吸收制品。
14.权利要求13所述的制品，其为一次性弹性制品。
15.权利要求13或14所述的制品，其包括液体可渗透的顶层、液体不可渗透的底层和放置在所述顶层和底层之间的吸收流体的芯材。
16.权利要求15所述的制品，其为尿布。
17.用于将第一基材与第二基材粘结的方法，包括将权利要求1所述的胶粘剂施用于至少第一基材，使至少第二基材与存在于所述第一基材之上的胶粘剂接触，从而所述第一基材被粘结到所述第二基材上。
18.权利要求17所述的方法，其中所述至少一个基材是弹性聚氨酯纤维。
19.权利要求17所述的方法，其中所述至少一个基材是非机织织物基材。
20.权利要求17所述的方法，其中所述胶粘剂在大约200至大约300的温度下被施用于所述基材。
全文摘要
含有可达大约40wt％的离聚物的胶粘剂可以在低温下被应用，并且表现出优良的粘合强度。该胶粘剂作为弹性附着胶粘剂特别有用。
文档编号C09J153/02GK1918257SQ200580004100
公开日2007年2月21日 申请日期2005年1月31日 优先权日2004年2月6日
发明者Q·何, M·G·哈韦尔, J-M·黄, K·E·马丁, T·伊克巴勒, S·L·塞缪尔斯 申请人:国家淀粉及化学投资控股公司