专利名称：低应用温度无定形聚-α-烯烃粘合剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及用在无纺制品上的低应用温度无定形聚-α -烯烃粘合剂。该粘合剂特别用在无纺制品的结构中，所述无纺制品例如一次性吸收制品如尿布、女性卫生制品、成人失禁用设备、护理垫、床用衬垫、工业用衬垫等。
背景技术：
热熔性粘合剂以熔融状态被施用到基材上并被冷却以固化粘合剂层。这种粘合剂被广泛用在各种商业和工业应用中，例如产品组装和包装，并被广泛用在无纺工业中以制造无纺制品。在这些应用中，粘合剂被施用到至少一个基材上以将该基材粘接到类似或不同的第二基材上。在热熔性粘合剂中，基础聚合物提供内聚强度和弹性。通常使用高分子量聚合物或高聚合物含量提高内聚强度和粘合性；然而，这也导致显著的熔体粘度增加。具有高粘度的热熔性粘合剂可能需要非常高的加工温度，在高的加工温度下聚合物易于降解、炭化、胶凝和失去粘合性。此外，高的加工温度增加能耗成本，产生安全危险并使得聚合物基材膜变形/褪色。已知传统的低应用温度热熔性粘合剂，例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯和茂金属聚烯烃基粘合剂，但是，无定形聚-α -烯烃基粘合剂在低温下不能被加工，除非加入大量的低分子量稀释剂以降低粘合剂粘度。加入高含量水平的稀释剂，例如增粘剂和蜡，降低粘合剂的机械强度，而且更重要的是，引起在体温下较小的流动抵抗性。而且，随着时间的过去，粘合剂中的低分子量稀释剂倾向于迁移并从粘合剂中析出，进一步影响粘合剂的强度和性能。需要一种热熔性粘合剂，其可以在低温下施用，SM氏于约150°c，具有较少量的稀释剂，不损害粘合剂的机械强度和性能。这些特征使得粘合剂特别适合于用在一次性吸收物品中。本发明针对这个需要。
发明内容
已经发现软化点为约70°C至约105°C且粘度在190°C下小于约1900cP的无定形聚-α -烯烃共聚物可以被用于制备低应用温度热熔性粘合剂。这种粘合剂可用作结构粘合剂并特别适合于制造一次性吸收制品，例如卫生巾、失禁衬垫、床用衬垫、女性护垫、裤裆垫布、尿裤垫等。在一个实施方式中，本发明提供一种低应用温度热熔性粘合剂，基于总的粘合剂，其包含至少45%的无定形聚丁烯共聚物，该无定形聚丁烯共聚物具有约70°C至约105°C的环与球法软化点和在190°C下小于约1900cP的粘度。由相同的无定形聚丁烯共聚物制备的热熔性粘合剂在150°C下具有小于约6000cP的粘度。另一个实施方式涉及含有在140°C下具有大于30的tan ( δ )值的无定形聚丁烯共聚物的低应用温度热熔性粘合剂。在另一实施方式中，低应用温度热熔性粘合剂的无定形聚丁烯共聚物与乙烯、丙烯、己烯和/或辛烯共聚单体共聚合。在另一实施方式中，低应用温度热熔性粘合剂还包含软化点大于或等于80°C的增粘剂。另一实施方式提供使用本发明的低应用温度粘合剂制备的制品。该制备包括一次性吸收制品，例如卫生巾、失禁衬垫、床用衬垫、女性护垫、裤裆垫布、尿裤垫、肉垫等。另一实施方式涉及将本发明的低应用温度粘合剂在150 V或更低的温度下施用到第一基材上，将第二基材施用到所述粘合剂上，由此形成粘接的方法。
具体实施例方式本发明涉及包含无定形聚-α-烯烃共聚物的粘合剂组合物，该粘合剂组合物具有比传统热熔性粘合剂更好的性能特征和/或更低的成本。已经发现具有约70°C至约105°C的软化点和在190°C下小于约1900cP的粘度的无定形聚丁烯共聚物具有所期望的性质，并可以用于制备用在一次性吸收制品中的低应用温度热熔性粘合剂。在本文中，术语“聚-α-烯烃”是指具有较小结晶度的无定形的无规立构聚- α -烯烃共聚物。无定形聚丁烯共聚物具有约70°C至约105°C的环与球法软化点(根据ASTM E28测定)。环与球法软化点与共聚物的丁烯含量有关。通过改变共聚物中的丁烯含量，可以选择所需的共聚物软化点。优选的聚丁烯是高1-丁烯无规立构聚-α-烯烃。术语“高丁烯聚-α-烯烃”通常是指大于40重量％，优选大于约50重量％的聚合物包含1- 丁烯单体。与丁烯共聚合的其它单体是乙烯、丙烯、己烯、辛烯以及它们的混合物。通常，在无定形聚丁烯共聚物中存在约40%-约70%的1- 丁烯和约30%-约60%的丙烯以及少量的其它单体。无定形聚丁烯共聚物在190°C下具有小于约1900cP的粘度，根据ASTMD3236测试方法使用布氏(Brookfield)粘度计测定。无定形聚丁烯共聚物的粘度依赖于共聚物的分子量。随着共聚物的分子量增加，粘度增加。在选择用于低应用温度热熔性粘合剂的聚合物时，共聚物的tan δ值也是一个主要因素。聚合物的tan δ是耗损模量(loss modulus) (G’’)与储能模量(storage modulus)(G’ )的比例:(G’’ /G’)。这是一个与能量损失与能量存储的比例成比例的无量纲数量。已经发现，可以有利地将在140°C下tan δ值大于30，优选大于40，更优选大于50的共聚物用作低应用温度热熔性粘合剂，因为它们可以流动并可以使用常规给料器在150°C或更低温度下喷洒。使用在140°C下tanS值小于30的共聚物制备的粘合剂在150°C或更低温度下不能喷洒，且必须在更高的温度下喷洒。
聚合物提供重要的粘合剂性质，例如开放时间、切变强度、抗张强度、粘结性和粘度。粘合剂以其全部可以包含许多有用聚合物中的一种、聚合物的共混物，或者作为替代，粘合剂可以包含热熔性粘合剂，该热熔性粘合剂包含与其它成分混合的至少一种聚合物。所述聚合物可以与增粘剂或添加剂组合以调节粘合剂的性质。在另一实施方式中，低应用温度热熔性粘合剂其它成分。这些成分包括提供强度的增粘剂、调节粘度的蜡或增塑剂/油、和/或其它添加剂包括抗氧化剂或其它稳定剂。合适的增粘剂具有大于或等于80°C的软化点。合适的增粘剂的实例列在PaulC.W.(2002)Hot Melt Adhesives, Chaudhury M and Pocius AV(ed)Surfaces, Chemistryand Applications:Adhesion Science and Engineering,Elsevier Science B.V.，TheNetherlands第711 - 757页中，其包括完全或基本上饱和的(即氢化的)C5树脂，衍生自戊间二烯或二-环戊二烯(DCPD)。其它合适的增粘剂包括衍生自石油蒸馏物的烃类、松香、松香酯、氢化松香酯、衍生自木材的聚萜烯类、衍生自合成化学品的聚萜烯类、以及这些中的任意组合。合适的增粘剂的可商购实例是得自Exxon-Mobil的ESC0REZ 5340增粘齐U。ESC0RE.Z 5340具有140°C的软化点和在177°C下5000cps的粘度。另一适合的增粘剂ESCOREZ 5320具有122°C的软化点和在177°C下1500cP的相对低的粘度。另一适合的增粘剂ESCOREZ 5415具有118°C的软化点和在177°C下900cps的更低的粘度。在粘合剂组合物中增粘剂的量为O-约55重量％，基于 粘合剂的总重量。此外，粘合剂组合物可以包含抗氧化剂稳定剂，其合适用量足以保持粘合剂的所需性质。抗氧化剂稳定剂的足够用量对于本领域技术人员而言是显然的。例如，粘合剂组合物可以包含基于该粘合剂组合物约I重量％或更少的抗氧化剂稳定剂。合适的抗氧化剂的一个实例是以商品名1RGANOX 1010得自Ciba Specialty Chemicals的抗氧化剂。而且，蜡可以任选地存在于粘合剂中。合适的蜡包括固体石腊、微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯腊、副产聚乙烯腊、费托(Fischer-Tropsch)腊、氧化费托腊以及官能化腊例如轻基硬脂酰胺蜡和脂肪酰胺蜡。在本领域中通常使用术语“合成高熔点蜡”来包括高密度低分子量的聚乙烯蜡、副产聚乙烯蜡和费托蜡。在本发明的实践中可以使用改性的蜡，包括乙酸乙烯酯改性的腊例如AC-400 (Honeywell)和MC-400 (得自Marcus Oil Company),马来酸酐改性的蜡例如 Epolene C-18 (得自 Eastman Chemical)和 AC-575A 和 AC-575P (得自Honeywell)和氧化的蜡。如果使用，基于粘合剂的总重量，蜡存在的量通常不超过约15重量% O其它的添加剂包括增塑剂/油、彩色颜料或染料、香料、填料、聚合物增容剂和/或低软化点添加剂。合适的增塑剂/油的实例包括苯甲酸酯类、邻苯二甲酸酯类、石蜡油类、矿物油类、聚异丁烯、氯化石蜡等。合适的彩色颜料和填料的实施包括TiO2、炭黑和碳酸钙。合适的聚合物增容剂的实例包括聚丙烯-聚乙烯、聚丙烯-聚丁烯二嵌段共聚物。可热熔加工是指粘合剂组合物在加热下，约38_235°C，可以被液化。通常，在应用位点上，基本上液化的粘合剂组合物经过一个喷嘴或多个喷嘴，或者可以经过一些其它机械元件例如狭缝。使用具有约70°C至约105°C的环与球法软化点和在190°C下小于约1900cP的粘度的无定形聚丁烯共聚物制备的热熔性粘合剂在105°C或更低的温度下是可加工的。使用粘度在150°C下小于约6000cP的无定形聚丁烯共聚物制备的热熔性粘合剂可以使用常规的喷嘴喷洒以在移动网片(web)上提供粘合剂的所需图案和添加量(add-onlevels)。合适的喷嘴可商购自 Nordson Corporation 和 Illinois Tool Works Inc.。已经发现在140°C下tan δ值大于30的无定形聚丁烯共聚物基粘合剂可以有利地在等于或小于150°C下喷洒。优选地，在140°C下tanS值大于40，更优选在140°C下tan δ值大于50的无定形聚丁烯共聚物基粘合剂可以在等于或小于150°C的温度下喷洒。通过将无定形聚丁烯共聚物与任选存在的其它成分加热并共混来加工粘合剂组合物。这可以使用挤出机或热熔加工装置来加热或加热/共混。对于加热和共混方法，可以预期各种方法:(I)可以将无定形聚丁烯共聚物加热并在加热该共聚物之后加入任选存在的成分，(2)可以将任选存在的成分加热并在加热任选存在的成分之后加入共聚物，或(3)在加热之前可以将无定形聚丁烯共聚物和任选存在的成分进行组合。所得到的粘合剂可以直接用于粘接制品或可以被冷却并加工成固体形式(例如，颗粒状、枕状或流延进模具或桶中等)，可以被储存和/或运输。固体形式的共混物在其被用于制备粘接的制品之前被加热以使粘性粘合剂组合物基本上液化。制备粘接的制品的一个方法包括以下步骤:将无定形聚丁烯共聚物粘合剂加热至约150°C的温度，将该粘合剂施用至第一基材上，粘接第二基材使得所施用的粘合剂组合物的一部分或全部位于第一基材和第二基材之间，并将粘合剂冷却以形成粘接。典型的基材是无纺膜材料，该材料通常具有约10_25gsm(g/m2)的基重(basisweight)，基于聚乙烯、聚丙烯、聚酯或纤维素的纤维。而且，典型的基材是柔性片状膜，例如聚乙烯或聚丙烯膜。根据本发明的粘合剂可以用于粘接彼此相同或不同的基材材料。粘接的制品具有至少50g/英寸的动态剥离强度，即使在低的添加量下也如此。与传统的热熔性粘合剂相比，例如，基于茂金属聚烯烃和橡胶基粘合剂，本发明的粘合剂显示出高的多的剥离强度。由于本发明粘合剂的高的剥离强度，因此可以使用较少量的粘合剂涂布重量,例如小于或等于20gsm或小于或等于IOgsm,优选小于或等于5gsm,更优选小于或等于3gsm，来获得足够的与基材的粘接强度。此外，与需要大量增粘剂(其通常比聚合物更昂贵)的传统粘合剂相比，使用无定形聚丁烯共聚物制备的粘合剂更便宜。无定形聚-α -烯烃共聚物基粘合剂在等于或低于150°C是可喷洒的。因为本发明的粘合剂可以在较低温度下以低添加量施用，聚合物基材膜变形和褪色的可能性减少。本发明的粘接的制品适用于吸收性物品例如尿布、尿裤、婴儿巾、训练裤、吸收性内裤、儿童护理裤、游泳衣、和其它一次性衣服；女性护理产品包括卫生巾、手巾、月经垫、裤内衬、裤裆垫布、止血垫、和止血垫供料器；成人护理产品包括手巾、衬垫、容器、失禁用产品和尿垫布；衣服部件；运动和娱乐产品；进行热或冷治疗的产品，医用长袍(即保护和/或手术长袍)，手术帷帘，帽子，手套，面罩，绷带，创伤敷料，手巾，覆盖物，容器，滤纸，一次性衣服和床用衬垫，医用吸收性衣服，护理垫；结构和包装供给，工业用衬垫包括肉垫；清洗和消毒用产品，手巾，覆盖物，滤纸，毛巾，浴巾，面巾，无纺辊物品，家居产品包括枕头，垫，褥垫，面膜和身体护理产品例如用于清洗或处理皮肤的产品，实验室服装，连体服等。在不背离本发明的精神和范围下可以对本发明进行各种改进和变化，这对本领域技术人员而言是明显的。这里描述的具体实施方式
仅以实施例的方式给出，且本发明仅受到所附的权利要求以及包括在权利要求之内的等效物的全部范围的限制。实施例使用具有Thermosel加热装置和转子27的布氏粘度计在190°C或150°C下测定粘度。
环与球法软化点是根据ASTM E28的报告值。
使用得自Rheometric Scientific的ARES M流变仪利用温度斜坡法(ARES LS)测定储能模量和耗损模量并计算tan δ值。将样品置于具有2mm间隙的平行板中(25mm几何直径)。以IOrad/秒的频率和5°C /分钟的冷却速率进行从150°C至0°C的动态温度扫描。由扭矩和应变数据(strain data)计算储能模量(G’ )和耗损模量(G’’)。计算它们的比值(G，，/G，)(已知为 tan(5))0在模具中制备哑铃型样品用于张力峰值测试。测试样品成型为具有由l/2”xl/2”连接部连接的两个Γ’χ ”端部(总长度21/2”)，且样品厚度为1/8”。然后将样品在23°C和50%相对湿度下调理至少72小时并在23°C和50%相对湿度下在Sintechl/D机械测试仪上测试。夹住样品的哑铃端部(Γ’χ ”区域)并以12’’ /分钟的滑杆速度拉伸样品直到样品撕裂或断裂。该测试重复3-4次，计算和报告平均张力峰值。在23°C /50%相对湿度下在Sintechl/D机械测试仪上测定剥离强度。将粘合剂施用到无纺膜和Pliant poly膜(Pliant Corporation)之间并置于室温下至少72个小时制备涂布的层叠样品。使用三英寸宽的层叠样品用于测试峰值剥离强度。在180°的角度以12英寸/分钟的速率以T型将每个膜端彼此拉伸分离，并报告得到的剥离强度，以g/英寸计。表I列出了各种无定形聚丁烯共聚物和它们的相应粘度、软化点和tan δ值。这类的共聚物可以通过Rextac, Evonik或Eastman购得,或者可以通过本领域已知的方法形成。表1:无定形丁烯-丙烯共聚物实例
权利要求
1.热熔性粘合剂，基于所述粘合剂，其包含至少45重量％的无定形聚丁烯共聚物，所述无定形聚丁烯共聚物具有约70°C至约105°C的软化点和在190°C下小于约1900cP的粘度，并且，其中，所述热熔性粘合剂在150°C下具有小于约6000cP的粘度。
2.权利要求1所述的热熔性粘合剂，其中所述无定形聚丁烯共聚物在140°C下具有大于3O的tan(S)值。
3.权利要求1所述的热熔性粘合剂，其中所述无定形聚丁烯共聚物还包含丙烯共聚单体。
4.权利要求3所述的热熔性粘合剂，其中所述无定形聚丁烯共聚物具有大于约40%的丁烯含量。
5.权利要求1所述的热熔性粘合剂，其还包含软化点大于或等于80°C的增粘剂。
6.权利要求4所述的热熔性粘合剂，其中所述增粘剂的软化点大于或等于100°C。
7.权利要求4所述的热熔性粘合剂，其中所述增粘剂选自C5树脂、石油蒸馏物、氢化烃类、C5/C9、聚萜烯类、松香、氢化松香、和松香酯、以及它们的任意混合物。
8.权利要求1所述的热熔性粘合剂，其还包含熔点大于60°C的结晶蜡。
9.权利要求8所述的热熔性粘合剂，其中所述结晶蜡选自费托蜡、石油基蜡、传统蜡、天然来源蜡、功能化蜡、聚烯烃共聚物和它们的任意混合物。
10.权利要求1所述的热熔性粘合剂，其基本上不含蜡和/或增塑剂。
11.权利要求1所述的热熔性粘合剂，其包含大于50%的无定形聚丁烯共聚物。
12.权利要求11所述的热熔性粘合剂，其包含大于60%的无定形聚丁烯共聚物。
13.权利要求1所述的热熔性粘合剂，其中在23°C以12英寸/分钟的拉伸速率下，所述粘合剂的张力峰值大于55psi。
14.包含权利要求1所述的粘合剂的物品。
15.权利要求14所述的物品，其是个人护理产品、健康产品、医用产品、家居产品或工业产品。
16.权利要求15所述的物品，其是尿布、训练裤、女性卫生护垫、肉垫和成人失禁用产品O
17.将权利要求1所述的粘合剂在150°C或更低温度下施用至第一基材上，将第二基材施用到所述粘合剂上，由此形成粘接的方法。
18.权利要求17所述的方法，所述基材是无纺膜。
19.权利要求18所述的方法，其中以约0.1-约20g/m2的添加量通过熔体喷洒、旋转成图、无规喷洒和/或狭缝涂布将所述粘合剂施用到基材上。
20.权利要求19所述的方法，其中以约0.1-约10g/m2的添加量施用所述粘合剂。
全文摘要
发现具有约70℃至约105℃的软化点和在190℃下小于约1900cP的粘度的无定形聚丁烯共聚物具有所需的性质，并可以用于制备用在一次性吸收制品中的低应用温度热熔性粘合剂。
文档编号C09J5/00GK103189461SQ201180041300
公开日2013年7月3日 申请日期2011年8月24日 优先权日2010年8月26日
发明者胡宇红, C·W·保罗, D·德赛, S·阿尔瓦拉多 申请人:汉高公司