專利名稱：包括熱塑性組分和超吸收性聚合物的組合物的制作方法
相關(guān)申請本申請是1998年5月7日提交的美國專利申請60/084,582的部分繼續(xù)。
例如SAP用于各種纜線中以避免潮氣滲入。當(dāng)纜線的外套被破壞使得流體能滲入時，SAP吸收了進(jìn)入的流體并膨脹，形成一個物理屏障阻止另外的流體進(jìn)入。顆粒狀SAP一般通過水溶性粘合劑固定。例如1989年6月6日授予Anton等人的美國專利4,837,077涉及一種水可溶脹性復(fù)合材料，包括一個固態(tài)的平坦載體，其至少一個面上帶有涂層，借助水溶性粘合劑將很高比例的水膨脹性聚合物粉末固定在載體上，涂層基本由95-55wt％的水可溶脹性聚合物粉末、5-23wt％水溶性粘合劑、及實際量最多為22wt％的表面活性劑形成。借助一種流體將各成分均化。該文獻(xiàn)特別講到熱塑性物質(zhì)引起的不能令人滿意的效果，即部分水可溶脹性聚合物粉末結(jié)塊，這限制了其在水存在下的溶脹能力。
SAP材料的吸收特性使其在引入到吸收制品如一次性尿布、成人失禁墊和內(nèi)褲及月經(jīng)產(chǎn)品如衛(wèi)生巾等方面是特別有用的。這種一次性吸收制品的一個要求特性為薄。較薄的一次性制品使用時較輕巧、在衣服內(nèi)更合適且更不易引起注意。另外，薄的一次性吸收制品體積更小，使產(chǎn)品更易為消費者攜帶和儲存。在包裝上小體積也使生產(chǎn)者和經(jīng)銷者的銷售成本降低，包括儲存空間更小。提供較薄吸收制品如尿布的能力視研制可獲得并儲存大量流體特別是尿的較薄吸收芯或結(jié)構(gòu)的能力而定。因此，傾向于使用較高濃度的SAP聚合物以達(dá)到此目的。
SAP一般以能被噴撒或篩撒到吸收芯部分的顆?；蚍勰┬问酱嬖冢撐招緤A在流體可通過的頂片和流體不能通過的底片之間。將顆粒狀SAP引入到制品中容易由SAP細(xì)粒產(chǎn)生灰塵。而且，常規(guī)吸收制品的限制性在于吸收性膠凝顆粒不是固定的并且在制造和/或使用過程中可自由遷移和轉(zhuǎn)移。制造期間SAP顆粒的移動可造成制造過程中吸收材料的處理損失以及顆粒的不適當(dāng)分布。
當(dāng)這些吸收性膠凝顆粒在溶脹期間及其后遷移時會出現(xiàn)其它問題。由于SAP顆粒移動到其最初固定位置以外的位置上，因此不能將顆粒固定在最佳位置上從而導(dǎo)致流體在一個區(qū)域儲存不足而在另外的區(qū)域過量。另一個必須考慮的重要因素是SAP對流體的滲透力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在流體存在下由于SAP顆粒溶脹而形成的凝膠層的流體運(yùn)輸性能是非常重要的。盡管形成SAP凝膠層流體屏障即已知的“凝膠阻塞層”是某些應(yīng)用如電纜中期望的，但是在一次性吸收產(chǎn)品中形成凝膠層是不希望的，因為它大大降低了SAP的效率。因此，能夠固定SAP到位的優(yōu)點是顯而易見的并且已經(jīng)提出了幾種完成方法。
例如，1983年7月12日授予Dehnel的美國專利4,392,908涉及水可溶脹聚合物顆粒固定在吸水基體上的吸水制品的制造方法。該方法包括的步驟為在水可溶脹顆粒表面形成熱塑性粘合劑樹脂涂層；將未溶脹狀態(tài)和干燥狀態(tài)的已涂布顆粒放置在同樣是干燥狀態(tài)的吸水基體上或內(nèi)部；并且加熱使顆粒的熱塑性涂層軟化，壓制顆粒和基體使顆粒粘結(jié)到基體上。吸收材料顆?？梢赃@樣涂布混合吸收顆粒和水性乳膠狀樹脂并隨后干燥該混合物、在顆粒上噴涂樹脂溶液或乳膠、當(dāng)顆粒為淤漿狀態(tài)時向顆粒中加入樹脂、或在制造吸收材料期間引入作為溶液或乳膠的熱塑性塑料。
另外，SAP顆?？膳c某些熱塑性組合物合用。
1990年12月11日授予Doi的美國專利4,977,211講到一種可塑的吸水樹脂組合物，其包括，以所述組分(A)，(B)和(C)總量計，(A)5-95wt％的吸水樹脂及95-5wt％的(B)聚烯烴樹脂和(C)乙烯/α-烯烴共聚物橡膠，其中，以所述組分(B)和(C)總量計，(C)的含量為20-80wt％，例舉了一種乙酸乙烯酯含量為33wt％且熔體指數(shù)為30g/10min的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物。隨后該發(fā)明的吸水樹脂組合物可被模塑成適于其最終用途的形式。模塑產(chǎn)品可經(jīng)歷第二次模塑處理如發(fā)泡或取向。該組合物可單獨模塑成為薄膜、片材、纖維或其它產(chǎn)品。
1997年7月8日出版的日本專利申請9-176618涉及一種用于建筑外墻材料接搭處的水可溶脹性熱熔壓密封膠。該組合物包括20-50wt％熱塑性彈性體、5-40wt％增粘劑、10-50wt％增塑劑和5-35wt％水可溶脹性樹脂。增塑劑被描述為石蠟型油、萘型油、芳香型油、聚丁烯液態(tài)橡膠、聚異丁烯液態(tài)橡膠、聚異戊二烯液態(tài)橡膠及其氫化產(chǎn)物。
1985年10月3日出版的日本專利申請60-195299涉及一種阻止水滲漏的方法，該方法具有很好的可操作性，特別是在使用水可溶脹性組合物苯乙烯彈性體、高吸水材料和增粘劑的工程和建筑方面。以100份苯乙烯彈性體為基準(zhǔn)，各組分的比例通常為5-100份高吸水樹脂和100-200份增粘劑。
最近，1998年6月25日出版的WO 98/27559A1涉及一種用于粘結(jié)和涂布的水可溶脹性熱塑性復(fù)合物，由水不溶組分、水溶性或水分散性組分及水溶脹組分制成。適宜的水溶性或水分散性低聚物、均聚物或共聚物的實例包括分子量范圍為2400-20,000的聚乙二醇、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基吡咯烷酮、乙烯基甲基醚或乙烯基吡咯烷酮的共聚物、聚乙烯醇、水溶性或水分散性聚酯或共聚酯以及水溶或水分散性丙烯酸酯聚合物。
本申請人吃驚地發(fā)現(xiàn)通過與某些熱塑性組合物混合并未削減小粒度SAP的流體捕獲速率和總吸收量。而且，在許多情況下熱塑性組分的存在實際上增強(qiáng)了SAP的性能，特別是減少了不希望的凝膠阻塞。
本發(fā)明為一種包含熱塑性組合物(也稱作“熱塑性組分”)和至少一種超吸收性聚合物的組合物。該熱塑性組分具有足夠的極性并同時具有較低的粘結(jié)強(qiáng)度。粘結(jié)強(qiáng)度對應(yīng)于聚合物的熔體指數(shù)或熱塑性聚合物和其它組分的混合物的熔融粘度。
在一個實施方案中，本發(fā)明為一種包括熱塑性組分和至少一種超吸收性聚合物的熱塑性組合物，所述熱塑性組分包括至少一種熱塑性聚合物和至少一種帶有極性官能團(tuán)的不溶于水的稀釋劑。熱塑性組分優(yōu)選不溶于水。稀釋劑優(yōu)選為以占組合物總重量約10-約30wt％的濃度使用的增塑劑。
在另一個實施方案中，本發(fā)明為一種包括熱塑性組分的熱塑性組合物，所述熱塑性組分包括至少一種乙烯的共聚合物。該共聚合物的熔體指數(shù)大于約500g/10min，優(yōu)選約800g/10min以及更大，且優(yōu)選約1000g/10min以及更大。而且，乙烯共聚合物優(yōu)選含有大于25wt％且優(yōu)選大于約28wt％或更大的共聚單體含量。共聚單體優(yōu)選為乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸正丁酯及其混合物。另外，該組合物優(yōu)選不含分子量(Mw)大于2000的水溶性/分散性聚合物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明為一種包括約25wt％-約50wt％的熱塑性組分和50wt％-約75wt％的超吸收性聚合物的熱塑性組合物，所述熱塑性組分在177℃時粘度小于約30,000cPs。
熱塑性組分全部可以是單一的熱塑性聚合物或熱塑性聚合物共混物。或者熱塑性組分可包括至少一種熱塑性聚合物以及至少一種熱熔型粘合劑成分如增塑劑、增粘劑和蠟與該聚合物合用。熱塑性組分優(yōu)選以約40wt％-約70wt％的量存在，而超吸收性聚合物優(yōu)選以約30wt％-約60wt％的量存在。另外，熱塑性組分優(yōu)選包括至少一種熱塑性聚合物，該聚合物包括嵌段共聚物、無定形聚烯烴、結(jié)晶聚烯烴、乙烯共聚合物及其混合物。
該組合物優(yōu)選以與單獨的SAP聚合物相等或比之更快的速率膠凝，特別是當(dāng)使用粒度小于約200微米的SAP時。膠凝速率優(yōu)選小于3小時，更優(yōu)選小于1小時且最優(yōu)選小于約30分鐘。
所得組合物可替代顆粒狀或粉末狀SAP用于任何使用這種材料的應(yīng)用中，而避免了上述問題。可通過任何已知的熱熔施加技術(shù)將該組合物有利地施加到制品上，被擠塑成棒、帶或纖維、以及在基體上使之成形為薄膜層，由此提供卷成品形式的SAP。
在另一個實施方案中，本發(fā)明為配置在基體上包括本發(fā)明熱塑性混合物的薄膜層。該薄膜層可通過提供本發(fā)明組合物的熔融混合物并且在基體上由所述熔融混合物形成基本連續(xù)的薄膜而形成，所述組合物包括至少一種熱塑性聚合物和至少一種超吸收性聚合物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明為一種將超吸收性聚合物施加在基體上的方法，包括下列步驟a)提供包括熱塑性組合物和至少一種超吸收性聚合物的熔融混合物；并b)將所述混合物施加到基體上。
發(fā)明詳述術(shù)語“熱塑性組合物”和“熱塑性組分”指能夠可逆地在加熱時軟化或熔化而在冷卻時硬化的組合物。
此處所用術(shù)語“熔融”指由加熱得到的物質(zhì)的流動或液化狀態(tài)。
此處所用術(shù)語“水響應(yīng)性”和“水敏感性”指在水性環(huán)境中可溶或可分散的成分，水性環(huán)境包括中性、堿性、酸性和離子型水溶液。
此處所用術(shù)語“水不敏感性”指在水中溶解的濃度小于1.0wt％且優(yōu)選小于0.5wt％的成分。
本發(fā)明為一種包括熱塑性組合物和至少一種超吸收性聚合物(SAP)的組合物。熱塑性組分提供了含有SAP組合物的熱塑性，而SAP聚合物提供了組合物的流體吸收能力。熱塑性允許使用各種施加技術(shù)，例如用于熱熔型粘合劑者。熱塑性組分還解決了凝膠阻塞問題。凝膠阻塞是SAP顆粒吸收流體并溶脹形成凝膠層的現(xiàn)象。凝膠層產(chǎn)生屏障并阻礙流體向未凝膠的SAP顆粒移動。因為熱塑性組分提供了將各小粒度SAP顆粒彼此分離的方法，所以每個SAP顆粒都可獨立吸收流體并溶脹，基本不受相鄰SAP顆粒的影響。因此減少了凝膠阻塞，提高了SAP的吸收速率。
熱塑性組分具有足夠的極性并同時具有較低的粘結(jié)強(qiáng)度。這兩種性能均對挑選所用成分有貢獻(xiàn)。熱塑性組分包括至少一種熱塑性聚合物和至少一種帶有極性官能團(tuán)的不溶于水的稀釋劑或至少一種熔體指數(shù)大于約500g/10min且共聚單體含量大于約25wt％的乙烯共聚合物，或者在350°F(177℃)時粘度小于約30,000cPs并結(jié)合使用至少50wt％超吸收性聚合物的熱塑性組合物。熱塑性組分以足以在混合物中形成連續(xù)相的濃度存在。因此，熱塑性組分的濃度依賴于所用超吸收性聚合物的濃度和粒度。一般熱塑性組分占約20wt％-約80wt％，優(yōu)選約30wt％-約70wt％，且最優(yōu)選約40wt％-約60wt％。
熱塑性組合物可全部包括一種單一的熱塑性聚合物、熱塑性聚合物的混合物，或者熱塑性組合物可以是一種包括至少一種熱塑性聚合物及并用其它熱塑性稀釋劑如增粘樹脂和增塑劑的熱熔型粘合劑。本發(fā)明還考慮了完全由至少一種熱塑性增粘劑、增塑劑、蠟及其混合物組成的熱塑性組合物。但是，在多數(shù)情況下，熱塑性聚合物是必需的以提供所要求的性能，特別是強(qiáng)度。對于某些應(yīng)用熱塑性聚合物可單獨顯示足夠的粘結(jié)特性。但是，優(yōu)選熱塑性聚合物與增粘劑和增塑劑一起使用來改進(jìn)粘結(jié)性能，以便用于預(yù)期應(yīng)用。該實施方案在組合物用于提供非顆粒形式SAP及固定SAP到位雙重目的時是特別有用的。含有SAP的熱熔型粘合劑也可起到粘結(jié)至少一個基體層和至少另外一個基體層的作用。
本發(fā)明的熱塑性組分一般包括至少一種熱塑性聚合物，相對于組合物的總重量其存在量為約10wt％-約60wt％，優(yōu)選為約15wt％-約50wt％，且更優(yōu)選為約20wt％-約50wt％。
對于使用單一熱塑性聚合物作為全部熱塑性組分的實施方案，熱塑性聚合物一般具有足夠的極性并且/或者與極性稀釋劑合用。在使用熱塑性聚合物共混物作為全部熱塑性組分的情況下，共混物將顯示相同的要求性能。對于某些實施方案，較高粘度的熱塑性聚合物與較低粘度的熱塑性組分合用以提高混合物的粘結(jié)強(qiáng)度并保持良好的加工性。對于該實施方案，較高粘度聚合物的熔體指數(shù)(MI)一般為約400g/10min或更小，優(yōu)選為約200g/10min或更小，更優(yōu)選為約100g/10min或更小且最優(yōu)選為約50g/10min。為了獲得所要求的極性或熔融粘度特性，這些較高粘度的聚合物可只以最小的濃度使用，一般相對于組合物的總重量，小于約40wt％，優(yōu)選約5-約30wt％，且更優(yōu)選約10-約25wt％。
因此，許多熱塑性聚合物適用于本發(fā)明。這種熱塑性聚合物優(yōu)選是水不敏感的。用于本發(fā)明的示例性聚合物包括苯乙烯嵌段共聚物、包括均一和基本線型的乙烯/α-烯烴共聚合物的無定形和結(jié)晶聚烯烴；乙烯共聚合物如乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)和乙烯-丙烯酸正丁酯(EnBa)；及其混合物。
許多嵌段共聚物在本發(fā)明中是有用的，包括A-B-A三嵌段結(jié)構(gòu)、A-B二嵌段結(jié)構(gòu)、(A-B)n星形嵌段共聚物結(jié)構(gòu)、及其支化和接枝形式，其中A嵌段是非彈性聚合物嵌段，代表性地包括聚苯乙烯，而B嵌段為不飽和共軛二烯或其氫化形式。通常B嵌段代表性地為異戊二烯、丁二烯、乙烯/丁烯(氫化丁二烯)、乙烯/丙烯(氫化異戊二烯)及其混合物。市售實例包括從Shell Chemical Company(Houston，TX)獲得的Kraton_D和G系列嵌段共聚物、從EniChem(Houston，TX)獲得的Europrene_Sol T嵌段共聚物、從Exxon(Dexco)(Houston，TX)獲得的Vector_嵌段共聚物等等?；谇抖喂簿畚锏慕M合物特別適用于壓敏粘合劑應(yīng)用，其一般使用較低熔體指數(shù)(小于50g/10min)的嵌段共聚物及并用至少一種增粘樹脂和增塑油。
無定形聚烯烴或無定形聚α-烯烴(APAO)為C2-C8α-烯烴的均聚物、共聚物和三聚物。這些材料一般是通過使用齊格勒-那塔催化劑得到較寬分子量分布的方法聚合的。市售無定形聚α-烯烴包括從Rexene(Dallas，TX)獲得的Rextac_和REXFlex_丙烯基均聚物、乙烯-丙烯共聚物和丁烯-丙烯共聚物以及從Hüls(Piscataway，NJ)獲得的Vestoplast_α-烯烴共聚物。
茂金屬聚烯烴是使用單點或茂金屬催化劑制備的均聚的線型及基本線型的乙烯聚合物。均一乙烯聚合物的特征為具有窄的分子量分布和均勻的短鏈支化分布。在基本為線型乙烯聚合物的情況下，這種均一乙烯聚合物的進(jìn)一步特征為具有長鏈支化。基本為線型的乙烯聚合物可從Dow Chemical Company以AffinityTM聚烯烴塑性體購得，是使用Dow’s InsiteTM技術(shù)生產(chǎn)的，而均一線型乙烯聚合物是從ExxonChemical Company以商品名Exact_獲得的。具有較低密度(約0.855-約0.885)和較低熔體指數(shù)(例如小于約50g/10min)的均一線型和基本線型乙烯聚合物是最優(yōu)選的，特別是用于生產(chǎn)遇水溶脹的彈性纖維、薄膜和粘合劑組合物。
此處所用術(shù)語“共聚合物”是指共聚物、三聚物或有序度較高的聚合物。即至少一種其它共聚單體與乙烯聚合形成共聚合物。乙烯共聚合物為含有至少一種選自下列物質(zhì)的共聚單體的聚合物，所述物質(zhì)包括酸部分含有最多4個碳原子的飽和羧酸的乙烯基酯、3-5個碳原子的不飽和一元或二元羧酸、不飽和酸的鹽、衍生自含有1-8個碳原子醇的不飽和羧酸的酯及其混合物。
如果使用未配混單體，則乙烯與不飽和羧酸共聚單體的重量比優(yōu)選大于約3∶1，更優(yōu)選約2∶1。因此相對乙烯共聚合物的總重量，共聚單體濃度優(yōu)選大于30wt％，更優(yōu)選大于33wt％且最優(yōu)選大于35wt％。乙烯共聚合物的熔體指數(shù)可以為約50-約2000，優(yōu)選為約100-1500，更優(yōu)選為約200-1200，且最優(yōu)選為約400-1200g/10min。當(dāng)使用未配混的具有過低熔體指數(shù)的聚合物時，則聚合物的強(qiáng)度傾向于抑制SAP顆粒的溶脹。但是，如前所述，可通過在聚合物中混合稀釋劑來克服較低熔體指數(shù)的乙烯共聚合物的缺點。
適宜的乙烯/不飽和羧酸、鹽和酯共聚合物包括乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯/丙烯酸(EEA)及其離聚物；乙烯/甲基丙烯酸及其離聚物；乙烯/丙烯酸甲酯(EMA)；乙烯/丙烯酸乙酯；乙烯/丙烯酸正丁酯(EnBA)；及其混合了兩種或多種共聚單體的各種衍生物。
其它可使用的適宜熱塑性聚合物包括聚交酯、己內(nèi)酯聚合物和聚(羥基丁酸酯/羥基戊酸酯)、某些聚乙烯醇、生物降解性共聚酯如Eastman Copolyester 14766(Eastman)、線型飽和聚酯如來自Hüls的Dynapol或Dynacoll聚合物、分別來自Atochem(PeBax)或Hoechst Celanese(Rite-flex)的聚(氧化乙烯)聚醚酰胺和聚酯醚嵌段共聚物、及聚酰胺聚合物如來自Union Camp(Unirez)或Hüls(Vestamelt)或EMS-Chemie(Griltex)者。
或者，可以使用水溶性或水分散性聚合物，只要這些聚合物與極性稀釋劑如增粘劑、增塑劑和蠟合用以使熱塑性組分整體上對水的敏感性降低到足以使組合物顯示所要求的流體捕獲速率?？梢砸赃@種方式使用的代表性水溶性或水分散性聚合物包括水溶性聚酰胺如美國專利3,882,090所述者，在此引入該專利作為參考；無定形的水敏感性熱塑性聚合物如從Nippon Grohsei以Grohseran L-301和Grohseran L-302獲得的聚乙烯醇(PVOH)；從BASF和ISP獲得的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)；從ISP獲得的聚乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物(PVP/VA)；從Dow以商品名PEOX及從PCI Incorporated以商品名Aquazo1獲得的聚醚噁唑啉；從Amoco Chemical Co.以商品名Amobond獲得的聚乙烯基甲基醚；線型聚酯；聚乙烯醇；聚丙烯酰胺；水分散性共聚酯(Eastman AQ)。
本發(fā)明組合物的熱塑性組分優(yōu)選進(jìn)一步包括至少一種含量占總組合物最多約50wt％，且優(yōu)選約10-約40wt％的其它成分。優(yōu)選的熱塑性成分包括熱熔型粘合劑組合物中通常使用的那些包括增塑劑、增粘劑、蠟及諸如抗氧劑和顏料的添加劑。一般要挑選熱塑性成分的類型以確保熱塑性組分整體上足夠的相容性。在一個優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明組合物的熱塑性組分包括至少一種帶有極性官能團(tuán)的稀釋劑。該稀釋劑優(yōu)選為分子量(Mw)小于3000且優(yōu)選小于2000的增塑劑或蠟。稀釋劑優(yōu)選是對水不敏感的，但相對于包括相同成分而缺少這種成分的對照組合物而言又具有足夠的極性以降低熱塑性組合物的表面張力和/或接觸角。極性稀釋劑包括每分子中帶有至少一個極性基團(tuán)的增塑劑和蠟。極性基團(tuán)可以是端基或與分子中間的一個或多個單元相連。極性基團(tuán)包括醇、醚、酯、環(huán)氧、羧酸、胺、酰胺、醛、酮、酰亞胺、肟、磺酸和磺酰胺基團(tuán)。據(jù)推測極性稀釋劑可增塑SAP。因此，SAP與單獨極性增塑劑合用可提高吸收速率。但是，沒有聚合物時增塑劑一般不能單獨形成連續(xù)的熱塑相以將SAP分散其中。優(yōu)選稀釋劑的用量占總組合物的約5wt％-約30wt％且更優(yōu)選用量為約10wt％-約20wt％。
示例性極性增塑劑包括鄰苯二甲酸酯增塑劑如鄰苯二甲酸二辛酯和鄰苯二甲酸丁基芐酯(例如來自Monsanto的Santicizer 160)；液態(tài)聚酯如來自Hüls的Dynacol 720和從CP.Hall獲得的液態(tài)聚合物增塑劑；苯甲酸酯增塑劑如1，4-環(huán)己烷二甲醇二苯甲酸酯(例如來自Velsicol的Benzoflez 352)、二甘醇/雙丙甘醇二苯甲酸酯(例如來自Velsicol的Benzoflez 50)和被酯化的羥基基團(tuán)的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5-0.95的二甘醇二苯甲酸酯(例如同樣來自Velsicol的Benzoflex2-45 High Hydroxyl)；亞磷酸酯增塑劑如磷酸叔丁基二苯酯(例如來自Monsanto的Santicizer 154)；環(huán)球法軟化點在約60℃以下的液態(tài)松香衍生物如氫化松香的甲酯(例如來自Hercules的Hercoyn D)；以及植物油和動物油如脂肪酸甘油酯及其聚合產(chǎn)物。優(yōu)選的增塑劑包括檸檬酸酯如Citroflex_2，A-2，4，A-4，A-6和B-6；鄰苯二甲酸丁基芐酯、甲苯磺酰胺、苯甲酸酯增塑劑如1，4-環(huán)己烷二甲醇二苯甲酸酯、二甘醇/雙丙甘醇二苯甲酸酯和被酯化的羥基基團(tuán)的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5-0.95的二甘醇二苯甲酸酯。
另外也可以使用水溶性或水分散性增塑劑，只要其存在不阻止SAP的吸收速率。適宜的實例包括分子量小于約2000且優(yōu)選小于1000的聚乙二醇、聚乙二醇衍生物，包括Pycal 94，其為從ICI獲得的PEG的苯基醚；乙氧基化雙酚A(例如來自PPG Industries的Macol 206EM)和二壬基酚乙氧基化合物(例如來自Huntsman Chemical Corp.的Surfonic DNP)。
示例性極性蠟包括12-羥基硬脂酰胺、N-(2-羥基乙基)-12-羥基硬脂酰胺(來自CasChem的Paricin 220和285)、硬脂酰胺(來自Witco的Kemamide S)、單硬脂酸甘油酯、山梨糖醇酐單硬脂酸酯和12-羥基硬脂酸。也可用于與上述化合物合用的為極性較低的蠟如N，N’-亞乙基雙硬脂酰胺(來自Witco的Kemamide W-40)、氫化蓖麻油(蓖麻蠟)、氧化的合成蠟、及官能化蠟如氧化的聚乙烯蠟(Petrolite E-1040)。
其它可以使用的增塑劑包括烴油、聚丁烯、液態(tài)增粘樹脂和液態(tài)彈性體。增塑劑油類基本為芳香含量低而性質(zhì)為鏈烷或環(huán)烷的烴油。增塑劑油類優(yōu)選揮發(fā)性低、透明并帶有盡可能少的顏色和氣味。本發(fā)明中使用的增塑劑也考慮到了使用烯烴低聚物、低分子量聚合物、植物油及其衍生物以及類似的增塑液體。
以約2wt％-約25wt％且優(yōu)選約10wt％-約20wt％濃度使用的蠟可降低粘度并提高抗阻塞性。一般避免使用較高濃度的蠟，因為在熱塑性組分冷卻期間蠟傾向于浮現(xiàn)在表面上，在組合物表面產(chǎn)生流體不能滲透的屏障層或包裹住SAP，因此阻礙SAP吸收流體的能力。除了優(yōu)選的極性蠟外，其它有用的蠟包括石蠟、微晶蠟、費-托合成過程中得到的蠟、聚乙烯及聚乙烯副產(chǎn)物。
此處所用術(shù)語“增粘劑”表示下述能賦予熱熔型粘合劑組合物粘性(tack)的任意組合物。ASTM D-1878-61T將粘性定義為“當(dāng)材料與另一表面一接觸立即就能使之形成可測量強(qiáng)度的材料的一種性能”。
本發(fā)明組合物可包括最多約50wt％的增粘樹脂。增粘樹脂優(yōu)選以占組合物總重量約5wt％-約40wt％且更優(yōu)選約10wt％-約20wt％的濃度使用。
增粘樹脂包括衍生自可更新資源的樹脂，可更新資源為例如包括木松香、妥爾油和樹膠松香的松香衍生物以及松香酯、天然和合成萜烯及其衍生物。脂族、芳族或混合的脂族-芳族石油基增粘劑在本發(fā)明中也是有用的。有用的烴樹脂的代表性實例包括α-甲基苯乙烯樹脂、支化和未支化C5樹脂、C9樹脂和C10樹脂及其苯乙烯改性物和氫化改性物。增粘樹脂的范圍從在37℃為液態(tài)至環(huán)球法軟化點約為135℃。
如本領(lǐng)域所知，可以加入各種其它組分以改進(jìn)熱塑性組合物的粘性、顏色、氣味等。包括抗氧劑如受阻酚醛(例如IrganoxTM1010，IrganoxTM1076)、亞磷酸酯(例如IrgafosTM168)、抗阻塞添加劑、顏料和填料的添加劑也可包含在配制物中。
親水填料是一類優(yōu)選的添加劑，它們可用于改變表面性能和/或提高吸收速率。親水填料包括碳酸鈣、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素和淀粉或纖維素酯，特別是乙酸酯。
表面活性劑是另一類減小熱塑性組分表面張力和/或接觸角的優(yōu)選添加劑。表面活性劑的用量占熱塑性組分總重量的約0.5wt％-約25wt％且優(yōu)選約5wt％-約15wt％。適宜的表面活性劑包括非離子、陰離子、和硅酮表面活性劑。示例性非離子表面活性劑為(i)C1-C18，優(yōu)選C8-C9烷基或二烷基酚的乙氧基化物，如從PPG Industries，Gurnee，I11.獲得的以商品名Macol DNP-10出售者，其為二壬基酚的10mol乙氧基化物，和Triton X-100，從Union Carbide獲得，其為辛基酚的10mol乙氧基化物；(ii)烷基C8-C60單醇的乙氧基化物，如從Huntsman Chemical Co.獲得的以商品名Surfonic L-12-8出售者，其為十二烷醇的8mol乙氧基化物，和從PetroliteSpecialty Polymers Group，Tulsa，Okla獲得的Unithox 480，其為38mol乙氧基化結(jié)晶表面活性劑；和(iii)環(huán)氧丙烷聚合物的乙氧基化物，如從BASF獲得的以商品名Pluronic出售者，是Mn為200-3000的環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷嵌段共聚物；和由苯甲酸與親水二醇或單醇部分縮合形成的Mn小于1000的苯甲酸酯，如縮合約3當(dāng)量苯甲酸和4當(dāng)量二甘醇的產(chǎn)物，由Velsicol Chemical以XP 1010出售。優(yōu)選的非離子表面活性劑共混物為Atmer 685，從ICI Surfactants(Wilmington，DE)獲得。
適宜的陰離子表面活性劑為C8-C60烷基乙氧基化磺酸鹽、(CH3--(CH2)11-14--(OCH2CH2)3--SO3-Na+，如Avenel S30，從PPGIndustries獲得；烷基C8-C60磺酸鹽，如從Rhone Poulenc獲得的Rhodapon UB(C12-SO3-Na+)；和烷基/芳基磺酸鹽，如以商品名Calsoft出售者。
適宜的硅酮表面活性劑為聚二甲基硅烷的乙氧基化物或丙氧基化物，數(shù)均分子量為500-10,000，優(yōu)選600-6000，如由OSiSpecialties，Danbury，Conn.以商品名Silwet L-77，L-7605和L-7500出售者；及來自Dow Corning的產(chǎn)品193。
優(yōu)選的表面活性劑為較低分子量者，因為它們提高了粘合劑配制物中的相容性。最大可接受分子量依賴于粘合劑配制物中表面活性劑和其它成分的類型。
熱塑性組分的特征在于其布魯克菲爾德熔融粘度在177℃小于約30,000cPs，優(yōu)選小于約20,000cPs，更優(yōu)選小于約10,000cPs，且更優(yōu)選小于約5,000cPs。這一粘度限制不必有下限。但是，多數(shù)被考慮使用的熱塑性組合物的粘度一般在100℃時至少為約50cPs，一般至少為約100cPs，且優(yōu)選至少為約200cPs。粘度不僅對這種組合物的施加技術(shù)是至關(guān)重要的，而且對SAP的效率也是關(guān)鍵的。本申請人吃驚地發(fā)現(xiàn)較低粘度的熱塑性組合物將SAP顆粒的溶脹抑制在更小的程度，因此相對高粘度組合物而言改進(jìn)了SAP的吸收能力。
本發(fā)明的熱塑性組合物包括至少一種混有熱塑性組分的SAP聚合物。超吸收性聚合物以約5wt％-約70wt％，優(yōu)選約35wt％-約60wt％，更優(yōu)選約40wt％-約60wt％，且最優(yōu)選約50wt％-約60wt％的量存在于組合物中。申請人發(fā)現(xiàn)通過使用濃度大于30wt％的SAP，特別是與小粒度SAP結(jié)合使用時，形成了含有熱塑性組分的SAP基體。申請人推測這種SAP基體的形成對未通過熱塑性組分的存在而受影響的SAP的吸收速率是必要的。
超吸收性聚合物(SAP)，也稱作水不溶性吸收性成水凝膠聚合物(WAHP)“成水凝膠”聚合物和“水解膠體”，是已知的并且包括多糖如羧甲基淀粉、羧甲基纖維素和羥丙基纖維素；非離子型如聚乙烯醇和聚乙烯基醚；陽離子型如聚乙烯基吡啶、聚乙烯基嗎啉酮、N，N-二甲氨基乙基或丙烯酸N，N-二乙氨基丙酯和甲基丙烯酸N，N-二乙氨基丙酯及各自的季鹽。一般本發(fā)明中有用的WAHP帶有許多陰離子官能團(tuán)，如磺酸，且更通常為羧基。適用于此的聚合物實例包括由可聚合的不飽和含酸單體制備的那些。這類單體包括含有至少一個碳-碳烯雙鍵的烯鍵式不飽和酸和酸酐。更特別地這些單體可選自烯鍵式不飽和羧酸和酸酐、烯鍵式不飽和磺酸及其混合物。
在制備此文的SAP時也可包含一些非酸單體，優(yōu)選是少量的。這種非酸單體可包括例如含酸單體的水溶性或水分散性酯，以及完全不含羧酸或磺酸基團(tuán)的單體。因此任選的非酸單體可包括含有下列官能團(tuán)的單體羧酸或磺酸酯、羥基基團(tuán)、酰胺基團(tuán)、氨基基團(tuán)、腈基團(tuán)、季銨鹽基團(tuán)和芳基基團(tuán)(例如苯基基團(tuán)，如衍生自苯乙烯單體者)。這些非酸單體是為人熟知的材料并且在例如1978年2月28日授予的美國專利4,076,663(Masuda等人)和1977年12月13日授予的美國專利4,062,817(Westerman)中有更詳細(xì)的說明。
烯鍵式不飽和羧酸和羧酸酸酐單體包括由丙烯酸本身、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、-氯丙烯酸、-氰基丙烯酸、-甲基丙烯酸(巴豆酸)、-苯基丙烯酸、-acrytoxy丙炔酸、山梨酸、-氯山梨酸、當(dāng)歸酸、肉桂酸、對氯內(nèi)桂酸、-硬脂酰丙烯酸、衣康酸、檸康酸、中康酸、戊烯二酸、烏頭酸、馬來酸、富馬酸、三羧基乙烯和馬來酸酐所代表的丙烯酸類化合物。
烯鍵式不飽和磺酸單體包括脂族或芳族乙烯基磺酸如乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、乙烯基甲苯磺酸和苯乙烯磺酸；丙烯酸和甲基丙烯酸磺酸如丙烯酸磺基乙酯、甲基丙烯酸磺基乙酯、丙烯酸磺基丙酯、甲基丙烯酸磺基丙酯、2-羥基-3-甲基丙烯酰氧基丙基磺酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
其它用于本發(fā)明的SAP含有羧基基團(tuán)。這些聚合物包括水解的淀粉-丙烯腈接枝共聚物、部分中和的水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物、淀粉-丙烯酸接枝共聚物、部分中和的淀粉-丙烯酸接枝共聚物、皂化的乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、水解的丙烯腈或丙烯酰胺共聚物、任何上述共聚物的輕微網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)聚合物、部分中和的聚丙烯酸、和部分中和的聚丙烯酸的輕微網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)聚合物。這些聚合物可單獨使用或以兩種或多種不同聚合物的混合物形式使用。這些聚合物材料的實例公開于1978年2月28日授予的美國專利4,076,663(Masuda等人)、1978年6月6日授予的美國專利4,093,776(Aoki等人)、1987年5月19日授予的美國專利4,666,983(Tsubakimoto等人)和1988年3月29日授予的美國專利4,734,478(Tsubakimoto等人)中。
用于制造SAP的聚合物材料為部分中和的聚丙烯酸及其淀粉衍生物的輕微網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)聚合物。還更優(yōu)選SAP包括約50-約95％，更優(yōu)選約75％的中和的輕微網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)聚丙烯酸(即聚丙烯酸鈉/丙烯酸)。網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)使聚合物基本不溶于水并且部分地決定著SAP的吸收能力和可提取聚合物含量特性。網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)這些聚合物的方法及典型的網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)劑更詳細(xì)地描述于1978年2月28日授予的美國專利4,076,663(Masuda等人)中。
雖然SAP優(yōu)選為一種類型(均一)的，但聚合物的混合物也可用于本發(fā)明。例如，淀粉丙烯酸接枝共聚物和部分中和聚丙烯酸的輕微網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)聚合物的混合物可以用于本發(fā)明。
用于本發(fā)明的吸收性凝膠顆?？删哂泻軐挿秶某叽?、形狀和/或形態(tài)。吸收性凝膠顆粒中最大尺寸與最小尺寸的顆粒(例如微粒、薄片、細(xì)粉、粒子間的聚集體、粒子間的交聯(lián)聚集體等)的比例可以很大，并且可以是纖維、泡沫等形式的。
粒度定義為由篩分粒度分析測定的尺寸。因此，例如可保留在具有710微米孔的美國標(biāo)準(zhǔn)試驗篩(例如No.25 U.S.Series AlternateSieve Designation)上的顆粒被認(rèn)為具有大于710微米的粒度；可通過710微米孔篩并保留在500微米孔篩(例如No.35 U.S.SeriesAlternate Sieve Designation)上的顆粒被認(rèn)為具有500-710微米的粒度；可通過500微米孔篩的顆粒被認(rèn)為具有小于500微米的粒度。
本發(fā)明所用的SAP顆粒的粒度范圍為約10-約1000微米。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)較小的粒度，特別是在濃度大于30wt％，且優(yōu)選約40wt％時對在熱塑性組分內(nèi)產(chǎn)生SAP基體是特別有用的。最小的粒度還可有利地獲得均勻的混合并減少磨損和使用熱熔型粘合劑施加設(shè)備處理較大顆粒時伴隨的噴嘴阻塞問題。基于這些原因SAP的粒度優(yōu)選小于約500微米，更優(yōu)選小于約300微米，并更優(yōu)選小于約200微米。但是，較大粒度也可使用，特別是在其中SAP顆粒等于或大于熱塑性組分厚度的應(yīng)用中或當(dāng)使用擠塑機(jī)混合和/或施加組合物時。
本發(fā)明組合物優(yōu)選通過首先熔融共混所有熱塑性成分制備熱塑性組分并隨后向熔融的熱塑性組分中加入SAP來制備?？蓪⒑蠸AP的熱塑性組合物造粒、制成塊狀或鑄入模具或轉(zhuǎn)鼓等中，以備后繼重熔和施加。或者，可以適當(dāng)?shù)乃俾蕦⑷砍煞滞瑫r加入到擠塑機(jī)中。在擠塑機(jī)的情況中，含有SAP的組合物的配混和施加可以一步完成。
在發(fā)泡的情況下，優(yōu)選首先用化學(xué)發(fā)泡劑涂布SAP顆粒。將涂布的SAP顆粒與熱塑性組分在低于化學(xué)發(fā)泡劑活化溫度以下混合以阻止不希望的過早發(fā)泡。隨后在足以活化化學(xué)發(fā)泡劑的溫度或條件下將組合物制成薄膜或涂布到底物上。據(jù)推測化學(xué)發(fā)泡劑產(chǎn)生了氣穴或氣孔，含有SAP顆粒的熱塑性組分位于氣孔中。優(yōu)選使用足量的已涂布SAP以產(chǎn)生開孔泡沫塑料結(jié)構(gòu)。
在另一個實施方案中SAP顆?？梢员煌坎忌项w粒形式的熱塑性組分。然后可將涂布的SAP顆粒置于制品中或基底上并隨后加熱活化將SAP粘結(jié)到位。
固體顆粒的涂布可以許多方式進(jìn)行。噴霧干燥和顆粒噴淋是便宜的涂布顆粒方法。在這兩種方法中將待涂布的顆粒加入到熔體或溶液中并在霧化期間進(jìn)行涂布。另一種由Aveka Inc.(Woodbury，MN)提供的稱作磁力協(xié)助沖擊涂布(MAIC)的適宜方法通過錘擊將顆粒涂布到顆粒上。通過在小的振蕩磁鐵組件中將小涂布顆粒加入到大顆粒芯上，小顆粒很容易涂布到芯顆粒上。優(yōu)選方法為用粘合劑涂布SAP顆粒并隨后使粘合劑涂布的顆粒接觸粉末的兩步法，如1997年11月18日授予的美國專利5,688,449所述，在此引入該專利作為參考。
熱塑性組分和SAP混合物在350°F(177℃)的粘度小于約200,000cPs，優(yōu)選小于約100,000cPs，更優(yōu)選小于約50,000cPs，并且最優(yōu)選與如前所述的單獨的熱塑性組分具有相同的熔融粘度性能。
本發(fā)明的熱塑性組合物以等于或快于單獨超吸收性聚合物的膠凝速率膠凝。優(yōu)選組合物在小于3小時，優(yōu)選小于2小時，更優(yōu)選小于1小時，再優(yōu)選小于30分鐘，且最優(yōu)選小于約15分鐘內(nèi)膠凝。另外，對于小粒度SAP，本發(fā)明組合物的總吸收能力等于或大于單獨超吸收性聚合物的能力。
本發(fā)明組合物可以任何熱熔施加技術(shù)施加，如窄縫涂布、旋涂、絲網(wǎng)印刷、發(fā)泡、雕輥或熔噴粘合劑施加技術(shù)。當(dāng)以這種方法施加時，本發(fā)明的熱塑性組合物可以作為至少一種基底上的涂層、纖維、非織造纖維網(wǎng)或膜層存在或作為制品的一部分存在。為了改進(jìn)SAP的吸收速率，優(yōu)選選擇使組合物表面積最大的施加條件。本發(fā)明的組合物也可制成薄膜層。如果要求連續(xù)的薄膜層，則優(yōu)選使用1998年10月27日授予的美國專利5,827,252所述的非接觸窄縫涂布技術(shù)，在此引入該專利作為參考。
本發(fā)明含有SAP的熱塑性組合物可用于許多應(yīng)用中，特別是使用超吸收性聚合物如一次性吸收制品如一次性尿布、婦女衛(wèi)生巾和醫(yī)用服裝者以及用于光纜應(yīng)用和許多目的在于提高潮濕性的農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的潮氣隔層。本發(fā)明組合物還用于包裝食品和藥物以吸收潮氣和流體、用于建筑材料以防止收縮并防水。因此，本熱塑性組合物可以任何適當(dāng)?shù)姆椒?，特別是上述熱熔型粘合劑施加技術(shù)用于許多基底上。通常施加SAP的基底包括各種薄膜材料如作為尿布底片和紙帶背面、吸收劑使用者如木質(zhì)紙漿、紙張、織物、毛巾、無紡布和各種纜線組分如護(hù)套和夾套材料。
通過下面非限制性實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。除非另外注明所有例舉的組合物均以wt％表示。
2.總吸收量是通過刮涂成熔融薄膜或?qū)⒑瑹崴苄越M合物的SAP熱壓成薄膜而測定的。隨后將薄膜切成1平方英寸(2.54cm2)并稱重。薄膜中SAP總量是以組合物中SAP濃度為基準(zhǔn)計算的。然后將樣品放入25ml杯中并將10ml水倒在薄膜上。3小時后過濾掉未吸收的水并稱重。得到吸水總量以及每克SAP的吸水量(總吸收/總SAP)。
3.吸收速率是通過刮涂成熔融薄膜或?qū)⒑琒AP的熱塑性組合物熱壓成薄膜而測定的。隨后將薄膜切成1平方英寸(2.54cm2)并稱重。薄膜中SAP總量是以組合物中SAP濃度為基準(zhǔn)計算的。然后將樣品放入25ml杯中并將10ml水倒在薄膜上。啟動秒表并記錄發(fā)生凝膠的時間。
4.熔體指數(shù)是根據(jù)ASTM D-1238公布的，條件為190℃/2.16kg(也已知為“條件E”)。
實施例中所用成分說明商品名一般性說明，供應(yīng)商(地點)熱塑性聚合物Affinity EG 8200 5MI，0.870g/cm3基本線型乙烯/1-辛烯共聚合物，Dow(Freeport，TX)Affinity EG 8100 1MI，0.870g/cm3基本線型乙烯/1-辛烯共聚合物，Dow(Freeport，TX)Eastman Copolyester 可生物降解共聚酯，Eastman(Kingsport，14766TN)Eco PLA 聚交酯樹脂，Cargill(Minneapolis，MN)EVA 25-400 25％乙酸乙烯酯，400 MI EVAEVA 28-400 28％乙 酸乙烯酯，400 MI EVAEVA 28-0528％乙酸乙烯酯，5 MI EVAEVA 28-800 28％乙酸乙烯酯，800 MI EVAEVA 28-2500 28％乙酸乙烯酯，2500 MI EVAEVA 33-4433％乙酸乙烯酯，44 MI EVAEVA 33-400 33％乙酸乙烯酯，400 MI EVAHL-6526 聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
Paul，MN)HL-6582聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
Paul，MN)HM-1580聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
Paul，MN)HL-6594聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
Paul，MN)HL-6108聚酰胺聚合物，(H.B.Fuller Company，St.
Paul，MN)Kraton D-1117 40％二嵌段，17％苯乙烯，106 MI，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Shell)Kraton G-1657 35％二嵌段，13％苯乙烯，37011溶液粘度，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(Shell)增塑劑Benzoflex 50 丙甘醇-二甘醇二苯甲酸酯，Velsicol(Rosemont，IL)Benzoflex 9-88 丙甘醇二苯甲酸酯，Velsicol(Rosemont，IL)特種Citroflex A4 來自檸檬酸的檸檬酸酯，Morflex Inc.
(Greensboro，NC)Epolene C-3聚乙烯蠟，Eastman Chemical Co.
(Kingsport，TN)Epolene C-16 聚乙烯蠟，Eastman Chemical Co.
(Kingsport，TN)Microwax 180 聚乙烯蠟Paraflint H4 費-托合成過程中得到的蠟，Moore & Munger(Shelton，CT)Paraffin 155 155℃熔點石蠟Penznap N-500 500粘度環(huán)烷油Santicizer 160 12-苯二甲酸丁基苯基甲基酯，SolutionInc.(St.Louis，Missouri)Uniplex 214N-丁基苯磺酰胺，Unitex(Houston，TX)增粘劑Escorez 5400 100℃氫化二環(huán)戊二烯樹脂(Exxon，Houston，TX)Foral AX 氫化松香，Hercules(Wilmington，DE)Nirez V-2040 118℃萜烯酚基樹脂(Arizona，PanamaCity，F(xiàn)L)Zonester 100 94℃松香基樹脂(Arizona，Panama City，F(xiàn)L)添加劑Surfactant JL80-X 醇乙氧基化物表面活性劑，Huntsman(Houston，TX)Irganox 1010 受阻酚抗氧劑，Ciba Geigy(Hawthorne，NY)Irganox 1076 受阻酚抗氧劑，Ciba Geigy(Hawthorne，NY)超吸收性聚合物Aquapearl 1250H 聚丙烯酸鈉，Mitsubishi Chemical Co.
(Tokyo，JP)Cabloc AP-80HS輕微交聯(lián)聚丙烯酸鈉，Stockhausen(Greensboro，NC)Favor 800 含有羥基乙烯醇均聚物的2-丙烯酸聚合物，Stockhausen(Greensboro，NC)由于基本化學(xué)性能以及粒度的差別，市售品牌SAP的膠凝時間變化很大。實施例中所用SAP的粒度分布和膠凝時間可表征如下表I?！癉(10％)，D(50％)和D(90％)”是指在X微米以下顆粒的百分比。
因此，在ASAP 2000的情況下，10％的顆粒具有小于12.5微米的粒度，50％的顆粒具有小于62.9微米的粒度，而90％的顆粒具有小于561.7微米的粒度。
表I
因為SAP的粒度分布傾向于非常分散，用Vortisiv RBF 8(MMIndustries，Salem，OH)金屬篩和分離設(shè)備將Favor 800分成數(shù)份。所得三部分粒度＞425微米、粒度為180-425微米和粒度＜180微米。
表II的實施例1-5使用了熱塑性粘合劑組合物，包括80gUniplex 214、304g EVA 28-800、36g Surfactant JL-80X和4gIrganox 1076以及指定濃度和粒度的Favor 800超吸收性聚合物。通過比較實施例1-4，舉例說明了提高SAP濃度對吸收速率的影響作用。實施例1和4都包括相同粒度，為大于425微米的SAP。但是，含有40wt％SAP的組合物比只使用30wt％的組合物的膠凝速率快2.5倍。實施例2-4使用了相同的40wt％的SAP，只是SAP的粒度不同。這些實施例證明具有最小粒度的那些得到最快的膠凝速率。使用小于180微米粒度SAP的樣品吸收流體的速率比使用180-425微米SAP的樣品快4倍。
表II
μm＝微米表III-XI例舉了使用各種水不敏感熱塑性聚合物的本發(fā)明組合物。表III的實施例10及表XI的實施例69和70使用了基本為線型的乙烯共聚合物。表III和IV的實施例9和12-14以及表V-IX全部使用的是包括極性共聚單體的乙烯共聚合物。表III的實施例7、8和11及表XI的實施例71描述了其中熱塑性組分是基于可生物降解熱塑性材料的組合物。
發(fā)現(xiàn)實施例7在100秒內(nèi)吸收10ml水，而實施例8則顯示了190秒的較慢吸收速率。另外，注意到由于引入了嵌段共聚物實施例8非常柔軟。
表IV例舉了各種本發(fā)明組合物以及市售對比例的吸收速率。根據(jù)紅外分析以及溶劑提取和離心分析技術(shù)，認(rèn)為對比例A包括約33.8wt％的33％乙酸乙烯酯/44 MI EVA、約47.3wt％的高分子量(約10,000)聚乙烯醇和約18.9wt％的聚丙烯酸鈉鹽，而認(rèn)為對比例B包括約42.6wt％的28％乙酸乙烯酯/400 MI EVA、約26.8wt％的硬脂酸聚氧化乙烯酯、約29.5wt％的聚丙烯酸和約1.1wt％的蠟。對比例C代表根據(jù)Doi等人的美國專利4,977,211制備的組合物。具體而言即45wt％LV-780乙烯-乙酸乙烯酯與15wt％USR E P02P聚乙烯和40wt％Aquapearl 1250H合用。據(jù)推測較慢的吸收速率歸因于熱塑性組分較高的粘結(jié)強(qiáng)度。
表V和VI的本發(fā)明EVA基組合物的EVA含量在20wt％至約70wt％之間變化。SAP濃度大于約30wt％時膠凝速率顯著提高。另外，通過比較表V的實施例15和16，顯然加入增塑劑傾向于進(jìn)一步提高捕獲速率。本申請人推測這種效果歸因于增塑劑導(dǎo)致的極性的提高和/或由于稀釋造成的熱塑性組分粘結(jié)強(qiáng)度的進(jìn)一步降低。
0.15g單獨的超吸收性聚合物Cabloc 80HS樣品，在不與表I的熱塑性組合物混合時膠凝需要25分鐘。但是，均包含約相同量SAP的實施例13-15膠凝顯著加快，膠凝速率為約3分鐘至約13分鐘。本申請人推測熱塑性組分將各個SAP顆粒彼此分離。因此，每個SAP顆粒都可吸收流體并各自溶脹，基本不受周圍SAP顆粒的影響。所以，減少了凝膠阻塞，即膠凝的SAP顆粒產(chǎn)生屏障并阻止流體向未凝膠SAP顆粒遷移的現(xiàn)象，提高了膠凝速率。
表VII證明了極性共聚單體含量和熔體指數(shù)對膠凝速率的影響。如實施例27、28和30所示，隨著共聚單體含量由25wt％提高到28-33wt％，膠凝速率由24小時下降到約30-約15分鐘。因此，極性共聚單體的含量大于25wt％是優(yōu)選的，且大于28wt％是最優(yōu)選的。另外，如實施例29和31-34所示，隨著熔體指數(shù)提高，膠凝速率下降。但是，不管乙烯共聚合物的熔體指數(shù)，所有這些實施例均顯示了比對比例A-C顯著快的膠凝速率。本申請人推測從描述含有高量SAP配制物膠凝速率的表IV的實施例21-24與含低量SAP的配制物的比較來看較低的SAP濃度引起對比例中膠凝速率的降低。
表VIII例舉了含有蠟的本發(fā)明組合物。與實施例33相比，用蠟代替部分增塑劑可得到類似的膠凝速率。使用Paraffin 155和Microwax 180得到較快的膠凝速率。但是，如實施例44所述，這種速率的提高只能通過聯(lián)合使用極性增塑劑和蠟才能實現(xiàn)，因為蠟單獨使用只得到較慢的膠凝速率。
表IX的實施例45-49例舉了含有增粘劑的本發(fā)明組合物。與實施例33相比，用增粘劑替代部分增塑劑的組合物顯示了類似的膠凝速率。表IX的實施例50-56以及表III的實施例9和12例舉了含有表面活性劑的本發(fā)明組合物。實施例37也含有4.5wt％的Surfactant JL 80-X。與增粘劑的情況相同，可用表面活性劑替代部分極性增塑劑得到類似且在某些例子中加快了的膠凝速率。
表X例舉了包含水不敏感聚酰胺及并用極性增塑劑作為熱塑性組分的組合物。使用聚酰胺對提高耐熱性以及提高SAP濃度均是有利的。實施例68使用了70wt％的SAP，但仍然是柔軟的。
表XI描述了熱塑性組分對彈性性能有貢獻(xiàn)的本發(fā)明組合物。實施例69和70使用了基本為線型的乙烯/α-烯烴共聚合物，而實施例71和72使用了飽和的嵌段共聚物。具體而言，預(yù)混物A包括7wt％的Kraton G-1651、17wt％的Kraton G-1650、75.25wt％的Kaydol礦物油和0.25wt％的Irganox 1010?？捎欣貙⑦@些組合物噴霧形成彈性網(wǎng)或窄縫涂布形成彈性膜。當(dāng)暴露于水中視SAP的濃度而定薄膜可膨脹幾倍。令人驚訝的是該薄膜在溶脹后仍保持其完整性。
表III
*Irganox 1010
表IV
表V
*因為組合物包含50wt％SAP，所以SAP的重量＝“膜重”/2
表VI
表VII
表VIII
表IX
表X
表XI
權(quán)利要求
1.熱塑性組合物，其選自a)包含熱塑性組分和至少一種超吸收性聚合物的組合物，所述熱塑性組分包含至少一種熱塑性聚合物和至少一種帶有極性官能團(tuán)的稀釋劑；b)包含熱塑性組分和至少一種超吸收性聚合物的組合物，所述熱塑性組分包含至少一種熔體指數(shù)大于約100g/10min且共聚單體含量大于30wt％的乙烯共聚合物；c)包含約25wt％-約50wt％在約180℃時布魯克菲爾德粘度小于約30,000cPs的熱塑性組分和約35wt％-約75wt％超吸收性聚合物的組合物；和d)包括約25wt％-約75wt％熱塑性組分和約25wt％-約75wt％至少一種超吸收性聚合物的組合物，其中超吸收劑在小于3小時內(nèi)膠凝。
2.權(quán)利要求1的熱塑性組合物，其中所述熱塑性組分是水不敏感性的。
3.權(quán)利要求1-2的熱塑性組合物，其中所述稀釋劑為增塑劑。
4.權(quán)利要求1-2的熱塑性組合物，其中所述稀釋劑為蠟。
5.權(quán)利要求1-4的熱塑性組合物，其中所述稀釋劑以約5wt％-約30wt％的量存在。
6.權(quán)利要求1的熱塑性組合物，其中乙烯共聚合物的熔體指數(shù)大于400g/10min。
7.權(quán)利要求1的熱塑性組合物，其中乙烯共聚合物的熔體指數(shù)大于約800g/10min。
8.權(quán)利要求1的熱塑性組合物，其中乙烯共聚合物的熔體指數(shù)大于約1000g/10min。
9.權(quán)利要求1和6-8的熱塑性組合物，其中乙烯共聚合物的共聚單體含量大于33wt％。
10.權(quán)利要求1和6-9的熱塑性組合物，其中共聚單體選自乙酸乙烯酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸酯及其混合物。
11.權(quán)利要求10的熱塑性組合物，其中熱塑性組分基本由下列化合物組成a)約10wt％-約50wt％至少一種水不溶性聚合物；b)0wt％-約30wt％帶有極性官能團(tuán)的增塑劑；和c)0wt％-約40wt％增粘劑、蠟、非極性增塑劑及其混合物。
12.權(quán)利要求1-11的熱塑性組合物，其中超吸收性聚合物以約30-約60wt％的量存在。
13.權(quán)利要求1-5的熱塑性組合物，其中熱塑性組分包括至少一種選自嵌段共聚物、無定形聚烯烴、結(jié)晶聚烯烴、乙烯共聚合物及其混合物的聚合物。
14.權(quán)利要求1-13的熱塑性組合物，其中組合物以與單獨的超吸收性聚合物基本相同或比之更快的速率膠凝。
15.權(quán)利要求1-13的熱塑性組合物，其中組合物在小于1小時內(nèi)膠凝。
16.權(quán)利要求1-13的熱塑性組合物，其中組合物在小于30分鐘內(nèi)膠凝。
17.權(quán)利要求1-16的熱塑性組合物，其中熱塑性組分為熱熔型粘合劑。
18.施加在基底上的薄膜層，其包括權(quán)利要求1-17的熱塑性組合物。
19.權(quán)利要求1-17的熱塑性組合物，其中超吸收性聚合物的粒度等于或大于薄膜層的厚度。
20.制備薄膜的方法，包括步驟提供權(quán)利要求1-17組合物的熔融混合物及由該熔融混合物形成基本連續(xù)薄膜。
21.將超吸收性聚合物施加在基底上的方法，包括以下步驟a)提供包括權(quán)利要求1-17的熱塑性組合物的熔融混合物；和b)將該混合物施加到基底上。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述基底選自薄膜、紙張、無紡布、織物和吸收芯。
23.包括權(quán)利要求1-17的組合物的非織造纖維網(wǎng)。
24.一種一次性制品，包括體液可滲透的頂片和體液不能滲透的底片及位于所述頂片和底片之間的權(quán)利要求1-17的組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括熱塑性組分和至少一種超吸收性聚合物的組合物、這種組合物的應(yīng)用方法、及包括這種組合物的制品。該組合物可通過各種熱熔型粘合劑施加技術(shù)被制成薄膜層或施用到制品上。該組合物對多種成品都是有用的,特別是可用于一次性的吸收制品如一次性尿布、婦女衛(wèi)生巾和醫(yī)用服裝。
文檔編號A61F13/53GK1308654SQ99808264
公開日2001年8月15日 申請日期1999年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月7日
發(fā)明者S·U·阿梅德, A·W·埃米魯, L·J·克拉普, M·S·克羅爾 申請人:H.B.福勒許可和財務(wù)有限公司