專利名稱：含嵌段共聚物的膠粘劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膠粘劑組合物，更具體地說，涉及特別適用于作彈性連接膠粘劑或用于可拉伸材料的熱熔膠粘劑。該膠粘劑包含聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯共聚物-聚苯乙烯嵌段共聚物。
背景技術(shù)：
把處于熔融態(tài)的熱熔膠粘劑涂布到基材上并使之冷卻以硬化該膠粘劑層。這類膠粘劑已廣泛用于各種商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中，如產(chǎn)品組裝和包裝，且已廣泛用于非織造工業(yè)中來制造嬰兒尿布和成人失禁產(chǎn)品，在兩種情況下都作為結(jié)構(gòu)膠粘劑和彈性連接膠粘劑。在這些應(yīng)用中，膠粘劑被涂布到至少一種聚烯烴非織造基材、至少一種彈性纖維如Spandex和/或至少一種聚烯烴薄膜上，以便把這些基材粘結(jié)在一起。
由于在一次性使用制品中要在差別很大的條件范圍內(nèi)粘結(jié)各種材料，已研究出適用于制造一次性使用制品的各種膠粘劑。這一點(diǎn)在彈性連接和層合結(jié)構(gòu)中尤其真實(shí)。結(jié)構(gòu)需要具有可控的、粘度較低的、開放時(shí)間長(zhǎng)和粘結(jié)強(qiáng)度足以保持層合片力學(xué)整體性的膠粘劑。但是，為了把彈性材料粘結(jié)到基材上，要用具有高抗蠕變性的不同膠粘劑，以確保彈性材料在應(yīng)力作用下不會(huì)相對(duì)于基材表面移動(dòng)或變成部分或全部脫開。具有使膠粘劑能適用于層合材料和彈性粘結(jié)應(yīng)用的單一膠粘劑稱做多用途膠粘劑。
盡管傳統(tǒng)上已把包括稱為多用途熱熔膠粘劑在內(nèi)的熱熔膠粘劑用于非織造應(yīng)用中，仍然需要為某些最終應(yīng)用配制更有效地把某些類型的基材粘結(jié)在一起的膠粘劑。本發(fā)明滿足了這種要求。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯共聚物-聚苯乙烯嵌段共聚物(本文縮寫為S-I/B-S嵌段共聚物)，在用作熱熔膠粘劑配方中的基礎(chǔ)聚合物時(shí)，提供特別適用于制造一次性使用制品的膠粘劑。S-I/B-S嵌段共聚物的端嵌段苯乙烯的含量為至少25重量％以及二嵌段百分?jǐn)?shù)小于約30％。在一個(gè)實(shí)施方案中，S-I/B-S嵌段共聚物的二嵌段百分?jǐn)?shù)小于約25％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，S-I/B-S嵌段共聚物的二嵌段的含量小于約20％。中間嵌段由異戊二烯和丁二烯無規(guī)共聚而成。該膠粘劑適用于作彈性連接膠粘劑或作為可拉伸材料如可拉伸非織造織物或與另一種非織造材料或其它材料層合的可拉伸薄膜的膠粘劑。
本發(fā)明提供的熱熔膠粘劑包含苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于約30％的熱塑性S-I/B-S嵌段共聚物、第二熱塑性彈性體和增粘樹脂，以及，最好還可以包含烯釋劑、蠟和其它傳統(tǒng)熱熔膠粘劑添加劑。
本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方案的目標(biāo)是包含下列組分的膠粘劑以膠粘劑組合物的重量為基準(zhǔn)計(jì)算，0.5重量％～約18重量％熱塑性S-I/B-S嵌段共聚物、約30～80重量％增粘樹脂，最大用量約30重量％的第二不同熱塑性嵌段共聚物，至多約25重量％的液態(tài)增塑劑及至多約25重量％的蠟。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的目標(biāo)是包含下列組分的膠粘劑約5重量％～約18重量％苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于約30％的熱塑性S-I/B-S嵌段共聚物、約10～約30重量％第二不同嵌段共聚物和約30～約70重量％增粘樹脂。優(yōu)選的膠粘劑組合物還將任選地包含最大用量約25重量％的液態(tài)增塑劑和最大用量為約5重量％的蠟。該實(shí)施方案特別適用于彈性連接應(yīng)用。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的目標(biāo)是包含下列組分的膠粘劑約0.5重量％～約18重量％苯乙烯的含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于約30％的S-I/B-S嵌段共聚物和約5～約70重量％增粘樹脂。優(yōu)選的膠粘劑組合物還將任選地包含最大用量約30重量％的第二不同嵌段共聚物、最大用量約20重量％的液態(tài)增塑劑和最大用量為約5重量％的蠟。該實(shí)施方案特別適于制造柔性層合片。
在還有一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的目標(biāo)是包含下列組分的膠粘劑約0.5重量％～約18重量％苯乙烯含量至少30重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于25％的熱塑性S-I/B-S嵌段共聚物、約5～約30重量％第二不同嵌段共聚物和約30～約70重量％增粘樹脂，。優(yōu)選的膠粘劑組合物還將任選地包含最大用量約20重量％的液態(tài)增塑劑和最大用量約5重量％的蠟。
本發(fā)明的膠粘劑組合物在用于多種應(yīng)用中時(shí)具有優(yōu)良的內(nèi)聚強(qiáng)度。這些膠粘劑在用作結(jié)構(gòu)膠粘劑時(shí)具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度，且在作為彈性連接膠粘劑用來制造包含彈性區(qū)的制品，如包含一個(gè)或多個(gè)與穿戴者的腿或腰接觸的彈性環(huán)套的一次性使用的吸收性衣服時(shí)，具有良好的蠕變性能。
本發(fā)明還提供包含熱熔膠粘劑的制品，所述熱熔膠粘劑包含至多約18重量％苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于30％的熱塑性S-I/B-S嵌段共聚物。制品一般將包含至少一種基材。本發(fā)明還包含一次性使用的吸收性制品，包括一次性使用的吸收性服裝在內(nèi)，包括含有至少一種彈性基材或至少一種可拉伸材料的那些在內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
本文所引用的文獻(xiàn)全盤包括于此供參考。
本發(fā)明提供包含嵌段共聚物的熱熔膠粘劑組合物，所述嵌段共聚物含有異戊二烯/丁二烯中間嵌段和特定含量的二嵌段組分。具體地說，本發(fā)明提供包含苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于30％的熱塑性S-I/B-S嵌段共聚物的熱熔膠粘劑。本發(fā)明的熱熔膠粘劑可以作為結(jié)構(gòu)膠粘劑用來在可拉伸材料與第二基材之間形成彈性連接粘結(jié)和形成結(jié)構(gòu)粘結(jié)，從而使該膠粘劑非常適用于制造非織造一次性使用制品，如嬰兒尿布、訓(xùn)練短褲和成人失禁產(chǎn)品。
彈性連接中所需的最重要的性能之一是蠕變性能。就此而論，要求膠粘劑具有優(yōu)良的韌性。本發(fā)明的膠粘劑滿足彈性連接應(yīng)用和其它應(yīng)用所需的嚴(yán)格要求。因此本膠粘劑特別適用于制造彈性非織造織物和制造嬰兒尿布、訓(xùn)練短褲、成人失禁用品或內(nèi)衣等。本發(fā)明的組合物在配方中以較少的聚合物含量配制成優(yōu)良的粘結(jié)強(qiáng)度，從而產(chǎn)生了高效膠粘劑體系。
本發(fā)明的熱熔膠粘劑包含S-I/B-S嵌段共聚物、第二不同熱塑性彈性體、增粘樹脂和，優(yōu)選地，還有液態(tài)增塑性和，任選地，蠟。用較低含量(約18重量％或更少)的苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于30％的S-I/B-S嵌段共聚物與另一種不同于，即不是S-I/B-S嵌段共聚物的熱塑性嵌段聚合物(本文也稱之為“第二不同嵌段共聚物”)，進(jìn)行組合，得到適用于彈性連接和可拉伸層合片的高性能熱熔膠粘劑。
用來實(shí)踐本發(fā)明的SIBS嵌段共聚物是苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于30％的聚苯乙烯-聚異戊二烯/聚丁二烯-聚苯乙烯(S-I/B-S)嵌段共聚物。用ISO1133法測(cè)得的熔體流動(dòng)指數(shù)是6～11g/10min(200℃，5kg)。這類聚合物可以按已出版美國(guó)專利申請(qǐng)2004/0167292所述的方法制造并可購(gòu)自Kraton Polymer US。
本發(fā)明中的膠粘還將包含至少一種一般構(gòu)型為A-B-A的嵌段共聚物，其中聚合物端嵌段A是非彈性體聚合物段，它作為均聚物，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高于約20℃，而彈性體聚合物中間段B則衍生自可部分或基本氫化的異戊二烯、丁二烯或異丁烯，或它們的混合物。為方便和清楚起見，本文把這類嵌段共聚物稱做本發(fā)明膠粘劑內(nèi)的第二不同嵌段共聚物組分。這類聚合物包括線形、輻射形和星形嵌段共聚物。
非彈性體端嵌段A可包含乙烯基單體和丙烯酸單體的均聚物和共聚物，所述乙烯基單體如乙烯基芳烴、乙烯基吡啶、鹵乙烯、乙烯基羧酸酯，所述丙烯酸單體如丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸酯等。單乙烯基芳烴尤其包括苯系列的那些，如苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基二甲苯和乙基乙烯基苯以及二環(huán)單乙烯基化合物，如乙烯基萘及類似物。其它非彈性體聚合物嵌段可衍生自α-烯烴、烯化氧、縮醛、氨酯等。優(yōu)選苯乙烯。
構(gòu)成熱塑性彈性體共聚物其余部分的彈性體中間嵌段B組分衍生自異戊二烯或丁二烯，它們可以被氫化，如U.S.專利3,700,633所述。丁二烯的氫化可部分或基本完全。所選條件可用來，例如，氫化彈性丁二烯嵌段而不改變乙烯基芳烴聚合物嵌段?？梢赃x擇其它條件來基本均勻地沿聚合物鏈氫化，彈性體和非彈性體嵌段都被氫化到基本相同的程度，不論是部分還是基本完全氫化。優(yōu)選氫化聚合物，目的是減少加工期間的降解，對(duì)于較高分子量聚合物，這是更嚴(yán)重的問題。
本發(fā)明的膠粘劑組合物將一般地包含至多約30重量％的A-B-A嵌段共聚物，更典型地，至多約20重量％。實(shí)例包括苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯(SIBS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，和/或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)。
在膠粘劑組合物中，嵌段共聚物，即S-I/B-S和A-B-A嵌段共聚物的總量一般至少約13重量％或更多。
本發(fā)明的膠粘劑一般還將包含與熱塑性彈性體中間嵌段相容的增粘劑。增粘劑的典型存在量為約5～約70重量％。在用來把可拉伸材料層合到另一種基材上的配方中，增粘劑的典型存在量將為約30～70重量％。優(yōu)選環(huán)-球軟化點(diǎn)高于約25℃的增粘劑。適用的增粘劑包括任何相容的樹脂或它們的混合物，如(1)天然或改性松香，例如，松香、木松香、木漿浮油松香、蒸餾松香、氫化松香、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，如淺色木松香的甘油酯、氫化松香的甘油酯、聚合松香的甘油酯、氫化松香的季戊四醇酯和松香的酚醛-改性季戊四醇酯；(3)天然萜烯的共聚物或三元共聚物，例如，苯乙烯/萜烯和α-甲基苯乙烯/萜烯；(4)按ASTM方法E28，58T測(cè)得軟化點(diǎn)為約80～150℃的聚萜烯樹脂；后面的聚萜烯樹脂一般由萜烯烴，如稱做蒎烯的二環(huán)單萜烯，在有Friedel-Crafts催化劑存在下在中等低溫下制成；也包括氫化聚萜烯樹脂在內(nèi)；(5)酚醛改性的萜烯樹脂及其氫化衍生物，例如，由二環(huán)萜烯和苯酚在酸性介質(zhì)內(nèi)的縮合生成的樹脂產(chǎn)物；(6)球-環(huán)軟化點(diǎn)約70～135℃的α-石油烴樹脂；后面這類樹脂由烯烴和二烯烴為主要成分的單體聚合而成；也包括氫化脂族α-石油烴樹脂在內(nèi)；(7)脂環(huán)族石油烴樹脂及其氫化衍生物；以及(8)脂族/芳族或環(huán)脂族/芳族共聚物及它們的氫化衍生物。
適用于此的優(yōu)選增粘劑包括聚萜烯、脂族樹脂、環(huán)脂族樹脂和脂族/芳族或環(huán)脂族/芳族共聚物。更優(yōu)選脂族和環(huán)脂族樹脂。實(shí)例包括源自Goodyear的Wingtack 95、源自Eastman Cheimcal Company的Eastotac H100R和源自ExxonMobil Chemical Company的ESCOREZ5600。具體增粘劑的理想性和選擇可取決于所用的具體彈性體嵌段共聚物。
此外，在膠粘劑內(nèi)最好加入至多約30重量％的端嵌段增粘樹脂。在膠粘劑冷卻后，端嵌段增粘樹脂主要存在于熱塑性彈性體的非彈性體嵌段內(nèi)。這類樹脂的代表是基于混合C9石油蒸餾流的基本芳族樹脂，如源自Eastman Chemical Company的材料，或基于芳族單體的純或混合單體流的樹脂，如乙烯基甲苯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、苯并呋喃或茚的均聚或共聚物。優(yōu)選基于α-甲基苯乙烯的那些，可購(gòu)自Eastman Chemical Company，兩品名為Kristalex和Plastolyn。如果存在，則端嵌段樹脂的一般用量為約1～約30重量％，優(yōu)選少于約20重量％。
優(yōu)選的膠粘劑組合物一般都將含有約30～約80重量％與嵌段共聚物的中間段相容的增粘樹脂和約5～約30重量％與嵌段共聚物的端嵌段相容的熱塑性烴增粘劑。
膠粘劑內(nèi)還可以存在主要是脂肪族且與熱塑性彈性體中間嵌段相容的油和其它液態(tài)稀釋劑。本發(fā)明的組合物一般將包含用量少于約25重量％的液態(tài)增塑劑。本發(fā)明的組合物一般將包含至少約1重量％，更典型地，至少約5重量％的液態(tài)增塑劑。實(shí)例包括增塑劑，如石蠟和環(huán)烷石油潤(rùn)滑油、高精制無芳烴石蠟和環(huán)烷食品和技術(shù)級(jí)白石油礦物油，以及液態(tài)增粘劑，如聚丁烯、聚丙烯、聚萜烯等的合成液態(tài)齊聚體。合成系列加工油是高粘度齊聚體，它們是永遠(yuǎn)液態(tài)的單烯烴、中等至高分子量的異鏈烷烴或石蠟。液態(tài)增塑或增粘稀釋劑包括聚萜烯，如源自Goodyear的Wingtack 10、源自Exxon Cheimcal的基于C5喂料流的Escorez 2520。其它液態(tài)稀釋劑包括源自Kuraray的聚異戊二烯LIR 50、源自Amoco的聚丁烯，商品名為Indopol。最優(yōu)選石蠟油與Escorez 2520，即C5石油喂料流的聚合物的組合。
另外，任選地，還可以存在至多約5重量％的蠟，如聚乙烯蠟。如果使用，則蠟的存在量一般至少約2重量％。
在橡膠基壓敏膠粘劑生產(chǎn)中常用的抗氧劑的最大存在量可以為約3重量％。在本文所用的適用穩(wěn)定劑或抗氧劑中，包括高分子量受阻酚和多官能度苯酚，如含硫和含磷苯酚。受阻酚是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，而且可以含有緊挨酚羥基的空間位阻基團(tuán)的酚化合物為特征。尤其在苯環(huán)上相對(duì)于酚羥基的至少一個(gè)鄰位被叔丁基所取代。典型的受阻酚包括1，3，5-三甲基2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯；季戊四醇基四-3(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸酯；4，4’-亞甲基雙(2，6-叔丁基苯酚)；4，4’-硫雙(6-叔丁基-鄰-甲酚)；2，6-二叔丁基苯酚；6-(4-羥基苯氧基)-2，4-雙(正辛基硫)-1，2，5-三嗪；二正十八烷基3，5-二叔丁基-4-羥基芐基膦酸酯；2-(正辛基硫)乙基3，5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸酯；和山梨醇六[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)-丙酸酯]。
本發(fā)明的膠粘劑將包含至多約18重量％苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于約25％的S-I/B-S嵌段共聚物、另一種選自如，但不限于，SIS、SBS、SEBS、SEPS、SIBS及它們的組合的線形嵌段共聚物的不同嵌段共聚物、增粘樹脂和，任選地，液態(tài)增塑劑、蠟或它們的組合。以膠粘劑組合物的重量為基準(zhǔn)，SIBS嵌段共聚物的典型存在量為0.5重量％～約18重量％，另一種嵌段共聚物的典型存在量至多約20重量％，以及增粘樹脂的典型存在量為約30～約80重量％。膠粘劑可任選地還包含最大用量約25重量％的增塑劑和最大用量約5重量％的蠟。
一個(gè)實(shí)施方案特別適合于作為結(jié)構(gòu)膠粘劑用于包含可拉伸材料為基材的制品，如嬰兒尿布或成人失禁制品。結(jié)構(gòu)膠粘劑包含約10～約18重量％苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于30％的SIBS嵌段共聚物；約5～約20重量％另一種嵌段共聚物，如SIS、SBS、SEBS、SEPS、SIBS和它們的組合；約30～約70重量％增粘樹脂；0～25重量％液態(tài)增塑劑及0～約5重量％蠟。
另一個(gè)實(shí)施方案特別適合于作為彈性連接膠粘劑用于一次性使用的制品中。彈性連接膠粘劑含約0.5～約18重量％苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于30％的SIBS嵌段共聚物；最大用量為20重量％的另一種嵌段共聚物，如SBS、SEBS、SEPS、SIBS和它們的組合；約5～約70重量％增粘樹脂；0～約20重量％液態(tài)增塑劑和0～約5重量％蠟。
還有一個(gè)實(shí)施方案的目標(biāo)是包含下列組分的膠粘劑約0.5～約18重量％苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于25％的S-I/B-S嵌段共聚物；約5～約20重量％的另一種嵌段共聚物，如SBS、SEBS、SEPS、SIBS和它們的組合；約30～約70重量％增粘樹脂；0～約20重量％液態(tài)增塑劑及0～約5重量％蠟。
本發(fā)明的熱熔膠粘劑組合物可以用本領(lǐng)域已知的技術(shù)配制。典型步驟包括在配置有轉(zhuǎn)子的帶夾套混合釜內(nèi)，優(yōu)選在帶夾套重負(fù)混合器內(nèi)，加入約20％油或液態(tài)稀釋劑和所有的熱塑性聚合物和穩(wěn)定劑；然后把溫度升到最高約190℃。待混合物已熔化后，把溫度降到150～165℃。繼續(xù)混合并加熱直到獲得光滑均勻的質(zhì)量，其時(shí)，在其中徹底、均勻地混進(jìn)增粘樹脂、蠟和其余的稀釋劑。
膠粘劑可以用本領(lǐng)域已知的任何方法涂布到所需要的基材上，所述方法包括，但不限于，輥涂、刷涂、干刷、浸涂、噴涂、縫涂、渦式噴涂、印刷(例如，噴墨打印)、柔性版、擠出、噴霧、凹版(花樣輪轉(zhuǎn)移)、靜電、蒸氣沉積、纖維化和/或絲網(wǎng)印刷。
本發(fā)明的膠粘劑適合于作為定位膠粘劑、芯膠粘劑或彈性膠粘劑用于可拉伸材料與另一種可以是也可以不是非織造基材的基材的層合，且特別適用于制造制品，包括，但不限于，下列制品一次性吸收產(chǎn)品，如尿布、成人失禁產(chǎn)品、床墊；衛(wèi)生巾以及其它吸收性產(chǎn)品，如圍兜、綁帶和外科斗蓬或掛簾，用來吸收液體，如水和鹽水，以及體液，如尿、月經(jīng)和血。膠粘劑可用來粘結(jié)非織造織物或薄紙和另一種基材或部件。第二基材可以是另一種非織造織物、薄紙或不相關(guān)的材料。本發(fā)明的膠粘劑一般將在約290～約325的溫度下涂布到基材上。
如上所述，吸收性結(jié)構(gòu)一般將包含非織造織物。非織造織物定義為以柔性、多孔性和整體性為特征的互鎖纖維網(wǎng)。用來組成非織造織物的各纖維可以是合成的，天然存在的或兩者的組合。各纖維可以用機(jī)械法、化學(xué)法或熱粘法彼此粘結(jié)在一起。非織造織物在工業(yè)上有許多應(yīng)用，包括絕熱、包裝(例如，如肉之類的食品)、家用抹布、外科掛簾、醫(yī)療服和一次性使用制品，如尿布、成人失禁產(chǎn)品和衛(wèi)生巾。薄紙是密切相關(guān)的材料，在其中各纖維可以靠也可以不靠化學(xué)法彼此粘結(jié)在一起。
膠粘劑可用來把頂層連接到底層上?；蛘吣z粘劑也可用來把頂層或底層粘結(jié)到一次性使用吸收性產(chǎn)品的其它部件上，如薄紙層、擋腿、固定耳、帶或加強(qiáng)片，或本領(lǐng)域技術(shù)人員周知的一般用來構(gòu)成一次性吸收產(chǎn)品的其它部件上。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將識(shí)別適用于做頂層和底層的材料。適用于作頂層的典型材料是滲液材料，如基礎(chǔ)重量約15～約25g/m2的紡粘聚丙烯或聚乙烯。一次性使用吸收性產(chǎn)品中常用的底層一般由不滲液材料制成，其作用是把液體如水、尿、月經(jīng)或血容納在一次性使用的吸收性產(chǎn)品的吸收芯內(nèi)并保護(hù)墊褥和/或穿戴者的外衣不弄臟。適用于作一次性吸收產(chǎn)品中底層的材料一般是對(duì)液體不可滲透但對(duì)蒸汽是可滲透的。實(shí)例有不滲液材料，如聚烯烴薄膜，如聚丙烯和聚乙烯，以及透氣材料，如微孔聚烯烴薄膜，有時(shí)稱之為可透氣薄膜。
本發(fā)明的膠粘劑特別適用于做彈性連接膠粘劑。為了制造各種一次性使用的和耐久的制品，如失禁墊、一次性使用尿布、訓(xùn)練短褲、衣服、內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)服、汽車裝飾物、擋風(fēng)雨條、墊片和家俱裝璜等，需要可拉伸性和彈性很好的材料?？衫煨院蛷椥允悄埽?，實(shí)現(xiàn)與穿戴者身體或零部件框架吻合的特性。雖然已知有許多材料在室溫下都有優(yōu)良的應(yīng)力-應(yīng)變性能和彈性，但常常希望能在高溫下，如在體溫或在夏季汽車內(nèi)部的溫度下，反復(fù)使用即拉伸與回縮期間，能提供吻合或服貼的彈性材料。本膠粘劑特別適合作為彈性連接膠粘劑用于非織造應(yīng)用中，如嬰兒尿布或成人失禁用品。除了非織造織物的市場(chǎng)外，本發(fā)明的熱熔膠粘劑還適用于要求降低涂布溫度同時(shí)保持膠粘劑韌性和強(qiáng)度的包裝、轉(zhuǎn)化和裝訂市場(chǎng)。
一次性使用的彈性制品一般都由聚合物薄膜、彈性纖維、非織造片材和/或吸收性材料用制造技術(shù)組合而成的復(fù)合材料。彈性纖維能用周知的方法制造，如熔體-和溶液-紡絲及纏繞。非織造片材可以用紡粘法、熔噴法、流體纏結(jié)法、機(jī)械纏結(jié)法等制造。薄膜和片材成形法一般都涉及已知的擠出和共擠出技術(shù)，例如，吹塑薄膜、澆注薄膜、異型擠出、注射模塑、擠出涂裝和擠出片材成型。聚合物薄膜優(yōu)選是不滲液材料，如聚烯烴薄膜，例如，聚丙烯和聚乙烯，以及透氣材料，如微孔聚烯烴薄膜，有時(shí)稱之為可透氣薄膜。
耐久彈性制品，如汽車門、窗的裝飾條、衣服腰帶線或帶和建筑擋風(fēng)雨條，都能用周知的模塑法、熱成形法和異型擠出法制造。
當(dāng)材料的特性在于受偏力作用后具有高的彈性回復(fù)百分率(即低的永久變形百分率)時(shí)，一般被看成是彈性材料。彈性材料的理想特征在于3項(xiàng)與溫度無關(guān)的性能的組合，即永久變形百分率小、應(yīng)變時(shí)應(yīng)力或載荷小以及應(yīng)力或載荷松弛百分率低。也就是說，在低或高使用溫度下，應(yīng)該滿足(1)拉伸材料所需要的應(yīng)力或載荷小，(2)當(dāng)材料受拉時(shí)，無或只有很小的應(yīng)力松弛或載荷降低，和(3)拉伸后，即偏力或應(yīng)變撤去后，完全或高度回復(fù)到原尺寸。因此，彈性體聚合物，如果沒有稀釋劑，是與任何卷曲(在纖維形式中)無關(guān)的斷裂伸長(zhǎng)率超過100％以及在被拉伸到其原長(zhǎng)2倍并保持1分鐘后松開時(shí)，在松開后的1分鐘內(nèi)回復(fù)至少1.5倍其原長(zhǎng)的聚合物。這類聚合物包括，但不限于，天然橡膠或合成橡膠、多嵌段聚氨酯(包括聚氨酯脲在內(nèi))，如聚醚氨酯和聚酯氨酯、聚醚酯、彈性體聚乙烯和聚丙烯，以及聚醚酰胺。本發(fā)明的制品能包含內(nèi)含各種形式這類彈性體聚合物的基材，以及這類基材能用于本發(fā)明的方法中，只要不損害本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)即可。本發(fā)明的制品能包含膠粘劑和至少一種彈性體基材，如至少一種彈性體纖維、帶、薄膜、條、涂層、螺帶和/或片，且包括基本線形乙烯聚合物和彈性體基材，例如，spandex(例如，Lycraspandex和LycraXA，一種其上幾乎無或無潤(rùn)滑表面涂層的spandex)。在一個(gè)實(shí)施方案中，基材包含spandex或熔紡彈性體。在另一個(gè)實(shí)施方案中，基材包含纖維狀或?qū)挾刃∮诩s10mm的條帶狀天然或合成橡膠。膠粘劑和至少一種彈性體基材可包含制品的至少一個(gè)部件，這類部件的非限定性實(shí)例包括腰帶、腿帶、腹帶等。
美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)把spandex定義為成纖物質(zhì)是包含至少85重量％多嵌段聚氨酯的長(zhǎng)鏈合成聚合物所制成的纖維。已知Lycraspandex具有近乎理想的不依賴于溫度的彈性，這使它非常適用于服裝、運(yùn)動(dòng)服和游泳衣。
本發(fā)明的膠粘劑實(shí)施方案可作為結(jié)構(gòu)膠粘劑用來制造可拉伸材料，如包含至少一層彈性體聚合物層和至少一層其它層的多層彈性體層合片。這類層合片已描述在，例如，U.S.專利5,462,708、5,733,628和6,312,786中。
本發(fā)明還要用以下非限定性實(shí)施例來進(jìn)一步說明。
實(shí)施例在以下實(shí)施例中，所有份數(shù)都是重量份以及所有溫度都是華氏度，除非另有說明。
膠粘劑制備本文描述的配方在帶槳葉的容積為600g的Brabender混合器內(nèi)制成。把配方中的熱塑性嵌段共聚物和約20％油加進(jìn)已預(yù)熱到約325的轉(zhuǎn)筒內(nèi)。一旦均勻了，就加入中間嵌段增粘劑。最后加入額外的油和端嵌段增粘劑。當(dāng)混合物已均勻時(shí)就終止共混工藝。
用下列材料來制備膠粘劑Kraton MD6460，可獲自Kraton Polymers U.S.，是一種組成如下的嵌段共聚物30％苯乙烯作為端嵌段以及70％異戊二烯和丁二烯的無規(guī)共聚物作為中間嵌段。按ISO1133法測(cè)定，MD6460的熔體流動(dòng)指數(shù)為6～11g/10min。該聚合物的二嵌段百分?jǐn)?shù)為約30％。
Kraton 1162，可獲自Kraton Polymers U.S.，是SIS嵌段共聚物。苯乙烯含量為約44％，按ISO1133法測(cè)定，其MFI為35。二嵌段百分?jǐn)?shù)約為0％。
Plastolyn 240，可獲自Eastman Chemical Company，是α-甲基苯乙烯端嵌段增粘樹脂。
Escorez 5400，是獲自Exxon的石油烴樹脂，其軟化點(diǎn)為約100℃。
Calsol 5550，可獲自Calumet Lubricants Company，是礦物油。
IRGANOX 1010FF，可獲自Ciba-Geigy，是抗氧劑。
實(shí)施例中所用的非織造基材是Avgol制造的紡粘聚丙烯。
實(shí)施例中所用的聚乙烯薄膜是電暈處理過的TXEM-244.0壓花膜，膜厚為0.75密耳，由Pliant Corp.制造。
然后對(duì)膠粘劑進(jìn)行模擬成功工業(yè)應(yīng)用所需性能的各種試驗(yàn)。這些試驗(yàn)詳述如下。
熔體粘度熱熔膠粘劑的熔體粘度在Brookfield RVT型Thermosel粘度計(jì)上用27號(hào)芯軸測(cè)定。
拉伸性能熱熔膠粘劑的拉伸性能用帶有1英寸×1英寸端加強(qiáng)片和0.5英寸×0.5英寸中心標(biāo)距部分的0.125英寸厚，2.5英寸長(zhǎng)的啞鈴狀試樣測(cè)定。在Instron上用氣動(dòng)夾頭以12英寸/min的速度拉伸試樣。然后記錄膠粘劑的斷裂應(yīng)力和屈服應(yīng)力。
機(jī)械動(dòng)態(tài)性能熱熔膠粘劑的機(jī)械動(dòng)態(tài)性能用RheometricsDynamic Mechanical Analyzer(RDA700型)測(cè)定，以獲得彈性(G′)和損耗(G″)模量與溫度的關(guān)系。該儀器用Rhios軟件4.3.2版控制。用直徑8mm的平行板和約2mm的板間隙。裝好試樣，然后冷卻到約-100℃，起動(dòng)時(shí)間程序。程序試驗(yàn)以每增加5℃接著恒溫約10s的方式升溫。含有樣品的對(duì)流爐不斷受氮?dú)鉀_洗。頻率保持在10rad/s。試驗(yàn)開始時(shí)的起始應(yīng)變是0.05％(在平行板外緣處)。用軟件中的自動(dòng)應(yīng)變選項(xiàng)來保持整個(gè)試驗(yàn)中精確可測(cè)的扭矩。該選項(xiàng)的結(jié)構(gòu)使軟件所允許的最大外加應(yīng)變?yōu)?0％。自動(dòng)應(yīng)變程序以下述方法調(diào)節(jié)各溫度增量下的應(yīng)變。如果扭矩低于200g-cm，則把應(yīng)變?cè)黾幽壳爸档?5％。如果扭矩高于1200g-cm，則把應(yīng)變減少目前值的25％。在200～1200g-cm之間的扭矩下，保持那個(gè)溫度增量下的應(yīng)變不變。剪切儲(chǔ)能或彈性模量(G′)和剪切損耗模量(G″)由軟件根據(jù)扭矩和應(yīng)變數(shù)據(jù)計(jì)算。同時(shí)也計(jì)算它們之比，即G″/G′，也稱做tanδ。取tanδ峰的溫度為中間嵌段的Tg。交叉點(diǎn)溫度是G′和G″彼此相等的溫度。
蠕變性評(píng)價(jià)蠕變性的方法是測(cè)定拉伸條件下的自由端彈性條在最終應(yīng)用溫度(100)下4小時(shí)內(nèi)回縮了多少。
測(cè)定在拉伸條件下粘結(jié)在兩片非織造片材之間或一片非織造片材與一片聚合物薄膜之間的單絲(spandex)長(zhǎng)度(“起始長(zhǎng)度”)。切割非織造織物/薄膜和spandex的兩端并測(cè)定所得自由端纖維在100下4小時(shí)內(nèi)的回縮量。然后按下式計(jì)算蠕變百分率

例如，如果標(biāo)記之間的起始距離是20cm和標(biāo)記之間的最終距離是15cm，則蠕變百分率就是25％。在各條件下試驗(yàn)5個(gè)試樣，平均各組彈性條的結(jié)果并記錄結(jié)果。
實(shí)施例1如上所述制造表1所示的膠粘劑樣品。該實(shí)施例表明，用少于15％的S-I/B-S與另一種嵌段共聚物的組合使彈性連接膠粘劑產(chǎn)生良好的蠕變性能。所用的膠粘劑涂布器是Nordson Spiral噴涂器。用3根620分特的Lycra Spandex纖維來粘結(jié)聚合物與非織造基材。在膠粘劑涂布期間用連續(xù)的非包裹花樣。這3根條的涂布量是8mg/英寸。蠕變性和其它性能也示于表1。
表1

權(quán)利要求
1.一種熱熔膠粘劑，其包含苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于約30％的聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯共聚物-聚苯乙烯嵌段共聚物、不是聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯共聚物-聚苯乙烯嵌段共聚物的第二嵌段共聚物和增粘樹脂。
2.權(quán)利要求1的膠粘劑，還包含液態(tài)增塑劑和/或蠟。
3.權(quán)利要求1的膠粘劑，其中聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯共聚物-聚苯乙烯嵌段共聚物的二嵌段百分?jǐn)?shù)小于約25％。
4.權(quán)利要求1的膠粘劑，其中聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯共聚物-聚苯乙烯嵌段共聚物的二嵌段百分?jǐn)?shù)小于約20％。
5.一種熱熔膠粘劑包含，以膠粘劑組合物的重量為基準(zhǔn)，0.5重量％～約18重量％所述聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯共聚物-聚苯乙烯嵌段共聚物、至多約30重量％所述第二嵌段共聚物、約30～約80重量％增粘樹脂和，任選地，至多約25重量％液態(tài)增塑劑及至多約25重量％蠟。
6.權(quán)利要求5的膠粘劑，包含約5～約18重量％所述聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯共聚物-聚苯乙烯嵌段共聚物、約10～約20重量％所述第二嵌段共聚物、約30～約70重量％增粘樹脂、0～25重量％液態(tài)增塑劑和0～約5重量％蠟。
7.權(quán)利要求1的膠粘劑，包含約0.5～約18重量％所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、至多約30重量％所述第二嵌段共聚物、約5～約70重量％增粘樹脂、0～約20重量％液態(tài)增塑劑和0～約5重量％蠟。
8.權(quán)利要求1的膠粘劑，包含約0.5～約18重量％所述聚苯乙烯-異戊二烯/丁二烯共聚物-聚苯乙烯嵌段共聚物、約5～約20重量％所述第二嵌段共聚物、約30～約70重量％增粘樹脂、0～約20重量％液態(tài)增塑劑和0～約5重量％蠟。
9.權(quán)利要求1的膠粘劑，其中所述第二嵌段共聚物選自下列一組苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物或它們的組合。
10.權(quán)利要求9的膠粘劑，其中所述第二嵌段共聚物是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯。
11.權(quán)利要求1的膠粘劑，其同時(shí)包含液態(tài)增塑劑和蠟。
12.包含權(quán)利要求1的膠粘劑的制品。
13.權(quán)利要求12的制品，包含彈性體纖維或其它可拉伸材料。
14.權(quán)利要求12的制品，包含彈性體纖維。
15.權(quán)利要求13的制品，其是一次性使用的吸收性制品。
16.權(quán)利要求15的制品，其是一次性使用的彈性制品。
17.權(quán)利要求12的制品，其是可拉伸層合片。
18.權(quán)利要求15的制品，其是尿布。
19.粘結(jié)第一基材和第二基材的方法，包含下列步驟在至少第一基材上涂布權(quán)利要求1的膠粘劑，使至少第二基材與存在于第一基材上的膠粘劑接觸，從而使所述第一與第二基材粘結(jié)在一起。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述第一或第二基材中至少之一是非織造基材。
21.權(quán)利要求19的方法，其中所述第一或第二基材中至少之一是可拉伸材料。
22.權(quán)利要求19的方法，其中所述第一或第二基材中至少之一是彈性纖維。
全文摘要
含聚苯乙烯－聚異戊二烯/聚丁二烯－聚苯乙烯嵌段共聚物的熱熔膠粘劑及其在制造一次性使用的吸收性制品中的用途。該膠粘劑包含苯乙烯含量至少25重量％和二嵌段百分?jǐn)?shù)小于30重量％的熱塑性聚苯乙烯－聚異戊二烯/聚丁二烯－聚苯乙烯嵌段共聚物、第二熱塑性嵌段共聚物和增粘劑。
文檔編號(hào)D04H1/58GK1970670SQ20061016033
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者Q·何, M·G·哈維爾 申請(qǐng)人:國(guó)家淀粉及化學(xué)投資控股公司