專利名稱：低應用溫度無定形聚-α-烯烴粘合劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用在無紡制品上的低應用溫度無定形聚-α -烯烴粘合劑。該粘合劑特別用在無紡制品的結構中，所述無紡制品例如一次性吸收制品如尿布、女性衛(wèi)生制品、成人失禁用設備、護理墊、床用襯墊、工業(yè)用襯墊等。
背景技術：
熱熔性粘合劑以熔融狀態(tài)被施用到基材上并被冷卻以固化粘合劑層。這種粘合劑被廣泛用在各種商業(yè)和工業(yè)應用中，例如產品組裝和包裝，并被廣泛用在無紡工業(yè)中以制造無紡制品。在這些應用中，粘合劑被施用到至少一個基材上以將該基材粘接到類似或不同的第二基材上。在熱熔性粘合劑中，基礎聚合物提供內聚強度和彈性。通常使用高分子量聚合物或高聚合物含量提高內聚強度和粘合性；然而，這也導致顯著的熔體粘度增加。具有高粘度的熱熔性粘合劑可能需要非常高的加工溫度，在高的加工溫度下聚合物易于降解、炭化、膠凝和失去粘合性。此外，高的加工溫度增加能耗成本，產生安全危險并使得聚合物基材膜變形/褪色。已知傳統(tǒng)的低應用溫度熱熔性粘合劑，例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯和茂金屬聚烯烴基粘合劑，但是，無定形聚-α -烯烴基粘合劑在低溫下不能被加工，除非加入大量的低分子量稀釋劑以降低粘合劑粘度。加入高含量水平的稀釋劑，例如增粘劑和蠟，降低粘合劑的機械強度，而且更重要的是，引起在體溫下較小的流動抵抗性。而且，隨著時間的過去，粘合劑中的低分子量稀釋劑傾向于遷移并從粘合劑中析出，進一步影響粘合劑的強度和性能。需要一種熱熔性粘合劑，其可以在低溫下施用，SM氏于約150°c，具有較少量的稀釋劑，不損害粘合劑的機械強度和性能。這些特征使得粘合劑特別適合于用在一次性吸收物品中。本發(fā)明針對這個需要。

發(fā)明內容
已經發(fā)現(xiàn)軟化點為約70°C至約105°C且粘度在190°C下小于約1900cP的無定形聚-α -烯烴共聚物可以被用于制備低應用溫度熱熔性粘合劑。這種粘合劑可用作結構粘合劑并特別適合于制造一次性吸收制品，例如衛(wèi)生巾、失禁襯墊、床用襯墊、女性護墊、褲襠墊布、尿褲墊等。在一個實施方式中，本發(fā)明提供一種低應用溫度熱熔性粘合劑，基于總的粘合劑，其包含至少45%的無定形聚丁烯共聚物，該無定形聚丁烯共聚物具有約70°C至約105°C的環(huán)與球法軟化點和在190°C下小于約1900cP的粘度。由相同的無定形聚丁烯共聚物制備的熱熔性粘合劑在150°C下具有小于約6000cP的粘度。另一個實施方式涉及含有在140°C下具有大于30的tan ( δ )值的無定形聚丁烯共聚物的低應用溫度熱熔性粘合劑。在另一實施方式中，低應用溫度熱熔性粘合劑的無定形聚丁烯共聚物與乙烯、丙烯、己烯和/或辛烯共聚單體共聚合。在另一實施方式中，低應用溫度熱熔性粘合劑還包含軟化點大于或等于80°C的增粘劑。另一實施方式提供使用本發(fā)明的低應用溫度粘合劑制備的制品。該制備包括一次性吸收制品，例如衛(wèi)生巾、失禁襯墊、床用襯墊、女性護墊、褲襠墊布、尿褲墊、肉墊等。另一實施方式涉及將本發(fā)明的低應用溫度粘合劑在150 V或更低的溫度下施用到第一基材上，將第二基材施用到所述粘合劑上，由此形成粘接的方法。
具體實施例方式本發(fā)明涉及包含無定形聚-α-烯烴共聚物的粘合劑組合物，該粘合劑組合物具有比傳統(tǒng)熱熔性粘合劑更好的性能特征和/或更低的成本。已經發(fā)現(xiàn)具有約70°C至約105°C的軟化點和在190°C下小于約1900cP的粘度的無定形聚丁烯共聚物具有所期望的性質，并可以用于制備用在一次性吸收制品中的低應用溫度熱熔性粘合劑。在本文中，術語“聚-α-烯烴”是指具有較小結晶度的無定形的無規(guī)立構聚- α -烯烴共聚物。無定形聚丁烯共聚物具有約70°C至約105°C的環(huán)與球法軟化點(根據(jù)ASTM E28測定)。環(huán)與球法軟化點與共聚物的丁烯含量有關。通過改變共聚物中的丁烯含量，可以選擇所需的共聚物軟化點。優(yōu)選的聚丁烯是高1-丁烯無規(guī)立構聚-α-烯烴。術語“高丁烯聚-α-烯烴”通常是指大于40重量％，優(yōu)選大于約50重量％的聚合物包含1- 丁烯單體。與丁烯共聚合的其它單體是乙烯、丙烯、己烯、辛烯以及它們的混合物。通常，在無定形聚丁烯共聚物中存在約40%-約70%的1- 丁烯和約30%-約60%的丙烯以及少量的其它單體。無定形聚丁烯共聚物在190°C下具有小于約1900cP的粘度，根據(jù)ASTMD3236測試方法使用布氏(Brookfield)粘度計測定。無定形聚丁烯共聚物的粘度依賴于共聚物的分子量。隨著共聚物的分子量增加，粘度增加。在選擇用于低應用溫度熱熔性粘合劑的聚合物時，共聚物的tan δ值也是一個主要因素。聚合物的tan δ是耗損模量(loss modulus) (G’’)與儲能模量(storage modulus)(G’ )的比例:(G’’ /G’)。這是一個與能量損失與能量存儲的比例成比例的無量綱數(shù)量。已經發(fā)現(xiàn)，可以有利地將在140°C下tan δ值大于30，優(yōu)選大于40，更優(yōu)選大于50的共聚物用作低應用溫度熱熔性粘合劑，因為它們可以流動并可以使用常規(guī)給料器在150°C或更低溫度下噴灑。使用在140°C下tanS值小于30的共聚物制備的粘合劑在150°C或更低溫度下不能噴灑，且必須在更高的溫度下噴灑。
聚合物提供重要的粘合劑性質，例如開放時間、切變強度、抗張強度、粘結性和粘度。粘合劑以其全部可以包含許多有用聚合物中的一種、聚合物的共混物，或者作為替代，粘合劑可以包含熱熔性粘合劑，該熱熔性粘合劑包含與其它成分混合的至少一種聚合物。所述聚合物可以與增粘劑或添加劑組合以調節(jié)粘合劑的性質。在另一實施方式中，低應用溫度熱熔性粘合劑其它成分。這些成分包括提供強度的增粘劑、調節(jié)粘度的蠟或增塑劑/油、和/或其它添加劑包括抗氧化劑或其它穩(wěn)定劑。合適的增粘劑具有大于或等于80°C的軟化點。合適的增粘劑的實例列在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頁中，其包括完全或基本上飽和的(即氫化的)C5樹脂，衍生自戊間二烯或二-環(huán)戊二烯(DCPD)。其它合適的增粘劑包括衍生自石油蒸餾物的烴類、松香、松香酯、氫化松香酯、衍生自木材的聚萜烯類、衍生自合成化學品的聚萜烯類、以及這些中的任意組合。合適的增粘劑的可商購實例是得自Exxon-Mobil的ESC0REZ 5340增粘齊U。ESC0RE.Z 5340具有140°C的軟化點和在177°C下5000cps的粘度。另一適合的增粘劑ESCOREZ 5320具有122°C的軟化點和在177°C下1500cP的相對低的粘度。另一適合的增粘劑ESCOREZ 5415具有118°C的軟化點和在177°C下900cps的更低的粘度。在粘合劑組合物中增粘劑的量為O-約55重量％，基于 粘合劑的總重量。此外，粘合劑組合物可以包含抗氧化劑穩(wěn)定劑，其合適用量足以保持粘合劑的所需性質。抗氧化劑穩(wěn)定劑的足夠用量對于本領域技術人員而言是顯然的。例如，粘合劑組合物可以包含基于該粘合劑組合物約I重量％或更少的抗氧化劑穩(wěn)定劑。合適的抗氧化劑的一個實例是以商品名1RGANOX 1010得自Ciba Specialty Chemicals的抗氧化劑。而且，蠟可以任選地存在于粘合劑中。合適的蠟包括固體石臘、微晶蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯臘、副產聚乙烯臘、費托(Fischer-Tropsch)臘、氧化費托臘以及官能化臘例如輕基硬脂酰胺蠟和脂肪酰胺蠟。在本領域中通常使用術語“合成高熔點蠟”來包括高密度低分子量的聚乙烯蠟、副產聚乙烯蠟和費托蠟。在本發(fā)明的實踐中可以使用改性的蠟，包括乙酸乙烯酯改性的臘例如AC-400 (Honeywell)和MC-400 (得自Marcus Oil Company),馬來酸酐改性的蠟例如 Epolene C-18 (得自 Eastman Chemical)和 AC-575A 和 AC-575P (得自Honeywell)和氧化的蠟。如果使用，基于粘合劑的總重量，蠟存在的量通常不超過約15重量% O其它的添加劑包括增塑劑/油、彩色顏料或染料、香料、填料、聚合物增容劑和/或低軟化點添加劑。合適的增塑劑/油的實例包括苯甲酸酯類、鄰苯二甲酸酯類、石蠟油類、礦物油類、聚異丁烯、氯化石蠟等。合適的彩色顏料和填料的實施包括TiO2、炭黑和碳酸鈣。合適的聚合物增容劑的實例包括聚丙烯-聚乙烯、聚丙烯-聚丁烯二嵌段共聚物。可熱熔加工是指粘合劑組合物在加熱下，約38_235°C，可以被液化。通常，在應用位點上，基本上液化的粘合劑組合物經過一個噴嘴或多個噴嘴，或者可以經過一些其它機械元件例如狹縫。使用具有約70°C至約105°C的環(huán)與球法軟化點和在190°C下小于約1900cP的粘度的無定形聚丁烯共聚物制備的熱熔性粘合劑在105°C或更低的溫度下是可加工的。使用粘度在150°C下小于約6000cP的無定形聚丁烯共聚物制備的熱熔性粘合劑可以使用常規(guī)的噴嘴噴灑以在移動網片(web)上提供粘合劑的所需圖案和添加量(add-onlevels)。合適的噴嘴可商購自 Nordson Corporation 和 Illinois Tool Works Inc.。已經發(fā)現(xiàn)在140°C下tan δ值大于30的無定形聚丁烯共聚物基粘合劑可以有利地在等于或小于150°C下噴灑。優(yōu)選地，在140°C下tanS值大于40，更優(yōu)選在140°C下tan δ值大于50的無定形聚丁烯共聚物基粘合劑可以在等于或小于150°C的溫度下噴灑。通過將無定形聚丁烯共聚物與任選存在的其它成分加熱并共混來加工粘合劑組合物。這可以使用擠出機或熱熔加工裝置來加熱或加熱/共混。對于加熱和共混方法，可以預期各種方法:(I)可以將無定形聚丁烯共聚物加熱并在加熱該共聚物之后加入任選存在的成分，(2)可以將任選存在的成分加熱并在加熱任選存在的成分之后加入共聚物，或(3)在加熱之前可以將無定形聚丁烯共聚物和任選存在的成分進行組合。所得到的粘合劑可以直接用于粘接制品或可以被冷卻并加工成固體形式(例如，顆粒狀、枕狀或流延進模具或桶中等)，可以被儲存和/或運輸。固體形式的共混物在其被用于制備粘接的制品之前被加熱以使粘性粘合劑組合物基本上液化。制備粘接的制品的一個方法包括以下步驟:將無定形聚丁烯共聚物粘合劑加熱至約150°C的溫度，將該粘合劑施用至第一基材上，粘接第二基材使得所施用的粘合劑組合物的一部分或全部位于第一基材和第二基材之間，并將粘合劑冷卻以形成粘接。典型的基材是無紡膜材料，該材料通常具有約10_25gsm(g/m2)的基重(basisweight)，基于聚乙烯、聚丙烯、聚酯或纖維素的纖維。而且，典型的基材是柔性片狀膜，例如聚乙烯或聚丙烯膜。根據(jù)本發(fā)明的粘合劑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/英寸的動態(tài)剝離強度，即使在低的添加量下也如此。與傳統(tǒng)的熱熔性粘合劑相比，例如，基于茂金屬聚烯烴和橡膠基粘合劑，本發(fā)明的粘合劑顯示出高的多的剝離強度。由于本發(fā)明粘合劑的高的剝離強度，因此可以使用較少量的粘合劑涂布重量,例如小于或等于20gsm或小于或等于IOgsm,優(yōu)選小于或等于5gsm,更優(yōu)選小于或等于3gsm，來獲得足夠的與基材的粘接強度。此外，與需要大量增粘劑(其通常比聚合物更昂貴)的傳統(tǒng)粘合劑相比，使用無定形聚丁烯共聚物制備的粘合劑更便宜。無定形聚-α -烯烴共聚物基粘合劑在等于或低于150°C是可噴灑的。因為本發(fā)明的粘合劑可以在較低溫度下以低添加量施用，聚合物基材膜變形和褪色的可能性減少。本發(fā)明的粘接的制品適用于吸收性物品例如尿布、尿褲、嬰兒巾、訓練褲、吸收性內褲、兒童護理褲、游泳衣、和其它一次性衣服；女性護理產品包括衛(wèi)生巾、手巾、月經墊、褲內襯、褲襠墊布、止血墊、和止血墊供料器；成人護理產品包括手巾、襯墊、容器、失禁用產品和尿墊布；衣服部件；運動和娛樂產品；進行熱或冷治療的產品，醫(yī)用長袍(即保護和/或手術長袍)，手術帷簾，帽子，手套，面罩，繃帶，創(chuàng)傷敷料，手巾，覆蓋物，容器，濾紙，一次性衣服和床用襯墊，醫(yī)用吸收性衣服，護理墊；結構和包裝供給，工業(yè)用襯墊包括肉墊；清洗和消毒用產品，手巾，覆蓋物，濾紙，毛巾，浴巾，面巾，無紡輥物品，家居產品包括枕頭，墊，褥墊，面膜和身體護理產品例如用于清洗或處理皮膚的產品，實驗室服裝，連體服等。在不背離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明進行各種改進和變化，這對本領域技術人員而言是明顯的。這里描述的具體實施方式
僅以實施例的方式給出，且本發(fā)明僅受到所附的權利要求以及包括在權利要求之內的等效物的全部范圍的限制。實施例使用具有Thermosel加熱裝置和轉子27的布氏粘度計在190°C或150°C下測定粘度。

環(huán)與球法軟化點是根據(jù)ASTM E28的報告值。
使用得自Rheometric Scientific的ARES M流變儀利用溫度斜坡法(ARES LS)測定儲能模量和耗損模量并計算tan δ值。將樣品置于具有2mm間隙的平行板中(25mm幾何直徑)。以IOrad/秒的頻率和5°C /分鐘的冷卻速率進行從150°C至0°C的動態(tài)溫度掃描。由扭矩和應變數(shù)據(jù)(strain data)計算儲能模量(G’ )和耗損模量(G’’)。計算它們的比值(G，，/G，)(已知為 tan(5))0在模具中制備啞鈴型樣品用于張力峰值測試。測試樣品成型為具有由l/2”xl/2”連接部連接的兩個?！?”端部(總長度21/2”)，且樣品厚度為1/8”。然后將樣品在23°C和50%相對濕度下調理至少72小時并在23°C和50%相對濕度下在Sintechl/D機械測試儀上測試。夾住樣品的啞鈴端部(?！?”區(qū)域)并以12’’ /分鐘的滑桿速度拉伸樣品直到樣品撕裂或斷裂。該測試重復3-4次，計算和報告平均張力峰值。在23°C /50%相對濕度下在Sintechl/D機械測試儀上測定剝離強度。將粘合劑施用到無紡膜和Pliant poly膜(Pliant Corporation)之間并置于室溫下至少72個小時制備涂布的層疊樣品。使用三英寸寬的層疊樣品用于測試峰值剝離強度。在180°的角度以12英寸/分鐘的速率以T型將每個膜端彼此拉伸分離，并報告得到的剝離強度，以g/英寸計。表I列出了各種無定形聚丁烯共聚物和它們的相應粘度、軟化點和tan δ值。這類的共聚物可以通過Rextac, Evonik或Eastman購得,或者可以通過本領域已知的方法形成。表1:無定形丁烯-丙烯共聚物實例
權利要求
1.熱熔性粘合劑，基于所述粘合劑，其包含至少45重量％的無定形聚丁烯共聚物，所述無定形聚丁烯共聚物具有約70°C至約105°C的軟化點和在190°C下小于約1900cP的粘度，并且，其中，所述熱熔性粘合劑在150°C下具有小于約6000cP的粘度。
2.權利要求1所述的熱熔性粘合劑，其中所述無定形聚丁烯共聚物在140°C下具有大于3O的tan(S)值。
3.權利要求1所述的熱熔性粘合劑，其中所述無定形聚丁烯共聚物還包含丙烯共聚單體。
4.權利要求3所述的熱熔性粘合劑，其中所述無定形聚丁烯共聚物具有大于約40%的丁烯含量。
5.權利要求1所述的熱熔性粘合劑，其還包含軟化點大于或等于80°C的增粘劑。
6.權利要求4所述的熱熔性粘合劑，其中所述增粘劑的軟化點大于或等于100°C。
7.權利要求4所述的熱熔性粘合劑，其中所述增粘劑選自C5樹脂、石油蒸餾物、氫化烴類、C5/C9、聚萜烯類、松香、氫化松香、和松香酯、以及它們的任意混合物。
8.權利要求1所述的熱熔性粘合劑，其還包含熔點大于60°C的結晶蠟。
9.權利要求8所述的熱熔性粘合劑，其中所述結晶蠟選自費托蠟、石油基蠟、傳統(tǒng)蠟、天然來源蠟、功能化蠟、聚烯烴共聚物和它們的任意混合物。
10.權利要求1所述的熱熔性粘合劑，其基本上不含蠟和/或增塑劑。
11.權利要求1所述的熱熔性粘合劑，其包含大于50%的無定形聚丁烯共聚物。
12.權利要求11所述的熱熔性粘合劑，其包含大于60%的無定形聚丁烯共聚物。
13.權利要求1所述的熱熔性粘合劑，其中在23°C以12英寸/分鐘的拉伸速率下，所述粘合劑的張力峰值大于55psi。
14.包含權利要求1所述的粘合劑的物品。
15.權利要求14所述的物品，其是個人護理產品、健康產品、醫(yī)用產品、家居產品或工業(yè)產品。
16.權利要求15所述的物品，其是尿布、訓練褲、女性衛(wèi)生護墊、肉墊和成人失禁用產品O
17.將權利要求1所述的粘合劑在150°C或更低溫度下施用至第一基材上，將第二基材施用到所述粘合劑上，由此形成粘接的方法。
18.權利要求17所述的方法，所述基材是無紡膜。
19.權利要求18所述的方法，其中以約0.1-約20g/m2的添加量通過熔體噴灑、旋轉成圖、無規(guī)噴灑和/或狹縫涂布將所述粘合劑施用到基材上。
20.權利要求19所述的方法，其中以約0.1-約10g/m2的添加量施用所述粘合劑。
全文摘要
發(fā)現(xiàn)具有約70℃至約105℃的軟化點和在190℃下小于約1900cP的粘度的無定形聚丁烯共聚物具有所需的性質，并可以用于制備用在一次性吸收制品中的低應用溫度熱熔性粘合劑。
文檔編號C09J5/00GK103189461SQ201180041300
公開日2013年7月3日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權日2010年8月26日
發(fā)明者胡宇紅, C·W·保羅, D·德賽, S·阿爾瓦拉多 申請人:漢高公司