專利名稱：粘合增強(qiáng)的定向低厚度可透氣膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對(duì)定向的低厚度可透氣膜。
背景技術(shù)：
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，膜料能廣泛用于多種領(lǐng)域，它包括用于貼身吸濕制品如尿布、訓(xùn)練短褲，失禁衣著、婦女保健制品、衛(wèi)生巾、裹布、繃帶等的外罩。這類膜料還可用于消耗品和工業(yè)包裝。
特別是在貼身吸濕制品領(lǐng)域，重點(diǎn)放在開(kāi)發(fā)添加到上述制品中的低成本膜料而不犧牲其性能。在把膜料用作外罩時(shí)，這樣的膜料必須形成阻止體滲出物(液體和其它廢物)通過(guò)的有效阻擋層，但同時(shí)能顯示出滿意的美觀和觸覺(jué)如手感性質(zhì)。用來(lái)實(shí)現(xiàn)滿意的低成本膜料的一種方法是采用減低了厚度的薄膜。較薄的膜通常成本較低，而由于減薄了厚度，還常會(huì)增加柔性軟且在使用中的聲響較輕。這種低厚度膜還更易成為可透氣的或更易微孔化。
上述薄膜可以具有的有效厚度等于或小于0.6mil和基重等于或小于25.0克/米3(gsm)。特別是當(dāng)這種低厚度膜(例如是沿機(jī)器方向拽拉或拉伸時(shí)，這樣的拽拉或拉伸使薄膜內(nèi)聚合物分子的分子結(jié)構(gòu)沿拉伸方向取向，由此而提高了薄膜沿機(jī)器方向的強(qiáng)度。但是，此同一的沿機(jī)器方向取向的薄膜由于抗張強(qiáng)度和梯形試樣撕裂特征而致橫截機(jī)器方向上的強(qiáng)度減弱。
為了補(bǔ)償這種單向拉伸膜的結(jié)構(gòu)的低強(qiáng)度，已將一層支承層(或多層支承層)如纖維質(zhì)非織造織物層壓到膜料層上，以使此層壓件除其它性質(zhì)外還提高了強(qiáng)度和耐用性。用熱層壓技術(shù)形成了低厚度或拉伸減薄的膜和非織造物的層壓件，其中通過(guò)加熱的壓花輥和超聲處理應(yīng)用了加熱和加壓。這樣的熱層壓件可能需要一定程度的熱量和壓力，結(jié)果就會(huì)對(duì)此薄膜層造成不希望有的穿孔或損傷局部薄膜和/或成品層壓件不希望的剛度。這樣的熱層壓成的薄膜-非織造物層壓件，在某些情況下特別是在用作貼身吸濕制品的外罩時(shí)，使強(qiáng)度和耐用性能不充分，導(dǎo)致在應(yīng)用這類吸濕制品時(shí)會(huì)使此層壓件的薄膜層發(fā)生災(zāi)難性的撕裂。本發(fā)明人業(yè)已觀察到，在這種熱層壓的薄膜-非織造物層壓件中，它的撕裂事故就會(huì)從薄膜和非織造層粘合到一起熱粘合點(diǎn)或粘合區(qū)延展開(kāi)。因此需要有改進(jìn)的單軸向(即機(jī)器方向)取向的低厚度膜，使它的強(qiáng)度和耐用性特別是在橫截機(jī)器方向上都有提高。
本發(fā)明的概述于是，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)了的單軸向取向的，通過(guò)在其表面涂布上圖案或網(wǎng)絡(luò)式的粘合劑進(jìn)而提高了強(qiáng)度和耐用性的低厚度膜。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供提高了強(qiáng)度和耐用性而且高度透氣的改進(jìn)了的，低成本的粘合增強(qiáng)膜。
本發(fā)明的上述和其它目的可由獨(dú)立權(quán)利要求1的粘合增強(qiáng)單軸向取向的低厚度膜料實(shí)現(xiàn)，這種膜料包括具有一第一表面的薄膜層；此薄膜層沿拉伸方向取向并具有有效厚度等于或小于0.6mil；此薄膜層由混合物形成，此混合物按薄膜層總重的重量百分?jǐn)?shù)計(jì)包括約30％-70％的一第一聚烯烴聚合物、約70％-30％的填料以及約0-20％的一第二聚烯烴聚合物；此薄膜層具有的水蒸汽透過(guò)率至少約300克/米2/24小時(shí)；在此薄膜層的第一表面上涂布有圖案式粘合劑區(qū)；這種圖案或粘合劑區(qū)所具有的添加量為約0.1-約20克/米2，所具有的百分粘合面積在所述薄膜層的前述表面的每單位面積上為約5％-約50％或更小，而這些粘合劑區(qū)之間的在平行于前述的拉伸方向上的最大間距約1.0英寸或更短。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)與細(xì)節(jié)可由從屬權(quán)利要求、下面給出的描述和附圖中得知，這里給出的權(quán)利要求應(yīng)理解為用來(lái)普通限定本發(fā)明的基本手段。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是涂布到本發(fā)明的薄膜層的表面上的熔噴粘合劑纖維無(wú)規(guī)則圖案的正視圖，其中此薄膜層的拉伸方向由直線X-X示明；圖2是涂布到本發(fā)明的薄膜層的表面上的印花有色粘合劑區(qū)的肋條狀圖案的正視圖，其中此薄膜層的拉伸方向由直線X-X示明；和圖3是涂布到本發(fā)明的薄膜層的表面上的印花有色粘合劑區(qū)的云彩狀圖案的正視圖，其中此薄膜層的拉伸方向由直線X-X示明。
本發(fā)明的詳述本發(fā)明針對(duì)一種改進(jìn)的、粘合增強(qiáng)的單軸向取向的低厚度薄膜料，它利用施加到其膜層的表面上的圖案或網(wǎng)絡(luò)或粘合劑區(qū)來(lái)改進(jìn)單軸方向的通常是機(jī)器方向取向的薄膜的強(qiáng)度。參看圖1，其中示明了本發(fā)明的粘合增強(qiáng)膜料的一種實(shí)施形式。這種粘合增強(qiáng)膜料包括單軸向取向厚度膜層12，在其所具有的表面14上涂布有圖案或網(wǎng)絡(luò)式的粘合劑纖維、絲狀件、線狀件或區(qū)域18。粘合劑區(qū)域18在薄膜12的表面14每單位面積上的百分粘合面積為約5％至約50％，而在大致平行于所述拉伸方向(所述取向)的方向上的這些粘合劑區(qū)18之間的最大間距不超過(guò)約1.0英寸(約25.4mm)。這種粘合劑區(qū)18涂布到薄膜層12的表面14上的粘合劑添加量則為約0.1-20克/米2(gsm)。
這里用到的“層”有雙重意義，指單層件或多層件，這里用到的“機(jī)器方向”或MD指材料沿其生產(chǎn)方向的長(zhǎng)向，這里用到的“橫截機(jī)器方向”或CD指材料的寬向，即一般垂直于MD的方向。
膜層12包括至少兩種基本組份聚烯烴聚合物；最好主要是線型聚烯烴聚合物，如線型低密度聚乙烯(LLDPE)或聚丙烯；以及填料。這些組份混合到一起，由眾多的薄膜工藝中本領(lǐng)域周知的任何一種方法加熱然后擠壓成膜層。這類薄膜制造方法例如包括鑄模壓花、冷鑄與平鑄以及吹膜成形工藝。可以于膜層12中添加其它添加劑和配料，只要它們不會(huì)顯著影響這種膜層實(shí)現(xiàn)本發(fā)明指出的功能的能力即可。
一般，按干重計(jì)，以薄膜的總重為基礎(chǔ)，薄膜層12應(yīng)包括約30％-約70％重量百分比的聚烯烴聚合物和約30％-約70％重量百分比的薄膜，在更為特別的實(shí)施形式中，這種膜料可以再加約0至約20％的另外的聚烯烴聚合物如低密度聚乙烯。
線型低密度聚乙烯已知在與適量的填料混合中的能很好地用作薄膜的基料。但確信任何適當(dāng)?shù)木巯N聚合物都是可以用來(lái)形成本發(fā)明的薄膜層12的，而最好是用任何主要是線型的聚烯烴聚合物來(lái)形成本發(fā)明的膜層12。這里所用的“線型低密度聚乙烯”一詞包括了乙烯和較高的α烯烴共聚單體如C3-C12的聚合物及其結(jié)合物，并具有按ASTMD-1238方法D所測(cè)的熔體指數(shù)(MI)約0.5-約10(每10分鐘的克數(shù)，于190℃)。所謂“主要是線型的”是指此主要聚合物鍵是線型的，在每1000個(gè)乙烯單位中的長(zhǎng)鏈分支約少于5個(gè)。這些長(zhǎng)鏈分支將包括大于C12的碳鏈。對(duì)于因包含有共聚單體而為非彈性的、短鏈支化(C3-C12)的主要是線型的聚烯烴聚合物，通常限于每1000乙烯單位少于20個(gè)短鏈，而對(duì)于這種是彈性的聚合物則有20或多于20個(gè)短鏈。主要是線型聚烯烴聚合物的例子包括但不限于，下述單體乙烯、丙烯、1-丁烯、4-甲基戊烯、1-己烯、1-辛烯和較高的聚烯烴生成的聚合物以及共聚物和三聚物，此外，乙烯和其它的聚烯烴的共聚物，其包括丁烯、4-甲基-戊烯、己烯、庚烯、辛烯、癸烯等也是主要是線型聚烯烴聚合物的例子。
除聚烯烴聚合物外，薄膜層12還包括填料，這里所用的“填料”一詞包括這樣的粒料和其它形式的材料，它們可填加到薄膜聚合物擠壓混合物中而不在化學(xué)性質(zhì)上影響擠壓成的薄膜，并能均勻分散到整個(gè)薄膜中。一般，這種填料取球形或非球形的粒狀形式，平均粒度約0.1至7微米。有機(jī)和無(wú)機(jī)的填料都符合本發(fā)明的范圍，只要它們不妨礙薄膜的形成過(guò)程和影響薄膜可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明要求的功能即行。適當(dāng)?shù)奶盍侠影ㄌ妓徕}(CaCO3)、各種粘土、硅石(SiO2)、氧化鋁、碳酸鋇、碳酸鈉、碳酸鎂、滑石、硫酸鋇、硫酸鎂、硫酸鋁、二氧化鈦(TiO2)、沸石、纖維素型粉料、高嶺土、云母、碳、氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鋁、木漿粉、木粉、纖維素衍生物、殼質(zhì)和殼質(zhì)衍生物。需要時(shí)可在填料粒上涂以例如硬脂肪酸涂層。
如上所述，膜層12可以用薄膜成形中周知的任何一種傳統(tǒng)方法成形。聚烯烴聚合物和填料按照這里所列范圍給出的適當(dāng)比例混合，然后加熱和擠壓成膜。為了提供用薄膜水蒸汽透過(guò)率所反應(yīng)的均勻透氣率，填料應(yīng)均勻地分散于此聚合物混合物中從而是整個(gè)膜層本身之內(nèi)。按照本發(fā)明，所謂薄膜是“可透氣的”是指它按這里所說(shuō)的試驗(yàn)方法計(jì)算，具有的水蒸汽透過(guò)率至少為300克/米2/24小時(shí)。一般，薄膜在剛形成后具有的單位面積重量小于約80gsm，而在拉伸和減薄后其單位面積重量則為約12-約25gsm。
用于下面述及的本發(fā)明實(shí)例中的膜層是單層膜，但其它的類型例如多層膜只要是其成形技術(shù)能同填料膜相匹配也可認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。最初形式的膜比所要求的一般較薄和較易在搖晃時(shí)“喀啦”作響。此外，這時(shí)的薄膜也不具有按其水蒸汽透過(guò)率所測(cè)的充分的可透氣性。為此，需使此薄膜加熱到聚烯烴聚合物熔點(diǎn)之下約5℃或更低的溫度，然后用聯(lián)機(jī)的沿機(jī)器方向取向(MDO)的裝置使其拉伸到至少是原有長(zhǎng)度的約兩倍(2X)，使這種膜減薄并具有多孔性。將膜層12進(jìn)一步拉伸到它原有長(zhǎng)度的三倍(3X)、四倍(4X)或更大的倍數(shù)時(shí)，都顯然是包括在形成本發(fā)明的膜層12的有關(guān)范圍之內(nèi)。
膜層12在拉伸減薄后應(yīng)具有的有效膜厚為約0.2-約0.6mil。這一有效厚度考慮到了可透氣膜層中空隙或空氣間隙。對(duì)于一般的非填料的不透氣膜，薄膜的實(shí)際厚度和有效厚度通常相同。但對(duì)于這里所述的業(yè)已拉伸減薄的填料膜來(lái)說(shuō)，此薄膜的厚度將同時(shí)包括空氣間隙。為了不把這種增加的體積考慮在內(nèi)，要根據(jù)這里所述的試驗(yàn)方法來(lái)計(jì)算有效厚度。
這種拉伸減薄方法的另一個(gè)特點(diǎn)是改變了膜料的不透光性。薄膜在形成時(shí)是較為透明的，但在拉伸之后就變?yōu)椴煌该鞯?。此外，雖然薄膜在拉伸減薄過(guò)程中成為定向膜，但它也變得較軟并減小了“喀啦”作響的程度。
這種單軸向、機(jī)器方向取向的薄膜通常在橫截機(jī)器方向上不具有很好的強(qiáng)度，導(dǎo)致其易沿機(jī)器方向(拉伸方向)撕破或裂開(kāi)。本發(fā)明人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)把這里規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)或圖案或粘合劑區(qū)涂布到此種膜的表面上，可以提高其強(qiáng)度和耐用性。
這里所用的“粘合劑”是指任何適當(dāng)?shù)臒崛垠w的，水載或溶劑載的，能夠涂布成所需圖案或網(wǎng)絡(luò)形式的粘合劑區(qū)的，以形成本發(fā)明的粘合增強(qiáng)、單軸向取向的低厚度膜的粘合劑。因此，適用的粘合劑包括通常的熱熔體粘合劑、壓敏粘合劑和活性粘合劑(即聚氨酯)。更具體地說(shuō)，嵌段共聚物型結(jié)構(gòu)的粘合劑、乙烯乙基醋酸酯(EVA)基的粘合劑(例如18-30％重量百分比的醋酸乙烯酯)和無(wú)定形α烯烴共聚物以及三聚物基的粘合劑，已證明能很好地用來(lái)形成本發(fā)明的粘合增強(qiáng)、單軸向取向的低厚度膜。所有這種粘合劑的配方中可以含有蠟和增稠劑來(lái)改進(jìn)加工性能或熱粘性或柔軟性。
采用的粘合劑涂布方法必須適應(yīng)于所用粘合劑的具體類型以及這種粘合增強(qiáng)、單軸向取向的低厚度膜的特定用途。這種粘合劑可以例如涂布成圖案或網(wǎng)絡(luò)式的交錯(cuò)、無(wú)規(guī)則分散的熔噴粘合劑纖維形式。這種熔噴粘合劑纖維通常具有的平均直徑為約5至約50微米。這里所用“熔噴粘合劑纖維”一詞包括不連續(xù)的和連續(xù)的兩種粘合劑纖維。把熔噴纖維涂布到運(yùn)動(dòng)的襯底上的方法是已知的。例如，Appel等在美國(guó)專利No.4720252中所述的，其中公開(kāi)的內(nèi)容已綜合于此作為參考。
用來(lái)把粘合劑施加到膜層12上的其它合適的方法包括例如“噴涂或旋涂熱熔體粘合劑區(qū)以及粘合劑區(qū)的篩網(wǎng)印花或凹板印花。這種熔體噴涂和粘合劑印花方法是本技術(shù)領(lǐng)域周知的，因而不在此詳述。用這類印花方法涂布粘合劑特別是有色粘合劑時(shí)，還能增加美觀效益，因?yàn)檫@種粘合劑圖案可以取幾何結(jié)構(gòu)和非幾何結(jié)構(gòu)形式、重復(fù)或不重復(fù)的形狀、連續(xù)或不連續(xù)的線條、想象或任選的設(shè)計(jì)、符號(hào)或物體或甚至是文件或字詞。圖2和圖3中所示的粘合劑圖案是這類印花粘合劑圖案的例示。
某些印花方法例如篩網(wǎng)印花需使篩網(wǎng)和待印花的襯底作直接接觸。這在印涂某些類型的粘合劑的某些壓敏粘合劑時(shí)，由于這類粘合劑在環(huán)境溫度下有很高的粘性或高程度的粘結(jié)性，已證明會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。但是可以這樣地完成這類粘合劑的篩網(wǎng)印花，即把粘合劑印到適當(dāng)?shù)拿撃Ｃ胬缑撃＜埳?，然后再由此脫模面將印得的粘合劑轉(zhuǎn)印到膜層12之上。
所用的將粘合劑18涂布到膜層12的表面14上的方法必須能有效地控制可用來(lái)增強(qiáng)此薄膜層的粘合劑量以及粘合劑的涂布圖案。此外，粘合劑18的涂布還應(yīng)基本上遍及膜層12的長(zhǎng)度和寬度，以保證此粘合增強(qiáng)的膜有均勻的強(qiáng)度和耐用性。
粘合劑區(qū)的主要功能是增強(qiáng)本發(fā)明的低厚度或拉伸減薄膜。正如這里提及的，沿機(jī)器方向(MD)高度定向的(2X或更高)的膜常會(huì)在橫截機(jī)器方向(CD)張力的影響下沿MD裂開(kāi)。本發(fā)明人觀察到，依據(jù)本發(fā)明，將無(wú)規(guī)則分散交錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)式熔噴粘合劑區(qū)涂布到這種膜上時(shí)，通過(guò)將加到此薄膜上的CD張力負(fù)荷進(jìn)行分布，就能形成反抗這種薄膜裂開(kāi)的“終止撕裂效應(yīng)”，由此能提高這種機(jī)器方向取向膜的耐用性和強(qiáng)度。更具體地說(shuō)，上述網(wǎng)絡(luò)或無(wú)規(guī)則分散的交錯(cuò)熔噴粘合劑區(qū)包括沿MD“緊密隔開(kāi)”的各熔噴粘合劑纖維。這里所謂的“緊密隔開(kāi)的粘合劑區(qū)”是指各粘合劑區(qū)之間所分開(kāi)的最大距離，在大致平行于拉伸方向的方向上約為1.0英寸(25.4mm)，更特別的是0.25英寸(6.35mm)，而最為特別的是0.125英寸(3.18mm)。這里所謂的“大致平行拉伸方向”是指沿著它在兩粘合劑區(qū)之間所測(cè)得距離的直線同拉伸方向一直線所交的內(nèi)角等于或小于30°。通過(guò)使各粘合劑區(qū)之間在薄膜層的拉伸方向(例如機(jī)器方向)上的最大間距限制到上述特定范圍，就可減少膜層12中孔或裂紋的形式或傳播，并可提高膜層12在分裂或撕開(kāi)前在橫截機(jī)器方向上所能經(jīng)受的延伸量。換言之，通過(guò)增加粘合劑圖案或網(wǎng)絡(luò)中各粘合劑區(qū)的連接性和鄰接性，能夠有效地減少膜層12的裂開(kāi)性。
盡管如上所述，無(wú)規(guī)則分散的交錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)式粘合劑區(qū)，如熔噴粘合劑纖維，能有效地用來(lái)形成本發(fā)明的粘合增強(qiáng)單軸向取向的低厚度膜，但同樣還可采用其它的粘合劑涂布圖案和涂布方法。例如沿橫截機(jī)器方向延伸或取向、加入量和百分粘合面積在這里說(shuō)明的范圍內(nèi)的大致平行、連續(xù)和/或不連續(xù)的粘合劑線，在印到薄膜層12的表面14上時(shí)，能使膜層12提高所需的強(qiáng)度和耐用性。適合的粘合劑涂布方法的應(yīng)用，受到其控制所用粘合劑加入量的能力、粘合劑區(qū)的百分粘合面積以及各粘合劑區(qū)在拉伸方向上的最大間距的限制。粘合劑加入量應(yīng)為約0.1至約20gsm，較好是約0.25-約5.0gsm，而最好是約0.5-約1.5gsm。減少這種加入量會(huì)降低此粘合增強(qiáng)單軸向取向低厚度膜的生產(chǎn)成本和減少犧牲此膜層透氣性的風(fēng)險(xiǎn)，與此相反，粘合劑較高的加入量則能提供更耐用的膜料。
通過(guò)涂布這里所述的圖案或網(wǎng)絡(luò)式粘合劑區(qū)，與連續(xù)涂布粘合劑的情形相比，例如膜料的微孔性或透氣性不會(huì)顯著減小。薄膜層12的表面14上涂布有粘合劑區(qū)18的這部分的總面積可以表示為百分粘合面積。這里所謂“百分粘合面積”是指膜層12的表面14上為粘合劑面積所占這部分總的平面面積。此百分粘合面積可以由各種常規(guī)技術(shù)包括這里所述的圖案分析來(lái)進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)將這種粘合劑區(qū)的百分粘合面積限制為涂布此粘合劑區(qū)的膜層12的表面14每單位面積的約5％-約50％，同時(shí)控制涂布的各粘合劑區(qū)之間的最大間距以及粘合劑的加入量，就能實(shí)現(xiàn)低厚度、拉伸減薄的可透氣填料膜的粘合劑增強(qiáng)，而不會(huì)影響此膜料的可透氣性。
盡管粘合劑區(qū)18的主要功能是增強(qiáng)本發(fā)明的低厚度或拉伸減薄膜層12，但這種粘合劑可經(jīng)適當(dāng)選擇給本發(fā)明的粘合增強(qiáng)、單軸向取向的低厚度膜增加另外的功能。例如可以選擇這樣的粘合劑使之具有足夠的間隔時(shí)間，即使其在足夠的時(shí)間內(nèi)保持粘性，得以使此粘合劑18也能把膜層12的表面14粘合到相鄰層如非織造織物的表面上。這里所謂的“非織造織物”或“非織造纖維”是指各個(gè)纖維或單絲的結(jié)構(gòu)是交錯(cuò)的但并非取可識(shí)別的重復(fù)方式如在針織或織造織物的情形。非織造織物可以由多種已知的成形方法形成，這包括紡粘、氣流成網(wǎng)、熔噴或粘合粗梳織物的成形方法，其它可以由粘合劑將膜層12的表面14粘合于其上的適當(dāng)相鄰層包括織造的和/或針織的織物以及泡沫塑料層或薄膜層。
此外，盡管本發(fā)明的粘合增強(qiáng)膜料是作為單軸向取向或拉伸的情形加以說(shuō)明的，但本發(fā)明的種種優(yōu)點(diǎn)同樣能夠適合雙軸向取向或拉伸的膜料的。同樣，盡管如這里所述是把粘合劑區(qū)18涂布到膜層12的表面14上，但也可把粘合劑區(qū)涂布到膜層12的同表面14相對(duì)的一面上，其中在此膜層12的兩相對(duì)面上的粘合劑區(qū)，在加入量、百分粘合面積和沿拉伸方向的最大間距可以一致或不同。
在描述了本發(fā)明的上述實(shí)施形式后，制備了一系列粘合增強(qiáng)、單軸向取向的低厚度膜試樣來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。試驗(yàn)結(jié)果和所用試驗(yàn)方法列述于下。
試驗(yàn)方法采用了下述試驗(yàn)方法來(lái)分析這里說(shuō)明的試驗(yàn)材料。
有效厚度膜料的有效厚度是通過(guò)把膜的基重除以形成此膜的聚合物和填料的密度計(jì)算出的，為了求得以英寸為單位的膜料有效厚度，把以盎司/碼2(osy)測(cè)得的每單位面積重量乘以0.001334(公制到英制的換算系數(shù))，再把此結(jié)果除以克/厘米2計(jì)的聚合物配方的密度(g/cc)。
抗張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)試驗(yàn)用抗張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的布條斷裂強(qiáng)度測(cè)定方法測(cè)量試樣材料在斷裂前的斷裂負(fù)荷和百分伸長(zhǎng)率。這些測(cè)量結(jié)果是在試樣材料于恒定的延伸率下于單一方向中在連續(xù)遞增的負(fù)荷下所進(jìn)行的測(cè)量結(jié)果。
對(duì)于每個(gè)試樣薄膜料，用3英寸(76mm)寬的精密切刀切下了三個(gè)試料，各寬3英寸(76mm)、長(zhǎng)6英寸(152mm)，以其長(zhǎng)向尺寸平行測(cè)試和加力方向。各個(gè)試料的全寬放在等速伸長(zhǎng)試驗(yàn)機(jī)的夾具中，這種試驗(yàn)機(jī)例如是MTS Systems Corporation of Eden Prairie。Minnesota所制的Sintech System 1 Computer Integrated Testing System。各試料的長(zhǎng)度或長(zhǎng)尺寸方向盡可能設(shè)定成與加力方向平行。給此試料施加連續(xù)負(fù)荷，十字頭速度設(shè)定為300毫米/分，直至試料破裂。測(cè)量了各試料剛被裂前所需的峰值負(fù)荷和峰值應(yīng)變，記下了平均值。
水蒸汽透過(guò)率根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)E96-80，計(jì)算了試樣材料的水蒸汽透過(guò)率(WVTR)。從各個(gè)試樣材料和對(duì)比材料上切下了直徑為3英寸的圓形試樣，對(duì)比材料是一片CELGARD2500膜料，購(gòu)自Hoechst Celanese corporation ofSommerville,New Jersey。CELGARD 2500膜是微孔聚丙烯膜。對(duì)各種材料都制備了三個(gè)試樣。試驗(yàn)皿是No.60-1 Vapometer盤(pán)，購(gòu)自Thwing-Albert Instrument Company of Philadephia Pennsylvania，將100ml的蒸餾水注入各Vapometer盤(pán)中，同時(shí)把試驗(yàn)材料和對(duì)比材料的各個(gè)試樣放到各個(gè)盤(pán)的敞開(kāi)頂端上。上緊擰合式凸緣以形成沿各個(gè)盤(pán)(不用密封劑油脂)邊緣的密封，讓所涉及的試驗(yàn)材料或?qū)Ρ炔牧显谝粋€(gè)6.5cm直徑的有約33.17cm2暴露面積的圓環(huán)上暴露于環(huán)境氣氛下。將上述盤(pán)稱重，然后置于37℃下的強(qiáng)制通風(fēng)烘箱中。此烘箱是恒溫烘箱，讓外部空氣循環(huán)通過(guò)其中以防水蒸汽聚積在其內(nèi)部。適當(dāng)?shù)膹?qiáng)制通風(fēng)烘箱例如是Blue M Power-O-Matic 60烘箱，購(gòu)自Blue M ElectricCompany of Blue Island,Illinois。歷經(jīng)24小時(shí)，將盤(pán)從烘箱中取出，再次稱重。此初部試驗(yàn)的水蒸汽透過(guò)率值計(jì)算如下試驗(yàn)的WVTR=(重量損耗g/24hours)×315.5g/m2/24hrs烘箱中的相對(duì)濕度未加特定控制。
在預(yù)設(shè)定的100°F下(32℃)和環(huán)境相對(duì)溫度下，CELGARD2500膜對(duì)比材料的WVTR已測(cè)定為5000g/m2/24hrs。因此，此對(duì)比試樣經(jīng)過(guò)了各種試驗(yàn)，并用下述議程將預(yù)試驗(yàn)值校準(zhǔn)到設(shè)定條件WVTR=(試驗(yàn)的WVTR/對(duì)比的WVTR)/5000g/m2/24hrsg/m2/24hrs粘合劑粘合面積試驗(yàn)/最大間距試驗(yàn)粘合劑粘合面積試驗(yàn)測(cè)量薄膜層表面的單位面積上涂布了粘合劑區(qū)的這個(gè)部分。最大間距試驗(yàn)測(cè)量在薄膜拉伸方向上兩粘合劑區(qū)之間的最大自由路程的尺寸。
從各個(gè)測(cè)試的試樣材料上切下5-6平方英寸(32-39cm2)大小的六個(gè)試料。每個(gè)試料放在一小容器中，并通過(guò)把試料放在液體體積約一加侖(3.785×10-3m3)的玻璃水提取器中以氧化鋨(OSO4)染色約經(jīng)16小時(shí)。此氧化鋨購(gòu)自Ted Pella,Inc.of Redding,CA.氧化鋨不溶于水。
此染色的層壓件用手剝開(kāi)，將染色的粘合劑留在各層壓件的薄膜層的表面上。氧化鋨使粘合劑脫粘和交聯(lián)(增強(qiáng))化，便于使薄膜和非織造層分層。
用購(gòu)自Leica of Deerfield Illinois的Wild M420的宏觀儀器，由FOSTEC纖維光學(xué)環(huán)形光使染色的粘合劑于反射光下成像。此圖象通過(guò)購(gòu)自Dage MTI of Michigan City,Indiana的CCD-72型單色攝像機(jī)系統(tǒng)獲得，直接進(jìn)入Princeton Gamma Tech(of Princeton,NewJersey)ImagistTMSystem。此攝像機(jī)用手控，使得圖象密度能由自動(dòng)增益控制補(bǔ)償而無(wú)變化。用Princeton Gamma Tech圖象分析軟件對(duì)圖象限定其范圍、二元化并進(jìn)行分析。所形成的圖象于Hewlett PackcardPaintjetTM打印機(jī)上打印出。在此，對(duì)于例子中的薄膜材料1-3報(bào)告百分粘合面積的平均值以及沿拉伸方向中粘合劑之間的最大間距。
示例下面列述了總共4個(gè)試樣的粘合增強(qiáng)的，單軸向取向低厚度膜，這些試樣粘合增強(qiáng)的單軸向厚度膜是用來(lái)闡明本發(fā)明的特殊實(shí)施形式和給內(nèi)行的人說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的一種方法。
例1依據(jù)本發(fā)明制備了一種粘合增強(qiáng)、單軸取向的低厚度膜。這種膜層按其總重百分?jǐn)?shù)計(jì)含有50％的DowlexNG 33 47 A線型低密度聚乙烯具有熔體指數(shù)為2.3(克/10分，在190℃)，密度為0.917克/厘米3(g/cc)和5％的Dow640支化低密度聚乙烯，其有熔體指數(shù)為2.0克/10分，在190℃)，密度為0.922g/cc。這兩種聚乙烯聚合物的混合物具有熔體指數(shù)為1.85(克/10分，在190℃)和密度1.452g/cc。Dowlex和Dow的聚合物所可購(gòu)自Dow Chemical U.S.A,ofMidland,Michigan。此薄膜層還含有占總重45％的英-中SupercoatTM碳酸鈣(CaCO3)，上面涂有10％的硬脂酸，具有1微米的平均粒度和7微米的上部切口。這種碳酸鈣購(gòu)自ECCA Calcium Products,Inc.insylacauga Alabama,a Division of ECC International上述膜料于熔化溫度330°F(168℃)下噴吹成單層膜，生成的膜具有約1.5mil(約54gsm)的初始未拉伸。將此薄膜加熱到約160°F(71℃)，用機(jī)器方向取向(MDO)裝置(型號(hào)7200，可購(gòu)自Marshall & Williams ofProvidenle,Rhode Island)，在500英尺/分(152米/分)的線速度下拉伸減薄到約為原始長(zhǎng)度的4.0倍，達(dá)到約0.46mil(約18gsm)的有效厚度。然后將此薄膜于215°F(103℃)的溫度下退火。依下述表1中WVTR數(shù)據(jù)所示，此薄膜是可透氣的。
依本發(fā)明所述，把圖案或網(wǎng)絡(luò)式的粘合劑區(qū)涂布到此薄膜的表面上。這種粘合劑是購(gòu)自Rexene Corp.of Dallas,Texas，產(chǎn)品牌號(hào)為Reytac RT 2730的無(wú)規(guī)則聚丙烯粘合劑的丁烯共聚物，以無(wú)規(guī)則分散的熔噴粘合劑纖維形式，用基本上如美國(guó)專利No.4720252(其中公開(kāi)的內(nèi)容已綜合于此供參考)所示的常規(guī)熔噴設(shè)備，涂布到薄膜層上。此粘合劑加熱到約350°F(177℃)，并在空氣溫度約430°F(221℃)、空氣壓力為約20psig(1.41kg/cm2)、成形高度約3.0英寸(76.2mm)、線速度約300英尺/分(91米/分)的條件下涂布到此膜層上，粘合劑的加入量為約1.5gsm，粘合劑區(qū)于此膜拉伸方向上的最大間距約為0.5英寸(12.7mm)。平均百分?jǐn)?shù)粘合面積約為18％。
比較例1這里的膜層與例1中所述的相同，未涂布有粘合劑區(qū)。
例2依據(jù)本發(fā)明制備了一種粘合增強(qiáng)、單軸向取向的低厚度膜。此膜層按其總重的重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，含有45％DowlexNG 33474線型低密度聚乙烯和55％英-中SupercoatTM碳酸鈣(CaCO3)，這兩者已在上面的例1中詳述到。此膜料于熔融溫度360°F(182℃)下鑄成單層膜，生成的膜具有約1.5mil(約54gsm)的初始未拉伸厚度。將此膜層加熱到約160°F(71℃)然后拉伸減薄到約為其原始長(zhǎng)度的4.7倍，有效厚度為約0.46mil(約18gsm)，所用的MDO裝置與例1中所述的相同，工作時(shí)的線速度為500英尺/分(152米/分)。此膜層于200°F(93℃)的溫度下退火，按下面表1中的WVTR數(shù)據(jù)所示為透氣的。
依本發(fā)明的原理將圖案或網(wǎng)絡(luò)或粘合劑區(qū)涂布于此膜層的表面上。粘合劑是有色的嵌段共聚物壓敏粘合劑，在商品牌號(hào)DispomeltNS34-5610下購(gòu)自National Stareh and Chemical corp.，它有營(yíng)業(yè)處在Bridgewater,New Jersey。在把這種粘合劑涂布到膜層上時(shí)，首先將粘合劑依圖3所示的云彩圖案涂布于適當(dāng)?shù)拿撃＜埳先缓笤俎D(zhuǎn)印到此膜層的表面上，這里采用傳統(tǒng)的篩網(wǎng)印花和轉(zhuǎn)印方法。粘合劑涂布到脫模紙上的線速度為約25-50英尺/分(7.6-15.2米/分)，將其轉(zhuǎn)印到薄膜層上時(shí)的線速度為300英尺/分(91米/分)。粘合劑的加入量約為9.0gsm，粘合劑區(qū)在此膜層伸張方向上的最大間距約為1.0英寸(25.4mm)。平均百分粘合面積約為12％。
比較例2膜層與例2中所述的相同，未涂布粘合劑區(qū)。
例3依據(jù)本發(fā)明制備了一種粘合增強(qiáng)、單軸向取向的低厚度膜。此膜層和所用的粘合劑與上面例2所述的相同。同樣如例2所示的方式首先將粘合劑依圖2所示的肋條形圖案印到適當(dāng)?shù)拿撃＜埳希缓笤賹⑵滢D(zhuǎn)印到膜層的表面上，粘合劑涂布到脫模紙上時(shí)的線速度約為25-50英尺/分(7.6-15.2米/分)，將其轉(zhuǎn)印到膜層上時(shí)的線速度為300英尺/分(91米/分)。粘合劑的加入量約為17.0gsm，粘合劑區(qū)沿膜層拉伸方向的最大間距約為0.25英寸(6.35mm)。平均百分粘合面積約為22％。
例4依據(jù)本發(fā)明制備了一種粘合增強(qiáng)、單軸向取向的低厚度膜。此膜和所用的粘合劑與例2所述的相同，只是粘合劑是無(wú)色的。用ControlCoatTM噴涂粘合劑圖案涂布器(購(gòu)自在Norcross,Georgia有營(yíng)業(yè)處的Nordson corp.商品名為Metered Control CoatTMAppli cator)。此粘合劑加熱到約350°F(177℃)，在空氣溫度約380°F(193℃)、空氣壓力約80psig(5.63kg/cm2)、成形高度約1.0英寸(25.4mm)、線速度約400英尺/分(120米/分)。粘合劑加入量約2.0gsm，粘合劑區(qū)于此膜層拉伸方向上的最大間距約為0.1英寸(2.54mm)。平均百分粘合面積約為15％。
比例較3從本發(fā)明的受讓人Kimberly-clark Corp.，于產(chǎn)品牌號(hào)HuggiesUltratrim尿布下購(gòu)得的一次性尿布上的薄膜-非織造織層壓件的外罩上取得不透氣膜層，在其上不涂布粘合劑。膜層的有效厚度約0.41mil。
表1MD抗張強(qiáng) MD百分伸 CD抗張強(qiáng) CD百分伸 WVTR(g/m2度(g) 長(zhǎng)率(斷裂 度(g) 長(zhǎng)率(斷 /24hours)時(shí)％)裂時(shí)％)比較例1 4850 150 830 5001240例1 6300 162 870 550比較例2 8444 135 698 2653800例2 6212 101 525 3233471例3 6800 114 669 4273827例4 5448 96 585 5173631比較例3 2500 180 840 45070表1中的數(shù)據(jù)清楚表明這里所述的粘合劑區(qū)是對(duì)薄膜層的強(qiáng)度和韌性或耐用性唯一起作用的因素。特別是在橫截機(jī)器方向上，此單軸向的沿機(jī)器方向取向的膜一般不具有良好的韌性或耐用性，在原始薄膜和在其上涂有粘合劑區(qū)的同樣薄膜兩者之間在斷裂值時(shí)的百分伸長(zhǎng)率的增加便說(shuō)明了這種粘合劑區(qū)具有增強(qiáng)功能。
最后，比較例3的數(shù)據(jù)表明，將這種粘合增強(qiáng)膜層加入到本發(fā)明的薄膜-非織造物層壓件中，在強(qiáng)度和韌性方面至少是抵得上市售的這類膜料層的。
應(yīng)知依據(jù)本發(fā)明制備的粘合增強(qiáng)、單軸向取向低厚度膜，是可以由內(nèi)行的人加以變更和調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)實(shí)際使用中不同程度的性能要求。因此，盡管本發(fā)明已經(jīng)參考了某些具體實(shí)施形式和例子作了說(shuō)明，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明是可以有其它改型的。為此，本申請(qǐng)文件是用來(lái)涵蓋本發(fā)明依照其普遍原理所能獲得各種變動(dòng)形式、用途或修正形式的，同時(shí)包括后附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)在本發(fā)明相關(guān)技術(shù)的常識(shí)中的偏離這里所公開(kāi)的技術(shù)的種種內(nèi)容。
權(quán)利要求
1．一種粘合增強(qiáng)膜，此增強(qiáng)膜包括具有一第一表面的薄膜層；此薄膜層沿拉伸方向取向并具有有效厚度等于或小于0.6mil；此薄膜層由混合物形成，此混合物按薄膜層總重的重量百分?jǐn)?shù)計(jì)包括約30％-70％的一第一聚烯烴聚合物、約70％-30％的填料以及約0-20％的一第二聚烯烴聚合物；此薄膜層具有的水蒸汽透過(guò)率至少約300克/米2/24小時(shí)；在所述薄膜層的所述第一表面上涂布有圖案式粘合劑區(qū)；這種圖案式粘合劑區(qū)所具有的添加量為約0.1-約20克/米2，所具有的百分粘合面積在所述薄膜層的所述表面的每單位面積上為約5％-約50％或更小，而這些粘合劑區(qū)之間的在平行于的拉伸的所述方向上的最大間距約1.0英寸或更短。
2．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述膜的橫截機(jī)器方向的抗張強(qiáng)度至少是870克。
3．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述膜在斷裂時(shí)的橫截機(jī)器方向的伸長(zhǎng)率至少約為300％。
4．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，膜的水蒸汽透過(guò)率至少約為1000克/米2/24小時(shí)。
5．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述粘合劑區(qū)在大致平行于拉伸的所述方向的方向中的最大間距約為0.25英寸或更小。
6．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述粘合劑區(qū)在大致平行于拉伸的所述方向的方向中的最大間距約為0.125英寸或更小。
7．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述粘合劑加入量約0.25約5.0克/米2。
8．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述粘合劑加入量約0.5約1.5克/米2。
9．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述膜層包括具有一表面的相鄰層，而所述相鄰層即以此表面粘合到所述膜層的所述表面上。
10．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述第一聚烯烴聚合物包括主要是線型的聚烯烴聚合物。
11．如權(quán)利要求13所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述主要是線型的聚烯烴聚合物是線型低密度聚乙烯。
12．如權(quán)利要求1所述的粘合增強(qiáng)膜，其中，所述百分粘合面積為約5％-約35％。
13．一種吸濕制品，它包括襯里、背片、設(shè)于所述襯里和所述背片之間的吸濕芯；所述背片則包括權(quán)利要求1中所述的粘合增強(qiáng)膜。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)粘合增強(qiáng)、單軸向取向的低厚度(拉伸減薄)可透氣膜,上面涂布有圖案或網(wǎng)絡(luò)式粘合劑區(qū)以改進(jìn)其耐用性和強(qiáng)度。本發(fā)明能廣泛應(yīng)用于需要或希望有高強(qiáng)、舒適、不透液性和可透氣性的領(lǐng)域,包括但不限于貼身吸濕制品。
文檔編號(hào)D04H1/58GK1230234SQ97197943
公開(kāi)日1999年9月29日 申請(qǐng)日期1997年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月15日
發(fā)明者A·L·麥科爾馬克 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司