專利名稱：親水性熱熔粘合劑的制作方法
背景技術：
本發(fā)涉及熱熔粘合劑，尤其涉及具有改進的親水性并可用于制造一次性無紡制品的熱熔粘合劑。
無紡織物是由聯(lián)鎖交織纖維網(interlocking fiber network)構成，并可用于一次性物品的結構中。無紡織物的特定應用包括一次性尿布，衛(wèi)生巾，外科披衣，醫(yī)院用墊和成人失禁用品。
在這些應用中一般需要將無紡織物、組織(tissue)、吸收性絨羽等粘結于另一基底。該第二基底可以是另一種無紡織物、組織、或諸如聚烯烴如聚乙烯或聚丙烯層的材料。典型地，熱熔粘合劑已經用于將這些材料粘結在一起，這是由于在制造過程中不需要常常為水基或溶劑基粘合劑所采用的揮發(fā)步驟。合適的熱熔粘合劑必須具有合適的粘結強度以粘結基底，并且必須具有良好的柔性，無污染或滲出，具有合適的粘度和開模時間而在工業(yè)設備中發(fā)揮作用，在正常儲存條件下具有的可接受的穩(wěn)定性，和在正常應用條件下具有可接受的熱穩(wěn)定性。
在一次性無紡制品中使用的熱熔粘合劑中已經使用了許多不同的聚合物。為此典型的熱熔粘合劑已使用包括S-I-S(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)在內的聚合物；SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)；SEBS(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)；EVA(乙烯-乙酸乙烯酯)；和APAO(無定形聚α-烯烴)。盡管當適當共混時這些聚合物在用于典型無紡織物結構體如尿布中的大多數基底之間提供可接受的粘附性，并在干燥條件下提供可接受的粘附性，但它們還具有應用上的幾個缺點。
現有技術的熱熔粘合劑的最突出缺點中的一個涉及到粘合劑(典型地具有非常高的疏水性)在暴露于液體如水、尿等時的反應。通常，人們預計熱熔粘合劑的疏水性是一個優(yōu)點，因為該粘合劑將提供良好的干燥粘結性和一般在被潤濕時保持可接受的粘結強度。然而，一次性無紡制品如尿布的制造已生產出總體厚度和外形上更薄的且引入超吸收性材料代替絨羽(一般處在中心部位)的產品。因此，在該無紡織物結構體中極其重要的是確保水、尿或其它水基排泄物或溶液盡可能快速地到達吸收性芯材，以及妨礙這一作用的任何材料都必須禁用或至少最大程度地少用。因此人們能夠理解為何典型的熱熔粘合劑的疏水性是無法接受的，因為它是阻礙流體轉移至此類制品的芯材的一個固有特性。
所以，長時間以來已知的是，希望具有一種熱熔粘合劑，它可用于粘結于典型在無紡制品的結構體中使用的基底，如聚乙烯、聚丙烯、無紡織物、組織體或絨羽，并且它在長時間暴露于水、尿或類似物質之后保持可接受的濕粘結強度。與此同時，此類粘合劑應該具有更高的親水性以不妨礙流體轉移至此類制品的吸收性芯材。
發(fā)明概述所以本發(fā)明的目的是提供可用于制造一次性無紡制品的改進熱熔粘合劑。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種熱熔粘合劑，它能夠用作結構粘合劑，并且具有足夠的親水性以協(xié)助流體轉移至一次性無紡制品的吸收性芯材。
為了實現上述目的，本發(fā)明提供具有以下組成(重量)的熱熔粘合劑約10-50％的聚合物約40-80％的增粘樹脂；約0-40％的增塑劑；約0.1-2％的抗氧化劑；和約0.1-30％的表面活性劑，全部組分的總重是100wt％。該表面活性劑具有的親水-親脂平衡(HLB)值低于15，和以一定的用量引入組合物中，該用量使得所制得的粘合劑具有接觸角75°或更低，和優(yōu)選低于約40°。低接觸角是需要的，這樣水、尿或其它水基排泄物“浸濕(wet out)”而不是“液滴滾落(bead up)”，使得流體背離粘合劑。
表面活性劑必須與熱熔粘合劑中使用的其它原料合理地相容，這樣不會對粘合劑的結構性能或熱穩(wěn)定性產生不利的影響。另一方面，表面活性劑必須在粘合劑的表面上“起霜(bloom)”，從而降低接觸角和使粘合劑更具親水性。因此，相容性的敏感平衡必須保持。表面活性劑也應該不含任何水或其它溶劑以使它能夠在熱熔粘合劑混合設備中加工并對于最終的使用者不具毒性。
本發(fā)明的粘合劑相比于現有技術的親水性粘合劑而言的優(yōu)點是它不是水溶性的。水溶性粘合劑具有較低(若有的話)濕粘結強度，并因此與液體初次接觸后散失其應用性。同時，一旦溶解，水溶性粘合劑可形成稀釋溶液，它將接觸使用者的皮膚引起不希望有的副作用。
本發(fā)明的粘合劑將顯著地提高流體吸收到無紡制品如尿布的芯材中的能力并因此改進了芯材的吸水效率。還將降低流體從此類制品中滲出的可能性并有助于通過引導流體更快地靠近芯材而改進了更薄超吸收性材料填充制品的吸收性。這可通過將本發(fā)明的親水性熱熔粘合劑施涂在一次性無紡織物吸收性制品的一個基底上，該制品的構造模式可將流體引導或“芯吸”到一個基底的所需吸收部位來實現。例如，如果一次性制品是尿布，粘合劑以矩形圖案施涂于無紡織物基底的褲襠區(qū)域的中心部位。這將使尿流向尿布的吸收芯材的褲襠區(qū)域而不是尿布的腿部羅口區(qū)域或腰部區(qū)域。
本發(fā)明的粘合劑尤其適合用于吸收性產品如尿布、訓練內短褲、失禁用品、女性護理用品和醫(yī)用品。對于所有這些產品，需要將制品的各層或基底粘結在一起并且熱熔粘合劑常常按照以上所述來使用。通常，通過在無紡織物基底上噴射一層粘合劑來粘附制品的芯材區(qū)域并使之粘附于吸收性芯材。在許多情況下，組織層被放置在無紡織物和芯材之間，有時候完全包裹該芯材并且在其它情況下簡單地覆蓋面層。另一層粘合劑可將吸收性芯材絨羽粘結于組織并且再一層粘合劑可將組織或絨羽粘結于底層材上(它常常是聚乙烯或復合層壓材料)。因此需要有至少一個和常常多個噴射的熱熔粘合劑層來將芯材粘結在位。如果無紡織物頂層材和芯材沒有良好地接觸，則無紡織物的“隆起”將會發(fā)生，這將急劇降低吸收性。
粘合劑還將芯材固定在位并能夠有助于防止芯材開裂。芯材開裂能夠妨礙液體在芯材本身中的適當流動并引起滲漏。為了改進抗?jié)衩撜承院涂剐静拈_裂性，已開發(fā)出不同類型的熱熔粘合劑，它具有高的濕粘結強度，這代表了在普通粘合劑上的改進，因為它們在潤濕狀態(tài)下仍粘結于組織和芯材。
不幸的是，在芯材區(qū)域上設置幾層噴涂的熱熔粘合劑的方法實際上將降低流體攝入量，因為粘合劑本身是具備相當的疏水性的。雖然以上提到的新型的高濕粘結強度粘合劑在濕潤條件下抗脫粘，它們也具有疏水性。本發(fā)明的粘合劑是非常親水性的并避免了這個問題，甚至改進了不在粘合劑上的芯材的液體獲取能力(參見實施例2-3)。它們還可以被配制成親水性并在潤濕狀態(tài)下具有改進的抗脫粘性能，與以上提到的新型粘合劑一樣(參見實施例4)。
這些粘合劑在芯材區(qū)域中顯然可用于將特殊吸收性制品的各層粘結在一起但不會抑制結構體的吸收性。吸收性芯材可以在制品如尿布、失禁用品、女性護理用品、醫(yī)用品等中見到。常常超吸收性材料(SAP)用于吸收性制品中以改進芯材中纖維素吸收性材料的吸收速率和保持力。這些SAP有時候用熱熔粘合劑被粘結到位。容易認識到的是，這些熱熔粘合劑能夠放慢SAP的吸收速率，這歸因于它們的疏水性。本發(fā)明的親水性粘合劑也能夠用于這一應用中。
吸收性制品的面層需要讓液體容易地流過該面層。這一層常常是無紡織物或一些基于聚合物如聚乙烯或聚丙烯的織物。盡管這些織物和多孔性膜與覆蓋材料有一樣的作用，但應該認識到的是它們在性質上是疏水性的。落在這些材料上的液滴不易通過，即使織物具有許多開孔。
為了克服這一明顯的問題，這些材料的制造商不得不處理這些材料以使它們更具親水性(常常通過表面處理)。在其它情況下，吸收性制品的制造商已經在加工過程中將表面活性劑或其它物質噴灑到這些材料上。噴灑這些材料將在制造流水線的車間處理中引起諸多問題，而且霧化的物質將充滿空氣中并對操作者有刺激。這些材料的用途僅僅是使頂層材變親水性。同時，這些表面活性劑能夠遷移到制品的其它部分并引起熱熔粘合劑脫粘。應該指出的是本發(fā)明的粘合劑能夠用來將制品粘結在一起并允許使用標準疏水性頂層材。親水特性能夠攜帶給制品以選擇性處理區(qū)域，使吸收性制品設計有更大的自由度。
還有其它一些需要制造透氣性，即讓水汽(如汗水)流過層壓材料的材料的用途。這可用于諸如尿布和醫(yī)用品的制品中。本發(fā)明還用來改進在此類應用中典型疏水性熱熔粘合劑的流動性。
附圖的簡要說明

圖1是直方圖，它將在一個試驗中經由無紡織物到達組織層壓件中的水分被毛巾所吸收的百分數，其中，層壓件是用接觸角為85°的典型現有技術疏水性熱熔粘合劑粘結在一起，與在第二個試驗中根據本發(fā)明配制的親水性熱熔粘合劑進行比較；圖2是直方圖，它比較各種熱熔粘合劑的平均剝離強度和接觸角；圖3是采用了本發(fā)明的親水性熱熔粘合劑的一次性尿布的示意性的、分解的、透視的視圖；圖4是圖3的尿布的示意性截面視圖；圖5是采用本發(fā)明的親水性熱熔粘合劑的一次性女性護理墊片的示意性截面視圖；以及圖6是采用了本發(fā)明的親水性熱熔粘合劑的類似于圖1的一次性尿布的示意性的、分解的透視圖，該粘合劑被涂敷到無紡織物的頂層材上的方式應使流體“芯吸”到尿布的中心。
優(yōu)選實施方案的詳細描述在評價潤濕性時，在下述范圍內各成分的親水性熱熔粘合劑組合物比目前的技術有優(yōu)勢。尤其是在本發(fā)明的粘合劑組合物具有如下成分(重量)時約10-50％的聚合物約40-80％的增粘樹脂約0-40％的增塑劑；約0.1-2％的抗氧化劑；和約0.1-30％的表面活性劑，各組分的總重是100wt％。
各種可用熱塑性材料中的任何一種能夠以約10wt％-50wt％、優(yōu)選約15wt％-約25wt％的量用作本發(fā)明組合物中的聚合物。這類材料的例子包括基于乙烯的聚合物，其中包括乙烯/乙酸乙烯酯，乙烯-丙烯酸酯，乙烯-甲基丙烯酸酯，乙烯-丙烯酸甲酯，乙烯-甲基丙烯酸甲酯，聚丁烯，高和低密度聚乙烯，聚乙烯共混物和化學改性的聚乙烯，乙烯和1-6種單或多不飽和單體的共聚物，聚酰胺，聚丁二烯橡膠，聚酯類如聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸丁二醇酯，熱塑性聚碳酸酯，無規(guī)聚α-烯烴，包括無規(guī)聚丙烯，和其它物質；熱塑性聚丙烯酰胺，聚丙烯腈，丙烯腈和其它單體如丁二烯苯乙烯的共聚物；聚甲基戊烯，聚苯硫醚，芳族聚氨酯；苯乙烯-丙烯腈，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-丁二烯橡膠，聚對苯二甲酸乙二醇酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯彈性體，聚苯硫醚，A-B,A-B-A,A-(B-A)n-B,(A-B)n-Y嵌段聚合物，其中A包括聚乙烯基芳族嵌段，B嵌段包括橡膠狀中間嵌段(它能夠是部分氫化)，以及它們的混合物。
在本發(fā)明的粘合劑中使用的優(yōu)選聚合物包括EVA,APP，聚丁烯，線性A-B-A嵌段，線性A-(B-A)n-B多嵌段共聚物，和具有通式(A-B)n-Y的星形或遠距嵌段(teleblock)共聚物，其中A包括聚苯乙烯嵌段，B包括基本上橡膠狀聚丁二烯或聚異戊二烯嵌段，Y包括多價化合物，n是至少3的整數。多嵌段能夠進行后處理以改進它們在氫化過程中的熱穩(wěn)定性或其它后處理以除去殘余的不飽和鍵。在A-B-A嵌段共聚物結構中A或端部嵌段的尺寸和量最高達到聚合物的15-51wt％。
盡管聚合物的總苯乙烯含量高達51wt％(基于聚合物)，并且由于聚合物能夠具有兩個以上的A嵌段以使性能優(yōu)化，全部A嵌段應該低于或等于聚合物的約45wt％，并且最優(yōu)選地，低于或等于聚合物的35wt％。在S-B-S(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)共聚物中，優(yōu)選的分子量是約50,000-120,000，并且優(yōu)選的苯乙烯含量是約20-45wt％。在S-I-S(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)共聚物中，優(yōu)選的分子量是約100,000-200,000，并且優(yōu)選的苯乙烯含量是約14-35wt％。氫化丁二烯中間嵌段的結果將得到典型被認為是乙烯-丁烯中間嵌段的橡膠狀中間嵌段。
此類嵌段共聚物購自殼牌化學公司(Shell Chemical Company)，Enichem,Fina和Dexco。多嵌段或遞變嵌段共聚物(A-(B-A)n-B型)是購自火石公司(Firestone)。
在本發(fā)明的熱熔型結構粘合劑中使用的增粘樹脂是增進粘合性能和改進聚合物的特定粘合性的那些樹脂。這里所使用的術語“增粘樹脂”包括(a)天然和改性松香，如松香，木松香，浮油松香，蒸余松香，氫化松香，二聚松香和聚合松香；(b)天然和改性松香的甘油和季戊四醇酯，例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，淺色木松香的季戊四醇酯，氫化松香的季戊四醇酯，浮油松香的季戊四醇酯和酚樹脂改性的松香的季戊四醇酯；(c)聚萜烯樹脂，由ASTM方法E28-58T測得的軟化點為大約60℃-140℃，聚萜烯樹脂一般是在稍低溫度下在Friedel-Crafts催化劑存在下從萜烯烴類如已知為蒎烯的單萜烯的聚合反應得到的；也包括在內的是氫化聚萜烯樹脂；(d)天然萜烯的共聚物和三元共聚物，例如苯乙烯/萜烯，α-甲基苯乙烯/萜烯和乙烯基甲苯/萜烯；(e)酚樹脂改性的萜烯樹脂，例如，在酸性介質中從萜烯和苯酚的縮合反應得到的樹脂產物；
(f)脂族石油烴樹脂，環(huán)球試驗法軟化點為約60-140℃，該樹脂是從主要由烯烴和二烯烴組成的單體的聚合反應得到的；也包括在內的是氫化脂族石油烴樹脂；基于這類C5-烯烴級分的此類商品樹脂的例子是由Goodyear Tire and Rubber Company銷售的＂Wingtack95＂和＂Wingtack 115＂增粘樹脂；(g)芳族石油烴類和其氫化衍生物；(h)脂族/芳族石油衍生的烴類和其氫化衍生物。
上述增粘樹脂中的兩種或多種的混合物對于某些應用是需要的。雖然可以使用40-80wt％的增粘樹脂，但優(yōu)選的范圍是50-65％?？捎糜诒景l(fā)明中的商品增粘樹脂的一個例子包括以商標UnitacR100L購買的樹脂。這一樹脂是季戊四醇基的妥爾油松香酯，并購自Union Camp。
增塑劑能夠以約0-40wt％、優(yōu)選約10-約30wt％的量存在于本發(fā)明的組合物中，為的是提供所需粘度控制作用而不顯著地降低粘合劑強度或粘合劑的工作溫度。合適的增塑劑選自一物質組，該物質組不僅包括常規(guī)的增塑油如礦物油而且包括烯烴的低聚物和低分子量聚合物，以及植物油和動物油和這些油的衍生物?？梢允褂玫氖脱苌挠褪禽^高沸點的物質，僅僅含有少量的芳族烴類。在這方面，芳族烴應該優(yōu)選低于油的30wt％和更優(yōu)選低于15wt％。此外，該油可以在總體上是非芳族的。低聚物可以是平均分子量在約350-約10,000之間的聚丙烯、聚丁烯、氫化聚異戊二烯、氫化丁二烯，等等。合適的植物油和動物油包括常規(guī)的脂肪酸甘油酯和其聚合產物?？捎糜诒景l(fā)明中的增塑劑能夠是任何數目的不同增塑劑，但本發(fā)明人發(fā)現礦物油如由Witco制造的Kaydol尤其可用于本發(fā)明中。Benzoflex 9-88(由Velsicol制造的二苯甲酸二丙二醇酯)也被發(fā)現是合適的增塑劑。將會認識到，增塑劑典型地用于降低整個粘合劑組合物的粘度而不顯著降低粘合劑的粘結強度和/或粘合劑的工作溫度。增塑劑的選擇在特定最終用途的配方中是有用的(如濕強度芯材應用)。
在本發(fā)明的組合物中蠟被用來降低熱熔結構粘合劑組合物的熔體粘度而不是太多地降低它們的粘結特性。這些蠟還用來降低組合物的開模時間(open time)而不影響溫度性能。有用的蠟是(1)低分子量(即1000-6000)的、由ASTM方法D-1321測得的硬度值為約0.1-120和ASTM軟化點為約150-250°F的聚乙烯；(2)石油蠟，如熔點為約130-170°F鏈烷烴蠟和熔點為約135-200°F的微晶蠟，后者的熔點是由ASTM方法D127-60測定的；(3)環(huán)球法軟化點為約120-160℃的無規(guī)聚丙烯；(4)由一氧化碳和氫聚合制得的合成蠟，如Fischer-Tropsch蠟；和(5)聚烯烴蠟。這里所使用的術語“聚烯烴蠟”是指包括烯烴單體單元的那些聚合物或長鏈物質。這些材料以商品名“Epolene”購自Eastman Chemical Co.。優(yōu)選在本發(fā)明的組合物中使用的材料具有環(huán)球法軟化點為200-350°F。應該理解的是，這些蠟稀釋劑的每一種在室溫下為固體。其它有用的物質包括氫化動物、魚和植物脂肪和油類如氫化妥爾油，豬油，大豆油，棉籽油，蓖麻油，鯡油，鱈魚肝油等，和被氫化后在室溫下為固體的那些油也被發(fā)現可用作蠟稀釋劑等同物。這些氫化物質常常在粘合劑工業(yè)中指“動物或植物蠟”。此外，烴油，尤其環(huán)烷烴或鏈烷烴工藝油也可用作蠟稀釋劑。
本發(fā)明包括穩(wěn)定劑或抗氧化劑，其含量是大約0.1％-約2wt％，但優(yōu)選約0.1-1wt％?？捎糜诒景l(fā)明熱熔粘合劑組合物中的穩(wěn)定劑被引入以協(xié)助保護上述聚合物，從而保護整個粘合劑體系，使之不出現在粘合劑的制造和應用過程中以及在最終產物正常暴露于一般性環(huán)境的過程中常常遇到的熱和氧化降解作用。這一降解作用常常是由粘合劑的外觀、物理性能和使用性能的損害來表明。特別優(yōu)選的抗氧化劑是Irganox 1010，由Ciba-Geigy制造的四(亞甲基(3,5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯))甲烷?？梢允褂玫姆€(wěn)定劑是高分子量的受阻酚和多官能化酚類，如含硫和磷的酚類。受阻酚對于現有技術中熟練人員來說是眾所周知的并體現特征為在與酚式羥基最近處含有空間上龐大基團的酚類化合物。尤其，叔丁基一般在酚式羥基鄰位的至少一個位置上被取代到苯環(huán)上。這些被空間龐大基團取代的基團在羥基鄰位的存在用來阻滯其拉伸頻率和相應的其反應活性；這一空間位阻提供了具有穩(wěn)定化性能的酚化合物。代表性受阻酚包括1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯；四-3(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸季戊四醇酯；3(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八烷基酯；4,4’-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；4,4’-硫代雙(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(正辛基硫基)-1,3,5-三嗪；2,4,6-三(4-羥基-3,5-二叔丁基-苯氧基)-1,3,5-三嗪；3,5-二叔丁基-4-羥基芐基膦酸二正十八烷基酯；3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸2-(正辛基硫基)乙基酯；和六(3,3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸山梨糖醇酯。
尤其優(yōu)選作為穩(wěn)定劑的是四-3(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸季戊四醇酯。
這些穩(wěn)定劑的性能能夠通過一起使用(1)和(2)來進一步增強(1)協(xié)同劑，如硫代二丙酸酯和亞磷酸酯；和(2)螯合劑和金屬減活劑，例如乙二胺四乙酸，其鹽，和二水楊醛亞丙基二亞胺。
本發(fā)明的熱熔粘合劑組合物可通過使用現有技術中任何已知的技術來進行配方設計?，F有技術的一個代表性例子包括將所有的物質放入帶夾套的混合釜中，優(yōu)選放入Baker-Perkins或Day型的帶夾套重型混合機中，它裝有回轉器，然后將混合物的溫度提高至約250-350°F。應該理解的是，在這一步驟中使用的精確溫度將取決于具體成分的熔點。所得到的粘合劑組合物一直攪拌到聚合物完全溶解為止。施加真空以除去任何夾帶的空氣。
能夠將任意性選用的添加劑加入到熱熔粘合劑結構體中以改進特殊物理性能。這些添加劑包括色料，如二氧化鈦和填料如滑石和粘土。
表面活性劑能夠以約0.1％-約30wt％和優(yōu)選約1％-約10wt％的量存在于本發(fā)明的組合物中，為的是使粘合劑更具親水性。表面活性劑具有親水-親脂平衡(HLB)值低于15，并以一種用量引入組合物中，該用量應使得所制備的粘合劑具有75°或更低和優(yōu)選低于約40°的接觸角。低接觸角是希望的，這樣水、尿或其它水性排泄物“浸濕”而不是“珠滴滾落”式使流體背離粘合劑。
表面活性劑的HLB是其親水-親脂平衡的表達，即表面活性劑的親水性(喜水或極性)和親脂性(喜油或非極性)基團的尺寸和強度的平衡。所有的表面活性劑由兼有親水性和親脂性基團的分子組成。
表面活性劑必須合理地與熱熔粘合劑中使用的其它原料保持相容性，這樣不致于不利地影響粘合劑的結構性能。另一方面，表面活性劑必須在粘合劑的表面上“起霜”以降低接觸角和使粘合劑更具親水性。因此，必須保持相容性的良好平衡。表面活性劑也不應含有任何水或其它溶劑以使組合物在熱熔混合設備上具有可加工性并對最終的使用者無毒性。表面活性劑還必須具有足夠的穩(wěn)定性且是非揮發(fā)性，以使在熱熔粘合劑制造和應用設備中順利進行加工而對粘合性沒有影響。
這里使用的術語“表面活性劑”指當溶于水或水溶液中降低表面張力的，或者降低兩液體之間或液體和固體之間界面張力的任何化合物。合適的表面活性劑的例子包括但不限于以下這些(1)脂肪酸酯類，如甘油酯，PEG酯，和脫水山梨糖醇酯，包括二硬脂酸乙二醇酯，單硬脂酸乙二醇酯，單和/或二油酸甘油酯，二油酸PEG酯，單月桂酸PEG酯，單月桂酸脫水山梨糖醇酯，三油酸脫水山梨糖醇酯等等。這些表面活性劑可購自帝國化學公司(ICI)，羅納-普朗克公司(Rhone-Poulenc)和其他客商。
(2)非離子乙氧基化物如烷基酚乙氧基化物，醇乙氧基化物，烷基胺乙氧基化物等，包括辛基酚乙氧基化物，壬基酚乙氧基化物，烷基胺乙氧基化物等。這些表面活性劑購自羅納-普朗克公司(Rhone-Poulenc)、聯(lián)合碳化物公司(Union Carbide)和其他客商。
(3)非離子表面活性劑，如購自氣體產品公司(Air Product)的2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇。
(4)氧化乙烯/氧化丙烯共聚物，它們購自聯(lián)合碳化物公司、BASF公司等。應該指出的是這些和其它表面活性劑能夠摻混(若有必要的話)以生產出具有親水性能的最佳摻混物。
Atmer 688，一種非離子表面活性劑摻混物，和AlkamulsGMS/C，一種單硬脂酸甘油酯，兩者都由ICI AmericasInc.制造，被發(fā)現是可用作本發(fā)明粘合劑組合物中的優(yōu)選表面活性劑。
在基底表面上液滴的接觸角測量值被用來表征表面潤濕性。接觸角越低，粘合劑的親水性越高。接觸角被定義為在液滴與基底接觸時在基底支撐表面和切線之間的角度。液滴的接觸角值將取決于基底的表面能和液體的表面張力。如果在液體和基底表面之間發(fā)生完全的潤濕，則液滴會在基底上擴散而且接觸角幾乎接近0，而如果潤濕僅僅是部分的，則接觸角是在0-180度之間。在圖1和2中報道的接觸角以及在表1中的那些是全部通過使用US 5,268,733中描述的半角測量方法，用TantecInc.的CAM-FILM型接觸角測量儀進行測量的。
參考圖1，其是用直方圖比較了經由層壓吸收件進入被層壓件覆蓋的毛巾中的水分百分數。該層壓件是粘結于組織層的無紡織物基底。該粘結是用接觸角為85°的現有技術疏水性熱熔粘合劑或根據本發(fā)明配制的接觸角為50°的親水性熱熔粘合劑(XO)形成的。各粘合劑是在三種不同累加水平上進行測試，即1mg/in2,3mg/in2,10mg/in2。通過將毛巾放置在扁平基底上，用層壓件覆蓋毛巾，然后提升該載體的一個邊緣以使毛巾和層壓件升高30°角度來進行試驗。然后將3g的水傾倒在層壓件上。濕毛巾的重量被稱量并與其初始干重比較以測定所吸收的水的百分數。
正如這里所述，本發(fā)明的親水性粘合劑在潤濕性上明顯優(yōu)越于現有技術的疏水性粘合劑。使用本發(fā)明親水性粘合劑時由毛巾吸收的水的百分數是65-71％，而使用現有技術的疏水性粘合劑時吸收率僅僅是25-50％。因此，親水性粘合劑(XO)允許毛巾吸收多得多的流體。
圖2是直方圖，比較了各種熱熔粘合劑的平均剝離強度和接觸角。圖2說明了根據本發(fā)明制備的親水性粘合劑，全部具有75°以下的接觸角，保留足夠的剝離強度，以便在無紡制品如尿布中用作結構粘合劑。在這些試驗中，層壓件是通過使用由累加量3mg/in2的指定粘合劑粘結在一起的聚乙烯(PE)和無紡織物(NW)基底來制備的。對于不同的粘合劑測定接觸角并由實線描繪。樣品被測定在12英寸/分鐘的十字頭速度下Instron剝離強度并且是5個試驗的平均值。同樣，應該指出的是在圖2中的術語“高”指表面活性劑加入到粘合劑中的量，它是15％。術語“中等”指10％的表面活性劑被加入到粘合劑配制劑中，而“低”指在配方中使用5％的表面活性劑。
參考圖3和圖4，在圖3中說明了包括扁平、未收縮狀態(tài)的尿布10的各種基底的分解視圖，其中結構的一部分示意性描繪以更加清楚地顯示尿布10的結構。圖4示意性在截面上說明了尿布10的多層或基底。
這里使用的術語“尿布”典型地是指被嬰兒、幼兒和失禁病人穿戴的吸收性制品。很容易理解，該吸收性制品是穿戴在穿戴者的下身部位并在臀部保持。然而，應該理解的是本發(fā)明也適用于其它吸收性制品如訓練內短褲、失禁用品如針織三角褲和內衣，女性護理用品如衛(wèi)生巾和短內褲內襯片、醫(yī)用品如外科披衣等等。
這里使用的術語“吸收性制品”指吸收和含有體液和排泄物如尿的器具或產品。更具體地說，這一術語指穿戴在穿戴者身體上或靠近穿戴者身體以吸收和含有各種液體和來自身體的排泄物的器具或制品。這里使用的術語“一次性”用來描述在一次使用之后扔棄的吸收性制品。該制品不需要洗滌或再利用為吸收性制品。本發(fā)明的吸收性制品的優(yōu)選實例是在圖3中示意性描繪的尿布10和在圖5中示意性描繪的女性護理墊片11。
如圖3和4中所示，尿布10包括粘結在一起的多層片材或基底材以形成吸收性制品。更具體地說，尿布10包括流體滲透性無紡織物頂層材12和與頂層材12結合的流體不滲透性底層材13(典型由聚乙烯制造)。吸收性芯材14位于頂層材12和底層材13之間。吸收性芯材14可包括絨羽8和處于中心的超吸收性(SAP)材料15。尿布10也包括位于頂層材12和芯材14之間的上組織層16以及位于底層材13和芯材14之間的下組織層17。如圖4中最好地顯示，由根據本發(fā)明配制的粘合劑的層將各基底粘結于相鄰基底。例如，由施涂在頂層材12下側的粘合劑層18將無紡織物頂層材12粘結于上組織層16。進而，由粘合劑層19將上組織層16粘結于芯材14。由粘合劑層20將芯材14粘結于下組織層17并進而由施涂在底層材13上表面的粘合劑層21將下組織層17粘結于底層材13。根據部位和所需粘結類型，粘合劑被螺旋噴涂，熔融吹塑涂布，窄縫擠壓涂布或作為珠粒形式涂布。
正如圖3中最佳地顯示，尿布10包括一對由褲襠部分24連接在一起的貼腰片料22和23。褲襠部分24進而包括一對相對的富有彈性的腿部羅口部分25和26。當尿布10由使用者借助于圖3中所示的固緊系統(tǒng)(為一對可剝離搭襻(tape tabs)27和28)穿戴時，貼腰片料22和23被保持在一起。
參考圖5，其中說明了屬于典型女性護理墊片11的吸收性制品。墊片11包括粘結在一起的多層片材或基底以形成吸收性制品。更具體地說，墊片11包括流體滲透性無紡織物頂層材29和與頂層材29相連的流體不滲透性底層材30(典型地由聚乙烯制造)。吸收性芯材31位于頂層材29和底層材30之間。吸收性芯材31可包括絨羽和/或超吸收性(SAP)材料。墊片11也包括位于頂層材29和芯材31之間的上組織層32。如圖5中所示，各基底由根據本發(fā)明配制的粘合劑層粘結于相鄰的基底。例如，無紡織物頂層材29由施涂在頂層材29的下側的粘合劑層33粘結于上組織層32。進而，上組織層32由粘合劑層34粘結于芯材31。最后，芯材31由施涂于底層材30上表面的粘合劑層35粘結于底層材30。在圖5中說明的實例中，還有施涂于底層材30下側的一層粘合劑36，和剝離紙37覆蓋粘合劑36。因此，當去掉剝離紙37暴露粘合劑36時，粘合劑層36被用來將墊片11粘附于使用者穿戴的內衣上，這是現有技術中很普通的和眾所周知的。
參考圖6，其中說明了與圖3和4所示的尿布10類似的尿布38。因此，類似的編號用于圖6中表示類似的組分，只是在其后指定有“a”。然而，尿布38采用了根據本發(fā)明配制的親水性熱熔粘合劑，并且這種粘合劑以一種方式施涂于它的無紡織物頂層材12a，該方式使流體“芯吸”到尿布38的中心。為了實現這一目的，圖6說明了在褲襠部分24a被施涂于頂層材12a下側的粘合劑的矩形結構39。粘合劑在尿布38的這一部分上的涂敷選擇性地改進了在褲襠部分24a中的流體穿透性，這是與其它部分如頂層材12a的腰部貼片22a、23a和腿部羅口部分25a、26a相比而言。這歸因于在構型39中粘合劑的親水性。雖然以矩形構型繪出，其它構型也是可以采用的，如橢圓形，足球形，數字8的形狀，圓形等，它們全部用來將流體引導到在吸收性制品如尿布和護理墊片的一個基底中的所需吸收部位。
本發(fā)明由下面給出的實施例來說明。
實施例1-5根據表1中給出的百分數制備下面的粘合劑摻混物。實施例1是沒有任何表面活性劑的典型現有技術疏水性粘合劑。實施例2-4全部是根據本發(fā)明的使用不同量表面活性劑來配制的。當試驗時，實施例2-4的配方全部顯示出了足夠的剝離強度以用作結構粘合劑，同時還提供一種導致有足夠親水性的低接觸角進而提供可潤濕性。
表1
原料Unitac R100L100℃m.p.,PE妥爾油松香酯，Union CampStereon 840ASBS嵌段共聚物，FirestoneSolT193BSIS嵌段共聚物，EnichemKaydol 礦物油，WitcoBenzoflex 9-88 二苯甲酸二丙二醇酯，VelsicolAtmer 688 非離子表面活性劑摻混物，ICIAlkamuls GMS/C 單硬脂酸甘油酯，Rhone-PoulencIrganox 1010四(亞甲基(3,5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯))甲烷，Ciba-Geigy涂敷條件PE/NW層壓件，3.0mg/in2螺旋噴涂，0.5秒開模時間，325°F粘合劑，400°F空氣。Instron剝離強度 在12英寸/分鐘下平均剝離強度
權利要求
1.親水性熱熔粘合劑組合物，它包括以下組分約10-50％的聚合物；約40-80％的增粘樹脂；約0-40％的增塑劑；約0.1-2％的抗氧化劑；和約0.1-30％的表面活性劑，全部組分的總重是100wt％，并且其中粘合劑的接觸角為約75°以下。
2.如權利要求1的組合物，其中粘合劑具有低于約50°的接觸角。
3.如權利要求1的組合物，其中表面活性劑具有低于15的HLB。
4.如權利要求1的組合物，其中增塑劑是礦物油。
5.如權利要求1的組合物，其中表面活性劑選自由脂肪酸酯、非離子乙氧基化物和氧化乙烯/氧化丙烯共聚物組成的組。
6.如權利要求1的組合物，其中聚合物選自由如下組成的組基于乙烯的聚合物類，包括乙烯/乙酸乙烯酯，乙烯-丙烯酸酯，乙烯-甲基丙烯酸酯，乙烯-丙烯酸甲酯，乙烯-甲基丙烯酸甲酯，聚丁烯，高和低密度聚乙烯，聚乙烯共混物和化學改性的聚乙烯，乙烯和1-6種單或多不飽和單體的共聚物，聚酰胺，聚丁二烯橡膠，聚酯類如聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸丁二醇酯；熱塑性聚碳酸酯，無規(guī)聚α-烯烴，包括無規(guī)聚丙烯，和其它物質；熱塑性聚丙烯酰胺，聚丙烯腈，丙烯腈和其它單體如丁二烯苯乙烯的共聚物；聚甲基戊烯，聚苯硫醚，芳族聚氨酯；苯乙烯-丙烯腈，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-丁二烯橡膠，聚對苯二甲酸乙二醇酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯彈性體，聚苯硫醚，A-B,A-B-A,A-(B-A)n-B,(A-B)n-Y嵌段聚合物，其中A包括聚乙烯基芳族嵌段，B嵌段包括可以被部分氫化的橡膠狀中間嵌段，以及這些物質的混合物。
7.如權利要求1的組合物，其中抗氧化劑是受阻酚。
8.如權利要求1的組合物，其中增粘樹脂選自脂族烴樹脂、氫化芳族烴樹脂、氫化脂族烴樹脂或松香酯。
9.親水性熱熔粘合劑組合物，它包括以下組分約18-25％的聚合物約50-60％的增粘樹脂約12-25％的增塑劑；約1％的抗氧化劑；和約2-15％的表面活性劑，各組分的總重是100wt％，且其中粘合劑具有低于約50°的接觸角。
10.如權利要求9的組合物，其中表面活性劑具有低于15的HLB。
11.如權利要求9的組合物，其中增塑劑是礦物油。
12.如權利要求9的組合物，其中表面活性劑選自由脂肪酸酯、非離子乙氧基化物和氧化乙烯/氧化丙烯共聚物組成的組。
13.如權利要求9的組合物，其中聚合物選自由如下組成的組基于乙烯的聚合物類，包括乙烯/乙酸乙烯酯，乙烯-丙烯酸酯，乙烯-丙烯酸酯，乙烯-甲基丙烯酸酯，乙烯-丙烯酸甲酯，乙烯-甲基丙烯酸甲酯，聚丁烯，高和低密度聚乙烯，聚乙烯共混物和化學改性的聚乙烯，乙烯和1-6種單或多不飽和單體的共聚物，聚酰胺，聚丁二烯橡膠，聚酯類如聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸丁二醇酯；熱塑性聚碳酸酯，無規(guī)聚α-烯烴，包括無規(guī)聚丙烯，和其它物質；熱塑性聚丙烯酰胺，聚丙烯腈，丙烯腈和其它單體如丁二烯和苯乙烯的共聚物；聚甲基戊烯，聚苯硫醚，芳族聚氨酯；苯乙烯-丙烯腈，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-丁二烯橡膠，聚對苯二甲酸乙二醇酯，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯彈性體，聚苯硫醚，A-B,A-B-A,A-(B-A)n-B,(A-B)n-Y嵌段聚合物，其中A包括聚乙烯基芳族嵌段，B嵌段包括可以被部分氫化的橡膠狀中間嵌段，以及這些物質的混合物。
14.如權利要求9的組合物，其中抗氧化劑是受阻酚。
15.如權利要求9的組合物，其中增粘樹脂選自脂族烴樹脂、氫化芳族烴樹脂、氫化脂族烴樹脂或松香酯。
16.一種制造一次性無紡織物吸收性制品的方法，包括以下步驟提供包括一次性無紡織物吸收性制品的一個基底的第一片材材料；提供包括一次性無紡織物吸收性制品的第二個基底的第二片材材料；按照一種構型將親水性熱熔粘合劑施涂于該第一或第二片材材料的一種上，該構型應使得接觸該粘合劑的流體被引導到第一或第二片材材料中的一種片材中的預定吸收部位；以及將第一和第二片材材料粘結在一起。
17.如權利要求16的方法，其中所述的第一片材是無紡織物基底，所述的第二片材是組織基底。
18.如權利要求17的方法，其中所述的一次性無紡織物吸收性制品是尿布。
19.如權利要求17的方法，其中所述的一次性無紡織物吸收性制品是女性護理墊片。
20.如權利要求17的方法，其中所述的構型包括涂敷于所述無紡織物基底的粘合劑的矩形圖案。
21.如權利要求16的方法，其中所述的親水性熱熔粘合劑包括以下組分約10-50％的聚合物，約40-80％的增粘樹脂，約0-40％的增塑劑，約0.1-2％的抗氧化劑，和約0.1-30％的表面活性劑，全部組分的總重是100wt％，并且其中粘合劑的接觸角為75°以下。
22.如權利要求16的方法，其中所述的親水性熱熔粘合劑包括以下組分約18-25％的聚合物，約50-60％的增粘樹脂，約12-25％的增塑劑，約1％的抗氧化劑；和約2-15％的表面活性劑，各組分的總重是100wt％，并且其中粘合劑的接觸角低于約50°。
全文摘要
通過將各種粘合劑與表面活性劑摻混來制備適合于各種應用、尤其是無紡織物一次性制品的親水性熱熔粘合劑組合物。表面活性劑具有低于15的親水－親脂平衡(HLB)值,并以一種用量引入到組合物中,該用量應使得所制備的粘合劑具有75°或更低、優(yōu)選低于約40°的接觸角。較低的接觸角是需要的,這樣水、尿或其它水基排泄物,在與由粘合劑粘結在一起的層壓件接觸時,會“浸濕”而不是“珠滴滾落”,使流體被引導遠離粘合劑并引導至一次性制品的吸收性芯材。
文檔編號C09J11/00GK1222928SQ97195706
公開日1999年7月14日 申請日期1997年6月19日 優(yōu)先權日1996年6月21日
發(fā)明者馬克·吉貝斯, 黛安娜·施特雷洛, 馬克·阿爾佩爾 申請人:阿托芬德利公司