发明概述
令人惊奇地,本发明者业已发现某些嵌段共聚物基热熔粘合剂组合物在暴露于油基皮肤护理成分如洗剂时,仍维持其粘接强度。
该粘合剂组合物包括约10wt%到约45wt%的嵌段共聚物组分,约50wt%到约80wt%的至少一种增粘树脂,和0到约10wt%的液体增塑剂。申请人总结了低浓度液体增塑剂是粘合剂在油基皮肤护理成分存在下维持充足粘接强度能力的关键。
优选地,该嵌段共聚物组分的浓度大于约20wt%,和增粘树脂的浓度介于70wt%到80wt%。更优选地,嵌段共聚物组分是第一相对软的嵌段共聚物和第二相对硬的嵌段共聚物的共混物。该第一嵌段共聚物典型地是一种或多种具有至少约20wt%的二嵌段含量的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物。该第二嵌段共聚物优选是熔体流动速率小于10g/10min的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物。对于降低的粘度和改进的可加工性来说,一种或多种嵌段共聚物优选是星形的。
粘合剂用于粘接多种基质,所述基质含有油基成分或用油基成分涂布。该粘合剂特别在组装一次性应用的吸收制品方面应用,用于无纺布、膜和尤其是弹性和弹性体膜与基质的粘接。
在一个实施方案中,本发明是一种一次性应用的制品,它具有与热熔粘合剂粘接的至少一种基质,其中所述粘合剂包括:
(a)约15wt%到约45wt%的嵌段共聚物组分;
(b)约50wt%到约80wt%的至少一种增粘树脂;和
(c)0到约10wt%的油性增塑剂;
其中所述粘合剂与油基皮肤护理组分接触。
在另一实施方案中,本发明是一种在组装一次性应用的吸收制品中使用热熔粘合剂组合物的方法,其中包括下述步骤:
(a)提供一种熔融的热熔粘合剂组合物,所述组合物包括:
(i)约15wt%到约45wt%的嵌段共聚物组分;
(ii)约50wt%到约80wt%的至少一种增粘树脂;和
(iii)0到约10wt%的油性增塑剂;
(b)向基质涂布所述粘合剂,其中所述粘合剂与油基皮肤护理组分接触。
发明详述
该粘合剂组合物含有用量介于约10wt%到约45wt%,优选约15wt%到约30wt%,和最优选约20wt%到约30wt%的嵌段共聚物组分,所述嵌段共聚物组分含有一种或多种嵌段共聚物。
大量嵌段共聚物可在本发明中应用,其中包括A-B-A三嵌段结构、A-B二嵌段结构、(A-B)n星形嵌段共聚物结构以及如其中A端基嵌段(endblock)是一种非弹性体聚合物嵌段(典型地包括聚苯乙烯)和B嵌段是不饱和共轭二烯烃或其氢化结构的支化和接枝结构。一般地,B嵌段典型地是异戊二烯、丁二烯、乙烯/丁烯(氢化丁二烯)、乙烯/丙烯(氢化异戊二烯)及其混合物。优选含不饱和共轭二烯烃的嵌段共聚物(如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)及其混合物),由于其增加的粘性和降低的成本。商业实例包括获自Shell Chemical Company(Houston,TX)的Kraton D系列嵌段共聚物、获自EniChem(Houston,TX)的Europrene Sol T嵌段共聚物、获自Exxon(Dexco)(Houston,TX)的Vector嵌段共聚物、获自Housmex(Houston,TX)的Solprene嵌段共聚物以及其它嵌段共聚物。
除了嵌段构型之外,典型地根据其报道的苯乙烯含量、二嵌段含量和根据其熔体流动速率(MFR,条件G)或溶液粘度来表征嵌段共聚物,其中熔体流动速率或溶液粘度涉及嵌段共聚物的分子量。
典型地,非弹性体A嵌段(苯乙烯)的浓度介于约5wt%到约45wt%,相对于嵌段共聚物的总重量。苯乙烯部分对热降解不太敏感。因此,基于较高苯乙烯含量的嵌段共聚物的热熔粘合剂组合物相对于基于较低苯乙烯含量的嵌段共聚物的热熔粘合剂组合物,通常显示出增高的热稳定性。然而,在低熔体流动速率等级中典型地不能获得高苯乙烯含量(>30%)。由于认为使用至少一种低熔体流动速率的嵌段共聚物是本发明的关键,所以优选的嵌段共聚物中苯乙烯的含量典型地介于约15wt%到约30wt%,相对于嵌段共聚物的总重量。
一般地,嵌段共聚物中AB二嵌段的含量介于0到100%二嵌段,其中AB二嵌段的含量为0时,该嵌段共聚物是100%偶联的,这如Vector嵌段共聚物中的一些等级的情形,而100%二嵌段如多臂式(EP)n8嵌段共聚物的情形。为了增加粘性和改进粘着力,优选在本发明粘合剂中所使用的一种或多种嵌段共聚物含有二嵌段。更优选地,这种嵌段共聚物中二嵌段的含量介于约20wt%到约50wt%。
嵌段共聚物的分子量与其熔体流动速率(MFR)和在77°F下,对于甲苯中给定的聚合物重量的溶液粘度有关。一般地,MFR被作为嵌段共聚物的等级来报道,其中嵌段共聚物的分子量足够低,使得可根据条件G(ASTM-1238,200℃/5Kg)来测量MFR。对于分子量太高以致于不可测量MFR的嵌段共聚物来说,典型地由供应商报告溶液粘度。测量溶液粘度所使用的嵌段共聚物量取决于分子量来变化。对于高分子量嵌段共聚物来说,溶液粘度可表达为10wt%或15wt%嵌段共聚物溶液的函数,而对于常规和中等分子量的嵌段共聚物来说,使用25wt%嵌段共聚物溶液。本发明的粘合剂优选使用至少一种具有熔体流动速率小于约20g/10min,和更优选约15g/10min或更低的嵌段共聚物。
在本发明中应用的粘合剂组合物优选包括嵌段共聚物的共混物,其中第一嵌段共聚物与第二嵌段共聚物比较要相对的软,或模量低。因此,在选择中间嵌段、嵌段共聚物的结构、苯乙烯含量和二嵌段含量方面,第一种(软的)嵌段共聚物典型地不同于第二种嵌段共聚物。
第一种嵌段共聚物典型地是苯乙烯含量为约30wt%或更低,更优选约20wt%,和最优选约15wt%或更低的SIS嵌段共聚物,相对于嵌段共聚物的总重量。第一种嵌段共聚物可以是100%三嵌段,从而不含有任何显著的二嵌段。然而,优选地,第一种嵌段共聚物含有大于嵌段共聚物总重量20wt%的二嵌段,和更优选约30wt%或更高的二嵌段。在一个优选的实施方案中,软的嵌段共聚物组分是线形SIS嵌段共聚物和星形SIS嵌段共聚物的共混物,其中各自的二嵌段含量为至少20wt%。
第二种嵌段共聚物也可以是SIS,但是优选SBS,和最优选星形SBS。第二种(硬的)嵌段共聚物典型地具有约30wt%或更高的苯乙烯含量。在苯乙烯含量大于40wt%的嵌段共聚物情况下,熔体流动速率典型地相对高,约30MFR或更高。优选地,第二种嵌段共聚物具有约30wt%或更低的苯乙烯含量和小于10g/10min的熔体流动速率。更优选地,第二种嵌段共聚物的分子量足够高,使得被报道的是溶液粘度,而不是熔体流动速率。在一个优选的实施方案中,对于在20℃下的25wt%的聚合物和甲苯的溶液来说,第二种嵌段共聚物的溶液粘度大于5000cps,优选大于约10000cps,更优选大于约15000,和最优选约20000cps或更高。
本发明的热熔粘合剂组合物包括至少一种增粘剂。此处所使用的“增粘剂”或“增粘树脂”是指用于使聚合物的Tg(玻璃化转变温度)向较高温度迁移并赋予热熔粘合剂组合物粘性的下述任何组分。ASTMD-1878-61T定义粘性为“使之与另一表面接触时能立即形成可测量强度的粘接的材料性能”。典型地增粘树脂的用量介于粘合剂总重量的约40wt%到约80wt%。为了使塑化油的浓度最小,粘合剂组合物优选包括至少约50wt%,更优选至少约60wt%,和最优选约70wt%的增粘树脂。
一般地,本发明粘合剂中使用的增粘树脂包括衍生于可回收来源的树脂,如包括木材松香、妥尔油、松香以及松香酯在内的松香衍生物以及天然和合成萜类及其衍生物。脂族、芳族或混合的脂族-芳族石油基增粘剂也可在本发明的粘合剂中使用。有用的烃类树脂的代表性实例包括α-甲基苯乙烯树脂、支化和未支化的C5树脂、C9树脂、二环戊二烯(DCPD)基树脂以及这些树脂的合成和氢化变体。增粘树脂可从在约25℃(室温)下的液体变化为具有高达约150℃的环形或球形软化点。增粘剂或增粘剂混合物优选具有大于约80℃的软化点,更优选约100℃或更高。
优选地,主要量的增粘剂是通常被称为中间嵌段(mid-block)的增粘树脂。在具有不饱和中间嵌段(如异戊二烯)的嵌段共聚物的情况下,优选的增粘树脂是氢化的DCPD或C9树脂;而对于具有不饱和丁二烯中间嵌段的嵌段共聚物来说,松香衍生物(如松香酯)和氢化的苯乙烯化萜类树脂是优选的。
本发明的粘合剂组合物可任选地包括用量达约10wt%的塑化液体。在本发明的上下文中,塑化液体定义为分子量(Mw)小于3000,优选小于2000,和更优选小于1000的可流动的稀释剂。优选少量塑化油以软化粘合剂,改进其弹性和伸长性。已发现具有较高浓度塑化油的嵌段共聚物组合物,当使用其粘接洗剂涂布的基质时,显示出降低的粘接强度,这与前面所引证的现有技术参考文献相一致。申请人认为本发明的热熔粘合剂组合物对传统意义上的油基皮肤护理产品如洗剂不产生抗性,其中该组合物并不吸收油或被油塑化。相反,认为该组合物相对于吸油来说是“强硬(robust)”的,这意味着认为本发明的组合物在一定程度上吸油,然而吸油并没有负面影响粘合性能。
塑化油主要是芳族含量低且本质上是链烷烃或环烷烃的烃类油。塑化油优选挥发性低、透明且尽可能具有浅的颜色和小的气味。在本发明中使用的塑化液体也预期可使用液体树脂、烯烃低聚物、液态弹性体、低分子量聚合物、植物油和其它天然油以及类似的塑化液体。
在构造粘合剂的情况下,可任选地使用用量达约40wt%和优选用量介于约10wt%到约20wt%的固体增塑剂(如二苯甲酸环己烷二甲醇酯和邻苯二甲酸酯)。然而,在弹性粘接的粘合剂情况下,倾向于避免使用固体增塑剂,因为它们的存在降低了固定速率。在缺少快速固定的情况下,已伸长的弹性体基质在粘合剂的固化之前,具有松弛的机会。此外,可加入各种其它组分以改变热熔粘合剂的粘性、颜色、气味等,这是本领域公知的。诸如抗氧剂(例如位阻酚(例如Irganox1010,Irganox 1076))、亚磷酸盐(例如Irgafos168)、防结块添加剂、颜料和填料之类的添加剂也可包括在配方中。
最终的粘合剂典型地是色泽浅,具有小于约6和优选小于约4的熔融加德纳色值。优选地350°F下的粘度小于30000cps和更优选介于约3000到约15000cps。尤其对于弹性粘接来说,粘合剂优选具有至少190°F和优选大于200°F的环形和球形软化点。
可接受的蠕变量在一定程度上取决于所使用的试验方法。在如本发明实施例所使用的相对严格的试验条件下,在体温下达至少约8小时时,蠕变优选小于约40wt%,和更优选小于约25wt%。
广而言之,一次性应用的吸收制品如一次性应用的尿布、妇女护理制品、失禁用的衬垫、床垫、外科用的床单(drape)和衣袍(gown)以及类似制品拟用于吸收和隔离体液。典型地通过粘接一层或多层基质层来制造这些制品。适用于制造这些一次性应用的吸收制品的各种材料、制造方法以及各种产品设计等在许多专利中是公知的,例如1999年9月28日授予Roe等的美国专利No.5957906(此处引入作为参考)。本发明并不限于任何特定基质或产品设计的结合,而是用于粘接在粘接之前或之后用油基皮肤护理成分涂布的基质。此外,还认为粘合剂用于粘接基于与油共混的弹性体聚合物的高度塑化的基质如膜或无纺布。
一般地,一次性应用的吸收制品的外部(也称为“背面层(backsheet)”)典型地是体液不可渗透的隔离层。这种隔离层通常以薄膜卷物品(film roll good)的形式被提供,和它由聚烯烃材料如聚乙烯或乙烯的共聚物如乙烯-醋酸乙烯酯组成。或者可通过在载体材料如无纺布上涂布热塑性组合物来制造隔离层。在此情况下,制品的外部常常是无纺布,而不是塑料膜。隔离层典型地与一层或多层吸收层粘结,而所述吸收层则由纤维素纸浆或绒毛、超吸收絮垫和这些吸收材料的结合组成。绒毛层常常被形成并被包裹在织物中,以便向绒毛提供机械的整合。吸收层夹在液体不可透过的背面层与体液可透过的面层或“里层”之间。这种面层典型地是无纺布或多孔膜。背面层典型地与里层相连接,尿布的吸收核或任何其它元素在组成上通常被称为“结构(construction)粘合剂”。可通过粘合剂的连续层、粘合剂的图案层,或粘合剂的独立的直线、螺线或点的排列来应用结构粘合剂。
在一次性应用的尿布和一些妇女护理制品的周边处,各种弹力丝、线或丝带常常粘接在背面层和里层之间,从而改进身体的舒适性和改进容量。还向里层中掺入弹性材料以形成“腿部翻边(leg cuff)”,该腿部翻边可提供改进的液体和其它身体分泌物的容量。腿部翻边也被称为腿部绷带、侧面挡板、隔离翻边或弹性翻边(参见美国专利No.3860003;4808178;4909803;4695278和4795454,此处引入它们作为参考)。也可以以可供选择的腿部翻边、腰带或腿部粘接部件的形式以及用作侧翼而掺入弹性体基质如可伸长的膜、无纺布和层压材料。在本发明的上下文中,“弹性粘接”是指任何这种基质的粘接,其中要求粘合剂能抵抗因弹性体材料或基质的伸长而引起的应力松弛。一般地,弹性材料的粘接典型地比使用“弹性粘接的粘合剂”更困难。在一些情况下,构造和弹性粘接二者均使用相同的“多功能”粘合剂。常通过向弹性体上涂敷粘合剂来实现弹性粘接。可以以喷雾、螺线或间歇方式挤出或涂布粘合剂。优选地,根据1989年6月27日授予Werenicz的美国专利No.4842666中的教导涂布粘合剂,此处引入其作为参考,其中喷洒粘合剂,使得它围绕弹性体形成网状粘合剂图案。其它优选的涂布粘合剂的方法包括获自ITW的OmegaTM涂布设备以及Nordon的DuraweaveTM涂布设备。
可用洗剂涂布任何基质和典型地涂布里层,这是本领域公知的。合适的洗剂的实例包括公开在如下文献中的那些:1997年3月4日授予Roe的题目为“Disposable Absorbent Article Having A LotionedTopsheet Containing an Emollient and a Polyol PolyesterImmobilizing Agent”的美国专利No.5607760;1997年3月11日授予Roe的题目为“Diaper Having A Lotion Topsheet Comprising ALiquid Polyol Polyester Emollient And An Immobilizing Agent”的美国专利No.5609587;1997年6月3日授予Roe等的题目为“DiaperHaving A Lotined Topsheet Containing A Polysiloxane Emollient”的美国专利No.5635191;1997年7月1日授予Roe等的题目为“DiaperHaving A Lotioned Topsheet”的美国专利No.5643588和1998年6月11日公开的题目为“Absorbent Article Having Lotioned LegCuffs”的WO98/2439 1。
进一步通过下述非限制性实施例来解释本发明。
实施例
试验方法
1.根据制造商的操作说明,用RVDT型粘度计测量布鲁克菲尔德(Brookfield)粘度。
2.使用
抗蠕变性以评价当在一次应用性制品的使用温度下,保持伸长状态时,粘合剂耐受粘合剂-弹性体粘接上所产生应力的能力。
根据前面引证的Werenicz等的方法,通过在聚乙烯膜(获自Tredegar的HTS-5)和无纺布(获自Fiberweb的.68 oz纺粘无纺布)之间粘合3股斯潘德克斯弹性纤维(Spandex)(获自Decitex的940),制备弹性粘接层压试样。使用下述涂布条件。
织物卷速-350ft/min
粘合剂温度-350°F(177℃)
空气温度-比粘合剂温度高50°F
辊隙压力-30psi
涂布重量-0.020g/in2
弹性伸长率-300%
在最终的一次性应用的尿布中,将弹性体在制造过程中伸长至尿布的整个长度,然而仅在形成腿部开口的中间部分被粘接。一旦切割并彼此分离各块尿布,未粘附的弹性体回归到其未伸长的状态,形成用于测试抗蠕变性的终端。然而,当制造上述试验目的用的弹性层压材料时,弹性粘接是连续的,没有终端。因此,终端是人工产生的。具体地说,将12”股的聚乙烯-弹性体-无纺布层压材料以95%的完全伸长率锚固在一片纸板上。在粘接的各端切割各股弹性体,使得每股能在层压材料内部移动。然后将样品放置在100°F的烘箱中达8小时,并标注在1、4和8小时处的弹性收缩(蠕变)量。
在对比试验中,表明该方法比在最终的一次性应用的尿布上的测试更严格。
对比例A
PPH
商标
化学说明
20 Vector4211 29%苯乙烯,100%偶联,13MFR
线形SIS嵌段共聚物(Exxon)
55.6 Escorez5400 氢化的二环戊二烯增粘树脂(Exxon)
9 Endex160 160°软化点α-甲基苯乙烯终端嵌段
的增粘树脂(Hercules)
15 500SUS环烷油
0.4 Irganox1010 受阻酚抗氧剂(Ciba Giegy)
实施例1
PPH
商标
化学说明
10 Vector4114 15%苯乙烯,42%二嵌段,25MFR
线形SIS嵌段共聚物(Exxon)
8 Solprene411 30%苯乙烯,<0.5MFR(190℃/5kg),在
20C、对于25%为19Pa.s的星形SBS嵌
段共聚物(Negromex)
5.0 Kraton D 1124P 30%苯乙烯,30%二嵌段,4MFR星形SIS
嵌段共聚物(Shell)
64.0 Sylvares ZT 105 氢化的苯乙烯化萜烯增粘树脂
5.0 Hercolite 290 α-甲基苯乙烯终端嵌段增强的增粘树脂
7 500SUS环烷油
0.4 Irganox 1010 受阻酚抗氧剂
布鲁克菲尔德粘度
@300°F 36400
@325°F 18900
@350°F 11000
@375°F 6900
实施例2
PPH
商标
化学说明
15 Vector 4211 29%苯乙烯,100%偶联,13MFR
线形SIS嵌段共聚物(Exxon)
10 Vector 4411 44%苯乙烯,100%偶联,40MFR线形
SIS嵌段共聚物
63.7 Escorez 5400 氢化的二环戊二烯增粘树脂
10 Endex 160 160°软化点α-甲基苯乙烯终端嵌段
的增粘树脂
0.4 Irganox 1010 受阻酚抗氧剂
布鲁克菲尔德粘度
@275°F 99000
@300°F 32050
@325°F 6400
使用实施例1以制造如“抗蠕变”试验方法中所述的弹性粘接。为了测量洗剂对粘合剂的影响,制备“对照”样品。根据1998年6月11日公开的WO98/24391(此处引入其作为参考)的教导,制备“洗剂”样品,其中用0.008g洗剂涂布无纺布基质之一。测试“抗蠕变”,报告15股斯潘克斯弹性纤维的平均蠕变,其中括号内为标准偏差:
对照 洗剂
1小时 4(1) 8(1)
4小时 7(1) 16(3)
8小时 9(1) 19(3)
以类似的方式用实施例2和对比例A制备弹性粘接。还发现实施例2具有合适的抗蠕变性,然而粘接性能不如实施例1好,尤其对于弹性粘接来说。另一方面,对比例A当使用未涂布的基质时,显示出良好的抗蠕变性。然而,当用于粘接洗剂涂布的无纺布时,4小时处的蠕变不可接受地高大约50%。