发明背景

本发明涉及一种显示改进的露置时间的热熔粘合剂，更具体地说，本发明涉 及具有改进的湿强度性能并可用于制造一次性使用的无纺衣物的热熔粘合剂。

                         现有技术介绍

现有技术已有许多用于一次性使用的柔软物品结构的热熔粘合剂的例子。这 些现有技术的粘合剂的具体应用已包括，仅例举一些，一次性使用的尿布、卫生 巾、外科手术用布、医用垫和成年人大小便失禁用品。此外，应用这些现有技术 粘合剂的现有技术方法包括，但并不限于，(多珠滴或狭缝)挤出法和喷雾法或 旋转应用系统。

本领域的技术人员早已知道，许多不同的聚合物已被用于一次性使用的柔软 物品结构的粘合剂中。就这方面而言，典型的热熔粘合剂使用的聚合物包括S- I-S(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、SEBS (苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯)、和APAO(无定 形聚α-烯烃)。尽管这些聚合物当被合理地掺混时能对通常的尿布中所用的大 部分衬底提供可令人接受的粘合，并且在干的条件下还提供令人满意的粘合力， 但是它们具有若干方面的缺点而影响其使用。

现有技术粘合剂的最值得注意的缺点之一涉及到当它们被暴露于液体，例如 水、尿、或类似物中时粘合剂的反应方式。例如，当现有技术的粘合剂被敷施到 聚烯烃底基(在可能的情况下，是诸如聚乙烯、聚丙烯或无纺衬底)时，几乎所 有的粘合剂均具有良好的干粘合力并且在被湿润时通常仍保持可接受的粘合强 度。然而，当使用诸如薄纸或芯绒毛的衬底时粘合剂本身出现一些问题。例如， 尽管由上述的聚合物配制的许多粘合剂能获得良好的干粘接强度，但当衬底被暴 露于水、尿、或其它的水基排出液或溶液中时，上述同样的粘接很容易被破坏。 各种底基的这种粘结脱层现象会引起绒毛芯凹陷，并进一步导致不良的贴合、吸 收问题，并且当衣物属于包括一次性使用的尿布、或大小便失禁用制品等类时， 引起渗漏问题。

最近，一次性无纺衣物例如尿布的制造商在力图制备在总体厚度和轮廓上更 薄些的制品，并且使用超吸收性材料取代通常处在芯层中的绒毛。就此而言，无 纺纤维当然包括被交织在一起而形成特定的物质的长木浆纤维。反之，超吸收性 材料包括不连在一起而形成类似无纺材料的共粘物质的小球形颗粒。因此，对这 些更薄的衣物而言，芯的完整性成为更重要的问题。于是，长期以来想望一种能 有效地粘接通常被用作无纺织物衣物的衬底(例如聚乙烯，聚丙烯，无纺织物， 薄纸，或绒毛)并且还能与长期被暴露于水、尿或类似物质中的上述底基仍保持 令人满意的粘接强度，并在正常的贮存期间和使用条件下基本上不粘连的热熔粘 合剂。

                         本发明的简介

因此本发明的目的是提供一种用于制造一次性使用的柔软物品的改进的热 熔粘合剂。

本发明的进一步的目的是提供一种被用作结构粘合剂并且能通过应用挤出 法、喷雾法而被敷施到至少一种聚烯烃或无纺织物衬底和至少一种的聚乙烯、聚 丙烯、无纺织物、薄纸或绒毛上的热熔粘合剂。

本发明的又一个目的是提供一种具有下列优选组成的热熔粘合剂：

      约25％(重量)的丁烯-1-乙烯共聚物

      约50％(重量)的增粘树脂

      约25％(重量)的增塑剂，和

      约0.1～约3％(重量)的位阻酚抗氧剂； 其中所说的热熔粘合剂组合物显示出改进的露置时间和室温流动性，其在325°F 时粘度为约2000cP，并且具有约170°F～约200°F的熔点。

本发明的又一目的是提供一种粘合剂组合物，当它在温度约为300F°时以每 平方英寸约3毫克的量、露置时间为约一秒钟的条件下被敷施到薄纸层压制品 时，能产生通过使用英斯特朗干剥离强度测定法测定时为约100克的剥离强度。

本发明的又一目的是提供一种热熔粘合剂组合物，在通常的贮存条件下它基 本上是不粘连的，而当它在温度约为300°F时以每平方英寸为约2毫克的量被敷 施到无纺织物或薄纸衬底时，在水中暴露至少一小时的持续时间后形成具有约50 克的平均剥离强度的粘接。

本发明的又一目的是提供一种热熔粘合剂组合物，所说的热熔粘合剂组合物 使用丁烯-1-乙烯共聚物并在正常的使用温度下在高的特性粘附、耐高温性和 令人满意的粘度三方面具有令人满意的卓越平衡。

本发明的另外目的和优点是提供一种用于所说的用途的、耐久而又易于用惯 用制造方法敷施的、不存在由现有技术的迄今用于相同用途的粘合剂所引起的种 种缺点的热熔粘合剂组合物。

                        优选实施方案介绍

本发明的优选的粘合剂组合物包括：

约10％(重量)至约60％(重量)的丁烯-1-乙烯共聚物

约20％(重量)至约80％(重量)的增粘树脂

约5％重量至约30％重量的增塑剂，和

约0.1％(重量)至约3％(重量)的抗氧剂；并且 其中热熔粘合剂组合物的粘度在325°F时为约1000cP至约50000cP，熔点为约 170～200°F。

在本发明中有用的丁烯-1均聚物和共聚物是带有有规律和间隔排列的乙基 侧基的初级线形链分子。这些侧基是当丁烯-1在以1，2碳双键沿着乙烯主链聚 合时的结果。在美国专利№3362940中对此有更详细的介绍。当由熔点开始冷却 时，乙基侧基开始以四方形空间排列形式排列。随着时间推移这种四方形结晶相 形式转变成具有随之而来的改进的物理性能的稳定的六方形空间排列。对此处所 用的聚合物的更全面的讨论参见Mostert的美国专利№4937138，此处将其内容 作参考。从上述披露的内容可见，本发明的聚合物的用量为约10％～约60％(重 量)。

适用的市埸上可购得的丁烯-1-乙烯共聚物可从德克萨斯州休斯顿的壳牌 化学公司以商品名Duraflex 8910 PC购得。

如以上所指出的，在本发明范围内有用的增粘树脂占有约20％～约80％的重 量。增粘树脂可从市埸上可购得的任何非极性增粘树脂中选择。作为在本发明中 有用的市埸上可购得的增粘树脂的例子包括由埃克森化学公司制造的、市埸上以 商品名Escorez 1310 LC销售的增粘树脂。一般地说，在本发明的范围内有用 的非极性增粘树脂包括软化点为约70℃～约125℃的、被部分或全部氢化的C9 或C5基的烃树脂。在本发明的范围内有用的增粘树脂也许还可包括极性增粘树 脂，然而，可用的极性增粘树脂的选择是受到限制的，因为事实上许多极性增粘 树脂似乎仅是部分与丁烯-1-乙烯均聚物或共聚物相容的。如以上所指出的， 在本发明中有用的增粘树脂的用量，以全部组合物的重量计为约20％～约80％、 更优选为约50％。

在本发明中有用的增塑剂可以是许多不同种类的增塑剂，但是在本发明中已 发现，包括单烯烃聚合物例如市埸上可以以商品名Indopol H-100购得的、 由阿莫科公司制造的增塑剂在内的增塑剂在本发明中尤为有用。当然，增塑剂一 般是被用来在基本上不降低粘合剂的粘合强度和/或使用温度的前提下用来降 低整个粘合剂组合物的粘度的。如上所述，本发明的粘合剂组合物的粘度在325°F 时为约2000至约50000cP，熔点为约170～200°F。由于具有出人意料的优选 粘度，当在惯用的制造设备中使用时本发明的粘合剂组合物具有改进的喷雾性。

如前边讨论中所述，本发明的热熔粘合剂组合物包括约0.1％至约3％(重量) 的抗氧剂。一般地说，抗氧剂和稳定剂对于保护由易受影响的共聚物制造的粘合 剂组合物免受由热和氧的降解作用所引起的变质来说是重要的，在制造和施用粘 合剂以及最终产品的正常使用期间热与氧的降解是常常遇到的。应当认识到，这 种降解作用通常是由粘合剂组合物本身在外观、物理性能和使用效果等方面来显 示出的。最有效的稳定剂是高分子量的位阻酚，多官能酚，诸如含硫和磷的酚。 就此而言，位阻酚是本技术领域的熟练人员所熟知的，并且被特征化为一类在邻 近其酚羟基处带有空间庞大的基团的酚化合物。特别是，通常将叔丁基取代到苯 环上酚羟基的至少一个邻位。在羟基的邻位上的空间庞大的取代基的存在被认为 能延缓其拉伸频率及其相应的活性。这种空间位阻效应被认为能为酚化合物提供 稳定性。

适用于本发明的抗氧剂可从汽巴-嘉基公司以商品名Igranox 1010购 得，

这些稳定剂的性能在本技术领域中是人们所熟知的并且可以通过与其一起 使用的协合剂例如硫代二丙酸酯和亚磷酸盐以及螯合剂和金属去活化剂例如乙 二胺四乙酸及其盐和双水杨醛丙二酰亚胺而被增强。

本发明的热熔粘合剂可以使用本技术领域中已知的任何方法来配制。一种有 代表性的现有技术方法包括将全部的增塑剂和稳定剂放入到装备有转子的夹套 式混合釜中，最好是放入到Baker-Perking或Day型夹套式重型混合机中，将 混合物的温度提高到约250°F至约350°F。当然在此步骤中所使用的精确温度将 取决于各具体成份的熔点。当上述的初始混合物被加热后，混合物被掩盖在缓慢 流动的二氧化碳气流之下，并慢慢地添加上述的树脂。当树脂熔化并达到想望的 温度时，向该混合物加入共聚物。然后搅拌生成的粘合剂组合物混合物直至共聚 物完全溶解时为止。然后对混合物施以真空以除去截留的任何空气。

可以添加非必须的添加剂到热熔结构粘合剂组合物中以便改进其特定的物 理性能。这些添加剂可包括着色剂如二氧化钛，和填料如滑石粉和粘土。然而， 考虑到会对粘合剂组合物有不良的影响，这些另外的添加剂并不包括如Mostert 的美国专利№4937138中所述的成核剂。

通过下面的各实施例将对本发明作进一步的说明。就此而言，根据本发明教 导的粘合剂组合物是通过上述的一般方法制备的。此粘合剂组合物具有以下的组 分：

约25％(重量)的丁烯-1-乙烯共聚物

约50％(重量)的增粘树脂

约25％(重量)的增塑剂，和

约0.1％(重量)至约3％(重量)的位阻酚抗氧剂；其中施用后的热熔粘合 剂组合物显示出改进的露置时间和室温流动性，还具有粘度(325°F)为约2000 cP，熔点为约170°F。

更具体说，丁烯-1-乙烯共聚物可从壳牌化学公司以商品名Duraflex 8910 PC购得；增粘树脂是由埃克森化学公司制造的、在市埸上以商品名Escorez 1310 LC购得的；增塑剂是市埸上可以商品名Indopol H-100购得的、由阿 莫科化学公司制造的增塑剂；抗氧剂是从汽巴-嘉基公司以商品名Igranox 1010购得的。

通过试验发现制成的热熔粘合剂组合物对无纺服装的多珠粒或多线结构是 有效的。此外，它还能被喷雾和挤出到各种衬底上并且对所有预定的用途来说一 般是合乎要求的。此优选的配方的具体的操作特性和实施例在下文中将更详细地 讨论。

配制第二个实施例的粘合剂组合物，它具有下面的特性：

    约40％(重量)的丁烯-1-乙烯共聚物

    约40％(重量)的增粘树脂

    约20％(重量)的增塑剂，和

    约1％(重量)的位阻酚抗氧剂；其中的热熔粘合剂组合物具有粘度 (325°F)为约4000cP，熔点为约180°F。

配制第三个实施例的粘合剂组合物，它具有下面的特性：

    约50％(重量)的丁烯-1-乙烯共聚物

    约30％(重量)的增粘树脂

    约20％(重量)的增塑剂和

    约1％(重量)的位阻酚抗氧剂；其中的粘合剂组合物具有粘度(325°F) 为约5500cP，熔点为约188°F。

配制第四个实施例的粘合剂组合物，它具有下面的特性：

    约25％(重量)的丁烯-1-乙烯共聚物

    约65％(重量)的增粘树脂

    约10％(重量)的增塑剂和

    约1％(重量)的位阻酚抗氧剂；其中粘合剂组合物具有粘度(325°F) 为约1500cP，熔点为约173°F。

在上述的每一实施例中发现，根据这些实施例配制的热熔粘合剂对构成无纺 的、一次性使用的柔软物品来说是有效的。

如先前所述，当使用SIS、SBS、SEBS和APAO配制的传统的热熔粘合剂被 暴露于水中一段长的时间后具有降低粘接强度的倾向，结果使由这样粘合剂制备 的层压制品在水中暴露一段长的时间后受损。

当然，无纺衣物例如尿布或类似物的这种脱层可能引起衣物的芯完整性 受损而引起不希望出现的现象例如渗漏或不良的贴合。

为了说明由本发明达到的新的和意想不到的结果，本发明人将本发明的粘合 剂组合物与市埸上有时可购得的和还使用聚合物诸如上述的SIS、SBS、SEBS、 和APAO的现有技术的粘合剂组合物进行比较。例如，在300°F和露置时间为约 0.5秒钟的条件下以每平方英寸为约3毫克的量敷施现有技术的粘合剂组合物而 形成薄纸层压制品。发现本发明的粘合剂在相同的涂施条件下，当通过于英斯特 朗剥离强度测定法测定时，形成约100克的粘合强度的粘接，此粘合强度是可与 大多数惯用的粘合剂组合物的粘合强度相比较的。然而，在一小时的自来水浸泡 后当将同样的粘合剂组合物与大多数惯用的粘合剂组合物进行比较时，发现上述 惯用的粘合剂组合物产生的粘合强度为约5～约25克，而根据本发明制造的粘 合剂组合物产生的粘合强度超过50克，由此使本发明的粘合剂组合物成为一种 非常吸引人的用于构成无纺衣物、特别是可能在水中长期浸泡的尿布的粘合剂。

通过将其施用到无纺织物衬底和薄纸衬底上形成层压制品而对本发明的组 合物进行了进一步的试验。将所说的粘合剂在300°F和露置时间为约1.0秒钟的 条件下以每平方英寸为约2毫克的量敷施。在形成层合制品后将其在水中浸泡近 一小时。浸泡后，以类似于以上讨论的方式测定粘合剂的剥离强度。试验的结果 表明，在水中浸泡一小时后层合制品具有的平均剥离强度约为50克。惯用的粘 合剂组合物则显示出比上述范围大大地减少的粘合强度。然而，令人吃惊的是被 保留的粘合强度的百分率。例如可从芬德利粘合剂公司购得的标准粘合剂H2120 -01，在水中浸泡一小时后的粘合强度为5.7克，这仅为其干粘合强度的约2％。 相反，本发明的粘合剂在水中浸泡一小时后的粘合强度为约56.6克，此值为其 干粘合强度的36％。

在相对于多珠粒结构进行试验时，其中聚丙烯和聚乙烯被粘接在一起而形成 层合制品，当如上所述将本发明的粘合剂组合物在300°F和露置时间为约0.5秒 钟的条件下以每平方英寸为约1.5毫克的量被敷施到选定衬底时，产生相当于约 855克的粘接。反之，与现有技术的粘合剂组合物相比较，在同样条件下得到的 平均剥离强度为约661克。当与用惯用的粘合剂组合物形成聚乙烯和和聚丙烯 的层合制品作进一步比较时，本发明的粘合剂组合物在300°F下以每平方英寸为 约3毫克的量被敷施到选定的衬底上，本发明配方所产生的粘合强度，以通过英 斯特朗拉伸试验机测定的平均剥离强度表示，完全可与惯用的热熔粘合剂相比 拟。此外，当在相同的条件下形成包括聚乙烯在内的衬底被粘接到无纺织物的层 合制品时，本发明的粘合剂的平均剥离强度大大地提高并且与惯用的热熔粘合剂 组合物相比是完全意料不到的。例如，在上述的条件下，在300°F下以每平方英 寸为约3毫克的量敷施本发明的粘合剂组合物制得的、由聚乙烯和无纺织物衬底 组成的层合制品的平均剥离强度约为339克，而相比之下，由从芬德利粘合剂公 司购得的商品名为H2275-02的惯用的热熔粘合剂组合物制得的、由聚乙烯和 无纺织物衬底组成的层合制品的平均剥离强度约为208克。

如先前所述，本发明的粘合剂组合物在正常的贮存条件下是基本上不粘连 的。例如，本发明人制成一种由聚乙烯与无纺织物形成的层合制品。本发明的粘 合剂在300°F下以每平方英寸为约1.5毫克的量被敷施至其上而形成层合制品。 所说的粘合剂的露置时间为约0.5秒钟。此外，在相同的涂敷条件下通过使用从 威斯康星州的芬德利粘合剂公司得到的商品名为H2275-02的惯用的热熔粘合 剂组合物制成层合制品。当相同的粘连试样被制备并在温度为140°F的炉中被老 化四十八小时后，惯用的热熔粘合剂，例如，配方H2275-02，显示的平均剥 离强度约为35毫克。相比之下，本发明的粘合剂组合物显示的平均剥离强度为 8.5克。从本发明的粘合剂的粘连值大大地低于现有技术中被认为是对无纺织物 衣物具有卓越的非粘连性的粘合剂的粘连值来看，这些结果是出人意料的。

从大部分无纺织物衣物的使用条件考虑这些结果是意义重大的。了解粘合剂 组合物一度流动并由此渗透到无纺纤维中而获得了与这些无纺纤维的机械结合 是有重要意义的。然而，一旦出现流动，重要的是热熔粘合剂能固定并成为较硬 和非粘性的(非粘连的)。当然，这减少了被粘连(粘附)到毗邻的衬底或表面 的可能性，例如在高温下尿布被装在盒中并运输的情况，或者在更坏的情况下， 例如在高温条件下粘合剂可能会粘附到婴儿的皮肤上，或者在贮存期间粘合剂完 全从粘合界面中流出的可能性。如预料的那样，在这些情况下粘合剂残留的粘性 可能会使相应的无纺物品穿着不舒服，如当粘合剂可能被用于与身体的毛发接触 的物件诸如大小便失禁服和妇女保护用品或类似物品中时。

在所有的上述试验中，剥离强度是以每分钟12英寸的速率测定的。另外， 在每种情况下测定五个试样。此外，粘连试验被用来模拟压实包装。更具体地说， 粘连试验中所用的层合制品被放置在无纺织物衣物诸如尿布或类似物之上而使 层合制品的无纺织物部分与诸如尿布的无纺织物衬底紧密接触。然后在140°F以 每平方厘米为200克的重量对试样加压48小时。然后将试样冷却到室温。然后 在英斯特朗拉伸试验机中以每分钟12英寸的速率对其进行剥离强度测试。

以上资料显示，本发明粘合剂与较惯用的热熔粘合剂诸如Findley粘合剂H 2275-02相比具有类似的剥离强度，而且当被暴露于水中时还显示出改进的粘 合强度。此外，本发明的粘合剂组合物可以认为还显示出不明显的粘连性，因此 建议它在制造以压实方式包装的无纺织物中是非常有用的。

除了以上所说的外，本发明的粘合剂组合物还具有低的粘度和熔点，使之成 为一种适用于大部分传统应用方法的理想粘合剂。

因此，可见本发明的热熔粘合剂提供了一种以充分可靠的和实用的粘合方式 制造一次性使用的柔软物品诸如一次性使用的尿布、妇女卫生巾或类似物的手 段，并且它还避免了现有技术中相关的缺陷，这些缺陷包括在制造一次性柔软物 品时须使用若干种不同的粘合剂组合物。除了以上所说的外，本发明的改进的 热熔粘合剂组物与现有技术相比还显示出令人惊奇的和不寻常的理想的制造粘 度，并且在被暴露于水中后它还具有相对于现有技术达到大大地提高的改进的剥 离强度。

显然对本领域的熟练人员来说上述的实施例仅仅是为了说明本发明，并且在 不背离本发明的范围的前提下还可以在比例、方法、以及材料方面作出种种的改 进。因此，本发明的范围当然由权利要求书来限定。