基于聚丙烯抗沖共聚物的熱熔性粘合劑的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于聚丙烯抗沖共聚物的熱熔性粘合劑
【背景技術(shù)】
[0001] 本發(fā)明涉及熱熔性粘合劑，更具體而言，涉及利用聚丙烯抗沖共聚物 (polypropylene impact copolymer)以提供高粘結(jié)性能用于制造彈性組件的熱恪性粘合 劑，所述彈性組件諸如含有彈性線材的層壓材料或用于一次性尿布的膜。
[0002] 制造的物品，尤其是一次性物品的日益增加的復(fù)雜性導(dǎo)致熱熔性粘合劑工業(yè)中 的主要改進(jìn)和發(fā)展。熱恪性粘合劑在較寬的粘合劑應(yīng)用程序窗口（application process window)中被用于粘結(jié)各種基材，并用于大的終用途組合（portfolio)。例如，考慮到尿布 制造工業(yè)，涉及的材料可以是無(wú)紡材料、聚合物膜、以及一般而言，彈性體組件。這些彈性體 組件可以以線材、膜、無(wú)紡形式或任意其他連續(xù)或離散形式用于產(chǎn)品，如尿布中。
[0003] 熱熔性粘合劑的加工性能與其被熔融、被運(yùn)輸和/或在需要粘結(jié)的最終位置處在 熔融階段中被涂布的能力有關(guān)。通常，熔融的粘合劑被噴霧或涂布為膜。一旦冷卻后，粘合 劑需要滿足多種要求，比如通過(guò)剝離力測(cè)量的粘結(jié)強(qiáng)度或在機(jī)械應(yīng)力下或之后以及在各種 熱條件下或之后的粘結(jié)保留度（bond retention)。
[0004] 通常，熱熔性粘合劑可基于聚合物諸如聚烯烴（基于乙烯-或丙烯的聚合物）、或 官能化聚烯烴（乙烯或丙烯共聚物，其具有含氧的單體）或含至少一種橡膠相的苯乙烯嵌 段共聚物，比如苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯（SIS)或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS)聚合 物。苯乙烯嵌段共聚物由于其雙重特性而受到關(guān)注，即，與另一相的橡膠特性有關(guān)的苯乙烯 相的內(nèi)聚。通常的應(yīng)用溫度等于或高于150°C。
[0005] 多年來(lái)，許多不同的烯屬聚合物已經(jīng)被用于配制在一次性軟物品的結(jié)構(gòu)中所使用 的熱熔性粘合劑。使用的第一種烯屬聚合物是非晶形聚丙烯（APP)。該物質(zhì)作為晶狀聚丙 烯的副產(chǎn)物被產(chǎn)生，并通過(guò)溶劑提取獲得。該APP聚合物可與各種增粘劑、增塑劑、蠟和填 充劑組合，以產(chǎn)生可用于例如尿布結(jié)構(gòu)的熱熔體。
[0006] 后來(lái)，可以使用比原始的APP聚合物具有許多改進(jìn)性質(zhì)的烯烴聚合物。這些被稱 為非晶形聚a烯烴（APA0)。它們主要利用齊格勒-納塔催化產(chǎn)生，并可利用各種單體制 備，所述單體包括但不限于丙烯、乙烯和丁烯。各種共聚物和三元共聚物由一些制造商生 產(chǎn)。它們包括Evonik Industries，其生產(chǎn)Vestoplast?聚合物；REXtac，LLC，其生產(chǎn)Rextac? 范圍的材料；和Eastman Chemical，其是Eastoflex?系列（line)的聚合物的制造商。它們 均表征為具有非常低程度的結(jié)晶度，如通過(guò)DSC測(cè)量的。與商業(yè)化生產(chǎn)的一樣，它們是具有 寬分子量分布的無(wú)規(guī)聚合物。
[0007] 最近，茂金屬催化已被用于制造具有更精確定制特性的聚烯烴。例如，聚合物的分 子量可用較老的齊格勒-納塔催化不可能的方式進(jìn)行控制。聚合物可利用高水平的共聚單 體諸如丁烯-1和辛烯-1制備，以產(chǎn)生具有非常低水平的結(jié)晶度和密度的聚合物。雖然這 些聚合物已被用于制造具有較好粘合特性的熱熔性粘合劑，但是他們尚未廣泛連同無(wú)紡工 業(yè)中的彈性體粘結(jié)被使用，這是因?yàn)樗鼈內(nèi)狈φ澈蟿┱辰Y(jié)保留度。這些茂金屬聚合物的實(shí) 例包括Ailinily?和 Engage?聚合物，其來(lái)自 Dow Chemical Company。
[0008] 發(fā)明概沐
[0009] 本發(fā)明是利用聚丙烯抗沖共聚物的粘合劑，其尤其特別適于彈性附著和尿布結(jié)構(gòu) 中的拉伸膜。本發(fā)明解決了以下的重要需求：使基于烯屬的熱熔性粘合劑能夠利用當(dāng)前使 用的相同應(yīng)用技術(shù)如涂布技術(shù)并附加水平，同時(shí)提供最終應(yīng)用從當(dāng)前的基于SIS和SBS的 技術(shù)預(yù)期的相同或更好水平的性能，即，就蠕變阻力、剝離力和同時(shí)具有機(jī)械阻力和耐熱性 的一般的粘結(jié)保留度而言的高粘結(jié)強(qiáng)度水平。在被適當(dāng)配制成熱熔性粘合劑時(shí)，相較于之 前配制的粘合劑，聚丙烯抗沖共聚物提供改進(jìn)的性能特征。尤其地，在與烯烴彈性體或其他 具有低結(jié)晶度的聚合物（即，低程度的結(jié)晶度被定義為通過(guò)示差掃描量熱法OSC)測(cè)量的 融合的熱，其在2焦耳/克和100焦耳/克之間，優(yōu)選在5焦耳/克和80焦耳/克之間） 組合配制時(shí)，通過(guò)粘合、高溫蠕變阻力和低粘度的獨(dú)特組合，可產(chǎn)生熱熔性粘合劑。該性質(zhì) 的組合以前在不使用苯乙烯嵌段共聚物的情況下不能實(shí)現(xiàn)。另外，與常規(guī)基于SIS或基于 SBS的粘合劑相比，聚丙稀抗沖共聚物粘合劑當(dāng)存儲(chǔ)或在高溫下老化時(shí)提供改進(jìn)的性能穩(wěn) 定性。
[0010] 聚丙烯抗沖共聚物是熱塑性樹(shù)脂，不同之處在于他們通過(guò)在半晶體聚丙烯（PP) 均聚物基質(zhì)內(nèi)引入多相結(jié)構(gòu)來(lái)聚合丙烯而產(chǎn)生。共聚物由兩種主要的相組成，半晶體聚丙 烯均聚物基質(zhì)和橡膠狀乙烯-丙烯共聚物相或分散在聚丙烯基質(zhì)中的橡膠狀乙烯-丙烯共 聚物的混合物。晶狀基質(zhì)相提供強(qiáng)度和勁度，而橡膠相的存在賦予粘合劑組合物良好的沖 擊強(qiáng)度和柔性。聚丙烯抗沖共聚物材料長(zhǎng)久以來(lái)是商業(yè)上重要的材料，其具有被汽車(chē)工業(yè) 特別重視的獨(dú)特性質(zhì)，以用于儀表板、保險(xiǎn)桿或其他汽車(chē)部件以及其他無(wú)數(shù)商業(yè)注塑物品、 流延和擠出膜復(fù)合物、薄壁包裝容器和其他日常用品和產(chǎn)品。直到現(xiàn)在，聚丙烯抗沖共聚物 在粘合劑市場(chǎng)尚未顯示出有用性，因此，其從未被專(zhuān)門(mén)配制成粘合劑產(chǎn)品，或更具體而言， 從未被配制成意圖用于粘結(jié)膜、無(wú)紡材料或彈性體基材的粘合劑的產(chǎn)品。
[0011] 這些聚合物缺少粘合劑應(yīng)用所需要的粘合、使用時(shí)間（opentime)和加工性能，并 且必須被正確地配制，以實(shí)現(xiàn)期望的粘合劑性質(zhì)。聚丙烯抗沖共聚物的分子量、熔融曲線、 勁度、拉伸和模量性質(zhì)通常不適于生產(chǎn)有效的粘合劑性能。聚丙烯抗沖共聚物的類(lèi)型的實(shí) 例包括各種聚合物等級(jí)候選物諸如Hostalen?、Moplen?和pro_丨'ax?、以及若干其他可獲得 自Lyondell Basell的品牌。聚丙烯抗沖共聚物也由參與現(xiàn)在的注塑聚丙烯聚合物市場(chǎng)的 任何許多公司常規(guī)生產(chǎn)。
[0012] 各種方法被常規(guī)用于以相當(dāng)?shù)驼扯韧坎紵崛坌哉澈蟿┯诨纳?。這可通過(guò)輥涂或 任意打印類(lèi)型方法、或通過(guò)狹縫式涂布、通過(guò)擠壓或通過(guò)噴槍進(jìn)行。噴槍技術(shù)有很多，并可 在壓縮空氣的輔助下或不在壓縮空氣的輔助下進(jìn)行，所述壓縮空氣會(huì)塑造粘合劑噴霧，因 而塑造粘合劑式樣。通常使熱熔性粘合劑材料在槽中熔融，然后通過(guò)管被泵送到基材上的 最終涂覆點(diǎn)。高于粘合劑制劑軟化點(diǎn)的任意應(yīng)用溫度均是合適的，盡管對(duì)于優(yōu)選的發(fā)明，熱 熔性粘合劑施用的溫度應(yīng)該等于或低于177°C，優(yōu)選等于或低于170°C，和更優(yōu)選等于或低 于163°C，以便熱敏基材不被損壞。
[0013] 粘合劑材料的粘度（如通過(guò)ASTM D3236-88所測(cè)量的）通常應(yīng)等于或低于 20,000mPas，優(yōu)選等于或低于15,000mPas、更優(yōu)選等于或低于10,000mPas，和最優(yōu)選低于 5,000mPas，均在163°C (325° F)下測(cè)量。需要具有這樣的低粘度的粘合劑，以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)熱 熔性粘合劑設(shè)備被操作和實(shí)現(xiàn)合適的式樣，從而在應(yīng)用溫度下達(dá)到合適的粘結(jié)性能。
[0014] 本發(fā)明的粘合劑可與現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)中已知的任意常規(guī)構(gòu)造工藝或拉伸膜附著或 彈性附著技術(shù)一起使用。
[0015] 本發(fā)明的粘合劑可以以線材、膜、無(wú)紡物或任意其他連續(xù)或離散形式用于其中涉 及各種基材材料如加入（put in)物品如尿布中的無(wú)紡材料、聚合物膜和一般性彈性體組件 的任意應(yīng)用中。任意基材材料和任意基材形式均可用于可能與用來(lái)將兩種或多種基材粘結(jié) 在一起的粘合劑的任意組合中?；目删哂卸喾N形式例如纖維、膜、線、條、板條（ribbon)、 涂層、薄片（foil)、板和帶（band)。基材可含有任意已知組合物例如，聚烯烴、聚丙烯、聚 酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、纖維素樣木材、紙板和紙，或由礦物化合物如混凝土、玻璃或陶瓷 制成?；牡臋C(jī)械性能可以是剛性的、塑性的或彈性的。在彈性體材料中有各種實(shí)例如天 然或合成橡膠、基于聚氨基甲酸酯的共聚物、聚醚或聚酯氨基甲酸酯、苯乙烯的嵌段共聚物 或酰胺的嵌段共聚物或烯屬共聚物。以上所列出的是非限制性的或非詳盡的，而僅被提供 作為常見(jiàn)的實(shí)例。在本發(fā)明中，加工熱熔性粘合劑的各種方法均可被應(yīng)用，這與它們被熔融 和被運(yùn)輸和/或在熔融階段中被涂布或噴霧到需要粘結(jié)的最終位置的能力有關(guān)。
[0016] 本發(fā)明的粘合劑還可用于任意如下的應(yīng)用：其中復(fù)合物和一次性產(chǎn)品在將部件粘 結(jié)在一起的輔助下被制造，同時(shí)從粘合劑粘結(jié)獲得足夠的內(nèi)聚力以在低溫、室溫或高溫下， 尤其是在蠕變條件下，經(jīng)受機(jī)械應(yīng)力。尿布、成人失禁產(chǎn)品、衛(wèi)生巾和其他吸收性一次性產(chǎn) 品以及床墊、吸收墊、手術(shù)布單和其他相關(guān)醫(yī)療或手術(shù)裝置是本發(fā)明粘合劑組合物的預(yù)期 的應(yīng)用。構(gòu)造應(yīng)用、結(jié)構(gòu)應(yīng)用或包裝應(yīng)用，尤其是一次性物品預(yù)期用于食品或?yàn)榘?、罐頭 或瓶、各種產(chǎn)品組件的一般包裝、貼標(biāo)簽，以及運(yùn)輸相關(guān)的粘結(jié)應(yīng)用也是本發(fā)明有用的實(shí) 例。粘合劑也可用于構(gòu)造塑料編織袋或制品。本發(fā)明熱熔性粘合劑的大部分具體應(yīng)用是用 于拉伸膜層壓，其中本發(fā)明使無(wú)紡基材粘結(jié)到彈性體膜上，同時(shí)在等于或低于177°C，優(yōu)選 等于或低于170°C，和最優(yōu)選等于或低于163°C的溫度下應(yīng)用粘合劑。
[0017] 附圖簡(jiǎn)沐
[0018] 圖1是下文描述的實(shí)施例35和比較實(shí)施例2和3的組合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的 圖。
[0019] 優(yōu)詵實(shí)施方式
[0020]因此，本發(fā)明提供熱熔性粘合劑組合物，其包括以下組分的摻合物：
[0021] 按重量計(jì)約2. 5 %至約30%，優(yōu)選約5 %至約20%，和最優(yōu)選約7. 5 %至約15 %的 聚丙烯抗沖共聚物；
[0022] 按重量計(jì)約2. 5 %至約30%，優(yōu)選約5 %至約20%，和最優(yōu)選約7. 5 %至約15 %的 基于烯烴的彈性體；
[0023] 按重量計(jì)約10 %至約70 %，優(yōu)選約25 %至約65 %，和最優(yōu)選約30 %至約60 %的 粘性樹(shù)脂，其軟化點(diǎn)為至少約80°C和上至約140°C，并且優(yōu)選軟化點(diǎn)為約95°C至約140°C ;
[0024] 按重量計(jì)約0 %至約60%，優(yōu)選約10 %至約50%、更優(yōu)選約20 %至約40 %的增塑 劑；
[0025] 約0. 1 %至約5 %的穩(wěn)定劑或抗氧化劑；和
[0026] 其中組分總量為按重量計(jì)100%的組合物，并且組合物的粘度（通過(guò)ASTM D3236-88測(cè)量）在163°C (325。F.)下為等于或小于約20, OOOmPas，優(yōu)選在163°C等于或 小于15,000mPas，更優(yōu)選在163°C等于或小于10,000mPas，和最優(yōu)選在163°C等于或小于 5, OOOmPaso
[0027] 盡管本發(fā)明粘合劑組合物中的主要聚合物組分是聚丙烯抗沖共聚物，并且次要聚 合物是基于烯烴的彈性體，但也可以使用聚丙烯抗沖共聚物和次要聚合物與按重量計(jì)約 1%至約25%，優(yōu)選按重量計(jì)約1%至約15%的另外的輔助聚合物的摻合物，所述另外的輔 助聚合物包括￡￥4、4?八0、？￡、