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CN114096223A - 适用于一次性卫生制品的不含增粘剂的热熔粘合剂组合物 - Google Patents

适用于一次性卫生制品的不含增粘剂的热熔粘合剂组合物 Download PDF

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CN114096223A
CN114096223A CN202080050564.XA CN202080050564A CN114096223A CN 114096223 A CN114096223 A CN 114096223A CN 202080050564 A CN202080050564 A CN 202080050564A CN 114096223 A CN114096223 A CN 114096223A
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Abstract

热熔粘合剂组合物包含具有小于100℃的DSC熔点的聚丙烯均聚物；基于丁烯的共聚物；以及增塑剂。该基于丁烯的共聚物可以包含富含丁烯的无定形聚‑α烯烃诸如丁烯‑丙烯共聚物，或半结晶共聚物诸如丁烯‑乙烯共聚物。该热熔粘合剂尤其可用于粘结在使用中显著溶胀或伸长的基底。此类用途包括将超吸收性聚合物粘合至基底或将其中至少一种基底具有超吸收性聚合物的两种基底粘合在一起，诸如一次性卫生制品诸如尿片、女性卫生巾和成人失禁垫的吸收芯的顶层和底层。不含有增粘剂的该热熔粘合剂组合物展示出合适的断裂伸长率和屈服应力、具有足够低的粘度，以使具有超吸收性聚合物的吸收芯稳定。

Description

适用于一次性卫生制品的不含增粘剂的热熔粘合剂组合物
相关申请的交叉引用
本国际专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2019年7月12日提交的美国专利申请号62/873,259的权益。
技术领域
本发明涉及适用于一次性卫生制品如尿片和训练裤的不含增粘剂的热熔粘合剂组合物。该粘合剂尤其非常适合于要求高断裂伸长率和屈服应力的应用，而在所希望的应用温度下没有太高的粘度。
背景技术
热熔粘合剂在环境温度下典型地作为固体物质存在并且可以通过施加热量将其转化为可流动的液体。这些粘合剂特别可用于制造经常有必要粘结各种基底的多种多样的一次性用品。具体的应用包括一次性尿片、医院用垫、女性卫生巾、内裤垫布、手术巾和成人失禁短内裤，统称为一次性非织造卫生产品。其他多样化的应用已经涉及纸产品、包装材料、汽车顶篷、家电、胶带和标签。在这些应用的大部分中，将热熔粘合剂加热至其熔融状态并且然后施加到基底(经常被称为主基底)上。然后立即使第二基底(经常被称为次基底)与第一基底接触并向第一基底压紧。粘合剂在冷却时固化而形成强的粘结。热熔粘合剂的主要优点是不存在液体载体(如基于水或溶剂的粘合剂的情况将存在液体载体)，从而消除了与溶剂去除相关的昂贵的工艺。
对于许多应用，经常通过使用活塞或齿轮泵设备将热熔粘合剂以薄膜或珠的形式直接挤出到基底上。在此情况下，使基底在压力下与热模具(die)紧密接触。模具的温度必须保持远高于粘合剂的熔点，以使熔融的热熔材料顺利地流过施加喷嘴。对于大多数应用，特别是在食品包装和一次性非织造卫生制品制造中遇到的那些应用，经常涉及易碎且热敏感的基底(如薄规格塑料膜)的粘结。这对热熔粘合剂施加的涂覆温度规定了上限。当今的商业热熔体典型地被配制成具有低于200℃的涂覆温度以避免基底燃烧或变形。除了直接涂覆之外，还已经开发了若干种间接或非接触涂覆方法，通过这些方法可以借助于压缩空气将热熔粘合剂从远处喷涂到基底上。这些非接触涂覆技术包括常规的螺旋喷涂、SignatureTM、Control CoatTM、UFDTM和各种形式的熔喷方法。然而，间接方法要求粘合剂的粘度必须足够低，在施加温度下通常在2,000至30,000mPa.s的范围内，通常在2,000至15,000mPa.s的范围内，以便获得可接受的涂覆图案。
热熔粘合剂传统上由聚合物、增塑剂、增粘树脂(本文也称为“增粘剂”)和任选地添加剂如蜡和抗氧化剂构成。增粘剂长期以来被认为是热熔粘合剂的必要组分。传统上，增粘剂在苯乙烯嵌段共聚物体系中的作用是通过提高粘合剂体系的玻璃化转变温度来提高粘性。另外，增粘剂帮助抑制最终配制品的粘度。然而，增粘剂可以被视为是负面的，因为它们可以给粘合剂配制品带来气味和挥发性有机化合物(VOC)。
已经做出努力来开发不含增粘剂的热熔粘合剂。例如，美国专利号9,139,755披露了一种热熔粘合剂组合物，其包含约90wt.％至10wt.％的无定形聚烯烃共聚物组合物，该无定形聚烯烃共聚物组合物包含50wt.％至70wt.％的1-丁烯；约10wt.％至90wt.％的包含丙烯和共聚单体并且包含无定形特征和结晶嵌段的多相聚丙烯共聚物组合物，该共聚单体包含乙烯、1-己烯或1-辛烯；以及约0.1wt.％至30wt.％的用AlCl3制备的聚异丁烯增塑剂；其中粘合剂提供来自多相聚丙烯共聚物的内聚强度和来自无定形聚烯烃共聚物的粘合强度。
另外，美国专利号8,623,480披露了一种热熔粘合剂组合物，其包含按重量计至少55％的第一聚合物，该第一聚合物由包含按重量计大于约50％聚丙烯的非官能化无定形聚α烯烃聚合物组成；第二聚合物，其选自由聚丙烯均聚物、丙烯共聚物及其组合组成的组；官能化聚丙烯蜡；和聚乙烯蜡，其优选地不含增粘剂。
国际专利申请号WO 2013/039261披露了一种热熔粘合剂，其包含：(A)具有100℃或更低的熔点的丙烯均聚物，其通过使用茂金属催化剂使丙烯聚合可获得；和(B)基于乙烯的共聚物。
发明内容
在本领域中对于具有低粘性和足够高的断裂伸长率和高屈服应力以能够经受超吸收性聚合物在变湿时的溶胀，在所希望的应用温度下仍然具有合适的粘度的粘合剂的需要仍然存在。
因此，提供将克服上文提及的现有技术粘合剂的缺点的热熔粘合剂将是有利的。特别地，希望制备不含有任何增粘剂的热熔粘合剂。此种粘合剂希望地是基于聚烯烃的，因为此种粘合剂可以很好地应对高温并且通常被认为具有较低的气味。此种粘合剂将具有足够高的断裂伸长率和高屈服应力以能够经受超吸收性聚合物在润湿时的溶胀，在所希望的应用温度下仍然具有合适的粘度。此种粘合剂将特别非常适合作为微纤维化粘合剂，其负责将超吸收性聚合物(SAP)单独或与另一粘合剂和/或纤维素纤维结合容纳在卫生制品诸如尿片内。粘合剂将不需要具有高度的粘性，但需要具有非常好的伸长率以在SAP溶胀/膨胀时容纳SAP。制备不含增粘剂的粘合剂的挑战是开发粘度足够低以进行加工，但“强”到足以满足机械特性诸如断裂伸长率的配制品。
鉴于现有技术的缺点，本发明提供了一种热熔粘合剂组合物，其包含具有小于100℃的DSC熔点的聚丙烯均聚物；基于1-丁烯的共聚物；以及增塑剂，其中该粘合剂不含增粘剂。此种组合物提供了高的断裂伸长率和屈服应力两者，但是具有足够低的粘度以能够被加工。
根据本发明的实施例，制造层压件的方法包括以下步骤：将呈熔融状态的本发明的热熔粘合剂组合物施加到主基底上；以及通过使次基底与该粘合剂组合物接触而将该次基底配合到第一基底上。
根据本发明的另一实施例，吸收芯包含第一层和第二层，其中该第一层和该第二层中的至少一层包含超吸收性聚合物，并且该第一层和该第二层通过本发明的热熔粘合剂组合物彼此粘合，并且该粘合剂组合物将该超吸收性聚合物粘合在该吸收芯内。
根据本发明的另一实施例，一次性卫生制品包含本发明的吸收芯。
具体实施方式
根据本发明，热熔粘合剂组合物包含具有小于100℃的DSC熔点的聚丙烯均聚物；基于1-丁烯的共聚物；以及增塑剂，其中该粘合剂不含增粘剂。此种组合物提供了高的断裂伸长率和屈服应力两者，但是具有足够低的粘度以能够被加工。此种粘合剂特别非常适合于要求在使用中伸长至很大程度(例如，诸如400％)并且提供高屈服应力(诸如至少0.5MPa)的能力的应用，但是具有相对低的粘度，诸如在163℃(325°F)下等于或小于约30,000厘泊(cP)并且在177℃(350°F)下等于或小于约17,500厘泊(cP)。
用于本发明的聚丙烯均聚物具有小于100℃、更优选地在60℃与90℃之间的DSC熔点。如本文所使用的，“DSC熔点”是指根据ASTM E-794-01使用差示扫描量热法(DSC)测量的熔点。聚丙烯均聚物的重均分子量优选地在约5,000与约150,000道尔顿之间、优选地在约30,000与约90,000道尔顿之间、并且最优选地在约35,000与约85,000道尔顿之间。如本文所使用的，当提及本文任何成分的重均分子量时，重均分子量通过凝胶渗透色谱法使用聚丙烯标准物确定。
示例性类型的聚丙烯均聚物已经由出光石油化学株式会社(IdemitsuPetrochemical,Ltd.)开发。该类型的聚合物已经被描述为它们的L-MODU等级，其是低分子量和低模量聚烯烃的简称。尽管它们是完全基于聚丙烯的，但它们具有通常不与聚丙烯相关的特性。常规聚丙烯均聚物往往具有非常高的结晶度和熔点。无论是否使用齐格勒-纳塔或茂金属催化剂技术来制备它们，都是如此。L-MODU等级使用茂金属催化剂制造，该催化剂控制聚合物的立体规整性。这产生了给出之前不可获得的特性的聚合物。例如，这些新聚合物的熔点远低于任何其他茂金属催化的聚丙烯均聚物。当如ASTM E794-01中通过差示扫描量热法测量时，典型的聚丙烯均聚物具有约130℃至170℃的熔融峰。当根据ASTM E-28-99测量时，L-MODU聚合物具有低于130℃的环球法软化点。当根据ASTM E-794-01使用差示扫描量热法(DSC)测量时，它们具有小于100℃并且更优选地在60℃与90℃之间的熔点。
制造这些聚合物的方法连同各种热熔粘合剂配制品在美国专利号6,797,774(转让给日本东京的出光石油化学株式会社)中进行了详细描述。因为它们具有如此低的熔点和长的再结晶时间，所以需要特别考虑使用水下造粒设备加工它们。这在转让给日本东京的出光兴产株式会社(Idemitsu Kosan Co.,Ltd.)的美国专利号7,776,242中进行描述。在美国专利号6,797,774和7,776,242中找到的披露内容均通过引用明确地并入本文。
即使L-MODU聚合物是聚丙烯均聚物，它们也与如先前提及的传统聚丙烯聚合物非常不同。除了具有当通过DSC测量时的低得多的熔点，它们的熔融焓值也远低于传统的聚丙烯等级。当根据ASTM E793-01“用于通过差示扫描量热法的熔解焓和结晶焓的标准测试方法(Standard Test Method for Enthalpies of Fusion and Crystallization byDifferential Scanning Calorimetry)”进行分析时，获得表1中的以下结果。将该测试稍微修改为使用每分钟20℃而不是每分钟10℃的扫描温度。
表1
L-MODU等级 玻璃化转变温度(Tg) 熔融峰 熔融焓
S-400 -9.7℃ 77.6℃ 4.9焦耳/克
S-600 -7.8℃ 77.1℃ 22.6焦耳/克
S-900 -8.0℃ 76.9℃ 22.6焦耳/克
与大多数传统的基于聚丙烯的均聚物相比，熔融峰值和熔融焓值都非常低。典型的聚丙烯均聚物具有从约130℃至171℃的熔点以及约80J/g或更高的熔融焓值。L-MODU聚合物具有熔点和熔融焓的独特组合。然而，为了制造用于所希望的应用的合适的热熔粘合剂，使用这些材料作为基础聚合物需要使用另外的聚合物，即基于1-丁烯的共聚物。
本发明的热熔粘合剂组合物进一步包含基于1-丁烯的共聚物。如本文所使用的，术语“基于丁烯的”共聚物意指共聚物包含大于50mol％丁烯并且由除丁烯之外的至少一种其他单体制成。在本发明的实施例中，基于1-丁烯的共聚物包含富含丁烯的无定形聚-α烯烃。如本文所使用的，术语“富含丁烯的”共聚物意指共聚物包含大于50mol％丁烯。如本文所使用的，无定形聚-α烯烃(APAO)是指典型地用路易斯酸催化剂产生的与丁烯和至少一种其他单体的一类低分子量无定形丙烯共聚物。优选地，富含1-丁烯的无定形聚-α烯烃包含丁烯-丙烯共聚物。在另一实施例中，基于1-丁烯的共聚物包含半结晶共聚物。优选地，半结晶共聚物包含丁烯-乙烯共聚物。在又另一实施例中，基于1-丁烯的共聚物包含富含丁烯的无定形聚-α烯烃和半结晶共聚物的共混物。
通常，基于1-丁烯的共聚物的重均分子量优选地在约15,000与约160,000道尔顿之间、优选地在约40,000与约150,000道尔顿之间、并且最优选地在约45,000与约145,000道尔顿之间。在其中基于1-丁烯的共聚物包含富含丁烯的无定形聚-α烯烃的实施例中，富含丁烯的无定形聚-α烯烃的重均分子量在约15,000与约85,000道尔顿之间、优选地在约40,000与约65,000道尔顿之间、并且最优选地在约45,000与约60,000道尔顿之间。
本发明的热熔粘合剂组合物进一步包含增塑剂。增塑剂可以是任何已知的相容性增塑剂并且优选地选自由矿物油、合成聚-α烯烃油和聚异丁烯组成的组。合适的增塑剂还可以选自烯烃低聚物和低分子量聚合物，以及植物油和动物油及其衍生物。可以采用的石油来源的油是仅含有较小比例的芳香族烃的相对高沸点的材料。在这方面，芳香族烃应优选地是小于30％并且更特别地小于15％的该油，如通过芳香族碳原子的分数测量的。更优选地，该油可以是基本上非芳香族的。这些低聚物可以是具有在约350g/摩尔与约10,000g/摩尔之间的平均分子量的聚丙烯、聚丁烯、氢化聚异戊二烯、氢化聚丁二烯等。合适的植物油和动物油包括通常脂肪酸的甘油酯及其聚合产物。
其他有用的增塑剂可在常规二苯甲酸酯、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、以及单二醇或聚二醇的酯的家族中找到。此类增塑剂的实例包括但不限于二丙二醇二苯甲酸酯、季戊四醇四苯甲酸酯、磷酸2-乙基己基二苯基酯、聚乙二醇400-二-2-乙基己酸酯；邻苯二甲酸丁基苄酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯。发现在本发明中有用的增塑剂可以是任何数量的不同增塑剂，但诸位发明人已经发现具有小于5,000道尔顿的平均分子量的矿物油和液体聚丁烯是特别有利的。如将理解的是，增塑剂典型地已经用于降低整体粘合剂组合物的粘度，而基本上不降低粘合剂的粘合强度和/或使用温度，以及用于延长晾置时间并且改善粘合剂的柔韧性。
根据本发明的实施例，聚丙烯均聚物以基于组合物的总重量在按重量计约20％与约75％之间、优选地在按重量计约25％与约65％之间、并且最优选地在按重量计约30％与约60％之间的量存在；基于1-丁烯的共聚物以基于组合物的总重量在按重量计约3％与约50％之间、优选地在按重量计约4％与约45％之间、并且最优选地在按重量计约5％与约35％之间的量存在；并且增塑剂以基于组合物的总重量在按重量计约20％与约60％之间、优选地在按重量计约25％与约55％之间、并且最优选地在按重量计约30％与约40％之间的量存在。
根据本发明的实施例，聚丙烯均聚物和基于丁烯的共聚物的重均分子量的加权平均值在约60,000与约80,000道尔顿之间、优选地在约64,000与约76,000道尔顿之间、并且最优选地在约66,000与约74,000道尔顿之间。聚合物的重均分子量的加权平均值通过将每种聚合物的重量分数(基于聚合物的总重量)与其重均分子量的乘积相加来确定。
本发明可以任选地包括抗氧化剂，也称为稳定剂。如果包含抗氧化剂，则抗氧化剂可以以总粘合剂组合物的按重量计从约0.1％至约3％的量存在。优选地，将从约0.2％至2％的抗氧化剂掺入组合物中。掺入在本发明的热熔粘合剂组合物中有用的抗氧化剂以帮助保护以上指出的聚合物以及由此总粘合剂体系免受热降解和氧化降解的影响，该热降解和氧化降解通常在粘合剂的制造和施加期间以及在将最终产品通常暴露于周围环境中发生。在可适用的抗氧化剂之中的是高分子量的受阻酚和多官能酚，诸如含硫和磷的酚。受阻酚是本领域技术人员众所周知的并且可以被描述为还含有与其酚羟基紧密靠近的空间上体积大的基团的酚化合物。特别地，通常叔丁基在相对于酚羟基的邻位中的至少一个上被取代到苯环上。这些空间上体积大的取代的基团在羟基附近的存在用于延缓其拉伸频率以及相应地其反应性；此位阻因此提供了具有其稳定特性的酚化合物。代表性的受阻酚包括：1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3-5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯；季戊四醇四-3(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；正十八烷基-3(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；4,4’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；2,6-二-叔丁基苯酚；6-(4-羟基苯氧基)-2,4-双(正辛硫基)-1,3,5-三嗪；2,3,6-三(4-羟基-3,5-二-叔丁基-苯氧基)-1,3,5-三嗪；二-正十八烷基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基膦酸酯；2-(正辛硫基)乙基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苯甲酸酯；和山梨糖醇六-3(3,5-二-叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯。
这些抗氧化剂的性能可以通过利用与其结合的以下项进一步增强；(1)增效剂，例如像，硫代二丙酸酯和亚磷酸酯；以及(2)螯合剂和金属减活化剂，如例如，乙二胺四乙酸、其盐、以及二水杨醛缩丙二胺。
应当理解的是，可以将其他任选的添加剂掺入本发明的粘合剂组合物中以便改变具体物理特性。例如，这些添加剂可以包括如惰性着色剂(例如二氧化钛)、填料、荧光剂、UV吸收剂、表面活性剂、其他类型的聚合物等的此类材料。典型的填料包括滑石、碳酸钙、粘土二氧化硅、云母、硅灰石、长石、硅酸铝、氧化铝、水合氧化铝、玻璃微球、陶瓷微球、热塑性微球、重晶石和木粉。表面活性剂在卫生一次性非织造物中特别重要，因为它们可以显著降低例如施用于尿片芯上的粘合剂的表面张力，从而使该芯更快地运输并随后吸收尿。
根据本发明的实施例，在粘合剂组合物中包含蜡。此种蜡可以包括低分子量蜡、石油蜡(诸如石蜡)、合成蜡和聚烯烃蜡。优选地，粘合剂组合物基本上不含有蜡，诸如基于组合物的总重量按重量计小于1％、更优选地小于0.5％，并且最优选地不含蜡。
根据本发明的实施例，热熔粘合剂组合物基本上由以下项组成：具有小于100℃的DSC熔点的聚丙烯均聚物；基于1-丁烯的共聚物；以及增塑剂，其中组合物不含增粘剂。根据本发明的另外的实施例，热熔粘合剂组合物由以下项组成：具有小于100℃的DSC熔点的聚丙烯均聚物；基于1-丁烯的共聚物；以及增塑剂，其中组合物不含增粘剂。对于不含增粘剂，组合物不含有增粘剂或仅含有最低量的本领域已知的用于热熔粘合剂的增粘剂，诸如美国专利号10,011,744中所披露的那些，其通过引用并入本文。此类增粘剂的类别包括：脂肪族和脂环族石油烃树脂；芳香族石油烃树脂及其氢化衍生物；脂肪族/芳香族石油来源的烃树脂及其氢化衍生物；芳香族改性的脂环族树脂及其氢化衍生物；具有从约10℃至约140℃的软化点的聚萜烯树脂；天然萜烯的共聚物和三元共聚物；天然和改性松香；天然和改性松香的甘油和季戊四醇酯；以及酚改性的萜烯树脂。
本发明的热熔组合物的特征进一步在于具有如根据ASTM-D3236用主轴27通过使用布氏粘度计在163℃(325°F)和177℃(350°F)下测量的低粘度。调节主轴速度，使扭矩百分比是约45％-90％。组合物的粘度优选地在163℃(325°F)下等于或小于约30,000厘泊(cP)、更优选地在163℃(325°F)下等于或小于约22,500厘泊(cP)、并且最优选地在163℃(325°F)下等于或小于约15,000厘泊(cP)。组合物的粘度优选地在177℃(350°F)下等于或小于约17,500厘泊(cP)、优选地在177℃(350°F)下等于或小于约15,000厘泊(cP)、并且最优选地在177℃(350°F)下等于或小于约12,500厘泊(cP)。在本发明的实施例中，根据ASTME793-01通过DSC获得的组合物的熔解热小于40J/g、优选地小于约35J/g、更优选地小于约25J/g、还更优选地小于约20J/g、并且最优选地小于约15J/g。在本发明的实施例中，组合物具有至少约0.5MPa、优选地至少约0.7MPa、并且最优选地至少约0.9MPa的屈服应力。屈服应力通过如由英斯特朗拉伸试验机(Instron)测定的机械特性确定。在本发明的实施例中，组合物具有至少约350％、优选地至少约375％、更优选地至少约390％、并且最优选地至少约400％的断裂伸长率。断裂伸长率通过以下实例中所述的伸长率测试确定。
已经发现，特性的这种组合提供了特别适合用于使具有超吸收性聚合物的吸收芯稳定的粘合剂。本发明包括粘度、屈服应力和断裂伸长率的上述范围界限的任何组合。例如，在本发明的一个实施例中，粘合剂具有在163℃(325°F)下等于或小于约22,500厘泊(cP)并且在177℃(350°F)下等于或小于约15,000厘泊(cP)的粘度，具有至少约0.9MPa的屈服应力，并且具有至少约390％的断裂伸长率。
本发明的热熔粘合剂组合物可以通过使用本领域已知的任何混合技术来配制。混合程序的代表性实例涉及将所有组分置于配备有转子的带夹套的混合釜中，并且之后将混合物的温度升高至从150℃至200℃的范围以使内容物熔化。可以将任何成分预共混或单独添加至混合釜中。例如，聚合物可以是预先形成的混合物或共混物，或者可以单独添加至混合釜中。应当理解，此步骤中要使用的精确温度将取决于具体成分的熔点。使混合继续直至形成一致且均匀的混合物。在整个混合过程期间，釜的内容物用惰性气体(如二氧化碳或氮气)来保护。在不违背本发明的精神的情况下，可以对本发明的程序进行各种添加和变化以生产热熔组合物，例如像施加真空以促进除去截留的空气。可用于配制本发明的组合物的其他设备包括但不限于单螺杆或双螺杆挤出机或挤出机械的其他变体、捏合机、强力混合器、RossTM混合器等。然后将热熔粘合剂冷却至室温，并形成为其上形成有保护性皮层的筒状物(chub)或形成为粒料以便装运和使用。
本发明的粘合剂组合物可以在许多应用中用作通用的热熔粘合剂，例如像在一次性非织造卫生制品、纸张加工、柔性包装、木材加工、盒和箱密封、贴标签和其他组装应用中。特别优选的应用包括非织造一次性尿片和女性卫生巾构造、尿片和成人失禁短内裤弹性附着、尿片和餐巾芯稳定、尿片底片层压、工业过滤材料转化、手术服和手术巾组装等。
可以使用各种施加技术将所得热熔粘合剂施加到基底上。实例包括热熔胶枪、热熔狭缝模具涂覆、热熔轮涂覆、热熔辊涂覆、熔喷涂覆、螺旋喷涂、商标为SignatureTM、Control CoatTM、UFDTM的接触或非接触股线涂覆等。在优选实施例中，热熔粘合剂被直接施加到基底上。
在本发明的实施例中，制造层压件的方法包括以下步骤：(1)将呈熔融状态的本发明的热熔粘合剂组合物施加到主基底上；以及(2)通过使次基底与粘合剂组合物接触而将次基底配合到第一基底上。在本发明的实施例中，第一基底包含吸收芯的第一层(诸如底层)，并且次基底包含吸收芯的第二层(诸如顶层)，其中第一层或第二层中的至少一层具有与其结合的超吸收性聚合物。第一基底和次基底可以是单个连续材料，但被折叠，使得两个折叠部分形成第一基底和次基底。
具有超吸收性聚合物的任何合适的吸收芯可以与本发明结合使用。合适的吸收芯描述于美国专利申请号2017/0209616；2017/0165133；和2016/0270987中，其全部通过引用并入本文。如美国专利申请号2017/0165133中所描述的，吸收芯结构典型地包括吸收性聚合物材料，诸如水凝胶形成聚合物材料，也称为吸收性胶凝材料AGM或超吸收性聚合物SAP。这种吸收性聚合物材料确保了大量的体液(例如尿液)在吸收性制品使用过程中可以被吸收性制品吸收并被封住，从而提供低的再湿性和良好的皮肤干燥度。较薄的吸收芯结构可以通过减少或消除纤维素或纤维素纤维在吸收芯结构中的传统使用而制造。为了维持这些吸收芯结构的机械稳定性，可以添加纤维化网状结构(在一些情况下其可以是粘合剂)以使吸收性聚合物材料稳定。吸收芯还可以具有另外的粘合剂，以帮助纤维化网状结构粘合和/或将其他芯材料彼此粘结和/或粘结至其他制品部件上。超吸收性聚合物材料可以沉积在第一和第二基底上或与第一和第二基底结合，并且纤维化网状结构将超吸收性聚合物材料覆盖在相应的第一和第二基底上。
在本发明的实施例中，纤维化网状结构包含本发明的粘合剂组合物。纤维化网状结构可以含有其他材料，诸如其他粘合剂或纤维素纤维。在本发明的另一实施例中，在纤维化网状结构中使用的唯一粘合剂是本发明的粘合剂组合物。在本发明的另外其他的实施例中，纤维化网状结构仅由一种或多种本发明的粘合剂组合物组成。在本发明的实施例中，第一和第二吸收层结合在一起，使得第一吸收层的纤维化网状结构的至少一部分接触第二吸收层的纤维化网状结构的至少一部分，并且其中在纤维化网状结构中使用的本发明的粘合剂用于将两个层粘合在一起以形成吸收芯。在本发明的实施例中，吸收芯的第一层和第二层两者都具有与其结合的超吸收性聚合物。在本发明的其他实施例中，只有一层具有与其结合的超吸收性聚合物。
在本发明的制造层压件的方法的另一实施例中，主基底是吸收芯的第一层，并且次基底是超吸收性聚合物。超吸收性聚合物可以在施加粘合剂组合物之前沉积在第一层上。在该实施例中，粘合剂可以在超吸收性聚合物之上和周围形成纤维化网，并且还可粘合至第一层上。在另外的实施例中，以相同的方式形成第二层，并且然后在粘合剂冷却之前将这两个层配合以形成吸收芯。
发明方面
1.一种热熔粘合剂组合物，其包含：
具有小于100℃的DSC熔点的聚丙烯均聚物；
基于1-丁烯的共聚物；以及
增塑剂；
其中该组合物不含增粘剂。
2.如方面1所述的组合物，其中该基于1-丁烯的共聚物包含富含丁烯的无定形聚-α烯烃。
3.如方面2所述的组合物，其中该富含1-丁烯的无定形聚-α烯烃包含丁烯-丙烯共聚物。
4.如方面1-3中任一项所述的组合物，其中该基于1-丁烯的共聚物包含半结晶共聚物。
5.如方面4所述的组合物，其中该半结晶共聚物包含丁烯-乙烯共聚物。
6.如方面1-5中任一项所述的组合物，其中，
该聚丙烯均聚物以基于该组合物的总重量在按重量计约20％与约75％之间、优选地在按重量计约25％与约65％之间、并且最优选地在按重量计约30％与约60％之间的量存在；
该基于1-丁烯的共聚物以基于该组合物的总重量在按重量计约3％与约50％之间、优选地在按重量计约4％与约45％之间、并且最优选地在按重量计约5％与约35％之间的量存在；并且
该增塑剂以基于该组合物的总重量在按重量计约20％与约60％之间、优选地在按重量计约25％与约55％之间、并且最优选地在按重量计约30％与约40％之间的量存在。
7.如方面1-6中任一项所述的组合物，其中：
该聚丙烯均聚物的重均分子量在约5,000与约150,000道尔顿之间、优选地在约30,000与约90,000道尔顿之间、并且最优选地在约35,000与约85,000道尔顿之间；并且
该基于1-丁烯的共聚物的重均分子量在约15,000与约160,000道尔顿之间、优选地在约40,000与约150,000道尔顿之间、并且最优选地在约45,000与约145,000道尔顿之间。
8.如方面1-6中任一项所述的组合物，其中：
该基于1-丁烯的共聚物包含富含丁烯的无定形聚-α烯烃，该富含丁烯的无定形聚-α烯烃包含丁烯-丙烯共聚物；
该聚丙烯均聚物的重均分子量在约5,000与约150,000道尔顿之间、优选地在约30,000与约90,000道尔顿之间、并且最优选地在约35,000与约85,000道尔顿之间；并且
该富含丁烯的无定形聚-α烯烃的重均分子量在约15,000与约85,000道尔顿之间、优选地在约40,000与约65,000道尔顿之间、并且最优选地在约45,000与约60,000道尔顿之间。
9.如方面1-8中任一项所述的组合物，其中，该聚丙烯均聚物和该基于丁烯的共聚物的重均分子量的加权平均值在约60,000与约80,000道尔顿之间、优选地在约64,000与约76,000道尔顿之间、并且最优选地在约66,000与约74,000道尔顿之间。
10.如方面1-9中任一项所述的组合物，其中，该组合物的粘度在163℃(325°F)下等于或小于约30,000厘泊(cP)、优选地在163℃(325°F)下等于或小于约22,500厘泊(cP)、并且最优选地在163℃(325°F)下等于或小于约15,000厘泊(cP)。
11.如方面1-10中任一项所述的组合物，其中，该组合物的粘度在177℃(350°F)下等于或小于约17,500厘泊(cP)、优选地在177℃(350°F)下等于或小于约15,000厘泊(cP)、并且最优选地在177℃(350°F)下等于或小于约12,500厘泊(cP)。
12.如方面1-11中任一项所述的组合物，其中，该组合物的根据ASTM E793-01通过DSC获得的该组合物的熔解热小于40J/g、优选地小于约35J/g、更优选地小于约25J/g、更优选地小于约20J/g、并且最优选地小于约15J/g。
13.如方面1-12中任一项所述的组合物，其中，该增塑剂选自由矿物油、合成聚-α烯烃油和聚异丁烯组成的组。
14.如方面1-13中任一项所述的组合物，其进一步包含抗氧化剂。
15.如方面1-14中任一项所述的组合物，其中，该组合物不含有蜡。
16.如方面1-15中任一项所述的组合物，其中，该组合物具有至少约350％、优选地至少约375％、并且最优选地至少约390％的断裂伸长率。
17.如方面1-16中任一项所述的组合物，其中，该组合物具有至少约0.5MPa、优选地至少约0.7MPa、并且最优选地至少约0.9MPa的屈服应力。
18.一种制造层压件的方法，该方法包括以下步骤：
将呈熔融状态的如方面1至17中任一项所述的热熔粘合剂组合物施加到主基底上；以及
通过使次基底与该粘合剂组合物接触而将该次基底配合到第一基底上。
19.如方面18所述的方法，其中，该第一基底包含吸收芯的第一层，并且该次基底包含该吸收芯的第二层，其中该第一层或该第二层中的至少一层具有与其结合的超吸收性聚合物。
20.一种吸收芯，其包含第一层和第二层，其中，该第一层和该第二层中的至少一层包含超吸收性聚合物，并且该第一层和该第二层通过如方面1至17中任一项所述的热熔粘合剂组合物彼此粘合，并且这些超吸收性聚合物形成。
21.一种一次性卫生制品，其包含如方面20所述的吸收芯。
实例
通过下面阐述的实例进一步说明本发明。
为了制备热熔粘合剂，将所有成分即聚合物、增塑剂和抗氧化剂量入铝品脱罐中并在氮气层(5scfh)下加热至177℃。将顶置式混合器中的双叶片叶轮降低到铝罐中并以200rpm搅拌直至均匀并处于恒定温度。当混合物呈现均匀并且没有来自聚合物的团块可见时，配制完成。然后配制品可以用于测试粘度、拉伸特性和/或制造层压件以测试最终性能。
使用以下表2和表3中所列的成分制造粘合剂。表2和表3中所列的值是对于给定的原材料以重量百分比计的并且应当等于100％。
CALSOL 5500是从卡路美特殊产品公司(Calumet Specialty Products)可获得的环烷工艺用油。
Spectrasyn 40是从埃克森美孚公司(ExxonMobil)可获得的用作合成油的液体聚-α-烯烃。
INDOPOL H-100是从英力士资本有限公司(Ineos Capital Ltd.)可获得的聚异丁烯低聚物。
L-MODU S600是从出光兴产株式会社(Idemitsu Kosan Co.Ltd.)可获得的低模量、受控的立构规整度聚丙烯均聚物。
L-MODU S901是从出光兴产株式会社可获得的低模量、受控的立构规整度聚丙烯均聚物。
VESTOPLAST 508是从赢创工业公司(Evonik Industries)可获得的富含丁烯的(1-丁烯-共聚-丙烯)共聚物。
VESTOPLAST 704是从赢创工业公司可获得的富含丙烯的共聚物
ENGAGE 8137是从陶氏公司(Dow)可获得的乙烯-辛烯共聚物。
KOATTRO PB M 8911M是从利安德巴塞尔工业控股公司(LyondellBasellIndustries Holdings)可获得的1-丁烯共聚物。
KOATTRO 8510是从利安德巴塞尔工业控股公司可获得的1-丁烯共聚物。
IRGAFOS 168是从巴斯夫化学品公司(BASF Chemicals)可获得的三(2,4-二-叔丁基苯基)磷酸酯，并且用作抗氧化剂。
IRGANOX 1010是从巴斯夫公司(BASF Corp.)可获得的季戊四醇四(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)，并且用作抗氧化剂。
表2
Figure BDA0003464671780000151
粘度根据ASTM D3236用主轴27在149℃、163℃和177℃下测量。调节主轴速度，使扭矩百分比在45％与90％之间。在163℃下粘度低到足以喷涂或小于约30,000cP。
用于拉伸测试的犬骨式试件(Dogbones)通过将熔融的粘合剂倒入硅酮模具中制成，使得总犬骨式试件长度为3.5”×1.0”，当与模具齐平时，厚度为0.125”。犬骨式试件的测试面积是0.5”×0.5”。使用热刮刀从硅酮模具刮去任何过量的粘合剂，使得犬骨式试件的厚度尽可能接近0.125”。使样品冷却至室温持续至少12小时，然后测试断裂伸长率、最大应力和其他机械测试。将犬骨式试件的顶部和底部夹在英斯特朗(Instron)拉伸试验机中，使得仅暴露0.5”×0.5”测试面积。拉伸速率是2”/min，并继续拉伸直至样品断裂。断裂伸长率(“伸长率测试”)记录为基于最终长度与初始长度之差除以初始长度的百分比，以确定粘合剂是否可以承受来自SAP颗粒溶胀的拉伸。目标是使粘合剂维持约400％或更大的伸长率。
通过在英斯特朗拉伸试验机(Instron)上的BlueHill3软件中自动计算伸长率％和应力屈服值两者来确定屈服应力。
定性地且定量地确定图案质量。将粘合剂加热至约170℃，并通过软管用200ft/min的线速度以5gsm涂层重量泵送至Signature低流量喷嘴(诺信公司(Nordson Corp.))。调节气流以产生具有最小聚集体(具有约大于液滴平均尺寸的两倍的尺寸的那些)或飞散粘合剂股线(定性)的视觉上看起来最纤维化的图案。如果粘合剂在170℃下不能产生可接受的图案，则将温度升高至190℃。优选地，施用温度将低于180℃。平均而言，空气可以处于从10psi至40psi的任何值，但是这取决于每件设备的设置，并且仅旨在作为参考而非规定。喷嘴头位于为33gsm的纺粘非织造物的主基底上方20mm处。次基底是剥离衬垫，因此可以更好地分析样品。用显微镜进行定性分析以确定在喷涂施用期间所产生的纤维的直径。目标是生产小于60μm并且优选地小于30μm的纤维直径。粘合剂拉伸特性是纤维直径的函数，因此所希望的纤维直径可以根据粘合剂配制品、所希望的特性和其他条件而变化。
表2中所示出的本发明的实施例使用基于1-丁烯的共聚物，其是富含丁烯的无定形聚-α烯烃。实例1说明了本发明配制品的一个实施例，其具有生产具有足够低的粘度(在163℃下希望低于约30,000cP)和约400％或更大的拉伸断裂伸长率的产品的所有必要组分。当在170℃下用从诺信公司可获得的Signature低流量喷嘴施加5gsm时，实例1提供20μm的平均纤维直径。对比实例1使用富含丙烯的无定形聚-α-烯烃(APAO)代替富含1-丁烯的APAO(实例1)；因此，尽管维持可接受的粘度，但断裂伸长率太低而不能使用。对比实例2使用乙烯-辛烯共聚物代替实例1的富含1-丁烯的APAO。尽管对比实例2产生可接受的断裂伸长率，但其在163℃下的粘度太高而无法加工。实例2示出了本发明的另一实施例，其使用液体聚异丁烯作为增塑组分。实例2具有较高但仍适用于加工的粘度，进一步改善了断裂伸长率。
本发明配制品的替代性实施例使用半结晶富含1-丁烯的共聚物代替富含1-丁烯的APAO，并且如表3中的实例3-6所示。
表3
Figure BDA0003464671780000161
实例3-6均提供了具有合适的断裂伸长率和良好的(如果不是出色的)屈服应力值的配制品。只有实例4的配制品产生粘度略高于优选范围的粘合剂，但这仍在本发明的范围内。当在190℃下用从诺信公司可获得的Signature低流量喷嘴施加5gsm时，实例3产生22μm的平均纤维直径。
在提供了值的范围的情况下，应理解，在这一范围的上限和下限与所述范围内的任何其他所述值或中间值之间的每个中间值，以及中间值的任何组合或子组合都包括在列举值的范围内。此外，本发明包括成分的范围，该范围是这种成分的第一范围的下限和第二范围的上限。
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本文特别提及的所有公开物和专利出于所有目的以其全文通过引用并入，包括描述和披露公开物中报告的可能结合本发明使用的化学品、仪器、统计分析和方法。本说明书中引用的所有参考文献均应视为指示本领域技术水平。本文中任何内容都不应被解释为承认本发明无权凭借在先发明而早于这样的披露内容。
尽管本文参考某些特定实施例进行了说明和描述，但是本发明并不旨在限于所示的细节。而是，在权利要求的范围和等效物范围内且在不脱离本发明精神的情况下，可以对细节做出各种修改。

Claims (21)

1.一种热熔粘合剂组合物，其包含：
(a)具有小于100℃的DSC熔点的聚丙烯均聚物；
(b)基于1-丁烯的共聚物；以及
(c)增塑剂；
其中该组合物不含增粘剂。
2.如权利要求1所述的组合物，其中，该基于1-丁烯的共聚物包含富含丁烯的无定形聚-α烯烃。
3.如权利要求2所述的组合物，其中，该富含1-丁烯的无定形聚-α烯烃包含丁烯-丙烯共聚物。
4.如权利要求1所述的组合物，其中，该基于1-丁烯的共聚物包含半结晶共聚物。
5.如权利要求4所述的组合物，其中，该半结晶共聚物包含丁烯-乙烯共聚物。
6.如权利要求1所述的组合物，其中，
该聚丙烯均聚物以基于该组合物的总重量在按重量计约20％与约75％之间、优选地在按重量计约25％与约65％之间、并且最优选地在按重量计约30％与约60％之间的量存在；
该基于1-丁烯的共聚物以基于该组合物的总重量在按重量计约3％与约50％之间、优选地在按重量计约4％与约45％之间、并且最优选地在按重量计约5％与约35％之间的量存在；并且
该增塑剂以基于该组合物的总重量在按重量计约20％与约60％之间、优选地在按重量计约25％与约55％之间、并且最优选地在按重量计约30％与约40％之间的量存在。
7.如权利要求1所述的组合物，其中：
该聚丙烯均聚物的重均分子量在约5,000与约150,000道尔顿之间、优选地在约30,000与约90,000道尔顿之间、并且最优选地在约35,000与约85,000道尔顿之间；并且
该基于1-丁烯的共聚物的重均分子量在约15,000与约160,000道尔顿之间、优选地在约40,000与约150,000道尔顿之间、并且最优选地在约45,000与约145,000道尔顿之间。
8.如权利要求1所述的组合物，其中：
该基于1-丁烯的共聚物包含富含丁烯的无定形聚-α烯烃，该富含丁烯的无定形聚-α烯烃包含丁烯-丙烯共聚物；
该聚丙烯均聚物的重均分子量在约5,000与约150,000道尔顿之间、优选地在约30,000与约90,000道尔顿之间、并且最优选地在约35,000与约85,000道尔顿之间；并且
该富含丁烯的无定形聚-α烯烃的重均分子量在约15,000与约85,000道尔顿之间、优选地在约40,000与约65,000道尔顿之间、并且最优选地在约45,000与约60,000道尔顿之间。
9.如权利要求1所述的组合物，其中，该聚丙烯均聚物和该基于丁烯的共聚物的重均分子量的加权平均值在约60,000与约80,000道尔顿之间、优选地在约64,000与约76,000道尔顿之间、并且最优选地在约66,000与约74,000道尔顿之间。
10.如权利要求1所述的组合物，其中，该组合物的粘度在163℃(325°F)下等于或小于约30,000厘泊(cP)、优选地在163℃(325°F)下等于或小于约22,500厘泊(cP)、并且最优选地在163℃(325°F)下等于或小于约15,000厘泊(cP)。
11.如权利要求1所述的组合物，其中，该组合物的粘度在177℃(350°F)下等于或小于约17,500厘泊(cP)、优选地在177℃(350°F)下等于或小于约15,000厘泊(cP)、并且最优选地在177℃(350°F)下等于或小于约12,500厘泊(cP)。
12.如权利要求1所述的组合物，其中，该组合物的根据ASTM E793-01通过DSC获得的该组合物的熔解热小于40J/g、优选地小于约35J/g、更优选地小于约25J/g、更优选地小于约20J/g、并且最优选地小于约15J/g。
13.如权利要求1所述的组合物，其中，该增塑剂选自由矿物油、合成聚-α烯烃油和聚异丁烯组成的组。
14.如权利要求1所述的组合物，其进一步包含抗氧化剂。
15.如权利要求1所述的组合物，其中，该组合物不含有蜡。
16.如权利要求1所述的组合物，其中，该组合物具有至少约350％、优选地至少约375％、并且最优选地至少约390％的断裂伸长率。
17.如权利要求1所述的组合物，其中，该组合物具有至少约0.5MPa、优选地至少约0.7MPa、并且最优选地至少约0.9MPa的屈服应力。
18.一种制造层压件的方法，该方法包括以下步骤：
将呈熔融状态的如权利要求1至17中任一项所述的热熔粘合剂组合物施加到主基底上；以及
通过使次基底与该粘合剂组合物接触而将该次基底配合到第一基底上。
19.如权利要求18所述的方法，其中，该第一基底包含吸收芯的第一层，并且该次基底包含该吸收芯的第二层，其中该第一层或该第二层中的至少一层具有与其结合的超吸收性聚合物。
20.一种吸收芯，其包含顶层和底层，其中该顶层和该底层中的至少一层包含超吸收性聚合物，并且该顶层和该底层通过如权利要求1至17中任一项所述的热熔粘合剂组合物彼此粘合，并且该粘合剂组合物将这些超吸收性聚合物粘合在该吸收芯内。
21.一种一次性卫生制品，其包含如权利要求20所述的吸收芯。
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