DE69218238T2

DE69218238T2 - Thermoplastische klebestoff-zusammensetzung und entsprechender artikel

Info

Publication number: DE69218238T2
Application number: DE69218238T
Authority: DE
Inventors: William BUNNELLE; Lisa Reents
Original assignee: HB Fuller Licensing and Financing Inc
Current assignee: HB Fuller Licensing and Financing Inc
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1997-10-09
Anticipated expiration: 2012-09-09
Also published as: WO1993010734A1; DE69218238D1; EP0615433B1; EP0615433A1

Description

Erfindungsgebiet

Die Erfindung betrifft einen Heißschmelzklebstoff und einen wegverf-Artikel, der den Klebstoff verwendet. Die Erfindung betrifft im besonderen einen Wegwerf-Artikel wie eine Damenbinde, eine Inkontinenzeinlage, eine Betteinlage oder eine Supeinlage. Der erfindungsgemäße Klebstoff wird als ein Positionierungsklebstoff verwendet, durch welchen die Binde oder Einlage an Futterstoffe geklebt wird, die aus Baumwolle, Seide oder künstlichen Fasern wie Nylon hergestellt sind.

Hintergrund der Erfindung

Die typischen, handelsüblichen Klebstoffe für Einweg-Artikel verwenden ein Weichmacheröl und ein klebrigmachendes Harz in Kombination mit üblicherweise einem Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol (S-EB-S) oder Styrol-Isopren-Styrol (S-I-S) als linearen (A-B-A)-Block oder Multiblock-(A-B-A-B-A-B)-Copolymer mit einem Molekulargewicht von weniger als ungefahr 140.000. Solche herkömmlichen, handelsüblichen Klebstoffe sind üblicherweise so zusammengesetzt, daß sie im allgemeinen mehr als 20 Gew.-% S-I-S oder S-EB-S, A-B-A-Block-Copolymer oder einen Multiblock-Copolymer (A-B-A-B-A-B), im allgemeinen 25 bis 35 Gew.-% mit 40 bis 60 Gew.-% Klebrigmacher und 25 bis 35 Gew.-% Öl enthalten. Heutzutage werden Mengen an Blockcopolymer im Bereich von 25 bis 35 Gew.-% des Klebstoffes benötigt, um angemessene Kohäsionsfestigkeit und Adhäsionseigenschaften in den linearen A-B-A-Block- Copolymersystemen aufrechtzuerhalten. Die Verwendung dieser Menge an A-B-A-Gummi in diesen Zusammensetzungen hat, verglichen mit anderen Klebstoffsystemen, hohe Kosten zur Folge. Weiterhin kann ein solcher Klebstoff mit einem hohen Polymergehalt zu einer Produktviskosität führen, die oberhalb der maximalen Viskosität liegt, die für Anwendungstemperaturen von weniger als 176,6 ºC (350ºF) nützlich ist. Es ist wünschenswert, Positionierungsklebstoffe bei Temperaturen von weniger als 176,6ºC (350ºF) an Substraten mit einem geringen Grundgewicht oder wärmeempfindlichen Substraten anzuwenden. Zur Zeit haben Klebstoffe mit einem geringen Polymeranteil (d.h. ungefähr 20 Gew.-%) und einer Viskosität im verwendbaren Bereich eine geringe Kohäsionsfestigkeit, was zu einem Klebstoffübertrag auf das Futterstoffmaterial führt und einen unakzeptabel hohen Schälviderstand in dem Befestigungsverfahren erzeugt.
Ein anderer Klebstofftyp ist in Doss et al., US-Patent 3,993,613, offenbart, welches eine Klebstoffzusammensetzung lehrt, umfassend ungefähr 10 Gewichtsteile eines gummiartigen radialen Teleblock- Copolymers und eines gemischten Klebrigmachers, hergestellt durch das Vermischen eines Polyterpens, eines Polyvinylaromaten oder anderer klebrigmachender Harze mit einem klebrigmachenden Polyalkylen-Copolymer. Weiterhin lehren Taylor et al., US-Patent 4,212,910, einen Klebstoff für die Basis einer PET- Flasche mit 20 - 40 Gewichtsprozent eines radialen Blockpolymers mit niedrigem Molekulargewicht, 30 - 59 % Klebrigmacher und 20 - 40 % Wachs oder Öl.
Collins et al., US-Patent 4,136,699, lehren einen auf S-EB-S als linearem A-B-A-Block-Copolymer basierenden Struktur- und Positionierungsklebstoff für absorbierende Artikel. Schmidt jr. et al., US-Patent 4,526,577 lehren die Verwendung von S-B-S als linearen A-B-A-Block- und von linearen A-B-A-B-A-B-Multiblock-Copolymeren in Heißschmelzklebstoffen bei der Herstellung von Einweg-Laminaten unter Verwendung der Technologie für multiline-Extrusionsklebstoffanwendungen. Raykovitz et al., US-Patent 4,704,110, offenbaren einen Absorptionsartikel, verwendend einen Klebstoff mit einem S-B-S-Multiblock A-B-A-B-A-B-Copolymer. Raykovitz et al. offenbaren im allgemeinen radiale oder Teleblock-Blockcopolymere, sie versäumen aber, jegliche Einzelheiten solcher Polymere zu offenbaren, einschließlich Molekulargewicht, prozentualem Mittelblockanteil, prozentualem Diblock-Anteil, Molekulargewichtsverteilung oder anderen Polymerangaben, die notwendig sind für die Klebstoffeigenschaften und -zusammensetzung. Weiterhin lehren Raykovitz et al., daß das Klebstoffmaterial 20 bis 40 Gewichtsprozent des linearen S-B-S-Block- oder linearen Multiblock-Copolymers enthalten soll. Weiterhin bevorzugt das Raykovitz et al.- Patent relativ hohe Konzentrationen an Styrol in dem Bereich von 38 bis 55 Teilen Styrol auf 100 Teile Copolymer. Das typische S-EB-S- und S-B-S-Blockcopolymer, wie es durch die Collins et al. - und die Raykovitz et al-Patente beschrieben ist, enthält lineare A-B-A-Block- oder A-B-A-B-A-B-Multiblock-Copolymere, deren Molekulargewichtsbereich von ungefähr 100.000 bis 150.000 beträgt, wobei dies durch Gel-Permeations-chromatographie mit den beschriebenen Werten relativ zu Polystyrol-Standards gemessen wird. Diese Klebstoffe enthalten entweder Kraton G-1650, ein lineares S-B-S Block-Copolymer, erhältlich von Shell Chemical, oder Stereon 840A, ein lineares Multiblock S-B-S Copolymer, erhältlich von Firestone. Beide Polymere haben ein Molekulargewicht im Bereich von 100.000.
Bei der normalerweise üblichen Herstellung von Damenbinden werden solche Heißschmelzklebstoffe, wie sie oben beschrieben sind, üblicherweise bei einer Temperatur von ungefähr 176,6ºC (350ºF) auf eine abziehbare Deckauflage, typischerweise einen Polyethylenoder Polypropylenfilm, aufgebracht und nachfolgend auf das Werkstück übertragen. Die Viskositätskurven dieser typischen Klebstoffe erlauben nicht die direkte Auftragung auf viele Substrate, die in der Herstellung dieser Hygieneartikel verwendet werden, insbesondere auf Substrate mit geringem Grundgewicht oder wärmeempfindliche Substrate. Dieses ist der Fall aufgrund der Tatsache, daß die Viskositäten bei Temperaturen von weniger als 176,6ºC (350ºF) zu hoch sind, um eine glatte, gleichmäßige Auftragung des Klebstoffes zu erlauben, und daß bei Temperaturen über 176,6ºC (350ºF) viele der Substrate deformiert, geschmolzen oder anderweitig durch die Hitze des Klebstoffes beschädigt werden können.
Ein Positionierungsklebstoff ist für persönliche Hygieneartikel wie Damenbinden bestimmt. Der Positionierungsklebstoff ist an der äußeren Oberfläche des Hygieneartikels angebracht. Eine abziehbare Deckauflage klebt an dem Klebstoff auf dem Hygieneartikel, und der Artikel ist für den Endverbrauch verpackt. Bei der Verwendung wird die Deckauflage von dem persönlichen Hygieneartikel entfernt und der Artikel wird auf der Unterbekleidung des Benutzers angebracht. Oftmals ist die ursprüngliche Positionierung des Hygieneartikels durch den Benutzer unkorrekt, er entscheidet sich, die Unterbekleidung zu wechseln oder er entfernt einfach einen verschmutzten Hygieneartikel. Falls der Klebstoff zu stark ist, kann sich die Entfernung des Hygieneartikels schwierig gestalten. Weiterhin können unerwünschte Klebstoffrückstände auf der Bekleidung zurückbleiben. Falls der Klebstoff zu schwach ist, kann sich entweder der Hygieneartikel verschieben oder er ist nicht wieder anklebbar. Somit muß der Klebstoff die richtigen Eigenschaften haben, um sich als wirkungsvoller Klebstoff für Unterbekleidung zu eignen. Weiterhin müssen persönliche Hygieneartikel einfach herzustellen sein. Dies benötigt einen weiten Temperaturbereich, über welchen der Klebstoff Fließeigenschaften hat, so daß er zu persönlichen Hygieneartikeln verarbeitet und auf diese aufgetragen werden kann. Jedoch darf der Klebstoff nicht erweichen, wenn er üblichen Verwendungstemperaturen ausgesetzt ist.
Somit muß der Klebstoff einen starken, aber nicht zu starken anfänglichen Abschälviderstand aufweisen. Ein nachträglicher starker Schälwiderstand, welcher es dem Klebstoff ermöglicht, nachdem er entfernt wurde, auf verschiedenen Geweben wieder zu kleben, ist ebenso wünschenswert. Weiterhin muß der Klebstoff ein großes Temperaturfenster für die Auftragung des Klebstoffes auf den Hygieneartikel haben, und der Klebstoff sollte in der Lage sein, direkt auf einen dünnmaßigen Polymerfilm aufgetragen zu werden, ohne daß dabei die Notwendigkeit besteht, den Klebstoff umzukaschieren.

Zusamenfassung der Erfindung

Der vorliegende Klebstoff zeigt, verglichen mit Klebstoffen gemäß des Standes der Technik, hervorragende Positionierungseigenschaften, einschließlich eines Viskositätsprofiles, welches zu einem weiten Bereich von Anwendungstemperaturen und -methoden führt. Viskositäten, die niedrig sind bei Temperaturen von weniger als 176,6ºC (350ºF), erlauben die direkte Anwendung an Substraten mit niedrigem Grundgewicht und wärmesensitiven Substraten.
Der Klebstoff umfaßt:
(a) ungefähr 6 bis 25 Gewichtsprozent eines radialen Block-Copolymers mit einem Molekulargewicht von wenigstens ungefähr 160.000, gemessen durch Gel-Permeations-Chromatographie, relativ gegenüber Polystyrol-Standards, und mit der Formel:

(A-B)n-Y

worin Y ein multivalentes Kopplungsmittel ist, A einen Polyvinylsubstituierten aromatischen Block umfaßt, B einen gummiartigen Polybutadien-Mittelblock umfaßt und n eine ganze Zahl von 3 bis 10 ist;
(b) ungefähr 30 bis 70 Gewichtsprozent eines kompatiblen klebrigmachenden Harzes, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem C&sub5;-Harz, einem styrolisierten C&sub5;-Harz, einem styrolisierten Terpenharz, einem vollständig hydrierten Harz, einem teilweise hydrierten Harz, einem Colophonium-Derivat, einem styrolisierten Terpenharz und Gemischen hiervon; und
(c) ungefähr 10 bis 40 Gewichtsprozent eines Weichmacheröls.

Detailierte Beschreibung der Erfindung

Wir fanden, daß überraschend niedrige Gehalte eines radialen Block-Copolymers mit einem Molekulargewicht von mehr als ungefähr 140.000, vorzugsweise mehr als 200.000 (gemessen durch Gel-Permeations-Chromatographie und wobei die Werte relativ gegenuber Polystyrol-Standards dargestellt wurden), verwendet werden können, um einen hohen Grad an anfänglicher Bindungsstärke und ein niedriges Viskositätsprofil zu erhalten, und welche einem Klebstoffübertrag widerstehen können, wenn sie üblichen Verwendungstemperaturen und -drücken ausgebetzt werden. Der Klebstoff hat ein großes Temperaturfenster, in welchem die Viskosität de. Klebstoffes niedrig genug ist, um direkt auf einen Polymerfiln aufgetragen werden zu können, bei Temperaturen, die beträchtlich niedriger Bind als jene, die zuvor mit Positionierungsklebstoffen gemäß des Standee der Technik erreichbar waren.
Das radiale Block-Copolymer kann in überraschend geringen Mengen mit geeigneten Klebrigmacherharzen und Weichmacherölen vermischt werden, im Vergleich gegenüber Klebstoffen gemäß des Standes der Technik, wie sie durch Raykovitz et al., US-Patent 4,704,110 dargestellt werden. Die erfindungsgemäßen radialen Block-copolymere können optional mit linearen A-B-A (sowohl S-I-S als auch S-B-S) Block-Copolymeren kombiniert werden, um einen Klebstoff mit überragender Adhasion und Kohäsion herzustellen. Die Gesamtmenge an Copolymer beträgt im allgemeinen zwischen 6 bis 25 Gewichtsprozent. Bevorzugt sind ungefähr 8 bis 22 Gewichtsprozent. Besonders bevorzugt sind ungefähr 10 bis 19 Gewichtsprozent. Die bevorzugte Zusammensetzung verwendet kein zusätzliches lineares Block- Copolymer. Wenn jedoch ein lineares Block-Copolymer verwendet wird, beträgt die GesamtCopolymer-Komponente nicht mehr als 19 Prozent hinsichtlich des oben beschriebenen Viskosit;tsprofils. Der Klebstoff hat ein nützliches Viskositätsprofil bei Anwendungstemperaturen, welche üblicherweise im Bereich von 121,1-176,6ºC (250-350ºF) liegen.
Radiale (oder Teleblock-) Copolymere mit einem Molekulargewicht, das ungefähr 200.000 übersteigt, sind bekannt und in der Shell- Broschüre für KRATON 1184 beschrieben. Eine Einsicht in die Broschüre läßt erkennen, daß das Material in erster Linie als Flexibilisierungsmittel für Bitumenzusammensetzungen wie Asphalt verwendet wird. Andere Copolymere dieses Types sind von Enichem Elastomers Americas, Inc., verfügbar und unter dem Handelsnamen Kuroprene Sol T bekannt, weiterhin von Fina und unter dem Handelsnamen Finaprene bekannt. Die radialen oder Teleblock-Copolymere mit einem Molekulargewicht von mehr als 140.000 können zu deutlichen Schwierigkeiten bei der Klebstoffzubereitung gegenüber dem herstellenden Personal führen. Obwohl eine Labor-Mischvorrichtung verwendet werden kann, um Klebstoffe in kleinem Labormaßstab aus solchen radialen Block-Copolymeren herzustellen, also typische Einstufen-Heißschmelzkleberherstellungs- oder Mischanlagentechniken, die bei der Herstellung von Klebstoffen gemäß des Standes der Technik verwendet wurden, wie durch Schmidt jr., US-Patent 4,256,577, dargestellt, welche aus typischen A-B-A-Block-Copolymeren und A-B-A-B-A-B Multiblock-Copolymeren hergestellt werden, scheitern diese beim ausreichenden Vermischen von etwas von dem radialen Block-Copolymeren mit hohem Molekulargewicht, wie Kraton 1184, mit Klebrigmachern oder Weichmachern in nützlichen Klebstoffzusammensetzungen.
Weiterhin führt das hohe Molekulargewicht von radialen Block-Copolymeren, wenn sie in einer Konzentration verwendet werden, die in üblichen Klebstoffzusammensetzungen gefunden werden (ungefähr 25 Gewichtsprozent oder mehr), zu einer Viskosität, die iher die Produktspezifikationen hinausgeht oder die Spezifikationen für maschinelle Auftragung mit einer typischen Ausrüstung für Extrusion und Schlitzdüsenbeschichtung übersteigt.
Die radialen Block-Copolymere, die bei der Herstellung von Klebstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich sind, haben ein Molekulargewicht von mehr als ungefähr 160.000 und haben die allgemeine Formel:
(A-B)n-Y
worin A ein glasartiger Block eines polymerisierten, Vinylsubstituierten aromatischen Monomers, B ein gesättigter oder ungesättigter gummiartiger Block eines polymerisierten Diens mit 4-12 Kohlenstoffatomen, Y ein polyfunktioneller Kopplungspartner und n eine ganze Zahl von wenigstens 3, vorzugsweise 3 bis 10, besonders vorzugsweise 3 bis 5 ist&sub0; Die End-A- oder Mittel-B- Blöcke können Homo- oder Copolymere von verwandten Monomeren sein. Weiterhin können in einem Übergang zwischen den Blocks einige Zufallscopolymerisationen zwischen den A-Monomeren mit B-Monomeren auftreten.
Die bevorzugten radialen Block-Copolymere haben die allgemeine Formel:
A - B - Y - (B - A)n
worin n vorzugsweise 1-3 ist, aber jedoch stark von dem multifunktionalen Kopplungspartner abhängen kann. Der A-Block umfaßt Styrol und der B-Block umfaßt Butadien, Isopren oder Gemische davon, welche hydriert sein können. Die bevorzugten radialen Block-Copolymere enthalten vorzugsweise 15 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 35 Gew.-% Styrol. Das durchschnittliche Molekulargewicht der bevorzugten gummiartigen Block-Copolymere ist vorzugsweise wenigstens ungefähr 160.000. Besonders bevorzugt ist das Molekulargewicht der Block-Copolymere, die in Klebstoffen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, größer als ungefähr 200.000. Es gibt verschiedene Methoden, die für die Messung des Molekulargewichts verwendet werden. Die Methode, die für die Bestimmung des Molekulargewichts für diese Erfindung verwendet wurde, war eine Gel-Permeations-Chromatographie und die gewichteten durchschnittlichen Molekulargewichte sind bezogen auf Polystyrol-Standards. Die folgende Tabelle zeigt die Unterschiede in den Molekulargewichten zwischen Polymeren, die in üblichen Positionierungsklebstoffen verwendet werden, und den Polymeren der vorliegenden Erfindung:

MOLEKULARGEWICHT-VERGLEICH

KONVENTIONELLE POLYMERE

Kraton G 1652 75.000
Kraton G 1650 103.000
Stereon 840A 132.000
Stereon 845 148.000

ERFINDUNGSGEMÄßE POLYMERE

Fina 401 260.00
Fina 411 385.0000
Sol T 161A 540.000
Sol T 161B 370.000
Sol T 161C 316.000
Sol T 172 260.000
Kraton D 1184 400.000
Kraton D 4158 388.000
Ein radiales Block-Copolymer, das nützlich für die vorliegenden Erfindung ist, beinhaltet ein Block-Polymer mit einem Molekulargewicht von mehr als 160.000 und ist verfügbar unter der Handelsbezeichnung Enroprene Sol T 161C, kommerziell erhältlich von Enichem Elastomers Americas, Inc. Das Block-Copolymer ist ein radiales multi-arm SBS-Polymer, welches 30 Gew.-% Styrol hat. Andere nützliche radiale Block-Copolymere umfassen Kraton D 4158, Europrene SOL T 172, SOL T 161k, SOL T1613, Kraton D 1184. Es ist anzumerken, daß sowohl Enroprene SOL T 172 als auch Kraton D 4158 ungefähr 30 Gew.-% eines Extenderweichmacheröls enthalten.
A-B-A Block-Copolymere können mit den radialen Block-Polymeren verwendet werden. Die A-Blöcke solcher A-B-A Block-Copolymere umfassen Blöcke aus polymerisierten, Vinyl-substituierten aromatischen Monomeren, und die B-Blöcke umfassen polymerisierte Diene mit 4-12 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise sind die A-B-A Block- Copolymere aus A-Blöcken, umfassend polymerisiertes Styrol, und B-Blöcken, umfassend polymerisiertes Butadien, Isopren oder Gemischen hiervon, hergestellt. Solche Copolymere haben üblicherweise ein Molekulargewicht in dem Bereich von ungefähr 70.000 bis 140.000 und enthalten ungefähr 12 bis 35 Gew.-% Styrol. Solche linearen und Multiblock-Copolymere sind von der Shell Chemical Company, Enichem, Fina und Firestone verfügbar.
Wir haben gefunden, daß die hervorragenden Eigenschaften des Klebstoffes durch die Immobilisierung der Ölkomponente des Klebstoffes verbessert werden können. Wir gehen davon aus, daß die Wanderung von Öl und anderen Komponenten mit niederem Molekulargewicht von der Klebstoffmasse zu der Verbindungslinie zwischen dem Klebstoff und einem Untermaterial bewirkt, daß ein unakzeptabler Rückstand auf dem Untermaterial zurückbleibt. Die Immobilisierung des Öls in dem Klebstoff verhindert dessen Wanderung und verstärkt somit die Bindungsstärke. Dies kann unter Verwendung von wenigstens zwei Mechanismen erreicht werden. Polyethylene mit niedrigem Molekulargewicht oder deren Derivate können verwendet werden, um das Öl in dem Klebstoff zu gelieren. Das Gel hält das Öl wirkungsvoll an seinem Ort innerhalb der Klebstoffmasse fest, wobei es dessen Wanderung verhindert. Weiterhin können hochgradig ölkompatible klebrigmachende Mittel verwendet werden, welche aufgrund ihrer Kompatibilität dazu neigen, die Wanderung zu verhindern.
Die polyfunktionellen Kopplungsmittel (Y) sind wohlbekannte Kopplungsmittel für die Verwendung bei der Herstellung von erfindungsgemäßen radialen Block-Copolymeren. Solche Kopplungsmittel und die Herstellung der gummiartigen Copolymere, die nützlich in den erfindungsgemäßen Klebstoffzusammensetzungen sind, werden detailiert in einer Vielzahl von Patenten beschrieben, einschließlich dem US-Patent 3,639,521 und anderen.

Klebrigmachendes Harz

Die erfindungsgemäßen Klebstoffe können ein klebrigmachendes Harz in Kombination mit einem thermoplastischen Block-Copolymer und einem Weichmacher enthalten. Klebrigmachende Harze, die bei den erfindungsgemäßen Klebstoffen verwendbar sind, umfassen Colophoniumderivate einschließlich Wurzelcolophonium, Tallöl, Tallölderivate, Colophoniumesterharze, natürliche und synthetische Terpene, aliphatische oder gemischt-aliphatisch-aromatische klebrigmachende Harze und teilweise oder vollständig hydrierte Harze.
Aromatische Monomere, die für die Bildung der aromatischen und aliphatisch-aromatischen Klebstoffzusammensetzungen der Erfindung brauchbar sind, können von jedem Monomer gebildet werden, das im wesentlichen aromatische Eigenschaften hat und eine polymerisierbare ungesättigte Gruppe enthält. Typische Beispiele derartiger aromatischer Monomere schließen die Styrolmonomere wie Styrol, alpha-Methylstyrol, Vinyltoluol, Methoxystyrol, tert.-Butylstyrol, Chlorstyrol etc., Indenmonomere einschließlich Inden, Methylinden und andere ein. Aliphatische Monomere sind typischerweise natürliche und synthetische Terpene, die gesättigte C&sub5;- und C&sub6;-Cyclohexyloder Cyclopentyl-Gruppen enthalten, die zusätzlich eine Vielzahl von im wesentlichen aromatischen Ringsubstituenten enthalten können. Aliphatische klebrigmachende Harze können durch Polymerisation eines Ausgangsmaterials, das ausreichend aliphatische Monomere enthält, hergestellt werden, so daß das resultierende Harz aliphatische Charakteristika aufweist. Solche Ausgangsmatenahen közmen andere aliphatische ungesättigte Monomere, wie 1,3-Butadien, cis-1,3-Pentadien, trans-1,3-Pentadien, 2-Methyl-1,3-Butadien, 2-Methyl-2-Buten, Cyclopentadien, Dicyclopentadien, Terpenmonomere und andere enthalten. Gemischt-aliphatisch-aromatische Harze enthalten genügend aromatische Monomere und genügend aliphatische Monomere und optional andere ungesättigte C&sub3;-C&sub8;-Monomere, um ein Harz zu erzeugen, das sowohl aliphatischen als auch aromatischen Charakter hat. Harze aus aromatischen Ausgangsmatenahen sind ebenso wünschenswert. Der Artikel von Davies, "The Chemistry of C&sub5; Resins", erläutert die Technologie der synthetischen C&sub5;-Harze.
Die erfindungsgemäßen Klebstoffzusammensetzungen können Colphonium und Colophoniumderivate als klebrigmachendes Mittel enthalten. Colophonium ist ein festes Material, das in der Natur im Ölharz von Kiefern vorkommt und typischerweise aus dem Ölharzexudat des lebenden Baumes, aus alten Stümpfen und aus dem bei der Kraftpapierherstellung als Nebenprodukt produzierten Tallöl erhalten wird. Nach seiner Gewinnung kann Colophonium durch Hydrierung, Dehydrierung, Polymerisierung, Veresterung und andere Nachbehandlungsverfahren behandelt werden. Colophonium wird typischerweise in Balsamcolophonium, Wurzelcolophonium und Tallölcolophonium unterteilt, welches dessen Herkunft kennzeichnet. Die Stoffe können unverändert und in Form von Estern mehrwertiger Alkohole verwendet werden und können durch die inhärente Ungesättigtkeit der Moleküle polymerisiert werden. Die Stoffe sind kommerziell erhältlich und können unter Verwendung von Standard-Mischtechniken in die Klebstoffzusammensetzungen eingebracht werden. Repräsentative Beispiele derartiger Colophoniumderivate schließen die Pentaerythritolester von Tallöl, Balsamcolophonium, Wurzelcolophonium oder Mischungen dieser ein.
Repräsentative Beispiele derartiger aliphatischer Harze sind hydrierte synthetische C&sub9;-Harze, synthetische verzweigte und unverzweigte C&sub5;-Harze und Mischungen dieser. Repräsentative Beispiele der aromatisch modifizierten klebrigmachenden Harze sind styrolisierte Terpenharze, styrolisierte C&sub5;-Harze oder Mischungen dieser. Die Auswahl der klebrigmachenden Harze beruht häufig auf der Natur des radialen B- oder Mittelblocks des Block-Copolymers. Colophoniumderivate eignen sich am besten für S-I-S/S-B-S-Mischungen und können entweder mit S-I-S oder S-B-S allein verwendet werden. Hydrierte C,- oder unverzweigte aliphatische Harze sind für S-I-S-Copolymere bevorzugt. Für S-B-S-Copolymere sind vollständig hydrierte Harze, teilweise hydrierte Harze, styrolisierte Terpene, Colophoniumester oder aliphatische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe bevorzugt.
Im Handel verfügbare klebrigmachende Harze, die nützlich in der vorliegenden Erfindung sind, sind die Reihe der Eastotac H-Harze, verfügbar von Eastman Chemical, Unitac RLM, verfügbar von der Union Camp, die Sylvatac 1100-Reihe, verfügbar von der Arizona Chemical Company, die Wingtack-Harze von Goodyear, und die Zonatac-Harze von der Arizona Chemical Company. Der Anteil der klebrigmachenden Harze beträgt ungefähr 30 bis 70 Gewichtsprozent und vorzugsweise ungefähr 40 bis 65 Gewichtsprozent.

Plastifizierende Öle

Plastifizierende Öle werden in den erfindungsgemäßen Positionierungsklebstoffen verwendet. Solche Öle sind in erster Linie Kohlenwasserstofföle mit niedrigem aromatischen Gehalt. Vorzugsweise haben die Öle einen paraffinischen oder naphthenischen Charakter. Die Öle sind vorzugsweise wenig flüchtig, sind klar und haben so wenig Verfärbung und Geruch wie möglich. Die Verwendung eines plastifizierenden Öles gemäß dieser Erfindung sieht ebenso die Verwendung von olefinischen Oligomeren, Polymeren mit niederem Molekulargewicht, pflanzlichen Ölen und deren Derivaten und ähnlichen plastifizierenden Flüssigkeiten vor.
Die plastifizierenden Öle, die für die vorliegende Erfindung bevorzugt sind, sind naphthenische oder paraffinische Öle, die von einer Vielzahl von Anbietern kommerziell verfügbar sind, einschließlich Shell Chemical Company, Witco etc. Der Anteil des plastifizierenden Öles beträgt ungefähr 10 bis 40 Gewichtsprozent und vorzugsweise ungefähr 15 bis 35 Gewichtsprozent, einschließlich jedes Öles, das in dem Blockpolymer der jeweiligen Anbieter eingeschlossen sein kann.

Ölgelierungs- oder Komplexierungsmittel

Die plastifizierenden Öle, die in den Klebstoffzusammensetzungen verwendet werden, können an der Wanderung durch die Verwendung von gelierenden oder komplexierenden Mitteln gehindert werden, welche dazu neigen, die Wanderung des Öles durch die Bildung von Gelen oder Komplexen zu verzögern. Das Öl kann durch eine Vielzahl von gelierenden Mitteln zurückgehalten werden, einschließlich Wachsen, Polyethylenwachsen, oxidierten Wachsen, oxidierten Polyethylenwachsen, polyvalenten Metallseifen etc.
Die folgende Tabelle zeigt weiter nützliche, bevorzugte und besonders bevorzugte Zusammensetzungen. Tabelle 1
*Gesamter Gehalt an Polymer (einschließlich radialem Block- und linearem Block-Polymer, welches gleich oder weniger als ungefähr 19 Gewichtsprozent des Klebstoffes ist)

Verbundaufbau

Allgemein werden Einweg-Verbundartikel wie Windeln, Damenhygieneartikel, Inkontinenzeinlagen, Betteinlagen und ähnliches dadurch hergestellt, daß ein Substrat, typischerweise ein Plastiksubstrat oder Polyolefinfilm, mit einer Absorberschicht verbunden wird, welche häufig durch eine Papiereinlage und eine gewebte oder eine Vlies-Oberlage bedeckt ist.
Die Plastiksubstrate, welche für die erfindungsgemäßen Artikel nützlich sind, umfassen Filme, die aus Polyethylen, Polypropylen, Polyester wie Polyethylenterephthalat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidinchlorid, Polyvinylacetat und anderen Materialien, die zur Filmbildung geeignet sind, hergestellt sind. Die Papiereinlage ist eine wohlbekannte, üblicherweise locker gebildete Celluloseschicht mit hoher Porosität oder Durchlässigkeit.
Die gewebten oder Vlies-Schichten können aus einem flüssigkeitsdurchlässigen, flexiblen Material bestehen, das entweder aus hydrophilen oder hydrophoben Faserbestandteilen hergestellt sein kann. Die gewebten und Vlies-Materialien, einschließlich Textilerzeugnissen, können natürliche oder synthetische Fasern oder deren Gemische umfassen. Gewebte und Vlies-Materialien sind wohlbekannt und ihre Herstellungsmethoden werden seit vielen Jahren angewandt. Gewebte Textilerzeugnisse werden üblicherweise in Webmaschinen hergestellt, welche ein verknüpftes Fasernetz bilden, aus dem die Textilbahn hergestellt wird. Vlies-Erzeugnisse können mittels einer trockenen Schichtungs- oder feuchten Schichtungsmethode in Kardierungsverfahren, Luftschichtungsverfahren oder Spinnvliesverfahren hergestellt werden, wobei mechanisch, chemisch oder thermisch ein Gewirr-Vlies gebildet wird. Die Textilerzeugnisschichten für die Verwendung in den erfindungsgemäßen Verbundartikeln haben üblicherweise ein Grundgewicht in dem Bereich von ungefähr 8,4 bis 20,9 (10 bis 25), vorzugsweise 11,7 bis 15,1 Gramm pro Quadratmeter (14 bis 18 Gramm pro square yard), eine minimale Trockendehubarkeit von wenigstens 800 Gramm pro Zentimeter senkrecht zu der Maschinenrichtung und wenigstens 200 Gramm pro Zentimeter quer zur Maschinenrichtung.
Synthetische Materialien, die üblicherweise zur Bildung von gewebten oder Vlies-Textilerzeugnisschichten verwendet werden, schliessen Rayon, Polyester, Polypropylen, Polyethylen, Nylon und anderes ein.
Die Absorberschichten, die in dem erfindungsgemäßen Einweg-Artikel durch den erfindungsgemäßen Klebstoff befestigt sind, umfassen üblicherweise Cellulosepulpe oder -flusen, hochgradig absorbierende Klumpen oder Kombinationen von Flusen und hochgradig absorbierende Materialien. Solche Flusenschichten sind oftmals in Papierbahnen eingeschlagen, um die Flusen, welche nur geringe inhärente mechanische Festigkeit haben, mit einer mechanischen Integrität zu versehen. Flusen werden üblicherweise durch die Zusammenformung von feinverteilten Cellulosefasern hergestellt, jedoch können auch andere Materialien verwendet werden, um hochabsorbierende Flusenoder Pulpeschichten zu bilden.

Vergleichsbeisuiele A und B

Unter Verwendung eines Z-förmigen Flügelmischers wurden die Klebstoffe für Vergleichszwecke aus Raykovitz et al., US-Patent 4,7044,110 (Spalte 4, Zusammensetzung 3 und die Zusammensetzung aus Anspruch 12) ausgewählt. Die folgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung dieser Klebstoffe. Tabelle 2 Vergleichsbeispiel B

Vergleichsbeispiel C

Unter Verwendung eines Z-förmigen Flügelmischers wurde ein Klebstoff für Vergleichszwecke nach Collins et al., US-Patent 4,136,099, hergestellt. Der Klebstoff nach Collins et al. ist ein im Handel verfügbarer Positionierungsklebstoff, welcher der Industriestandard ist. Die folgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung dieses Klebstoffes. Tabelle 3

Beispiel I

Ein bevorzugter Klebstoff gemäß dieser Erfindung wurde unter Verwendung eines Z-förmigen Flügelmischers und Standardmischtechniken hergestellt. Die Mischtechniken sind im US-Patent 5,024,667 dargestellt und in der vorliegenden Erfindung bevorzugt sowie durch Referenz hierin aufgenommen. Tabelle 4

Testverfahren

T-Äbschälung von Baumwolle

Die Heißschmelzklebstoffe wurden als Filme auf Filmen der Marke Mylar oder Polyethylenfilmen unter Verwendung von Acumeter - oder Meltex -Beschichtern bei einer angemessenen Beschichtungstemperatur hergestellt. Das Beschichtungsgewicht beträgt 50 g/m² ± 3 g/m². Die verwendete Beschichtungsmethode sollte dahingehend einheitlich sein, daß signifikante Abweichungen der Testergebnisse in Abhängigkeit von der Beschichtungsmethode auftreten können.

Beschichtete Mylar-Proben

Die Testbaumwolle sollte relativ glatt sein. Die verwendete Testbaumwolle war ein gebleichtes Baumwollgewebe für T-Shirts vom Typ 437. Die Prüfung der verwendeten Testbaumwolle zeigte ein Netzwerk an Nähten. Falls eine kleine Probe gestreckt wurde, war die Probe in einer Richtung einfach zu strecken und in der anderen Richtung vergleichsweise schwierig zu strecken. Die Baumwollproben wurden entlang der schwierig zu streckenden Richtung geschnitten. Alle Probeexemplare wurden so gut es ging entlang des Verlaufes des Netzwerkes der Fasern geschnitten. Wenn die Baumwollstreifen schräg geschnitten wurden, führte dies zu einer ungleichmäßigen Steckung der Teststreifen.
Die Streifen der Testbaumwolle wurden in 3,8 cm x 12,7 cm (1 1/2 inch x 5 inches) Stücke geschnitten. Der Klebstoffilm wurde in 2,54 cm x 10,2 cm (1 inch x 4 inches) Streifen geschnitten und vorsichtig auf die Oberfläche der Testbaumwolle aufgebracht, so daß sich die Baumwolle von der Bindung der längsgerichteten Richtung wegwellte. Es wurde vorsichtig gearbeitet, um den Klebstoff nicht auf die Oberfläche des Baumwollgewebes zu drücken. Die Zusammensetzung wurde auf die mechanische Walzeinrichtung aufgebracht, und den Walzen wurde ermöglicht, zweimal über die Probe zu laufen, einmal vorwärts und einmal zurück. Ein Zeitgeber wurde gestartet und die Probe in die Klemmbacken eines Gleit-Schältesters eingebracht. Der Klebstoffum wurde in die Spannbacke gelegt, welche an der Auflageplatte befestigt war, und die Baumwolle wurde an der Spannbacke befestigt, welche mit der Meßdose verbunden war. Nicht mehr als eine Minute verstrich, nachdem die Probe aus der Walzeneinrichtung entfernt und in den Test-Spannbacken angebracht war. Die Probe wurde mit 30,5 cm (12 inches) pro Minute, im Mittel über 10 Sekunden geschält. Der Vorgang wurde fünfmal wiederholt, wobei der durchschnittliche T-Schälwert aufgenommen wurde. Spätere Schälungen wurden gemäß des gleichen Verfahrens wie die anfänglichen Schälungen getestet mit der Ausnahme, daß, nachdem der Zeitgeber gestartet wurde, die Schälungen nicht getestet wurden, nachdem eine Stunde und 45 Minuten vergangen waren. Der Belastungsschältest wird nach dem folgenden Verfahren durchgeführt: Das verwendete Nylon ist ein sogenanntes gebürstetes Nylon und ist verfügbar von Test Fabrics, Inc., P.O. Blackford Avenue, Middlesex, Nev Jersey 08846. Die Abmaße der Gewebestreifen und des Klebstoffeslmylars sind die gleichen wie für den anfänglichen Schältest. Der Klebstoffimylar wird vorsichtig auf der Oberfläche des gebürsteten Nylongewebes aufgebracht und dieser Verbund wird zwischen zwei Plexiglasplatten gelegt. Dieses wird dann in einen Ofen mit 40,6ºC (105ºF) gelegt und ein Gewicht von 200 g darauf plaziert. Ein Zeitgeber wurde dann aktiviert, und die Proben wurden für 45 Minuten konditioniert. Nach 45 Minuten wurden die Gewichte entfernt und die Proben zwischen den Platten bei 23ºC und 50 % relativer Feuchtigkeit für 15 Minuten konditioniert und anschließend in der gleichen Art und Weise wie bei dem anfänglichen Schältest geschält.

Viskositätstests

Die Viskosität wurde unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters Model RVTD mit Verwendung eines # 27-Rührers getestet. Die Umdrehungen pro Minute wurden in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Produkt verändert.

Die Abwandlungen waren wie folgt:

Beispiele 1 & 2

@ 135,0ºC (275ºF) 10 upm
@ 148,9ºC (300ºF) 20 upm
@ 162,8ºC (325ºF) 50 upm
@ 176,7ºC (350ºF) 50 upm

Vergleichsbeispiel A

@ 135,0ºC (275ºF) 5 upm
@ 148,9ºC (300ºF) 10 upm
@ 162,8ºC (325ºF) 20 upm
@ 176,7ºC (350ºF) 50 upm

Vergleichsbeispiel B

@ 135,0ºC (275ºF) 10 upm
@ 148,9ºC (300ºF) 10 upm
@ 162,8ºC (325ºF) 20 upm
@ 176,7ºC (350ºF) 50 upm

Vergleichsbeispiel C

@ 135,0ºC (275ºF) 2,5 upm
@ 148,9ºC (300ºF) 10 upm
@ 162,8ºC (325ºF) 50 upm
@ 176,7ºC (350ºF) 100 upm
Wie oben diskutiert, ist es so, daß je flacher die Viskositätskurve über einen vorgegebenen Temperaturbereich ist, desto einfacher ist die Verarbeitung und Herstellung. Eine Viskositätsänderung von weniger als ungefähr 7000 mPa s (cps) über einen Temperaturbereich von 148,9ºC bis 176,7ºC (300ºF bis 350ºF) ist im allgemeinen bevorzugt. Ein Viskositätswechsel von weniger als ungefähr 6000 mPa s (cps) über einen Temperaturbereich von 148,9ºC bis 176,7ºC (300ºF bis 350ºF) ist besonders bevorzugt. Ein Viskositätswechsel von weniger als 5000 mPa s (cps) über einen Temperaturbereich von 148,9ºC bis 176,7ºC (300ºF bis 350ºF) ist am meisten bevorzugt.

Schälungs- und Viskositätsergebnisse

Die Klebstoffproben, welche nach einem Verfahren wie oben beschrieben hergestellt wurden, erzeugen Proben mit einer Dicke von ungefähr 51 µm (2 mils). Die Anfangsschälung auf Baumwolle und Nylon wurde unter Verwendung der T-Schmälungsmethode wie oben beschrieben aufgezeichnet.
Die Klebstoffe der Vergleichsbeispiele A&sub1; B&sub1; C und die Beispiele 1 und 2 wurden hinsichtlich ihrer Viskosität, Baumwolle- und Nylonschälung, Beanspruchungsschälung auf Nylon und verzögerte Schälung auf Baumwolle getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabell 5
Die Schälungsverte der Beispiele 1 und 2 sind ähnlich zu denen des Vergleichsbeispiels C. Das Vergleichsbeispiel C ist ein Standard für die Industrie für Positionierungsklebstoffe. Bei den Vergleichsbeispielen A und B wurde gefunden, daß deren Beanspruchungsschälung auf Nylon viel zu hoch war. Vergleichsbeispiel A zeigte eine Anfangsschälung auf Baumwolle und Nylon, die zu niedrig war. Vergleichsbeispiel B zeigte eine Anfangsschälung auf Nylon, die zu hoch war, und das Produkt zeigte einen Übertrag bei dem Beanspruchungsschälungstest auf Nylon. Ein Übertrag läßt sich für das Vergleichsbeispiel B erkennen, weil ein fühlbarer Grad an Klebrigkeit auf dem Nylon nach der Schälung zurückblieb. Zusammengefaßt zeigen die Vergleichsbeispiele A und B nicht die richtige Anwendbarkeit, die von den Klebstoffnutzern und -anwendern für einen brauchbaren Positionierungsklebstoff benötigt wird. Die Beispiele 1 und 2 sind aufgrund ihres Viskositätsprofiles überragend gegenüber dem Vergleichsbeispiel C. Die Viskositätskurve des Vergleichsbeispieles C ist sehr steil und macht es notwendig, eine hohe (176,7ºC (350ºF)) und in einem engen Bereich gesteuerte Anwendungstemperatur zu halten. Die Klebstoffverwender bevorzugen Produkte, die bei niedrigeren Anwendungstemperaturen aufgetragen werden können. Die Klebstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung versetzen den Anwender in die Lage, den Klebstoff direkt auf Polyethylenfilme mit niedrigem Grundgewicht aufzutragen, anstatt eine Trausferbeschichtung zu verwenden. Die Transferbeschichtung beinhaltet zuerst die Auftragung des Klebstoffes auf einen ablösbaren, silikonbeschichteten Liner und nachfolgend die Verbindung des ablösbaren, beschichteten Liners mit dem Rückenmaterial. Die Klebstoffe haben eine größere Affinität zu dem Rückenmaterial und letztlich, wenn der ablösbare Liner entfernt wird, verbleibt der Klebstoff auf dem Rückenmaterial. Aufgrund der Schwierigkeiten, die mit dem Beschichten von silikonisierten Substraten bei hohen Geschwindigkeiten verbunden sind, ist eine direkte Auftragung wünschenswert. Ein Qualitätsverlust des Klebstoffes wird bei niedrigen Anwendungstemperaturen ebenso gehemmt, und die Topfzeit des Klebstoffes wächst somit an. Qualitätsverlust des Klebstoffes bewirkt Änderungen der Farbe und der Viskosität und führt letztlich zu einem Abfallen der Wirksamkeit des Klebstoffes. Die Beispiele 1 und 2 können aufgrund der flacheren Viskositätskurven bei niedrigeren Temperaturen angewendet werden.
Weitere Proben wurden hergestellt und unter Verwendung eines Meltex -Beschichters direkt auf Mylar beschichtet. Das Beschichtungsgewicht betrug für alle Produkte ungefähr 51 µm (2 mils). Die Schälungen wurden gemäß den oben beschriebenen Methoden getestet. Die folgenden Ergebnisse zeigen weitere Schälungsverte für das Vergleichsbeispiel C und die Beispiele 1 und 2. Die Alterung für die Vergleichsbeispiele A und B wurde nicht abgeschlossen, weil ihre Anfangsschälung zeigte, daß diese Produkte nicht geeignet sind für die Positionierung von Damenbinden oder Inkontinenzeinlagen.
Die folgenden Ergebnisse zeigen die Alterungstests. Die Alterung wurde bei 48,9ºC (120ºF) und 50% relativer Feuchtigkeit durchgeführt. Tabelle 7
Die Alterungsergebnisse zeigen, daß die unmittelbaren erfindungsgemäßen Beispiele ebenso altern wie der Industriestandard und, wie oben diskutiert, ein überragendes Viskositätsprofil haben.
Die obige Diskussion schafft die Basis für das Verständnis des Wesens und des Umfanges der Erfindung. Jedoch können viele Ausführungsformen der Erfindung gemacht werden, um die Vorzüge der Erfindung zu erhalten, welche in den hier nachfolgenden Ansprüchen zu finden ist.

Claims

1. Eine Heißschmelzkleber-Zusammensetzung, wobei der Kleber umfaßt:

ungefähr 15 bis 25 Gew.-% eines radialen Block-Copolymers mit einem Molekulargewicht von wenigstens ungefähr 160.000, relativ zu Polystyrol-Standards gemessen mittels Gel-Permeations-Chromatographie, mit der Formel:

(A-B) n-Y,

wobei Y ein mehrwertiger Kopplung.partner ist, A einen Polyvinylsubstituierten aromatischen Block umfaßt, B einen gummiartigen Polybutadien-Mittelblock umfaßt und n eine ganze Zahl von 3 bis 10 ist;

ein kompatibles klebrigmachendes Harz und ein plastifizierendes Öl,

dadurch gekennzeichnet. daß die Zusammensetzung umfaßt:

a) ungefähr 30 bis 70 Gew.-% des kompatiblen klebrigmachenden Harzes ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus C&sub5;-Harz, styreniertem Terpenharz, vollständig hydriertem Harz, teilweise hydriertem Harz, Colophonium-Derivat und Gemischen hiervon; und

b) ungefähr 10 bis 40 Gew.-% des plastifizierenden Öles; wobei die Klebstoffzusammensetzung mit einer Klebkraft versehen ist, die stark genug ist zu einer ersten Plazierung eines Gegenstandes auf einem Futterstoff, wobei es der Klebstoff es ermöglicht, daß der Gegenstand zu einer zweiten Position transferiert wird, wobei im wesentlichen kein Klebstoff an der ersten Position zurückbleibt.

2. Der Einweg-Artikel nach Anspruch 1, worin der Klebstoff eine Viskositätsdifferenz von weniger als ungefähr 7.000 mPa s (cps) über einen Temperaturbereich von ungefähr 148,9ºC bis 176,7ºC (300ºF bis 350ºF) hat.

3. Der Klebstoff nach Anspruch 1, worin A einen Polystyrol- Block umfaßt und B einen hydrierten oder nicht-hydrierten Polymerblock, umfassend Butadien, Isopren oder Gemische hiervon, umfaßt

4. Der Klebstoff nach Anspruch 1, worin B einen Polybutadien-Block umfaßt

5. Der Klebstoff nach Anspruch 1, worin B einen Polyisopren-Block umfaßt.

6. Der Klebstoff nach Anspruch 1, worin das plastifizierende Öl ein naphthenisches Öl, ein paraffinisches Öl oder Gemische hiervon umfaßt.

7. Der Klebstoff nach Anspruch 1, worin der Klebstoff zusitzlich 0,1 bis 12 Gew.-% eines linearen A-B-A-Block-Copolymers umfaßt, worin A einen Polystyrol-Block umfaßt und B einen gummiartigen Polymer-Mittelblock, umfassend Butadien, Isopren oder Gemische hiervon, umfaßt und der Gesamtcopolymer-Gehalt 19 Gew.-% nicht übersteigt.

9. Ein Wegwerf-Artikel umfassend den Klebstoff nach Anspruch 1.