基于聚丙烯抗沖共聚物的熱熔性粘合劑的制作方法
【專利說明】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雜性導致熱熔性粘合劑工業(yè)中 的主要改進和發(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，比如通過剝離力測量的粘結(jié)強度或在機械應(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，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，可以使用比原始的APP聚合物具有許多改進性質(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DSC測量的。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紡工 業(yè)中的彈性體粘結(jié)被使用，這是因為它們?nèi)狈φ澈蟿┱辰Y(jié)保留度。這些茂金屬聚合物的實 例包括Ailinily?和 Engage?聚合物，其來自 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，同時提供最終應(yīng)用從當前的基于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、剝離力和同時具有機械阻力和耐熱性 的一般的粘結(jié)保留度而言的高粘結(jié)強度水平。在被適當配制成熱熔性粘合劑時，相較于之 前配制的粘合劑，聚丙烯抗沖共聚物提供改進的性能特征。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)晶度被定義為通過示差掃描量熱法OSC)測量的 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，通過粘合、高溫蠕變阻力和低粘度的獨特組合，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存儲或在高溫下老化時提供改進的性能穩(wěn) 定性。
[0010] 聚丙烯抗沖共聚物是熱塑性樹脂，不同之處在于他們通過在半晶體聚丙烯（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 擊強度和柔性。聚丙烯抗沖共聚物材料長久以來是商業(yè)上重要的材料，其具有被汽車工業(yè) 特別重視的獨特性質(zhì)，以用于儀表板、保險桿或其他汽車部件以及其他無數(shù)商業(yè)注塑物品、 流延和擠出膜復合物、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 在粘合劑市場尚未顯示出有用性，因此，其從未被專門配制成粘合劑產(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、使用時間（opentime)和加工性能，并 且必須被正確地配制，以實現(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型的實 例包括各種聚合物等級候選物諸如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?shù)驼扯韧坎紵崛坌哉澈蟿┯诨纳稀＿@可通過輥涂或 任意打印類型方法、或通過狹縫式涂布、通過擠壓或通過噴槍進行。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行，所述壓縮空氣會塑造粘合劑噴霧，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，然后通過管被泵送到基材上的 最終涂覆點。高于粘合劑制劑軟化點的任意應(yīng)用溫度均是合適的，盡管對于優(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ASTM D3236-88所測量的）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)下測量。需要具有這樣的低粘度的粘合劑，以通過標準熱 熔性粘合劑設(shè)備被操作和實現(xiàn)合適的式樣，從而在應(yīng)用溫度下達到合適的粘結(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將兩種或多種基材粘結(jié) 在一起的粘合劑的任意組合中。基材可具有多種形式例如纖維、膜、線、條、板條（ribbon)、 涂層、薄片（foil)、板和帶（band)?；目珊腥我庖阎M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 作為常見的實例。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)期用于食品或為包裹、罐頭 或瓶、各種產(chǎn)品組件的一般包裝、貼標簽，以及運輸相關(guān)的粘結(jié)應(yīng)用也是本發(fā)明有用的實 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)明使無紡基材粘結(jié)到彈性體膜上，同時在等于或低于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] 附圖簡沐
[0018] 圖1是下文描述的實施例35和比較實施例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 粘性樹脂，其軟化點為至少約80°C和上至約140°C，并且優(yōu)選軟化點為約95°C至約140°C ;
[0024] 按重量計約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100%的組合物，并且組合物的粘度（通過ASTM D3236-88測量）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約 1%至約25%，優(yōu)選按重量計約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、？￡、