ТЕРМОПЛАВКИЙ АДГЕЗИВ
HOT-MELT ADHESIVE

Данная заявка подана 18 декабря 2014 как международная патентная заявка PCT от имени IFS INDUSTRIES INC., национальной корпорации США, являющейся заявителем для всех указанных государств, и от имени William L. Bunnelle, гражданина США, являющегося только автором изобретения для всех указанных государств, и испрашивает приоритет по предварительной патентной заявке США № 61/918434, поданной 19 декабря 2013, содержание которой включено во всей полноте в данную заявку путем ссылки.
Раскрыт термоплавкий адгезивный материал общего назначения, который может быть нанесен на подложки, такие как целлюлозные материалы, пленка, волокно или нетканые материалы, при изготовлении изделий. Адгезивную композицию изготавливают таким образом, чтобы получить вязкость расплава, когезию и адгезию, достаточные для того, чтобы собрать изделие и получить механически стабильный продукт. Адгезив типично содержит смесь полимерных материалов, объединенных в соотношениях, которые позволяют получить желаемые и подходящие конструкционные свойства, пригодные при изготовлении изделий. Один вариант осуществления представляет собой термоплавкий адгезив. Второй вариант осуществления представляет собой изделие, изготовленное с использованием конструкционных свойств и аспектов термоплавкого адгезива.
Общепринятые термоплавкие адгезивы получают путем объединения полимера и добавки в по существу однородную термопластическую смесь. Усовершенствованные материалы необходимы для применения в усовершенствованном оборудовании для нанесения и в изготовлении современных и модернизированных изделий. Имеется существенная потребность в предоставлении новых рецептурных сочетаний материалов и технологий приготовления смесей, которые ведут к получению усовершенствованных адгезивов.
Адгезивная композиция содержит первый аморфный α-олефиновый сополимер и второй полимер. Аморфный полимер содержит аморфный или неупорядоченный полимер, содержащий бутен один или более альфа-олефиновый мономер, такой как этилен, пропен, пентен, октен и так далее. Второй полимер содержит аморфный материал, который может действовать как разбавитель, модификатор вязкости, наполнитель или пластификатор.
Использованный здесь термин ʺгомополимерʺ означает полимер, получающийся в результате полимеризации единственного мономера, то есть полимер, состоящий по существу из единственного типа повторяющегося звена.
Использованный здесь термин ʺсополимер(ы)ʺ относится к полимеру(ам), сформированному(ым) путем полимеризации по меньшей мере двух разных мономеров. Например, термин ʺсополимерʺ включает в себя продукт реакции сополимеризации мономера, такого как пропен или бутен, предпочтительно 1-бутена, и α-олефина, такого, как, например, этилен, 1-гексен или 1-октен.
4
20
Использованный здесь термин ʺсополимер пропенаʺ или ʺсополимер пропиленаʺ означает сополимер из более чем 40 или 50 масс. % или более пропена и по меньшей мере одного мономера, выбранного из группы, включающей в себя этилен и C-C-α-олефин.
2-3
5-20
Использованный здесь термин ʺсополимер бутенаʺ означает полимер н-бутена (1-бутена) или 2-бутена и по меньшей мере одного мономера, выбранного из группы C- и C-альфа-олефинов. Сополимеры бутена типично содержат минимальное количество бутенового мономера, такого как 1-бутен, составляющее по меньшей мере примерно 40 или примерно 50 масс. % или более.
Термин ʺаморфныйʺ означает по существу отсутствие кристалличности, то есть степень кристалличности составляет менее 5% и менее 1%. Термин ʺгетерофазныйʺ полимер означает полимер, имеющий аморфный характер и по меньшей мере некоторое существенное содержание кристаллической фазы (содержание кристаллической фазы по меньшей мере 5 масс. %, 10 масс. %, 20 масс. %, 40 масс. % или 50 масс. %), которое может обеспечивать когезионную прочность в массе охлажденного адгезива. Кристаллическая фаза может содержаться в форме стереорегулярных блоков или последовательностей.
Термин ʺпоследовательность или блокʺ означает участок повторяющихся звеньев мономера в полимере, который одинаков по композиции, кристалличности или в другом аспекте.
Использованный здесь термин ʺоткрытое времяʺ означает количество времени, прошедшего между нанесением композиции расплавленного термоплавкого адгезива на первую подложку и моментом времени, когда практически используемая клейкость или смачивающая способность адгезива на подложке фактически прекращает проявляться из-за затвердевания адгезивной композиции. Открытое время также называют ʺрабочим временемʺ.
Использованный здесь термин ʺподложкаʺ означает любой предмет, имеющий по меньшей мере частично или полностью затвердевшее волокно, пленку или плоскую поверхность, для которых предполагается контакт с композицией термоплавкого адгезива. В некоторых случаях та же самая область, окружность, бусина, линия, жилка или точка композиции термоплавкого адгезива контактирует с двумя или более подложками с целью создания адгезивной связи между ними. В некоторых таких случаях подложки являются частью того же самого предмета: например, согнутой пленки или согнутого нетканого материала, двумя сторонами картонного листа, наложенными внахлест, где две стороны соединены друг с другом адгезивом. В других таких случаях подложки представляют собой часть разных предметов: например, пластмассовую пленку, которая соединена адгезивом со второй пленкой, нетканым материалом или картонным листом. Подложки могут быть непроницаемыми, проницаемыми, пористыми или непористыми.
Использованный здесь термин ʺпо существуʺ означает, в общем, тот же самый или однородный, допуская при этом наличие незначительных отклонений от заданного свойства, определения и так далее. Например, малые измеримые или неизмеримые отклонения в описанном здесь измеренном свойстве, таком как вязкость, температура плавления и так далее, могут возникать в результате человеческой ошибки или точности методики измерения. Другие отклонения вызываются внутренне присущими колебаниями параметров способа изготовления, термической истории рецептуры и тому подобное. Тем не менее, можно было бы сказать, что адгезивные композиции изобретения по существу имеют описанное свойство.
Использованный здесь термин ʺосновная доляʺ означает, что материал или мономер использован в количестве более 50 масс. %. Использованный здесь термин ʺглавный компонентʺ означает, что материал или мономер представляет собой наиболее представленное по содержанию вещество или имеет более высокую концентрацию в смеси или полимере в сравнении с другими веществами, но его содержание может не достигать 50 масс. %.
Переходная фраза ʺсостоящий по существу изʺ ограничивает объем притязания конкретно заданными материалами, но включает таковые, которые не оказывают существенного влияния на основные и новые характеристики заявленных материалов. Данные характеристики включают в себя открытое время, когезионную прочность (предел прочности на разрыв), прочность на отрыв и вязкость. Целенаправленно использованные количества третьего полимера или количества агента увеличения клейкости существенно влияют на основные и новые характеристики заявленных материалов.
Адгезивный материал содержит первый полимер, содержащий полиолефиновый сополимер, содержащий по существу аморфный или неупорядоченно полимеризованный полимерный материал, содержащий 1-бутен, и второй аморфный полимер, содержащий совместимый аморфный жидкий полимер бутена, такой как полиизобутиленовый полимер или похожий материал. Полиизобутиленовый полимер содержит существенную долю (более 50 мольных % и часто более 90 мольных %) изобутиленового мономера.
4 40
Первый аморфный полимер типично содержит бутен, например 1-бутен, и может представлять собой сополимер или терполимер, который может содержать этилен, пропен или второй C олефиновый мономер. Данные по существу аморфные полимеры с низкой степенью кристалличности имеют кристаллический характер менее чем на 10% и предпочтительно менее чем на 5%.
Аморфный полимер представляет собой сополимер на основе бутена (минимальное количество 1-бутена составляет по меньшей мере примерно 30 или 40, или 50, или 60 масс. %), и он может быть также назван неупорядоченным сополимером бутена-α-олефина. Сополимер бутена включает в себя одно или более звеньев, то есть звеньев мономера, происходящих из пропена, одно или более звеньев сомономера, происходящих из этилена или α-олефинов, включающих в себя от 4 до примерно 20 атомов углерода.
5 10
Первый сополимер содержит от примерно 30 мольных % до примерно 75 мольных %, предпочтительно от примерно 40 мольных % до примерно 70 мольных %, от примерно 50 мольных % до примерно 65 мольных % звеньев, происходящих из бутена. В дополнение к происходящим из бутена звеньям настоящий сополимер содержит от примерно 70 мольных % до примерно 30 мольных %, от примерно 60 мольных % до примерно 40 мольных % звеньев, происходящих предпочтительно из этилена, пропена или по меньшей мере одного C-альфа-олефинового мономера.
В одном или более вариантах осуществления звенья α-олефинового сомономера могут также происходить из других мономеров, таких как этилен, 1-бутен, 1-гексен, 4-метил-1-пентен и/или 1-октен. Иллюстративные альфа-олефины выбирают из группы, состоящей из этилена, бутена-1, пентена-1, 2-метилпентена-1, 3-метилбутена-1, гексена-1, 3-метилпентена-1, 4-метилпентена-1, 3,3-диметилбутена-1, гептена-1, гексена-1, метилгексена-1, диметилпентена-1, триметилбутена-1, этилпентена-1, октена-1, метилпентена-1, диметилгексена-1, триметилпентена-1, этилгексена-1, метилэтилпентена-1, диэтилбутена-1, пропилпентена-1, децена-1, метилнонена-1, нонена-1, диметилоктена-1, триметилгептена-1, этилоктена-1, метилэтилбутена-1, диэтилгексена-1, додецена-1 и гексадодецена-1.
В одном или более вариантах осуществления аморфный сополимер содержит от примерно 30 мольных % до примерно 75 мольных %, предпочтительно от примерно 40 мольных % до примерно 00 мольных % звеньев, происходящих из бутена, и от примерно 70 мольных % до примерно 30 мольных %, от примерно 60 мольных % до примерно 40 мольных %, от примерно 50 мольных % до примерно 65 мольных % звеньев, происходящих из по меньшей мере одного альфа-олефинового мономера, выбранного из этилена, пропена, 1-гексена или 1-октена. Могут быть использованы малые количества α-олефинового(ых) мономера(ов) в диапазоне примерно от 0,1 до 20 мольных %. Аморфный полимер имеет среднемассовую молекулярную массу (Mw) от примерно 1000 до примерно 25000 или менее, предпочтительно примерно от 2000 до 20000.
В одном или более вариантах осуществления первый сополимер содержит от примерно 30 мольных % до примерно 70 мольных %, предпочтительно от примерно 40 мольных % до примерно 60 мольных % звеньев, происходящих из бутена, и от примерно 70 мольных % до примерно 30 мольных %, от примерно 60 мольных % до примерно 40 мольных % звеньев, происходящих из пропена, при том, что могут быть использованы малые количества α-олефинового(ых) мономера(ов) в диапазоне примерно от 0,1 до 20 мольных %.
Аморфный полимер имеет среднемассовую молекулярную массу (Mw) от примерно 1000 до примерно 50000 или менее, предпочтительно примерно от 5000 до 45000.
Аморфный сополимер имеет вязкость менее 10000 мПа·с (1 сантипуаз [сП]=1 мПа·с), например, примерно от 2000 до 8000 мПа·с при измерении согласно ASTM D3236 при 190°C. Вязкость расплава определяли согласно ASTM D-3236, и ее также называют в настоящей заявке ʺвязкостьюʺ и/или ʺвязкостью по Брукфильдуʺ.

Некоторые примеры аморфного полиолефина включают в себя полимеры Rextac, производимые Huntsman, включая Rextac E-62, E-65. Смотри, например, Sustic, патент США № 5723546, в котором дано описание данных полимеров и который явным образом включен в данное описание. Другие подходящие для использования аморфные полимеры продаются как материалы Vestoplast и Eastoflex.
Адгезивный материал содержит второй полимер, который совместим с 1-бутеновым компонентом в первом сополимере. Такая совместимость возникает благодаря жидкому аморфному материалу, содержащему по меньшей мере один изомер бутенового мономера (1-бутен, цис- и транс-2-бутен и изобутилен). В отличие от традиционных пластифицирующих масел, таких как белые масла, имеющие традиционный углеводородный характер, подходящие для применения материалы в достаточной степени совместимы и, как результат, улучшают технологические характеристики нанесения, снижают вязкость, способствуют адгезивной связи, одновременно улучшая когезионные свойства. Термин ʺсовместимый или совместимостьʺ смеси полимеров, использованный в данной заявке, означает, что (1) материалы смешиваются с образованием однородного терморасплава и (2) когезионная прочность смеси, состоящей из аморфного полимера 1-бутена и второго аморфного полимера, присутствующих в количествах от 70/30 до 50/50 по массе, сохраняется подходящей для конструкционных целей. Предпочтительные материалы содержат совместимые наполнитель, разбавитель и модификатор вязкости, такой как полиизобутиленовый полимер. Полимер может содержать основную долю изобутиленовых звеньев или может быть представлен как:
3
2
2
n
[-C(CH)-CH-],
3
где n=15-75. Предпочтительные материалы, такие как полиизобутилен, представляют собой вязкие жидкости с молекулярной массой примерно 200-20000, примерно 200-5000 или примерно 500-3000. Предпочтительные жидкие материалы имеют вязкость в универсальных секундах Сейболта (SUS) при 100°C в диапазоне примерно от 100 до 20000. Характерными признаками полиизобутилена являются низкая газопроницаемость и высокая стойкость к действию кислот, щелочей и растворов солей, а также высокие диэлектрические индексы. Полиизобутиленовые полимеры постепенно разрушаются под действием солнечного света и ультрафиолетовых лучей (добавление сажи замедляет данный процесс). В промышленности полиизобутилен получают ионной полимеризацией (катализируется AlCl) мономера при температурах от 80°C до 100°C; полиизобутиленовые полимеры перерабатывают, используя стандартное оборудование резиновой промышленности. Полиизобутилен легко комбинируется с природными или синтетическими каучуками, полиэтиленом, поливинилхлоридом и фенолформальдегидными смолами.
В некоторых вариантах осуществления пластификаторы включают в себя полипропилен, полибутен, гидрированный полиизопрен, гидрированный полибутадиен, полипиперилен, сополимеры пиперилена и изопрена и тому подобное, имеющие средние молекулярные массы в диапазоне от примерно 350 до примерно 10000. В других вариантах осуществления пластификаторы включают в себя глицериловые сложные эфиры обычных жирных кислот.
Как отмечено выше, варианты осуществления предпочтительных композиций получают таким образом, что они по существу не содержат эффективного количества традиционного клейкого материала, который может приводить к увеличению любого аспекта из следующих: открытого времени, смачивания подложки, или приклеиваться к адгезивному материалу. Избегая использования агента увеличения клейкости, снижают затраты и освобождают составителя рецептур от использования дефицитных материалов. Более того, агент увеличения клейкости может придавать нежелательный запах предметам одноразового пользования, а также может действовать как носитель пластификаторов с низкой молекулярной массой (таких как технологические масла, которые используют в адгезивах на основе сополимера стирола и бутадиена (SBC)), что может снижать прочность полиэтиленовых материалов заднего листа, используемых в детских подгузниках. Целостность заднего листа приобретает большую важность из-за уменьшения толщины полиэтиленовой пленки, используемой в данных изделиях. Под термином ʺтрадиционные клейкие смолыʺ подразумеваются такие смолы, широкодоступные в области и промышленности производства адгезивов, которые используют в типичных термоплавких адгезивах. Примеры традиционных клейких смол, включенных в данный ряд, включают в себя алифатические углеводородные смолы, ароматически модифицированные алифатические углеводородные смолы, гидрированные полициклопентадиеновые смолы, полициклопентадиеновые смолы, живичные канифоли, сложные эфиры живичных канифолей, экстракционные канифоли, сложные эфиры экстракционных канифолей, талловые канифоли, сложные эфиры талловых канифолей, политерпены, ароматически модифицированные политерпены, терпеновые фенольные смолы, ароматически модифицированные гидрированные полициклопентадиеновые смолы, гидрированные алифатические смолы, гидрированные алифатическо-ароматические смолы, гидрированные терпены и модифицированные терпены, и гидрированные сложные эфиры канифолей. В традиционных рецептурах такие смолы часто используют в количествах, которые находятся в диапазоне от примерно 5 до примерно 65 масс. %, часто примерно от 20 до 30 масс. %.
В дополнительных вариантах осуществления раскрытые здесь композиции необязательно могут содержать антиоксидант или стабилизатор. В раскрытой здесь адгезивной композиции можно использовать любой антиоксидант, известный специалисту обычной квалификации в данной области. Неограничивающие примеры подходящих антиоксидантов включают в себя антиоксиданты на основе аминов, такие как алкилдифениламины, фенилнафтиламин, алкил- или аралкилзамещенный фенилнафтиламин, алкилированные п-фенилендиамины, тетраметилдиаминодифениламин и тому подобное; и затрудненные фенольные соединения, такие как 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол; 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксибензил)бензол; тетракис[(метилен(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксигидроциннамат)]метан (например, IRGANOXTM1 010 от Ciba Geigy, Нью-Йорк); октадецил-3,5-ди-трет-бутид-4-гидроксициннамат (например, IRGANOXTM 1076, коммерчески доступный от Ciba Geigy) и их сочетания. В случае использования количество антиоксиданта в композиции может составлять от примерно более 0 до примерно 1 масс. %, от примерно 0,05 до примерно 0,75 масс. % или от примерно 0,1 до примерно 0,5 масс. % суммарной массы композиции.
В дополнительных вариантах осуществления раскрытые здесь композиции необязательно могут содержать УФ-стабилизатор, который может предотвращать или уменьшать разрушение композиции под действием излучения. В раскрытой здесь адгезивной композиции можно использовать любой УФ-стабилизатор, известный специалисту обычной квалификации в данной области. Неограничивающие примеры подходящих УФ-стабилизаторов включают в себя бензофеноны, бензотриазолы, арильные сложные эфиры, оксанилиды, акриловые сложные эфиры, формамидин, сажу, затрудненные амины, никелевые гасители, затрудненные амины, фенольные антиоксиданты, соли металлов, соединения цинка и сочетания названных. В случае использования количество УФ-стабилизатора в композиции может составлять от примерно более 0 до примерно 1 масс. %, от примерно 0,05 до примерно 0,75 масс. % или от примерно 0,1 до примерно 0,5 масс. % суммарной массы композиции.
В дополнительных вариантах осуществления раскрытые здесь композиции необязательно могут содержать осветлитель, краситель или пигмент. Любой краситель или пигмент, известный специалисту обычной квалификации в данной области, может быть использован в раскрытой здесь адгезивной композиции. Неограничивающие примеры подходящих осветлителей, красителей или пигментов включают в себя флуоресцентные материалы и пигменты, такие как триазин-стильбен, кумарин, имидазол, диазол, диоксид титана и сажу, фталоцианиновые пигменты и другие органические пигменты, такие как IRGAZINB, CROMOPHTALB, MONASTRALB, CINQUASIAB, IRGALITEB, ORASOLB, которые все доступны от Ciba Specialty Chemicals, Территаун, Нью-Йорк. В случае использования количество осветлителя, красителя или пигмента в композиции может составлять от примерно более 0 до примерно 10 масс. %, от примерно 0,01 до примерно 5 масс. % или от примерно 0,1 до примерно 2 масс. % суммарной массы композиции.
Раскрытые здесь композиции также необязательно могут содержать ароматизирующее вещество, такое как отдушка или другое пахучее вещество. Такие ароматизирующие вещества могут удерживаться покровной пленкой или содержаться в высвобождающих агентах, таких как микрокапсулы, которые могут, например, высвобождать ароматизирующее вещество при удалении покровной пленки с композиции или при сжимании композиции.
В дополнительных вариантах осуществления раскрытые здесь композиции необязательно могут содержать наполнитель. Любой наполнитель, известный специалисту обычной квалификации в данной области, может быть использован в раскрытой здесь адгезивной композиции. Неограничивающие примеры подходящих наполнителей включают в себя песок, тальк, доломит, карбонат кальция, глину, диоксид кремния, слюду, волластонит, полевой шпат, силикат алюминия, оксид алюминия, гидратированный оксид алюминия, стеклянные бусины, стеклянные микросферы, керамические микросферы, термопластические микросферы, барит, древесную муку и сочетания названных. В случае использования количество наполнителя в композиции может составлять от примерно более 0 до примерно 60 масс. %, от примерно 1 до примерно 50 масс. % или от примерно 5 до примерно 40 масс. %.
Таблица 1Иллюстративные адгезивные композиции, не содержащие агента увеличения клейкости
Компонент
Вариант осуществления
масс. %
масс. %
масс. %
Аморфный полимер
REXTAC E63 или E65 или их смеси (Sustic technology)
90-10
30-85
75-40
Второй аморфный полимер
Полиизобутилен
0-50
5-45
5-40
Добавка
Наполнитель/разбавитель
0-30
0,1-20
0,1-10
Добавка
Осветлитель
0,001-0,3
0,001-0,1
0,001-0,05
Добавка
Антиоксидант/стабилизатор
0-20
1-20
1-15
Композиции термоплавкого адгезива имеют реологию расплава и термическую стабильность, подходящие для применения с традиционным оборудованием для нанесения термоплавких адгезивов. Смешанные компоненты композиций термоплавкого адгезива имеют низкую вязкость расплава при температуре нанесения, что облегчает, тем самым, течение композиций через аппарат для нанесения покрытия, например, головку или форсунку для нанесения покрытия, так что нет необходимости прибегать к включению в композицию растворителей или масла-наполнителя. Значения вязкости расплава для композиций термоплавкого адгезива находятся в диапазоне от 1500 сП до 3500 сП или примерно от 2000 сП до 3000 сП при выражении в миллипаскалях-секундах или сантипуазах (сП), как определено используя вискозиметр Brookfield thermosel RVT с применением ротора номер 27 при 176,66°C (50 об/мин, 350°F). Композиции термоплавкого адгезива имеют температуру размягчения (стандартный метод испытания ASTM D 3461-97 для метода определения температуры размягчения Mettler Softening Point Method) примерно от 80°C до 140°C, в некоторых вариантах осуществления примерно от 115°C до 130°C. Типичные, но неограничивающие промышленные области применения композиций термоплавкого адгезива включают в себя гигиенические одноразовые изделия широкого потребления, изготовленные из нетканых материалов, пленок, микропористых пленок и так далее, например, подгузники, женские гигиенические прокладки, пеленки, больничные хирургические простыни и мягкие прокладки и так далее, которые приобретают преимущественные характеристики благодаря как гибкости при низкой температуре, стойкости к тепловому воздействию, так и эффективности конечного применения в автоматизированных средствах нанесения композиций термоплавкого адгезива на различные подложки.
Изделия включают в себя предметы, имеющие любые две или более подложек, адгезивно связанных композицией термоплавкого адгезива. Подложки, которые являются адгезивно связанными в таких изделиях, формируют из материалов, таких как картон, бумага, термопластические массы, такие как сложные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат, полиамиды, такие как найлоны, или полипропилен, термоотверждаемые полимеры и сочетания, смеси или слоистые композиты названных, и в некоторых вариантах осуществления включают в себя покрытия из воска, акрилатных полимеров или других материалов; красители, консерванты, стабилизаторы, технологические смазки и тому подобное, а также сочетания любых данных материалов. Подложки включают в себя твердые, непористые предметы и листы, а также пористые предметы и листы, такие как нетканые материалы, бумага, хлопковая вата в листах, растягиваемые и воздухопроницаемые полипропилен и полиэтилен, и их сополимеры и тому подобное.
Другим аспектом являются способы изготовления, в которых применяются композиции термоплавкого адгезива. Способ включает в себя нанесение расплавленных композиций на подложку с последующим контактом адгезивной композиции со второй подложкой в пределах от 0,1 секунды до 5 секунд после нанесения адгезивной композиции на первую подложку, где результатом приведения в контакт является адгезивная связь между подложками.
Еще одним другим аспектом является произведенное изделие, включающее в себя композиции термоплавкого адгезива, где изделие включает в себя по меньшей мере две подложки, адгезивно связанные количеством композиции термоплавкого адгезива. Типичные произведенные изделия включают в себя гигиенические одноразовые изделия широкого потребления, например, подгузники, женские гигиенические прокладки, пеленки и подобные им изделия, такие как изделия, сформированные из сочетания низкоэнергетических и высокоэнергетических материалов, например, пульпы или картона, имеющих полиэтиленовую обертку и/или полипропиленовую этикетку, или нетканых материалов, имеющих защитную пластмассовую верхнюю часть. В общем, изделия, которые предпочтительно связаны с использованием композиций термоплавкого адгезива, приобретают преимущественные характеристики благодаря как гибкости при низкой температуре, стойкости к тепловому воздействию, так и эффективности конечного применения в автоматизированных средствах нанесения адгезивных композиций на подложки.
Рецептуры композиций термоплавкого адгезива составляли путем смешения в расплаве, как описано ниже, причем конкретные компоненты и количества компонентов приведены ниже. В случае изделий, произведенных с использованием адгезивов, изделия могут быть произведены путем формирования адгезивной связи между полимерной пленкой и волокном или волокнистой массой. Изделие может также содержать адгезивную связь, сформированную между полимерной пленкой и нетканым материалом. Дополнительно, изделие может быть произведено путем формирования адгезивной связи между многослойной структурой, содержащей наружный слой полимерной пленки и внутренние компоненты, содержащие систему волокон или нетканый материал.
Адгезивные материалы могут быть использованы в качестве конструкционного адгезива при сборке широкодоступных потребительских одноразовых изделий. Такие изделия включают в себя подгузники для младенцев, подгузники для взрослых, подстилки для матрацев, гигиенические изделия и другие впитывающие изделия. Обычно данные изделия изготовляют, объединяя по меньшей мере одну полимерную пленку с другими пленками и волокнистыми материалами. Волокнистые материалы могут включать в себя материи, такие как тканые или нетканые материалы, волокна в форме волоконных матов, волокнистых сборок, комков из волокон и так далее.
Такие впитывающие изделия типично содержат поглотитель, удерживаемый внутри изделия. Обычно поглотитель покрыт с использованием нетканого внутреннего выстилающего материала. Такие выстилающие материалы содержат высокопроницаемый материал, такой как нетканая структура из штапельного волокна, которая пропускает жидкости или влагу из внутренней части изделия во впитывающий слой. Впитывающий слой или впитывающая структура, сформированные внутри впитывающего изделия, типично содержат набивку из волокнистой массы или целлюлозную, либо древесную пульпу с целью существенного поглощения жидкости или жидких материалов, высвобождаемых во впитывающее изделие. Волокно или ворс может содержать целлюлозное волокно, синтетическое волокно или их смеси, такие как смеси древесного волокна, целлюлозного волокна, полиэтиленового волокна, полипропенового волокна или других волокнистых материалов, часто включающих в себя супервпитывающий материал. Супер- или высоковпитывающие материалы используют, чтобы увеличить впитывающую способность впитывающего изделия. Такие материалы представляют собой органические материалы, включающие в себя модифицированные природные камеди и смолы, но часто включают в себя синтетические полимерные материалы, такие как гидрогели. Карбоксиметилцеллюлоза, соли щелочных металлов и акриловых полимеров, полиакриламиды, поливиниловый спирт, полиэтилен-ангидридные полимеры и сополимеры, полимеры и сополимеры поливинилового простого эфира, полимеры и сополимеры гидроксиалкилцеллюлозы, полимеры и сополимеры поливиниловой сульфоновой кислоты, полиакриловые полимеры, поливинилпирролидоновые полимеры и сополимеры могут быть использованы для получения поглощающей функции.
Соли нетканого материала, использованные в таких одноразовых изделиях, типично представляют собой в общем плоские структуры, содержащие связанную сборку природного или синтетического волокна.
Такие нетканые материалы часто изготавливают, используя разнообразные технологии, включая связывание штапельного волокна, связывание волокна из расплава и так далее. Такие нетканые материалы часто изготавливают путем неупорядоченного размещения волокон или ровниц по существу в неупорядоченном расположении, а затем их термически соединяют друг с другом, используя связывающие характеристики, внутренне присущие волокнам, или связывая волокна, используя смоляные материалы, нанесенные на волокна. Для изготовления нетканых материалов могут быть использованы различные полимеры, включая полиолефины, сложные полиэфиры, полимеры этилена и винилацетата, полимеры этилена и акриловой кислоты и другие.
Наружная поверхность изделия часто содержит полимерную пленку, которая непроницаема для жидкостей. В некоторых аспектах наружные полимерные пленки могут быть дополнительно модифицированы, используя дополнительные наружные слои, чтобы получить более выраженный матерчатый или нетканый характер у наружной полимерной пленки. Наружная пленка типично содержит единственный слой полимерной пленки, но может представлять собой многослойную пленочную структуру. Типичные полимерные листовые материалы содержат полимеры, обладающие высокой прочностью на разрыв, включающие в себя сложные полиэфиры, полиолефины или другие термопластические листовые материалы, которые могут быть сформованы в пленочные слои. Полиолефиновые или сложные полиэфирные полимерные материалы часто формуют в листы и подвергают обработке для того, чтобы повысить прочность, гибкость и сопротивление проколу. Технологии, включающие двуосное ориентирование, тепловую обработку или обработку поверхности, могут улучшить характеристики пленок в случае полимерных пленок. Такие полимерные пленки часто имеют толщину, которая находится в диапазоне от примерно десяти до примерно одной сотни микрон.
Один вариант осуществления поглощающего изделия, который был упомянут, содержит непроницаемую и воздухопроницаемую полимерную пленку и материю, прокладку или мат из поглощающего слоя и нетканый внутренний слой. Данная трехкомпонентная структура собрана с использованием адгезива, который нанесен с использованием производственной технологии, которая приводит к приклеиванию нетканого внутреннего слоя к полимерной пленке, причем поглощающий слой удерживается между ними.
Адгезивные композиции могут быть нанесены на подложку в виде расплава в форме термоплавкого адгезива или могут быть нанесены в виде покрытия, нанесены или распылены на полимерный пленочный нетканый материал или поглощающую прокладку. Адгезивы типично наносят, используя нанесение через щель, распыление или мелкодисперсное разбрызгивание, в виде бусин, точечного рисунка, спирального рисунка или другого традиционного рисунка, используя такую технологию нанесения, как Nordson. В предпочтительном варианте осуществления адгезивную композицию наносят на подложку, используя щелевое устройство нанесения (используя устройство Nordson TrueCoat или устройство нанесения Speed-Coat) при увеличенной скорости машины.
-2
-2
-2
-2
Материал типично наносят в количестве от примерно 0,1 до примерно 20 или от примерно 0,2 до примерно 10 или от примерно 0,3 до примерно 15 грамм на квадратный метр (г-м) конечного связанного материала. Адгезивный материал может быть использован в наносимом количестве от 0,5 до 2 г-м, от 0,6 до 1,7 г-м или от 0,7 до 1,5 г-м в случае гигиенических изделий или одноразовых подгузниковых изделий. Похожие низкие наносимые количества могут быть реализованы в случае структуры гигиенической прокладки, эластичной накладки и других одноразовых изделий. Особенно предпочтительные области применения раскрытых материалов включают конструкцию детского подгузника, конструкцию корпуса подгузника, стабилизацию сердцевины подгузника, ламинирование внешней оболочки подгузника, конструкцию женской гигиенической прокладки и стабилизацию ее сердцевины, адгезивную полоску женской гигиенической прокладки и так далее.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Ряд композиций термоплавкого адгезива готовили путем смешения первого аморфного сополимера, второго совместимого сополимера и антиоксиданта в условиях смешения при повышенных температурах с образованием полностью гомогенизированного расплава. Температуры смешения варьировались от примерно 135°C до примерно 200°C, предпочтительно от примерно 150°C до примерно 175°C, насколько это было необходимо для получения однородности. Общепринятый нагреваемый смеситель с перемешивающей лопастью (WiseStir) использовали для обеспечения полной гомогенизации конечной адгезивной композиции в нагретом контейнере.
Примеры 1-3
Рецептуры композиций термоплавкого адгезива составляли путем смешения в расплаве, как описано ниже, причем конкретные компоненты и количества компонентов показаны в нижеследующей Таблице 2.
Таблица 2Экспериментальные препараты
Компонент
Пример 1(масс. %)
Пример 2(масс. %)
Пример 3(масс. %)
Rextac E-65 (сополимер 1-бутена)
44,5
54,5
Rextac E-63 (сополимер 1-бутена)
30
20
Rextac 2830 (сополимер 1-бутена)
70
Indapol H-1900 Полиизобутилен (MW 2500)
24,99
24,99
29,49
Irganox 1010 (Стабилизатор)
0,5
0,5
0,5
Benotex OB (Оптический осветлитель)
0,01
0,01
0,01
Вязкость, определенная на приборе Brookfield DV-II+pro, (сП), скорость вращения 10 об/мин, ротор № SC4-27
250°F (121°C)
31000
23825
18200
275°F (135°C)
13650
13175
10250
300°F (149°C)
6265
6875
6050
325°F (163°C)
4090
4460
3850
350°F (177°C)
3245
3060
2595
Температура размягчения по Mettler (°C)
116
115
91
Плотность (г-cm-<sup>3</sup>)
0,87
0,87
0,87
Сравнительные примеры 1 и 2
Рецептуры композиций термоплавкого адгезива составляют путем смешения в расплаве, как описано ниже, причем конкретные компоненты и количества компонентов показаны в нижеследующей Таблице 3.
Таблица 3Экспериментальные препараты
Компонент
Сравнительный пример 1(масс. %)
Сравнительный пример 2(масс. %)
APAO
75
Rextac E-63 (сополимер 1-бутена)
75
Полиизобутилен
25
Белое масло
25
Irganox 1010 (Стабилизатор)
0
0
Benotex OB (Оптический осветлитель)
0
0
Сравнительные примеры 1 и 2 образуют неоднородную композицию, которая имеет недостаточную когезионную/адгезионную прочность для того, чтобы их можно было измерить.
Таблица 4Результаты испытаний
Опыт
Способ нанесения - нанесение горячего расплава с помощью Nordson
Вносимое количество (г-м<sup>-2</sup>) через отверстие шириной
Темп. (°F/°C)
Зазор
Давление воздуха (фунт на дюйм<sup>2</sup>/ Паскаль)
Скорость сетки (дюйм-сек<sup> -1</sup>/м-сек<sup> -1</sup>)
Пр.
Пр.
Пр.
Максимальный отрыв(г-дюйм<sup>--1</sup> /г-см<sup>--1</sup>)
Средний отрыв(г-дюйм<sup>--1</sup> /г-см<sup>--1</sup>)
Сила отрыва(Н-см<sup>-1</sup>)
1
Щель/головка TrueCoat
0,75
320/160
2000/50,8
Пр. 2
190/74,8
93/36,6
0,37
2
Щель/головка TrueCoat
1
310/154,4
2000/50,8
Пр. 2
202/79,5
110/43,3
0,43
3
Щель/головка TrueCoat
1
320/160
2000/50,8
Пр. 2
217/85,4
134/52,8
0,53
4
Щель/головка TrueCoat
1
330/165,6
2000/50,8
Пр. 2
212/83,5
131/51,6
0,52
5
Щель/головка TrueCoat
1
315/157,2
2000/50,8
Пр. 2
205/80,7
110/43,3
0,43
6
Щель/головка TrueCoat
0,5
320/160
2000/50,8
Пр. 2
111/43,7
58/22,8
0,23
7
Щель/головка TrueCoat
0,75
320/160
2000/50,8
Пр. 2
161/63,4
95/37,4
0,37
8
Щель/головка TrueCoat
0,5
320/160
2000/50,8
Пр. 1
126/49,6
70/27,6
0,28
9
Щель/головка TrueCoat
0,75
320/160
2000/50,8
Пр. 1
181/71,3
100/39,4
0,39
10
Щель/головка TrueCoat
0,5
320/160
2000/50,8
Пр. 3
117/46,1
62/24,4
0,24
11
Щель/головка TrueCoat
0,75
320/160
2000/50,8
Пр. 3
152/59,8
93/36,6
0,37
12
Щель/головка TrueCoat
1
320/160
2000/50,8
Пр. 3
192/75,6
123/48,4
0,48
13
Форсунка Signature
1
360/182,2
40/0,276
2000/50,8
Пр. 2
154/60,6
92/36,2
0,36
14
Форсунка Signature
1
360/182,2
45/0,310
2000/50,8
Пр. 2
164/64,6
96/37,8
0,38
15
Форсунка Signature
1
360/182,2
45/0,310
2000/50,8
Пр. 2
189/74,4
102/40,2
0,4
16
Форсунка Signature
1,25
360/182,2
45/0,310
2000/50,8
Пр. 2
201/79,1
123/48,4
0,48
17
Форсунка Signature
1,25
360/182,2
45/0,310
2000/50,8
Пр. 3
187/73,6
116/45,7
0,46
18
Форсунка Signature
1
360/182,2
45/0,310
2000/50,8
Пр. 3
158/62,2
88/34,6
0,35
19
Форсунка Signature
1
360/182,2
45/0,310
2000/50,8
Пр. 1
197/77,6
122/48,0
0,48
20
Форсунка Signature
1,25
360/182,2
45/0,310
2000/50,8
Пр. 1
232/91,3
138/54,3
0,54
Все испытания показывают адгезию и хорошее связывание. Данные опытов 2, 3, 4, 5, 9, 12, 15, 16, 17, 19 и 20 показывают значения, которые все превышали требования для успешного производства конструкций.
Данные указывают на то, что материалы будут обеспечивать превосходное конструкционное связывание в одноразовых поглощающих изделиях. Следует отметить, что вязкость относится к сопротивлению течению материала в определенных условиях. Данное отличительное свойство определяет текучесть, степень смачивания и проникновение расплавленного полимера в подложку. Она указывает на его пригодность к обработке и практическую полезность в качестве термоплавкого адгезивного материала.
Вязкость расплава обычно непосредственно связана с молекулярной массой полимера, и ее приводят миллипаскалях-секундах (мПа•с) или сантипуазах (сП), используя для ее определения вискозиметр Brookfield DV-II+Pro (скорость вращения 10 об/мин, ротор № SC4-27) при указанной температуре.
Температуру размягчения по Mettler в градусах Цельсия или градусах Фаренгейта обычно измеряют, используя способ ASTM D3104. Аморфная природа полиолефиновых материалов приводит к температуре плавления, которая не является резко или определенно выраженной. Точнее, по мере того как температура увеличивается аморфные полимеры постепенно превращаются из твердого материала в мягкий материал, а затем в жидкий материал. Зачастую не отмечается явно выраженная температура стеклования или плавления. В данном температурном испытании обычно измеряют точную температуру, при которой диск образца полимера, нагретый со скоростью 2°C в минуту или 10°F в минуту, становится достаточно мягким, чтобы позволить объекту, с помощью которого проводится испытание, то есть стальному шару (граммы) пройти сквозь образец. Температура размягчения полимера, приведенная в градусах Цельсия или градусах Фаренгейта, важна, поскольку она обычно указывает на стойкость полимера к нагреву, подходящие для применения температуры и температуры затвердевания.
-2
-1
-1
Значения из испытания на отрыв получали путем формирования слоистого образца из нетканой (11,6 г-м) микропористой полиэтиленовой пленки SMS (0,5 мл/0,127 микрон), используя условия ламинирования, приведенные в Таблице 4. Слоистый образец нарезают на полоски шириной 1 дюйм/25,4 мм в поперечном направлении. Силу отрыва измеряли путем разделения слоистого образца при комнатной температуре, используя измеритель отрыва TMax при скорости 20 дюйм-сек/50,8 см-сек, причем максимальную силу усредняли за период 15.
Пункты формулы изобретения могут надлежащим образом содержать любой из раскрытых или упомянутых элементов, состоять из него или состоять по существу из него или по существу не содержать его. Иллюстративно описанное здесь изобретение также может быть надлежащим образом реализовано на практике в отсутствии любого элемента, который специально не раскрыт в данной заявке. Различные описанные выше варианты осуществления приведены лишь для иллюстрации и не должны истолковываться как ограничивающие прилагаемую формулу изобретения. Различные модификации и изменения могут быть внесены, не следуя проиллюстрированным и описанным здесь служащим в качестве примера вариантам осуществления и вариантам применения, и такие модификации и изменения составляют сущность и объем нижеследующей формулы изобретения.