抗撕裂層壓體的制作方法

專利名稱：抗撕裂層壓體的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及可拉伸層壓體，其包括對撕裂、洞、孔、或其它間斷的非期望增長表現出改善的抗性的膜。具體地，本發明涉及包括由彈性體聚合物形成的彈性體膜材料的層壓體，所述彈性體聚合物表現出合適的應變結晶性能(尤其是在該膜中的撕裂或其它間斷的前部末端)，從而有助于抵抗所述撕裂或間斷的非期望增長。
背景技術：
包括膜(尤其是彈性膜)的可延展層壓材料常用于多種多樣的應用。例如，一次性吸收制品通常包括依賴彈性體層壓材料所提供的彈性性能的一個或多個組件來在穿著者穿著該制品時提供舒適的適形貼合性。雖然已知彈性膜在某些吸收制品組件(例如，側片、腰帶、腿帶)中提供期望的彈性性能，但是所述膜可能不在該制品穿著者的皮膚上提供期望的觸感(例如，柔軟性和光滑度)。因此，所述彈性膜通常接合到另一種材料，其旨在保持接觸穿著者的皮膚并且提供期望的觸感。例如，將彈性膜層夾于兩個可塑性延展非織造層之間并不少見，所述可延展非織造層經選擇以提供期望的柔軟感覺。在一些情況下，例如，當需要彈性層壓材料時，層壓體可經受增量拉伸方法，其有時稱為活化。增量拉伸方法使所述層壓體的可塑性延展非織造材料永久性地機械變形，這降低了所述非織造材料的抗拉伸趨勢。但是所述膜層仍然表現出期望的彈性性能。常規增量拉伸方法和其它嚴格的制造方法(例如，壓花、高壓粘結、熱粘結)的一個缺點在于洞、撕裂、或其它間斷在層壓體的彈性膜層中的非期望形成。另外，常規的彈性膜材料可在經受正常磨損和使用期間的制品撕裂(例如，接觸尖銳物體、受到穿著者的拉拽、穿著者的劇烈活動和/或在穿著期間經受的重復性機械應力)時形成洞或撕裂。最初，撕裂開始可能很小并且對于膜、層壓體、制品組件、和/或制品的期望的功能而言相對無關緊要，但是隨著撕裂尺寸的增長(例如，由于通常與所述層壓體的使用相關聯和/或在制造過程中的機械性嚴苛條件)，所述膜、層壓體、制品組件、或制品發生嚴重損壞的可能性升高。制品或組件的非預期嚴重損壞通常是非期望的，但是當所述制品是一次性吸收制品(諸如尿布或訓練褲)時該制品或組件嚴重損壞的結果可能尤為惡劣。例如，尿布或褲子的內容物可從該制品滲出，和/或該制品可能甚至與穿著者分離。在某些應用中，可能期望提供包含膜的層壓體，所述膜具有預成形的間斷(例如，一個或多個孔，所述孔至少部分地延伸穿過該膜和/或層壓體的厚度)以便控制例如所述層壓體的透氣性、對液體和/或固體的滲透性、不透明度、延展性等。但是膜和/或層壓體中的開口(無論是期望的還是非期望的)均可能增長并且最終導致該膜和/或層壓體預期功能的部分或完全損壞此外，至少一些制造商期望更薄/更低基重的膜來降低與將該膜結合層壓體和/或制品中相關的材料成本。與膜中的撕裂、洞和孔的形成相關聯的潛在問題在更薄/更低基重的膜中可能甚至更為尖銳。為了降低可延展層壓體中的彈性膜由于洞、撕裂和/或孔的存在而導致損壞的可能性，可能期望提高該膜的強度。然而，提高膜的強度通常是指增加膜的厚度或者由不同的材料形成膜，兩者均可對制造該層壓體的成本和/或復雜度和/或該層壓體對特定用途的適宜性造成不利影響。例如，在旨在用于一次性尿布側片的層壓體中使用更結實的膜可能提高所述側片對穿著者的皮膚所施加的壓力，有可能引起對穿著者不期望的紅印和/或不適。另外，提高膜的總體強度可能僅僅改善了膜和/或層壓體對洞或撕裂的初始形成的抗性，并非對其隨后增長的抗性。用于降低膜中(尤其是低基重膜中)的撕裂、洞和/或孔的非期望增長的可能性的另一種方法包括將一個或多個增強層與該膜接合。例如，可使用一種或多種通常已知的“皮膚層”形成該膜(例如，通過共擠出方法)。然而，加入皮膚層來改善膜和/或包含該膜的層壓體的性能可能不利地提高了產生所述層壓體的成本和/或復雜度，并且/或使該層壓體不適于其預期用途。因此，仍然需要提供包含彈性膜的可延展層壓體，所述彈性膜不使用附加增強材料下在多種環境(例如，低基重下)中表現出對撕裂、洞、和/或孔的增長的抗性。因此，期望提供一種包含彈性膜的可延展層壓體，所述彈性膜表現出對撕裂、洞或孔的增長的改善的抗性。

發明內容
為了提供對上述問題解決方案，本文的至少一個實施例公開了抵抗洞、撕裂或孔的增長的多層層壓材料。所述層壓體包括至少一個可延展非織造層，其以面對面關系接合到至少一個彈性體膜層。所述彈性體膜層包含SEEPS彈性體嵌段共聚物，其具有介于約10°C和20°C之間的Tm。所述層壓體具有根據層壓體完整性測試超過約2小時的層壓體完整時間。


圖1為吸收制品的平面圖。圖2是示出在滯后測試期間生成的示例性應力-應變曲線的圖表。圖3是用于DSC測試的時間對溫度的圖表。圖4A是根據層壓體完整性測試繪制的示例性層壓體樣品的頂部平面圖。圖4B是圖4A中的樣品的側視圖。
具體實施例方式定義“吸收制品”是指吸收和容納身體滲出物的裝置，并且更具體地是指緊貼或鄰近穿著者的身體放置以吸收和容納各種從身體排放的滲出物的裝置。示例性吸收制品包括尿布、訓練褲、套穿褲型尿布(即，如美國專利6，120，487中所示具有預成形的腰部開口和腿部開口的尿布)、可重復扣緊的尿布或褲型尿布、失禁短內褲和內衣、尿布固定器和襯里、婦女衛生衣服例如緊身短褲襯里、吸收插件等。“活化”是可塑性延展材料的機械變形，其導致可延展材料在材料的X-Y平面中的活化方向上的永久性伸長。例如，當纖維網或纖維網的一部分經受使得材料應變超過塑性出現的應力時發生活化，所述應變可包括或者不包括材料或材料一部分的完全機械損傷。包括接合到可塑性延展材料的彈性材料的層壓體的活化通常導致所述塑性材料的永久性變形，同時所述彈性材料基本上回復至其初始尺寸。“活化”和其變體是指使材料經受活化過程。“孔”是指在膜制造或層壓制造期間在膜中有意加入的開口，其旨在賦予期望的特性諸如透氣性。孔的增長是由于膜臨近所述孔的部分的機械性損壞所導致的孔尺寸的增大。“基重”是材料的片材或纖維網的質量除以其表面積。本文的基重單位是克/平方米(g/m2)。“可透氣的”是指在下述的透氣率測試中給出介于5和50m3/m2/min之間的透氣率值的膜或層壓體。“共聚物”是指衍生自兩種或更多種單體種類的聚合物，其中所述聚合物鏈各包含來自多于一種單體種類的重復單元。“結晶熔融溫度”通過差示掃描量熱法確定，其在下文更詳盡地描述。熔融吸熱峰溫度以特定晶體群體的Tm(Tpm，根據ASTM D3418-08)獲取。本發明的材料可具有一個或多個熔融吸熱峰。“設置”是指某個構件定位在相對于另一個構件的特定位置中。“彈性的”、“彈性體的”和“可彈性延展的”是指材料在給定負荷下拉伸至少50%而不破裂或斷裂以及在釋放負荷時所述彈性材料或組件表現出至少80%的恢復率(即，具有小于20%的永久變形率)的能力。例如，具有IOOmm初始長度的彈性材料可拉伸到至少150mm(50%拉伸)，并且在移除力時，縮回到IlOmm的長度(即，具有IOmm或10%的永久變形率)。拉伸(有時稱為應變、百分比應變、工程應變、拉伸比、或伸長率)連同恢復率和永久變形率可各自根據下文更詳盡描述的滯后測試進行確定。然而，應當了解，彈性的這種定義并不適用于不具有合適尺寸(例如，不夠寬)以適當地經受滯后測試的材料。相反，如果在施加偏置力時它可拉伸到至少50%，并且在釋放偏置力時基本上回復到其初始長度(即，表現出小于20%的永久變形率)，則認為此類材料具有彈性。“可延展的”是指拉伸或伸長至少50%而不破裂或斷裂的能力。“膜”是指片狀材料，其中該材料的長度和寬度遠遠超過該材料的厚度(例如，IOX、50X、或甚至1000X或更多)。膜通常是液體不可滲透的，但可被構造成可透氣的。“洞”是指膜中的非期望開口，在斷裂力學上其可發揮“斷裂”的作用。洞的增長是由于膜臨近所述洞的部分的機械性損壞所導致的洞尺寸的增大。“接合”是指如下構型，其中利用這些構型可通過將一個構件直接固定到另一個構件，從而使該構件直接固定到另一構件；也指如下構型，其中利用這些構型將一個構件固定到一個或多個中間構件，然后再把中間構件固定到其它構件，從而使該構件間接固定到另一個構件。“層壓體”是指通過本領域已知的任何合適的方法(例如粘合劑粘結、熱粘結、超聲粘結、或采用非加熱或加熱的圖案輥的高壓粘結)彼此相結合的兩種或更多種材料。“縱向”是指當所述制品處于平展未收縮狀態時與從吸收制品的腰部端邊到相對的腰部端邊，或者在雙重折疊的制品中從腰部端邊到襠的底部基本上垂直運行的方向。在縱向的45度以內的方向被認為是“縱向”。“橫向”是指從制品的一個側邊延伸到相對的側邊并且大致垂直于縱向的方向。在橫向的45度以內的方向被認為是橫向。“縱向”或“MD”是在制造過程中平行于纖維網行進方向的方向。“橫向”或“⑶”是基本上垂直于MD的方向并處于大致由纖維網限定的平面中。“非織造材料”是指通過例如紡粘法、熔噴法、氣流成網法、共成形(coforming)法、粗梳法、水刺法等方法由連續的(長的)長絲(纖維)和/或不連續的(短的)長絲(纖維)以無規則方式交叉制成的多孔纖維材料。非織造材料的纖維可使用常規的技術結合在一起，諸如熱點粘結、超聲點粘結、粘合劑圖案粘結和粘合劑噴涂粘結。非織造材料不具有紡織絲或針織長絲圖案。非織造材料可為液體可滲透的或不可滲透的。“塑性的”和“可塑性延展的”是指材料在給定負荷下拉伸至少50%而不破裂或斷裂以及在釋放負荷時材料或組件表現出至少20%的永久變形率(即，恢復率小于80% )的能力。例如，當經受下述滯后測試時，具有IOOmm初始長度的可延展材料可至少拉伸到150mm(50%拉伸)，并且在移除作用力時，材料縮回到35mm的長度(即具有35mm的永久變形率(35%的永久變形率))。“松弛的”是指構件、材料或組件的靜止狀態，在該狀態除重力外基本上無外力作用于該構件。“撕裂”是指膜中與該膜的一個或多個邊緣相交的非期望開口，在斷裂力學上其可發揮“斷裂”的作用。撕裂的增長是由于膜臨近所述撕裂的一個或多個部分的機械性損壞所導致的撕裂尺寸的增大。“纖維網”是指能夠被纏繞成卷的材料。纖維網可為膜、非織造材料、層壓體、開孔膜和/或層壓體等。纖維網的正面是指其二維表面中的一個，與其邊緣相對。“X-Y平面”是指由使纖維網運動的MD和⑶或者材料片的長度和寬度限定的平面。聚合物多種彈性體聚合物可用于制備彈性膜。彈性體聚合物的非限制性例子包括均聚物、嵌段共聚物、無規共聚物、交替共聚物、接枝共聚物等。尤其適用于表現出抗撕裂增長性的膜的聚合物是嵌段共聚物，其通常由不同重復單元的嵌段(或鏈段)制成，所述嵌段各自有助于該聚合物的性能。認為嵌段共聚物有用的一個原因(至少部分地)是由于共聚物的嵌段彼此共價鍵合并且形成微相分離結構，其具有提供良好可延展性的橡膠結構域，同時玻璃端嵌段結構域提供機械完整性(例如，良好機械強度以及避免了非期望的應力弛豫或流動)。適用于本文的嵌段共聚物可表現出彈性體和熱塑性兩種特性。例如，端嵌段可形成在最終使用期間主要的溫度(例如，20°C -40°C )下展示出硬的剛性機械性能的結構域，由此而向整個聚合物增加了剛性和強度。此類端嵌段有時稱為“硬嵌段”。中嵌段可容受與彈性體相關聯的較大變形并且當該材料受到應力時(即，受到拉伸或延伸)提供回縮力。此類中嵌段有時稱為“軟嵌段”或“類橡膠嵌段”。適用于本文的嵌段共聚物包括至少一個硬嵌段(A)和至少一個軟嵌段(B)。嵌段共聚物可具有多個嵌段。在某些實施例中，嵌段共聚物可為A-B-A三嵌段共聚物、A-B-A-B四嵌段共聚物、或A-B-A-B-A五嵌段共聚物。其它合適的共聚物包括具有端嵌段A和A'的三嵌段共聚物，其中A和A'衍生自不同的化合物。在某些實施例中，所述嵌段共聚物可具有多于一個的硬嵌段和/或多于一個的軟嵌段，其中每個硬嵌段可衍生自相同或不同的單體且每個軟嵌段可衍生自相同或不同的單體。合適的硬嵌段組分具有超過25°C或45°C或甚至65°C但通常低于100°C的玻璃化轉變溫度(Tg)。硬嵌段部分可衍生自乙烯基單體，所述乙烯基單體包括乙烯基芳烴諸如苯乙烯和a-甲基苯乙烯或它們的組合。軟嵌段部分可為衍生自共軛脂族二烯單體的聚合物。軟嵌段單體通常包含少于6個碳原子。合適的二烯單體(諸如，例如，丁二烯和異戊二烯)可作為聚合形式或以其氫化形式使用。合適的軟嵌段聚合物包括聚(丁二烯)、聚(異戊二烯)和乙烯/丙烯共聚物、乙烯/ 丁烯共聚物等。在某些實施例中，可能期望使所述共聚物或其部分(例如，中嵌段或端嵌段)中所包含的任何殘余烯屬雙鍵部分或完全地氫化。在尤其合適的實施例中，彈性體聚合物可為苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(“SEEPS”)嵌段共聚物，其包括兩個各約8kg/摩爾的聚苯乙烯端嵌段和45kg/摩爾的中嵌段。所述中嵌段可例如通過共聚異戊二烯和丁二烯并然后氫化來形成。可能期望氫化所述共聚物，使得所述中嵌段中95-99%或甚至98-99%的初始C = C雙鍵飽和，但是使聚苯乙烯端嵌段芳香性保持無損。如果氫化程度過低，則該聚合物可開始失去其經受應變誘導結晶的能力。據信，不受理論的限制，聚合物中的應變誘導結晶對于向由這種聚合物制成的膜提供抗撕裂性特性是重要的。在某些實施例中，將異戊二烯和丁二烯共聚產生類橡膠中嵌段可產生在共聚單體序列和乙烯基含量兩者上均有所變化的共聚物。雖然SEEPS共聚物是嵌段共聚物，但是乙烯-乙烯-丙烯(“EEP”)中嵌段相對嵌段或交替共聚物而言更是無規共聚物。但是可存在隨機性的輕微偏離。所述隨機性的偏離以及共聚物的乙烯基含量可通過調節聚合期間的條件進行控制。例如，異戊二烯與丁二烯共聚，隨后氫化，可產生多種分枝型。下表I例示了可能產生的不同分枝型。盡管有甲基分枝的部分例外，但是所述分枝通常并不“貼合”于聚乙烯型晶體，并且因此而降低了中嵌段的結晶度和Tm。例如，SEEPS嵌段共聚物的中嵌段在低于_50°C的溫度下可為約7%結晶的，并且具有約0°C的Tm。相比之下，基本上無分枝的聚乙烯為約75%結晶的，并且具有約135°C的Tm。表I
權利要求
1.一種多層層壓材料，其抵抗撕裂、洞或孔的增長，所述層壓體包括:至少一個可延展非織造層，其與至少一個彈性體膜層以面對面關系接合，所述彈性體膜層具有介于約10°c和約20°C之間的Tm并且具有根據層壓體完整性測試超過約2小時的層壓體完整時間。
2.根據權利要求1所述的多層層壓體，其中所述彈性體膜層包含SEEPS或SEBS彈性體嵌段共聚物。
3.根據權利要求1-2中任一項所述的多層層壓體，其中所述層壓體完整時間超過約5小時。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的多層層壓體，其中所述彈性體膜層具有超過約I小時的損壞時間值。
5.根據權利要求4所述的多層層壓體，其中所述損壞時間超過約12小時。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的多層層壓體，其中所述彈性體膜層夾于兩個或更多個非織造層之間。
7.根據權利要求1-5中任一項所述的多層層壓體，其中所述非織造層是可塑性延展的并且所述非織造層的至少一部分被活化。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的多層層壓體，其中所述層壓體是能夠透氣的。
9.根據權利要求1-5中任一項所述的多層層壓體，其中所述非織造層是可彈性延展的。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的多層，其中所述彈性體膜層夾于兩個可彈性延展非織造層之間，所述非織造層與所述膜層的相對側以粘結方法接合。
11.根據權利要求10所述的多層層壓體，其中所述非織造層之一的至少一部分被活化。
12.根據權利要求10-11中任一項所述的多層層壓體，其中所述非織造層中的至少一個被構造為紡粘-熔噴-紡粘非織造層。
13.根據權利要求10-12中任一項所述的多層層壓體，其中所述層壓體完整時間超過約5小時。
14.根據權利要求10-13中任一項所述的多層層壓體，其中所述彈性體膜材料具有至少約I小時的斷裂時間。
15.根據權利要求1-14中任一項所述的多層層壓體，其中所述層壓體結合到吸收制品中作為組件，所述組件選自頂片、底片、外覆蓋件、翻邊、側片、耳片、扣件、以及這些的組合。
全文摘要
本發明提供了一種多層層壓材料，其抵抗洞、撕裂或孔的增長并且包括與彈性體膜層以面對面關系接合的可延展非織造層。所述彈性體膜層包含SEEPS彈性體嵌段共聚物，其具有介于10℃和20℃之間的Tm。所述層壓體表現出超過2小時的層壓體完整時間。
文檔編號B32B27/12GK103209828SQ201280003605
公開日2013年7月17日 申請日期2012年2月14日 優先權日2011年2月14日
發明者T·L·曼斯菲爾德 申請人:寶潔公司