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CN109803822A - 隐性弹性烯烃膜层合物及制备结合其的吸收制品的方法 - Google Patents

隐性弹性烯烃膜层合物及制备结合其的吸收制品的方法 Download PDF

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CN109803822A
CN109803822A CN201780062850.6A CN201780062850A CN109803822A CN 109803822 A CN109803822 A CN 109803822A CN 201780062850 A CN201780062850 A CN 201780062850A CN 109803822 A CN109803822 A CN 109803822A
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CN
China
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film
composite material
polymer
heat
shrinked
Prior art date
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Pending
Application number
CN201780062850.6A
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English (en)
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C·A·巴尔内斯
L·C·博格斯
I·R·博加德
J·R·小费茨
D·W·海塞
S·E·詹金斯
L·E·齐默尔曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kimberly Clark Worldwide Inc
Kimberly Clark Corp
Original Assignee
Kimberly Clark Worldwide Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

提供一种隐性弹性膜层合物，所述隐性弹性膜层合物包括主要包含烯烃弹性体的膜。将所述膜拉伸并保持在拉伸状态，以赋予所需的隐性弹性水平，使得经调节的膜层合物在例如通过加热而激活时收缩。所述隐性弹性膜层合物可有利地用于制造各种弹性化制品，包括吸收性个人护理制品，方式是通过在附接到所述制品上之后激活隐性弹性，从而使所述膜层合物所附接的部件起皱和弹性化。

Description

隐性弹性烯烃膜层合物及制备结合其的吸收制品的方法
本申请要求2016年10月31日提交的美国临时专利申请序列号No.62/415186的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。
背景技术
弹性材料通常结合到佩戴在身体上或身体周围的许多制品中，以便改善它们更好地适合身体轮廓的能力。通常采用弹性材料的这类制品的实例包括尿布、训练裤、成人失禁用衣服、个人防护服、包裹绷带等。然而，弹性材料通常表现出不希望的手感和/或柔软度水平。因此，考虑到皮肤接触的可能性，通常在个人护理制品和衣服中使用弹性复合材料。弹性复合材料可以例如由弹性膜和一种或多种外面料材料(例如非织造织物)形成，从而提供所需手感和柔软度。非织造织物可接合至弹性膜，同时膜处于拉伸状态，使得非织造织物在膜回缩时可聚集在非织造织物粘结至膜的位置之间。所得的弹性复合材料之后可以拉伸到这样的程度：非织造织物在粘结位置之间聚集，聚集物的展开和拉平允许弹性膜和复合材料伸长。拉伸粘结的复合材料的实例公开于例如Vander Wielen等的US4720415以及Wright的US5385775中。然而，遗憾的是，复合材料的可拉伸性质经常在结合所述复合材料的制品的制造过程期间引起问题。例如，使卷起的复合材料退绕所需的力可以在弹性制品处于张力下的同时至少部分地延伸弹性复合材料。可拉伸复合材料的这种部分延伸可能使得难以正确地测量弹性材料在最终产品中的所需量及其在其中的定位。此外，多层制品的制造可能要求将可延伸性赋予制品本身，并且Vander Wielen和Wright的方法由于其性质而不易于应用于复杂多组分制品的制造。就此而言，相当程度的隐性弹性将是所希望的。
具有隐性弹性的弹性复合材料是已知的，包括例如Hughes等的US7585382中描述的那些。就此而言，Hughes利用烯烃和非烯烃弹性体的混合物，以便在拉伸时产生晶畴，使得随后施加的热量使所述域返回到它们的未取向状态并且使拉伸的膜收缩。然而，Hughes需要使用相对昂贵的聚合物组分以及额外的共混和配混步骤。
因此，仍然需要改进的隐性弹性复合材料以及制备其的方法，所述改进的隐性弹性复合材料主要由烯烃聚合物形成，所述烯烃聚合物在热激活时具有强回缩力并且在再激活和放入最终产品之前具有显著较小的弹性。
发明内容
本发明提供一种可热收缩复合材料，其包括；具有聚合物部分的弹性膜，所述聚合物部分包含至少90％的半结晶聚烯烃聚合物；和间歇地粘结到所述弹性膜上的支撑层，并且其中所述复合材料在72℃下的热收缩率大于约15％。在某些实施例中，所述弹性膜的聚合物部分可基本上完全包含烯烃聚合物，并且在其他方面，基本上完全包含半结晶聚烯烃聚合物，例如密度介于约0.85g/cm3和0.90g/cm3之间的那些。此外，在某些实施例中，弹性膜可包含乙烯聚合物、丙烯聚合物及其共混物。此外，在某些实施例中，支撑层可包括织物，例如基重小于约20g/M2且拉伸强度大于约50g-f的非织造织物。
还提供了制造弹性制品的方法，其包括以下步骤：(i)熔融挤出具有聚合物部分的挤出物，所述聚合物部分包含至少90％的半结晶烯烃聚合物；(ii)冷却所述挤出物以形成温度介于约10℃和约50℃之间的膜；(iii)然后将所述膜拉伸至介于其初始长度的2倍和7倍之间；(iv)将支撑层在间歇位置处粘结到拉伸膜以形成复合材料；(v)在张力下将所述复合材料卷绕到卷绕辊上，使得所述复合材料回缩小于其长度的约80％(相对于粘结时的长度)；(vi)将张紧的复合材料在所述辊上老化至少24小时，从而形成可热收缩复合材料；(vii)将所述可热收缩复合材料在彼此远离的两个位置处附接到所述制品的单个部件或者附接到所述制品的彼此远离的至少两个部件；(viii)对所述可热收缩复合材料施加热量，其中所述复合材料收缩并起到在附接点之间向内拉动的作用，并且使所述附接点靠近彼此移动，从而在所述制品内形成弹性化区域。在某些实施例中，可采用所述方法来形成尿布或其他衣服的弹性部件，例如形成弹性化腰带、侧片、后片、前片和/或袖口。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的形成复合材料的方法的示意图；
图2是根据本发明的一个替代实施例的形成复合材料的方法的示意图；
图3是结合本发明的弹性复合材料的吸收性个人护理制品的透视图。
具体实施方式
定义
贯穿本说明书和权利要求书，对制品和/或其个别组件的论述具有下文所阐述的理解。
术语“包含”或“包括”或“具有”是包括性或开放式的，不排除另外的未列出的要素、组成组分或方法步骤。因此，术语“包括”或“包含”或“具有”涵盖更限定性的术语“基本上由……组成”和“由……组成”。
如本文所用，术语“聚合物”通常包括但不限于均聚物，共聚物，诸如嵌段、接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等以及它们的共混物和改性形式。此外，除非另外具体地加以限制，否则术语“聚合物”应包括分子的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称。
如本文所用，“丙烯聚合物”意指具有大于50％(摩尔百分比)的丙烯含量的聚合物。
如本文所用，“乙烯聚合物”意指具有大于50％(摩尔百分比)的乙烯含量的聚合物。
如本文所用，“烯烃聚合物”意指具有大于50％(摩尔百分比)的烯烃含量的聚合物。
如本文所用，术语“非编织网”意指不使用例如编织或针织的传统织物成形工艺而形成的结构或材料网，以产生缠结或交织但不以可识别的重复方式的个别纤维或丝线的结构。
如本文所用，术语“织物”是指内聚纤维片状材料，包括织造、针织和非织造材料。
如本文所用，术语“机器方向”或“MD”是指膜的行进方向。
如本文所用，术语“横机器方向(cross-machine direction)”或“CD”是指基本上垂直于上文所定义的机器方向的方向。
如本文所用，术语“弹性体”和“弹性”是指在施加拉伸力后可在至少一个方向(诸如MD方向)上拉伸并在释放拉伸力后收缩并回到大约其原始尺寸的材料。例如，拉伸后的材料可具有比其松弛未拉伸长度大至少50％的拉伸长度，并将在释放拉伸力后回到其拉伸长度的至少50％以内。假想例将是这样一个一(1)英寸的材料样品：其可以拉伸到至少1.50英寸，并将在释放拉伸力后恢复到不超过1.25英寸的长度。有利地，材料收缩或恢复拉伸长度的至少50％、甚至更有利地至少80％。
如本文所用，术语“拉伸百分比”是指材料在受到一定的力时在给定方向上拉伸的程度。
本发明的膜挤出物和相应的弹性膜包括聚合物部分，并且在一个方面，膜的聚合物部分包含大于90％、92％、95％或98％的一种或多种半结晶聚烯烃聚合物。示例性半结晶聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、它们的共混物和共聚物。在某些实施例中，膜挤出物和/或弹性膜的聚合物部分可包含所有或基本上所有的烯烃聚合物，并且在另一方面，可包含所有或基本上所有的一种或多种半结晶聚烯烃聚合物。在某些实施例中，膜挤出物和相应的弹性膜可包含半结晶烯烃聚合物的混合物，例如半结晶乙烯和丙烯聚合物的混合物。例如，在某些实施例中，所述半结晶聚合物可包含混合物，所述混合物包含大于约60％的乙烯聚合物和小于约40％的丙烯聚合物，例如其中所述乙烯聚合物占所述半结晶聚合物的介于约80％和约99％之间或介于约85％和约95％之间，并且所述丙烯聚合物占所述半结晶聚合物的介于约1％和约20％之间或介于约5％和约15％之间。在替代实施例中，所述半结晶聚合物可包含混合物，所述混合物包含大于约60％的丙烯聚合物和小于约40％的乙烯聚合物，例如其中所述丙烯聚合物占所述半结晶聚合物的介于约80％和约99％之间或介于约85％和约95％之间，并且所述乙烯聚合物占所述半结晶聚合物的约1％和约20％之间或介于约5％和约15％之间。
半结晶聚烯烃具有或能够表现出基本上规则的结构。例如，半结晶聚烯烃可在其未变形状态下为基本上无定形的，但在拉伸时形成晶畴和/或增加的聚合物链排列。烯烃聚合物的结晶度可为约3％至约30％，在一些实施例中约5％至约25％以及在一些实施例中约5％至约15％。同样，半结晶聚烯烃可以具有约15至约75焦耳/克("J/g")、在一些实施例中约20至约65J/g以及在一些实施例中25至约50J/g的熔化潜热(ΔHf)，熔化潜热是结晶度的另一个指标。半结晶聚烯烃还可以具有约10℃至约100℃、在一些实施例中约20℃至约80℃以及在一些实施例中约30℃至约60℃的维卡软化温度。半结晶聚烯烃可以具有约20℃至约120℃、在一些实施例中约35℃至约90℃以及在一些实施例中约40℃至约80℃的熔融温度。熔化潜热(ΔHf)和熔融温度可以使用差示扫描量热法(“DSC”)根据ASTM D3417-99测定，如本领域技术人员熟知的那样。维卡软化温度可根据ASTM D1525-09测定。如本领域所熟知的，结晶度百分比可以使用如上所述从DSC获得的熔化热来计算。通过将测量的样品的ΔHf除以100％结晶聚合物的ΔHf然后将该量乘以100来计算结晶度百分比。假设100％结晶丙烯聚合物的ΔHf为189J/g，并且假定100％结晶乙烯聚合物的ΔHf为292J/g。
特别适合的聚乙烯共聚物是为“线性的”或“基本上线性的”那些。术语“基本上线性的”意指：除了可归因于共聚单体的并入而产生的短链支链外，乙烯聚合物还在聚合物主链中包含长链支链。“长链支链”是指至少6个碳的链长。每条长链支链可具有与聚合物主链相同的共聚单体分布，并和其附接到的聚合物主链一样长。优选的基本上线性的聚合物被每1000个碳0.01条长链支链至每1000个碳1条长链支链取代，并在一些实施例中被每1000个碳0.05条长链支链至每1000个碳1条长链支链取代。与术语“基本上线性的”相比之下，术语“线性的”意指聚合物缺乏可以测量的或显而易见的长链支链。也就是说，聚合物平均被每1000个碳低于0.01条长链支链取代。
在一个特定实施例中，采用作为乙烯和α-烯烃诸如C3-C20α-烯烃或C3-C12α-烯烃的共聚物的乙烯聚合物。合适的α-烯烃可以是直链的或支链的(例如，一个或多个C1-C3烷基支链，或芳基基团)。具体的实例包括1-丁烯；3-甲基-1-丁烯；3,3-二甲基-1-丁烯；1-戊烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-戊烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-己烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-庚烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-辛烯；具有一个或多个甲基、乙基或丙基取代基的1-壬烯；乙基、甲基或二甲基取代的1-癸烯；1-十二烯以及苯乙烯。特别希望的α-烯烃共聚单体是1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。这样的共聚物的乙烯或丙烯含量可以为约60摩尔％至约99摩尔％，在一些实施例中约80摩尔％至约98.5摩尔％以及在一些实施例中约87摩尔％至约97.5摩尔％。α-烯烃含量可同样在约1摩尔％至约40摩尔％，在一些实施例中约1.5摩尔％至约15摩尔％以及在一些实施例中约2.5摩尔％至约13摩尔％的范围内。乙烯聚合物弹性体的密度范围可为约0.85g/cm3至约0.90g/cm3，在某些实施例中，介于约0.85g/cm3至约0.89g/cm3之间或介于约0.86至约0.89g/cm3之间。密度可根据ASTM 1505-10在室温下测量。
合适的丙烯聚合物可包括例如丙烯共聚物或三元共聚物、丙烯与α-烯烃(例如C3-C20)诸如乙烯、1-丁烯、2-丁烯、各种戊烯异构体、1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-己烯、5-甲基-1-己烯、乙烯基环己烯、苯乙烯等的共聚物。丙烯聚合物的共聚单体含量可为约35重量％或更低，在一些实施例中约1重量％至约20重量％以及在一些实施例中约2重量％至约10重量％。优选地，聚丙烯(例如，丙烯/α-烯烃共聚物)的密度可以是0.91g/cm3或更小，并且在某些实施例中可以介于约0.85g/cm3和约0.90g/cm3之间、介于约0.85g/cm3和约0.89g/cm3、介于约0.85g/cm3和约0.88g/cm3之间、甚至介于约0.85g/cm3至0.87g/cm3之间。
用于弹性体膜的示例性市售基于聚烯烃的热塑性弹性体包括VISTAMAXXTM(基于丙烯的弹性体，可得自ExxonMobil Chemical,Houston,Tex.)、INFUSETM(烯烃嵌段共聚物，可得自Dow Chemical Company,Midland,Mich.)、VERSIFYTM(丙烯-乙烯共聚物)诸如VERSIFYTM 4200和VERSIFYTM 4300(Dow Chemical Company,Midland,Mich.)、ENGAGETM(乙烯-辛烯共聚物，可得自Dow Chemical,Houston,Tex.)以及NOTIO 0040和NOTIO 3560(可得自Mitsui Chemical(USA),New York,New York)。在一个尤其适合的实施例中，基于聚烯烃的热塑性弹性体为VISTAMAXXTM 6102FL。
多种已知技术中的任一种通常都可以用于形成半结晶聚烯烃。例如，烯烃聚合物可以使用自由基或配位催化剂(例如，齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta))形成。在某些实施例中，烯烃聚合物可以由单位点配位催化剂诸如茂金属催化剂形成。这样的催化剂体系产生这样的乙烯共聚物，其中共聚单体在分子链内无规分布而在不同分子量的部分中均匀分布。烯烃弹性体及其制备方法包括但不限于Lai等的US5272236、Lai等的US5278272、Obijeski等的US5472775、Yang等的5539056和Liang等的US7582716中所述的那些，这些专利的内容通过引用以与本文一致的程度并入本文中。
该膜还可以根据需要包括其他组分以实现或增强各种性能。例如，除了半结晶聚烯烃聚合物之外，该膜还可任选地包括填料、着色剂、增塑剂、增粘剂、抗氧化剂和/或其他已知的添加剂。在某些实施例中，所述膜可包括不透明填料或着色剂例如TiO2，其量为所述膜挤出物和弹性膜的约0.1至约5重量％或约0.5至约3重量％。在另外的实施例中，可以使用热和/或UV稳定剂包，例如Eastman Regalrez 1049或1126，其量介于膜挤出物或弹性膜的约2-10重量％之间或介于约3-8重量％之间。在另一方面，增粘剂的含量可低于10重量％，例如包含短链烯烃的低聚物和/或聚合物，例如短链(≤C20)无定形聚α-烯烃(APAO)的低聚物。
制备隐性弹性膜的方法
许多不同的已知技术均可用于由挤出物形成膜，包括吹塑、浇铸、平模挤出等。一旦冷藏，就可以通过拉伸取向来引入膜的隐性特性。尽管不是必需的，但是膜可以并行拉伸而不必移除膜以进行单独处理。例如，膜通过转速不同的辊来立即牵拉，从而使得片材在纵向(机器方向)上被拉伸到期望的拉伸比。然后可将该“单轴”拉伸膜层合到纤维网上。此外，单轴拉伸的膜也可以在横机器方向上取向以形成“双轴”拉伸的膜。例如，膜可以通过链式夹在其侧向边缘处夹紧，并输送到拉幅机中。在拉幅机中，可通过在向前行进中分开的链式夹将膜在横向上拉伸到期望的拉伸比。
为了获得所需的膜隐性弹性，选择性地控制拉伸操作的各种参数，包括拉伸比、拉伸温度、在拉伸状态下保持的时间等。可以通过将离开拉伸操作的膜的线速度除以进入拉伸操作的膜的线速度来确定拉伸比。在一些实施例中，例如，膜通被拉伸(例如，沿机器方向)至约2至约7，在一些实施例中约3至约6以及在一些实施例中约4至约6的拉伸比。选择取向温度分布以提供所需的收缩机械性能，例如收缩张力和收缩百分比。更具体地，取向温度低于半结晶聚烯烃的熔融温度。例如，可以选择冷却辊和膜挤出物的行进距离，以便在拉伸时获得具有足够结晶的膜，以承受与拉伸操作相关的高张力和应力。在某些实施例中，膜挤出物的温度在拉伸开始时可具有的外部温度为约12℃至约60℃，并且在其他实施例中，介于约12℃至约50℃之间或介于约18℃至约43℃之间。具体地，当利用丙烯聚合物时，通常希望在该范围的下端值下进行膜拉伸操作。优选地，膜是“冷拉”的，即在环境温度下拉伸而不施加外部热量(例如加热的辊)，以改善隐性弹性。
另外，为了获得所需的隐性和高回缩力，可以将膜拉伸并保持在拉伸状态达到超过实现弹性所需时间的一段时间。这可以通过多种方式中的任何一种来实现，包括例如采用延伸的拉伸系统，以便将拉伸的张紧状态保持所需的持续时间。或者，拉伸膜可以在张紧状态下卷绕在辊上，其中卷绕在辊上时的膜上的张力可以与被施加用于拉伸-变薄步骤的张力基本上相同或低于选定的程度。
在一个实施例中并且参考图1，聚合物挤出物从料斗(未示出)供给、熔化并引导至挤出设备10，例如膜模头。然后，例如根据需要通过常规的吹塑膜工艺、浇铸膜工艺或其他所需的膜形成工艺首先使挤出的膜12拉伸和变薄。关于吹塑膜，使用空气使挤出物的气泡通过环形模头膨胀。气泡然后塌缩并以平坦的膜的形式收集。生产吹塑膜的方法描述于例如Raley的US3354506中；Schippers的US3650649；Schrenk等的US3801429、Boggs等的US6824734、和McCormack等的US2005/0245162。在图1的特定实施例中，将吹塑膜12引导至压料辊或“冷却辊”14中，以形成单层前体弹性膜16。如果要产生多层膜，则将多个层一起共挤出到压料辊中。通常，压料辊14保持在足以使吹塑膜12在形成时固化并骤冷的温度下，例如约20℃至60℃，从而实现如上所述的膜温度。
然后，弹性前体膜16通过穿过以不同圆周速度行进的一系列辊18在机器方向上拉伸-变薄。就此而言，第一组驱动辊18A以比位于第一组辊18A下游的第二组驱动辊18B更慢的圆周速度行进。尽管在图1示出四个辊作为驱动辊18的一部分，但是应当理解的是，根据需要可以具有更高数量的辊，这取决于期望的拉伸水平和各个辊之间的拉伸程度。如本领域中已知的是，膜也可以在一个或多个不连续的拉伸操作中进行拉伸。或者，弹性膜也可以使用常规的膜取向单元或机器方向取向器(“MDO”)(例如可从Parkinson Technologies,Inc.商购获得)进行拉伸。由于机器方向取向和拉伸，弹性膜随后形成膜20，然后将该膜引导到另一组压料辊28。
使用至少一个支撑构件作为面料材料，用于层合到拉伸的弹性膜上。就此而言，支撑构件可包括一种或多种具有所需物理属性(例如令人愉悦的手感、柔软度、美观性、拉伸强度和/或其他所需属性)的纤维材料或膜。重要的是，支撑构件为最终制品的相关加工、转化和制造所需的弹性膜提供额外的强度性能和/或使得在使用中具有足够的耐久性。就此而言，支撑构件为复合材料提供额外的拉伸强度，并且就此而言，支撑织物具有至少约50g-f的拉伸强度，包括例如具有大于约100g-f、150g-f、200g-f、250g-f或甚至300g-f的拉伸强度，并且在某些实施例中拉伸强度小于约5000g-f、3000g-f、2500g-f、2000g-f或甚至1500g-f。另外，支撑构件理想地提供令人愉悦的手感。然而，虽然需要增加强度，但重要的是不要显著降低膜和相应层合物的回缩力性能。就此而言，可以选择支撑构件以使其高度悬垂和/或具有低弯曲模量。
本发明中适于用作支撑构件的织物包括但不限于机织或针织织物以及非织造织物，例如通过熔喷、纺粘、梳理和/或水力缠结工艺制成的织物。合适织物的实例及其制备方法包括但不限于Butt等的US5492751、Kobylivker等的US6224977、Welch等的US8603281、Stokes等的WO99/32699和Kupelian等的WO16/080960。
一般而言，为了限制对回缩力的负面影响，将使用较低基重的支撑材料和织物。就此而言，织物理想地具有小于约30g/m2的基重。在某些实施例中，支撑材料和织物可具有的基重小于约25g/m2、20g/m2、18g/m2或甚至16g/m2，并且在某些实施例中，可具有的基重超过约5g/m2、7g/m2或甚至8g/m2。此外，为了获得更大的悬垂性，理想的是在一个或多个附加方面处理织物，例如通过使用内部软化剂，外部软化剂和/或机械软化处理。
举例来说，网的机械处理可以通过许多不同的方法进行，例如微绉、冷压花、破碎棒处理、颈缩、环轧及其组合。然而，也可以使用本领域已知的其他方法。关于拉伸，其可以例如通过使用驱动辊而沿着MD传导，或者例如通过使用拉幅机而沿着CD传导。还可以采用带槽辊拉伸来拉伸和软化织物。机械处理织物以赋予改善的悬垂性和柔软度的各种方法的实例包括但不限于Fitting等的US5413811、Sudduth等的US5770531、Jacobs等的US5810954、Varona的US6197404、Sudduth等的US6372172以及DeLucia等的US2004005457中描述的那些。
足够可悬垂和柔顺的支撑织物可任选地包括一种或多种内部软化剂。软化剂的特定组成不被认为是有限的，而可以是阴离子型、非离子型或阳离子型。软化剂的实例包括但不限于以下：烯烃蜡，例如聚乙烯蜡；脂肪酸，如芥酸、油酸、硬脂酸；脂肪酸酰胺，如硬脂酰胺或油胺；硫酸化油，如蓖麻、橄榄和大豆；硫酸化脂肪醇或脂肪酸酯；二醇及其衍生物，如甘油、单硬脂酸甘油酯、甘油三油酸酯；脂肪酸的聚乙二醇酯，如棕榈酸和硬脂酸长链酰胺；糖醇及其衍生物，如山梨糖醇和脱水山梨糖醇硬脂酸酯；咪唑啉；等等。用于改善织物和膜的悬垂性和柔软度的添加剂的实例包括但不限于Sudduth等的US5770531、Varona的US6197404、DeLucia等的US2004005457以及Klaska等的WO2014/044235中描述的那些。
通过在挤出或以其他方式形成纤维或膜的最终组合物中掺入小于约5重量％的一种或多种软化剂，可实现非织造网的提高的悬垂性和柔软度。在另外的实施例中，软化剂可以小于约5重量％、3重量％或甚至1重量％的量，在某些实施例中以大于约0.1重量％、0.3重量％或甚至0.5重量％的量掺入纤维和/或膜中。如本领域所熟知的，软化剂可以与作为浓缩物的纤维或成膜树脂配混，然后加入并与未配混的树脂混合，以实现作为母料处理的一部分的试剂的均匀分布。
支撑构件或织物可以与弹性膜并行地制成和/或由供给辊提供。参考图1，第一非织造织物22A可从第一供给辊24A退绕并引导通过第一组驱动辊26A。然后，非织造网22A可以与拉伸膜20一起被引导到通过粘结辊28形成的辊隙中。当叠加的材料行进通过粘结辊28时，它们彼此粘结并形成内聚的弹性层合物30。可以利用多种技术将弹性膜20粘结到非织造织物22A上，包括粘合剂粘结，例如通过凹版印刷、狭槽或喷涂粘合剂系统、以及机械粘结，例如通过热粘结、超声波粘结等。
然而，为了不过度限制弹性和/或收缩率，织物理想地利用提供小于约35％、30％、25％或甚至20％的粘结面积的图案而粘结到弹性膜上，在某些实施例中，具有至少约3％、5％、8％或甚至10％的粘结面积。另外，关于热粘结，在某些实施例中，织物可以在低于约150℃且高于约110℃的温度下粘结到弹性膜上。所使用的粘结图案可包括离散的、间隔开的粘结点的图案；此类粘结点可以具有各种形状，包括诸如圆形或椭圆形的曲线形状，诸如正方形，矩形或三角形的几何形状，以及诸如小狗、叶子或其他可识别物体的图标。各个粘结点可以是实心的或中空的(即具有未粘结的内部部分)。或者，图案可包括一系列连续的粘结线，例如离散间隔开的非交叉线，包括例如具有细圆齿状的正弦曲线或其他构型的平行和间隔线。此外，粘结图案可以作为开放格子型图案的一部分提供，所述开放格子型图案包括一系列交叉线，例如蜂窝型图案的那些。
任选地，弹性膜也可以粘结到第二织物上，使得弹性膜位于两个外部织物之间。在一个实施例中，如参考图1所示，弹性膜20在其另一侧同时粘结到源自第二供给辊24B并穿过第二驱动辊26B的第二非织造织物22B。第二织物22B可以与第一织物22A的相同或不同。非织造网22A和22B可以与拉伸膜20一起被引导到由粘结辊28形成的辊隙中，其中膜位于外部非织造织物层22A、22B之间。当叠加的材料行进通过粘结辊28时，它们彼此粘结，从而形成内聚的弹性层合物30。
作为另一种选择，驱动辊26的圆周速度可以与层合辊28和卷绕辊32的圆周速度相同或更慢。就此而言，通过采用较慢的驱动辊26的圆周速度，可以实现非织造织物22A、22B的颈缩，如本领域中已知的，以获得非织造织物和复合材料的改善的悬垂性和/或CD可延伸性。
在参考图1所示的本实施例中，复合材料30在张力下卷绕到卷绕辊32上，所述张力与在层合辊28上游施加到弹性膜16、20的张力基本上相同。通过使用与层合辊28和/或拉伸辊18B相同的收卷辊32的圆周速度，复合材料30保持完全处于张力下而不回缩。或者，通过施加仅略小于由层合辊28和/或拉伸辊18B在上游施加的张力的张力，可以允许弹性复合材料稍微回缩。这可以通过使用辊32相对于层合辊28的较慢的圆周速度来实现。就此而言，弹性复合材料可以允许回缩不超过约35％、30％、25％、20％或甚至15％。由于复合材料30的膜20在层合之前被张紧，所以其在松弛时将朝向其初始的预拉伸机器方向长度回缩因而在机器方向上变得更短，从而在该复合材料的外部支撑层中变弯或形成皱褶。所得的弹性复合材料因而在机器方向上变得可延伸到这样的程度：即该外部织物中的皱褶或弯曲在被拉回后可以变得平坦，从而允许该弹性膜伸长。
将在辊上处于张力下的复合材料在环境条件下保持至少约24小时、48小时或甚至72小时，以实现拉伸(拉伸)聚合物膜的进一步定形和/或结晶。随后将复合材料加热到高于一种或多种半结晶聚合物的软化温度导致高度取向的区域返回到无定形状态并沿着MD“收缩”，从而导致形成皱褶和具有显著较高弹性程度的弹性复合材料。
根据本发明形成的弹性复合材料表现出具有高回缩力的隐性收缩，能够拉动面料材料和与其粘结的其他材料作为个人护理吸收制品的一部分。例如，复合材料在72℃下的热收缩百分比理想地大于约15％、20％、25％、30％或35％(相对于热激活和收缩之前的长度)，并且在某些实施例中可小于约55％或50％。此外，激活(收缩)弹性复合材料的拉伸百分比为至少50％、60％、70％或80％。
在替代实施例中，并且参考图2，挤出物以类似方式挤出、吹塑和拉伸。就此而言，已经使用相同的数字来表示相同的部件和/或功能。然而，与关于图1描述的过程不同，在层合到面料材料或织物之前，拉伸膜20沿着S-包裹组件19保持在张力下。在某些实施例中，然后将拉伸膜20保持在拉伸状态至少约0.5秒、0.6秒或0.8秒或更长时间。拉伸条件下的持续状态有助于增加和/或设定膜内的隐性性质。然后将经调节的拉伸膜21层合到至少一种支撑材料或织物22A上，并且任选地还层合到第二支撑材料或织物22B上，以形成多层层合物或复合材料31。然后将复合材料31在张力下卷绕到卷绕辊上，然而张力可以小于与前一实施例相关联的张力。就此而言，可使得复合材料在卷绕到辊上之前基本上回缩，例如就在粘结辊28之前通过采用收卷辊32的卷起速度小于复合材料31的速度。可使得复合材料回缩至其长度的约80％、75％、70％、65％或甚至60％；换句话说，卷绕辊32可以以上游辊(如本实施例中所示的层合辊28)的至少约20％、25％、30％、35％或甚至40％的圆周速度操作。
容易理解的是，上述过程可以结合到制备弹性层合物的其他方法中。仅举例来说，本发明的方法可以结合到一种或多种方法中并形成Siqueira等的US7803244中描述的材料，该专利的内容通过引用以与本文一致的程度并入本文中。例如，弹性膜20、21和外部织物22A、22B可以被引导到辊28之间限定的辊隙，用于附着各层并形成内聚的多层层合物。辊28中的一者或两者可包括多个升高的粘结元件和/或可被加热。在层合时，弹性膜20、21在多个离散的粘结位点处熔融结合到纤维材料22A、22B。也就是说，弹性膜20、21的一种或多种弹性体聚合物软化并/或熔融，使得它们可以在物理上困住织物22A、22B的纤维。当然，弹性膜20、21可以具有一定的粘性，使得它在层合时也粘附到纤维上。取决于图案化辊所采用的热和/或压力，粘结位点可位于相应的孔附近，相应的孔通过膜的位移形成。如在Siqueira中更详细描述的，邻近孔或靠近孔的粘结位点的特定位置可通过加强孔周围的区域来增强所得复合材料的完整性，并且还为复合材料提供蒸汽渗透性。
另外，虽然这里未示出，但是本领域已知的各种另外的可能的加工和/或精整步骤诸如切割、处理、扩孔、印刷图案等可在不脱离本发明精神和范围的情况下进行。例如，所得复合材料可任选地在横机器方向和/或机器方向上机械拉伸，以增强可延伸性。在一个实施例中，复合材料可被引导通过两个或更多个在CD和/或MD方向上具有凹槽的辊。除了带凹槽的辊之外，也可以将其他技术用于在一个或多个方向上机械拉伸复合材料。例如，复合材料可以通过拉幅机、机器方向取向器或本领域已知的其他装置。如上所述，复合材料可以替代地和/或另外地颈缩。被认为适用于本发明的各种拉伸系统的实例包括但不限于Schwarz的US414400、Morman的US4981747、Sudduth等的US5770531、Haffner等的US5789065、Jameson等的US6368444、Gerndt的US7198742、Morman等的US7320948和Gerndt等的US2006/151914中描述的那些。
本发明的复合材料可以更容易地加工成最终产品，因为它在激活之前具有较小的弹性，因此在尺寸上更稳定。例如，隐性弹性复合材料可以结合到吸收性个人护理制品或个人防护服中，以便在其中提供弹性区域和/或部件。在制造或组装过程中，隐性弹性复合材料可以附接到制品的一个或多个其他部件上，然后通过加施加热量来激活，或者专门用于收缩膜的功能或者与其他功能步骤相结合，例如在用于将产品的各部件连接在一起的粘合剂的固化过程中。因为隐性弹性复合材料具有比高弹性材料更高的尺寸稳定性，所以可以实现提高的加工效率。例如，在附接到产品的其他部件期间，复合材料不需要保持在机械拉伸状态。这允许在施加粘合剂的位置和方式方面具有更大的自由度。另外，膜的收缩以及复合材料与结合其的制品的一个或多个部件一起起皱可以产生具有改善的弹性和/或移动自由度的制品。
本领域技术人员将理解，本发明的弹性复合材料的施加和用途可用于制造和构造吸收性个人护理制品，例如尿布、成人失禁用衣服、失禁垫/衬垫、卫生巾、内裤衬垫等等。就此而言，吸收性个人护理制品通常包括液体不可透过的外覆盖件、与外覆盖件成面对关系定位的液体可透过的顶片、以及在外覆盖件与顶片之间的吸收芯。此外，吸收性个人护理制品还通常包括一个或多个贴合相关的部件，例如紧固带或突片、腰带、弹性腰片、弹性侧片、弹性化腿箍、翼片等。本文制备和提供的独特弹性复合材料非常适合用作具有一个或多个弹性化部件的吸收性个人护理制品的部件或用作部件。仅举例来说，各种弹性化个人护理吸收制品及其制备方法包括但不限于Enloe的US4685916、Pomplum等的US4816094、Wood等的US4857067、Rajala等的US5643396、Rajala等的US5745922、Rajala等的US5940887、VanGompel等的US6336922，Popp等的US6953452、VanGompel等的US7018369和Cazzato等的US7150731中所述的那些，该专利的内容通过引用以与本文一致的程度并入本文中。
如先前所指出的，吸收性个人护理制品通常包括面向穿着者的液体可透过的顶片，以及液体不可透过的底片或外覆盖件。设置在顶片与外覆盖件之间的是吸收芯。就此而言，顶片和外覆盖件通常被接合和/或密封以包住吸收芯。尽管在特定个人护理吸收制品的上下文中描述了本发明的某些方面，但应容易地理解，在其他类型的个人护理吸收制品中的类似使用和/或下面讨论的具体构造的另外的组合或更改可由本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出。
在一个特定实施例中，并且参考图3，尿布50可包括液体不可透过的外覆盖件54、与外覆盖件54成面对关系定位的液体可透过的顶片52，以及在外覆盖件54与顶片52之间的吸收芯(未示出)。尿布50可具有各种形状，诸如整体矩形形状、T形、沙漏形等。顶片通常与外覆盖件共延，但可任选地覆盖比外覆盖件的面积更大或更小的面积。虽然未示出，但应理解，尿布的部分(诸如外覆盖件的边缘区段)可延伸经过并围绕产品的末端边缘并形成面向身体层的一部分。
如在图3中代表性地示出的顶片或身体侧衬里52理想地呈现出柔顺的、触摸柔软且对穿着者的皮肤无刺激的面向身体的表面。顶片52允许液体快速进入吸收制品，并且理想地还有助于将穿着者的皮肤与保持在吸收芯中的液体隔离。顶片在本领域中是众所周知的，并且可由广泛多种材料制造，诸如多孔泡沫、网状泡沫、开孔塑料膜、天然纤维(羊毛、棉纤维等)、合成纤维(聚酯、聚丙烯、聚乙烯等)、天然和合成纤维的组合等等。顶片可包括单个层或多个层，所述层包括一种或多种不同材料的组合。非织造织物及其层合体通常用于形成顶片。合适的顶片材料包括但不限于在Pike等的US5382400、Kirby等的US5415640、Sauer的US5527300、Dodge等的US5994615、Everett等的US6383960、Daley等的US6410823以及Biggs等的US2014/0121623中所描述的那些。
底片或外覆盖件54包括液体不可透过的材料。理想的是，外覆盖件包含防止水通过但允许空气和水蒸汽通过的材料。外覆盖件可包括单层材料或包括一层或多层不同材料的多个层。在特定实施方案中，外覆盖件可包括固定地附接或粘结至一个或多个非织造网的膜。外覆盖件的特定结构和组成可选自膜和/或织物的各种组合。就此而言，通常选择最外层用于提供期望的强度、耐磨性、触觉特性和/或美观性。例如，通常使用非织造织物作为外覆盖件的最外层。合适的外覆盖件包括但不限于在Brock等的US4041203、McCormack等的US6075179、McCormack等的US6111163以及Cho等的US2015/099086中所描述的那些。
在本实施例中，尿布50还可包括位于腰部开口55周围的弹性腰带56。为腰带提供弹性的弹性复合材料可以位于顶片的皮肤接触侧上，暴露在底片的外侧和/或位于顶片和底片之间。当位于顶片的皮肤接触表面上时，腰带还可以提供充当现有技术中已知的容纳袋的双重功能。此外，如图3所示，在某些实施例中，尿布可以设置有单独的前腰带和后腰带56A、56B。或者，对于某些裤型衣服，可以采用连续的弹性腰带。
在某些实施例中，尿布50还可包括弹性侧片56。为侧片提供弹性的弹性复合材料可以形成每个侧片的全部或一部分。例如，可选地，非弹性片58可以位于紧固件60和形成侧片56的一部分的弹性复合材料之间。如本领域中已知的，弹性侧片可以与底片和/或顶片整体形成，或者替代地，包括附接到中央尿布底座的单独部件，例如附接到底片和顶片中的至少一个或两个。尿布50还可包括位于腿部开口61周围的弹性腿箍62。腿箍可以围绕腿部开口弯曲，或者可以使用靠近腿部开口朝向侧片和前后腰部开口延伸的多个腿部弹性件。此外，本领域技术人员将理解，本发明的弹性复合材料可以用于本文所述制品的一个或多个不同的部件和/或另外的部件，以向其提供弹性和拉伸性能。
另外，本领域技术人员将理解，弹性复合材料可以类似地用于为其他衣服或制品(包括例如防护服)提供弹性和贴合性增强属性。就此而言，可采用弹性复合材料来形成弹性片、腰带、袖口等。仅举例来说，弹性复合材料可用于衣服中，例如Sommers的US5594955、Griesbach等的US6799331和Aroch等的US2005/097659中所述，该专利的内容通过引用以与本文一致的程度并入本文中。以类似的方式，弹性复合材料可用于另一种制品中，例如擦拭物、汗垫、浴巾、绷带、身体包裹物、床垫等。
测试方法
拉伸百分比：通过测量拉伸尺寸中材料长度的增加值，将该值除以材料的原始尺寸，然后乘以100来确定拉伸百分比。使用基本上根据ASTM D5035-11的说明的“stripelongation test”(条带伸长率试验)确定了这些测量结果。具体地讲，该测试使用两个夹子，每个夹子具有两个钳口，每个钳口具有接触样品的面。夹子在通常垂直、分开3英寸的相同平面中夹持材料并以特定的延伸速率移动分开。样品尺寸为3英寸×6英寸，钳口高度为1英寸，宽度为3英寸，恒定伸长率为300mm/min。将样品夹在例如具有Renew MTS mongoose箱(控制器)的Sintech 2/S测试仪中并使用TESTWORKS 4.07b软件(Sintech Corp,of Cary,N.C.)。测试在环境条件下进行。结果通常报告为三个试样的平均值，并且可以在横向(CD)和/或机器方向(MD)上使用试样获得结果。
热收缩百分比：从辊上移除在辊上处于张力下的材料条带并使其回缩。然后从材料上切下75mm×175mm的条带，并将标记放置开100mm，标记之间的距离是初始长度(加热前的回缩长度或“BHRL”)。然后将该材料浸没在72℃的水中2分钟。然后使材料条冷却至室温。此后，再次测量标记之间的距离(加热后的回缩度或“AHRL”)。收缩百分比表示材料的隐性弹性，并通过以下等式计算：
收缩百分比＝100*(BHRL-AHRL)/BHRL
获取3个样品的测量结果并取平均值。测量在环境条件下进行。
拉伸强度如本文所用，“拉伸强度”或“条带拉伸”是峰值负荷值，即在被拉至破裂时由样本产生的最大力。用于拉伸强度测试的样品通过以下方式制备：干燥，然后将试样模切至25mm的宽度和约152mm的长度。用于测量拉伸强度的仪器是MTS Criterian 42和MTSTestWorksTM for Windows版本4(MTS Systems Corp.,Research Triangle Park,NC)。根据受测试样品的强度，选择测力传感器，使得峰值负荷值落在测力传感器的全刻度值的10％与90％之间。标距长度为76mm，钳口长度为76mm。十字头速度为305mm/min，并且断裂灵敏度设置在70％、斜率预设点为70g和157g。将样品置于仪器的钳口中，并且以较长的维度平行于负荷施加方向而居中。接着开始测试并且在样本断裂时结束。出于本文的目的，根据CD拉伸强度，确定峰值负荷。测试了六(6)个代表性样本，所测试的所有各个样本的算术平均值是产品的拉伸强度。
实例
实例1
将70％INFUSE 9108、20.5％INFUSE 9508、9％Vistamaxx和0.5％抗氧化剂的混合物熔融并挤出以通过浇铸膜工艺形成膜。使膜挤出物通过18℃的冷却辊，然后送入第一s型缠绕组件。上游辊的速度为0.25M/秒(50fpm)，下游辊的速度为1.52M/秒(300fpm)，从而拉伸膜。然后将膜引导至以1.46M/秒(289fpm)的速度操作的第二s型缠绕组件。从第二s型缠绕组件中，将拉伸的膜引导至以1.39M/秒(273fpm)操作的压延辊。使拉伸的膜与两个聚丙烯纺粘非织造网一起通过压延辊，每个非织造网的基重为12g/M2并且具有相邻的膜相对侧。使用Rib-Knit粘结图案将非织造网和膜层合在压延辊中，如Levy等的US5620779的图12中所示，粘结面积为约15％。然后将膜/非织造层合物卷绕在以0.47M/秒(92fpm)的速度操作的卷绕辊上。将卷绕的层合物在辊上保持超过3天。该层合物具有高回缩力和26％的热收缩百分比。
虽然本发明已经就其具体实施方案进行了详细描述，但是将领会的是，本领域技术人员在获得前述内容的理解后可以容易地设想出这些实施方案的替代形式、变型形式和等同方案。因此，本发明的范围应被评估为所附权利要求及其任何等同方案的范围。

Claims (20)

1.一种可热收缩复合材料，包括：
具有聚合物部分的弹性膜并且其中所述聚合物部分包含至少90％的半结晶聚烯烃聚合物；
间歇地粘结到所述弹性膜上的支撑层；
其中所述复合材料在72℃下的热收缩率大于15％。
2.根据权利要求1所述的可热收缩复合材料，其中所述弹性膜的所述聚合物部分包含至少95重量％的半结晶聚烯烃聚合物。
3.根据权利要求1所述的可热收缩复合材料，其中所述半结晶聚烯烃聚合物包含密度介于约0.85g/cm3和0.89g/cm3之间的乙烯半结晶聚合物与密度介于约0.85g/cm3和0.89g/cm3之间的丙烯半结晶聚合物的共混物。
4.根据权利要求3所述的可热收缩复合材料，其中所述乙烯半结晶聚合物占所述膜的所述聚合物部分的约80％至99％，并且所述丙烯半结晶聚合物占所述膜的所述聚合物部分的约20重量％至1重量％。
5.根据权利要求3所述的可热收缩复合材料，其中所述丙烯半结晶聚合物占所述膜的所述聚合物部分的约80％至99％，并且所述乙烯半结晶聚合物占所述膜的所述聚合物部分的约20重量％至约1重量％。
6.根据权利要求1所述的可热收缩复合材料，其中所述膜还包含介于约0.1重量％和约5重量％之间的填料颗粒。
7.根据权利要求1所述的可热收缩复合材料，其中所述膜还包含介于约0.1％和10％之间的烯烃增粘剂。
8.根据权利要求1所述的可热收缩复合材料，其中所述支撑层包含基重介于约5g/M2和约20g/M2之间的非织造织物，并且进一步地，其中所述支撑层具有大于50g-f的拉伸强度。
9.根据权利要求1所述的可热收缩复合材料，其中所述半结晶聚烯烃聚合物的熔化潜热介于约15J/g至约75J/g之间。
10.根据权利要求1所述的可热收缩复合材料，其中所述半结晶聚烯烃聚合物的结晶度介于约3％和约30％之间。
11.根据权利要求9所述的可热收缩复合材料，其中所述弹性膜的所述聚合物部分包含至少98重量％的半结晶聚烯烃聚合物。
12.一种制备弹性化制品的方法，包括：
熔融挤出具有聚合物部分的挤出物，所述聚合物部分包含至少90％的半结晶烯烃聚合物；
冷却所述挤出物以形成温度介于约10℃和约50℃之间的膜；
将所述膜拉伸至其初始长度的2倍和7倍之间；
当所述膜处于拉伸状态时，将支撑织物在间歇点处粘结到所述膜上以形成复合材料时；
在张力下将所述复合材料卷绕到卷绕辊上，使得所述复合材料在所述粘结步骤时回缩小于其长度的约80％；
将所述张紧的复合材料在所述辊上老化至少24小时，从而形成可热收缩复合材料；
将所述可热收缩复合材料在彼此远离的两个位置处附接到制品的至少一个部件，并从而形成远侧附接点；
对所述可热收缩复合材料施加热量，其中所述复合材料收缩并起到在所述远侧附接点之间向内拉动的作用，并且使所述远侧附接点靠近彼此移动，从而在所述制品内形成弹性化区域。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述挤出物包含大于50重量％的丙烯聚合物，并且进一步地，其中所述膜在拉伸开始时所处的温度介于约21℃和约10℃之间。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述挤出物包含大于50重量％的乙烯聚合物，并且进一步地，其中所述膜在拉伸开始时所处的温度介于约32℃和约10℃之间。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述拉伸膜粘结到支撑织物，所述支撑织物包含非织造织物并且具有介于约5g/M2和约20g/M2之间的基重以及至少约50g-f的拉伸强度。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述制品包括吸收性个人护理制品，所述制品具有液体可透过的面向身体的顶片、液体不可透过的底片和位于所述顶片和所述底片之间的吸收芯。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述可热收缩复合材料附接至所述顶片和所述底片中的至少一者上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述挤出物的所述聚合物部分包含至少95重量％的半结晶聚烯烃聚合物，所述半结晶聚烯烃聚合物选自密度介于约0.85g/cm3和0.89g/cm3之间的乙烯半结晶聚合物和密度介于约0.85g/cm3和0.89g/cm3之间的丙烯半结晶聚合物。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述挤出物的所述聚合物部分包含至少约95％的结晶度介于约3％和约30％之间的半结晶烯烃聚合物。
20.根据权利要求17所述的方法，其中在施加热量以使所述复合材料收缩并在所述远侧附接点之间向内拉时，所述可热收缩膜收缩介于约15％和约50％之间。
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