CN100418763C - 微孔透气弹性膜 - Google Patents

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CN100418763C CNB2004800239750A CN200480023975A CN100418763C CN 100418763 C CN100418763 C CN 100418763C CN B2004800239750 A CNB2004800239750 A CN B2004800239750A CN 200480023975 A CN200480023975 A CN 200480023975A CN 100418763 C CN100418763 C CN 100418763C
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Abstract

热塑性弹性体膜包括热塑性弹性体和填充的半结晶的主要为线性的聚合物。该膜包括约25-70wt%填料、约5-30wt%半结晶线性聚合物和约15-60wt%弹性体。填料与半结晶线性聚合物紧密缔合。弹性膜显示小于约50%的在50%伸长率下的负荷损失值，和大于约100g/m2/24小时的透气性。

Description

微孔透气弹性膜
此申请是如下专利申请的部分继续并要求其优先权：Ann LouiseMcCormack等人于2003年8月22日提交的代理案号为18842，系列号为10/646978，题目为微孔透气弹性膜、其制备方法和限制用途或一次性产品应用的美国专利申请。上述申请全文引入作为参考。
发明领域
本发明涉及弹性膜和由其制备的层压材料，制备这种膜的制造方法，和这种膜的一次性产品应用。
发明背景
膜和膜/非织造层压材料用于很多种应用，它相当重要地作为用于有限用途或一次性产品的外罩/背片，包括个人护理吸收制品如尿布、训练裤、游泳衣、失禁衣服、女性卫生产品、创伤敷料、绷带等。膜/非织造层压材料也在保护罩领域，如汽车、船舶或其它物体罩组件，帐篷(室外休养罩)中发现用途，并且在健康护理领域中与这种产品结合作为医疗盖布、医院睡衣和开窗术加固物。另外，这种材料在用于清洁室、健康护理和其它用途如农业织物(排罩)中具有用途。
特别地在个人护理领域中，重点是开发膜层压材料，该层压材料具有良好的屏蔽性能，特别是对于液体，以及良好的美学和触觉性能如手感和触感。另外的重点是这种层压材料的″拉伸″舒适性，即层压材料由于采用这种层压材料的产品在使用中伸长而″给出″，并且还提供必要水平的蒸汽渗透性以保持产品用户的皮肤健康的能力。
已知可以通过采用各种热塑性聚合物结合填料粒子制备透气聚合物膜。可以将这些和其它所需的组分如添加剂混合在一起、加热和然后挤出成单层或多层填充膜。例子描述于McCormack等人的WO96/19346，该文献在此全文引入作为参考。填充膜可以由本领域已知的各种成膜方法，例如通过使用流延或吹制膜设备制备。然后可以将热塑性膜单独拉伸或作为层压材料的一部分拉伸以赋予透气性或其它所需的性能。通常在纵向取向器类型设备或拉伸膜的其它拉伸设备中拉伸膜，由此在膜体中填料粒子的位置产生孔状基体。尽管这种透气膜和膜/层压材料已知用作个人护理外罩材料，由此允许个人护理产品″透气″和使这种产品穿戴更舒服，但从″弹性″-类型材料生产这种材料一直存在难度。通常，这种透气膜从聚烯烃材料生产，该材料可以延伸而没有缩回的能力。尽管这种膜材料提供空气/气体循环的舒适性，并且可仅提供延伸的能力，但是它们可限制或约束穿戴从这种材料制备的制品的用户的移动。如果将它们延伸到大的程度，它们可能在产品内下垂，因为它们缺乏缩回的能力，并且可能在一些情况下导致泄漏。这种下垂牺牲了产品的美学外观和舒适水平两者。
已发现如果将填料放入弹性聚合物膜配制剂中，由于膜中聚合物组分的弹性属性，在成膜拉伸操作期间(如在纵向取向器中)在填料粒子周围形成的孔是临时的，并且在拉伸之后关闭。没有孔结构，膜变得不可透气。因此广泛认识到涉及弹性和透气性的性能通常是相矛盾的。由于高度弹性聚合物的这些属性，当对于个人护理产品应用寻找透气和弹性膜材料时，制造商通常转向固有透气的弹性材料，它允许气体通过它们的结构通过或扩散，而不必须需要孔(它有倒塌的危险)。这种固有透气膜可能比其它材料膜更昂贵，通常不提供消费产品应用所需的透气性水平，并且通常必须相当薄以达到透气性的可接受水平。这种薄的膜通常缺乏个人护理产品中所需的必要的强度/撕裂强度特性。
因此需要生产变化基础重量的填充透气弹性膜，而没有孔倒塌的危险。进一步需要生产可有效层压到非织造片结构而不牺牲弹性功能性的透气弹性膜。本发明涉及这样的需求。
发明概述
形成弹性透气膜的方法包括如下步骤：采用填料填充半结晶的主要为线性的聚合物以形成填充的聚合物使得填充的聚合物包含至少60wt％和理想地至少70wt％填料；干共混热塑性弹性体与填充的聚合物以形成共混的弹性体组合物，使得共混的弹性体组合物包括约25-70wt％填料，约5-30wt％半结晶聚合物，和约15-60wt％弹性体；挤出共混的弹性体组合物成膜；使该膜在纵向取向约2和5倍，使得产生的膜的基础重量为约15-60gsm并显示大于约100g/m2/24小时的透气性和小于约50％的在50％伸长率下(在70％的总伸长率上)的负荷损失值。
在方法的供选择的实施方案中，填料在共混的弹性体组合物中存在的数量为约40-70 wt％。在方法的另一个供选择的实施方案中，弹性体在共混的弹性体组合物中存在的数量为约15-50 wt％。在方法的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物是聚乙烯或聚乙烯共聚物并且熔融指数大于约5g/10min。在方法的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物是聚乙烯或聚乙烯共聚物并且熔融指数大于约10g/10min。在方法的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度大于约0.910g/cc。在方法的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度大于约0.915g/cc。在方法的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度为约0.917g/cc。在方法的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度为约0.917g/cc-0.923g/cc。在方法的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度为约0.923g/cc-0.960g/cc。在方法的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度为约0.917g/cc-0.960g/cc。在方法的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物是MFR大于约10g/10min和密度为约0.89g/cc-0.90g/cc的聚丙烯或聚丙烯共聚物。
在方法的进一步供选择的实施方案中，填充的聚合物包含约60-85wt％填料。在方法的进一步供选择的实施方案中，填充的聚合物包含大于约75wt％填料。在方法的进一步供选择的实施方案中，填充的聚合物包含大于约80wt％填料。在方法的进一步供选择的实施方案中，共混的弹性体组合物包含约45-65wt％填料。在方法的进一步供选择的实施方案中，共混的弹性体组合物包含约5-25wt％半结晶聚合物。在方法的另一个供选择的实施方案中，共混的弹性体组合物包含约10-25wt％半结晶聚合物。在方法的另一个供选择的实施方案中，共混的弹性体组合物包含约20-50wt％热塑性弹性体(也称为弹性体)。在方法的另一个供选择的实施方案中，共混的弹性体组合物包含约20-40wt％热塑性弹性体。在方法的另一个供选择的实施方案中，方法包括在横向使膜取向的进一步步骤。
弹性透气膜包括热塑性弹性体和填充的半结晶的主要为线性的聚合物。膜包括约25-70wt％填料，约5-30wt％半结晶线性聚合物，和约15-60wt％弹性体，其中填料与半结晶线性聚合物紧密缔合，和进一步其中膜显示小于50％的50％伸长率下(在70％的总伸长率上)的负荷损失值，和大于100g/m2/24小时的透气性。在弹性透气膜的供选择的实施方案中，半结晶聚合物是聚乙烯或聚乙烯共聚物并且熔融指数大于约5g/10min。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物是聚乙烯或聚乙烯共聚物并且熔融指数大于约10g/10min。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度大于约0.910g/cc(cm3)。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度大于约0.915g/cc。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度为约0.917g/cc。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度为约0.917g/cc-0.923g/cc。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度为约0.923g/cc-0.960g/cc。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度为约0.917g/cc-0.960g/cc。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物是MFR大于约10g/10min和密度为约0.89g/cc-0.90g/cc的聚丙烯或聚丙烯共聚物。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，膜显示的残余形变百分比小于约50％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，膜显示的残余形变百分比为约20-50％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，膜显示的残余形变百分比小于约20％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，膜显示的负荷损失小于约45％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，膜显示的负荷损失小于约35％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，弹性体是苯乙烯类嵌段共聚物。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，透气性大于约1,000g/m2/24小时。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，填料在共混的弹性体组合物中存在的数量为约40-70wt％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，填料在共混的弹性体组合物中存在的数量为约45-65wt％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，弹性体存在的数量为约15-50wt％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，弹性体存在的数量为约20-50wt％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，弹性体存在的数量为约20-40wt％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的存在数量为约5-25wt％。在弹性透气膜的另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物存在的数量为约10-25 wt％。在本发明另一个供选择的实施方案中，个人护理制品包括本发明的弹性透气膜。在本发明另一个供选择的实施方案中，个人护理制品的外罩包括本发明的弹性透气膜。在本发明进一步供选择的实施方案中，休养外罩包括本发明的膜。在本发明进一步供选择的实施方案中，一次性保护衣服包括本发明的膜。
附图简述
通过参考结合附图的本发明实施方案的如下描述更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明制备的膜的剖视图。
图2是根据本发明制备的膜/层压材料的剖视图。
图3是用于制备根据本发明的膜和层压材料的方法的简图。
图4是根据本发明制备的尿布的图。
图5根据本发明制备的训练裤的图。
图6根据本发明制备的吸收衬裤的图。
图7是根据本发明制备的女性卫生产品的图。
图8是根据本发明制备的成人失禁产品的图。
发明详述
定义：
在此使用的术语″个人护理产品″表示尿布、训练裤、游泳衣、吸收衬裤、成人失禁产品和女性卫生产品，如女性护理垫、卫生巾和短裤衬里。
在此使用的术语″保护性外穿戴物″表示用于工作场所保护的衣服，如手术睡衣、医院睡衣、面罩和保护性外套。
在此使用的术语″保护罩″表示用于保护物体例如汽车、船舶的罩和烤肉架罩以及农业织物。
在此使用的术语″聚合物″和″聚合物的″通常包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物，三元共聚物等，及其共混物和改性物。此外，除非另外具体限制，术语″聚合物″包括分子的所有可能空间构型。这些构型包括但不限于等规、间规和无规对称性。
在此使用的术语″纵向″或MD表示在其中它生产的方向的织物长度。术语″横向″或CD表示织物的宽度，即通常垂直于MD的方向。
在此使用的术语″非织造网″表示具有交互成网但不采用可识别重复方式的单个纤维或丝线的结构的聚合物网。非织造网过去由各种方法，例如熔喷方法、纺粘方法、水力缠结、气流成网和粘合梳理网方法形成。
在此使用的术语″粘合梳理网″表示从短纤维制备的网，该短纤维通常以捆包购买。将捆包放入纤维化单元/投梭器，它从致密状态打开捆包和分离纤维。然后，将纤维送过进一步在纵向破裂和排列短纤维的结合或梳理单元，以形成纵向取向的纤维性非织造网。一旦形成网，然后通过几种粘合方法的一种或多种粘合。一种粘合方法是粉末粘合，其中将粉状粘合剂在整个网中分布和然后活化，通过采用热空气加热网和粘合剂。另一种粘合方法是图案粘合，其中受热的压延辊或超声粘合设备用于将纤维粘合在一起，通常采用定域的粘合图案通过网或者如需要可以将网经过它的整个表面粘合。当使用双组分短纤维时，通空气粘合设备对于许多应用是特别有利的。
在此使用的术语″纺粘的″表示由如下方式形成的小直径纤维：将熔融的热塑性材料作为长丝从喷丝头的多个细的通常圆形毛细管挤出，挤出长丝的直径快速降低，例如在Appel等人的美国专利4,340,563，和Dorschner等人的美国专利3,692,618，Matsuki等人的美国专利3,802,817，Kinney的美国专利3,338,992和3,341,394，Dobo等人的美国专利3,542,615中，每篇文献在此均全文引入作为参考。
在此使用的术语″熔喷的″表示由如下方式形成的纤维：将熔融热塑性材料通过多个细的通常圆模头毛细管作为熔融丝线或长丝挤出进入合并的高速度气体(如空气)流，该气体流使熔融热塑性材料的长丝变细以降低它们的直径，它可以是微纤维直径。其后，熔喷纤维由高速度气体流携带并沉积在收集表面上以形成随机分散的熔喷纤维网。这样的方法公开于各种专利和出版物，包括NRL报告4364，″超细有机纤维的制造″，B.A.Wendt，E.L.Boone和D.D.Fluharty；NRL报告5265，″形成超细热塑性纤维的改进设备″，K.D.Lawrence，R.T.Lukas，J.A.Young；和美国专利3,849,241，1974年11月19日授权予Butin等人。
在此使用的术语″片″或″片材料″表示织造材料、非织造网、聚合物膜、聚合物粗麻布状材料和聚合物泡沫片材。
非织造织物和基础重量通常以材料的盎司每平方码(osy)或克每平方米(g/m2或gsm)表示并且有用的纤维直径通常以微米表示。(注意从osy转化成gsm，将osy乘33.91)。膜厚度也可以采用微米表示。
在此使用的术语″层压材料″表示通过粘合步骤，如通过粘合剂粘合、热粘合、点粘合、压力粘合、挤出涂覆或超声粘合而粘附的两个或多个片材层的复合结构。
在此使用的术语″弹性体的″应当可以与术语″弹性的″互换并表示片材，该片材在施加拉伸力时，可以在至少一个方向(如CD方向)拉伸，并且在释放拉伸力时收缩/返回到大约它的初始尺寸。例如，拉伸的材料的拉伸长度比它的松弛未拉伸长度大至少50％，并且在释放拉伸力时恢复到它的拉伸长度的至少50％之内。假想的例子是材料的一(1)英寸样品，它可拉伸到至少1.50英寸并且在释放拉伸力时，恢复到不大于1.25英寸的长度。理想地，使用在此所述的测定残余形变百分比的循环测试，这种弹性体片在横向收缩或恢复至多50％的拉伸长度。甚至更理想地，使用所述的循环测试，这种弹性体片材在横向恢复至多80％拉伸长度。甚至更理想地，使用所述的循环测试，这种弹性体片材在横向恢复大于80％拉伸长度。理想地，这种弹性体片可以在MD和CD两个方向拉伸和恢复。对于本申请的目的，除非另外说明，负荷损失和其它″弹性体功能性测试″的数值通常在CD方向测量。除非另外说明，这样的测试数值在50％伸长率下对70％总伸长率循环测量(如测试方法部分中进一步所述)。
在此使用的术语″弹性体″应当表示是弹性体的聚合物。
在此使用的术语″热塑性″应当表示能够熔融加工的聚合物。
在此使用的术语″无弹性″或″非弹性″表示不属于以上″弹性″定义的任何材料。
在此使用的术语″透气″表示可透过水蒸汽的材料。水蒸汽透过速率(WVTR)或水蒸汽转移速率(MVTR)以克每平方米每24小时测量，并且应当认为等同于透气性的指示。术语″透气″理想地表示可透过水蒸汽且最小WVTR(水蒸汽透过速率)理想地为约100g/m2/24小时的材料。甚至更理想地，这种材料显示的透气性大于约300g/m2/24小时。甚至更理想地，这种材料显示的透气性大于约1000g/m2/24小时。
织物的WVTR在一方面给出织物穿戴舒服程度的指示。WVTR如以下所示测量。通常，透气屏蔽物的个人护理产品应用理想地具有更高的WVTR并且本发明的透气屏蔽物的WVTR超过约1,200g/m2/24小时，1,500g/m2/24小时，1,800g/m2/24小时或甚至超过2,000g/m2/24小时。
在此使用的术语″多层层压材料″表示包括各种不同片材料的层压材料。例如，多层层压材料可包括一些纺粘和一些熔喷层如纺粘/熔喷/纺粘(SMS)层压材料和在如下文献中公开的其它层压材料：Brock等人的美国专利4,041,203，Collier等人的美国专利5,169,706，Potts等人的美国专利5,145,727，Perkins等人的美国专利5,178,931，和Timmons等人的美国专利5,188,885，每篇文献全文引入作为参考。这样的层压材料可以由如下方式制备：按顺序在移动的成形带上首先沉积纺粘织物层、然后是熔喷织物层和最后是另一层纺粘层和然后粘合层压材料。或者，可以将织物层单独制备，在辊中收集，并在单独的粘合步骤中结合。多层层压材料也可以具有采用不同构型的各种数目的熔喷层或多个纺粘层并且可以包括其它材料状膜或共形成材料，如SMMS、SM和SFS。
在此使用的术语″共形成″表示一种方法，其中将至少一个熔喷模头布置在斜槽附近，通过该斜槽将其它材料在它形成时加入到网中。这种其它材料例如可以是纸浆、超吸收性粒子、纤维素纤维或短纤维。共形成方法显示于共同转让的Lau的美国专利4,818,464和Anderson等人的美国专利4,100,324，每篇文献均全文引入作为参考。
在此使用的术语″共轭纤维″表示从至少两种聚合物形成的纤维，该聚合物从单独的挤出机挤出但在一起纺丝形成一种纤维。共轭纤维有时也称为多组分或双组分纤维。尽管共轭纤维可以是单组分纤维，但聚合物通常彼此不同。将聚合物在基本恒定布置的不同区域中经过共轭纤维的横截面布置并沿共轭纤维的长度连续延伸。这种共轭纤维的构型可以是例如护套/核布置，其中一种聚合物由另一种围绕或可以是并排布置、馅饼布置或″海中岛″布置。共轭纤维教导于Kaneko等人的美国专利5,108,820，Krueger等人的美国专利4,795,668，和Strack等人的美国专利5,336,552。共轭纤维也教导于Pike等人的美国专利5,382,400，并且通过使用两种或多种聚合物的不同膨胀和收缩比例可用于产生纤维中的卷缩。对于双组分纤维，聚合物可以采用变化的所需比例存在。纤维也可以具有诸如在如下专利中描述的那些形状：Hogle等人的美国专利5,277,976，Hills的美国专利5,466,410和Largman等人的美国专利5,069,970和5,057,368，它们描述了具有非常规形状的纤维。
在此使用的术语″热点粘合″包括让待粘合的织物或纤维网在受热的压延辊和砧辊之间通过。压延辊尽管不总是但也通常采用一些方式形成图案使得整个织物不经过它的整个表面粘合，和砧辊通常是平的。结果，由于功能以及美学原因已开发压延辊的各种图案。图案的一个例子具有点并且是具有带有约200粘合点/平方英寸的约30％粘合区域的Hansen Pennings或″H&P″图案，如在Hansen和Pennings的美国专利3,855,046中教导的那样，该文献在此全文引入作为参考。H&P图案具有正方形点或销粘合区域，其中每个销的侧面尺寸为0.038英寸(0.965 mm)，销之间的间距为0.070英寸(1.778mm)，和粘合深度为0.023英寸(0.584 mm)。获得的图案具有约29.5％的粘合区域。另一种典型的点粘合图案是膨胀的Hansen Pennings或″EHP″粘合图案，它产生具有正方形销的15％粘合区域，该销的侧面尺寸为0.037英寸(0.94 mm)，销间距为0.097英寸(2.464 mm)和深度为0.039英寸(0.991 mm)。记作″714″的另一种典型点粘合图案具有正方形销粘合区域，其中每个销的侧面尺寸为0.023英寸，销之间的间距为0.062英寸(1.575 mm)。和粘合深度为0.033英寸(0.838mm)。获得的图案的粘合区域为约15％。另一种通常的图案是C-星图案，它具有约16.9％的粘合区域。C-星图案具有横向的棒或由流星间隔的″灯芯绒″设计。其它通常的图案包括具有约16％粘合区域的重复和轻微偏置金刚石的金刚石图案和看起来如名称建议那样的丝线编织图案，例如类似粘合区域为约15％-约21％和具有约302个粘合点每平方英寸的窗纱图案。典型地，粘合区域百分比在织物层压材料网的约10％到约30％区域变化。如本领域公知的那样，点粘合将层压材料层保持在一起以及通过在每个层中粘合长丝和/或纤维而对每个单独层赋予整体性。
在此使用的术语″超声粘合″表示例如使织物通过声号角和砧辊之间而进行的方法，如在Bornslaeger的美国专利4,374,888中说明的那样，该文献在此全文引入作为参考。
在此使用的术语″粘合剂粘合″表示通过施加粘合剂形成粘合的粘合方法。粘合剂的施加可以由各种方法如槽涂覆、喷涂和其它局部施涂法施加。此外，可以将这种粘合剂在产物组分中施加和然后暴露于压力中使得第二产物组分与包含粘合剂的产物组分接触在两个组分之间形成粘合剂粘合。
在此和权利要求中使用的术语″包括″是包括性的或开放的并且不排除另外未引用的元素、组成组分或方法步骤。因外，这样的术语希望与词语″含有″、″包括″和这些词语的任何衍生词同义。
在此使用的术语″恢复″应当表示在施加拉伸力拉伸材料之后，在拉伸力终止时拉伸材料的收缩。例如，如果通过拉伸到1.5英寸(3.75cm)的长度将松弛的未拉伸长度为1英寸(2.5cm)的材料伸长百分之五十，材料将伸长50％并具有它松弛长度的150％的拉伸长度或拉伸1.5倍。如果此示例性拉伸的材料收缩，在拉伸力释放之后它恢复到1.1英寸(2.75cm)的长度，材料恢复到它的0.5英寸(1.25cm)伸长的80％。恢复百分比可以表示为[(最大拉伸长度-最终样品长度)/(最大拉伸长度-初始样品长度)]×100。
在此使用的术语″可延伸″表示在至少一个方向可伸长，但不必须可恢复。
在此使用的术语″拉伸百分比″表示通过测量拉伸尺寸的增加并将该数值除以初始尺寸确定的比例。即(拉伸尺寸的增加/初始尺寸)×100。
在此使用的术语″残余形变″表示在伸长和恢复之后，即在循环测试期间材料被拉伸和允许松弛之后材料样品中保持的伸长率。
在此使用的术语″残余形变百分比″是在循环之后从它的初始长度拉伸的材料数量的量度(在循环测试之后的立即变形)。残余形变百分比是循环的缩回曲线与伸长轴的交叉之处。测量在去除施加的应力之后剩余的应变为残余形变百分比。
″负荷损失″值由如下方式确定：首先在特定方向(如CD)伸长样品到给定百分比(如所示的70或100％)的确定伸长率和然后允许样品缩回到其中抵抗力是零的数值。第二次重复该循环并在给定的伸长率下，如在50％伸长率下计算负荷损失。除非另外指示，数值在50％伸长率水平下读取(在70％伸长率测试上)并随后用于计算。对于本申请的目的，负荷损失计算如下：
对于在此申请中反映的测试结果，除非另外说明，确定的伸长率是70％。以下描述确定负荷损失值的实际测试方法。
在此使用的″填料″表示包括颗粒和/或其它形式的材料，该材料可以加入到膜聚合物挤出材料中，其不化学干扰或不利地影响挤出的膜并且进一步能够在整个膜中分散。通常填料是平均粒度为约0.1-约10微米，理想地约0.1-约4微米的颗粒形式。在此使用的术语″粒度″描述填料粒子的最大尺寸或长度。
在此使用的术语半结晶的主要为线性的聚合物和半结晶聚合物应当表示聚乙烯、聚丙烯、这种聚合物的共混物和这种聚合物的共聚物。对于这种聚乙烯基聚合物，该术语应当定义为表示熔融指数大于约5 g/10min，但理想地大于10g/10min(条件E在190℃，2.16kg)和密度大于约0.910g/cc，但理想地大于约0.915g/cc的聚合物。在一个实施方案中，密度为约0.915g/cc-0.960g/cc。在进一步供选择的实施方案中，密度为约0.917g/cc。在进一步供选择的实施方案中，密度为约0.917g/cc-0.960g/cc。在进一步供选择的实施方案中，密度为约0.917g/cc-0.923g/cc。在进一步供选择的实施方案中，密度为约0.923g/cc-0.960g/cc。对于这种聚丙烯基聚合物，该术语应当定义为表示熔体流动速率大于约10g/10 min，但理想地大于约20g/10min(230℃，2.16kg)和密度为约0.89g/cc-0.90g/cc的聚合物。
除非另外指示，配制剂中组分的百分比按重量计。
测试方法过程：
水蒸汽透过速率(WVTR)/透气性：
测定本发明的膜或层压材料的WVTR(水蒸汽透过速率)值的合适技术是由INDA(非织造织物工业协会(Association of the NonwovenFabrics Industry))标准化的测试过程，编号IST-70.4-99，题目为″使用防护膜和蒸气压传感器测试水蒸汽通过非织造和塑料膜的透过速率的标准测试方法″，该文献在此引入作为参考。INDA过程提供WVTR的测定，膜对水蒸汽的渗透，和对于均匀材料，水蒸汽渗透率系数。
INDA测试方法是公知的，不在此详细说明。然而，测试过程总结如下。由永久防护膜和待测试样品材料分隔干燥腔和已知温度和湿度的潮湿腔。防护膜的目的是限定一定的空气间隙和平静或静止空气间隙中的空气同时表征空气间隙。干燥腔，防护膜和潮湿腔组成扩散池，其中密封测试膜。样品夹具已知为由Mocon，Inc.，Minneapolis，Minneasota制造的Permatran-W型号100K。第一测试由防护膜的WVTR和产生100％相对湿度的蒸发器组合体之间的空气间隙组成。水蒸汽通过空气间隙和防护膜扩散并随后与对水蒸汽浓度成比例的干燥气体流混合。将电信号送到处理用计算机。计算机计算空气间隙和防护膜的透过速率和贮存数值用于进一步的用途。
防护膜和空气间隙的透过速率在计算机中贮存为CaIC。然后在测试池中密封样品材料。再次，水蒸汽通过空气间隙扩散到防护膜和测试材料并随后与扫描测试材料的干燥气体流混合。再次同样，将此混合物携带到蒸气传感器。此信息用于根据如下公式计算水分透过测试材料的透过速率：
TR-1 测试材料＝TR-1 测试材料、防护膜、空气间隙-TR-1 防护膜、空气间隙
计算：
WVTR：WVTR的计算使用如下公式：
WVTR＝Fρsat(T)RH/(Apsat(T)(1-RH))
其中：
F＝以cc/min.计的水蒸汽流量，
ρsat(T)＝在饱和空气中在温度T下的水密度，
RH＝在池中规定位置的相对湿度，
A＝池的横截面积，和
psat(T)＝在温度T下的水蒸汽的饱和蒸汽压。
对于本申请的目的，以上测试的测试温度是约37.8℃，流量是100cc/min，和相对湿度是60％。另外，n的数值等于6和循环数是3。
循环测试：
使用循环测试过程测试材料以确定负荷损失和残余形变百分比。特别地对于70％确定的伸长率使用2循环测试。对于此测试，样品尺寸是3英寸MD乘6英寸CD。把手尺寸是3英寸宽。把手间隔是4英寸。加载样品使得样品的横向在垂直方向。设定大约10-15克的预载荷。测试在20英寸/min(500 mm/min)下拉动样品到70％伸长率(除4英寸间隙以外的2.8英寸)，和然后立即(没有中止)返回到零点(4英寸量规间隔)。工艺中测试(得到本申请中的数据)进行为2循环测试。测试数据的结果都来自第一和第二循环。测试在具有Renew MTS猫鼬箱(控制器)的恒定伸长速率测试仪2/S上使用TESTWORKS 4.07b软件进行。(Sintech Corp，Cary，NC)。测试在环境条件下进行。
熔融指数或熔体流动速率
依赖于测试的聚合物的熔融指数(MI)或熔体流动速率(MFR)是树脂在给定温度和剪切速率下流动的容易程度的量度，并可以使用通常用于聚乙烯基聚合物的ASTM标准D1238，条件190℃/2.16kg(条件E)测定。根据此方法和条件产生本申请中的熔融指数测试数据。通常，具有高熔融指数的聚合物具有低粘度。对于聚丙烯基聚合物，在230℃和2.16kg的条件下进行熔体流动速率的相似分析。根据本发明，载体树脂的熔融指数或熔体流动速率(依赖于聚合物)和密度参数的组合得到两相膜，其对于载体树脂具有增加的能力，有助于加工和在拉伸之后保持孔形成。特别地，已经确定具有较高MI值(大于约5g/10 min)和密度值(对于聚乙烯基聚合物为约0.910g/cc-0.960g/cc)的非弹性更结晶的载体树脂在生产透气膜时特别有效而且不牺牲弹性性能。特别地，需要载体树脂的密度大于约0.915g/cc。也需要这种载体树脂的密度为约0.917g/cc。也需要这种载体树脂的密度大于约0.917g/cc。在进一步的实施方案中，需要这种载体树脂的密度为0.917g/cc-0.960g/cc。在进一步供选择的实施方案中，也需要这种载体树脂的密度为约0.917g/cc-0.923g/cc。在进一步供选择的实施方案中，也需要这种载体树脂的密度为0.923g/cc-0.960g/cc。在供选择的实施方案中，具有更低密度如约0.89g/cc的聚丙烯基载体树脂也是有用的，特别是MFR大于约10g/10min，但理想地为20g/10min MFR或更大(条件230℃，2.16kg)的那些。在进一步供选择的实施方案中，也可以采用密度为约0.89g/cc-0.90g/cc的这种聚丙烯基载体树脂。也希望在共混载体/填料混合物与弹性体组分之前，单独共混这种载体树脂与填料，使得所有的材料不在单一步骤中配混在一起。希望保持填料与载体的紧密缔合而不是直接共混任何填料与弹性体组分，使得载体树脂在弹性体组分中形成富含填料的袋。
本发明希望克服现有技术弹性膜的以上问题。这些问题由填充的膜解决，其中膜组合物提供透气性和弹性而没有孔倒塌。本发明的进一步优点、特征、方面和细节从权利要求、说明书和附图是显然的。
配制用于制备透气填充膜的膜的两种方法是浓缩物调制方法和完全配混方法。对于本申请的膜的目的，浓缩物调制方法是所需的。在浓缩物调制方法中，一种树脂用作载体树脂以制备含有填料的浓缩物。在本申请中，载体树脂，典型地具有对于聚乙烯基聚合物更高密度水平(0.910g/cc-0.960g/cc)，和对于聚丙烯基聚合物约0.89g/cc-0.90g/cc密度水平的高熔融指数或熔体流动速率/低粘度树脂用于分散高载荷填料。弹性调制树脂支配膜的弹性性能。将浓缩物与弹性树脂调制(结合)以稀释最终填料含量到所需百分比。
本发明的弹性热塑性填充透气膜从如下物质制备：热塑性弹性体调制的树脂，理想地为与半结晶的主要为线性的聚合物(载体树脂)共混的嵌段共聚物(如苯乙烯类嵌段共聚物)，它包括填料(″浓缩物″)。理想地，采用单螺杆挤出机共混弹性聚合物以避免/降低聚合物相的实质混合，和保持调制树脂中的载体树脂袋。填料如碳酸钙在挤出的膜中产生填充的区域，可以拉伸该区域以在半结晶聚合物/填料界面形成孔，而不消极地影响非填充弹性聚合物组分的弹性恢复。理论上认为当形成的孔被非弹性半结晶聚合物壳包围时，填充区域中的孔不倒塌。如先前所述，优选的是更高密度聚乙烯基载体树脂或密度为0.89g/cc-0.90g/cc的聚丙烯基载体树脂。理想地，将填充的载体半结晶聚合物(填充的聚合物或浓缩物)在与热塑性弹性体调制树脂结合之前与填料配混以仅由半结晶聚合物围绕填料粒子，因此在填料粒子周围形成主要非弹性壳，当拉伸本组合物的膜时该壳能够形成孔并保持。
如可以在图1中看到的那样，图1举例说明了根据本发明制备的膜(已经拉伸了的产物膜)的剖视图，膜10包括弹性体组分20。半结晶聚合物/填料富集袋22在整个弹性体组分中分散，理想地填料与载体树脂位置分离。填料粒子24包含在半结晶聚合物袋或孔中。孔由弹性体聚合物相中的半结晶聚合物相的硬壳/壁产生。当在纵向取向器或其它拉伸设备中拉伸膜时，孔/空间26在半结晶聚合物和填料粒子之间产生。由于壳由半结晶材料制成，它们保持相当多的其形状，尽管在单轴拉伸时采用压缩或伸长的椭圆形形状，而不是完整的圆形构型。当双轴拉伸时壳保持更圆形的构型。应当认识到图1的举例说明是格式化简要图像。
考虑各种热塑性弹性体用于本发明。然而，热塑性嵌段聚合物如苯乙烯类嵌段共聚物是本发明的有用弹性聚合物的例子。有用的苯乙烯类嵌段共聚物的具体例子包括氢化聚异戊二烯聚合物如苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯(SEPS)、苯乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯-乙烯丙烯(SEPSEP)、氢化聚丁二烯聚合物如苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯-乙烯丁烯(SEBSEB)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)和氢化聚异戊二烯/丁二烯聚合物如苯乙烯-乙烯-乙烯丙烯-苯乙烯(SEEPS)。在本发明中也考虑聚合物嵌段构型如二嵌段、三嵌段、多嵌段、星型和径向的。在一些情况下，可能需要更高分子量嵌段共聚物。嵌段共聚物从KratonPolymers U.S.LLC of Houston，TX按照名称Kraton D或G聚合物，例如G1652和G1657和从Septon Company of America，Pasadena，TX按照名称Septon 2004、Septon 4030和Septon 4033购得。这种聚合物的另一个潜在供应商包括西班牙的Dynasol。特别地，Septon2004 SEPS三嵌段聚合物特别适于本发明。这种弹性体材料的共混物也考虑作为″弹性体组分″。例如，可以采用G1652和G1657的共混物，使得弹性体组分可以在最终的膜配制剂中以约33wt％存在，它(总膜配方)的10％是G1652而它(总膜配方)的23％是G1657。这种实施方案可包括填料浓缩物作为剩余的67 wt％。在一个实施方案中，需要苯乙烯类嵌段共聚物是SEPS聚合物。热塑性弹性体自身可包括与弹性体聚合物缔合的加工助剂和/或增粘剂。用于本发明的其它热塑性弹性体包括烯烃基弹性体如EP橡胶、乙基、丙基、丁基三元共聚物、其嵌段和共聚物。
理想地，填料、载体树脂和弹性体调制树脂材料的膜包括约15-50wt％弹性体聚合物组分。更理想地，共混材料的产物膜包括约20-40wt％弹性体。应当认识到，当给定共混弹性体组合物的弹性体组分时，它可以包括净基础树脂以及加工助剂如低分子量烃材料如蜡、无定形聚烯烃和/或增粘剂。
考虑有机和无机填料两者用于本发明，条件是它们不干扰膜形成过程和/或随后的层压过程。填料的例子包括碳酸钙(CaCO3)、各种粘土、二氧化硅(SiO2)、氧化铝、硫酸钡、碳酸钠、滑石、硫酸镁、二氧化钛、沸石、硫酸铝、纤维素型粉末、硅藻土、石膏、硫酸镁、碳酸镁、碳酸钡、高岭土、云母、碳、氧化钙、氧化镁、氢氧化铝、纸浆粉末、木粉、纤维素衍生物、聚合物粒子、壳多糖和壳多糖衍生物。
填料粒子可任选采用脂肪酸，如硬脂酸或二十二烷酸，和/或其它材料涂覆以促进粒子(在本体中)的自由流动和它们容易分散入载体聚合物。一种这样的填料是以Imerys of Roswell，Georgia的商标销售的碳酸钙。另一种是
Figure C20048002397500192
2 SS T，Omya，Inc.North America of Proctor，Vermont。后一种填料由硬脂酸涂覆。理想地，填料在产物膜(最终膜配制剂)中的数量为约40-70 wt％。更理想地，填料在产物膜中的数量为约45-60 wt％。
用于与填料配混的半结晶载体聚合物的例子包括但不限于主要为线性的聚烯烃(如聚丙烯和聚乙烯)及其共聚物。这种载体材料从许多来源获得。这种半结晶聚合物的具体例子包括ExxonMobil 3155，Dow聚乙烯如Dowlex 2517(25 MI，0.917g/cc)；Dow LLDPEDNDA-1082(155 MI，0.933g/cc)，Dow LLDPE DNDB-1077(100 MI，0.929g/cc)，Dow LLDPE 1081(125 MI，0.931g/cc)和Dow LLDPEDNDA 7147(50 MI，0.926g/cc)。在一些情况下，更高密度聚合物可以是有用的，如Dow HDPE DMDA-8980(80 MI，0.952g/cc)。另外的树脂包括购自ExxonMobil的MI为20和密度为0.925的Escorene LL5100及MI为50和密度为0.926的Escorene LL 6201。
在供选择的实施方案中，具有更低密度如约0.89g/cc的聚丙烯载体树脂也是有用的，特别是具有10g/10min MFR，但理想地20MFR或更大(条件230℃，2.16kg)的那些。密度为0.89g/cc-0.90g/cc的聚丙烯基树脂是有用的，如均聚物和无规共聚物如ExxonMobilPP3155(36 MFR)，PP1074KN(20 MFR)，PP9074MED(24 MFR)和Dow6D43(35 MFR)。
希望半结晶聚合物的熔融指数(对于聚乙烯基聚合物)大于约5g/10min，如由ASTM D1238(2.16kg，190℃)测量的那样。更理想地，半结晶聚合物的熔融指数大于约10g/10min。更理想地，熔融指数大于约20g/10min。理想地，对于聚乙烯基聚合物，半结晶载体聚合物的密度大于约0.910g/cc，但更理想地大于约0.915g/cc。更理想地，密度是约0.917g/cc。在另一个供选择的实施方案中，密度大于0.917g/cc。在另一个供选择的实施方案中，密度为约0.917g/cc-0.923g/cc。在另一个供选择的实施方案中，半结晶载体聚合物的密度为约0.917-0.960g/cc。在另一个供选择的实施方案中，半结晶聚合物的密度为约0.923g/cc-0.960g/cc。也希望膜包含约10-25 wt％半结晶聚合物。
此外，透气的填充膜可任选包括一种或多种稳定剂或加工助剂。例如，填充膜可包括抗氧剂，例如受阻酚稳定剂。市售抗氧剂包括但不限于IRGANOXTM17(α-生育酚)和IRGANOXTM1076(3，5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸十八烷基酯)，它们购自Ciba SpecialtyChemicals，Tarrytown，N.Y.此外，与成膜工艺、拉伸和任何随后的层压步骤相容的其它稳定剂或添加剂也可用于本发明。例如，可以加入另外的添加剂以向膜赋予所需的特性，例如熔体稳定剂、加工稳定剂、热稳定剂、光稳定剂、热老化稳定剂和本领域技术人员已知的其它添加剂。通常，亚磷酸酯稳定剂(即购自Ciba SpecialtyChemicals，Tarrytown，N.Y.的IRGAFOS 168和购自Dover ChemicalCorp.，Dover，Ohio的DOVERPHOS)是良好的熔体稳定剂，而受阻胺稳定剂(即购自Ciba Specialty Chemicals，Tarrytown，N.Y.的CHIMASSORB 944和119)是良好的热和光稳定剂。一种或多种以上稳定剂的包装物是市售的，如购自Ciba Specialty Chemicals的B900。理想地在挤出之前将约100-2000ppm稳定剂加入基础聚合物(份每百万参考填充膜的整体重量)。
理想地，″填充聚合物″(载体树脂和填料)的浓缩物采用填料和半结晶载体聚烯烃以约60-85 wt％填料，但更理想地约70-85 wt％填料的范围制备。也希望降低最终组合物中半结晶聚合物的数量以对弹性体聚合物相的弹性性能具有最小的影响。将弹性聚合物在引入到膜螺杆挤出机之前与填充的聚合物在共混段作为″调制″树脂共混。嵌段聚合物的浓度然后通常由最终组合物中所需的填料水平确定。填料的水平必须影响膜的透气性以及弹性性能。在一个实施方案中，希望填料在填充的聚合物中存在的数量大于80 wt％，使得膜显示以下所述的所需性能。
作为例子，填料可以在膜构型中以约25-65 wt％存在，弹性体可以采用约15-60 wt％的范围存在，和半结晶聚合物可以采用约5-30wt％的范围存在。
对于本发明的目的需要尽可能限制半结晶聚合物到填料的表面，以不完全在整个弹性聚合物共混物中配混载体树脂聚合物或填料，由此限制两种聚合物的混合。那么弹性聚合物通常以连续相遍及膜，最大化弹性性能。
在本发明供选择的实施方案中，可以将膜层压到一个或多个层作为多层层压材料的一部分。例如，膜可以层压到一个或多个非织造或织造网或粗麻布。在一个实施方案中，膜可以层压到纺粘网。这种纺粘网可以是单一组分、或者双组分/共轭布置的。理想地，这种纺粘网的基础重量为约10-50 gsm。或者，这种膜可以层压到共形成、熔喷或粘合梳理网。膜可以通过粘合剂、热压延、挤出涂覆或超声粘合方法层压到另外的片材上。在一些情况下，层压到膜的层可提供对膜的支撑，并可以相当地表征为支撑层。在其它情况下，这种另外的层可提供其它类型的功能性，如改进的手感。
如可以在图2中看到的那样，举例说明了具有如下部分的本发明的膜层压材料：单一层透气弹性膜10和至少一层另外的连接支撑层如非织造层50。这种非织造层例如通过粘合剂施加30连接。
方法：
形成透气弹性膜10的方法显示于附图的图3。然而，在制造膜之前，必须例如通过如下工艺首先配混原材料，即半结晶载体聚合物和填料。将填料和半结晶聚合物原材料加入双螺杆挤出机或高强度混合机的料斗(两者购自Farrel Corporation，AnsoniaConnecticut)，并通过相互啮合的旋转螺杆或转子的作用在熔体中分散混合。将获得的混合物造粒并在此称为填料浓缩物或填料浓缩物复合物。然后理想地将填料浓缩物复合物和弹性体树脂在膜工艺中通过单的机筒螺杆挤出机加工，随后由熔体泵送到膜模头。因此应当认识到，材料不完全在一个步骤中配混在一起，反而是单独的步骤工艺完成载体聚合物与填料的配混和然后另一个步骤结合填充的载体树脂和热塑性弹性体。
再次参考该图，将复合的聚合物和填料放入挤出机80设备和然后流延或吹制成膜。然后将前体膜10a挤出(在约380-440°F的温度范围下，例如在400-420°F的范围)到例如流延辊90上，它可以是平滑或有图案的。术语″前体″膜应当用于表示在使其可透气之前的膜，如通过纵向取向器运行。将挤出机模头的流出物立即在流延辊90上冷却。真空箱(未显示)可以邻近流延辊以沿辊的表面产生真空以有助于保持前体膜10a靠近辊的表面。另外，当它围绕纺丝辊移动时，空气刀或静电销钉(未显示)可协助强制前体膜10a到流延辊表面。空气刀是本领域已知的设备，它以非常高的流速强制空气流到挤出的聚合物材料的边缘。前体膜10a(在通过MDO运行之前)的厚度理想地为约20-100微米，并且总体基础重量为约30gsm-100gsm。在一个实施方案中，基础重量为约50-75gsm。在拉伸设备中拉伸之后，膜的基础重量为约10-60gsm，但理想地约15-60gsm。
如先前所述，将前体膜10a经受进一步的加工以使它透气。因此，从挤出设备80和流延辊90，将前体膜10a导引到膜拉伸单元100，如纵向取向器或″MDO″，它是从销售商如Marshall和WilliamsCompany of Providence，Rhode Island的市售设备。此设备可具有多个拉伸辊(例如5-8个)，它在纵向，即通过如图3所示的工艺膜运动的方向逐渐拉伸和使膜变薄。尽管采用八个辊举例说明MDO，但应当理解依赖于所需的拉伸水平和在每个辊之间的拉伸程度，辊的数目可以更高或更低。可以在单一或多个离散拉伸操作中拉伸膜。应当注意到MDO设备中的一些辊可能不在逐渐更高的速度下操作。
理想地，将未拉伸的填充膜10a(前体膜)拉伸(取向)它初始长度的约2-约5倍，在卷绕机允许膜松弛之后赋予初始膜长度1.5-约4倍的最终拉伸。在供选择的实施方案中，可以通过相互啮合的有槽辊如在Schwarz的美国专利4,153,751中描述的那些拉伸膜。
再次参考图3，MDO 100的一些辊可以用作预热辊。如果存在的话，这些最先的几个辊在室温(125°F)以上加热膜。MDO中邻近辊的渐快速度用于拉伸填充的前体膜10a。拉伸辊旋转的速率确定膜中的拉伸数量和最终膜重量。在此拉伸期间形成微孔以使膜为微孔的和随后是透气的。在拉伸之后，可以允许拉伸膜10b轻微缩回和/或由一个或多个受热辊113，如由受热的退火辊加热或退火。将这些辊典型地加热到约150-220°F以使膜退火。然后可以冷却膜。在离开MDO膜拉伸单元之后，然后透气产物膜10可以在卷绕机上卷绕用于贮存或进行进一步加工。
如需要，产生的产物膜10可以连接到一个或多个层50，如非织造层(例如纺粘的)以形成多层膜/层压材料40。合适的层压材料包括非织造织物、多层非织造织物或片材、粗麻布、织造织物和其它类似材料。为得到具有改进体顺应性的层压材料，纤维性层自身理想地是可延伸织物和甚至更理想地是弹性织物。例如，在MD中张紧非织造织物引起织物在CD中″颈缩″或变窄并得到颈缩的织物CD延伸性。另外的合适可延伸和/或弹性织物的例子包括但不限于在如下文献中描述的那些：Meitner等人的美国专利4,443,513；Morman等人的5，116,662；Morman等人的4,965,122；Morman等人的5,336,545；Vander Wielen等人的4,720,415；Kieffer等人的4,789,699；Taylor等人的5,332,613；Collier等人的5,288,791；Wisneski等人的4,663,220；和Shawver等人的5,540,976，上述专利的整个内容在此引入作为参考。这种颈缩非织造材料可以粘合到本发明的膜。在供选择的实施方案中，切开和颈缩的非织造材料可以粘合到本发明的膜。在进一步供选择的实施方案中，在由粘合剂层压到膜之前，纺粘的支撑层可以在有槽辊中在CD拉伸1.5-3倍和然后颈缩到初始宽度或匹配膜的宽度。
可以层压到这种产物膜10的非织造织物的基础重量理想地为约10g/m2-50g/m2和甚至更理想地约15g/m2-30g/m2。作为特定的例子，聚丙烯纺粘纤维的17g/m2(0.5盎司每平方码)网可以颈缩所需的数量并随后层压到透气拉伸的填充产物膜10。因此将产物膜10夹持(在粘合剂辊隙，或压延辊组合体109的层压辊中)到颈缩的或CD可拉伸纺粘非织造网。
纺粘层、支撑层或其它功能层压材料层可以由预形成的辊提供，或者与膜在线制造并在制造之后很短地到达一起。例如，如图3中说明的那样，一个或多个纺粘挤出机102熔体纺丝纺粘纤维103到成形丝104上，后者是连续带布置的一部分。连续带在一系列辊105周围循环。真空(未显示)可用于保持纤维成形丝上的纤维。可以通过致密辊106压缩纤维。在致密化之后，纺粘或其它非织造材料层粘合到产物膜10。这种粘合可通过粘合剂粘合，如通过槽或喷淋粘合剂体系，热粘合或其它粘合方法，如超声、微波、挤出涂覆和/或压缩力或能量进行。举例说明了粘合剂粘合系统32。这样的系统可以是喷淋或槽涂覆粘合剂系统。可用于本发明实践的合适粘合剂的例子包括购自Huntsman Polymers of Houston，TX的Rextac 2730、2723以及购自Bostik Findley，Inc.of Wauwatosa，WI的粘合剂。在供选择的实施方案中，采用粘合剂层压膜和非织造支撑层使得粘合剂的基础重量为约1.0-3.0gsm。使用的粘合剂的类型和基础重量根据最终层压材料中所需的弹性属性和最终用途确定。在另一个供选择的实施方案中，将粘合剂在与膜层压之前直接施加到非织造支撑层。为得到改进的褶皱，可以将粘合剂压花施加到外部纤维性层。
当膜离开MDO时，膜和支撑层材料典型地以相同的速率进入层压辊。或者，当膜被层压到支撑层时张紧或松弛。在供选择的实施方案中，粘合剂或增粘剂可以加入膜以改进层的粘合。如先前所述，填充的膜和纤维性层可以由粘合剂彼此层压。通过施加粘合剂到外部纤维性层，如非织造织物，粘合剂通常仅在纤维接触点覆盖在膜上面并因此提供具有改进褶皱和/或透气性的层压材料。另外的粘合助剂或增粘剂也可用于纤维性层或其它外部层。
在粘合之后，可以进一步加工层压材料40。在层压之后，可以使多层层压材料经受许多拉伸后制造工艺。例如，可以将这种层压材料切开、颈缩、开孔或印刷。或者，可以通过一系列有槽辊运行这种层压材料，该辊在CD或MD方向或其组合含有槽。这种加工步骤110可向层压材料40提供另外的所需属性，如柔软性，而不牺牲弹性或透气性。例如，有槽辊可以由钢或其它硬材料(如硬橡胶)构成并且可以包括约4-15个槽每英寸。在供选择的实施方案中，有槽辊可包括约6-12个槽每英寸。在进一步供选择的实施方案中，有槽辊包括约8-10个槽每英寸。在进一步供选择的实施方案中，这种辊上的槽包括约千分之100至千分之25英寸之间的谷。在任何另外的处理之后，可以进一步将层压材料切开111、退火113和/或在卷绕机112上卷绕。
本发明的膜和/或膜层压材料可以引入许多个人护理产品。例如，这种材料可以特别有利地作为各种个人护理产品的可拉伸外罩。另外，这种膜可以作为基础织物材料引入保护衣服如手术或医院盖布/睡衣。在进一步供选择的实施方案中，这种材料可作为保护性休养罩如汽车罩的基础织物等。
在此方面，图4是本发明的吸收制品，如一次性尿布在它的开放状态的透视图。接触穿用者的尿布表面面对观察者。参考图4，一次性尿布通常定义为前腰区段、后腰区段和互相连接前和后腰区段的中间区段。前和后腰区段包括制品的通常部分，构造该部分以在使用期间分别基本延伸过穿用者的前和后腹区域。制品的中间区段包括制品的通常部分，构造该部分以通过穿用者腿之间的胯部区域延伸。
吸收制品包括外罩130、以与外罩面对关系布置的可渗透液体的体侧衬里125和位于外罩和体侧衬里之间的吸收体120，如吸收垫。外罩在举例说明的实施方案中，与尿布的长度和宽度一致。吸收体通常定义为分别小于外罩的长度和宽度的长度和宽度。因此，尿布的边缘部分，如外罩的边缘区段可以延伸超过吸收体的末端边缘。在举例说明的实施方案中，例如，外罩向外延伸超出吸收体的末端边缘以形成尿布的侧边界和端边界。体侧衬里通常外罩共延伸，但可以按需要任选地覆盖比外罩区域大或小的区域。
希望外罩和体侧衬里在使用时面对穿用者的衣服和身体。本发明的膜或膜层压材料可方便地用作这种制品中的外罩。
紧固机构，如搭钩和搭环紧固件可用于固定尿布在穿用者上。或者，其它紧固机构，如钮扣、销子、揿钮、粘合带紧固件、内聚件、蘑菇-搭环紧固件等可以采用。
尿布也可包括位于体侧衬里和吸收体之间的涌流管理层以防止流体渗出物的汇集和进一步改进尿布中流体渗出物的分布。尿布可以进一步包括位于吸收体和外罩之间的通风层(未示出)以将外罩与吸收体隔绝以降低面对外罩表面的衣服的潮湿。
采用各种类型的合适连接方法，如粘合剂、声波粘合、热粘合或其组合将尿布的各种组件组装在一起。在所示的实施方案中，例如，体侧衬里和外罩可以采用粘合剂系列，如热熔、压敏粘合剂彼此组装和组装到吸收体。相似地，通过采用以上确定的连接机构，可以将其它尿布组件，如弹性元件和紧固元件及涌流层组装入制品。本发明的制品理想地包括与众不同的膜或膜层压材料作为可拉伸织物层作为可拉伸外罩的一部分，它操作地连接或另外结合以延伸超过制品向外表面的主要部分。在其中可拉伸外罩不固定到制品不可拉伸部分或另外受延伸限制的区域中，可拉伸的外罩可以由最小的力量自由地有利膨胀。在所需的方面，外罩可以沿纵向、横向或沿横向和纵向两者的组合拉伸。特别地，需要位于腰区段的可拉伸外罩的至少一部分能够在横向延伸以提供制品在穿用者周围的改进紧固和穿用者髋部和臀部特别是在后腰区段中的改进覆盖及腰区段中增强的透气性。例如，如果紧固件和或侧边沿尿布的后腰区段中的侧边缘布置，则后腰区段中外罩的至少一部分将理想地延伸以提供经过穿用者臀部的增强覆盖用于改进的包含和美观。在进一步供选择的实施方案中，本发明的与众不同的膜也可以用作外罩上可拉伸耳/紧固拉环的基础材料。在本发明另一个供选择的实施方案中，与众不同的膜可以用作可拉伸衬里的基础。在这样的实施方案中，衬里可以是开孔的。在另一个供选择的实施方案中，与众不同的膜可用作完全可拉伸的外罩，它围绕个人护理制品的前和后部区域两者，包括可拉伸的侧区域。这将消除在某些制品中采用独特侧边的需要。
另外，也需要位于吸收体上的可拉伸外罩的至少一部分可在使用期间延伸用于改进的包含。例如，当吸收体吸收流体渗出物并向外膨胀时，可拉伸外罩可以容易地与吸收体和/或制品的其它组件一致伸长和延伸以提供空体积以更有效地包含渗出物。本发明的可拉伸外罩理想地当经受施加的拉伸力时能够提供选择的拉伸，和在除去这种施加的力时缩回的能力。
如可以在各种其它吸收个人护理产品实施方案中看到的那样，本发明的材料可用作各种产物应用中的″外罩″，该应用包括训练裤、内衣/内裤、女性护理产品和成人失禁产品。作为外罩，这种材料可以采用膜形式存在，或者作为层压材料存在，其中非织造或其它片材层压到膜层。例如，如可以在图5中看到的那样，与众不同的膜可以用作训练裤的背部分135和前部分两者上的外罩，它们由独特的弹性侧边140分隔。如先前所述，这种外罩可在供选择的实施方案中包括侧边区域。如可以在图6中看到的那样，与众不同的膜可用作内裤中的外罩，如150或155。如可以在图7中看到的那样，与众不同的膜可用作女性护理短裤衬里160中的外罩/背片165。如可以在图8中看到的那样，与众不同的膜可用于成人失禁产品作为外罩175。另外这种膜或膜层压材料可用作卫生巾罩片。这种膜或膜层压材料可以在用作这种产品中的基础材料之前，进一步加工如被开孔等。
开发一系列实施例以显示和区别本发明的属性。这样的实施例不限制性地呈现，但用于证明本发明材料的各种属性。
实施例1
在实施例1中生产本发明的膜。膜层包含在载体树脂中分散的碳酸钙填料。碳酸钙从OMYA，Inc.，North America of Proctor，Vermont以名称2 SS T购得，具有2微米的平均粒度、8-10微米的顶切和约1％的硬脂酸涂料。碳酸钙(75％)填料和载体树脂(25％)，Dowlex 2517 LLDPE(熔融指数25和密度0.917)形成填料浓缩物复合物，然后将该复合物在单螺杆常规挤出机中与33％Septon2004 SEPS三嵌段热塑性弹性体调制树脂共混以提供50.25 wt％的最终碳酸钙浓度。聚合物购自Dow Chemical U.S.A.ofMidland，Michigan。Septon聚合物购自Septon Company of Americaof Pasadena，Texas。
在64 gsm的未拉伸基础重量下通过流延到设定到104°F的急冷辊上将此配制剂成形为膜。使用纵向取向器(MDO)将膜拉伸3.6倍于它的初始长度，然后缩回35％到33.9 gsm的拉伸基础重量。在此使用的拉伸膜3.6倍表示例如具有1米初始长度的膜如果拉伸3.6倍将具有3.6米的最终长度。将膜加热到125°F的温度并以492英尺每分钟的线速度通过MDO运行以提供所需的拉伸。然后将膜在160-180°F的温度下经过多个辊退火。
实施例2
在实施例2中，配制相似于实施例1，但采用30％Septon 2004SEPS三嵌段热塑性弹性体调制树脂的膜以提供52.5 wt％的最终碳酸钙填料浓度。
在64.4 gsm的未拉伸基础重量下通过流延到设定到99°F的急冷辊上将此配制剂成形为膜。使用纵向取向器(MDO)将膜拉伸3.6倍于它的初始长度，然后缩回15％到30.6 gsm的拉伸基础重量。将膜加热到125°F的温度并以472英尺每分钟的线速度通过MDO运行以提供所需的拉伸水平。然后将膜在160-200°F的温度下经过多个辊退火。
实施例3
在实施例3中，配制相似于实施例1的膜，但采用40％of Septon2004 SEPS三嵌段热塑性弹性体调制树脂以提供45 wt％的最终碳酸钙填料浓度。
在51 gsm的未拉伸基础重量下通过流延到设定到99°F的急冷辊上将此配制剂成形为膜。使用纵向取向器(MDO)将膜拉伸3.6倍于它的初始长度到40 gsm的拉伸基础重量。将膜加热到125°F的温度并以450英尺每分钟的线速度通过MDO运行以提供所需的拉伸。然后将膜在180°F的温度下经过多个辊退火。采用此膜制备的层压材料显示MD/CD拉伸两者。
实施例4
在实施例4中配制相似实施例1膜的膜，区别在于碳酸钙复合物填料浓度是82％，采用也来自Dow Chemical U.S.A的载体树脂DNDA-1082 LLDPE(熔融指数155和密度0.933g/cc)。然后将此复合物在单螺杆常规挤出机中与36.5％Septon 2004 SEPS三嵌段热塑性弹性体调制树脂共混以提供52 wt％的最终碳酸钙浓度。
在64.4 gsm的未拉伸基础重量下通过流延到设定到120°F的急冷辊上将此配制剂成形为膜。使用纵向取向器(MDO)将膜拉伸3.6倍于它的初始长度，然后缩回33％到34 gsm的拉伸基础重量。将膜加热到125°F的温度并以576英尺每分钟的线速度通过MDO运行以提供所需的拉伸。然后将膜在170-200°F的温度下经过多个辊退火。
对比例1(获得的膜不透气)
在对比例1中配制相似实施例1膜的膜，区别在于碳酸钙复合物浓度是75％，采用也来自Dow Chemical U.S.A的载体树脂Affinity8185(熔融指数30和密度0.885g/cc)。然后将此复合物在单螺杆常规挤出机中与33％Septon 2004 SEPS三嵌段热塑性弹性体调制树脂共混以提供50.25 wt％的最终碳酸钙浓度。
在57.5 gsm的未拉伸基础重量下通过流延到设定到100°F的急冷辊上将此配制剂成形为膜。使用纵向取向器(MDO)将膜拉伸3.6倍于它的初始长度，然后缩回36％到40 gsm的拉伸基础重量。将膜加热到125°F的温度并以445英尺每分钟的线速度通过MDO运行以提供所需的拉伸。然后将膜在150-180°F的温度下经过多个辊退火。
对比例2(调制树脂不是弹性体，获得的膜不是弹性的)
在对比例2中，配制相似实施例1膜的膜，区别在于碳酸钙复合物浓度是75％，采用载体树脂Dowlex 2517(熔融指数25和密度0.917g/cc)。然后将此复合物在单螺杆常规挤出机中与33％也来自DowChemical U.S.A的Dowlex 2047AC(2.3MI，0.917g/cc)LLDPE调制树脂共混以提供50.25 wt％的最终碳酸钙浓度。
在45 gsm的未拉伸基础重量下通过流延到设定到102°F的急冷辊上将此配制剂成形为膜。使用纵向取向器(MDO)将膜拉伸3.6倍于它的初始长度，然后松弛10％到25 gsm的拉伸基础重量。将膜加热到125°F的温度并以486英尺每分钟的线速度通过MDO运行以赋予所需的拉伸。然后将膜在160-180°F的温度下经过多个辊退火。
下表1归纳了根据前述测试方法对实施例材料进行的各种测试。
表1
70％伸长率2个循环 Mocong/m<sup>2</sup>/24hr 第1负荷在50％up/gf 第1负荷在50％dn/gf 第2负荷在50％up/gf 第2负荷在50％dn/gf 负荷损失％ 残余形变％
实施例1 856 275 182 233 175 36.1 8.5
实施例2 4978 246 145 204 138 44.0 13.3
实施例3 251 167 117 144 113 32.4 12.5
实施例4 1490 213 143 183 137 35.7 12.5
对比例1 85 274 169 219 160 42 15.2
对比例2 5993 406 67 291 55 86 44.1
在表I中，缩写up/gf表示在循环测试中以克力计的延伸/伸长(向上)张力，而缩写dn/gf表示在循环测试中以克力计的″缩回″(向下)张力。弹性类型测试在CD方向中进行，并且因此数值反映CD方向弹性性能。希望这种膜显示的负荷损失值小于约50％。更希望这种膜应当显示的负荷损失小于约45％。甚至更希望这种膜应当显示的负荷损失小于约35％。每个负荷损失值是在50％伸长率下根据所述循环测试测试的。负荷损失以百分比表示，残余形变也如此。
因此提供填充的透气弹性膜，该膜提供弹性而不牺牲透气性。使用产生微孔的填料不损害这种弹性。

Claims (20)

1. 一种形成弹性透气膜的方法，其特征在于包括如下步骤：
a)采用填料填充半结晶的主要为线性的聚合物以形成填充聚合物使得该填充聚合物包含至少60wt％的填料；
b)干共混热塑性弹性体与填充聚合物以形成共混的弹性体组合物，使得该共混的弹性体组合物包括25-70wt％的填料、5-30wt％的半结晶聚合物和15-60wt％的弹性体；
c)挤出该共混的弹性体组合物成膜；
d)使所述膜在纵向取向2-5倍，使得产生的膜的基础重量为15-60gsm并显示大于100g/m2/24小时的透气性和小于50％的在50％伸长率下的负荷损失值。
2. 权利要求1的方法，其中在步骤a)中，半结晶聚合物是聚乙烯或聚乙烯共聚物并且熔融指数大于5g/10min。
3. 权利要求1的方法，其中在步骤a)中，半结晶聚合物的密度大于0910g/cc。
4. 权利要求1的方法，其中在步骤a)中，半结晶聚合物是MFR大于10g/10min和密度为0.89g/cc-0.90g/cc的聚丙烯或聚丙烯共聚物。
5. 权利要求1的方法，进一步包括在横向取向所述膜的步骤。
6. 一种弹性透气膜，其特征在于包括：
共混的热塑性弹性体和填充的半结晶的主要为线性的聚合物，该膜包括25-70wt％的填料、5-30wt％的半结晶线性聚合物和15-60wt％的弹性体聚合物，其中所述填料与所述半结晶线性聚合物紧密缔合，并且进一步其中所述膜显示小于50％的在50％伸长率下的负荷损失值，和大于100g/m2/24小时的透气性。
7. 权利要求6的弹性透气膜，其中半结晶聚合物是聚乙烯或聚乙烯共聚物并且熔融指数大于5g/10min。
8. 权利要求6的弹性透气膜，其中半结晶聚合物的密度大于0910g/cc。
9. 权利要求6的弹性透气膜，其中半结晶聚合物的密度为0917g/cc-0960g/cc。
10. 权利要求6的弹性透气膜，其中半结晶聚合物是MFR大于10g/10min和密度为089g/cc-090g/cc的聚丙烯或聚丙烯共聚物。
11. 权利要求6的弹性透气膜，其中所述膜显示小于50％的残余形变百分比。
12. 权利要求6的弹性透气膜，其中所述膜显示小于20％的残余形变百分比。
13. 权利要求6的弹性透气膜，其中所述膜显示小于45％的负荷损失。
14. 权利要求6的弹性透气膜，其中所述弹性体是苯乙烯类嵌段共聚物。
15. 权利要求6的弹性透气膜，其中所述填充聚合物是聚乙烯。
16. 权利要求6的弹性透气膜，其中所述透气性大于1,000g/m2/24小时。
17. 权利要求6的弹性透气膜，其中所述填料在所述共混的弹性体组合物中存在的数量为40-70wt％。
18. 包括权利要求6的弹性透气膜的个人护理制品，其中所述膜包括外罩。
19. 包括权利要求6的膜的休养户外罩。
20. 包括权利要求6的膜的一次性保护衣服。
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