专利名称：耐用的粘合剂基油墨印花的聚烯烃非织造织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种印花非织造织物。更具体地说，这种印花的非织造织物是从一种聚烯烃基质如聚烯烃纤维状织物制成的，该基质印上一种粘合剂油墨以产生一种印花非织造织物，其中该油墨对织物的粘合力非常强。
织造织物、非织造织物和薄膜等基质的印花是众所周知的。织物用油墨和染料印花是一种常见和广泛使用的方法，它能赋予基布以图案和颜色。一般地说，棉布等纤维素基质上的彩色印花是相对容易进行的。尼龙和聚酯等极性聚合物上的印花也是可以的，但比纤维素材料上同类型的印花更难。比这些基质中任意一种更难的是聚烯烃等非极性聚合物的印花。对于等非织造织物纤维状聚烯烃构造来说，这种情况尤其真实，因为油墨和染料对这些非极性材料的粘合力有限。通过对这种非织造织物采用电晕放电处理，可以使油墨印花对聚烯烃非织造织物的粘合力有所改善，然而这需要在印花工艺中有一个额外步骤，以及较高的能源费用。此外，如果这种电晕放电处理没有小心地加以监测，则有可能这种处理会使非织造织物基质烯烧，从而由于损坏材料的废弃而增加生产成本。
在对非织造织物等布料进行油墨印花时，理想的是让油墨强有力地粘结到非织造织物基质上，油墨对基质的耐久性或粘合力的程度可以用一个称为耐摩牢度的参数来反映。耐摩牢度用0～5的尺度(5为最高值)来衡量一种材料对其颜色转移到另一种材料上的抗性。迄今为止，已有可能产生耐摩牢度值达到4的印花非织造织物。然而，过去为了达到4以上的数值，一直需要使用非习用油墨如合成纸油墨、紫外(UV)固化油墨和电子束固化油墨，所有这些都很昂贵。已经发现，采用合成纸油墨大大损害了印花施工性能，这表现在合成纸油墨需要更长的干燥时间，从而使印花工艺更慢、更复杂。为了利用紫外固化油墨或电子束(EB)固化油墨，必须采用昂贵的紫外和电子束发生器来使油墨固化，这使得难以以低成本实施印花工艺。改善非织造织物上印花耐摩牢度的另一种方法是利用底层漆和／或表层漆。底层漆粘结到非织造织物上并产生一个能使油墨更好地与之粘结的表面，而表层漆则对油墨产生一个保护性涂层。然而，要再次说明的是，这一类保护性涂料的使用也不很理想，因为它造成了额外加工步骤并增加了印花成本。
因此，本发明的目的是既提供一种工艺也提供一种材料，包括一种具有良好耐摩牢度的油墨印花聚烯烃非织造织物。这尤其适用于个人保健用品，如尿布、运动裤、失禁者专用产品、妇女专用产品等。很多新式个人保健用品例如尿布和运动裤在产品外侧有印花设计以改善其外观。这类产品印花的一个问题是其所遭遇的使用和磨损的结果。婴儿和幼儿的爬行作用使尿布和运动裤的外部发生高度磨损。这样的磨损将使任何一种与该产品外表面粘结不牢的印花迅速脱掉。这类产品多数采用聚烯烃制造其组分材料 。因此，需要一种耐磨损的油墨印花聚烯烃非织造织物，从而减少这种非织造织物上印花设计的过早损坏和可能的油墨向其它表面转移。
本发明的另一个目的是提供一种能适应广泛类别其它用途包括服装、工作服、洁净室衣服、医院大褂及有关供给品的油墨印花聚烯烃非织造织物。在医院和洁净室用途方面，重要的，穿着的任何一种服装都有低棉屑(Lint)特征。反之，这一类服装多数在性质上非常世俗，研究表明，人们更喜欢穿着更富于色彩的服装。由于这样的材料是从非织造织物制作的，所以不在非织造织物表面上直接印花就不可能产生单一或多色的设计。当进行这样的印花时，重要的是，油墨要牢固地固定到非织造织物材料上，而且不剥落成为油墨碎屑，这种剥落会对病人造成可能的污染。结果，本发明的一个目的是提供一种能用于这样一些用途的油墨印花非织造织物。
本发明的这些目的及其它目的，在进一步阅读如下说明书和权利要求书时，将变得更加清楚。
本发明涉及一种耐用粘合剂基油墨印花非织造织物及其形成工艺。这种工艺首先包括这样放置一种聚烯烃非织造织物，使其能在该非造织物的至少一个表面上接收一种印花图案。其次，把一种粘合剂基油墨涂布到该非织造织物的表面上，然后使之干燥，从而产生一种耐摩牢度值为4或更大的粘合剂基油墨印花非织造织物。如果使用油墨印花设备把粘合剂基油墨涂布到非织造织物上。那么，该工艺可以进一步包括先把粘合剂基油墨转移到该油墨印花设备的转印表面上然后再把该粘合剂基油墨转印到非织造织物基质上的步骤。此外，为加速这一工艺过程，可以对印花的非织造织物加热，以加速干燥。粘合剂基油墨包括从由水基、溶剂基和热熔粘合剂组成的这一组中选择的一种粘合剂，且这种粘合剂基油墨在施用期间的粘度为约50～10，000厘泊。粘合剂基油墨进一步包括一种颜料，以粘合剂基油墨中总固体含量的干重为基准计算，粘合剂／颜料比为约101～11。适用粘合剂材料的实例包括聚乙烯醇、乙烯－乙酸乙烯酯和水基丙烯酸共聚物。为有助于这种粘合剂基油墨涂布到非织造织物基质上，粘合剂基油墨可以进一步包括一种增粘剂如多萜烯或松香酯。当粘合剂是一种水基材料时，也可以使用一种表面活性剂。此外，在粘合剂基油墨配方中还可以使用发泡剂和增塑剂。
本发明的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物有许多用途，包括医用布料和个人保健吸收剂物品，如尿布、运动裤、失禁患者服装、妇女卫生专用产品和绷带。
本发明涉及粘合剂基油墨和聚烯烃基非织造织物的组合，所形成的油墨印花非织造织物有良好的耐摩牢度，这是耐磨损性能和良好色牢度的表征。
本发明的油墨印花聚烯烃基非织造织物适用于许多用途，其中最基本的是需要印花非织造织物的场合以及非织造织物可能遭遇到会使油墨过早地从该非织造织物表面脱落的一定数量磨损的情况。有很多用途，其中利用了非织造织物，且其中理想的是把某种类型的印花、标志、说明或一般图案直接印到非织造织物上。这样的印花因该材料的美学需要而异，可以是单色的，也可以是多色的。个人保健用品如尿布、妇女卫生巾、成人失禁服装及运动裤，全都典型地具有一个外覆盖层，这可包括一个非织造织物外层。对于许多这样的产品，理想的是在该产品上印有单色或多色的一种或多种使消费者能看得见的花样－运动裤是一个例子。对于运动裤，例如登记注册的让受人Kimberly-clark Corporation制造的PULL-UPS 牌运动裤，理想的是使该产品尽可能穿着有吸引力和有趣，以便训练幼儿从尿布进步到穿衬裤。使这种产品更具吸引力的一种方法是在运动裤的外覆盖层上以鲜艳的颜色印许多样花。迄今为止，不用昂贵的底层和／或表层漆来保护油墨不受磨损，尚不可能直接把彩色油墨印到运动裤的外表面上。结果，一直必须把这些彩色花样印在下面的薄膜层上，然后把非织造织物外层叠加到印花薄膜层上面。使得能通过非织造织物层隐隐约约地看见彩色花样。本发明之所以缓解了对这类印花技术的需求，是由于粘合剂基油墨与聚烯烃基非织造织物的组合，共同产生了高磨损性能，其耐摩牢度值为至少4或更大。
同一类型的材料在与医院中使用的一次性物品有关的医用领域也有潜在适用性。这样的一次性物品包括手术单，病人和雇员穿的大褂，鞋套，帽子，口罩、被罩和床单。在这一方面，又再次发现，例行戴这类一次性物品的医院人员日益厌倦这类产品单调的外观。结果，已经发现当这类一次性物品印上彩色图案和数字时，这类产品就变得更使人希望穿戴。然而，应当注意的是，当这类产品在外科手术期间使用时，重要的是包括油墨在内的材料要尽可能少地从该产品上脱落下来，因为在手术室中释放的任何东西都会成为病人手术部位或开放式伤口的可能污染物。因此，如果这类产品要印上数字和图案，那么，用来印这些产品的油墨就必须是耐用的，从而减少污染的可能性。这类产品多数也包括直接印到该产品上的识别代码和说明，手术单只是其中一例。因此这些产品也必须利用具有良好耐磨损性能的油墨印花材料。
以上实例只是本发明材料的少数可能用途。因此，这样的用途应当视为只是说明性的，因而并不限制本发明的应用范围。
本发明的两个主要组成部分是粘合剂基油墨和要涂布上这种油墨的聚烯烃基基质。聚烯烃基质包括但不限于采用聚烯烃基聚合物的织造材料、非织造材料、针织品和薄膜。常用聚烯烃的实例是聚丙烯和聚乙烯，包括低密度、高密度和线型低密度聚乙烯。然而，应当知道的是，本发明不限于这两种类型的聚烯烃，而是旨在涵盖所有类型的聚烯烃和聚烯烃掺合物。在织造材料应用方面，可以把这些聚烯烃基聚合物制成连续纤维(长丝)，然后再将其织成一种织物。在非织造织物应用方面，这些纤维可以是长纤维，一般是连续纤维，如纺粘纤维和熔喷法纤维，它们也可以是长度较短的短纤维，这样的纤维常用于梳理纤维网。最后，这样的聚烯烃基聚合物也可以挤压、浇铸或吹塑成薄膜，随后按本发明使用。
许多非织造织物适合于本发明使用，包括纺粘织物和熔喷法织物以及利用短纤维的粘结梳理纤维网。此外，气流铺置、湿法成网以及溶液纺丝纤维网及其它织物和织物形成工艺，也被认为属于本发明的范围，只要这些工艺适合于生产聚烯烃基或含有聚烯烃的纤维状织物。
用于基质的纤维可以是“直”纤维，其中它们有完全相同的一般聚合物组成，它们也可以是多元聚合物或多组分纤维如双组分纤维，其中至少一种组分是聚烯烃，例如聚乙烯外皮和聚丙烯芯子纤维或聚乙烯外皮和聚酯芯子纤维。除皮／芯纤维构型外，并列、岛包海(sea-in-islands)和偏心纤维构型是适用的纤维横截面的其它实例。此外，具有非圆横截面如“Y”形和“X”形的纤维也可以使用。
这些纤维和／或织物可以有其它组分和／或处理。例如，在这些纤维和织物形成期间可以使用粘合剂、蜡、流动改性剂、加工助剂及其它添加剂。此外，也可以把颜料添加到纤维中以改变其颜色，还可以把其它添加剂掺入聚合物组成中以使纤维和／或织物具有弹性。最后，包括聚烯烃和非聚烯烃基纤维的纤维掺合物以及直纤维和双组分纤维可以组合，以形成适合于本发明使用的非织造织物。
聚烯烃基质材料可单独使用，也可以多层构型使用，例如一层或多层薄膜和／或织造织物和／或非织造织物的层压制品。这样的多层构型实例包括薄膜／非织造织物层压制品或非织造织物／非织造织物层压制品，如纺粘／熔喷／纺粘三层层压制品。通过利用这样的多层构型，可以使该层压制品具有多种多样的性能，包括透气性和／或液体不渗透性。
当使一种非织造织物成形为本发明的聚烯烃基基质时，该材料的纤维尺寸和基重可以按照特定的终端用途加以改变。在个人保健用品和医用织物用途方面，典型的纤维尺寸范围为约0.1～约10旦，基重范围为约0.3～约3盎司／平方码。对于其它用途，纤维尺寸和基重远均可加以调整。
本发明的另一个主要组成部分是用于聚烯烃基基质印花的油墨。为达到足够的耐磨损性能和耐用性，测试表明，油墨一旦涂布到聚烯烃基基质上就应具有4或更大的耐磨牢度值。色牢度是一种材料阻止因该材料暴露于任何外部条件而发生其任何一种颜色特征改变或其颜色向毗邻材料转移或两者兼而有之的能力。摩擦脱色是着色剂主要通过摩擦作用从一种染色织物的表面转移到同一种织物的毗邻区域或转移到另一个表面。耐磨牢度测试是确定一种颜色是否会因摩擦而从印花材料表面转移到其它表面的一种方法。因此，耐摩牢度是一种衡量油墨一旦印到聚烯烃基基质上其耐磨损性能的手段。这种测试将在以下更加详细地论述，但说明这样一点就够了，测试已经表明，溶剂油墨当涂布到聚烯烃基基质如一种非织造织物上时只显示出范围为1.5～3的摩擦脱色等级，而且这样的溶剂范围当覆盖一层透明表层漆时只使其摩擦脱色等级增加到2.5～3.5的范围。相反，本发明的粘合剂基油墨能够且的确产生在1至5的尺度上超过4的摩擦脱色等级。因此，本发明的一个必要要求是，粘合剂基油墨当涂布到聚烯烃基基质上时，其摩擦脱色值或耐摩牢度为4或更大。
为此，本发明的粘合剂基油墨采用一种粘合剂和一种颜料或染料作为基本成分。如同以下还要更加详细解释的，在与本发明配套使用的粘合剂基油墨配方中可以采用其它添加剂。已经发现聚乙烯醇和乙烯－乙酸乙烯酯特别适合作为本发明油墨的基料或粘合剂。也已发现，粘合剂基油墨中的粘合剂或粘合剂可以是水基的溶剂的或热熔的，从对基质的适用性和所产生的粘合力的综合角度来看，水基油墨的性能最好。这些水基聚合物粘合剂的玻璃化温度(Tg)范围为约－60～180°F，更理想的范围是约20°约80°F。这样的成膜聚合物粘合剂当在典型范围为约150°300°F的相当低干燥温度干燥或固化时产生挠性印花区域。粘合剂基油墨中这些粘合剂聚合物(PVOH和EVA)的固体含量，以该粘合剂基油墨中总固体的干重为基准计算，是大约5～60％(重量)。
可以对这些粘合剂进行染色，采用的是惰性颜料和染料，为了权利要求之目的统称其为颜料，以干重为基准计算，其添加水平可为大约0.25～50%。典型地说，以干重为基准计算，固体含量(包括所有固体，而不只是粘合剂和颜料)对于乙烯－乙酸乙烯酯将是40％或更大，而对于聚乙烯醇将是8％或更大。其它水基粘合剂油墨粘合剂包括聚乙酸乙烯酯，乙烯－丙烯酸，乙烯基－丙烯酸，苯乙烯－丙烯酸，聚偏二氯乙烯，淀粉，化学改性淀粉，糊精，及其它具有成膜性能的乳胶和水溶性聚合物。
本发明粘合剂基油墨的适用溶剂基粘合剂包括天然橡胶及其它高弹体，丙烯酸类，聚氨酯，聚酰胺，苯氧基树脂，和聚乙烯醇缩醛类。一种有关的组成是把乙烯基树脂分散在一种增塑剂中，形成一种塑溶胶。在加热之前，这种塑溶胶的物理形式实际上类似一种分散体。当加热时，塑溶胶形成一种在室温有足够高粘度的溶液，从而使固化的粘合剂具有优异的耐剪切性。这些溶剂基粘合剂中有一些可市购。National Starch and Chemical Company(新泽西州布里奇沃特)销售一种用甲苯、己烷、丙酮和异丙醇作为溶剂的氯丁橡胶基粘合剂，其商标是Spraymaster 388。
与本发明粘合剂基油墨配合使用的适用的热熔粘合粘结剂包括基于聚乙烯、其它聚烯烃或其混合物的更大极性热熔粘合剂，乙烯－乙酸乙烯酯共聚物，聚酰胺，聚酯，和嵌段共聚物橡胶。用来改变这些热熔粘合剂的流动特征及其它性能的典型添加剂包括蜡、油、萜烯树脂、松香衍生物、酚醛树脂(参照)和苯并呋喃－茚树脂。热熔粘结剂向很多粘合剂公司购买。Instant0-Lok 乙烯－乙酸乙烯酯基粘合剂就是由National Starch and Chemical Company(新泽西州布里奇沃特)供应的一个实例。这样的热熔粘合剂就其本质而言将具有100％固体含量。这些热熔粘合剂基油墨将典型地在范围为约140～约300°F的温度熔融和流动。例如，Instant-Lok 34-4977EVA基粘合剂的软化温度为180°F。基熔体粘度在250、275、300和325°F的温度分别为940、590、390和270厘泊。
由于这些特定热熔粘合剂基油墨的性质，它们对非织造织物的施用一般限于转轮影印和丝网印花类型的油墨涂布设备。此外，在选择与本发明配合使用的热熔粘合剂基油墨时，油墨的选择应包括一种材料，使其印花温度低于聚烯烃基基质中所用聚合物的熔点，从而使热熔体粘合剂基油墨不损害该聚烯烃基基质，除非有特定需要。在低线速度时，这种情况尤其真实。在高线速度时，由于提高了线速度，便有可能在用于基质的聚烯烃的熔点以上的温度印花。染料和无机与有机颜料(统称“颜料”)是与本发明配合使用的常见着色剂。最常见的染料包括偶氮染料(如，溶剂黄14，分散黄23，酸性间胺黄)，蒽酯染料(溶剂红111，分散紫1，溶剂蓝56和溶剂绿3)， 吨染料(溶剂绿4，酸性红52，碱性红1，和溶剂橙63)，吖嗪染料(烟黑)等。
无机颜料包括二氧化钛(白)、炭黑(黑)、各种氧化铁(红、黄、褐)，氧化铬(绿)、亚铁氰化铁铵(蓝)等。
主要有机颜料包括二芳基黄AAOA(颜料黄12)，二芳基黄AAOT(颜料黄14)酞菁蓝(颜料蓝15)，立索红(颜料红491)和红湖C(颜料红531)。
这些染料和颜料大多数以颜色浓制剂销售。例如，本发明使用的一种蓝颜料浓制剂就是ICI Americas,Inc.(特拉华州威尔明顿)销售的酞菁酮MONOLITE 蓝BXE-HD。
尽管如此，本发明使用的颜料或染料类型的选择并不重要。然而，在这种选择时仍有一些考虑。首先，颜料或染料应是惰性的，且不与配方中存在的粘结剂、添加剂或溶剂反应。第二，颜料或染料应能被粘结剂溶液完全润湿。它应当分散良好并在粘结剂溶液中形成稳定的分散体。第三，颜料或染料不应当引起任何健康问题或对人体皮肤引起刺激。粘结剂／颜料比为约101～11是合适的。这个比例取决于颜色、色泽和印到织物上的油墨数量。
对于水基、溶剂基和热熔体基粘合剂油墨，也可掺入其它添加剂。例如，增塑剂、增充剂、增稠剂、消泡剂、湿润剂或表面活性剂、蜡和抗氧剂都可以和本发明的粘合剂基油墨一起使用。
对于多数用途来说，粘合剂基油墨中第二重要的组分是增塑剂。增塑剂用来保持粘合力。属于泣湿剂且能通过保持粘合界面“潮湿”而起到保持粘合剂膜揉曲性作用的材料是合适的增塑剂。它们有能力吸收大气中的水份并稍微永久性地将其截留。最常用的增塑剂详见McCutchenon的Functional Materials(1991),p.209-216。这类材料典型的是甘油、山梨糖醇、乙二醇和丙二醇。另一方面，某些化合物也能起增塑剂作用，只要它们能进入粘合剂基料的分子结构中或者能对粘合剂聚合物产生充分影响从而提供持久的薄膜揉曲性即可。这类化合物的实例包括邻苯二甲酸二烷酯，邻苯二甲酸二芳酯，邻苯二甲酸烷酯芳酯，邻苯二甲酸二环己酯，邻苯二甲酸二丁氧乙酯，磷酸三苯酯，磷酸三甲苯酯，磷酸甲苯酯二苯酯，磷酸烷酯二芳酯，甘醇酸乙基邻苯二甲酰乙酯，甘醇酸烷基邻苯二甲酰乙酯，已二酸二烷酯，硬脂酸烷酯，乳酸烷酯和脂肪酸酯。
由于经济上和功能上的考虑，粘合剂化合物且因而粘合剂基油墨绝大多数都需要某种程度的“增充”或“填充”。在一些情况下，从控制粘合剂粘性和流动的角度来看，增充在涂布工艺上是理想的。典型的增充剂包括膨润土、炭黑、羧甲基纤维素、粘土、胶体二氧化硅、硅藻土、水合氧化铝、藻酸钠、淀粉和氧化锌。
向粘合剂配方中添加增稠剂以改变粘合剂粘度和适应涂布设备或基质本身的变化。增稠剂成分基本上是一种具有高特性粘度且能以相当少数量添加到粘合剂配方中的胶或树脂材料。最常见的增稠剂详见McCutcheon的Functional Materials (1991),p.256-274。这类增稠剂的实例包括藻酸盐、硬脂酸盐和聚丙烯酸盐等盐类，淀粉，聚乙烯酸，膨润土、链烷醇酰胺，甲基纤维素，羧乙基纤维素，甲基纤维素，刺槐豆胶，瓜耳胶，合成生物聚合胶，聚苯乙烯磺酸，聚烷基磺酸，聚乙烯基化钠和聚乙烯基吡咯烷酮。
粘合剂绝大多数是通过机器涂布施用的。本发明的粘合剂基油墨也是如此。在多数情况下，粘合剂在开放气氛中的任何一种重复运动都可能导致夹带气泡。夹带的空气改变了粘合剂的特性粘度，并导致粘合剂膜厚度的改变。它也会产生一种不连续的粘合剂膜，减弱了界面粘结力。使用消泡剂来减少或消除粘合剂机器涂布期间空气夹带的可能性。最常用的消泡剂详见McCutcheon的Functional Materials (1991),p.89－112。典型的消泡剂包括硬脂酸铝，戊醇，辛醇，蓖麻油、玉米油、乳油，癸醇，二甘醇－月桂酸酯，甘油－硬脂酸酯，矿物油，松油聚链烷二醇，硅油，硬脂酸，磺酸盐，柠檬酸三丁酯，磷酸三丁酯和土耳其红油。也有一大类消泡剂混合物可市购。较重要的混合物包括Rhone-Poulenc Corp.(佐治亚州马里塔)的Colloid;Reilly-Whiteman,Inc.(宾夕法尼亚州孔索霍肯)的Antifoam DB和488，Soluol Chemical Co.,Inc.(罗得岛州西瓦韦克)的Antifoam Base 263,Antifoam-G和Antifoam-Q-41;DowCorning Corp.(明尼苏达州米德兰)的Dow Corning Antifoam;Harcros Chemicals,Inc.(密苏里州堪萨斯城)的Harcros Antifoam;Henkel Corp.(宾夕法尼亚州安布勒)的Nopco和Foamaster;General Electric Co.(纽约州沃特福德)的AF；Witco Corp.(得克萨斯州沃思堡)的Bubble Breaker 和Ross Chem.,Inc.(南卡罗来纳州丰天因)的Foam Blast。
润湿剂的目的是要增强粘合剂基油墨对粘合基质的润湿作用。以期得到持久的粘合。具有表面活性剂特征并能用作润湿剂的专用或基本化学品有100多种。最常用的表面活性剂详见McCutcheon的Emulsifiers and Detergents (1991),p.1-213。以下列出的是粘合剂工业中所用材料的一些主要商标牌号American Cyanamid Co.(新泽西州韦恩)的Aerosol;E.I.dupont de Nemours(特拉华州威尔明顿)的Duponol;Wilco Corp.(得克萨斯州沃思堡)的Emcol :The Lubrizol Corp.(俄亥俄州维克利夫)的Lubrizol;Rhone-Poulencinc.(新泽西州克兰伯里)的Nekal;Hodag Chemical Corp.(伊利诺州斯科基)的 Nonionic;Henkel Corp.(宾夕法尼亚州安布勒)的Nopcosulf;BASF Corp.(新泽西州帕西帕尼)的Pluronic ;Airproducts &cChemicals,Inc.(宾夕法尼亚州艾伦敦)的Surfynol;Union Carbide Chemical & Plastics Co.(康涅狭格州丹伯里)的Tergitol 和Triton 和ICI Americas Inc.(特拉华州威尔明顿)的Tweem。
防腐剂用来延长粘合剂的贮存期限。最常用的防腐剂详见McCutcheon的Functional Materils(1991),p.216-218。典型的防腐剂包括苯甲酸，山梨酸及其盐，氯代苯酚，羟基苯型酯，二羟基苯甲酸酯，烷基paraben，苯酚类，N－水杨酰苯胺，丙酸钠，以及唑啉掺合物。
为了得到湿粘性，粘合剂配制者往往通过添加“增粘剂”来制作配方。增粘剂本身经常具有良好的特定粘合剂性能，因而增强了粘合剂与难粘基质粘合的能力。粘合剂主要用于含水粘合剂系统，具体地说是用于配制天然与合成乳胶。然而，热熔粘合剂配方有时也用具有降低成本作用和增粘作用双重效果的增充剂来改性。溶剂基粘合剂配方往往可以通过改变固体和粘度比来配制，以便提供足够的湿粘性而无需添加增粘剂。
把增粘剂包括在粘合剂配方中是为了提高聚合物对各种基质的粘合力。这是通过降低热熔体粘度促进基质润湿来实现的。增粘剂往往分成三大类烃类树脂(例如脂族烃和双烯烃，苯乙烯，烷基苯，乙烯基甲基和茚)，松香酯(例如松香，木松香和浮油松香)和聚萜烯(例如α－蒎烯、β－蒎烯和二聚戊烯)。常用增粘剂包括松香衍生物，苯并呋喃－茚树脂，萜烯低聚物，脂族石油树脂和烷基改性的酚醛塑料。
在热熔粘合剂范围基油墨配方中加入蜡有若干理由，其中两个理由是降低成本和降低粘度。受蜡影响的性能是粘着特征、软化点和敞开时间。高熔点微晶蜡、合成蜡和熔点较高的石蜡广泛用于热熔粘合剂配方。
本发明的粘合剂基油墨，尤其热熔粘合剂基油墨，其粘合剂多数显示出氧化反应的潜力。粘合剂基料的氧化，无论通过老化过程还是通过加热效应，都会严重损害其性能。常用抗氧剂一览表详见McCutcheon的Functional Materials(1991),p.13-18。典型的化合物包括PMC Specialties Group,Inc.(俄亥俄州辛辛那提)的CAO ；American Cyanamid Co.(新泽西州韦恩)的Cyanox ;B.F.Goodrich Co.(俄亥俄州克利夫兰的Good-rite ;Cida-Geigy Corp.(纽约州霍索恩)的Irganox ;Tiarco Chemical Division(佐治亚州道尔顿)的Octolite和Eastman chemical Products,Inc.的(田纳西州金斯波特)的Tenox 。
说明了能与本发明的粘合剂基油墨配合使用的各种添加剂之后，应当考虑在配制这类粘合剂基油墨时某些添加剂的相对数量。如以下测试所表明的，乙烯－乙酸乙烯酯(EVA)能非常好地用途本发明的粘合剂基油墨的粘合剂。一种典型的乙烯－乙酸乙烯酯基热熔体主要由三种成分组成(1)一种聚合物，30－40％；(2)一种增粘剂，30－40％；和(3)一种石油蜡，20－30％。每种材料的数量和相对量取决于该粘合剂的性能要求。热熔体粘合剂和颜料／染料是在该粘合剂呈熔融状态时混合的。颜料浓制剂通常是利用粘合剂聚合物作为基料供应的。对于水基或溶剂基粘合剂，颜料／染料直接混入该粘合剂中并充分搅拌，以确保颜料／染料在粘合剂介质中的分数。
粘合剂基油墨一旦配制成，其粘度必须能与如以下进一步详细描述那样利用的特定类型油墨印花设备和工艺相容。一般地说，对于水基和溶剂基的粘合剂基油墨，溶液粘度范围将是大约50～大约5000厘泊，而对于热熔体粘合剂基油墨，熔体粘度范围将是大约100～大约50，000厘泊。对于某些类型的设备，可能必须把粘度上调或下调，以便能达到具有足够印花质量的均匀涂布。通常可以通过增加或减少水或溶剂的数量和／或向粘合剂基油墨中添加更多的增稠剂或低分子量化合物进行这种调节。
因聚烯烃基基质印花所使用的具体工艺和设备而异，粘合剂基油墨可以直接涂布到聚烯烃基基质上，也可以把油墨转移到一个转印表面如印花辊上，然后再从该转印表面转移到实际的聚烯烃基基质上。一般地说，本发明的粘合剂基油墨和聚烯烃基基质适合于转轮影印、苯胺印花、丝网印花和喷墨印花设备使用。对于转轮影印、苯胺印花和丝网印花设备，把粘合剂基油墨转移到含有实际印花图案的转印表面上，然后把该转印表面上的油墨直接转移到聚烯烃基基质上。反之，对于喷墨印花，则把油墨直接喷到聚烯烃基基质上而无需使用一个中间转印表面。因所使用的具体类型粘合剂基油墨和具体终端用途而异，一种类型的设备与另一种类型的设备相比，可能产生优点或缺点。例如，当需要多种颜色时，苯胺印花通常更理想，因为它有处理多种颜色的能力。利用苯胺印花设备，也更容易改变图案，而且印花板也不如某些其它设备昂贵。然而，应当注意的是，苯胺印花设备目前只限于水基和溶剂基粘合剂油墨。此外，当使用某些溶剂基油墨时应当小心，因为它们可能干扰或与印花辊上的橡胶反应，从而损害印花工艺的质量并可能损坏设备。相比之下，丝网印花设备是比较昂贵的，而且每个丝网只能使用一种颜色。丝网印花主要用于水基和热熔体粘合剂基油墨，而且应当注意的是，这种设备不能像诸如苯胺印花设备那样快速运行。典型地说，当与这种设备配合使用热熔体粘合剂基油墨时，油墨的温度范围将是约140°F～约300F°。
如果希望得到单色高质量印花，那么，转轮影印也许是对本发明来说最好的工艺。转轮影印使用一种镂雕的印花锟，因而大大增加了印花图案的寿命。由于该辊的镂雕，也就有可能使印到聚烯烃基基质上的印花图案或图表达到更高的清晰度。此外，转轮影印设备一般能以比多数其它设备更高的速度运转，而且适合于使用按照本发明的水基、溶剂基和热熔体粘合剂基油墨。
喷墨印花设备一般需要具有非常低粘度、通常在1～10厘泊这一范围的油墨才能达到适当的加工和涂布。水基的粘合剂基油墨如聚乙烯醇可以达到这一范围，此外，水基和溶剂基的粘合剂基油墨也能与喷墨印花设备组合使用。喷墨印花设备的另一个优点是它能在相当高的速度运转。然而，每次喷墨只能使用一种颜色，但能使用多次喷墨。
还有另一种能把粘合剂基油墨涂布到本发明聚烯烃基基质上的方法是通过使用挤压涂布设备。挤压涂布设备用来把广泛得多的且通常较稠的粘合剂基油墨涂料涂布到聚烯烃基基质如非织造织物的表面。这样的设备和涂布技术在需要涂布大面积彩色油墨的情况下可能是适用的。其次，一旦已经涂布了这些大面积油墨，就可以在这个挤压涂布层上面印其它油墨。
一旦粘合剂基油墨已经涂布到聚烯烃基基质上，就可以把该基质绕到缠绕辊上，这种印花的基质也可以继续在线进行进一步加工。在两者中任意一种情况下，都需要一定的时间来使聚烯烃基基质上的粘合剂基油墨干燥。结果，可以采用常用加热设备在线加速粘合剂基油墨干燥。
在描述了适合于本发明使用的材料和设备之后，就可制备一系列油墨，然后将其印到聚烯烃基基质上，在这种情况下是一种纺粘聚丙烯织物，使用干摩擦脱色试验方法来衡量这些粘合剂基油墨与聚烯烃基非织造织物组合是否具有足够的耐磨损能力。干摩擦脱色试验方法以美国纺织染化工作者协会(AATCC)试验方法116－1983为基础，该方法全文列为本文参考文献，并做了两项改进。这种试验方法基本上按如下进行在保持由一块标准砝码(40盎司)供给的恒定压力的同时，使一块2英寸×2英寸方形棉布试样对感兴趣的(干)材料摩擦特定次数。按照测试步骤，利用Hunter比色仪分析该试样的CIELAB色差，表示为△E。然后把△E用如下方程换算成1～5的数字C.R.=Aexp(-β)其中，如果△E小于12，则A＝5.063244且B＝0.059532(△E)；如果△E大于12，则A＝4.0561216且B＝0.041218(△E)。这个数值C.R.就是摩擦脱色值。摩擦脱色值为1对应于低的或坏的结果，而5的数值则是最高的可能试验结果，这个数值也会指出该样品材料基本上没有摩擦掉颜色。
以上概述的AATCC试验方法116－1983按以下方法改进。在法定试验中，20次(turn)摩擦步骤是标准的，然而在本文所使用的改进试验方法之下，采用了5次摩擦步骤。之所以使用5次，是由于本发明的试验基质一般不能耐受给定40盎司负荷的20次摩擦步骤期间发生的严重磨损，如同当对非织造织物试验时材料中出现纤维搓绳和／或孔洞所指出的。因此，5次摩擦步骤代表着这些材料使用期间的更合理摩损，就如同一种印花的聚烯烃基非织造织物用作为医用织物或者个人保健用品如尿布或运动裤的外罩时典型地会遇到的一样。本发明所使用的试验的第二种变化是，转移到试样上的颜色数量是使用Hunter比色仪测定的，而不是用AATCC色转移尺(Chromatic Transference Scale)或色阶测量仪(grade scale measuring device)。利用比色仪，由于对操作员的依赖性较小，对结果的评估可能有更大的客观性，而且对于在线质量保证来说也有可能达到更高的效率和一致性。Hunter比色仪是Model-D25，由Hunter Associates Laboratory,Inric Device Company(伊利诺伊州芝加哥)供应的AATCC摩擦脱仪色Model CM-6进行的，而Cielab△E值则是用Hunter Associates Laboratory,Inc.(弗吉尼亚州雷斯顿制造的Hunterlab Model D25光学传感器测定的。
为了说明按照本发明的材料的耐用性，按照以上对材料的工艺的描述制备了一系列样品。制备了总共19个样品，使用从普通商店购买的织物，各种聚烯烃基基质和各种油墨，包括按照本发明的粘合剂基油墨和称之为标准“现用油墨”的油墨。
样品1和2头两个样品是从一家布店购买现货的印花织造织物。样品1只是一种织造的棉布料，样品2是一种织造的聚酯材料。两种市购织物都已经用标准织物染料印上了彩色图案。这些布料没有另行印花。每种材料的一个2英寸×2英寸样品按如上所述进行摩擦脱色试验。样品1(棉布样品)在1～5的尺度上有4.5的摩擦脱色值或等级，如以下表1中所示。样品2(聚酯样品)的摩擦脱色等级为4.6。因此，这两个样品都证实这样的事实有可能对普通织物印花并得到良好的耐磨损性能。见表Ⅰ。
样品3～5对于样品3～5，基质是一种聚丙烯纺粘(PPSB)非织造织物，油墨是由Sun Chemical Corp.(新泽西州利堡)制造的一种溶剂基Multibond 油墨。聚丙烯织物的基重为1盎司／平方码，而且是由登记让受人Kimberly-Clark Corporation(威斯康星州尼纳)利用大约3.5旦纤维以15％的总粘结面积彼此热粘制成的。关于如何制作这样一种材料的实例可参阅美国专利No.4,340,563(Appel等人)，其全文列为本文参考文献。利用以每分钟400英尺运转的苯胺法印花设备把油墨涂布到其中每一种织物上，并再次测定2英寸×2英寸样品的耐磨损性能。如同在表1中可以看到的，这些样品的摩擦脱色等级分别为2.5、2.9和2.7，平均值为2.7。从这个摩擦脱色值说明材料显示不良的耐磨损性能，从而证实标准油墨对非极性材料如聚烯烃的粘合力差。见表Ⅰ。
样品6～8对于样品6～8采用与样品3～5相同的聚丙烯纺粘基质。这些样品与前面的样品之间的差别是涂布到非织造织物上的油墨类型不同。对于样品6，粘合剂基油墨使用乙烯－乙酸乙烯酯(EVA)粘合剂和常用颜料，粘合剂／颜料比范围为大约10∶1～8∶1。这种加颜料的EVA基粘合剂油墨由Findley Adhesives,Inc.(威斯康星州沃瓦托萨)供应，这种EVA的牌号为L－8173E。这种粘合剂是水基的，含有一种消泡剂，其固体含量为大约50％。这种粘合剂油墨是用以大约400英尺／分钟运转的苯胺法印花设备印到聚丙烯纺粘织物上的。印花材料的样品进行耐磨损能力分析，发现其摩擦脱色值为4.4，这个值与用标准油墨印花的标准棉布和聚酯织物大致相同。这也代表着同与样品3～5相同的标准油墨印花聚烯烃基基质相比耐磨损能力显著增加。
对于样品7，基质与样品3～6相同，其差别也在于所使用的粘合剂基油墨类型。在这种情况下，粘合剂是水基的聚乙烯醇并包括一种常用颜料。粘合剂／颜料比是大约12∶1～8∶1。这种特定牌号的水基粘合剂油墨是由与实例6中的EVA相同的公司制造的。这种粘合剂基油墨用苯胺法类型印花设备涂布到聚丙烯基质上，并对一种2英寸×2英寸样品进行耐磨损性能测试。这种样品再次具有高摩擦脱色等级(4.3)，从而证实这种组合的优异粘合力。
对于样品8，同一类型的聚丙烯纺粘织物用一种聚氨酯基溶剂基粘合剂处理。这种聚氨酯称为EccobriteTMClear Base EB 411-31A，购自Eastern Color and Chemical Company(罗得岛州普罗维登斯)。向这种粘合剂中添加一种标号为R7339的橙色颜料，也由Eastern Color Chemical Company供应。粘合剂／颜料比是大约10∶1～8∶1，这种油墨也是用苯胺法印花设备涂布的。在油墨涂布到基质上之后，利用适度加热使之干燥，切下2英寸×2英寸的样品进行耐磨损性能测试。该样品的摩擦脱色等级为4.6，再一次说明聚烯烃基质量和粘合剂基油墨之间的优异粘合力。见表Ⅰ。
表Ⅰ样品号 织物 油墨 摩擦脱色等级1 印花棉布织物 无附加油墨 4.52 印花PET织物 无附加油墨 4.63 PPSB 普通油墨 2.54 PPSB 普通油墨 2.95 PPSB 普通油墨 2.76 PPSB EVA 4.47 PPSB 聚乙烯醇 4.38 PPSB 聚氨酯 4.6如上所提到的，也可以把这样的粘合剂基油墨印到聚烯烃非织造织物层压制品上，并仍可达到良好的耐磨牢度。对于样品9～19，聚烯烃基基质是一种聚丙烯纺粘／熔喷／纺粘层压制品，每层的基重均为0.35盎司／平方码，总基重为1.05盎司／平方码。这样一种层压制品的一种生产方法详见Brock等人的美国专利No.4,041,203,该专利共同让受于让受人Kimberly-Clark Corporation(威斯康星州尼纳)，其全文列为本文参考文献。
如以下表Ⅱ中所示，6种油墨分别涂布到聚丙烯非织造织物上，然后利用摩擦脱色等级进行色牢度测试。样品9使用一种普通非粘合剂基油墨，，即B&B Ink and Laquer,Inc.(佐治亚州亚特兰大)供应的Aqua Brite Reflex blue(AB-2504.样品10～19全都使用粘合剂基油墨。样品10～12使用一种水基EVA乳胶(Airflex 401)，购自Air Products and Chemicals,Inc.(宾夕法尼亚州艾伦敦)。样品13～15使用一种水基聚乙烯醇(Airvol 203)，其水解度为87～89％，购自Air Products and Chemicals,Inc.。样品16～18使用另一种水基EVA乳胶(DUR-O-SET E-623)，购自National Starch and Chemical Company(新泽西州布里奇沃特)。
样品19使用另一种水基聚乙烯醇(Airvol 125)作为粘合剂，其水解度超过99.3%。Airvol 125是Air Products and Chemicals,Inc.的一种产品。为了使样品10～19的粘合剂基油墨着色，按表Ⅱ中所示的粘合剂／颜料比把颜料添加到每一种样品中。该颜料是一种酞菁铜蓝色颜料(MONOLITE BLUE BXE-HD)，购自ICI Americas,Inc.(特拉华州威明顿)。粘合剂／颜料比，以干重为基准计，范围为90∶10～60∶40。在所有情况下，油墨(样品9)或粘合剂基油墨(样品10～19)都是利用苯胺法印花设备印到聚丙烯纺粘／熔喷／纺粘层压制品的一面上。
如同以从以下表Ⅱ中可以看到的，使用了普通油墨的样品9对聚烯烃基质的粘合力非常差，从而产生如摩擦脱色值为1.5所指出的不良色牢度。相之，配合聚烯烃基基质使用粘合剂基油墨的样品(样品10～19)表现出优异的色牢度，其摩擦脱色等级从4.0(样品12)高达4.7(样品10、13和19)。
表Ⅱ样品 粘合剂 粘合剂/颜料 色牢度9 普通油墨 不适用 1.510 Airflex401 90/10 4.711 " 80/20 4.312 " 70/30 4.013 Airvol203 80/20 4.714 " 70/30 4.615 " 60/40 4.416 Dur-o-set 90/10 4.417 E-623 80/20 4.218 " 70/30 4.219 Airvol125 80/20 4.7样品20在样品20中，一种三层非织造织物层压制品印上了一种溶剂基粘合剂油墨。这种非织造织物是一种纺粘／熔喷／纺粘复合物，其基重为1盎司／平方码。这种非织造织物是按照Brock等人的美国专利No.4,041,203公开的方法制造的。印在该非织造织物一面上的是National Starch and Chemical Company(新泽西州布里奇沃特)生产的、商标为Spraymaster 81-0388的一种粘合剂基油墨。这种粘合剂基油墨有一种溶剂基并含有氯丁橡胶与红色颜料。印花是利用一台由Panarco Company(新泽西州萨米特)供给的苯胺印刷术手工打样机(Hand proofer)进行的。这种类型的设备近似商用苯胺法印花机的作用。一旦制备好一个样品，就剪成一种2英寸×2英寸的布片，利用以上所述的摩擦脱色试验进行色牢度测试。这种样品的摩擦脱色值为4.8。
诸如样品10～19中的那些材料能够且已经转变成个人保健用品如尿布、运动裤、卫生巾、失禁专用服装和绷带等的外罩层。典型地说，这些产品都有一个可渗透液体、贴近穿着者皮肤的顶层或衬里。在该产品的外面上有一个背材层，这一层在多数情况下基本上不渗透液体，以防止尿、粪便、月经和血等截留液体漏出。这个背材层可以是也可以不是透气的。为了吸收这样的液体，通常有一种吸收剂芯材配置在顶层和背材层之间。这样的吸收剂芯材通常由天然或合成木(纸)浆制成，而且可以包括超级吸收剂、水凝胶或水胶体，以增强该产品的流体保留性能。本发明涂布了粘合剂基油墨的聚烯烃基质既可用于个人保健用品的顶层，也可用于其背材层。当用作背材层时，通常理想的是把一种完全不渗透液体的材料如薄膜放置在聚烯烃非织造织物和吸收剂芯材之间，以控制漏出。运动裤的背材层是一个特别适合于使用本发明领域材料的领域，这是由于这样的运动裤可能遇到高水平磨损。
在如此详细地说明了本发明之后，应当知道，在不背离以下权利要求的精神和范围的情况下，可以在本发明中做各种修饰和改变。
权利要求
1.一种耐用粘合剂基油墨印花非织造织物的形成工艺，包括a、放置一种聚烯烃非织造织物，使其能在所述非织造织物的至少一个表面上接收一种印花图案，b、把一种粘合剂基油墨涂布到所述非织造织物的所述表面上，所用粘合剂基油墨包括一种粘合剂和一种颜料，所述粘合剂选自由水基、溶剂基和热熔体粘合剂组成的这一组，所述粘合剂基油墨在施用期间的粘度为约50～10，000厘泊，且以所述粘合剂油墨中总固体的干重为基准计，粘合剂/颜料比为约10∶1～1∶1，和c、使所述粘合剂基油墨干燥在所述非织造织物上，以产生一种粘合剂基油墨印花非织造织物，其摩擦脱色值为4或更大。
2.权利要求1的工艺，进一步包括把所述粘合剂基油墨涂布到一个转移表面上，然后再把所述粘合剂基油从所述转移表面转移到所述非织造织物上的步骤。
3.权利要求1的工艺，进一步包括加热所述非织造织物上的所述粘合剂基油墨的步骤，以促进所述干燥步骤。
4.一种耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，包含一种聚烯烃非织造织物和一种印在所述非织造织物的至少一个表面上的粘合剂基油墨，所述粘合剂基油墨包括一种选自由水基、溶剂基和热熔体粘合剂组成的这一组中的粘合剂，所述粘合剂基油墨在涂布期间的粘度为约50～10，000厘泊，所述粘合剂基油墨还包括一种颜料，且以所述粘合剂基油墨中总固体含量的干重为基准计，粘合剂／颜料比为约101～11，及所述粘合剂基油墨印花非织造织物的摩擦脱色值为至少。
5.权利要求4的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，其中所述粘合剂基油墨中的所述粘合剂是聚乙烯醇。
6.权利要求4的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，其中所述粘合剂基油墨中的所述粘合剂是乙烯－乙酸乙烯酯。
7.权利要求4的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，其中所述粘合剂基油墨中的所述粘合剂是一种水基丙烯酸类共聚物。
8.权利要求4的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，其中所述粘合剂基油墨中的所述粘合剂是一种热熔体粘合剂，且所述粘合剂基油墨还包括一种增粘剂。
9.权利要求8的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，其中所述增粘剂是多萜烯。
10.权利要求8的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，其中所述增粘剂是一种松香酯。
11.权利要求4的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，其中所述粘合剂基油墨还包括一种消泡剂。
12.权利要求4的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，其中所述粘合剂基油墨还包括一种增塑剂。
13.权利要求4的耐用粘合剂基油墨印花非织造织物，其中所述粘合剂基油墨包括一种水基粘合剂和一种表面活性剂。
14.一种个人保健吸收剂物品，包含一个可渗透液体的顶层和一个基本上不渗透液体的背材层，以及一个配置在所述顶层和所述背材层之间的吸收剂芯材。所述背材层包括一种粘合剂基油墨印花的非织造织物，其中包含一种聚烯烃非织造织物和一种印在所述聚烯烃非织造织物的个至少一表面上的粘合剂基油墨，所述粘合剂基油墨包括一种选自由水基、溶剂基和热熔体粘合剂组成的这一组的粘合剂，所述粘合剂基油墨在涂布期间的粘度为约50～10，000厘泊，所述粘合剂基油墨还包括一种颜料，且以所述粘合剂基油墨中总固体含量的干重为基准计，粘合剂／颜料比为大约101～11，所述粘合剂基油墨印花非织造织物的摩擦脱色值为至少4。
15.权利要求14的个人保健吸收剂物品，其中所述物品是一种运动裤。
16.权利要求14的个人保健吸收剂物品，其中所述物品是一种尿布。
17.权利要求14的个人保健吸收剂物品，其中所述物品是一种失禁专用服装。
18.权利要求14的个人保健吸收剂物品，其中所述物品是一种卫生巾。
全文摘要
这里公开的是一种适合于众多用途的耐用粘合剂基油墨印花聚烯烃非织造织物，这些用途的最基本之处在于需要一种印花的非织造织物且该非织造织物可能遭遇到会使该油墨过早地从该非织造织物上脱落的磨损量。本发明的两个主要组成部分是一种粘合剂基油墨和一种要涂布该粘合剂基油墨的聚烯烃基基质。所形成的复合物必须具有4或更大的摩擦脱色值。
文档编号A61F13/49GK1107102SQ9312150
公开日1995年8月23日 申请日期1993年12月28日 优先权日1992年12月29日
发明者R·S·C·约, B·K·魏格特, D·G·克劳瑟 申请人:金伯利-克拉克公司