CN109311048A - 用于提高弹性应用中蠕变性能的方法和系统 - Google Patents

用于提高弹性应用中蠕变性能的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种使用聚烯烃基热熔粘合剂提高粘附到另一基材的弹性股线的蠕变性能的方法和系统。提出了由垂直于中立定位的涂布器的轴线的线和从涂布器延伸的弹性股线形成的出射角大于1°的一些弯曲。优选地，还提供了入射角的弯曲并且还提供了头部倾斜角。弯曲的使用提高了蠕变性能或者允许使用减少的粘合剂的量来实现相同或相似的蠕变性能。弹性股线可用于在个人护理产品(例如尿布)中形成腿箍，并且它们所应用的基材可以是聚乙烯薄膜或无纺材料。

Description

用于提高弹性应用中蠕变性能的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C§119，要求于2016年5月6日提交的第62/332,819号美国专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及用于使用聚烯烃基粘合剂将弹性股线粘合到基材上的方法。更具体地说，本发明尤其有利于提高粘附在无纺材料或热塑性薄膜上的弹性股线的蠕变性能，所述无纺材料或热塑性薄膜经常用于制造各种一次性无纺卫生产品，例如婴儿尿布、成人失禁用品和女性卫生垫。
背景技术
热熔粘合剂通常在环境温度下以固体物质形式存在，并且可以通过加热转化成可流动的液体。这些粘合剂特别适用于制造各种一次性产品，其中通常需要粘合各种基材。具体应用包括一次性尿布、医院衬垫、女性卫生巾、卫生护垫、手术单和成人失禁用品，统称为一次性无纺卫生产品。其他多样化的应用涉及纸制品、包装材料、汽车顶棚、电器、胶带和标签。在大多数这些应用中，将热熔粘合剂加热至其熔融状态，然后施加到通常被称为主基材的基材上。然后，通常称为次基材的第二基材立即与第一基材接触并压靠第一基材。粘合剂在冷却时固化形成牢固的粘合。热熔粘合剂的主要优点是不存在液体载体，如水或溶剂基粘合剂的情况，从而消除了与去除溶剂相关联的高成本工艺。
对于许多应用来说，热熔粘合剂通常通过使用活塞或齿轮泵设备以薄膜或珠子的形式直接挤出到基材上。在这种情况下，基材在压力下与热模紧密接触。模具的温度必须刚好保持在粘合剂的熔点以上，以允许熔融的热熔材料平稳地流过涂布喷嘴。对于大多数应用来说，特别是在食品包装和一次性无纺卫生制品制造中遇到的那些应用，通常涉及精细和热敏基材的粘合，例如薄规格塑料薄膜。这对热熔粘合剂应用的涂布温度施加了上限。今天的商业热熔胶通常配制成涂布温度具有低于200℃，优选低于150℃，以避免基材燃烧或变形。除了直接涂布之外，还开发了几种间接或非接触涂布方法，通过这些涂布方法可以借助于压缩空气从远处将热熔粘合剂喷涂到基材上。这些非接触涂布技术包括常规螺旋喷涂、OmegaTM、SurewrapTM和各种形式的熔喷方法。然而，间接方法要求在施加温度下粘合剂的粘度必须足够低，通常在500至30,000mPa.s的范围内，优选在500至15,000mPa.s的范围内，以获得可接受的涂布图案。在这种体系中保持可喷涂性所需的低粘度导致性能受损，因为这种体系需要使用低聚合物含量或低分子量的聚合物，这导致粘合剂显示出差的内聚强度。许多其他物理因素，尤其是粘合剂的流变性质，在确定热熔胶的可喷涂性方面起作用。大多数商业热熔产品不适合喷涂应用。没有可接受的理论模型或引导件来预测可喷涂性，必须根据施加设备凭经验确定。
热熔粘合剂是通常由聚合物、增塑剂、增粘树脂和抗氧化剂包(antioxidantpackage)组成的有机材料。其他成分，例如蜡、填料、着色剂和UV吸收剂，也可用于改变粘合剂性质或提供特殊属性。这些有机成分在粘合剂的涂布条件下易于热降解。例如，广泛使用的基于苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)三嵌段共聚物的商业热熔粘合剂，当在175℃下经受24小时时，可使粘度从原始值下降约50％。基于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)的热熔胶可能在类似条件下通过交联引起问题。交联可导致粘度的显着增加，并且最终可能通过形成三维聚合物网络使粘合剂不可流动。粘度变化通常伴随着焦化、凝胶化和在熔融材料顶部形成皮肤。降解将不可避免地导致粘合特性和性能的劣化。此外，它们还可能导致设备损坏。降解速率取决于温度；温度越高，降解速度越快。因此，降低粘合剂的涂布温度可以减缓降解。
业界希望改用直接股线涂布工艺以提高线速度；另外，需要从苯乙烯嵌段共聚物(SBC)型配方转向具有较少气味和/或热稳定性较高的材料，例如聚烯烃热熔胶系。然而，当在已知的涂布机配置下进行直接股线涂布工艺时，目前的聚烯烃类材料通常表现出不充分和不一致的最终性能。蠕变保持力，即粘合剂将弹性股线保持在至少一个无纺基材或聚合物薄膜上的能力，在含聚烯烃的制剂的长期老化过程中尤其受损。
发明内容
本发明解决了对热熔粘合剂的需求，该热熔粘合剂可以以高生产线速率施加并且显示出针对热和剪切的增强的稳定性，同时提供始终如一的高水平的蠕变性能。本发明描述了优化的工艺配置以在将粘合剂直接施加到弹性股线上时提高极限蠕变性能。本文概述的方法涉及使用含聚烯烃的粘合剂制剂。本发明解决了在不必改变配方的情况下用工艺和基质改变保持足够的最终性能标准的问题。最值得注意的是，本发明允许使用较少量的粘合剂而不会损失性能。启用较低的附加组件可能会使客户使用更薄的基材。
本发明涉及直接弹性股线涂布的工艺。特别地，本发明公开了通过审慎地放置涂布器头部、惰轮、辊子和股线引导件来仔细控制弹性股线的路径的方法。总的来说，该工艺旨在在粘合剂施加点处在弹性股线上产生向下的力；该向下的力单独或与入射角一起形成出射角，两者都可以单独调节以使用基于聚烯烃及其混合物的热熔粘合剂制剂来优化最终使用性能。
根据本发明的一个实施例，使用聚烯烃基热熔粘合剂的方法包括以下步骤：利用涂布器将熔融状态的粘合剂施加到包含弹性股线的主基材上，其中由垂直于中立定位的涂布器的轴线的线和在行进的下游方向上从涂布器延伸的弹性股线限定的出射角为至少1°，并且通过使次基材与粘合剂接触将次基材粘合到第一基材上。可选地，本发明的方法进一步包括，在施加步骤期间，提供由垂直于中立定位的涂布器的轴线的线和在行进的上游方向上从涂布器延伸的弹性股线限定的入射角，该入射角为至少1°。根据本发明的另一实施例，在施加步骤期间，头部倾斜角由与股线和涂布器尖端的接触点相切的线和随粘合剂离开涂布器沿粘合剂的行进方向延伸的轴线限定，该头部倾斜角设置成60°至89°或91°至120°的范围。
根据本发明的另一个实施例，一种用于将聚烯烃基热熔粘合剂施加到弹性股线上的系统包括涂布器，该涂布器具有涂布器尖端和设置在涂布器尖端的垂直位置上方的出口辊子或惰轮。涂布器尖端适于接触包括弹性股线的线性移动的主基材，并适于将粘合剂施加到主基材上。出口辊子或惰轮设置成提供由垂直于中立定位的涂布器的轴线的线和在行进的下游方向上从涂布器延伸的弹性股线限定的至少1°的出射角。本发明的系统还可包括入口辊子或惰轮，该入口辊子或惰轮配置在涂布器尖端的垂直位置上方以提供由垂直于中立定位的涂布器的轴线的线和在行进的上游方向上从涂布器延伸的弹性股线所限定的至少为1°的入射角。涂布器可以配置为提供60°至89°或91°至120°的头部倾斜角，头部倾斜角由与股线和涂布器尖端的接触点相切的线和随粘合剂离开涂布器沿粘合剂行进方向延伸的轴线限定。
本发明的一个实施例还包括本发明的系统以及本申请中包含的聚烯烃基热熔粘合剂(如本文所述)。
根据本发明的一个实施例，聚烯烃基热熔粘合剂包括：聚合物组分，该聚合物组分是使用单活性点催化剂(SSC)制备的丙烯聚合物的聚烯烃共混物；高分子量的基本上非晶态的聚丙烯聚合物(HMW SSC-PP聚合物)和低分子量的半结晶聚丙烯共聚物(LMW SSC-PP聚合物)。组分聚合物的不同分子量产生具有双峰分子量分布的聚合物共混物。除了分子量的差异外，共混物中的SSC-PP聚合物的熔化焓也不同，这是聚合物结晶度的间接量度。出于本发明的目的，LMW半结晶SSC-PP聚合物定义为重均分子量(Mw)为100,000g/mole或更低的丙烯均聚物或共聚物，在DSC曲线上具有明显的熔点并且熔化焓高于30焦耳/克材料(J/g)。HMW基本上非晶态的SSC-PP聚合物被定义为丙烯均聚物或共聚物，其重均分子量(Mw)高于100,000g/mole，并且含有一小部分残余物结晶度，其特征在于DSC曲线上的小但明显的熔点，熔化焓低于30焦耳/克材料(J/g)。所述HMW基本上非晶态的SSC-PP聚合物也可以是完全非晶态的，在其DSC曲线上没有显示熔融峰。该组合物还包括增粘剂组分、增塑剂组分、抗氧化剂包和可选的其它添加剂，例如蜡、填料、着色剂、UV吸收剂和另一种聚合物。该组合物非常适用于利用各种直接和间接涂布方法的应用并具有新的性能组合，包括低涂布温度、宽涂布温度范围、对低表面能塑料基材的优异粘合性、高内聚强度、高抗剪切性、高股线保持性、低粘度、低熔点和优异的热稳定性。本发明的组合物特别适用于食品包装、产品组装和一次性无纺制品的组装，用于将聚乙烯和聚丙烯薄膜、无纺织物和弹性股线彼此粘合或粘合到它们自身上。
如本文所用，SSC是指用于α-烯烃聚合的单活性点催化剂。
如本文所用，Mw是指聚合物的重均分子量。
出于本发明的目的，术语基本上非晶态用于指其中聚丙烯基(PP)聚合物表现出0J/g至约30J/g的熔化焓的状态。
出于本发明的目的，术语半结晶用于指其中PP基聚合物表现出熔化焓高于30J/g的状态。
如本文所用，HMW SSC-PP是指通过使用单活性点催化剂制备的Mw大于约100,000g/mol的一类高分子量基本上非晶态丙烯均聚物或共聚物。所述聚合物可以是完全非晶态的，在DSC曲线上不显示熔融峰，但它们也可以具有一小部分晶体，该晶体在DSC曲线上产生小的但明显的一个或多个熔融峰，相关联的熔化焓为30焦耳/克材料(J/g)或更低，即从0J/g到约30J/g。
如本文所用，DSC曲线是指通过使用差示扫描量热法(DSC)仪器获得的热流或热容与温度的关系图。用于测定这些值的测试方法是ASTM E793-01“通过差示扫描量热法测定熔融结晶焓的标准测试方法”。
如本文所用，LMW SSC-PP是指一类低分子量半结晶丙烯均聚物或共聚物，其重均分子量(Mw)为约100,000g/mol或更低，并且在DSC曲线上具有明显的一个或多个熔融峰，相关联的熔化焓为30焦耳/克材料(J/g)或更高，即通常为约30J/g至约100J/g。术语“熔化焓”、“熔融焓”、“熔融热”和“熔化热”可互换使用。
如本文所用，SSC-PP共混物是指包含至少一种HMW SSC-PP聚合物和至少一种LMWSSC-PP聚合物的聚合物共混物。
与本发明结合使用的热熔粘合剂组合物可以包括聚丙烯聚合物共混物，该聚丙烯聚合物共混物包含半结晶LMW SSC-PP聚合物和基本上非晶态HMW SSC-PP聚合物，所述LMW材料与所述HMW材料的比例范围为9∶1至1∶9重量份。除了所述SSC-PP共混物之外，粘合剂组合物还包括增粘树脂、增塑剂和抗氧化剂体系作为主要成分。本发明的组合物利用了半结晶LMW SSC-PP聚合物和基本上非晶态HMW SSC-PP聚合物之间的互补性质并克服了现有技术聚烯烃基热熔粘合剂的缺点。本发明的组合物提供了拉伸强度、韧性、柔韧性和粘合性的很好地平衡的性能。它展示出对各种低表面能基材如低密度聚乙烯(LDPE)和全同立构聚丙烯(iPP)薄膜具有高粘合强度、在恒定张力下保持弹性材料的高内聚强度、优异的热稳定性、良好的浸湿性能、广泛的应用温度范围、长的开放时间、良好的湿结合强度、低粘度、设定时的低的或没有残留粘性、以及与基本上所有已知的热熔涂布方法的适用性。特别是，本发明得到一种粘合剂组合物，它非常适用于各种喷涂涂布应用技术，例如螺旋喷涂、OmegaTM、SurewrapTM、熔喷、Control等，以及非喷涂涂布应用技术，例如槽涂、V-slotTM、AllegroTM等；这些涂布技术是本领域技术人员公知的，并不是本发明讨论的主题。
因此，本发明可以与热熔粘合剂组合物一起使用，该组合物包括含有至少一种半结晶LMW SSC-PP共聚物和至少一种基本上非晶态HMW SSC-PP共聚物的聚合物共混物；这两者都是通过使用单活性点催化剂(SSC)制备的并且沿聚合物链具有统计学上随机的共聚单体分布的丙烯的均聚物或丙烯与α-烯烃共聚单体的共聚物。共混物中半结晶LMW SSC-PP聚合物与基本上非晶态HMW SSC-PP聚合物的重量比为9∶1至1∶9并且本发明组合物中聚合物共混物的总量为20％至80％重量份，优选30％至60％重量份，并且最优选30％至50％重量份。
本发明可以与含有上述聚合物共混物的热熔粘合剂组合物结合增塑剂、相容的增粘剂和抗氧化剂一起使用。该组合物可含有可选的添加剂，包括但不限于蜡、官能化聚合物、着色剂、UV吸收剂和填料。
用于本发明的热熔组合物可包含聚合物共混物，该聚合物共混物在177℃下具有范围从500mPa.s至35,000mPa.s，优选1000mPa.s至20,000mPa.s，并且最优选2,000mPa.s至15,000mPa.s的低粘度。低粘度对于涉及各种喷涂方法的应用是必不可少的。
对于无纺弹性附着应用，与本发明一起使用的热熔粘合剂组合物可以提供至少80％或更高的蠕变保持率；80％的值通常是一次性无纺卫生制品行业可接受的最低值。
另一个目的是教导通过使用各种热熔涂布方法施加本发明的热熔组合物的技术并且提供通过首先将所述热熔胶施加到主基材上以及随后将所述主基材配合到次基材或另外的基材上来粘合或层压两个或更多个基材的方法。
本发明的另一个目的是提供一种使用热熔粘合剂组合物的方法，该组合物特别适用于制造无纺卫生吸收制品(包括但不限于婴儿尿布、训练裤、成人失禁用品、女性护垫、内裤衬里、手术服和家禽吸收垫)的各种应用，所述组合物具有拉伸强度、韧性、柔韧性和粘合性的良好地平衡的性能。它展示出对各种低表面能基材(如LDPE和iPP薄膜)具有高粘合强度、在恒定张力下保持弹性材料的高内聚强度、优异的热稳定性、良好的浸湿性、广泛的施加温度范围、长开放时间、良好的湿结合强度、低粘度、设定时的低的或没有残留粘性、以及与基本上所有已知的热熔涂布方法的适用性。
本发明的实施例包括提供任何弯曲(通过非零出射角、非零入射角、非90度头部倾角或其任何组合)，相对于没有弯曲的相同基材、配方，在相同的测试条件下，对于初始蠕变值和保持在54.4℃下四周时间的老化蠕变值，其蠕变保持率有效地提高10％，更优选20％并且最优选30％。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述可以最好地理解本发明。附图中包括下面确定的图。
图1是示出根据本发明的具有大于1°的不同入射角和出射角的系统的示意图。
图2a是示出根据现有技术的没有入射角和出射角弯曲的系统的示意图。
图2b是示出根据本发明的具有大于1°的入射角和出射角的系统的示意图。
图2c是示出根据本发明的具有大于1°的入射角和出射角以及涂布器的向前头部倾斜的系统的示意图。
图3a是示出根据本发明的具有大于1°的入射角但没有出射角的系统的示意图。
图3b是示出根据本发明的具有大于1°的出射角但没有入射角的系统的示意图。
具体实施例
当结合附图阅读时，从以下详细描述可以最好地理解本发明，附图示出了为说明目的而选择的本发明的示例性实施例。将参考附图说明本发明。这些附图旨在说明而不是限制，并且包括在本文以便于解释本发明。
图1描绘了合适的安装选项的示意图，其示出涂布器头部(或尖端)迫使弹性股线向下以形成从入口股线引导件到涂布器头部的入射角和从涂布器头部到第一出口惰轮/辊子的出射角。虽然系统可具有各种构造的引导件(或惰轮)和辊子，但是本文所讨论的入口引导件或辊子是在入口侧最靠近涂布器尖端的入口引导件或辊子，并且本文所讨论的出口引导件或辊子是在出口侧最靠近涂布器尖端的引导件或辊子。惰轮和引导件在本文中同义使用。入射角和出射角是正的，因为它们从与中立定位的涂布器的轴线垂直的线如图所示向上(或朝向涂布器)延伸。
更具体地，图1示出了用于将聚烯烃基热熔粘合剂施加到主基材的涂布器系统10，该主基材包括具有大于1°的不同入射角和出射角的弹性股线12。系统10包括具有涂布器尖端16的涂布器14。涂布器14包含处于熔融状态的粘合剂，使得粘合剂可以被输送到弹性股线12，然后在以已知方式冷却时硬化。涂布器14具有适于接触弹性股线12的涂布器尖端16，弹性股线12在操作中如附图所示从左向右线性移动。尖端16适于将粘合剂直接施加到主基材上。系统10还包括设置在涂布器尖端16的垂直位置上方的出口辊子或惰轮18，以提供由与涂布器14的轴线垂直的线N1和在行进的下游方向上从涂布器延伸的弹性股线所限定的至少为1°的出射角α。更具体地，涂布器尖端16的垂直位置由涂布器尖端接触弹性股线12的所在的点限定并且出口辊子或惰轮18的垂直位置由与弹性股线12接触的最上部点所限定。出射角α在图1中沿线N1示出，线N1从涂布器尖端16与弹性股线12的接触点水平延伸。
线N1在图1中水平延伸，因为系统定向成使得粘合剂通常在使用中从涂布器14向下流动(在没有任何头部倾斜的情况下)。如本文所用，入射角和出射角随着股线进入或离开涂布器尖端分别由股线和与中立定位的涂布器的轴线垂直的线所限定。中立定位的涂布器是例如如图1所示其轴线与由没有入射角或出射角的弹性股线形成的线(即图1中所示的线N1或N2)成90°。根据本发明可以采用除附图所示之外的系统，例如涂布器设置在其中立位置以一定角度施加或侧向施加。例如，在中立定位的涂布器侧向(即水平地)施加粘合剂的系统中，线N1和N2将垂直延伸。“行进的下游方向”旨在表示弹性股线12在系统10的操作中行进的方向，即如图所示的从左到右。
系统10还包括入口辊子或惰轮20，该入口辊子或惰轮20配置在涂布器尖端16的垂直位置上方，以提供由与涂布器的轴线垂直的线N2和在行进的上游方向上从涂布器延伸的弹性股线12所限定的至少为1°的入射角β。更具体地，涂布器尖端16的垂直位置由涂布器尖端接触弹性股线12的所在的点限定并且入口辊子或惰轮20的垂直位置由与弹性股线12接触的最上面的点限定。入射角β在图1中沿着线N2示出，线N2从涂布器尖端16与弹性股线12的接触点水平延伸。“行进的上游方向”旨在表示与弹性股线12在系统10的操作中行进的方向(即如图所示从左到右)相反的方向。
用于将粘合剂施加到弹性股线上的商业上可用的涂布器系统和用于这样做的涂布器尖端或喷嘴包括由Nordson Corporation和ITW Dynatec制造的系统和产品，包括具有AllegroTM涂布器尖端的NordsonTMZero-Cavity热熔涂布模块和ITW Dynatec UltraTM股线涂层系统(SCS)。
系统10的各种组件可以配置成修改入射角α和出射角β。两个角度的具体值可以根据许多因素进行优化，包括所选择的粘合剂配方、所使用的弹性材料、期望的粘合剂附加重量、线速度、期望的蠕变保持率、喷嘴配置、和其他已知因素中的处理条件。根据本发明的教导并且在已知参数内，出射角α可以为1°至20°、2°至10°或者2.5°至7.5°。类似地，入射角β可以为1°至20°、2°至10°或者2.5°至7.5°。虽然本文提供了范围，但是每个下限可以延伸到任何公开的上限，使得入射角或出射角例如可以从1°延伸到7.5°或者从2.5°延伸到20°。此外，本发明设想仅利用出射角并且在入口侧没有弯曲(例如，入射角β为0°)。或者，本发明设想仅利用入射角并且在出口侧没有弯曲(例如，出射角α为0°)。
图2a示出了根据现有技术系统的实施例，其中入口辊子或惰轮40a和出口辊子或惰轮38a处于与涂布器尖端36a相同的垂直位置。更具体地，两个辊子或惰轮接触弹性股线32a的最上部分与涂布器尖端36a接触弹性股线32a的点处于相同的垂直位置。因此，弹性股线32a形成从入口辊子或惰轮40a到出口辊子或惰轮38a的基本水平的没有弯曲的线。该水平线相对于涂布器的轴线垂直。换句话说，入射角和出射角均为0°。在该实施例中，涂布器尖端36a接触弹性股线32a但不施加任何向下的力。该示意图还可以代表间接接触，其中涂布器尖端不与弹性股线接触。
本发明的替代实施例示于图3b到图4b。在图2b所示的实施例中，系统30b的组件被配置成使得出射角α和入射角β相同。特别地，入口辊子或惰轮40b和出口辊子或惰轮38b相对于涂布器尖端36b具有相同的距离和相同的垂直高度。如在其他实施例中那样，当涉及垂直高度时，参照辊子或惰轮接触弹性股线32b的最上部分。类似地，所指的涂布器尖端36b的特定点是涂布器尖端接触弹性股线32b的位置。在根据该实施例的替代方法中，两个辊子相对于涂布器尖端36b可能不是处于相同的垂直高度和距离，但是它们将被设置成使得出射角α等于入射角β。例如，出口辊子或惰轮38b可以处于较低的垂直高度并且更靠近涂布器尖端36b，只要出口辊子或惰轮接触弹性股线32b的最上部分沿着由图2b所示的弹性股线32b形成的线，出射角α将是相同的。
在图2c所示的实施例中，系统30c的组件配置为使得除了具有至少1°的出射角α和入射角β之外，还存在小于89°的“头部倾斜角γ”。已知的调节组件可用于调节涂布器34c的头部倾斜角。头部倾斜角由与股线和涂布器尖端的接触点相切的线(从涂布器尖端36c接触弹性股线32c的点延伸)和当粘合剂离开涂布器尖端36c时沿着粘合剂的行进方向延伸的轴线A限定(线A也是与涂布器的轴线相同的线)。与股线和涂布器尖端的接触点相切的线将根据实施例而变化。例如，在没有入射角的情况下，该线与在涂布器的入口侧由股线形成的线一致，如图2b所示。类似地，在没有出射角的情况下，该线与在涂布器的出口侧由股线形成的线一致，如图2a所示。在既存在入射角又存在出射角的情况下，该线将是N1或N2，如图2c所示。在各种系统中，该线将沿不同方向延伸。例如，在侧向进行涂布的系统中(在没有头部倾斜的情况下)，与股线和涂布器尖端的接触点相切的线将是垂直线。
“向前”头部倾斜意味着头部倾斜角小于89°，因为头部朝向弹性股线32c的行进的下游方向倾斜。在替代实施例中，可以利用“向后”头部倾斜，意味着头部倾斜角大于91°。在本发明的替代实施例中，头部倾斜角为60°至89°或者91°至120°。优选地，头部倾斜角为70°至88°，以及更优选地，为80°至88°。尽管本文提供了范围，但是每个下限可以延伸到任何公开的上限(分别针对向前头部倾斜和向后头部倾斜)，使得头部倾斜角例如可以从70°延伸到89°。本发明考虑使用入射角或出射角没有弯曲的头部倾斜角、入射角和出射角都有弯曲的头部倾斜角、或者入射角或出射角有弯曲的头部倾斜角。优选地，该系统配置为提供0.0°至2.5°的入射角，其中出射角为1.0°至5.0°，而头部倾斜角为75°至90°。根据另一个实施例，提供大于90°的头部倾斜角，并且出射角大于2.5°。
根据本发明的另一实施例，将聚烯烃基热熔粘合剂施加到一个或多个基材上以提高弹性股线或其它弹性体组分的抗蠕变性。根据本发明的一个实施例的方法包括利用涂布器将熔融状态的粘合剂施加到包括弹性股线的主基材上，其中由与中立定位的涂布器的轴线垂直的线和在行进的下游方向上从涂布器延伸的弹性股线限定的出射角为至少1°。该方法还包括通过使次基材与粘合剂接触以将次基材粘合到第一基材。在施加步骤期间，由与中立定位的涂布器的轴线垂直的线和在行进的上游方向上从涂布器延伸的弹性股线限定的入射角形成为至少1°。这种入射角可以用作至少1°的出射角的替代或补充。同样在施加步骤期间，头部倾斜角为60°至89°或91°至120°，并由与股线和涂布器尖端的接触点相切的线和当粘合剂离开涂布器时沿粘合剂的行进方向延伸的轴线限定。可以使用这种头部倾斜角用作非零入射角或出射角中的任一个或两者的补充或者作为两者的替代。以上结合系统讨论的优选范围同样适用于该方法。
在本发明的一个实施例中，制备层压材料的方法包括以下步骤：(1)使用非零入射角或非零出射角或不等于90°的头部倾斜角中的至少一个将本发明的热熔粘合剂组合物以熔融状态施加到主基材上；(2)通过使次基材与粘合剂组合物接触，将次基材粘合到第一基材上。主基材可以是尿布的弹性部分，例如用作尿布的腿箍的一部分的弹性股线。这种弹性股线(或带)及其作为尿布腿箍的一部分的应用在第5,190,606号美国专利中示出，该专利通过引用并入本文。次基材可包括无纺材料或薄膜，例如SMS无纺织物聚乙烯薄膜，并且该方法可包括将次基材折叠在弹性股线周围。以这种方式，仅次基材可以用作封装腿箍的一股线或多股线的基材。在一个替代实施例中，使用第三基材，并且次基材和第三基材可以在弹性股线的相对侧上与弹性股线配合。在这样的实施例中，次基材可以是聚乙烯薄膜并且第三基材可以是无纺材料薄膜，或相反。此外，由连接到无纺织物上的聚烯烃薄膜组成的复合尿布底片也可用作上述次基材和第三基材。
如上所述，粘合剂包括聚合物组分、增塑剂、增粘树脂和抗氧化剂包，并且聚合物组分包括聚烯烃。因此，本发明的粘合剂是聚烯烃基的，但这并不排除少量的非聚烯烃成分，例如小于49％重量份，更优选小于25％重量份，更优选小于10％重量份，以及最优选小于5％重量份。优选地，聚合物组分包括至少50％重量份的聚烯烃，更优选51％，更优选75％，甚至更优选90％，还更优选95％，以及最优选全部或基本上全部为聚烯烃。聚合物组分可以包括聚烯烃或聚烯烃的共混物，或者可以基本上由聚烯烃或聚烯烃的共混物组成，或者可以由聚烯烃或聚烯烃的共混物组成。适于结合本发明使用的一些示例性的聚烯烃基粘合剂包括在US2015/0024649A1中公开的内容，其通过引用并入本文。优选地，聚合物组分是多相聚烯烃，例如Borealis随机异相共聚物(称为RAHECO)，其代表一类特殊的聚丙烯(PP)抗冲共聚物。这些材料具有与一般商业抗冲共聚物类似的化学组成和相结构，但在结晶PP基体相和橡胶相之间具有提高的相容性。由于其独特的生产工艺，RAHECO等级被提议由结晶PP基体中的“软的”但更为结晶的、更高熔点的橡胶相组成，其可在比典型的商业抗冲击共聚物(ICP)系统更宽的范围内进行调节。另外，聚合物可以是从LyondellBasell获得的聚丙烯抗冲共聚物。异相聚合物可定义为多相聚合物，包含连续和不连续的聚合物相。连续相也可称为基体相以及不连续相被称为橡胶相或弹性体相。在2016年1月14日提交的第62/278,747号美国专利申请中描述的聚烯烃共混物特别适用于本发明，并且本文描述了该专利的多个方面。
根据本发明的实施例，聚烯烃组分可选自包括聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物、非晶态聚α-烯烃(APAO)、烯烃嵌段共聚物、随机异相共聚物(可以是丙烯基的)、乙烯α-烯烃共聚物和乙烯共聚物(如乙烯乙酸乙烯酯)的组。
用于本发明的用于热熔粘合剂中的相容的增粘树脂或增粘剂是那些延长粘合性能和提高特定粘合性的树脂或增粘剂。如本文所用，术语“增粘树脂”包括：
(a)通过ASTM方法E28-58T测定的具有10℃至150℃环球法软化点的脂肪族和脂环族石油烃树脂，后者的树脂由主要包括脂肪族和/或脂环族烯烃和二烯烃的单体聚合而成；还包括氢化脂肪族和脂环族石油烃树脂；基于这种类型的C5烯烃馏分的这种市售树脂的示例是由Eastman Chemicals销售的Piccotac 95增粘树脂和由ExxonMobil ChemicalCompany销售的Escorez 1310LC，以及基于环戊二烯的氢化脂环族石油烃树脂的示例是来自Exxonmobil的Escorez 5400和来自Resinall Corporation的Resinall R1095S；
(b)芳烃石油烃树脂及其氢化衍生物；氢化芳烃树脂的一个示例是来自ArakawaChemicals的Arkon P-115；
(c)脂肪族/芳族石油衍生的烃树脂及其氢化衍生物；
(d)芳族改性的脂环族树脂及其氢化衍生物；
(e)具有约10℃至约140℃软化点的多萜树脂，后者的多萜树脂通常在有傅氏反应(Friedel-Crafts)催化剂的情况下在适度低温下由萜烯烃(例如称为蒎烯的单萜)聚合而成；还包括氢化多萜树脂；
(f)天然萜烯的共聚物和三元共聚物，例如，苯乙烯/萜烯、α-乙基苯乙烯/萜烯和乙烯基甲苯/萜烯；
(g)天然松香和改性松香，例如，松香、木松香、妥尔油松香、蒸馏松香、氢化松香、二聚松香和聚合松香；
(h)天然松香和改性松香的甘油和季戊四醇酯，例如，淡木松香的甘油酯、氢化松香的甘油酯、聚合松香的甘油酯、淡木松香的季戊四醇酯、氢化松香的季戊四醇酯、妥尔油松香的季戊四醇酯和松香的酚改性季戊四醇酯；以及
(i)酚类改性的萜烯树脂，例如由在萜烯和苯酚的酸性介质中缩合得到的树脂产物。
对于一些制剂，可能需要上述增粘树脂的两种或更多种的混合物。尽管可以使用约15％至约75％重量份范围的增粘树脂，但优选的量为约30％至约60％重量份。可用于本发明的增粘树脂可以包括极性增粘树脂。然而，考虑到许多极性树脂仅与聚烯烃部分相容的事实，可用的极性增粘树脂的选择受到限制。
如上所述，在本发明范围内有用的增粘树脂包括约15％至约75％重量份的组合物，优选约30％至约60％重量份。优选地，增粘树脂可以选自可商购的任何非极性类型。优选的树脂是脂肪族石油烃树脂，最优选的是非极性产物，例如氢化二环戊二烯(HDCPD)或其软化点高于70℃的芳族改性衍生物。这种树脂的示例是ExxonMobil Chemical公司出售的Escorez 5400和Escorez 5600。
为了提供期望的的粘度控制和赋予柔韧性，增塑剂可以以约1％至约35％重量份、优选约2％至约20％重量份的量存在于用于本发明的组合物中。合适的增塑剂可选自包括通常的增塑油(例如矿物油)、烯烃低聚物和低分子量聚合物以及植物油和动物油及其衍生物的组。可以使用的石油衍生油是仅含有少量芳烃的相对高沸点的物质。如通过芳香族碳原子的分数测量的，芳烃应优选小于油的30％，更特别是小于15％)。更优选地，油可以基本上是非芳香族的。低聚物可以是聚丙烯、聚丁烯、氢化聚异戊二烯、氢化聚丁二烯等，其平均分子量为约350g/mole至约10,000g/mole。合适的植物油和动物油包括通常的脂肪酸的甘油酯及其聚合产物。其它有用的增塑剂可以在常规的二苯甲酸酯、磷酸酯、邻苯二甲酸酯以及单乙二醇或聚乙二醇的酯类的族中找到。这些增塑剂的示例包括但不限于二丙二醇二苯甲酸酯、季戊四醇四苯甲酸酯、2-乙基己基二苯基磷酸酯(2-ethylhexyl diphenylphosphate)、聚乙二醇4-二-2-乙基己酸酯(polyethylene glycol 4-di-2-ethylhexanoate)；邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯。在本发明中发现有用的增塑剂可以是任何数量的不同增塑剂，但发明人发现平均分子量小于5,000的矿物油和液体聚丁烯是特别有利的。可以理解，增塑剂通常用于降低整个粘合剂组合物的粘度，而基本上不降低粘合剂的粘合强度和/或使用温度，以及延长开放时间和提高粘合剂的柔韧性。
蜡可用于降低热熔粘合剂组合物的熔体粘度。尽管在本发明的组合物中可以使用约0％至约20％重量份的量，但优选的量为约0％至约15％重量份。这些蜡也可以影响粘合剂的凝固时间和软化点。有用的蜡是：
1.低分子量(即数均分子量(Mn)等于500-6000g/mole)聚乙烯，其具有通过ASTM方法D-1321测定的约0.1-120的硬度值，具有从约65℃到140℃的ASTM软化点；
2.石蜡，例如熔点为约50℃至80℃的固体石蜡和熔点为约55℃至100℃的微晶石蜡，后者的熔点通过ASTM方法D127-60测定；
3.通过聚合一氧化碳和氢气制成的合成蜡，例如费托合成蜡(Fischer-Tropschwax)；以及
4.聚烯烃蜡。如本文所用，术语“聚烯烃蜡”是指由烯烃单体单元组成的那些聚合实体或长链实体。这类材料可从德克萨斯州休斯顿市波斯特奥克大街2801号的WestlakeChemical公司以商品名“Epolene”商购获得和从新泽西州莫里斯敦市哥伦比亚路101号的HoneywellCorporation以商品名“A-C”商购获得。优选用于在本发明组合物中使用的材料具有约100℃至170℃环球法软化点。应该理解，这些蜡稀释剂中的每一种在室温下都是固体。
包括氢化动物、氢化鱼和氢化植物的脂肪和油(例如氢化牛脂、氢化猪油、氢化豆油、氢化棉籽油、氢化蓖麻油、氢化鲱鱼油、氢化鱼肝油等)并且因被氢化在室温下呈现固体的其他物质，对于充当蜡稀释剂的等同物也是有用的。这些氢化材料在粘合剂行业中通常称为“动物蜡或植物蜡”。
用于本发明的粘合剂可包含约0.1％至约3％重量份的稳定剂。优选将约0.2％-1％的稳定剂掺入组合物中。掺入在本发明的热熔粘合剂组合物中有用的稳定剂以有助于保护上述聚合物，从而有助于保护整个粘合剂体系免受通常在粘合剂制造和涂布过程中以及最终产品在周围环境中的普通暴露过程中发生的热降解和氧化降解的影响。适用的稳定剂包括高分子量受阻酚和多官能酚，如含硫和含磷的酚。受阻酚是本领域技术人员公知的，并且可以表征为酚类化合物，该酚类化合物还含有紧邻其酚羟基的空间庞大的基团。特别地，叔丁基通常在相对于酚羟基的至少一个邻位上被取代到苯环上。在羟基附近存在这些空间庞大的取代基团用于延迟其拉伸频率并相应地延迟其反应性；这种空间位阻因此为酚类化合物提供了稳定性。
代表性的受阻酚包括：
1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3-5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯；
季戊四醇四-3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；
正十八烷基-3(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；
4，4′-双二苯基膦甲烷(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；
2，6-二-叔丁基苯酚；
6-(4-羟基苯氧基)-2，4-双(正辛硫基)-1，3，5-三嗪；
2，3，6-三(4-羟基-3，5-二-叔丁基-苯氧基)-1，3，5-三嗪；
二-正十八烷基-3，5-二-叔丁基-4-羟基；
2-(正辛基硫代)乙基-3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯；以及
山梨糖醇六-3(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙酸酯。
这些稳定剂的性能可以通过结合以下成分一起使用而进一步增强；(1)增效剂，例如硫代二丙酸酯和亚磷酸酯；以及(2)螯合剂和金属钝化剂，例如乙二胺四乙酸、其盐和二水杨基丙烯二亚胺。
应当理解，可以将其它可选的添加剂掺入用于本发明的粘合剂组合物中，以改变特定的物理性质。这些添加剂可包括，例如，惰性着色剂等材料(例如二氧化钛、填料、荧光剂、紫外线吸收剂、表面活性剂、其他类型的聚合物等)。典型的填料包括滑石、碳酸钙、粘土二氧化硅、云母、硅灰石、长石、硅酸铝、氧化铝、水合氧化铝、玻璃微球、陶瓷微球、热塑性微球、重晶石和木粉。表面活性剂在卫生的一次性无纺织物中特别重要，因为它们可以显着降低例如施加到尿布芯上的粘合剂的表面张力，从而允许更快的运输和随后芯对尿液的吸收。其他合适的添加剂包括成核剂和/或澄清剂。
本发明的粘合剂组合物可用作许多应用中的通用目的的热熔粘合剂，例如一次性无纺卫生制品、纸张加工、软包装、木材加工、纸盒和盒子密封、标签和其他组件应用。特别优选的应用包括无纺一次性尿布和女性卫生巾结构、尿布和成人失禁短暂弹性附件、尿布和餐巾芯稳定化、尿布底片层压、工业过滤材料加工、手术衣和手术单组件等。
然后可以使用各种涂布技术将得到的热熔粘合剂施加到基材上。示例包括热熔胶枪、热熔缝模涂布、热熔轮涂布、热熔辊涂、熔喷涂布、螺旋喷涂、被称为OmegaTM、SurewrapTM、V-slotTM和AllegroTM方法的接触或非接触股线涂布等。在一个优选的实施例中，使用股线涂布方法将热熔粘合剂直接施加到弹性股线上，这是用于尿布和成人失禁制品制造中的弹性附件的优选技术。在一个示例中，使用AllegroTM喷嘴涂布本发明的热熔组合物以在弹性股线上形成连续的粘合剂粘合线，该弹性股线用于婴儿尿布、训练裤和成人失禁用品上的弹性腿、腿箍和腰带。本发明的目的不是提供各种技术的完整描述，细节可以在文献中或在喷嘴制造商的网站www.nordson.com或www.itw.com上找到。
总结本发明，当涂布聚烯烃基制剂时，涂布器尖端或头部在涂布过程中下降到弹性股线中。对于背景，直接股线涂布中的头部高度通常运行为使其几乎不接触使用SBc基粘合剂的弹性股线。这源于观察到，在没有接触的情况下运行使得胶水不会撞击股线，而使用深度接合导致粘合剂通过股线“喷溅”到下面的基材上。理想地，弹性股线穿过股线引导件并且经受来自涂布器头部的向下的力推入弹性股线中，从而形成入射角(股线引导件到涂布器头部)。通过将涂布器头部的更下游的惰轮或辊子定位在涂布器上方的垂直位置处，形成另外的角度。该角度(此处定义为出射角)可以在涂布器头部和第一惰轮/辊子之间。通过调节涂布设备相对于彼此的距离可以进一步调节入射角和出射角。
随着客户继续追求降低弹性涂布中使用的无纺和/或聚合物薄膜的厚度，粘合剂在高附加水平下的热能更可能导致不希望的基材烧穿。为了避免损坏基材(损害最终产品)，需要较少量的粘合剂，这会导致蠕变性能显著下降。本发明允许使用较低的附加水平，同时保持足够的蠕变性能，从而使该工艺更适合于低基重的基材。发现应用于聚烯烃基粘合剂的根据本发明的弯曲的使用效果令人惊讶，特别是与基于苯乙烯嵌段共聚物的粘合剂的弯曲效果相比时。在后一种粘合剂中，通过使用弯曲很少或没有实现蠕变保持率的提高，或者粘合剂倾向于在弯曲时不均匀地聚集和涂布基材。通过比较下面给出的本发明的实施例与对比实施例1和2，显示出这种令人惊讶的效果。
不受任何理论的束缚，提出本发明的热熔粘合剂在弹性股线与涂布喷嘴紧密接合的条件下表现出更高的流动性，例如在本说明书中定义的“弯曲的”涂层几何形状下使用的情况。这种能力似乎源于本发明制剂中使用的聚烯烃的半结晶性质，其允许在淬火冷却下保持流动(tand、G″/G′值的高值)，其刚度(储能模量、G′)仅缓慢发展。相比之下，已知“玻璃状”体系(例如基于苯乙烯嵌段共聚物(SBc)的体系)在快速冷却时迅速玻璃化。提出这些相对坚硬、流动性较差的材料在涂布点处不能轻易地承受强烈的股线接合(“弯曲”)。在极端情况下，这导致SBc基粘合剂被弯曲的股线“分裂”并从弹性组件的目标粘合区域被猛烈地排出。通过保持相对柔软或者在快速冷却时的凝胶状态(例如显示tan d值>1)，本发明的热熔粘合剂体系被认为能够承受更高程度的变形，从而使它们在本说明书中限定的条件下更加均匀地涂布，这反过来导致提高的初始蠕变和老化蠕变保持力。
根据本发明的实施例，引入至少一些弯曲，例如通过以下步骤：(1)提供非零出射角，优选至少1°或本文公开的任何其他出射角；(2)提供非零入射角，优选为至少1°或本文公开的任何其他入射角；(3)提供非90度的头部倾斜角，优选60°至89°或91°至120°或(4)任何前述任意组合，相对于没有弯曲的相同基材、配方，在相同的测试条件下，对于初始蠕变值和保持在54.4℃下四周时间的老化蠕变值，其蠕变保持率有效地提高10％，更优选20％并且最优选30％。
应该理解，上述方法不限于任何特定步骤或步骤序列。
本发明的方面
本发明还包括以下方面。
1.一种使用聚烯烃基热熔粘合剂的方法，包括以下步骤：
利用涂布器将熔融状态的粘合剂施加到包括弹性股线的主基材上，其中由垂直于中立定位的涂布器的轴线的线和在行进的下游方向上从涂布器延伸的弹性股线限定出射角，出射角为至少1°；以及
通过使次基材与粘合剂接触将次基材粘合到第一基材上。
2.根据方面1所述的方法，其中所述出射角为1°至20°、2°至10°或者2.5°至7.5°。
3.根据方面1或2中任一项所述的方法，其中在所述施加步骤期间，由垂直于中立定位的涂布器的轴线的线和在所述行进的上游方向上从所述涂布器延伸的弹性股线限定入射角，入射角为至少1°。
4.根据方面3所述的方法，其中所述入射角为1°至20°、2°至10°或者2.5°至7.5°。
5.根据方面1至4中任一项所述的方法，其中在所述施加步骤期间，由与所述股线和所述涂布器尖端的接触点相切的线和随粘合剂离开涂布器沿所述行进方向延伸的轴线限定头部倾斜角，头部倾斜角为1°至30°或者91°至120°。
6.根据方面5所述的方法，其中所述头部倾斜角为70°至88°或80°至88°。
7.根据方面1至6中任一项所述的方法，其中所述粘合剂包含聚合物组分、增塑剂、增粘树脂和抗氧化剂包，并且所述聚合物组分包括聚烯烃。
8.根据方面7所述的方法，其中聚合物组分包括至少50％重量份的所述聚烯烃。
9.根据方面1至6所述的方法，其中所述粘合剂包括聚合物组分、增塑剂、增粘树脂和抗氧化剂包，并且所述聚合物组分基本上由聚烯烃或聚烯烃的共混物组成。
10.根据方面1至9所述的方法，其中相对于没有弯曲的相同基材、配方，在相同的测试条件下，对于初始蠕变值和保持在54.4℃下四星期的老化值，均实现蠕变保持率提高10％，更优选20％，以及最优选30％。
11.一种用于将聚烯烃基热熔粘合剂施加到包括弹性股线的主基材的系统，所述系统包括：
涂布器，其具有涂布器尖端，所述涂布器尖端适于接触包括弹性股线的线性移动的主基材并且适于将粘合剂施加到主基材；以及
出口辊子或惰轮，设置在涂布器尖端的垂直位置上方以提供至少1°的出射角，出射角由垂直于中立定位的涂布器的轴线的线和在行进的下游方向上从涂布器延伸的弹性股线限定。
12.根据方面11所述的系统，其中所述出射角为1°至20°、2°至10°、或者2.5°至7.5°。
13.根据方面11或12中任一项所述的系统，还包括入口辊子或惰轮，所述入口辊子或惰轮配置为在所述涂布器尖端的垂直位置上方以提供至少1°的入射角，入射角由垂直于中立定位的涂布器的轴线的线和在行进的上游方向上从涂布器延伸的弹性股线限定。
14.根据方面13所述的系统，其中所述入射角为1°至20°、2°至10°、或者2.5°至7.5°。
15.根据方面11至14所述的系统，其中所述涂布器配置为提供60°至89°或者91°至120°的头部倾斜角，头部倾斜角由与所述股线和所述涂布器尖端的接触点相切的线和随粘合剂离开涂布器沿所述粘合剂的行进方向延伸的轴线限定。
16.根据方面15所述的系统，其中涂布器配置为提供70°至88°或者80°至88°的头部倾斜角。
17.根据方面11-16所述的系统，其中相对于相对于没有弯曲的相同基材、配方，在相同的测试条件下，对于初始蠕变值和保持在54.4℃下四星期的老化值，均实现蠕变保持率提高10％，更优选20％，以及最优选30％。
示例
使用定制的涂布机/层压机制备蠕变试验样品，该涂布机/层压机配有NordsonTMZero-Cavity热熔涂布模块，该模块设计用于容纳SurewrapTM、AllegroTM和槽模尖端。对于本发明，使用AllegroTM尖端将本发明的组合物直接施加到具有680分特(dtex)细度的InvistaTM弹性股线上。尖端具有能够同时涂布三根弹性股线的三个单独的相距5mm的粘合剂喷嘴或孔。
如本文所用，分特(缩写为dtex)是指每10,000米纤维长度的克数质量。它是纺织行业中纤维细度的量度。
使用如表2至表4中所述的层压样品进行了抗蠕变性测试。将约350mm的层压样品的一段完全拉伸并牢固地附接到一块刚性苯乙烯玻璃板上。标记长度为300毫米，并在标记处切割弹性股线。然后将样品置于37.8℃(100°F)的空气循环烘箱中。在这些条件下，处于拉伸下的弹性股线可缩回到一定距离。在4小时后测量所述弹性股线的端部之间的距离。最终长度与初始长度的比率(定义为蠕变保持率并以百分比(％)表示)是粘合剂保持弹性股线的能力的量度(优选较大数字)。类似地，通过在54.4℃(130°F)下老化层压设定的时间段(一周、两周、四周等)来进行老化的蠕变保持试验。在指定的时间后，在进行抗蠕变试验之前将样品置于室温至少12小时。此外，湿蠕变(Green Creep)是指层压板在离开涂布机生产线后立即进行测试。同样切割弹性股线，但在室温下放置30分钟。此时，测量并记录股线移动的长度(优选较小的数字)。
如下例所示：
Nyflex 222B是购自德克萨斯州休斯敦盖斯纳路840号套房540的Nynas USAInc.的矿物油增塑剂。
Sukorez SU-210是由Kolon Chemicals生产的氢化烃增粘树脂。
Escorez 5615是一种氢化芳族改性环脂肪族烃树脂，软化点为118℃。它可从ExxonMobil Chemical获得。
L-MODU S901是可从Idemitsu公司获得的低模量、受控立构规整聚丙烯。
Vestoplast EP NC 702是可从Evonik获得的富含丙烯的共聚物。
Irganox 1010抗氧化剂是可从BASF获得的季戊四醇四(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)。
Clopay BR134是来自俄亥俄州梅森市公爵大道8585号的Clopay PlasticProduct Co.，Inc.的透气PE薄膜。
SQN SB 15gsm是购自宾夕法尼亚州市N路121号的FirstQuality Nonwovens Inc.的纺粘无纺织物。
Irganox 1010是一种受阻酚抗氧化剂，购自新泽西州Florham市帕克大道100号的BASF Corporation。
示例1
下表1提供了下面讨论的在弯曲研究中使用的两种类型的聚烯烃基制剂的示例，即APAO和异相。
表1
a.Nynas Nyflex 222B矿物油
b.ExxonMobil Escorez 5615石油烃树脂
c.Kolon Sukorez SU-210氢化C5/环烃树脂
d.三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯抗氧化剂
e.LyondellBasell Pro-fax EP501V(丙烯基抗冲共聚物)
f.Dow Infuse 9807烯烃嵌段共聚物
g.Idemitsu Kosan L-MODU S901
h.EvonikVestoplast EP NC 702(富含丙烯)
i.Borealis SD 350BAS
j.Alphamin 104N(聚乙烯蜡)
表1中的组合物表示等于总计100％的重量百分比。
表2总结了配方Exl的初始蠕变保持性能和老化的蠕变保持性能，其以500m/min的线速度运行，涂层重量为35mg粘合剂/m股线，在0.15秒的开放时间下使用40psi压区压缩。在制造期间使用的基材包括作为次基材的透气性聚乙烯薄膜、680分特Invista弹性股线(3股线以5mm间隔开，在施加期间伸长300％)和作为次基材的15gsm无纺材料。从入口股线导向件到涂布器头部的距离与从涂布器头部到第一出口惰轮的距离相同，并且等于3.5”。在这种情况下，入射角(入口股线引导件到涂布器头部)和出射角(涂布器头部到第一出口惰轮)是相同的。使用可从M-D Building Products，Inc获得的数字角度传感器测量所有角度。
表2.弯曲角对Exl性能的影响
注意：在所有表格的括号中给出的多个样品上收集的蠕变保持率数据的标准偏差值
表2表明，在试样的使用周期中，增加的弯曲角基本上每次都能提高蠕变保持率。这是一个令人惊讶的发现，因为以前认为湿蠕变性能主要由粘合剂的快速固化和快速发展模量足以保持弹性股线的能力决定。提高的蠕变保持率在整个四星期的处于54.4℃下的老化过程中被保持。
示例2
如上所述，可以通过降低涂布器头部来增加弯曲。调节股线引导件和惰轮相对于通向涂布器头部的距离也可用于独立地控制入射弯曲角和出射角弯曲角。下面的实施例描述了入射角(入口股线导向件到涂布器头部)和出射角(涂布器头部到第一出口惰轮)的弯曲。对实施例2做了另外的研究以调查当入射角和出射角不相同时的弯曲的影响。表3总结了使用配方Exl的这些研究的结果。如上所述实施了运行，但线速度为1200ft/min。除非另有说明，否则从入口股线导向件到涂布器头部的距离与从涂布器头部到第一出口惰轮的距离相同并且等于3.5”。涂层重量为35mg粘合剂/m股线。
表3.示例2-配方Exl对去耦入射角和出射角的影响
a.从股线导向件到涂布器头部的距离为10.5”；从涂布器头部到第一个惰轮的距离是2.5”。
表3进一步说明了非零出射角的重要性。当入射角升高到5.0°并且出射角保持在0°时，对于所测试的特定配方，蠕变性能比完全没有弯曲角要更差。另外，只要保持出射角弯曲(非零)，大大增加从股线引导件到涂布器头部的距离(使弹性股线不受支撑并且可能增加股线振动)不会对蠕变性能产生负面影响。
示例3
实施示例3以评估在上述条件和500m/min的线速度下运行的配方Ex2的蠕变保持性能。从入口导线引导件到涂布器头部的距离与从涂布器头部到第一出口惰轮的距离相同并且大约等于3.5”。除非另有说明，否则涂层重量为35mg粘合剂/m股线。表4总结了示例3的结果。
表4.弯曲对APAO基配方Ex2的影响
a.涂层重量从35mg粘合剂/m股线减少到20mg粘合剂/m股线
示例4
实施示例4以评估APAO基制剂的增加的弯曲的蠕变保持。虽然Exl的异相聚烯烃粘合剂制剂的蠕变保持得到最显着的提高，但也显示出增加的弯曲使标准偏差值最小化并且有助于在APAO基制剂中使用较低的涂层重量。从入口股线引导件到涂布器头部的距离与从涂布器头部到第一出口惰轮的距离相同并且大约等于3.5”。除非另有说明，否则涂层重量为35mg粘合剂/m股线。
表5.弯曲对RAHECO基配方Ex3的影响
表5显示了使用在1200ft/min下每股线30mg/m配方Ex3在多个固化条件下蠕变保持的标准偏差的降低。第一组条件显示涂布器头部倾斜90°并具有变化的弯曲水平。非弯曲条件显示出最低的蠕变保持以及高的标准偏差。当开始在配方Ex3中引入弯曲(2.5°)时，首先蠕变保持增加(在没有弯曲条件下)。随着弯曲程度的增加(5.0°)，蠕变保持继续增加并且标准偏差减小；导致更一致的产品。对于75°涂布器头部倾斜的条件值也是如此(表5)。
无论是处理异相聚烯烃基制剂还是APAO主导制剂，当使用诸如Nordson Corp.提供的AllegroTM喷嘴之类的涂布器时，必须考虑弯曲角(入射角和出射角)。本发明证明了对线路配置的微小调整可以显着增加粘合剂组合物的最终性能而无需对配方进行任何调整。它还可以在运行过程中允许较低的标准偏差，并且有助于在不减损最终性能的情况下使用较低的涂层重量。
当从SBc转换为聚烯烃基制剂时，特别是基于异相聚烯烃的制剂时，不仅粘合剂利用弹性股线上的向下的力(弯曲)很好地涂布，而且发现配置上的这种变化可以极大地提高最终蠕变性能和整体一致性。如上所述，在设定的弯曲值下测试了几种制剂以完全获取这一重要发现。
比较例1
实施比较例1以评估弯曲对SBc基配方的影响。SBc基配方以500m/min的线速度运行，涂层重量为25mg粘合剂/m股线，在0.15秒的开放时间下使用40psi压区压缩。在制造期间使用的基材包括作为主基材的透气性聚乙烯薄膜、680分特Invista弹性股线(3股线相距5mm，在施加期间伸长300％)和作为次基材的15gsm非无纺材料。从入口股线引导件到涂布器头部的距离与从涂布器头部到第一出口惰轮的距离相同并且大约等于3.5”。在这种情况下，入射角(入口股线引导件到涂布器头部)和出射角(涂布器头部到第一出口惰轮)的值是相同的。
表6
表6中的上述数据表示使用SBc基配方时的结果，特别是含有SBS苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)嵌段共聚物的配方。该配方还含有至少一种增粘树脂、增塑剂和抗氧化剂。蠕变保持值似乎随着弯曲而略微整体提高，但是在基材上形成的粘合剂图案往往是不可预测的。特别是，与这种SBc基配方一起使用的弯曲导致粘合剂沿层压聚集，从而提供不均匀的涂布。尽管图案外观不均匀，但粘合剂浓度较高的这些区域可以导致提高的蠕变保持。而且，这种不均匀的喷涂和粘附图案在商业规模上是不可接受的。
比较例2
实施比较例2以评估弯曲对另一种SBc基配方的影响。SBc基配方在900ft/min的线速度下运行，涂层重量为30mg粘合剂/m股线，在0.15秒的开放时间下使用40psi压区压缩。在制造期间使用的基材包括作为次基材的非透气性聚乙烯薄膜、680分特Invista弹性股线(3股线以5mm间隔开，在施加期间伸长300％)和作为次基材的15gsm非无纺材料。从入口股线引导件到涂布器头部的距离与从涂布器头部到第一出口惰轮的距离相同并且大约等于3.5”。在这种情况下，入射角(入口股线到涂布器头部)和出射角(涂布器头部到第一出口惰轮)的值是相同的。
表7
表7中的上述数据表示使用SBc基配方时的结果，特别是含有苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)三嵌段/苯乙烯-异戊二烯(SI)二嵌段共聚物共混物的配方。该配方还含有至少一种增粘树脂、增塑剂和抗氧化剂。在该比较例2中，未显示SBc基配方的蠕变保持性能取决于弯曲。例如，不承受任何弯曲的配方的四星期蠕变保持数据与承受有出射角和入射角为2.5°或5.0°的配方相同或更好。
在本说明书中，已经以能够写出清楚和简明的说明书的方式描述了实施例，但是旨在并且应当理解，在不脱离本发明的情况下可以以各种方式组合或分割实施例。例如，应当理解，本文描述的所有优选特征适用于本文所述的本发明的所有方面。

Claims (20)

1.一种使用聚烯烃基热熔粘合剂的方法，包括以下步骤：
利用涂布器将熔融状态的所述粘合剂施加到包括弹性股线的主基材，其中由垂直于中立定位的所述涂布器轴线的线和在行进的下游方向上从所述涂布器延伸的所述弹性股线限定出射角，所述出射角为至少1°；以及
通过使次基材与所述粘合剂接触将所述次基材粘合到第一基材。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述出射角为1°至20°。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述出射角为2°至10°。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述出射角为2.5°至7.5°。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在施加步骤期间，由垂直于中立定位的所述涂布器轴线的线和在行进的上游方向上从所述涂布器延伸的所述弹性股线限定入射角，所述入射角为至少1°。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述入射角为1°至20°。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述入射角为2°至10°。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述入射角为2.5°至7.5°。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在施加步骤期间，由与所述股线和涂布器尖端的接触点相切的线和随所述粘合剂离开所述涂布器沿所述粘合剂的行进方向延伸的轴线限定头部倾斜角，所述头部倾斜角为1°至30°或91°至120°。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述头部倾斜角为70°至88°。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述头部倾斜角为80°至88°。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂包括聚合物组分、增塑剂、增粘树脂和抗氧化剂包，并且所述聚合物组分包括聚烯烃。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述聚合物组分包括至少50％重量份的所述聚烯烃。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂包括聚合物组分、增塑剂、增粘树脂和抗氧化剂包，并且所述聚合物组分基本上由聚烯烃或聚烯烃的共混物组成。
15.一种用于将聚烯烃基热熔粘合剂施加到包括弹性股线的主基材的系统，所述系统包括：
涂布器，具有涂布器尖端，所述涂布器尖端适于接触包括弹性股线的线性移动的主基材并且适于将所述粘合剂施加到所述主基材；以及
出口辊子或惰轮，设置在所述涂布器尖端的垂直位置上方以提供至少1°的出射角，所述出射角由垂直于中立定位的所述涂布器轴线的线和在行进的下游方向上从所述涂布器延伸的所述弹性股线限定。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述出射角为2°至10°。
17.根据权利要求15所述的系统，还包括入口辊子或惰轮，所述入口辊或惰轮配置在所述涂布器尖端的垂直位置上方以提供至少1°的入射角，所述入射角由垂直于中立定位的所述涂布器轴线的线和在行进的上游方向上从所述涂布器延伸的所述弹性股线限定。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述入射角为2°至10°。
19.根据权利要求15所述的系统，其中所述涂布器配置为提供60°至89°或91°至120°的头部倾斜角，所述头部倾斜角由与所述股线和所述涂布器尖端的接触点相切的线和随所述粘合剂离开所述涂布器沿所述粘合剂的行进方向延伸的轴线限定。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述涂布器配置为提供70°至88°的头部倾斜角。
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