CN109937244A - 减少辊表面上的粘合剂积聚的方法 - Google Patents

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Abstract

与轧辊的平常冷却截然不同，通过升高用于将层压结构的基材压缩并粘性地结合在一起的周向辊(例如，轧辊或托辊)的运行温度，可以减少或甚至完全消除粘合剂渗透基材和粘合剂在工艺设备上的积聚。当使用聚烯烃基热熔性粘合剂用可渗透基材形成用于在可抛弃式吸收性制品中使用的层压体时，该方法特别有益，这些可渗透基材是诸如低基重非织造布。该方法可以用于制造一系列层压结构，诸如双层层压体和三层层压体。

Description

减少辊表面上的粘合剂积聚的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年8月5日提交的PCT国际专利申请号PCT/US 2016/045904的优先权的权益。
技术领域
本发明涉及制造用于在诸如可抛弃式吸收性制品等应用中使用的层压结构的方法，该层压结构具有通过热熔性粘合剂结合在一起的基材。更具体地，本发明涉及减少或完全消除粘合剂在工艺设备上的积聚。当采用玻璃化转变温度相对较低的热熔性粘合剂以形成具有穿孔膜或可渗透基材的层压制品时，这一点特别有用。
背景技术
热熔性粘合剂(HMA)在环境温度下通常以固体形式存在，通过施加热量可以将热熔性粘合剂转化成可流动的液体。使用各种施加方法将熔融粘合剂施加到基材上。然后，通常将第二基材层压到第一基材上，并且粘合剂在冷却时凝固以形成强有力的结合。热熔性粘合剂的主要优点是没有如水基或溶剂基粘合剂的情况的液体载体，从而消除了施加过程中昂贵的干燥步骤。并且，热熔性粘合剂可以被配制成具有相对短的开放时间，因此不需要任何固化和/或交联。因此，热熔性粘合剂在施加时通常具有高“湿”强度。合适的热熔性粘合剂必须拥有适当的结合强度以粘合所涉及的基材，并且还必须拥有足够的柔性、合适的粘度和在商用设备上运行的开放时间、以及在正常施加温度下可接受的热稳定性。
苯乙烯类嵌段共聚物(SBc)通常用于热熔性粘合剂配方，热熔性粘合剂配方用于生产各种最终用途应用的层压制品中。SBc的苯乙烯相一般被认为提供粘合剂内聚强度，而聚(二烯)段被认为提供当层压结构在最终应用中受到各种应力时承受机械力和维持强结合所需的弹性表现。苯乙烯类聚合物本质上是玻璃状的，并具有相对较高的有序无序转变点。当新施加时，通常认为苯乙烯类部分迅速产生特性，以提供粘合剂均匀润湿多孔基材表面所需的内聚强度，而不会过度渗透。在施加粘合剂之后，通常接下来利用附加膜和基材压缩第一涂覆层，以形成多层层压制品。
当结合可渗透的基材时，在传统上，轧辊的温度被控制为环境温度处或低于环境温度的值，以便促进粘合剂玻璃化并降低任何暴露的粘合剂转移到工艺设备上的可能性。避免到工艺设备上的这种类型转移是至关重要的，因为粘合剂在压缩系统上的积聚阻碍了卷材通过紧密的轧辊间隙的运动，这些间隙通常用于形成强结合的层压制品。这样的卷材运动限制会导致工艺不稳定性，并且在严重情况下，会导致卷材破裂和线中断。冷却轧辊温度以防止积聚是本领域公知的。虽然低温作为控制积聚的一种手段而被接受，但是基于机械限制、与变冷相关的能量成本以及由最终制品从高度冷却的轧辊上形成的冷凝物中吸收水分引起的卫生问题，轧辊温度通常保持为接近环境值。
美国专利号5,763,333公开了一种复合片材，该复合片材包括液体不可渗透的片材和通过粘合剂组合物彼此接合的非织造布。该专利公开了粘合剂不期望地渗透(或迁移)穿过非织造基材(其是可渗透的)的问题，从而导致非织造基材粘附到片材的相邻层上。这种现象被称为粘连，可能导致卷起的复合片材在将其展开时破损或粘到自身上。本专利描述了使用特定的非织造基材以及具有某些物理特性的粘合剂来减少粘连。
发明内容
根据本发明的实施例，使用热熔性粘合剂的方法包括以下步骤：将第一周向辊加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在该第一周向辊上的积聚的温度；将热熔性粘合剂施加到第一可渗透基材的粘合剂接收表面上，其中，该第一可渗透基材具有与该粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面；以及传送上面施加有热熔性粘合剂的第一可渗透基材，使得在传送该第一可渗透基材时，该第一可渗透基材的周向辊接触表面接触加热的第一周向辊。
根据本发明的另外一实施例，使用热熔性粘合剂的方法包括以下步骤：将第一周向辊加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在该第一周向辊上的积聚的温度；将热熔性粘合剂施加到第一可渗透基材的粘合剂接收表面上，其中，该第一可渗透基材具有与该粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面；传送上面施加有该热熔性粘合剂的第一可渗透基材，使得在传送该第一可渗透基材时，该第一可渗透基材的周向辊接触表面接触加热的第一周向辊；以及在将该热熔性粘合剂施加到该第一可渗透基材的粘合剂接收表面上之后，使第二基材与该第一可渗透基材的粘合剂接收表面接触以形成双层层压体。根据这个实施例的第一方面，该第一周向辊包括第一轧辊，并且该接触步骤包括在该第一可渗透基材和该第二基材被传送穿过由该第一轧辊和第二轧辊限定的辊隙时，在该第一可渗透基材和该第二基材上施加接合压力。根据这个实施例的第二方面，该第一周向辊包括第一托辊，并且该接触步骤包括在该第一可渗透基材和该第二基材以由该第一托辊和被定位为接触该第二基材的第二托辊形成的至少一个S形环绕曲线被传送时，在该第一可渗透基材和该第二基材上施加接合压力。
根据本发明的又一实施例，使用热熔性粘合剂的方法包括以下步骤：将第一周向辊加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在该第一周向辊上的积聚的温度；将热熔性粘合剂施加到第一可渗透基材的粘合剂接收表面上，其中，该第一可渗透基材具有与该粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面；传送上面施加有该热熔性粘合剂的第一可渗透基材，使得在传送该第一可渗透基材时，该第一可渗透基材的周向辊接触表面接触加热的第一周向辊；将热熔性粘合剂施加到第二基材的粘合剂接收表面，其中，该第二基材具有与该粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面；传送上面施加有该热熔性粘合剂的该第二基材，使得在传送该第二基材时，该第二基材的周向辊接触表面接触第二周向辊；在将所述热熔性粘合剂施加到该第一可渗透基材和该第二基材的粘合剂接收表面上的步骤之后，在该第一可渗透基材与该第二基材之间引入第三基材；以及使该第三基材与该第一可渗透基材和该第二基材的粘合剂接收表面接触以形成三层层压体。根据这个实施例的第一方面，该第一周向辊包括第一轧辊，并且该接触步骤包括在该第一可渗透基材、该第二基材和该第三基材被传送穿过由该第一轧辊和第二轧辊限定的辊隙时，在该第一可渗透基材、该第二基材和该第三基材上施加接合压力。根据本实施例的第二方面，该第一周向辊包括第一托辊，并且该接触步骤包括在该第一可渗透基材、该第二基材和该第三基材以由该第一托辊和被定位为接触该第二基材的第二托辊形成的至少一个S形环绕曲线被传送时，在该第一可渗透基材、该第二基材和该第三基材上施加接合压力。
根据本发明的又一实施例，一种用于减少工艺设备表面上的热熔性粘合剂积聚的方法包括以下步骤：a)提供具有第一周向表面的第一辊；b)提供与该第一辊对齐并具有第二周向表面的第二辊，该第二周向表面与该第一周向表面间隔开以在其之间形成辊隙；c)提供具有第一粘合剂接收表面的第一基材；d)提供与该第一基材对齐并具有第二粘合剂接收表面的第二表面，该第二粘合剂接收表面面向该第一粘合剂接收表面；e)将热熔性粘合剂组合物施加到这些第一和第二粘合剂接收表面中的一个或两个上；f)主动控制该第一或第二或两个周向表面至接近该热熔胶组合物的流变交叉温度Tx的温度；以及g)将该第一和第二基材与施加在其上的热熔性粘合剂组合物送到由该第一和第二辊形成的辊隙中，以便在热和压力下将基材压缩在一起以将第一基材结合到第二基材上，从而形成层压结构。
应当理解的是前述概括说明以及下文的详细说明均只是示例性的，但并不限制本发明。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细说明中深入理解本发明。要强调的是，根据惯例，这些图的不同特征不是按比例的。在附图中包括的是以下图：
图1是根据本发明第一实施例的用于制造双层层压体的系统的示意图；
图2是根据本发明第二实施例的用于制造双层层压体的系统的示意图；
图3是根据本发明第三实施例的用于制造三层层压体的系统的示意图；以及
图4是根据本发明第四实施例的用于制造三层层压体的系统的示意图。
具体实施方式
本发明涉及减少或消除粘合剂在用于制造结合到吸收性制品中的层压体的设备表面上的积聚的方法，所述吸收性制品是诸如可抛弃式尿布、训练裤、吸收性内衣、成人失禁产品、女性卫生产品和手术用布帘。当使用诸如穿孔膜和低基重非织造布等可渗透基材来构造层压体时，本发明方法还减少或消除了轧辊和其它工艺设备上的粘合剂积聚。由于因为在层压过程中施加在基材上的接合压力，粘合剂不期望地渗透或迁移穿过可渗透基材，发生这种聚积，其可能导致所形成的层压体粘连。
本发明可以与用于使用热熔性粘合剂制造层压体的许多各种不同的系统结合使用。利用一个或多个周向辊的任何系统都适合与本发明一起使用。周向辊是用于传送或引导被层压或涂有粘合剂的基材的任何大致圆柱形体。典型的周向辊包括轧辊和托辊。层压工艺中使用的轧辊常常被冷却，以在采用热熔性粘合剂结合可渗透的或多孔的基材时防止在工艺设备上的聚积。尽管广泛使用冷却辊，但采用这种方法存在实际限制。通常，当轧辊可以被控制处于粘合剂的玻璃化温度或更低时，这种方法是最有效的，在该温度下粘性大大降低并且流动受到限制。当采用玻璃化转变温度低的粘合剂时——尤其是具有低于35℃的Tg值的粘合剂——这种方法可能会有问题，因为冷却能力必须克服在高生产率下发生的摩擦力和热积累。此外，某些最终用途应用不能容忍辊冷却到产生表面冷凝物的露点以下时出现的任何潜在的水分污染。
虽然本文所述的本发明可以在一般意义上用于改善SBc和EVA系统的工艺表现，但是当与含有诸如聚烯烃等半结晶聚合物(其通常显示出低于35℃的玻璃化转变(Tg)值)的热熔性粘合剂结合使用时，本发明是特别有益的。非常令人惊讶的是，已经发现，通过明智地选择周向辊的运行温度(包括启动时周向辊的温度)，可以减少甚至完全消除粘合剂在工艺设备上的积聚。如本文所用，启动被定义为在系统已经关闭并冷却至室温、大约室温或大大低于工作温度(诸如通常在夜间关闭中实现)后，首先将粘合剂引入加工生产线的过程时间点。
当使用热熔性粘合剂用可渗透基材(诸如低基重非织造布或穿孔膜)形成层压结构时，此方法特别有益。如本文中所用，“可渗透基材”是一种基于给定的工作条件和所选择的粘合剂，允许在室温下在周向辊上积聚不期望的量的基材。如下文将展示的那样，可以在一般意义上应用基于粘合剂流变性质的过程条件的仔细选择以限制粘合剂渗透和积聚，如本文所述和实施例中所示。本发明的方法不会对制造成本产生负面影响，并且使用高度冷却的辊消除了水分/冷凝物问题。使用这种方法，可以设定周向辊温度，以增大结合或在较低的粘合剂添加量下保持目标值。使用本领域公知的先前方法，通过使用不在设备上积聚粘合剂就无法获得的更紧密的辊隙来增加压缩，可以进一步改善结合。
如图1所示，使用热熔性粘合剂形成层压结构的系统包括以常规方式用于在层压生产线(或加工生产线)中传送第一可渗透基材12的一对轧辊11a、11b。第一可渗透基材12(其可以是诸如尿布中使用的非织造基材)具有粘合剂接收表面13a和与粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面13b。施加器14以已知的方式将热熔性粘合剂施加到第一可渗透基材12的粘合剂接收表面13a上。例如，可以使用接触涂布器(诸如狭缝式涂覆)和非接触涂布器(诸如受控纤维化、随机纤维化和幕式涂覆)。系统10进一步包括托辊15以用于提供表面，可以沿着该表面以已知方式传送第一基材12。系统10进一步包括第二基材16，第二基材将粘合到第一基材12上以形成双层层压体。托辊17提供了表面，可以沿着该表面以已知方式传送第二基材16。彼此轴向对齐的轧辊11a和11b限定了辊隙18，该辊隙向第一基材12和第二基材16施加接合压力，以通过使热熔性粘合剂冷却凝固来使两个基材接合，从而形成双层层压体。
在操作中，一种使用系统10用热熔性粘合剂形成双层层压体的方法包括将轧辊11b加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在轧辊11b上的积聚的温度。如下面的示例中所解释的，在一些系统中，粘合剂在可渗透基材的与施加粘合剂相反的一侧积聚在轧辊上。已经发现，如下所述，通过将轧辊加热到接近粘合剂的交叉温度的温度，可以减少和基本上消除聚积。优选地，所选择的温度减少了在操作期间粘合剂在轧辊11b上的积聚，使得由层压生产线生产的少于3％的产品由于粘连而有缺陷。更优选地，所选择的温度实现了由层压生产线生产的少于1％的产品由于粘连而有缺陷。如下所解释那样，适于加热轧辊的适当温度可以是至少大约50℃或更高，更优选大约60℃或更高，更优选大约70℃或更高，甚至更优选大约80℃或更高。
确认轧辊所期望温度的另一种方式是根据粘合剂的交叉温度(本文称为交叉温度或流变交叉)来确认轧辊的温度。优选将轧辊控制在接近、处于或高于粘合剂的流变交叉Tx的温度。Tx被定义为在从熔融状态冷却到固态的同时使用粘合剂的动态机械分析(DMA)测量的、储能模量G'和损耗模量G”相交的最高温度。使用的试验方法是ASTM D 4440-01，其中冷却速度为10℃/min。第一辊可以被加热到Tx的至少大约-30℃的值，更优选至少Tx的大约-20℃的值，更优选Tx的至少大约-10℃的值、甚至更优选大约Tx的值(例如，Tx的±5℃)。一般而言，使用的粘合剂的Tx比室温高至少25℃；因此，轧辊需要在某一点被加热以实现本发明的目的。
轧辊的温度的上限可以在很宽的范围内变化，并且可以由粘合剂的分解温度或仅由成本决定(即，将周向辊加热到达到本发明效果所需的温度以上是不期望的，并且成本过高)。示例性上限包括Tx的+60℃、更优选Tx的+40℃、甚至更优选Tx的+20℃、更优选Tx的+10℃。本发明包括绝对温度的期望下限、基于Tx的温度下限和任何上限(或没有上限)的任意组合。更具体地，本发明包括将周向辊的期望温度范围的下限选择为以下中的较大者：(1)50℃、60℃、70℃或80℃中的任何一个或(2)Tx的-30℃、Tx的-20℃、Tx的-10℃或Tx的-5℃中的任何一个以及没有上限或者Tx的+60℃、Tx的+40℃、Tx的+20℃或Tx的+10℃中的任何一个的上限。因此，根据本发明实施例的示例性范围是将周向辊加热到至少60℃或Tx的大约-20℃的较高温度、以及加热到Tx的+40℃的上限。同样，如果使用第二可渗透基材(在一些实施例中是这种情况)，则与该第二可渗透基材相关联的周向辊被加热到本文所述的任何温度范围。
当本文中提到轧辊、托辊或任何周向辊的温度时，这样的部件的相关特定部分是轧辊、托辊或周向辊的周向表面。可以采用用于确定周向辊的周向表面的温度的常规方法，诸如通过使用一个或多个热电偶。此外，也可以采用加热周向辊的常规方式，诸如通过使用外部热源。根据本发明的实施例，在操作期间监测第一周向辊的温度。基于来自监测的反馈，控制施加到第一周向辊的热量的量，以确保保持期望的温度或温度范围。
参照图1，使用热熔性粘合剂制造层压结构的方法还包括将热熔性粘合剂施加到第一可渗透基材12的粘合剂接收表面13a的步骤。热熔性粘合剂的施加方法可以在常规的施加方法范围内变化。该方法进一步包括传送上面施加有热熔性粘合剂的第一可渗透基材12，使得在传送第一可渗透基材时，第一可渗透基材的周向辊接触表面13b接触加热后的轧辊11b。尽管在图1中示出了可渗透基材是被施加粘合剂的基材12，但基材16可以是可渗透基材，或者两种基材都可以是可渗透的。如果基材16是可渗透的，那么轧辊11a也可以被加热，以与上文结合轧辊11b描述的方式一致的方式减少聚积。轧辊11a可以说是与基材16“相关联”，因为轧辊将成为由于粘合剂渗透过基材16而引起的粘合剂积聚的主体。
参照图1，使用热熔性粘合剂的方法进一步包括，在将热熔性粘合剂施加到第一可渗透基材12的粘合剂接收表面13a上之后，使第二基材16与第一可渗透基材的粘合剂接收表面接触以形成双层层压体。这种接触是以常规方式通过传送基材穿过由轧辊11a和11b限定的辊隙18来完成的。众所周知，在第一可渗透基材和第二基材被传送穿过由第一轧辊11a和第二轧辊11b限定的辊隙时，辊隙18的大小被确定为在第一可渗透基材12和第二基材16上施加接合压力。
根据本发明的实施例，使用热熔性粘合剂的方法包括使用热熔性粘合剂涂覆基材。除了不使用第二基材16之外，可以使用类似于图1中的系统10的系统。在这样的实施例中，所使用的粘合剂通常是没有粘性的，使得涂覆的基材可以被卷起。如上所述，该方法包括将周向辊11b加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在周向辊上的积聚的温度。该方法还包括将热熔性粘合剂施加到可渗透基材12的粘合剂接收表面13a上，其中可渗透基材具有与粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面13b。该方法进一步包括传送上面施加有热熔性粘合剂的可渗透基材12，使得在传送可渗透基材时，可渗透基材的周向辊接触表面13b接触加热后的周向辊11b。因此，形成涂覆有粘合剂的可渗透基材。在可替代的实施例中，该方法进一步包括在可渗透基材的周向辊接触表面13b接触加热后的轧辊11b之前折叠可渗透基材12，使得粘合剂接收表面13a的内表面彼此相邻。在该实施例中，优选的是加热轧辊11a和11b两者。因此，形成了自身折叠并用粘合剂结合的可渗透基材。符合该描述的示例性产品包括尿布内腿箍。
根据图2中示出的系统，系统20采用S形环绕构型来施加接合压力以结合基材。类似于图1中示出的实施例，系统20包括：具有粘合剂接收表面23a和周向辊接触表面23b的第一可渗透基材28；施加器24，该施加器用于将热熔性粘合剂施加到第一基材的粘合剂接收表面；托辊25，该托辊用于提供表面，可以以已知方式沿着该表面传送第一基材；第二基材26；以及托辊27，该托辊用于提供表面，可以以已知方式沿着该表面传送第二基材。代替使用由图1的系统10中的轧辊施加的接合力，图2中示出的系统20使用由S形环绕构型提供的张力在基材上施加接合力以形成层压体。在图2中示出的实施例中，加热后的托辊21接触第一基材28的周向辊接触表面23b，并且托辊22被定位成在传送第二基材26时接触第二基材。由此，如图2中示出的来自S-环绕路径的传送的基材。虽然仅示出了两个托辊21和22，并且需要这些托辊来提供S形环绕构型以提供接合力，但是替代性实施例可以采用两个系列的托辊来提供基材行进路径，该路径在S形环绕构型中形成多个S形曲线。
根据用图2中示出的系统使用热熔性粘合剂的方法，在以至少一个S形环绕曲线传送第一可渗透基材和第二基材时，通过在第一可渗透基材和第二基材上施加接合压力，使粘合剂施加到粘合剂接触表面23a的第一可渗透基材28和第二基材26彼此接触。如本文所讨论，在图2中示出的实施例中第一基材28是可渗透的，因此托辊21用作加热后的周向辊，并被加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在托辊21上的积聚的温度。可替换地，代替第一基材28、或者除了第一基材之外，第二基材26也可以是可渗透的。如果第二基材26是可渗透的，那么托辊22将以类似于加热后的托辊21的方式被加热。
图3是根据本发明另一实施例的用于制造三层层压体的系统30的示意图。在系统30中，周向辊是轧辊。系统30包括第一轧辊31a；第二轧辊31b；第一基材32，该第一基材具有粘合剂接收表面33a和与粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面33b；以及第二基材36，该第二基材具有粘合剂接收表面38a和与粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面38b。系统30进一步包括用于将热熔性粘合剂分别施加到第一基材32和第二基材36的粘合剂接收表面的施加器34a和34b上。系统30进一步包括第三基材39，该第三基材将被设置在第一基材32和第二基材36之间。托辊37用于提供表面，可以以已知方式与该表面一起传送形成的三层层压体。
在使用中，系统30可以通过使用热熔性粘合剂以减少或消除粘合剂在与可渗透基材相关联的任一轧辊上的积聚的方式来制造三层层压体。例如，第一基材32可以是可渗透基材，诸如非织造布，但是对于本发明而言，该可渗透基材在生产线的操作期间会以其他方式发生粘合剂从粘合剂接收表面33a到周向辊接触表面33b渗透或迁移穿过基材。如在先前的实施例中，轧辊31a被加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在轧辊31a上的积聚的温度。可以加热轧辊31a的方式是公知的。优选地，轧辊31a在启动之前被加热，并且在操作期间保持该热量以实现期望的温度或温度范围(例如，期望的温度的±10℃)。如在先前的实施例中，传送上面施加有热熔性粘合剂的第一基材32，使得在传送第一可渗透基材时第一基材的周向辊接触表面33b接触加热后的轧辊31a。
操作系统30的方法还包括将热熔性粘合剂施加到第二基材36的粘合剂接收表面38a上，其中第二基材具有与粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面38b。类似于第一基材32，传送上面施加有热熔性粘合剂的第二基材36，使得在传送第二基材时，第二基材的周向辊接触表面38b接触第二轧辊。在将热熔性粘合剂施加到第一基材32和第二基材36的粘合剂接收表面上的步骤之后，在第一基材和第二基材之间引入第三基材39。第三基材39与第一基材32和第二基材36的粘合剂接收表面相接触以形成三层层压体。三个基材彼此接触的步骤包括在传送三个基材穿过由第一轧辊31a和第二轧辊31b限定的辊隙35时，在第一基材32、第二基材36和第三基材39上施加接合压力。在从第一基材32和第二基材36的每个周向辊接触表面向内的方向上施加接合压力，以将三个基材拉到一起。在传送三层层压体时，热熔性粘合剂凝固，从而使三个基材结合。尽管系统30被描述为第一基材32是可渗透的，但是代替第一基材或者除了第一基材之外，第二基材36也可以是可渗透的。在那种情况下，轧辊31b也会被加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在轧辊31b上的积聚的温度。可以根据此工艺形成的典型三层层压体产品是尿布、训练裤或成人失禁侧片的可伸展层压体。在一些产品中，第一基材32可以是非织造布，第二基材36可以是非织造布，并且第三基材39可以是弹性膜。
图4是根据本发明的另一实施例的用于制造三层层压体的系统30的示意图，该系统采用S形环绕构型来施加接合压力以结合基材。在系统40中，周向辊是托辊41和42。类似于图3中示出的实施例，系统40包括：具有粘合剂接收表面43a和周向辊接触表面43b的第一可渗透基材48；施加器44a，该施加器用于将热熔性粘合剂施加到第一基材的粘合剂接收表面上；具有粘合剂接收表面47a和周向辊接触表面47b的第二基材46；以及施加器44b，该施加器用于将热熔性粘合剂施加到第二基材的粘合剂接收表面上。系统40还包括用于提供第一基材48可以以已知方式沿其传送的表面的托辊45和用于提供第二基材46可以以已知方式沿其传送的表面的托辊49。代替使用由图1和图3中示出的系统中的轧辊施加的接合力，图4中示出的系统40使用由S形环绕构型提供的张力在基材上施加接合力以形成层压体。在图4中示出的实施例中，加热后的托辊41接触第一基材48的周向辊接触表面，并且托辊42被定位成在传送第二基材46时接触第二基材。由此，如图4中所示，传送的基材形成S形环绕路径。虽然仅示出了两个托辊41和42，并且需要这些托辊来提供S形环绕构型，但是替代性实施例包括使用两个系列的托辊来提供基材行进路径，该路径在S形环绕构型中形成多个S型曲线。系统40进一步包括第三基材51，该第三基材将被设置在第一基材48和第二基材46之间。托辊52用于提供表面，可以以已知方式与该表面一起传送第三基材51。
在使用中，系统40可以通过使用热熔性粘合剂以减少或消除粘合剂在与可渗透基材相关联的任一托辊上的积聚的方式来制造三层层压体。例如，第一基材48可以是可渗透基材，诸如非织造布，但是对于本发明而言，该可渗透基材在生产线的操作期间会以其他方式发生粘合剂从粘合剂接收表面43a到周向辊接触表面43b渗透或迁移穿过基材。如在先前的实施例中，托辊41被加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在这些托辊上的积聚的温度。可以加热托辊41的方式是公知的。优选地，托辊41在启动之前被加热，并且在操作期间保持该热量以实现期望的温度或温度范围(例如，期望的温度的±10℃)。如在前面的实施例中，传送上面施加有热熔性粘合剂的第一基材48，使得在传送第一可渗透基材时，第一基材的周向辊接触表面43b接触加热后的托辊41。
操作系统40的方法还包括将热熔性粘合剂施加到第二基材46的粘合剂接收表面47a上，其中第二基材具有与粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面47b。类似于第一基材48，传送上面施加有热熔性粘合剂的第二基材46，使得在传送第二基材时，第二基材的周向辊接触表面47b接触第二托辊42。在将热熔性粘合剂施加到第一基材48和第二基材46的粘合剂接收表面上的步骤之后，在第一基材和第二基材之间引入第三基材51。第三基材51与第一基材48和第二基材46的粘合剂接收表面相接触以形成三层层压体。
三个基材彼此接触的步骤包括在传送三个基材经过由托辊41和托辊42的定位提供的S形环绕构型时，在第一基材48、第二基材46和第三基材51上施加接合压力。在从第一基材48和第二基材46的每个周向辊接触表面向内的方向上施加接合压力，以将三个基材拉到一起。在传送三层层压体时，热熔性粘合剂凝固，从而使三个基材结合。尽管系统40被描述为第一基材48是可渗透的，但是代替第一基材或者除了第一基材之外，第二基材36可以是可渗透的。在那种情况下，托辊42也会被加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在这些托辊上的积聚的温度。可以根据该工艺形成的典型三层体产品是尿布、训练裤或成人失禁侧片的可拉伸层压制品。在一些产品中，第一基材48可以是非织造布，第二基材46可以是非织造布，并且第三基材51可以是弹性膜。
本发明包括对图1-4中示出的系统的各种修改。例如，不同托辊可以作为传送机用于驱动基材。此外，与施加器相邻的、被描述为托辊的部件可替代地可以用作从动支承辊。并且，在图3和4中示出的系统中，施加器示出为将粘合剂施加到第一和第二基材上。可替代地或除此之外，施加器可以将粘合剂施加到第三基材的一侧或两侧。如上所讨论的，本发明的主要优点是消除或减少粘合剂在与可渗透基材相关联的周向辊上的积聚。从另一方面来看，本发明还允许在与由较小的接合力产生的相同程度的积聚的情况下，在基材上施加更大的接合力。因此，可以实现更大的结合强度或者相等的结合强度但可以使用更小的添加重量。
不管采用的系统构型如何，该方法都适用于许多各种不同的商用粘合剂，包括本领域公知的基于SBc和EVA聚合物的商用粘合剂。当结合低基重可渗透基材时，该方法特别有用。当使用含有显示出低玻璃化转变值的半结晶聚合物的热熔性粘合剂时，采用本发明的方法更有益，其中低玻璃化转变值被定义为低于35℃。用于热熔性粘合剂组合物中的半结晶聚合物优选地是聚烯烃或聚烯烃共混物。聚烯烃或聚烯烃共混物更优选选自下组：该组包括衍生自乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯及其组合的均聚物、共聚物和三元共聚物。最优选的聚烯烃是乙烯基共聚物或丙烯基共聚物。
更一般地，本发明适用于许多各种不同的粘合剂，包括基于聚烯烃的粘合剂。这种粘合剂可以利用单一聚烯烃，或者更优选地聚烯烃的混合物。特别适合的聚烯烃包括由乙烯和丙烯产生的聚烯烃。在聚乙烯体系的情况下，含有α-烯烃共聚单体(诸如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和/或类似物，其用来破坏聚合物结晶度)的聚乙烯体系可以用于生产易于熔融并可以通过多种涂覆方法容易施加的粘合剂。通常，尽管可以采用低分子量、高密度聚乙烯，但中等密度(0.940-0.915g/mL)和线性低密度(<0.915g/mL)乙烯基聚合物适合于这种应用，只要它们显示出足够的熔融相容性即可。也可以使用被称为低密度聚乙烯(LDPE)的支化低密度聚乙烯。乙烯基共聚物可以具有随机分布的共聚单体单元，这在中等密度聚乙烯、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)中是常见的。相反，也可以使用烯烃嵌段共聚物，其中共聚单体以不同浓度存在于聚合物链的离散段中。聚乙烯主链可以是高度线性的，或者包含一些或许多长链分支。
由丙烯基聚合物和共聚物构成的粘合剂也可以用于本发明中。合适的聚丙烯种类包括全同立构、间同立构和无规立构丙烯均聚物共聚物。根据结合应用的需要，也可以采用被设计成具有受控水平的立体误差以调节熔融行为和机械特性的聚丙烯。也可以用作本发明的粘合剂中的组分的丙烯基共聚物和三元共聚物包括具有相对低水平(<5摩尔％)的乙烯、1-丁烯和/或更高α-烯烃共聚单体的那些，通常称为无规共聚物。这些包括具有相对高结晶度的聚(丙烯-共烯烃)共聚物和三元共聚物，其显示出在130℃-165℃范围内的熔点。具有相对高水平(>5摩尔％)乙烯、1-丁烯和/或更高α-烯烃共聚单体的丙烯基共聚物和三元共聚物也可以用作本发明的粘合剂中的组分。
此外，也可以采用通常被称为抗冲击共聚物(ICP)的多相聚丙烯，其包含在聚丙烯或丙烯共聚物基质中的橡胶状乙烯-丙烯或乙烯-丙烯-1-丁烯聚合物相。
适用于本发明的丙烯聚合物可以是反应器级材料或通过商业生产中通常实施的断链方法生产的受控流变聚合物。
除了乙烯和丙烯聚合物，也可以采用通常被称为无定形聚α-烯烃APAO的材料。APAO聚合物选自下组：该组包括丙烯-乙烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物以及丙烯、乙烯和1-丁烯的三元共聚物。
除了这些聚合物，这种粘合剂还可以包括：增粘剂；增塑剂；稳定剂或抗氧化剂；和添加剂、蜡、表面活性剂、填料、成核包装和/或调节最终用途性能的特性需要的其它辅助组分。在通过援引并入本文的US 20160102230中描述了特别适合用于在本发明中使用的聚烯烃基粘合剂。其中描述的粘合剂采用聚丙烯共聚物、聚烯烃弹性体和无定形聚烯烃的混合物。这些粘合剂展现出极好的流动性，允许粘合剂均匀地涂覆(“浸湿”)基材，同时形成在长期老化时保持强有力的初始结合，使它们可用于卫生、建筑和包装应用。
蜡也可以用于粘合剂组合物中以降低表面粘性，从而改善涂覆基材的抗粘连性，如果所制造的制品在使用前都以卷的形式储存，或者如果在可渗透基材的背面上粘性不是期望的(如在某些卫生应用中的情况中)，则这是很重要的。只要蜡不干扰最终用途所需的性能水平，也可以使用相对少量(按重量计0.1％至大约15％)的石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡或聚丙烯蜡等来调节表面粘性。
当采用层压结构中使用的可渗透基材(诸如非织造布和穿孔膜(包括筛网))时，该方法在减少或防止设备聚积方面非常有效。本发明适用于当在典型条件下受到接合压力时允许粘合剂渗透或迁移穿过基材到另一侧(即，从粘合剂接收表面到周向辊接触表面)的任何基材。最优选地，可渗透基材是低基重非织造布，其也是多孔的。“低基重”是指具有低于大约60克/平方米(gsm)的基重的非织造布。在一些实施例中，非织造布具有低于大约50gsm、甚至更优选低于大约40gsm的基重。在其他实施例中，非织造布具有在大约2gsm至大约30gsm之间、更优选在大约2至大约20gsm之间的基重。
不受理论束缚，认为粘合剂在设备上的积聚与材料的流变特性有关。对于具有高于35℃的玻璃化转变值Tg的系统，辊隙温度可以很容易地保持低于Tg。这减少了可能与工艺设备接触的任何粘合剂的粘性，并防止或减少了积聚。对于显示出相对较低玻璃化转变值的粘合剂，特别是具有低于35℃的Tg值的粘合剂，由于高速生产期间的摩擦力和热积聚，将辊隙温度保持在或低于玻璃温度可能是困难的。当采用低基重基材时，在这种情况下消除或减少积聚尤其具有挑战性。
本发明的方法提供了一种制造层压结构(诸如双层层压体或三层层压体)的新颖方法。当使用显示出相对较低的Tg值的HMA材料时，该方法减少或消除了粘合剂在设备上的积聚。当使用半结晶基热熔性粘合剂在层压结构中接合可渗透或多孔基材或通过折叠单个基材并使折叠部分的内表面与粘合剂接触而将单个基材粘附到自身上时，这是特别有用的。
示例
以下内容提供了使用升高的轧辊温度来减轻工艺设备受到各种热熔性粘合剂污染的许多示例。
为了确定适当的轧辊温度，对以下示例中使用的各种热熔性粘合剂进行了动态机械分析。流变动态力学分析仪(RDA III型)用于获得粘合剂的随温度二便的弹性模量(G')和损耗模量(G”)。使用由1.6mm间隙隔开的25mm直径平行板进行分析。加载粘合剂样品，并且然后以10℃/分钟的速率从140℃加热到170℃。在整个测试过程中，利用氮气连续冲洗容纳样品的对流炉。频率保持在10rad/s，并且根据扭矩和应变数据来计算弹性模量(G')和损耗模量(G”)，在样品降低6℃/min时收集这些数据。交叉温度Tx被定义为G'和G”相交时的最高温度。玻璃化转变温度Tg被定义为低于交叉温度的tanδ(G"/G')曲线的最大值。
基材：
双层层压体制品由使用槽式涂覆粘合剂层结合到非织造布(15gsm纺粘非织造布，可从致优无纺布公司(First Quality Nonwovens)获得)的背片阻挡膜(Clopay BR134)构成。
热熔性粘合剂
示例1测试采用的H20080系列，这是一种商用的含SBc的热熔性粘合剂，其可从威斯康星州沃瓦托萨市的波士胶公司(Bostik)获得。H20080在149℃下具有79℃的环球软化点(RBSP；ASTM方法E28-99)、2,100cP的布鲁克费尔德粘度(Brookfield viscosity)(ASTMD 3236-88)。在DMA测试中，H20080显示出20℃的玻璃化转变温度Tg和78℃的交叉温度Tx。
示例2测试采用的H4356系列，这是一种商用的含SBC的热熔性粘合剂，可从威斯康星州沃瓦托萨市的Bostik公司获得，其在163℃下具有83℃的RBSP以及7000cP的布鲁克费尔德粘度。在DMA测试中，H4356显示出30℃的Tg和89℃的Tx。
示例3的一组实验采用了表1中示出的聚烯烃基热熔配方。示例3的粘合剂在163℃下具有127℃的RBSP和8,575cP的布鲁克费尔德粘度。该粘合剂显示出23℃的Tg和66℃的Tx。
表1.示例3系列中采用的配方
a.Nyflex 222B是可从尼纳斯公司(Nynas Corporation)获得的加氢处理的环烷工艺用油。
b.Para蜡150-152是可从卡路美公司(Calumet)获得的加氢处理石蜡，其R&B软化点为150°F。
c.Escorez 5615是具有115℃软化点的加氢处理的芳族改性脂环族烃树脂。其可从埃克森美孚化工公司(ExxonMobil Chemical)获得。
d.Vistamaxx 6202是可从埃克森美孚化工公司获得的茂金属催化的丙烯基弹性体。它按重量计含有85％的丙烯和15％的乙烯。它具有9.1g/10min的熔融指数(190℃/2.16kg)和0.863g/cc的密度。
e.Pro-fax RP591V是可从利安德巴赛尔聚合物公司(Lyondellbasell Polymers)获得的无规丙烯共聚物。RP591V具有100g/10min的熔体流动速率(230℃/2.16kg)以及0.90g/cc的密度。
f.Irgafos 168是可从BASF获得的水解稳定的亚磷酸酯加工稳定剂。
g.Irganox 1010是可从BASF获得的酚类抗氧化剂。
示例：
在149℃-160℃下，使用槽式施加器喷嘴，以表2中标注的添加水平将熔融粘合剂涂覆到非织造基材上。在利用粘合剂涂覆非织造布之后，然后使用钢轧辊将背片阻挡膜压到非织造布上，以形成最终层压体。实验以每分钟200米的线速度进行。在整个运行过程中，对轧辊的积聚进行监测。一分钟后，运行停止并仔细检查辊。定性地确定初始结合强度，并检查卷绕的双层层压体卷的粘连迹象(即加工期间粘合剂渗透导致的层间结合)。采用半定量标度来衡量设备积聚水平，4.0代表过度积聚(辊和非织造纤维之间的实线)，并且0.0表示辊完全没有任何污染。针对每种粘合剂在几个轧辊温度下运行，以确定该变量对渗透性能的作用。测试的两个系统的结果总结如下：
表2
表标注：除了采用DH284膜的标注*的那些外，所有运行都采用Clopay BR134膜；
如示例1A所示，以23℃的辊隙温度(低于H20080粘合剂的Tg的值)运行，产生了清洁的层压体制造。然而，在示例1B的情况下，将辊隙温度从23℃提高到38℃导致设备积聚的急剧增加。在50℃的辊隙温度下继续观察到运行中和运行后的积聚(示例1D)。在80℃下只有直到接近辊隙温度(其接近粘合剂的Tx)时，设备上的积聚才会完全消除(示例1E)。较小的积聚量伴随着在实验1E中生产的卷绕层压体中的相当大的辊粘连，这表明较高的辊隙温度允许H20080保持更大的流动性，从而允许渗透过基材并与辊接触的任何粘合剂更容易擦拭干净。虽然这代表了使用H20080减少设备积聚的途径，但它可能不适合于层压体在制造后立即卷绕的应用。
在采用H4356的示例2测试系列中，可以看到与粘合剂的流变玻璃化转变和交叉点相关的类似的设备积聚趋势。然而，在此，当在接近粘合剂交叉点的温度下运行时，工艺设备上的粘合剂积聚的减少不会导致卷绕辊粘连。这很可能与H4356的稍高的总模量以及可能与相对于H20080较低的总表面粘性有关。这一发现突出了本发明说明的实用性，具体地说，在不存与可渗透基材的粘连的情况下，明智的粘合剂设计结合轧辊温度可以用于减少污垢。
示例3系列使用包含半结晶聚烯烃材料共混物的粘合剂来生产，并证明本发明的方法可以用于在非SBc热熔性粘合剂中减少设备聚积。如示例3A、3B和3C所示，似乎示例3的粘合剂的较低Tg使用降低的辊隙温度使得难以控制积聚。如示例3D(60℃)和3E(80℃)中那样，一旦辊隙温度升高到流变交叉附近或之上的值，积聚就完全消除。没有粘连伴随着这种积聚的减少，并且可以听到很少或者听不到不期望的尖啸声。即使在使用高可渗透、低基重的基材时，这种表现也允许采用更高的添加量和更紧密的辊隙来改善结合。
尽管本文参考某些特定实施例进行了说明和描述，但是本发明并不意在局限于所示的细节。而是，在权利要求的等同物的范围内且在不脱离本发明精神的情况下，可以对细节进行各种修改。本文给出了某些范围或数值极限，其中数值前面有术语“大约”。术语“大约”在本文中用于为其后面的确切数字以及接近或近似该术语后面的数字提供文字支持。在确定数字是否接近或近似特定叙述的数字时，接近或近似的未被叙述的数字可以是这样一个数字，在呈现该数字的上下文中，该数字提供了特定叙述的数字的基本等同物，并且因此通常指的是低于或高于特定叙述的数字或值10％的数字或值。

Claims (29)

1.一种使用热熔性粘合剂的方法，该方法包括以下步骤：
将第一周向辊加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在该第一周向辊上的积聚的温度；
将热熔性粘合剂施加到第一可渗透基材的粘合剂接收表面上，其中，该第一可渗透基材具有与该粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面；以及
传送上面施加有该热熔性粘合剂的该第一可渗透基材，使得在传送该第一可渗透基材时，该第一可渗透基材的周向辊接触表面接触加热后的该第一周向辊。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在该第一可渗透基材的周向辊接触表面接触加热后的该第一周向辊之前折叠该第一可渗透基材，使得该粘合剂接收表面的内表面彼此相邻。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括在将该热熔性粘合剂施加到该第一可渗透基材的粘合剂接收表面上之后，使第二基材与该第一可渗透基材的粘合剂接收表面接触以形成双层层压体。
4.如权利要求3所述的方法，其中，该第一周向辊包括第一轧辊，并且该接触步骤包括在该第一可渗透基材和该第二基材被传送穿过由该第一轧辊和第二轧辊限定的辊隙时，在该第一可渗透基材和该第二基材上施加接合压力。
5.如权利要求3所述的方法，其中，该第一周向辊包括第一托辊，并且该接触步骤包括在该第一可渗透基材和该第二基材以由该第一托辊和被定位为接触该第二基材的第二托辊形成的至少一个S形环绕曲线被传送时，在该第一可渗透基材和该第二基材上施加接合压力。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
将热熔性粘合剂施加到第二基材的粘合剂接收表面上，其中，该第二基材具有与该粘合剂接收表面相反的周向辊接触表面；
传送上面施加有该热熔性粘合剂的该第二基材，使得在传送该第二基材时，该第二基材的周向辊接触表面接触第二周向辊；
在将所述热熔性粘合剂施加到该第一可渗透基材和该第二基材的粘合剂接收表面上的步骤之后，在该第一可渗透基材与该第二基材之间引入第三基材；以及
使该第三基材与该第一可渗透基材和该第二基材的粘合剂接收表面接触以形成三层层压体。
7.如权利要求6所述的方法，其中，该第一周向辊包括第一轧辊，并且该接触步骤包括在该第一可渗透基材、该第二基材和该第三基材被传送穿过由该第一轧辊和第二轧辊限定的辊隙时，在该第一可渗透基材、该第二基材和该第三基材上施加接合压力。
8.如权利要求6所述的方法，其中，该第一周向辊包括第一托辊，并且该接触步骤包括在该第一可渗透基材、该第二基材和该第三基材以由所述第一托辊和被定位为接触该第二基材的第二托辊形成的至少一个S形环绕曲线被传送时，在该第一可渗透基材、该第二基材和该第三基材上施加接合压力。
9.如权利要求1所述的方法，其中，该热熔性粘合剂具有小于35℃的玻璃化转变温度。
10.如权利要求1所述的方法，其中，该热熔性粘合剂组合物包含半结晶聚合物。
11.如权利要求10所述的方法，其中，该半结晶聚合物是聚烯烃。
12.如权利要求11所述的方法，其中，该聚烯烃选自下组：该组包括衍生自乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯及其组合的均聚物、共聚物和三元共聚物。
13.如权利要求11所述的方法，其中，该聚烯烃是乙烯基聚合物。
14.如权利要求11所述的方法，其中，该聚烯烃是丙烯基聚合物。
15.如权利要求1所述的方法，其中，该第一可渗透基材是非织造布。
16.如权利要求3所述的方法，其中，该第二基材是可渗透基材。
17.如权利要求1所述的方法，其中，以每平方米大约2至大约20克的添加水平施加该热熔性粘合剂。
18.如权利要求6所述的方法，其中，该第三基材是弹性基材。
19.如权利要求18所述的方法，其中，该弹性基材选自下组：该组包括拉伸薄膜、弹性体线和拉伸结合层压体。
20.如权利要求1所述的方法，其中，该第一周向辊被加热到大约50℃或更高的温度。
21.如权利要求1所述的方法，其中，该第一周向辊被加热到大约60℃或更高的温度。
22.如权利要求4所述的方法，其中，该第二基材是可渗透基材，并且该方法进一步包括将该第二轧辊加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在该第二轧辊上的积聚的温度的步骤。
23.如权利要求5所述的方法，其中，该第二基材是可渗透基材，并且该方法进一步包括将该第二托辊加热到足以在操作期间至少显著减少粘合剂在该第二托辊上的积聚的温度的步骤。
24.如权利要求1所述的方法，其中，该第一周向辊被加热到比该热熔性粘合剂的交叉温度低至少大约30℃的温度。
25.如权利要求1所述的方法，其中，该第一周向辊被加热到比该热熔性粘合剂的交叉温度低至少大约20℃的温度。
26.如权利要求1所述的方法，其中，该第一周向辊被加热到至少大约该热熔性粘合剂的交叉温度的温度。
27.如权利要求1所述的方法，其中，该加热步骤在启动之前完成。
28.如权利要求1所述的方法，其中，该加热步骤包括使用外部热源。
29.如权利要求1所述的方法，进一步包括：监测操作期间该第一周向辊的温度，并控制施加到该第一周向辊的热量的量以确保保持该温度。
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