CN111376577A - 减少设备表面上粘合剂积聚的方法 - Google Patents

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Abstract

随着基材沿着用于施加粘合剂和形成层压件的系统输送，通过提高用于引导基材的处理设备的运行温度减少或甚至消除了处理设备上粘合剂的积聚。优选地，将处理设备加热到高于粘合剂交叉温度至少约5℃的温度、优选至少约10℃的温度、以及最优选至少约15℃的温度，并且将处理设备加热到高于高于交叉温度至多约60℃的温度、优选至多约50℃的温度、以及最优选至多约45℃的温度。当使用热熔粘合剂形成用于一次性吸收制品的具有可渗透基材(诸如低基重无纺布)的层压件时，该方法特别有益。用于将热熔粘合剂施加到基材的系统包括用于向处理设备提供热量的加热器、以及可选地用于冷却处理设备的冷却器。

Description

减少设备表面上粘合剂积聚的方法
技术领域
本发明涉及制造层压结构的方法，该层压结构具有通过热熔粘合剂粘合在一起的基材，该基材用于诸如一次性吸收制品的应用中。更具体地，本发明涉及在这种制造过程中减少或完全消除在处理设备上粘合剂的积聚。当采用热熔粘合剂形成具有可渗透基材(诸如无纺布基材或穿孔薄膜)的层压制品时，这是特别有用的。
背景技术
热熔粘合剂(HMA)通常在环境温度下以固体形式存在，其可通过施加热量转化为可流动的液体。使用各种施加方法将熔融的粘合剂施加到基材上。通常将第二基材层压到第一基材上或第一基材内，并且粘合剂在冷却时固化以形成牢固的粘合。热熔粘合剂的主要优点在于没有液体载体，像是水性或溶剂型粘合剂，从而消除了在施加期间昂贵的干燥步骤。而且，热熔粘合剂可以配制成具有相对短的可使用时间(open times)，因此不需要大量的固化时间。此外，热熔粘合剂在施加时通常具有高“绿色”强度。合适的热熔粘合剂必须具有适当的粘合强度以粘附所涉及的基材，并且还必须具有足够的柔韧性、合适的粘度和在商业设备上起作用的可使用时间，以及在正常施加温度下可接受的热稳定性。
苯乙烯嵌段共聚物(Styrenic block copolymers,SBc)通常用于热熔粘合剂配制中，用于生产用于各种最终用途的层压制品。在最终用途中，SBc的苯乙烯相(styrenicphase)通常被认为提供粘合剂内聚强度，而聚(二烯)链段则被认为当层压结构在最终应用中经受各种应力时提供了承受机械作用力和维持牢固粘合所需的弹性行为。苯乙烯聚合物本质上是玻璃状的并且具有相对高的有序-无序转变点。当新施加时，通常认为苯乙烯部分迅速延展性能，以提供用于粘合剂均匀润湿多孔基材表面而不会过度渗透所期望的内聚强度。在施加粘合剂之后，通常接着用附加的薄膜和基材压缩第一涂层以形成多层层压制品。
基于聚烯烃的热熔粘合剂也已用于生产用于各种最终用途的层压制品。由本申请的受让人拥有的美国专利第10,011,744号公开了一种热熔粘合剂组合物，其包含基于低分子量半结晶丙烯基聚合物和高分子量基本上非结晶丙烯基聚合物的聚合物共混物。该组合物还含有相容的增粘剂、增塑剂、抗氧化剂以及可选的蜡、填料、着色剂、UV吸收剂、另一种聚合物或其组合。该热熔粘合剂组合物可用于遇到低表面能基材的粘合的各种工业应用，包括一次性无纺布卫生制品、标签和其它组装应用。特别优选的应用包括一次性无纺布纸尿裤和女性清洁纸巾构造、纸尿裤和成人失禁短暂弹性附属品、纸尿裤和纸巾芯稳定、纸尿裤背层层压、工业过滤材料转换、以及手术衣和手术帘组件。
当粘合可渗透基材时，用于输送基材(通常为辊形式)的设备的温度传统上被控制在等于或低于环境温度的值，以促进粘合剂玻璃化并减少任何暴露的粘合剂传递到处理设备的可能性。这种处理设备包括轧辊、支撑板和在基材输送时与基材接触的其它物体。避免或最小化将粘合剂传递到处理设备是至关重要的，因为粘合剂在设备上的积聚阻碍了纸幅沿系统的移动。纸幅移动中的这些限制可能导致过程不稳定，并且在严重的情况下会导致纸幅断裂和线纹中断。冷却轧辊温度以防止积聚在本领域中是公知的。虽然低温被接受为控制积聚的手段，但是基于机械限制、与冷却相关的能源成本以及由最终制品从形成在高度冷却的轧辊上的冷凝中吸收湿气所引起的卫生问题，轧辊温度通常维持接近环境值。
美国专利第5,763,333号公开了一种复合片材，其包括液体不可渗透的片材和通过粘合剂复合物彼此连接的无纺布织物。该专利公开了粘合剂不令人期望地渗透(或迁移)通过可渗透的无纺布基材，使无纺布基材粘附到片材的相邻层上的问题。这种称为粘连的现象可能导致卷起的复合片材在展开时会破碎或粘附到其自身。该专利描述了特定无纺布基材与具有某些物理性能的粘合剂一起使用以减少粘连。
由本申请的受让人拥有的PCT公开号WO201/026395公开了通过提高用于将层压结构的基材压缩和粘合地粘接在一起的圆周辊(例如，轧辊或惰辊)的运行温度来减少处理设备上的粘合剂的积聚。当使用聚烯烃基热熔粘合剂形成用于一次性吸收制品的具有可渗透基材(诸如低基重无纺布)的层压件时，该方法特别有益。该方法可用于制造一系列层压结构，诸如双层件和三层件。该专利申请公开了这样的实施例，其中用于减少轧辊上积聚的轧辊的优选温度范围约为粘合剂的交叉温度。
众所周知，处理设备在系统运行期间会由于摩擦而发热。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种在系统中施加热熔粘合剂的方法包括以下步骤：不受由所述系统的运行而引起的摩擦的影响，用热源加热支撑板至足以至少显著地减少在运行过程中所述支撑板上的粘合剂积聚的温度；施加热熔粘合剂到可渗透基材的粘合剂接收表面上，其中所述可渗透基材具有与所述粘合剂接收表面相对的面向输送机的表面；并且输送其上施加有所述热熔粘合剂的所述可渗透基材，使得随着所述可渗透基材被输送，所述可渗透基材的所述面向输送机的表面接触所述加热的支撑板。优选地，加热步骤包括将所述支撑板加热到高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃的温度、优选地至少约10℃的温度、并且最优选地至少约15℃的温度。更优选地，加热步骤包括将所述支撑板加热到高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃的温度、优选地至多约50℃的温度、更优选地至多约45℃的温度、并且最优选地至多约35℃的温度。
根据本发明的另一个实施例，一种用于将热熔粘合剂施加到基材的系统包括：多个辊，用于输送所述基材；粘合剂施加器，用于将粘合剂施加到所述基材；支撑板，用于在将所述粘合剂施加到所述基材之后为所述基材提供输送路径；以及加热器，用于向所述支撑板提供热量。根据本发明的另一实施例，该系统还包括用于冷却支撑板的冷却器。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都是示例性的而非对本发明的限制。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本发明。需要强调的是，根据惯例，附图的各种特征未按比例绘制。附图中包括以下附图：
图1是根据本发明的一个实施例的用于制造层压件的系统的侧视图和局部示意图；
图2a是具有折叠臂部的图1所示系统的俯视平面图；
图2b是类似于图1所示系统的但不具有折叠臂部的系统的俯视图；
图3a是图1所示系统的各方面的俯视立体图；以及
图3b是图1所示系统的各方面的俯视立体图，其中输送了无纺布基材。
具体实施方式
本发明涉及运行用于施加热熔粘合剂的系统的方法，该方法减少或甚至完全消除用于制造层压件的设备表面上的粘合剂积聚。本发明的方法也可视为制备层压件的方法。这种层压件可以结合在吸收制品中，诸如一次性纸尿裤、训练裤、吸收内衣、成人失禁产品、女性卫生用品(包括女性护理垫和纸巾)，以及手术帘。当使用可渗透基材(诸如穿孔薄膜和低基重无纺布)来构造层压件时，本方法减少或消除了在处理设备上的粘合剂积聚。会导致所形成的层压件粘连的这种积聚是由在层压过程中粘合剂不令人期望地渗透或迁移穿过可渗透基材然后粘附到处理设备而发生的。在一个实施例中，可渗透基材是具有小孔的成形薄膜，诸如可用作女性护理垫的顶部片材的薄膜。
如本文中所使用的，术语“处理设备”是指当系统在运行时，随着基材沿系统输送，与任何基材接触的所有设备。而且，系统的“运行”意味着系统的状态，在该状态期间，运行即为输送基材，将粘合剂施加到基材，以及形成层压件。如本文中所使用的“层压件”是指任何最终产品或其组件，其由通过折叠到其自身上而粘附到其上并通过热熔粘合剂粘附到位的至少一个基材、通过其间的热熔粘合剂配合彼此粘附的至少两个基材、或者围绕第二基材折叠并通过热熔粘合剂粘附到位的至少一个基材制成。
本发明可以与用于使用热熔粘合剂制造层压件的各种系统结合使用。任何利用一个或多个支撑板的系统都适用于本发明。如本文中所使用，术语“支撑板”是指用于输送和可选地拉直(或“熨平”)已与热熔粘合剂接触的基材的任何处理设备。支撑板可以是任何形状，但是当从系统顶部观察时，通常是大致平坦的、矩形的或梯形的。支撑板可以具有附加功能，诸如使基材成形或将基材折叠到其自身上或者部分地或完全地围绕另一个基材折叠。通常，支撑板在垂直于支撑板平面的方向上没有任何外力施加在其上，除了由张力引起的之外。
本文所述的本发明的实施例可与多种热熔粘合剂一起使用。特别地，本发明可改进基于SBc、聚烯烃和乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)的粘合剂的处理行为。已经发现，通过明智地选择支撑板的温度，包括启动时这种设备的温度，可以减少甚至完全消除处理设备上粘合剂的积聚。如本文中所使用，启动被限定为在系统被关闭并冷却至室温、大约室温或基本低于运行温度(诸如通常在隔夜关闭中实现)之后第一次将粘合剂引入处理生产线的过程中的点。在本发明的优选实施例中，加热步骤在启动系统运行之前完成，使得在启动之前，实现支撑板的所期望的温度(如本文所述)。
当使用热熔粘合剂形成具有可渗透基材(诸如低基重无纺布或穿孔薄膜)的层压结构时，该方法特别有益。如本文中所使用，“可渗透基材”是基于给定的运行条件和所选择的粘合剂在室温下允许在圆周辊上产生不令人期望的积聚量的基材。如下面将要说明的，基于粘合剂的流变性能仔细选择处理条件可以在一般意义上应用以限制粘合剂积聚，如本文所解释和示例中所示。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对湿气/冷凝的担忧。使用这种方法，可以设置处理设备温度以增加粘合或在较低的粘合剂添加量下维持目标值。
如图1所示，用于将热熔粘合剂施加到基材12的系统10包括：多个辊14a-14d，用于输送基材；粘合剂施加器16，用于将粘合剂施加到基材上；支撑板18，用于在将粘合剂施加到基材上之后为基材提供输送路径；以及加热器20，用于向支撑板提供热量。基材12可以是诸如包括那些在纸尿裤中使用的无纺布基材的可渗透基材，具有粘合剂接收表面13a和与粘合剂接收表面相对的面向输送机的表面13b。粘合剂施加器14以已知的方式将热熔粘合剂施加到基材12的粘合剂接收表面13a。例如，可以使用接触涂层施加器(诸如狭缝涂覆)和非接触涂层施加器(诸如受控纤维化、无规纤维化和淋涂(curtain coating))。加热器20可以是任何传统的加热器并且可以由热源22供能。例如，热源可以是气体或电热源，并且加热器20可以包括用于沿着支撑板18均匀地分配热量的盒体或平台。
在运行中，在系统10中施加热熔粘合剂的方法包括以下步骤：不受由系统运行而引起的摩擦的影响，用加热器20加热支撑板18，达到足以至少显著减少运行过程中支撑板上的粘合剂积聚的温度；将热熔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对的面向输送机的表面13b；并且输送在其上施加有热熔粘合剂的可渗透基材，使得随着可渗透基材被输送，可渗透基材的面向输送机的表面接触加热的支撑板。
如下面的实施例中所解释的，在一些系统中，粘合剂积聚在处理设备上与粘合剂施加的一侧相对的可渗透基材的一侧上。已经发现，通过将处理设备加热到比粘合剂的交叉温度高大约5℃至60℃之间的温度，可以减少并基本上消除积聚，如下所述。优选地，所选择的温度减少了在运行期间粘合剂在支撑板18上的积聚，使得少于3％的由层压生产线产生的产品由于粘连而有缺陷。更优选地，所选择的温度实现小于1％的由层压生产线产生的产品由于粘连而有缺陷。在一个实施例中，足以在运行期间至少显著减少粘合剂在支撑板上的积聚的温度意味着，当与除了处于室温下的支撑板以外的所有条件完全相同的相同系统相比时，支撑板上的粘合剂积聚减少至少90％(优选地95％、更优选地99％、最优选地99.5％)。如下所述，适于加热支撑板的合适温度可以是至少约80℃或更高，更优选地约85℃，并且最优地选约90℃或更高。
识别支撑板的期望温度的另一种方式是根据粘合剂的交叉温度(本文称为粘合剂的交叉温度或流变交叉，Tx)来识别支撑板的温度。支撑板优选地被控制在高于粘合剂交叉温度至少约5℃到至多60℃之间的温度，优选地在高于粘合剂交叉温度至少约10℃到至多约50℃之间的温度，并且最优选地在高于粘合剂的交叉温度至少约15℃到至多约45℃的温度。当本文提供了性能或特性的许多下限和上限时，本发明考虑了从任何列出的下限延伸到任何列出的上限的范围，诸如从高于粘合剂的交叉温度至少约10℃到至多约30℃。Tx被限定为从熔融状态冷却至固态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。使用的测试方法是ASTM D 4440-01，冷却速率为10℃/min。
支撑板的温度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仅由成本决定(即，将支撑板加热到高于实现本发明效果所需的温度是不期望的并且过于昂贵)。示例性上限包括Tx的+60℃，更优选地Tx的+50℃，甚至更优选地Tx的+45℃，还更优选地Tx的+40℃，最优选地Tx的+35℃。同样，如果使用第二支撑板，则可将其加热到如本文所述的任何温度范围。
当参考支撑板或本文提到的任何处理设备的温度时，这些部件的相关特定部分是处理设备随着可渗透基材被输送与可渗透基材接触的表面。可以采用用于确定处理设备表面温度的常规方法，诸如通过使用一个或多个热电偶。另外，也可以采用常规的加热处理设备的方法，诸如通过使用外部热源22加热处理设备。如图1所示，热源22不受系统运行而引起的摩擦的影响。
如图1所示，粘合剂施加器16将热熔粘合剂施加到可渗透基材12的粘合剂接收表面13a，其中可渗透基材具有与粘合剂接收表面相对的面向输送机的表面13b。在本发明的一个实施例中，热熔粘合剂以约0.5克/平方米(“gsm”)至约175克/平方米的添加水平被施加。在一个实施例中，热熔粘合剂以约1gsm至约35gsm、优选地约2gsm至约20gsm的添加水平被施加。在另一个实施例中，热熔粘合剂以约100gsm至约175gsm、优选地约130gsm至约160gsm的添加水平被施加；该实施例尤其适用于可用作基于粘合剂的可拉伸部件的粘合剂。其上施加有热熔粘合剂的基材12被输送到支撑板18，使得随着可渗透基材被输送，可渗透基材12的面向输送机的表面13b接触加热的支撑板。通过使加热的支撑板18达到上述特定温度，可以减少或甚至完全消除粘合剂在支撑板上的积聚。
在图中所示的实施例中，支撑板18包括着陆段26和输送段28。着陆段26和输送段28形成钝角α并且为可渗透基材12提供输送路径。着陆段26和输送段在转折线33处相交，其中输送路径的斜度从着陆段26的斜率减小到输送段28的斜率。在所示的实施例中，输送段28包括折叠臂部30a和折叠臂部30b，其使得可渗透基材折叠在自身上以提供层压件。在其他实施例中，输送段可以具有一个臂部或没有臂部，或者可以具有其他特征以赋予可渗透基材多种形状。支撑板18的材料可以在很宽的范围内变化，并且可以是金属，包括铝和不锈钢。
当系统10用于制造纸尿裤的弹性腿套时，可渗透基材是无纺布基材，并且该方法还包括将弹性线束定位在无纺布基材上，与折叠臂部30a、折叠臂部30b形成的层压件的折痕相对应的位置处。换句话说，弹性线束沿着折叠线定位在输送段28的侧向外边缘。粘合剂可以被施加到可渗透基材12、弹性线束或两者上。折叠臂部将用于部分地绕弹性线束包围第一基材12。
图3a和图3b更详细地示出了折叠臂部30a、折叠臂部30b如何用于将无纺布基材折叠在其自身上。如图3a所示，支撑板18包括着陆段26和输送段28，并且输送段28用作折叠板，因为其具有折叠臂部30a和折叠臂部30b。俯视系统10，折叠臂部30a和折叠臂部30b具有直角三角形的形状，其中两个边缘形成沿输送段28的尾部边缘和输送段28的侧向边缘布置的直角三角形。折叠臂部30a和折叠臂部30b相对于输送段28略微升高，使得在折叠臂部的面对表面与输送段之间形成凹槽。基材12在图3b中示出并在系统运行时在箭头A的方向上移动。如在图3b中可以看出，当基材10在转折线33上移动时，基材的一部分开始被夹在由折叠臂部30a和折叠臂部30b的面对表面与输送段28所限定的凹槽下面。基材10上的张力有助于这种夹紧。当基材10沿着输送段28行进时，更多的基材被折叠在下面，然后通过粘合剂被粘合到自身上，所述粘合剂已经在图3a和图3b中所示的视图的上游施加。随着基材10离开输送段28的下游端，由折叠臂部30a和折叠臂部30b的面对表面与输送段28所限定的凹槽变窄以引起基材的已折叠部分的进一步压缩，从而使基材更好地粘合到自身。从图3b中可以看出，离开支撑板18的基材10具有双层部分36a、双层部分36b以及单层部分37。基材10折叠在其自身上以形成双层部分36a和双层部分36b；该基材的设计旨在具有仅作为单层保留的部分，即单层部分37。
通常加热粘合剂使其熔化。粘合剂的加热程度取决于许多条件，包括粘合剂的流变性能、系统的条件和所期望的性能。一种观察粘合剂的所期望的温度的方法是确定粘合剂离开施加器时所期望的粘度。在本发明的实施例中，将粘合剂加热到一定温度以提供至少约500cPs的粘度，更地选至少约1,500cPs的粘度，还更优选地至少约2,500cPs的粘度，最优选地至少约3,000cPs的粘度，并且至多约35,000cPs的粘度，更优选地至多约20,000cPs的粘度，更优选地至多约10,000cPs的粘度，最优地选至多约6,000cPs的粘度。
根据本发明的一个实施例，温度监测器，诸如热电偶24，用于检测支撑板18的表面温度。通常，其允许在运行期间监测支撑板18的温度。该实施例还包括传递热量或冷却介质以将支撑板的温度控制在本文所述的所期望范围内。如图1所示，该系统还包括用于冷却支撑板的冷却器29。图1还示出了热控制系统34，其响应来自热电偶24(或传感器)的信号并且致动热源22或冷却器29来在加热器、冷却器和支撑板之间传递热量，以将支撑板的温度维持在高于粘合剂的交叉温度至少约5℃到至多约60℃之间，优选地在高于粘合剂的交叉温度至少约10℃到至多约50℃之间，并且更优选地在在高于粘合剂的交叉温度至少约15℃到至多约45℃(最优选地至多约35℃)。在所示的实施例中，仅使用一个热传感器，但是可以使用多个传感器。而且，热控制系统32和加热器20和冷却器29可以施加热量以维持支撑板18沿其长度(即，沿着可渗透基材12的箭头'A'行进的方向上的尺寸)的恒定温度。可替代地，热控制系统34可以起到沿着支撑板18的长度提供温度阵列的作用，诸如沿其长度在行进方向上降低的温度阵列，对应于粘合剂的温度减少。
无论采用何种系统配置，该方法都适用于广泛的粘合剂，包括如本领域所熟知的基于SBc、聚烯烃和EVA聚合物(或其混合物)的商业粘合剂。当粘合低基重的可渗透基材时，该方法是特别有用。当使用含有半结晶聚合物的热熔粘合剂时，采用本发明方法更是有益的，其中，该半结晶聚合物显示被限定为低于35℃的低玻璃化转变值。在热熔粘合剂组合物的实施例中使用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地选自衍生自乙烯、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。最优选地聚烯烃是乙烯基共聚物或丙烯基共聚物。
更一般地，本发明适用于广泛的粘合剂，包括基于聚烯烃的粘合剂。这种粘合剂可以使用单一聚烯烃，或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生成的那些聚烯烃。在聚乙烯系统的情况下，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)的用于破坏聚合物结晶度的那些聚烯烃可用于生产易于熔化且易于经由多种涂覆方法施加的粘合剂。通常，中密度(0.940-0.915g/mL)和线性低密度(<0.915g/mL)乙烯基聚合物适用于此类应用，但是可以采用低分子量、高密度聚乙烯，只要它们具有足够的熔化相容性。也可以使用称为低密度聚乙烯(LDPE)的支化低密度聚乙烯(branched low-density polyethylenes)。乙烯基共聚物可具有无规分布的共聚单体单元，如在中密度聚乙烯、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)中常见的那样。相反，也可以使用烯烃嵌段共聚物，在其中共聚单体以不同的浓度存在于聚合物链的不连续链段。聚乙烯主链可以是高度线性的或含有一些或许多长链分支。
由丙烯基聚合物和共聚物组成的粘合剂也可以与本发明一起使用。合适的聚丙烯物质包括全同立构、间同立构和无规丙烯均聚物或共聚物。设计成具有受控水平的立体误差以调节熔融行为和机械性能的聚丙烯也可以根据需要在粘合应用中使用。也可用作本发明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含量(<5摩尔％)的乙烯、1-丁烯和/或更高的α-烯烃共聚单体，它们通常被称为作为无规共聚物。这些共聚物包括聚(丙烯-共-烯烃)共聚物和具有相对高结晶度的三元共聚物，其展现了在130至165℃的范围内的熔点。具有相对高含量(>5摩尔％)的乙烯、1-丁烯和/或更高的α-烯烃共聚单体的丙烯基共聚物和三元共聚物也可用作本发明粘合剂中的组分。
另外，也可以使用通常称为抗冲共聚物(ICP)的多相聚丙烯，其在聚丙烯或丙烯共聚物基质中含有橡胶状乙烯-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经由商业生产中常用的断链方法生产的反应堆级材料或受控流变聚合物。
除乙烯和丙烯聚合物外，还可以使用通常称为无定形聚α烯烃的材料APAO。APAO聚合物选自：丙烯-乙烯共聚物、丙烯-1-丁烯共聚物、和丙烯、乙烯和1-丁烯的三元共聚物。
除这些聚合物外，这种粘合剂还可包括：增粘剂、增塑剂、稳定剂或抗氧化剂，以及添加剂，包括蜡、表面活性剂、填料、成核包和/或其他所需的辅助组分，以为最终使用性能调节属性。用于本发明的一些非常合适的聚烯烃基粘合剂可以是美国专利公开号2016/0102230中所描述的那些，该专利通过引用并入本文中。其中描述的粘合剂使用聚丙烯共聚物、聚烯烃弹性体和无定形聚烯烃的混合物。这些粘合剂表现出优异的流动性，使它们能够均匀地涂覆(“润湿”)基材，同时形成牢固的初始粘合，该初始粘合在长期老化过程中得以维持，使粘合剂非常适用于卫生、建筑和包装的应用中。其它适用于本发明的粘合剂包括美国专利第9,670,388号中描述的那些，其涉及的热熔粘合剂具有：(i)无定形聚烯烃共聚物组合物，其包含丙烯单体单元和至少1-丁烯单体单元的约40重量％；(ii)异相聚烯烃丙烯共聚物组合物，其包含丙烯共聚单体单元和选自乙烯、1-己烯以及1-辛烯和无定形嵌段和结晶嵌段的共聚单体单元。
可适用于本发明的其它粘合剂在美国专利公开号2016/0177142、2018/0148616和2016/0121014，以及美国专利第62/624,369号和第16/157,190号中描述，所有这些都通过引用并入本文。
当采用可渗透基材时，诸如在层压结构中使用的无纺布和穿孔薄膜(包括筛网)，该方法在减少或防止设备积聚方面非常有效。本发明适用于可允许粘合剂渗透或穿过基材迁移到另一侧(即，从粘合剂接收表面到面向输送机的表面)的任何基材。最优选地，可渗透基材是低基重的无纺布，其也是多孔的。“低基重”是指具有低于约60克/平方米(gsm)基重的无纺布。在一些实施例中，无纺布具有低于约50gsm的基重，甚至更优选地低于约40gsm。在其他实施例中，无纺布织物具有为约2gsm至约30gsm之间的基重，更优选地约2gsm至约20gsm之间的基重。在该数值范围的较高一端上的基重，例如在约20gsm至约30gsm之间，可以与上述粘合剂的较高添加重量一起使用，诸如从约100gsm至约175gsm，优选地从约130gsm至约160gsm。
在所示的实施例中，其上施加有热熔粘合剂的可渗透基材12在与支撑板接触之后被输送到轧辊14c。优选地，轧辊被加热到足以至少显著减少轧辊上粘合剂积聚的温度，如PCT公开号2018/026395中所述的，该专利通过引用并入本文。优选地，将轧辊加热到低于粘合剂的交叉温度至少约30℃的温度、优选地至少约20℃的温度、最优选地至少约10℃的温度，并且将轧辊加热到高于粘合剂的交叉温度至多约30℃的温度、优选地至多约20℃的温度、最优地选至多约10℃的温度。可以在运行期间监测轧辊14c的温度，并且可以施加热量或冷却介质以将轧辊的温度控制到期望的温度。在优选实施例中，轧辊14c的加热步骤在系统运行启动之前完成，使得在将任何粘合剂施加到可渗透基材12之前实现轧辊的所期望的温度。尽管结合轧辊14c进行了讨论，但是可以对系统中的其他辊实行加热步骤，诸如轧辊14d。
尽管未在图中示出，但是其他基材可以与由系统10形成的层压件结合。例如，背衬层(诸如非渗透性聚乙烯)可以应用于由系统10形成的无纺布和弹性线束的已折叠层压件。可根据该处理形成的典型的双层或三层产品是用于纸尿裤、训练裤、女性护理产品或成人失禁侧板的可拉伸层压件。在一些产品中，各种基材可以是无纺布基材、弹性线束或板、或弹性体薄膜。
本发明的实施例包括对附图中所示系统的各种修改。例如，各种辊14a-14d可作为输送机用于驱动基材。如上所述，本发明的主要益处是消除或减少与可渗透基材相关的处理设备上粘合剂的积聚。从另一方面来看，本发明还允许在由较小的向下的力产生相同的积聚程度的情况下，在基材上施加垂直于行进方向A的更大的向下的力。因此，可以实现更大的粘合强度或者可以实现相同的粘合强度但是使用更低的添加重量。
本发明的实施例提供制备层压结构(诸如双层或三层)的方法。当使用粘合剂材料时，尤其是那些具有低玻璃化转变温度(Tg)的粘合剂材料，特别是那些Tg值低于35℃的粘合剂材料，该方法减少或消除了设备上的粘合剂积聚。当使用基于半结晶的热熔粘合剂将可渗透或多孔基材连接在层压结构中时或通过将单个基材折叠并使折叠部分的内表面与粘合剂接触以将单个基材粘附到自身上时，该方法是特别有用的。
根据本发明的一个实施例，在运行期间监测轧辊14c的温度。基于来自监测的反馈，控制施加到辊14c的热量以确保维持所期望的温度或温度范围。
本发明的一个方面是一种用于制造卫生制品(诸如纸尿裤或女性护理垫)的方法，包括运行如本文所述的用于施加热熔粘合剂的系统的方法。在这样的方面，运行用于施加热熔粘合剂的系统的方法使得层压件用作卫生制品的一部分。
发明的各方面
方面1.一种运行用于施加热熔粘合剂的系统的方法，所述方法包括以下步骤：
不受由所述系统的运行而引起的摩擦的影响，用热源加热支撑板至足以至少显著地减少在运行过程中所述支撑板上的粘合剂积聚的温度；
施加热熔粘合剂到可渗透基材的粘合剂接收表面，其中所述可渗透基材具有与所述粘合剂接收表面相对的面向输送机的表面；并且
输送其上施加有所述热熔粘合剂的所述可渗透基材，使得随着所述可渗透基材被输送，所述可渗透基材的所述面向输送机的表面接触加热的支撑板。
方面2.根据方面1所述的方法，其中加热步骤包括加热所述支撑板到高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃的温度、优选地至少约10℃的温度、以及最优选地至少约15℃的温度。
方面3.根据方面2或3所述的方法，其中加热步骤包括加热所述支撑板到高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃的温度、优选地至多约50℃的温度、更优选地至多约45℃的温度、以及最优选地至多约35℃的温度。
方面4.根据方面1-3中任一方面所述的方法，其中将所述粘合剂加热到一定温度以提供至少约500cPs的粘度、更优选地至少约1,500cPs的粘度、还更优选地至少约2,500cPs的粘度、以及最优选地至少约3,000cPs的粘度，并且至多约35,000cPs的粘度、更优选地至多约20,000cPs的粘度、还更优选地至多约10,000cPs的粘度、以及最优选地至多约6,000cPs的粘度。
方面5.根据方面1-4中任一方面所述的方法，其中所述支撑板包括着陆段和输送段，其中所述着陆段和所述输送段形成钝角并且为所述可渗透基材提供输送路径。
方面6.根据方面5所述的方法，其中所述输送段包括折叠臂部，用于使所述可渗透基材折叠到其自身上以提供层压件。
方面7.根据方面6所述的方法，其中所述可渗透基材是无纺布基材，并且所述方法还包括将弹性线束定位在所述无纺布基材上与所述套箍相对应的位置处。
方面8.根据方面1-7中任一方面的方法，其中支撑板是金属。
方面9.根据方面1-8中任一方面所述的方法，还包括在运行期间监测所述支撑板的温度并施加热量或冷却介质以控制所述支撑板的温度。
方面10.根据方面9所述的方法，其中所述施加热量或冷却介质的步骤包括控制所述支撑板的所述温度至高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃的温度、优选地至少约10℃的温度、以及最优选地至少约为15℃的温度，并且控制所述支撑板的温度至高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃的温度、优选地至多约50℃的温度、更优选地至多约45℃的温度、以及最优选地至多约35℃的温度。
方面11.根据方面1-10中任一方面的方法，其中热熔粘合剂是聚烯烃基。
方面12.根据方面1-10中任一方面的方法，其中所述热熔粘合剂是苯乙烯嵌段共聚物基。
方面13.根据方面1-12中任一方面的方法，其中可渗透基材是无纺布基材。
方面14.根据方面1-13中任一方面所述的方法，其中所述热熔粘合剂以约0.5克/平方米至约20克/平方米的添加水平施加。
方面15.根据方面1-14中任一方面的方法，其中加热步骤在启动系统的运作之前完成。
方面16.根据方面1-15中任一项所述的方法，还包括在所述可渗透基材与所述支撑板接触之后，将施加有所述热熔粘合剂的所述可渗透基材输送至轧辊，其中所述轧辊被加热到足以至少显著地减少所述轧辊上的粘合剂积聚的温度。
方面17.根据方面16所述的方法，其中所述轧辊被加热到低于所述粘合剂的交叉温度至少约30℃的温度、优选地至少约20℃的温度、以及最优选地至少约10℃的温度，并且所述轧辊被加热到高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约30℃的温度、优选地至多约20℃的温度、以及最优选地至多约10℃的温度。
方面18.根据方面17所述的方法，还包括在运作期间监测轧辊的温度并施加热量或冷却介质以控制轧辊的温度。
方面19.根据方面16-18中任一方面所述的方法，其中启动所述轧辊的加热步骤在所述系统的运行之前完成。
方面20.一种用于将热熔粘合剂施加到基材上的系统，包括：
多个辊，用于输送所述基材；
粘合剂施加器，用于将粘合剂施加到所述基材；
支撑板，用于在将所述粘合剂施加到所述基材之后为所述基材提供输送路径；和
加热器，用于向所述支撑板提供热量。
方面21.根据方面20所述的系统，还包括用于冷却支撑板的冷却器。
方面22.根据方面21所述的系统，还包括用于检测所述支撑板的温度的传感器和用于在所述加热器、所述冷却器和所述支撑板之间传递热量的热控制系统，以将所述支撑板的温度维持在高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃与至多60℃之间，优选地维持在高于所述粘合剂的所述交叉温度至少约10℃与多约50℃之间，并且最优选地维持在高于所述粘合剂的所述交叉温度至少约15℃与至多约45℃之间。
示例
以下提供了使用提高的支撑板温度以减轻处理设备上粘合剂积聚的实例。
对以下示例中使用的各种热熔粘合剂进行动态机械分析。使用Rheometrics动态机械分析仪(型号RDA III)获得粘合剂的弹性(G')和损耗(G”)模量作为温度的函数。使用间隔为1.6mm间隙的25mm直径平行板进行分析。装载粘合剂样品，然后以10℃/分钟的速率从140℃加热到170℃。在整个测试过程中，用氮气连续冲洗含有样品的对流烘箱。频率维持在10rad/s，储能模量(G')和损耗模量(G”)由扭矩和应变数据计算，扭矩和应变数据是当样品以10℃/min降低时收集的。交叉温度Tx限定为G'和G”相交的最高温度。玻璃化转变温度Tg限定为低于交叉温度的tanδ(G”/G')曲线的最大值。
基材：
如图3b所示，使用类似于图中所示的系统制造双层件制品，该双层件制品由折叠在其自身上的无纺布(纺粘无纺布13gsm)组成。在图3b的上游，施加器施加约5gsm的添加水平的粘合剂，并且系统具有300mpm的线速度。
热熔胶粘剂
示例1测试系列使用了粘合剂A，其是商业SBc基热熔粘合剂，可从中国上海的博斯蒂克(上海)管理有限公司(Bostik(Shanghai)Management Co.,Ltd.)获得。粘合剂A具有90℃的环球式软化点(“RBSP”；ASTM方法E28-99)和在125℃下4,350cPs的布鲁克费尔德粘度(ASTM D3236-88)。在DMA测试中，粘合剂A展现了12℃的玻璃化转变温度Tg和55℃的交叉温度Tx。
示例2测试系列使用了粘合剂B，其是商业EVA基热熔粘合剂，可从中国上海的博斯蒂克(上海)经营有限公司获得，其具为78℃的RBSP，在140℃下4,100cPs的布鲁克费尔德粘度。在DMA测试中，粘合剂B展现了16℃的Tg和75℃的Tx。
示例3测试系列使用了粘合剂C，其是商业SBc基热熔粘合剂，可从中国上海的博斯蒂克(上海)经营有限公司获得，其具有80℃的RBSP，在125℃下5,137cPs的布鲁克费尔德粘度。在DMA测试中，粘合剂C展现了16℃的Tg和80℃的Tx。
将粘合剂加热到以下表1中所示的温度，并且在启动之前将支撑板(不锈钢)加热到表1中所示的温度，以用于粘合剂A、B和C的各种测试。每次测试的气压为0.75巴(bar)，并且每次测试的奥米伽系统(Omega system)的枪高为25mm。用粘合剂涂覆无纺布4分钟后，停止运行并仔细检查支撑板。定性地确定初始粘合强度，并检查双层件的缠绕辊的粘连迹象(即，在加工过程中由粘合剂渗出引起的层间粘合)。
该过程中使用的系统具有折叠臂部30a、折叠臂部30b，如图2a、图3a和图3b所示，这使得无纺布基材折叠到自身上。当无纺布基材穿过支撑板18时，渗透(即，穿透过)无纺布基材的粘合剂大概可能潜在地积聚在支撑板18的表面上，并且特别是积聚在折叠线处和沿着转折线33，这形成了着陆段26和输送段28之间的钝角α。已经发现，将支撑板18加热到所期望的温度并没有消除渗透效应，但是确实消除或显著减少了支撑板上的粘合剂积聚。
在用粘合剂涂覆无纺布4分钟之后，目测评估支撑板18上的粘合剂积聚强度，并以0至5的定量的分数给出，“零”意味着在水印板上没有可见的粘合剂积聚(并且没有通过触摸证明)并且5意味着粘合剂紧邻支撑板的转折线33以至少约90％的表面区域的的水平积聚。1-4的等级以大致均匀间隔的间距分配，较高的分数表示较多的积聚。1或0的等级是商业上可接受的分数，这意味着系统可以在商业规模的这些条件下运行而不会明显地损害产品质量或产率，或者由于粘合剂积聚引起基材破裂而导致的不可接受的停机时间。测试在每种粘合剂的几个支撑板温度下进行，以确定该变量对堆积性能的作用。结果总结如以下表1：
表1
Figure BDA0001927913520000171
Figure BDA0001927913520000181
根据测试结果，随着支撑板被加热到温度越高，发生的粘合剂积聚越少。不受任何理论的束缚，这种效果的原因可能是因为支撑板的较高温度会使最初在支撑板上积聚的粘合剂软化，使得粘合剂更可能选择性地保留在无纺布基材上，而不是在支撑板上积聚。
更具体地转向示例1粘合剂A的测试系列，SBc基热熔粘合剂，可以看出当支撑板的温度升高至85℃或者以上时，达到可接受的积聚分数1或0。分数趋势显示了积聚分数从80℃下该系列的最差分数2改进到90℃和95℃下最佳分数0。给定的粘合剂A的交叉温度为55℃，可以看出，在高于交叉温度30℃的温度下，实现可接受的分数1，并且在高于交叉温度35℃或40℃的温度下，实现最佳分数0。没有进行在更高温度下的进一步测试，因为不必要地加热支撑板是不令人期望的。
转到示例2的粘合剂B测试系列，一种基于EVA的热熔粘合剂，可以看出，当支撑板的温度升高到95℃或更高时，达到可接受的积聚分数1或0。分数趋势显示积聚分数从80℃下的最差分数5改进到103℃下的最佳分数0。给定的粘合剂B的交叉温度为75℃，可以看出，在高于交叉温度20℃的温度下，实现可接受的分数1，在高于交叉温度23℃的温度下，实现最佳分数0。没有进行在更高温度下的进一步测试，因为不必要地加热支撑板是不令人期望的。
转到实施例3的粘合剂C测试系列，一种SBc基热熔粘合剂，可以看出当支撑板的温度升高到100℃或更高时，达到可接受的积聚分数1或0.5。分数趋势显示积聚分数从80℃下的最差分数5改进到105℃下该系列的最佳分数0.5。给定的粘合剂C的交叉温度为80℃，可以看出，在高于交叉温度20℃的温度下，实现可接受的分数1，并且在高于交叉温度25℃的温度下，实现该系列的最佳分数0.5。没有进行在更高温度下的进一步测试，因为不令人期望不必要地加热支撑板。
尽管参考某些特定实施例进行了说明和描述，但是本发明并不旨在受限于所示的细节。相反，可以在不脱离本发明的精神的情况下，在权利要求的等同物的范围内对细节进行各种修改。本文给出了某些范围或数字限制，其中数值前面有术语“约”。术语“约”在本文中用于提供其后面的确切数字的字面支持，以及接近或近似该术语后面的数字。在确定数字是否接近或近似具体记载的数字时，接近或近似的未记载数字可以是在其呈现的上下文中提供与具体记载的数字基本等同的数字，因此通常是指低于或高于具体记载的数字或值10％的数字或值。

Claims (22)

1.一种运行用于施加热熔粘合剂的系统的方法，所述方法包括以下步骤：
不受由所述系统的运行而引起的摩擦的影响，用热源加热支撑板至足以至少显著地减少在运行过程中所述支撑板上的粘合剂积聚的温度；
施加热熔粘合剂到可渗透基材的粘合剂接收表面，其中所述可渗透基材具有与所述粘合剂接收表面相对的面向输送机的表面；并且
输送其上施加有所述热熔粘合剂的所述可渗透基材，使得随着所述可渗透基材被输送，所述可渗透基材的所述面向输送机的表面接触加热的支撑板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中加热步骤包括加热所述支撑板到高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃的温度、优选地至少约10℃的温度、以及最优选地至少约15℃的温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中加热步骤包括加热所述支撑板到高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃的温度、优选地至多约50℃的温度、更优选地至多约45℃的温度、以及最优选地至多约35℃的温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述粘合剂加热到一定温度以提供至少约500cPs的粘度、更优选地至少约1,500cPs的粘度、还更优选地至少约2,500cPs的粘度、以及最优选地至少约3,000cPs的粘度，并且提供至多约35,000cPs的粘度、更优选地至多约20,000cPs的粘度、还更优选地至多约10,000cPs的粘度、以及最优选地至多约6,000cPs的粘度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑板包括着陆段和输送段，其中所述着陆段和所述输送段形成钝角并且为所述可渗透基材提供输送路径。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述输送段包括折叠臂部，用于使所述可渗透基材折叠到其自身上以提供层压件。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述可渗透基材是无纺布基材，并且所述方法还包括将弹性线束定位在所述无纺布基材上与所述折叠线对应的位置处。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑板是金属。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括在运行期间监测所述支撑板的温度并施加热量或冷却介质以控制所述支撑板的温度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述施加热量或冷却介质的步骤包括控制所述支撑板的温度至高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃的温度、优选地至少约10℃的温度、以及最优选地至少约为15℃的温度，并且控制所述支撑板的温度至高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃的温度、优选地至多约50℃的温度、更优选地至多约45℃的温度、以及最优选至多约35℃的温度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述热熔粘合剂是聚烯烃基。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述热熔粘合剂是苯乙烯嵌段共聚物基。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗透基材是无纺布基材或具有小孔的成形薄膜。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述热熔粘合剂以约0.5克/平方米至约175克/平方米的添加水平被施加。
15.根据权利要求1所述的方法，其中加热步骤在启动所述系统的运行之前完成。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述可渗透基材与所述支撑板接触之后，将施加有所述热熔粘合剂的所述可渗透基材输送至轧辊，其中所述轧辊被加热到足以至少显著地减少所述轧辊上的粘合剂积聚的温度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述轧辊被加热到低于所述粘合剂的交叉温度至少约30℃的温度、优选地至少约20℃的温度、以及最优选地至少约10℃的温度，并且所述轧辊被加热到高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约30℃的温度、优选地至多约20℃的温度、以及最优选地至多约10℃的温度。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括在运行期间监测所述轧辊的温度并施加热量或冷却介质以控制所述轧辊的温度。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述轧辊的加热步骤在启动所述系统的运行之前完成。
20.一种用于将热熔粘合剂施加到基材的系统，包括：
多个辊，用于输送所述基材；
粘合剂施加器，用于将粘合剂施加到所述基材；
支撑板，用于在将所述粘合剂施加到所述基材之后为所述基材提供输送路径；和
加热器，用于向所述支撑板提供热量。
21.根据权利要求20所述的系统，还包括用于冷却所述支撑板的冷却器。
22.根据权利要求21所述的系统，还包括用于检测所述支撑板的温度的传感器和用于在所述加热器、所述冷却器和所述支撑板之间传递热量的热控制系统，以将所述支撑板的温度维持在高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃与至多60℃之间，优选地维持在高于所述粘合剂的所述交叉温度至少约10℃与多约50℃之间，并且最优选地维持在高于所述粘合剂的所述交叉温度至少约15℃与至多约45℃之间。
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