CN113260504A - 减少设备表面上粘合剂积聚的方法 - Google Patents

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Abstract

在沿着用于施加粘合剂和形成层压件的系统传送基材时，通过升高用于引导基材的工艺设备的运行温度，减少或甚至消除工艺设备上粘合剂的积聚。优选地，将工艺设备加热到这样的温度，该温度高于粘合剂的交叉温度至少约5℃、优选至少约10℃以及最优选至少约15℃，并且高于该交叉温度至多约60℃、优选至多约50℃以及最优选至多约45℃。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(诸如低基重非织造物)的层压件时，这种方法特别有益。一种用于将热熔粘合剂施加到基材的系统包括用于向工艺设备提供热量的加热器和可选的用于冷却工艺设备的冷却器。

Description

减少设备表面上粘合剂积聚的方法
技术领域
本发明涉及一种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，用于诸如一次性吸收性制品的应用中。更具体地，本发明涉及在这种制造过程中减少或完全消除粘合剂在工艺设备上的积聚。这在使用热熔粘合剂形成具有可渗透基材(如非织造基材或穿孔膜)的层压制品或该可渗透基材时尤其有用。
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，可以通过加热转化为可流动的液体。使用各种应用方法将熔融粘合剂施加于基材。第二基材通常被层压到第一基材或在第一基材内，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是没有液体载体(如可以是水性或溶剂型粘合剂的情况)，从而消除了应用中昂贵的干燥步骤。此外，热熔粘合剂可以被配制成具有相对较短的开放时间，因此不需要很长的固化时间。此外，热熔粘合剂在应用时通常具有高“生坯”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，还必须具有足够的柔韧性、适当的粘度和在商业设备上起作用的开放时间，以及在正常应用温度下可接受的热稳定性。
苯乙烯类嵌段共聚物(SBc)通常被用于热熔粘合剂配方，用于生产各种最终用途的层压制品。SBc的苯乙烯相一般被认为提供粘合剂的内聚强度，而聚(二烯)段被认为提供了在层压结构承受最终用途应用中各种压力时承受机械力并保持牢固粘合所需的弹性行为。苯乙烯类聚合物在本质上是玻璃状的，并且拥有相对较高的有序-无序转变点。当刚施加时，通常认为苯乙烯部分会迅速产生性能以提供粘合剂均匀润湿多孔基材表面而不会过度渗透所需的内聚强度。在施加了粘合剂后，第一涂层通常接下来与其他膜和基材一起被压制，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应用的层压制品。本申请的受让人拥有的第10,011,744号美国专利公开了一种热熔粘合剂组合物，该组合物包括基于低分子量半结晶丙烯基聚合物和高分子量基本无定形丙烯基聚合物的聚合物共混物。该组合物还包含相容的增粘剂、增塑剂、抗氧化剂，以及可选的蜡、填料、着色剂、UV吸收剂，其它聚合物，或它们的组合。该热熔粘合剂组合物适用于遇到低表面能基材粘合的各种工业应用，包括一次性非织造卫生制品、贴标签和其他装配应用。尤其优选的应用包括非织造一次性尿布和女性卫生巾构造、尿布和成人失禁简易松紧带附着、尿布和卫生巾芯稳定化、尿布底片层压、工业过滤材料转换、以及手术服和手术单装配。
当粘合可渗透基材时，用于传送基材(通常为卷筒形式)的设备的温度通常被控制在环境温度或低于环境温度的值，以努力促进粘合剂玻璃化并减少任何暴露的粘合剂被转移到工艺设备的可能性。这样的工艺设备包含轧辊、支承板和其他在传送过程中被基材接触的物体。避免或尽量减少粘合剂转移至工艺设备是至关重要的，因为粘合剂在设备上的积聚会阻碍卷材沿系统的移动。这种对卷材移动的限制会导致加工的不稳定，严重时还会导致卷材断裂和线路停运。冷却轧辊温度以防止积聚是本领域公知的。虽然低温被认为是控制积聚的手段，但基于机械限制、与冷却相关的能源成本、以及最终制品因为高度冷却的轧辊上形成冷凝而吸收水分产生的卫生问题，轧辊温度通常保持为接近环境值。
第5,763,333号美国专利公开了一种复合片材，包括不透液片材和通过粘合剂组合物互相连接的非织造织物。该专利公开了粘合剂不期望地渗漏(或迁移)穿过非织造基材的问题，该非织造基材是可渗透的，导致非织造基材粘在片材的相邻层。这种被称为粘连的现象会导致卷起的复合片材在展开时断裂或粘附在自身上。该专利描述了使用特定的非织造基材和具有某些特定物理特性的粘合剂来减少粘连。
本申请受让人拥有的公开号为WO 2018/026395的PCT申请公开了通过提高用于压缩和粘合的圆周辊(例如，轧辊或惰轮)的运行温度来减少粘合剂在工艺设备上的积聚。该方法在使用基于聚烯烃的热熔粘合剂形成具有可渗透性基材(如低基重(basis weight)非织造物)的层压件以用于一次性吸收制品时特别有利。该方法可用于制造一系列层压结构，例如双层件和三层件。本专利申请公开了实施例，其中轧辊的用于减少轧辊上积聚的优选温度范围大约是粘合剂的交叉温度。
众所周知，工艺设备在系统操作过程中由于摩擦而会升温。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种操作用于施加热熔粘合剂的系统的方法包括以下步骤：独立于由所述系统的操作引起的摩擦，用热源将支承板加热到足以至少显著减少在操作期间所述支承板上粘合剂的积聚的温度；将热熔粘合剂施加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反的面向传送器的表面；以及传送其上施加有所述热熔粘合剂的所述可渗透基材，使得当所述可渗透基材被传送时，所述可渗透基材的所述面向传送器的表面接触加热的所述支承板。优选地，所述加热步骤包括将所述支承板加热到高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃、优选至少约10℃以及最优选至少约15℃的温度。更优选地，所述加热步骤包括将所述支承板加热到这样的温度，该温度高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃、优选至多约50℃、更优选至多约45℃以及最优选至多约35℃。
根据本发明的另一实施例，一种用于将热熔粘合剂施加到基材的系统包括：多个辊，其用于传送所述基材；粘合剂施加器，其用于将所述粘合剂施加到所述基材；支承板，其用于在所述粘合剂被施加到所述基材之后为所述基材提供传送路径；以及加热器，其用于向所述支承板提供热量。根据本发明的又一实施例，所述系统进一步包括冷却器，所述冷却器用于冷却所述支承板。
应当理解，前述一般描述和以下详细描述都是对本发明的示例而非限制。
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，附图的各种特征不是按比例绘制的。说明书附图中包含以下附图：
图1是根据本发明的实施例的用于制造层压件的系统的侧视和局部示意图；
图2a是具有折叠臂的图1中所示的系统的俯视图；
图2b是与图1中所示的系统类似但没有折叠臂的系统的俯视图；
图3a是图1中所示的系统的各方面的顶部透视图；以及
图3b是图1中所示的系统的各方面的顶部透视图，其中非织造基材被传送。
具体实施方式
本发明涉及操作用于以减少甚至完全消除用于制造层压件的设备表面上粘合剂积聚的方式施加热熔粘合剂的系统的方法。本发明的方法也可被视为用于制造层压件的方法。这种层压件可以被并入吸收制品中，例如一次性尿布、训练裤、吸收性内衣、成人失禁产品、包括女性护理垫和卫生巾在内的女性卫生用品，以及手术单。本方法减少或消除了在使用可渗透基材(例如穿孔膜和低基重非织造物)来构造层压件时在工艺设备上的粘合剂积聚。这种可导致形成的层压件粘连的积聚是由于粘合剂不期望地渗漏或迁移穿过可渗透基材然后在层压过程期间粘到工艺设备上而发生的。在一个实施例中，可渗透基材是具有小孔的成形膜，例如可用作女性护理垫的顶片的膜。
如本文中使用的，术语“工艺设备”是指在系统操作时，当这种基材沿系统传送时，与任何基材接触的所有设备。此外，系统的“操作”是指系统在传送基材、将粘合剂施加于基材以及形成层压件期间的系统状态。本文所用的“层压件”是指由通过折叠到其自身上并通过热熔粘合剂粘附在适当位置而粘附到其自身上的至少一个基材制成的任何最终产品或其部件，至少两个基材通过相互间的热熔粘合剂配合而互相粘附，或至少一个基材围绕第二基材折叠并通过热熔粘合剂粘附在适当位置。
本发明可以与用于使用热熔粘合剂制造层压件的多种系统结合使用。任何利用一个或多个支承板的系统都适合与本发明一起使用。如本文所使用的，术语“支承板”是指任何用于传送和选择性地拉直(或“熨平”)已与热熔粘合剂接触的基材的工艺设备。支承板可以是任何形状，但从系统的顶部看，通常是平坦的、矩形或梯形的。支承板可以具有附加功能，例如使基材成形或将基材折叠到其自身上或部分或完全围绕另一基材折叠。通常，除了由张力引起的外力之外，支承板在与该支承板的平面垂直的方向上没有作用于它的任何外力。
在此描述的本发明的实施例可以与范围广泛的热熔粘合剂一起使用。尤其是，本发明可以改善基于SBc、聚烯烃和乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的粘合剂的加工行为。已经发现，通过明智地选择支承板的温度(包含此类设备在启动时的温度)，可以减少甚至完全消除工艺设备上粘合剂的积聚。如本文所使用的，启动被定义为在系统关闭并冷却至室温、约室温或显著低于操作温度(如通常在隔夜的关闭中实现)之后的过程中粘合剂被首次引入加工线的点。在本发明的优选实施例中，加热步骤在系统操作的启动之前完成，使得在启动之前达到支承板的期望温度(如本文所述)。
该方法在使用热熔粘合剂形成具有可渗透基材(如低基重非织造物或穿孔膜)的层压结构时特别有利。正如本文所使用的，“可渗透基材”是考虑到基于给定的操作条件和选择的粘合剂在室温下圆周辊上不期望量的积聚的基材。如下文所示，根据粘合剂的流变特性谨慎选择工艺条件，可以在一般意义上应用于限制粘合剂的积聚，正如本文所解释的和如实例中所示。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可以消除潮湿/冷凝的担忧。使用这种方法，可以设置工艺设备温度以增加粘合或以较低的粘合剂添加量保持目标值。
如在图1中示出，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，用于传送基材；粘合剂施加器16，用于将粘合剂施加到基材；支承板18，用于在粘合剂被施加到基材之后为基材提供传送路径；以及加热器20，用于为支承板提供热量。基材12可以是可渗透基材，例如包括用于尿布的无纺基材，具有粘合剂接收表面13a和与粘合剂接收表面相反的面向传送器的表面13b。粘合剂施加器14以已知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，可以使用接触式涂布器(如狭缝式涂布)和非接触式涂布器(如受控纤维化、随机纤维化和幕式涂布)。加热器20可以是任何常规的加热器，并且可以由热源22供能。例如，热源可以是气体或电热源，加热器20可以包括用于沿着支承板18均匀分布热量的筒或平台。
在操作中，一种在系统10中施加热熔粘合剂的方法，包括以下步骤：独立于由系统的操作引起的摩擦，用加热器20将支承板18加热到足以至少显著减少操作期间支承板上粘合剂的积聚的温度；将热熔粘合剂施加到可渗透基材12的粘合剂接收表面13a，其中可渗透基材具有与粘合剂接收表面相反的面向传送器的表面13b；以及传送其上施加有热熔粘合剂的可渗透基材，使得当传送可渗透基材时，可渗透基材的面向传送器的表面接触加热的支承板。
正如下面的例子中所解释的那样，在一些系统中，粘合剂在工艺设备上的可渗透基材的一侧积聚，该侧与施加粘合剂的一侧相反。已经发现，通过将工艺设备加热到比粘合剂的交叉温度高约5℃到60℃之间的温度可以减少和基本消除积聚，如下所述。优选地，选择的温度减少了操作期间粘合剂在支承板18上的积聚，使得由层压线生产的产品中不到3％因粘连而有缺陷。更优选地，所选择的温度使得层压线生产的产品中不到1％因粘连而有缺陷。在一个实施例中，足以在操作期间至少显著减少支承板上粘合剂的积聚的温度意味着，当与除支承板处于室温之外所有条件相同的同一系统相比，至少减少90％(优选95％，更优选99％，最优选99.5％)的粘合剂积聚在支承板上。如下文所述，适合于加热支承板的合适温度可为至少约80℃或更高，更优选约85℃，最优选约90℃或更高。
确定支承板的期望温度的另一种方式是根据粘合剂的交叉温度(在此称为粘合剂的交叉温度或流变交叉点Tx)来确定支承板的温度。支承板优选被控制在这样的温度，该温度在高于粘合剂的交叉温度至少约5℃和至多60℃之间，优选在高于粘合剂的交叉温度至少约10℃和至多约50℃之间，最优选在高于粘合剂的交叉温度至少约15℃和至多约45℃之间。当在此提供了性质和特性的多个下限和上限时，本发明考虑从任何列出的下限延伸到任何列出的上限的范围，例如从高于粘合剂的交叉温度至少约10℃到至多约30℃。Tx被定义为储能模量G'和损耗模量G”相交的最高温度，这是使用动态力学分析(DMA)对粘合剂从熔融状态冷却到固体状态时测量的。使用的测试方法是ASTM D 4440-01，冷却速率为10℃/分钟。
支承板的温度上限可以在宽范围内变化，并且可以由粘合剂的分解温度或简单地由成本决定(即，将支承板加热到高于达到本发明效果所需的温度是不期望的，并且成本过高)。示例性上限包含Tx的+60℃，更优选为Tx的+50℃，甚至更优选为Tx的+45℃，还更优选为Tx的+40℃，并且最优选为Tx的+35℃。同样地，如果使用第二支承板，则它可以被加热到本文所述的任何温度范围。
当提到支承板或本文提到的任何工艺设备的温度时，此类部件的相关特定部分是工艺设备的表面，其在被传送时与可渗透基材接触。可以采用用于确定工艺设备表面温度的常规方法，例如通过使用一个或多个热电偶。此外，还可以采用加热工艺设备的传统方式(例如通过使用外部热源22)。如图1所示，热源22与系统操作引起的摩擦无关。
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反的面向传送器的表面13b。在本发明的实施例中，热熔粘合剂以约0.5至约175克/平方米(“gsm”)的添加水平施加。在一个实施例中，热熔粘合剂以约1至约35gsm，优选从约2至约20gsm的添加水平施加。在另一实施例中，热熔粘合剂以约100至175gsm，优选从约130至160gsm的添加水平施加；本实施例可以尤其适用于可作为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被传送到支承板18，使得可渗透基材12的面向传送器的表面13b在可渗透基材被传送时接触加热的支承板。通过将支承板18加热到上述指定温度，支承板上粘合剂的积聚被减少甚至完全消除了。
在附图中示出的实施例中，支承板18包括着陆段26和传送段28。着陆段26和传送段28形成钝角α并且为可渗透基材12提供传送路径。着陆段26和传送段28相交于转折线33，其中传送路径的坡度从着陆段26的坡度减小到传送段28的坡度。在所示的实施例中，传送段28包括折叠臂30a和30b，其使可渗透基材在其自身上折叠以提供层压件。在其他实施例中，传送段可以具有一个臂或没有臂，或者可以具有其他特征以赋予可渗透基材多种形状。支承板18的材料可以在宽范围内变化，并且可以是金属(包含铝和不锈钢)。
当系统10被用于制造尿布的弹性腿箍时，可渗透基材是非织造基材，并且所述方法还包括将弹性线定位在非织造基材上的与通过折叠臂30a、30b形成的层压件的折叠处对应的位置处。换言之，弹性线沿着折叠线定位在传送段28的横向外边缘处。粘合剂可以被施加到可渗透基材12、弹性线或两者。折叠臂可用于使第一基材12部分地包围在弹性线周围。
图3a和图3b更详细地示出了折叠臂30a、30b是如何用于将非织造基材在自身上折叠。如在图3a中示出，支承板18包括着陆段26和传送段28，并且传送段28由于具有折叠臂30a和30b而用作折叠板。俯视系统10，折叠臂30a和30b具有直角三角形的形状，其中形成直角三角形的两条边沿传送段28的后缘和传送段28的侧边布置。折叠臂30a和30b相对于传送段28略微升高，使得在折叠臂和传送段的面对表面之间形成凹槽。基材12在图3b中示出并且在系统操作时沿箭头A的方向移动。如在图3b中可以看出，随着基材10在转折线33上方移动，基材的一部分开始被向由折叠臂30a、30b和传送段28的面对表面限定的凹槽下方挤压。基材10上的张力促成了这种挤压。当基材10沿着传送段28行进时，基材的更多部分被向下折叠，然后借助在图3a和图3b所示的视图上游施加的粘合剂，使其与自身粘合。当基材10离开传送段28的下游端时，限定折叠臂30a和30b与传送段28的面对表面的凹槽变窄，以进一步挤压基材的折叠部分，从而使基材更好地与自身粘合。如图3b中示出，离开支承板18的基材10具有双层部分36a和36b以及单层部分37。基材10在自身上折叠以形成双层部分36a和36b；该基材的设计旨在具有仅保留为单层的部分，即单层部分37。13
粘合剂通常被加热至熔化。粘合剂被加热的程度取决于许多条件，包含粘合剂的流变特性、体系条件和所需的特性。查看粘合剂所需温度的一种方法是确定粘合剂离开施加器时的所需粘度。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，更优选至少约1,500cPs，还更优选至少约2,500cPs，并且最优选至少约3,000cPs，和至多约35,000cPs，更优选至多约20,000cPs，还更优选至多约10,000cPs，并且更优选至多约6,000cPs。
根据本发明的实施例，温度监测器(例如热电偶24)用于检测支承板18的表面温度。通常，这允许在操作期间监测支承板18的温度。该实施例还包括传递热或冷却介质，以将支承板的温度控制在在此提到的理想范围内。如在图1中示出，系统还包括冷却器29，用于冷却支承板。图1还示出了热控制系统34，其响应来自热电偶(或传感器)24的信号并致动热源22或冷却器29以在加热器、冷却器和支承板之间传递热量以维持支承板的温度在高于粘合剂的交叉温度至少约5℃和至多约60℃之间，优选在高于粘合剂的交叉温度至少约10℃和至多约50℃之间，并且更优选在高于粘合剂的交叉温度至少约15℃和至多约45℃(最优选至多约35℃)之间。在所示的实施例中，只使用了一个热传感器，但也可以使用多个传感器。另外，热控制系统32、加热器20和冷却器29可以施加热量，以保持支承板18沿其长度(即，其在沿可渗透基材12的箭头“A”的行进方向上的尺寸)的恒定温度。或者，热控制系统34可以起到沿着支承板18的长度提供一系列温度的作用，例如在对应于粘合剂温度降低的行进方向上沿着其长度降低的一系列温度。
不管所采用的系统配置如何，该方法都适用于范围广泛的粘合剂，包含本领域众所周知的基于SBc、聚烯烃和EVA聚合物(或其混合物)的商用粘合剂。其在粘合低基重的可渗透基材时尤其有用。当使用包含显示低玻璃化转变值的半结晶聚合物的热熔粘合剂时，采用本发明的方法是进一步有益的，其中低玻璃化转变值被定义为低于35℃。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为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由衍生自乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯及其组合的均聚物、共聚物和三元聚物构成的组。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，本发明适用于范围广泛的粘合剂(包含基于聚烯烃的粘合剂)。这种粘合剂可以使用单一的聚烯烃或更优选地，聚烯烃的混合物。尤其适合的聚烯烃包含由乙烯和丙烯生成的聚烯烃。在聚乙烯体系的情况下，包含用于破坏聚合物结晶度的α-烯烃共聚用单体(例如1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和/或类似的单体)的聚烯烃可用于生产容易熔化并可通过多种涂覆方法简单施加的粘合剂。通常，中等密度(0.940-0.915g/mL)和线性低密度(<0.915g/mL)乙烯基聚合物适用于此类应用，尽管分子量较低，但可以使用更高密度的聚乙烯，前提是它们具有足够的熔体相容性。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用单体单元，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。相反，也可以使用其中共聚单体以不同浓度存在于聚合物链的离散链段中的烯烃嵌段共聚物。聚乙烯主链可以是高度线性的或包含一些或许多长支链。
由丙烯基聚合物和共聚物组成的粘合剂也可用于本发明。合适的聚丙烯种类包含全同、间同和无规丙烯均聚物或共聚物。聚丙烯被设计为具有受控水平的立体误差以调节熔融行为和机械性能，也可以根据需要用于粘合应用。也可用作本发明粘合剂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α-烯烃共聚用单体的共聚物，它们通常被称为无规共聚物。这些包含具有相对高结晶度的聚(丙烯-共-烯烃)共聚物和三元共聚物，其熔点在130至165℃的范围内。具有相对高含量(>5摩尔％)的乙烯、1-丁烯和/或更高α-烯烃共聚用单体的丙烯基共聚物和三元共聚物也可用作本发明的粘合剂中的组分。
另外，也可以采用通常被称为抗冲共聚物(ICP)的多相聚丙烯，其在聚丙烯或丙烯共聚物基质中包含橡胶状乙烯-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常用的裂链方法生产的受控流变聚合物。
除了乙烯和丙烯聚合物之外，还可以使用通常称为无定形聚α-烯烃的材料，APAO。APAO聚合物选自由丙烯-乙烯共聚物，丙烯-1-丁烯共聚物，以及丙烯、乙烯和1-丁烯的三元共聚物构成的组。
除了这些聚合物之外，这些粘合剂还可以包括：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/或其他辅助成分，根据需要调整最终使用性能的特性。一些非常适合用于本发明的基于聚烯烃的粘合剂可以是公开号为2016/0102230的美国专利中描述的那些，通过引用并入本文。其中描述的粘合剂采用了聚丙烯共聚物、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(“浸湿”)基材，同时形成牢固的初始粘合，在长期老化后保持，使它们可用于卫生、建筑和包装应用。可能非常适用于本发明的其他粘合剂包含第9,670,388号美国专利中描述的那些，其涉及一种热熔粘合剂，其具有(i)无定形聚烯烃共聚物组合物，包含丙烯单体单元和至少约40重量％的1-丁烯单体单元；以及(ii)多相聚烯烃丙烯共聚物组合物，包含丙烯共聚用单体单元和选自由乙烯、1-己烯和1-辛烯构成的组的共聚用单体单元，以及无定形嵌段和结晶嵌段。
可适用于本发明的其他粘合剂在公开号为2016/0177142、2018/0148616和2016/0121014的美国专利；以及申请号为62/624,369和16/157,190的美国专利中有所描述；所有内容都通过引用并入本文。
当使用在层压结构中使用的诸如非织造物和穿孔膜(包含筛网)的可渗透基材时，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迁移穿过基材到另一侧的任何基材(即，从粘合剂接收表面到面向传送器的表面)。最优选地，可渗透基材是低基重非织造物，其也是多孔的。所谓“低基重”，是指基重低于60g/平方米(gsm)的非织造物。在一些实施例中，非织造物的基重低于约50gsm，并且甚至更优选地低于40gsm。在其他实施例中，非织造物的基重在约2至约30gsm之间，更优选地在约2至20gsm之间。此规模的较高端基重，例如约20-约30gsm之间，可与上述较高添加重量的粘合剂一起使用，例如从约100至约175gsm，优选地从约130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在与支承板接触后被传送到轧辊14c。优选地，如公开号为2018/026395的PCT申请(通过引用并入本文)中所述，将轧辊加热到足以至少显著减少轧辊上粘合剂的积聚的温度。优选地，轧辊被加热到这样的温度，即，低于粘合剂的交叉温度至少约30℃，优选至少约20℃，最优选至少约10℃，高于粘合剂的交叉温度至多约30℃，优选至多约20℃，最优选至多约10℃。可以在操作期间监测轧辊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温度。在优选实施例中，轧辊14c的加热步骤在系统开始操作之前完成，使得在将任何粘合剂施加到可渗透基材12之前达到轧辊的所需温度。尽管结合轧辊14c进行了讨论，但加热步骤可以对系统中的其他辊(例如轧辊14d)进行。
尽管图中未示出，但其他基材可以与由系统10形成的层压件组合。例如，背衬层(例如非可渗透的聚乙烯)可以应用到由系统10形成的非织造物和弹性线的折叠层压件。可以根据该工艺形成的典型双层或三层产品是用于尿布、训练裤、女性护理产品或成人失禁侧片的可拉伸层压件。在一些产品中，各种基材可以是非织造基材、弹性线或弹性板或弹性膜。
本发明的实施例包括对图中所示系统的各种修改。例如，各种辊14a-14d可以被用作传送器以驱动基材。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工艺设备上的粘合剂的积聚。从另一个角度看，本发明还允许较大的垂直于行进方向A的向下的力施加在基材上，而由较小的向下的力导致的积聚程度相同。因此，可以实现更大的粘合强度，或者可以使用相同粘合强度但较低的添加重量。
本发明的实施例提供制造层压结构(例如双层或三层)的方法。该方法减少或消除了使用粘合剂材料时在设备上的粘合剂积聚，尤其是那些表现出低玻璃化转变温度(Tg)的材料，尤其是那些Tg值低于35℃的材料。在使用基于半结晶的热熔粘合剂连接层压结构中的可渗透或多孔基材，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来将该单个基材粘合到其自身时，是特别有用的。
根据本发明的实施例，在操作期间监控轧辊14c的温度。基于来自监控的反馈，控制施加到辊14c的热量以确保维持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(例如尿布或女性护理垫)的方法，包括操作如本文描述的用于施加热熔粘合剂的系统的方法。在这样的方面，操作用于施加热熔粘合剂的系统的方法使层压件用作卫生制品的一部分。
本发明的各方面
方面1.一种操作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：
独立于由所述系统的操作引起的摩擦，用热源将支承板加热到足以至少显著减少在操作期间所述支承板上粘合剂的积聚的温度；
将热熔粘合剂施加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反的面向传送器的表面；以及
传送其上施加有所述热熔粘合剂的所述可渗透基材，使得当所述可渗透基材被传送时，所述可渗透基材的所述面向传送器的表面接触加热的所述支承板。
方面2.根据方面1所述的方法，其中所述加热步骤包括将所述支承板加热到高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃、优选至少约10℃以及最优选至少约15℃的温度。
方面3.根据方面2或3所述的方法，其中所述加热步骤包括将所述支承板加热到这样的温度，该温度高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃、优选至多约50℃、更优选至多约45℃以及最优选至多约35℃。
方面4.根据方面1-3中任一者所述的方法，其中所述粘合剂被加热至这样的温度，该温度提供至少约500cPs、更优选至少约1,500cPs、还更优选至少约2,500cPs以及最优选至少约3,000cPs，并且至多约35,000cPs、更优选至多约20,000cPs、还更优选至多约10,000cPs以及最优选至多约6,000cPs的粘度。
方面5.根据方面1-4中任一者所述的方法，其中所述支承板包括着陆段和传送段，其中所述着陆段和所述传送段形成钝角，并为所述可渗透基材提供传送路径。
方面6.根据方面5所述的方法，其中所述传送段包括折叠臂，所述折叠臂用于使所述可渗透基材在自身上折叠以提供层压件。
方面7.根据方面6所述的方法，其中所述可渗透基材是非织造基材，并且所述方法进一步包括将弹性线定位在所述非织造基材上的对应于箍的位置处。
方面8.根据方面1-7中任一者所述的方法，其中所述支承板是金属的。
方面9.根据方面1-8中任一者所述的方法，进一步包括在操作期间监测所述支承板的温度，以及施加热量或冷却介质来控制所述支承板的温度。
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将所述支承板的温度控制在这样的温度，该温度高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃、优选至少约10℃、以及最优选至少约15℃，并且高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃、优选至多约50℃、更优选至多约45℃以及最优选至多约35℃。
方面11.根据方面1-10中任一者所述的方法，其中所述热熔粘合剂是基于聚烯烃的。
方面12.根据方面1-10中任一者所述的方法，其中所述热熔粘合剂是基于苯乙烯嵌段共聚物的。
方面13.根据方面1-12中任一者所述的方法，其中所述可渗透基材是非织造基材。
方面14.根据方面1-13中任一者所述的方法，其中所述热熔粘合剂被以约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中任一者所述的方法，其中所述加热步骤在所述系统的操作开始之前完成。
方面16.根据方面1-15中任一者所述的方法，进一步包括在所述可渗透基材接触所述支承板之后，将施加有所述热熔粘合剂的所述可渗透基材传送至轧辊，其中所述轧辊被加热至足以至少显著减少所述轧辊上粘合剂积聚的温度。
方面17.根据方面16所述的方法，其中所述轧辊被加热至这样的温度，该温度低于所述粘合剂的交叉温度至少约30℃、优选至少约20℃以及最优选至少约10℃，并且高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约30℃、优选至多约20℃以及最优选至多约10℃。
方面18.根据方面17所述的方法，进一步包括在操作期间监测所述轧辊的温度，以及施加热量或冷却介质来控制所述轧辊的温度。
方面19.根据方面16-18中任一者所述的方法，其中所述轧辊的所述加热步骤在所述系统的操作开始之前完成。
方面20.一种用于将热熔粘合剂施加到基材的系统，包括：
多个辊，其用于传送所述基材；
粘合剂施加器，其用于将所述粘合剂施加到所述基材；
支承板，其用于在所述粘合剂被施加到所述基材之后为所述基材提供传送路径；以及
加热器，其用于向所述支承板提供热量。
方面21.根据方面20所述的系统，进一步包括冷却器，所述冷却器用于冷却所述支承板。
方面22.根据方面21所述的系统，进一步包括传感器和热量控制系统，所述传感器用于感测所述支承板的温度，所述热量控制系统用于在所述加热器、所述冷却器以及所述支承板之间传递热量，以将所述支承板的温度保持在高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃和至多60℃之间，优选在高于所述粘合剂的所述交叉温度至少约10℃和至多约50℃之间，以及最优选在高于所述粘合剂的所述交叉温度至少约15℃和至多约45℃之间。
实例
以下提供了使用升高的支承板温度来减少工艺设备上粘合剂积聚的实例。
对以下实例中使用的各种热熔粘合剂进行动态力学分析。流变学动态力学分析仪(RDA III型)用于获得作为温度的函数的粘合剂的弹性模量(G’)和损耗模量(G”)。使用由1.6毫米间隙隔开的25毫米直径平行板进行分析。粘合剂样品被加载，然后被以10℃/分钟的速率从140℃加热至170℃。在整个测试过程中，用氮气连续冲洗装有样品的对流烘箱。频率保持在10拉德/秒，并且储能模量(G’)和损耗模量(G”)由扭矩和应变数据计算，扭矩和应变数据是在样品以10℃/分钟的速率降低时采集的。交叉温度Tx定义为G’和G”相交的最高温度。玻璃化转变温度Tg被定义为低于交叉温度的tan(G”/G’)曲线的最大值。
基材：
使用类似于图中所示的系统制成双层层压制品，该双层层压制品被制成为由如图3b所示的由折叠到其自身上的非织造物(纺粘型非织造物13gsm)组成。在图3b的上游，施加器施加了约5gsm的粘合剂的添加水平，并且系统的线速度为300mpm。
热熔粘合剂
实例1测试系列采用粘合剂A，粘合剂A是可从中国上海的博斯蒂克(上海)管理有限公司(Bostik(Shanghai)Management Co.,Ltd.)获得的商用的基于SBc的热熔粘合剂。粘合剂A的环球软化点(“RBSP”；ASTM方法E28-99)为90℃，并且其在125℃下的布鲁克菲尔德粘度(ASTM D3236-88)为4,350cPs。在DMA测试中，粘合剂A的玻璃化转变温度Tg为12℃，并且交叉温度Tx为55℃。
实例2测试系列采用粘合剂B，粘合剂B是可从中国上海的博斯蒂克(上海)管理有限公司获得的商用的基于EVA的热熔粘合剂，粘合剂B的RBSP为78℃，并且其在140℃下的布鲁克菲尔德粘度为4,100cPs。在DMA测试中，粘合剂B的Tg为16℃，并且Tx为75℃。
实施例3测试系列采用粘合剂C，粘合剂C是可从中国上海的博思蒂克(上海)管理有限公司获得的商用的基于SBc的热熔粘合剂，粘合剂C的RBSP为80℃，并且其在125℃下的布鲁克菲尔德粘度为5,137cPs。在DMA测试中，粘合剂C的Tg为16℃，并且Tx为80℃。
将粘合剂加热至下表1所示的温度，并且在开始之前，将不锈钢支承板加热至表1所示的温度，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，并且对于每次测试，欧米茄(Omega)系统的枪高为25毫米。在用粘合剂涂覆非织造物4分钟后，停止运行并仔细检查支承板。定性测定初始粘合强度，并检查缠绕的双层层压卷是否有粘连迹象(即加工期间粘合剂渗透导致的层间粘合)。
如图2a、图3a和图3b所示，该工艺中使用的系统具有折叠臂30a、30b，这使得非织造基材在其自身上折叠。当非织造基材通过支承板18时，渗漏出(即渗透穿过)非织造基材的粘合剂通常可潜在地在支承板18的表面上积聚，尤其是在折叠线处并且沿着在着陆段26和传送段28之间形成钝角α的转折线33积聚。已经发现，将支承板18加热到期望的温度并没有消除渗漏效应，但是确实消除或显著减少了支承板上的粘合剂积聚。
在用粘合剂涂覆非织造物4分钟后，目测评估支承板18上的粘合剂积聚的强度，并用0到5的定量标度给出，其中“0”意味着在水手板(sailor board)上没有可见的粘合剂积聚(并且通过触摸证明没有)，并且5意味着在紧邻支承板的转折线33的表面区域的至少约90％的水平的粘合剂积聚。1-4的评分通常是以均匀的间隔进行赋值的，其中分数越高表示积聚越多。评分为1或0是商业上可接受的分数，意味着系统可以在这些条件下以商业规模操作，而不会明显损害产品质量或产量，也不会因粘合剂积聚导致的基材破损而造成不可接受的停机时间。针对每种粘合剂在几个支承板温度下进行运行，以确定该变量对积聚性能的作用。结果在表1中总结如下：
表1
Figure BDA0003135809380000171
根据测试结果，当将支承板加热到越高的温度时，发生的粘合剂积聚越少。不受任何理论的限制，这种效果的原因可能是因为支承板的较高温度会使最初积聚在支承板上的粘合剂软化，使得粘合剂更有可能选择性地保留与非织造基材在一起，而不是积聚在支承板上。
更具体地转向粘合剂A(基于SBc的热熔粘合剂)的实例1测试系列，可以看出，当支承板的温度升高到85℃或更高时，可接受的积聚分数达到1或零。分数的趋势表明积聚分数从80℃下该系列的最差分数2到90℃和95℃下的最佳分数0的改善。假设粘合剂A的交叉温度为55℃，可以看出，在高于交叉温度30℃的温度下，实现为1的可接受分数，并且在高于交叉温度35℃或40℃的温度下，实现为0的最佳分数。在更高的温度下没有进行进一步的测试，因为不希望不必要地加热支承板。
更具体地转向粘合剂B(基于EVA的热熔粘合剂)的实例2测试系列，可以看出，当支承板的温度升高到95℃或更高时，达到为1或零的可接受的积聚分数。分数的趋势表明积聚分数从80℃下的最差分数5到103℃下的最佳分数0的改善。假设粘合剂B的交叉温度为75℃，可以看出，在高于交叉温度20℃的温度下，实现为1的可接受分数，并且在高于交叉温度23℃的温度下，实现为0的最佳分数。在更高的温度下没有进行进一步的测试，因为不希望不必要地加热支承板。
更具体地转向粘合剂C(基于SBc的热熔粘合剂)的实例3测试系列，可以看出，当支承板的温度升高到100℃或更高时，达到为1或0.5的可接受的积聚分数。分数的趋势表明积聚分数从80℃下的最差分数5到105℃下该系列的最佳分数0.5的改善。假设粘合剂C的交叉温度为80℃，可以看出，在高于交叉温度20℃的温度下，实现为1的可接受分数，并且在高于交叉温度25℃的温度下，实现为0.5的该系列的最佳分数。在更高的温度下没有进行进一步的测试，因为不希望不必要地加热支承板。
尽管这里参考某些特定实施例进行了图解和描述，但是本发明并不局限于所示的细节。相反，在不脱离本发明的精神的情况下，可以在权利要求书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值限制，数值前面带有术语“约”。术语“约”在本文中用于对其前面的确切数以及接近或近似该术语前面的数提供字面支持。在确定一个数是否接近或近似具体引用的数时，接近或近似的未引用数可以是这样一个数，在给出它的上下文中，该数提供了具体引用数的基本等价物，因此通常指低于或高于具体引用的数或值10％的数或值。

Claims (22)

1.一种操作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：
独立于由所述系统的操作引起的摩擦，用热源将支承板加热到足以至少显著减少在操作期间所述支承板上粘合剂的积聚的温度；
将热熔粘合剂施加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反的面向传送器的表面；以及
传送其上施加有所述热熔粘合剂的所述可渗透基材，使得当所述可渗透基材被传送时，所述可渗透基材的所述面向传送器的表面接触加热的所述支承板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热步骤包括将所述支承板加热到高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃、优选至少约10℃以及最优选至少约15℃的温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述加热步骤包括将所述支承板加热到这样的温度，该温度高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃、优选至多约50℃、更优选至多约45℃以及最优选至多约35℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述粘合剂被加热至这样的温度，该温度提供至少约500cPs、更优选至少约1,500cPs、还更优选至少约2,500cPs以及最优选至少约3,000cPs，并且至多约35,000cPs、更优选至多约20,000cPs、还更优选至多约10,000cPs以及最优选至多约6,000cPs的粘度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述支承板包括着陆段和传送段，其中所述着陆段和所述传送段形成钝角，并为所述可渗透基材提供传送路径。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述传送段包括折叠臂，所述折叠臂用于使所述可渗透基材在自身上折叠以提供层压件。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述可渗透基材是非织造基材，并且所述方法进一步包括将弹性线定位在所述非织造基材上的对应于折叠线的位置处。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述支承板是金属的。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在操作期间监测所述支承板的温度，以及施加热量或冷却介质来控制所述支承板的温度。
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将所述支承板的温度控制在这样的温度，该温度高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃、优选至少约10℃以及最优选至少约15℃，并且高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约60℃、优选至多约50℃、更优选至多约45℃以及最优选至多约35℃。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述热熔粘合剂是基于聚烯烃的。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述热熔粘合剂是基于苯乙烯嵌段共聚物的。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述可渗透基材是非织造基材或具有小孔的成形膜。
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克每平方米至约175克每平方米的添加水平被施加。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热步骤在所述系统的操作开始之前完成。
16.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述可渗透基材接触所述支承板之后，将施加有所述热熔性粘合剂的所述可渗透基材传送至轧辊，其中所述轧辊被加热至足以至少显著减少所述轧辊上粘合剂积聚的温度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述轧辊被加热至这样的温度，该温度低于所述粘合剂的交叉温度至少约30℃、优选至少约20℃以及最优选至少约10℃，并且高于所述粘合剂的所述交叉温度至多约30℃、优选至多约20℃以及最优选至多约10℃。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括在操作期间监测所述轧辊的温度，以及施加热量或冷却介质来控制所述轧辊的温度。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述轧辊的所述加热步骤在所述系统的操作开始之前完成。
20.一种用于将热熔粘合剂施加到基材的系统，包括：
多个辊，其用于传送所述基材；
粘合剂施加器，其用于将所述粘合剂施加到所述基材；
支承板，其用于在所述粘合剂被施加到所述基材之后为所述基材提供传送路径；以及
加热器，其用于向所述支承板提供热量。
21.根据权利要求20所述的系统，进一步包括冷却器，所述冷却器用于冷却所述支承板。
22.根据权利要求21所述的系统，进一步包括传感器和热量控制系统，所述传感器用于感测所述支承板的温度，所述热量控制系统用于在所述加热器、所述冷却器以及所述支承板之间传递热量，以将所述支承板的温度保持在高于所述粘合剂的交叉温度至少约5℃和至多60℃之间，优选在高于所述粘合剂的所述交叉温度至少约10℃和至多约50℃之间，以及最优选在高于所述粘合剂的所述交叉温度至少约15℃和至多约45℃之间。
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