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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Gegenstände, erhältlich durch ein kontaktfreies Beschichtungsverfahren zur Herstellung einer kontinuierlichen Beschichtung auf einem im wesentlichen nicht porösen Substrat. Diese Erfindung betrifft insbesondere Gegenstände, erhältlich durch Aufbringen eines thermoplastischen Klebstoffmaterials oder Schmelzklebstoffmaterials auf ein wärmeempfindliches Material oder Kunststoffmaterial. Die in dem Beschichtungsverfahren verwendeten Zusammensetzungen weisen bestimmte rheologische Eigenschaften auf.
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Herkömmliche Schlitzdüsenbeschichtungen werden typischerweise durch permanentes In-Kontakt-halten der Schlitzdüse mit dem Substrat durchgeführt, so dass die Düse beim Beschichten auf dem Substrat liegt. Es ist unproblematisch, Schmelzklebstoffe mit Schlitzdüsen- oder Sprühbeschichtungsverfahren auf Substrate aufzubringen, vorausgesetzt, dass nur eine diskontinuierliche Beschichtung erforderlich ist, wie für konstruktive Anwendungen, in denen das Beschichtungsgewicht des Schmelzklebers im Bereich von etwa 3 g bis etwa 10 g/m2 liegt. Wenn jedoch eine kontinuierliche Schicht erzeugt werden soll kann dies nur mit diesen üblichen Beschichtungsverfahren erreicht werden, falls das Beschichtungsgewicht des Schmelzklebers größer als etwa 30 g/m2 ist.
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Solche hohen Beschichtungsgewichte sind teuer. Ferner werden die beschichteten Substrate beim direkten Kontakt mit einer Schlitzdüse erheblich mechanisch und thermisch belastet, insbesondere da die Schlitzdüse beim Beschichten beheizt wird. Deshalb können sehr empfindliche Substrate, insbesondere wärmeempfindliche Substrate, nicht immer auf herkömmliche Weise mit einem Schmelzklebstoff aus einer Schlitzdüse beschichtet werden, ohne das Substrat zu beschädigen. Solche Probleme können nicht überwunden werden, wenn das Beschichten mit beheizten Auftragswalzen oder durch Sprühbeschichten mit beheizten Luftströmen durchgeführt wird. Die hohen Beschichtungsgewichte dieses Standes der Technik führen zu erhöhter Steifigkeit des beschichteten Substrats. Ähnliche Probleme ergeben sich bei der Herstellung von Hygieneartikeln und in anderen Gebieten, wie etwa der Gewebeproduktion, wenn die hergestellten Materialien Flüssigkeitsundurchlässigkeit aufweisen sollen. Gegenwärtig werden in solchen technischen Gebieten Herstellungsmethoden bevorzugt, in denen abgeschlossene laminierte Folien verwendet werden.
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Daher verbleibt ein Bedarf für ein kontaktfreies Verfahren, das kontinuierliche Beschichtungen mit niedrigen Beschichtungsgewichten erzeugen kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Anmelder haben ein Beschichtungsverfahren gefunden, das die oben genannten Probleme überwindet. Das Beschichtungsverfahren verwendet eine kontaktfreie Auftragung, wobei eine thermoplastische Zusammensetzung thermisch fließfähig gemacht wird und aus einer Beschichtungsvorrichtung auf ein nicht poröses Substrat abgegeben wird. Thermoplastische Zusammensetzung wird daher ohne Kontakt zwischen der Beschichtungsvorrichtung und dem Substrat auf das Substrat aufgebracht. Der Gegenstand wird durch Aufbringen einer thermoplastischen Zusammensetzung oder einer Schmelzklebstoffzusammensetzung auf ein im wesentlichen nicht poröses Substrat erhalten, umfassend die Schritte:
- a) Fließfähig machen einer thermoplastischen Zusammensetzung oder eines Schmelzklebers;
- b) Befördern des Substrats entlang eines Weges;
- c) Verteilen eines kontinuierlichen Films der thermoplastischen Zusammensetzung oder der Schmelzklebezusammensetzung von einer Beschichtungsvorrichtung bei einer Beschichtungstemperatur, wobei die komplexe Viskosität der thermoplastischen Zusammensetzung oder der Schmelzklebezusammensetzung bei der Beschichtungstemperatur weniger als 500 Poise bei 1.000 rad/Sek. beträgt und von 100 Poise bis 1.000 Poise bei 1 rad/Sek. reicht;
- d) Suspendieren des Films zwischen der Beschichtungsvorrichtung und dem Substrat;
- e) Kontaktieren des Films mit dem beförderten Substrat
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In einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung einen Gegenstand, erhältlich durch Aufbringen einer thermoplastischen Zusammensetzung oder einer Schmelzklebezusammensetzung, die thermisch fließfähig gemacht wurde, aus einer Beschichtungsvorrichtung auf ein im wesentlichen nicht poröses Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung aus der Beschichtungsvorrichtung bei einer Temperatur von weniger als 125°C, vorzugsweise weniger als 120°C und noch stärker bevorzugt weniger als 110°C, als eine kontinuierliche Beschichtung abgegeben wird, ohne Kontakt zwischen der Beschichtungsvorrichtung und dem Substrat, und nachfolgend auf der Oberfläche des Substrats verteilt wird.
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In noch einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung einen Gegenstand, umfassend ein Substrat und mindestens eine Schmelzklebstoffschicht, die an mindestens eine Fläche des Substrats haftet, wobei der Schmelzklebstoff als ein kontinuierlicher Film mit einem Flächengewicht von weniger als 20 g/m2 aufgebracht ist.
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Da das Verfahren niedrige Beschichtungsgewichte der thermoplastischen Zusammensetzung einsetzt, werden ökonomische Nachteile der herkömmlichen Methoden überwunden als auch die taktile Qualität des erhaltenen Gegenstandes verbessert. Vorzugsweise ist das Substrat ein wärmeempfindliches Material, was im Kontext dieser Erfindung beispielsweise ein Material bedeutet, das aus Polyethylen niedriger Dicke oder einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, wie etwa beispielsweise Polyolefinen, insbesondere Polyethylen, Polypoylen und amorphen Polyolefinen. Da die Beschichtungsvorrichtung und das Substrat nicht im Kontakt miteinander stehen, ist die, mechanische und thermische Belastung auf das Substrat deutlich niedriger als in Verfahren nach dem Stand der Technik.
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Auf wärmeempfindliche Substrate wird die thermoplastische Zusammensetzung vorzugsweise bei Temperaturen von weniger als 125°C, vorzugsweise weniger als 120°C und noch stärker bevorzugt weniger als 110°C aufgebracht, um die wärmeinduzierte Belastung auf dem zu beschichtenden Substrat zu vermindern. Das ist für das Beschichten und gegenseitige Verkleben von thermisch empfindlichen Substraten vorteilhaft. Die thermoplastische Zusammensetzung weist bestimmte rheologische Eigenschaften auf, wie etwa dass die komplexe Viskosität bei hohen Schergeschwindigkeiten (1.000 rad/Sek.) weniger als 500 Poise beträgt, und die komplexe Viskosität bei niedrigen Schergeschwindigkeiten (1 rad/Sek.) zwischen etwa 100 und etwa 1.000 Poise liegt. Einige reine thermoplastische Kunststoffe, wie etwa typische Polyolefine für Folienzwecke, können für das Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet sein. Zugegebene Schmelzklebstoffe sind jedoch bevorzugt aufgrund ihrer Fähigkeit, die viskoelastischen Eigenschaften, wie Offenzeit, etc., unabhängig voneinander zu steuern. Zugegebene Schmelzklebstoffe sind auch vorteilhaft, um eine angemessene Haftung auf dem Trägersubstrat sicher zu stellen oder eine verzögerte Entklebung der Beschichtung nach der Haftung auf dem Substrat zu gewährleisten.
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Die nach diesem Verfahren hergestellte resultierende Beschichtung ist für eine Vielzahl von Anwendungen verwendbar, in denen eine beständige kontinuierliche Beschichtung gewünscht ist. Beschichtungsgewichte von weniger als 30 g/m2 der thermoplastischen Zusammensetzung sind bevorzugt, um den Aufwand zu verringern und eine erhöhte Steifigkeit des beschichteten Substrats zu verhindern. Beschichtungsgewichte von mehr als 30 g/m2 können jedoch für andere Anwendungen, in denen es hauptsächlich auf die Verminderung der mechanischen und wärmeinduzierten Belastung ankommt, nützlich sein.
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Das Beschichtungsverfahren ist insbesondere zur Herstellung vorteilhaft, da es weniger Herstellungsschritte als Beschichtungsverfahren des Standes der Technik erfordert. Die Verbesserung der Produktivität wie auch die Verringerung der Beschichtungsgewichtsmasse pro Fläche führt zu Beschichtungen und entsprechenden Gegenständen, die billiger sind als die des Standes Technik.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt das Verfahren der vorliegenden Erfindung, worin eine kontinuierliche thermoplastische Beschichtung gebildet wird und auf ein Trägersubstrat aufgebracht wird.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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Das Substrat 1 (1) wird über eine Reihe von Führungswalzen (2) geleitet, um sicherzustellen, dass die Bahn vor der Annäherung an die Beschichtungsvorrichtung (3) gut ausgerichtet ist. Beim Anfahren wird die Beschichtungsvorrichtung anfänglich in Kontakt mit dem Substrat gebracht, um die Vorderkante der Beschichtung auf dem Substrat anzuhaften. Sobald das Substrat 1 durch die Antriebswalzen (6) vorangetrieben wird, wird die Beschichtungsvorrichtung vom Substrat 1 abgehoben, mit einem Abstand der in den meisten Fällen von etwa 0,5 mm bis etwa 20 mm reicht, in Abhängigkeit von den Eigenschaften der thermoplastischen Zusammensetzung, die gerade aufgetragen wird. Ein Substrat 2 (4) wird gegebenenfalls mittels einer Anpresswalze (5) auf der Beschichtungsoberfläche aufgeklebt. Substrat 2 kann jedes Substrat sein, wie etwa Folien, Deckmaterialien wie auch jedes beliebige Material, das nicht notwendigerweise in Form einer Bahn vorliegt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Im Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein aufgeschmolzener Heißschmelzklebstoff, vorzugsweise im Wesentlichen luftfrei, aus einer Beschichtungs- oder Abgabevorrichtung auf solche Weise abgegeben, dass er die Vorrichtung als kontinuierlicher Film verlässt. Ein typisches Beispiel dafür ist eine Schlitzdüse, wie sie bisher zur Beschichtung in direktem Kontakt mit einem Substrat verwendet wurde. Daher können bereits vorhandene Schmelzbeschichtungsvorrichtungen zur Verwendung gemäß der Erfindung umgebaut werden, indem die Schlitzdüse vom Substrat abgehoben und so eingestellt wird, dass sie einen geeigneten Abstand vom Substrat aufweist. Wenn der viskose, aber fließfähige geschmolzene Klebstoff die Beschichtungsvorrichtung verlässt, berührt er das Substrat nicht sofort, sondern läuft eher über einen bestimmten Abstand als kontinuierlicher Beschichtungsfilm hängend oberhalb des Substrats, ohne die Vorrichtung oder das Substrat zu berühren. Der Abstand zwischen der Beschichtungsvorrichtung und dem Substrat reicht von etwa 0,5 mm bis etwa 20 mm. Es ist möglich, dass bei geeigneten Maschinengeschwindigkeitseinstellungen, und mit bestimmten Klebstoffen oder anderen Beschichtungsmaterialien, der Abstand sogar größer als 20 mm sein kann. Der Abstand wird größtenteils durch die Viskosität und die Offenzeit der aufzutragenden thermoplastischen Zusammensetzung bestimmt. Es wird angenommen, dass die thermoplastische Zusammensetzung im hängenden Zustand ausreichend abkühlt, so dass sie eine Viskosität und Kohäsionskraft in dem Ausmaß aufbaut, dass jegliche, auf der Substratoberfläche vorliegenden Unebenheiten die Beschichtung nicht durchdringen können, und die thermoplastische Zusammensetzung andererseits geschmolzen oder weich genug ist, um ausreichend auf dem Substrat zu haften.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Beschichtungsfilm nicht in vertikaler Richtung, sondern vielmehr im Wesentlichen in horizontaler Richtung auf das Substrat gelangt. Zur Realisierung dieses Vorteils wird man in der Bewegungsbahn des Substrates eine Umlenkrolle anordnen, damit das Substrat an der Stelle, an der das Substrat an der Beschichtungsvorrichtung vorbeiläuft, im Wesentlichen in vertikaler, aufwärts gerichteter Richtung läuft. Außerdem kann die Beschichtungsvorrichtung wie etwa eine Schlitzdüse im Wesentlichen horizontal neben der Walze angeordnet sein, so dass die Beschichtung von der Seite in Richtung auf die Oberfläche des Substrates verläuft.
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Der Durchmesser der Beschichtungswalze liegt vorzugsweise bei etwa 15 mm bis etwa 50 mm, mit der Düse geringfügig oberhalb des Zentrums der Beschichtungswalze, so dass der Winkel mit dem die thermoplastische Beschichtung das Substrat kontaktiert weniger als etwa 60° beträgt wenn das Substrat sich von der Walze wegbewegt. Der Beschichtungskopf wird vom Fachmann eingestellt um einen gleichmäßigen Fluss und eine Verteilung der thermoplastischen Beschichtung über die gesamte Breite der Anwendung zu optimieren.
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Danach berührt die ausreichend abgekühlte Beschichtung die Substratoberfläche und haftet auf der Oberfläche. Wenn die thermoplastische Beschichtung von solcher Zusammensetzung ist, die nach ausreichendem Abkühlen im Wesentlichen nicht mehr klebrig ist, kann das so hergestellte Laminat des beschichteten Substrats aufgerollt und gelagert werden. Das Laminat kann dann zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden, z. B. als Körperflüssigkeitsundurchlässige Unterlage mit verbesserter Tastqualität in einem Wegwerthygieneartikel. Das Laminat kann mit jeder geeigneten Verklebungstechnik einschließlich Ultraschallverklebung, Wärmeschweißen oder andere übliche Klebstoffverklebungen verklebt werden.
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Vorzugsweise wird die Beschichtung der Sperrschicht „inline” (in Reihe) unmittelbar vor beliebigen weiteren Verarbeitungsschritten der so hergestellten beschichteten textilen Laminate durchgeführt. In einem solchen Fall ist die Oberfläche der Sperrschicht die von dem Substrat wegzeigt immer noch ausreichend klebrig und kann für einen Konstruktionsverklebungsschritt verwendet werden, und kann daher auch zur Verklebung des beschichteten textilen Materials mit anderen Elementen eines Hygieneartikels dienen. Andere Elemente, die auf diese Weise während der Bildung der Sperrschicht simultan verklebt werden können, umfassen Folien, wie auch verschiedene andere Materialien.
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Da die Schmelzklebstoffbeschichtung bei extrem geringen Temperaturen zur Verfügung gestellt werden kann, können auch Materialien mit Sperrschichten ausgestattet werden die mechanisch und/oder thermisch für herkömmliche Beschichtungsverfahren zu empfindlich sind.
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Derartige empfindliche Materialien umfassen dünne (low gauge) Polyethylenmaterialien und dergleichen.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass kontinuierliche, ausreichend undurchlässige Sperrschichten aus Schmelzklebstoffen mit sehr niedrigen Beschichtungsgewichten hergestellt werden können. Sogar mit üblichen kommerziell erhältlichen Heißschmelzklebstoffen werden geschlossene Sperrschichten mit Beschichtungsgewichten von nicht mehr als 30 g/m
2 erzeugt, und im Allgemeinen ist es leicht möglich, Beschichtungsgewichte zwischen 10 g/m
2 und 20 g/m
2, am stärksten bevorzugt weniger als 10 g/m
2, zu erreichen. Beschichtungen nach dem Stand der Technik mit Schmelzklebstoffen nach üblichen Verfahren zur Bildung von Kantenauslaufschutzsperren, wie im
US-Patent 4,692,161 , erfordern Flächengewichte von etwa 70 g/m
2, um die bevorzugte Filmdicke von etwa 75 μm zu erzeugen. Bei Dicken von 25 μm, dem empfohlenen Minimum nach diesem Stand der Technik wird die Kontakt-beschichtete Schicht durch Substratfasern perforiert und ist nicht geschlossen.
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Die sehr dünnen Sperrschichten, die nach dieser Erfindung hergestellt werden können, tragen nicht nur zu den wirtschaftlichen Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei, sondern machen es auch möglich, eine stark verringerte Steifigkeit des Materials zu erreichen, welches dadurch in seinen Eigenschaften viel näher an ein Material, das überhaupt nicht mit einer Beschichtungsschicht versehen ist, herankommt.
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Die thermoplastische Zusammensetzung
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Wie vorher erwähnt können reine thermoplastische Materialien wie etwa Polyolefine, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, amorphe Polyolefine wie etwa Vestoplast 703® (Hüls) und dergleichen geeignete thermoplastische Materialien für das Beschichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung sein. Heißschmelzklebstoffe sind jedoch aufgrund ihrer Fähigkeit in unabhängiger Weise die viskoelastischen Eigenschaften, Offenzeit, Klebrigkeit und verschiedene andere Eigenschaften maßgenau einzustellen, bevorzugt. Heißschmelzklebstoffe haben üblicherweise Schmelzfließindizes, wie sie für derartige Verarbeitungsschritte benötigt werden, bereits bei sehr niedrigen Temperaturen. Typische Schmelzklebstoffe sind flüssig genug für die Verarbeitung bei Temperaturen im Bereich von etwa 60°C bis 110°C.
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Die thermoplastische Zusammensetzung weist bestimmte rheologische Eigenschaften auf, so dass eine kontinuierliche Beschichtung, bei Beschichtungsgewichten von weniger als etwa 30 g/m2 erzeugt werden können. Im Allgemeinen fallen die rheologischen Eigenschaften vorzugsweise in ein rheologisches Fenster, worin die komplexe Viskosität bei hohen Schergeschwindigkeiten (1.000 rad/Sek.) weniger als etwa 500 Poise beträgt, und die komplexe Viskosität bei niedrigen Schergeschwindigkeiten (< 1 rad/Sek.) zwischen etwa 100 und etwa 1.000 Poise liegt. Mit anderen Worten, bevorzugte thermoplastische Zusammensetzungen zeigen Newtonische Bereiche bei niedrigen Schergeschwindigkeiten und Strukturviskosität bei hohen Schergeschwindigkeiten. Thermoplastische Zusammensetzungen mit breiten Anwendungsfenstern sind diejenigen in welchen die Zusammensetzung die angemessenen rheologischen Eigenschaften bei einer Vielzahl von Anwendungseinstellungen, insbesondere niedrigen Temperaturen aufweist. Enge Anwendungsfenster sind diejenigen bei welchen die rheologischen Parameter nur unter sehr spezifischen Bedingungen erfüllt werden. Heißschmelzklebstoffe basierend auf amorphen Polyolefinen, wie etwa Lunatack® D-8370 (H. B. Fuller Company) neigen dazu relativ flache Viskositätskurven bei niedrigen Schergeschwindigkeiten (weniger als etwa 10 rad/Sek.) aufzuweisen, und haben damit entsprechend relativ breite Anwendungsfenster. Heißschmelzklebstoffe basierend auf Blockcopolymeren neigen dazu besonders steile Viskositätsprofile aufzuweisen, welche sehr enge Anwendungsfenster bewirken.
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Gemessene Daten, welche dieses rheologische Fenster stützen, sind in Tabelle I. gezeigt. Die verwendeten Testverfahren zur Bestimmung der rheologischen Daten sind detailliert an anderer Stelle hierin beschrieben.
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Die Anmelder vermuten, dass die hohe Scherinformation sich auf die Verarbeitungsbedingungen am Ausgang der Schlitzdüse bezieht. Eine Zusammensetzung mit einer zu hohen komplexen Viskosität bei 1.000 Radian/Sek. würde beträchtlichen Pumpendruck erfordern, um die Beschichtungsvorrichtung verlassen zu können. Eine Düse mit einem Spalt von mehr als 3 mm könnte verwendet werden, um diese Materialien zu verarbeiten, woraus jedoch ein höheres Beschichtungsgewicht resultieren würde.
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Die niedrige Scherinformation ist mit dem Absetzen der Beschichtung auf dem Substrat während der Zeit, in der sie oberhalb des Substrats hängt, verbunden. Wenn der niedrige Scherwert zu hoch ist, kann sich die Beschichtung nicht in angemessener Weise am Substrat anhaften und/oder die thermoplastische Zusammensetzung staut sich an der Düse und bewirkt eine diskontinuierliche Beschichtung mit Streifen. Wenn die niedrige Scherviskosität zu niedrig ist, kann die Beschichtung in das Substrat einsickern und bewirkt schlechte Sperreigenschaften.
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Die nicht gemessene Dehnviskosität kann auch einen starken Einfluss auf die Schmelzfestigkeit haben. Höhere Anteile von Verzweigung oder der Zusatz einer kleinen Konzentration eines hochmolekulargewichtigen Materials kann die Schmelzfestigkeit stark beeinflussen. Besonders bevorzugt sind Zusammensetzungen, welche die rheologischen Zielparameter bei niedrigen Anwendungstemperaturen von weniger als etwa 125°C, besonders bevorzugt weniger als etwa 110°C erfüllen.
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Dementsprechend sind viele bekannte Heißschmelzklebstoffzusammensetzungen für die Verwendung in dem Beschichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung gut geeignet. Heißschmelzklebstoffe umfassen typischerweise mindestens ein thermoplastisches Polymer, mindestens einen Weichmacher und mindestens ein klebrigmachendes Harz. Vorzugsweise umfassen solche geeigneten Schmelzklebstoffe bis zu 40 Gew.-% thermoplastisches Polymer, bis zu 40 Gew.-% eines Weichmachers und bis zu 70 Gew.-% klebrigmachendes Harz.
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Hinsichtlich des thermoplastischen Polymers haben sich ataktische Polyalphaolefine wie Vestoplast® 708 (Hüls) und synthetische Kautschuke wie S-EB-S-Blockcopolymere als besonders geeignet erwiesen, insbesondere solche die in Heißschmelzklebstoffen wie Lunatack® D-3964 (H. B. Fuller) verwendet werden. Darüber hinaus sind jedoch auch andere thermoplastische Polymere geeignet, etwa Ethylenvinylacetat-Copolymere oder andere synthetische Kautschuke, wie die im Handel unter dem Handelsnamen Kraton®, Solprene®, und Stereon® erhältlichen.
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Weichmacher und klebrigmachende Harze, die in Heißschmelzklebstoffen verwendet werden, sind prinzipiell bekannt. Öle wie etwa naphthenische Öle sind bevorzugte Weichmacher. Bei klebrigmachenden Harzen sind diejenigen Harze im Allgemeinen geeignet, die für derartige Zwecke bereits bekannt sind, insbesondere Kohlenwasserstoffharze, Esterharze und andere derartige kompatible Harze. Die Bestandteile werden in bekannter Weise vermischt und verarbeitet, um die Schmelzklebstoffe, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, herzustellen.
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Mit geeigneten Schmelzklebstoffen wie denjenigen, die in der
DE-A-41 21 716 beschrieben sind ist es auch möglich Materialien herzustellen, die für flüssiges Wasser undurchlässig sind, jedoch Wasserdampf-durchlässig sind und die Beschichtung damit „atmungsaktiv” machen.
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Zusätzlich zu den üblichen bekannten Heißschmelzklebstoffen sind auch thermoplastische Zusammensetzungen, umfassend einen wasserlöslichen, Salzlösungs-(Körperflüssigkeits-) unlöslichen Copolyester, wie etwa Eastman AQ 1350®, kommerziell erhältlich von Eastman, besonders geeignet zur Erzeugung von Sperrfilmen, die für Körperflüssigkeit undurchlässig sind, aber trotzdem leicht wasserlöslich sind. Dieses Merkmal ist von besonderem Interesse für die Herstellung von spülbaren und kompostierbaren Wegwerfhygieneprodukten. Darüber hinaus gibt es Anwendungen wo die Wasserpermeabilität erwünscht ist. Dementsprechend ist das vorliegende Beschichtungsverfahren auch zur Beschichtung wasserpermeabler, wasserlöslicher und/oder biologisch abbaubarer thermoplastischer Materialien geeignet.
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Die Erfindung wird im Folgenden weiter veranschaulicht durch die folgenden nicht beschränkenden Beispiele. Diese betreffen Beschichtungen auf mehr oder weniger porösen Materialien (Vliesstoffe), aber sollten so gelesen werden, dass sie die nicht porösen Materialien der Erfindung beispielhaft darstellen, da die Verfahren und Beschichtungsmaterialien gleich sind, ungeachtet der Porosität des Substrats.
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Ausführungsbeispiel 1:
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Verschiedene Schmelzklebstoffe, die sich hinsichtlich ihrer Zusammensetzung voneinander geringfügig unterscheiden, wurden in den folgenden Zusammensetzungsbereichen formuliert:
20–25% naphthenisches Öl
30–40% ataktische(s) Polyolefin(e)
35–45% Kohlenwasserstoffharz
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Ausführungsbeispiel 2:
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Mehrere Heißschmelzklebstoffe wurden innerhalb der folgenden Bereichsgrenzen formuliert:
15–20% SIS-Blockcopolymer
15–25% naphthenisches Öl
50–65% Esterharz
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Ausführungsbeispiel 3:
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Als handelsüblicher Heißschmelzklebstoff wurde das Produkt „Lunatack D 8370” eingesetzt, das von der Firma H. B. Fuller GmbH erhältlich ist. Es handelt sich dabei um einen Heißschmelzklebstoff mit Gehalten von etwa 35% Polyolefin, etwa 40% Kohlenwasserstoffharz mit einem Cyclopentadienanteil, zirka 15% Polyisobutylen und etwa 10% naphthenischen Öls.
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Testverfahren
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Die Heißschmelzklebstoffe gemäß den Beispielen 1 bis 3 wurden auf ein übliches Verarbeitungsgerät gegeben, das mit einer Schlitzdüse ausgestattet war, wie etwa Nordson EP 51. Die Schlitzdüse war seitlich gegenüber einer Rolle angeordnet, über die in Aufwärtsrichtung ein Polypropylenvliesmaterial geführt wurde. Der Abstand zwischen der Schlitzdüse und dem Substrat betrug 2 mm, bei einer Schlitzdüsenlänge von 70 mm. Die Bahngeschwindigkeit des Vliesstoffes betrug 25 m/Min. Bei einem Systemdruck von etwa 53 Bar und einer Abgabetemperatur des Schmelzklebstoffs von ungefähr 100°C wurde der Schmelzklebstoff auf das Substrat aufgetragen, wo er eine geschlossene Sperrschicht bildete. Unmittelbar danach wurde das so beschichtete Substrat mit einem herkömmlichen Absorptionskörper (Tissue) verklebt. In jedem Fall wurde eine sichere Verklebung von Substrat und Tissue erhalten, und in jedem Fall erwies sich die zwischen Tissue und Substrat gebildete Schmelzklebstoffsperrschicht als völlig Flüssigkeits-undurchlässig. Die Verarbeitung erfolgte problemlos. Das Beschichtungsgewicht lag im Mittel bei 21 g/m2. Bei entsprechender Feinjustierung von Abgabetemperatur des Schmelzklebstoffs, des Systemdrucks, des Abstands zwischen der Schlitzdüse und des Substrats, der Maschinengeschwindigkeit usw. ließen sich regelmäßig auch wasserdichte geschlossene Sperrschichten mit Flächengewichten von weniger als 20 g/m2 auf diesem Substrat erzeugen.
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Beispiele 4–16:
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Die Tabelle 1 zeigt rheologische Daten der Beispiele 4 bis 16. Die Spalte 2 der Tabelle 1 zeigt die Referenztemperatur für die rheologischen Parameter wie auch die Beschichtungsauftragungstemperatur für jede Probe. Die Tabelle 2 zeigt die chemische Beschreibung der Beispiele 4 bis 9 wie auch die Beschichtungsparameter für die Beispiele, in welchen eine kontinuierliche Beschichtung erfolgte. Eine beständige kontinuierliche Beschichtung konnte mit den Proben 4 bis 9 bei den in Spalte 2 angegebenen Temperaturen nicht erzeugt werden. Die Anmelder vermuten, dass die Unfähigkeit zur Erzeugung einer kontinuierlichen Beschichtung daran liegt, dass die komplexe Viskosität größer als etwa 1.000 Poise bei etwa 1 rad/Sek. lag. Durch Vergleich der Beispiele 5 mit 14 und 4 mit 10 kann die komplexe Viskosität bei 1 rad/Sek. durch Erhöhung der Temperatur in das rheologische Fenster gebracht werden. Durch Vergleich der Beispiele 7 mit 16 haben die Anmelder das relativ enge rheologische Fenster von Lunatack® D-3964 gezeigt. Bei 90°C zeigt D-3964 eine zu hohe komplexe Viskosität bei 1 rad/Sek. Bei 110°C zeigt D-3964 eine zu niedrige komplexe Viskosität bei 1 rad/Sek., was dazu führt, dass das Material in das Substrat einsickert. Die Anmelder vermuten, dass eine Temperatur zwischen 90°C und 110°C existiert, bei der D-3964 eine kontinuierliche Beschichtung erzeugt. Eine thermoplastische Zusammensetzung die jedoch ein so enges rheologisches Fenster aufweist würde kaum Chancen auf kommerziellen Erfolg haben.
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Das Beispiel 14 zeigt die Nützlichkeit des Vermischens einer thermoplastischen Zusammensetzung, die nicht in das rheologische Fenster fällt, mit einem anderen Material, so dass die resultierende Zusammensetzung für die Erzeugung einer kontinuierlichen Beschichtung verwendbar ist. In diesem speziellen Beispiel wurde, da D-3964 eine zu geringe komplexe Viskosität bei 1 rad/Sek. aufweist, mit einem Material vermischt um die komplexe Viskosität bei 1 rad/Sek. anzuheben, so dass die Mischung die bevorzugten rheologischen Eigenschaften aufweist. Alternativ können Beispiele die eine zu hohe komplexe Viskosität bei 1 rad/Sek. aufweisen, wie etwa die Beispiele 4 bis 9, mit kompatiblen Materialien vermengt werden um die komplexe Viskosität abzusenken, so dass das Mischungsmaterial bei der bevorzugten Anwendungstemperatur von weniger als 125°C aufgetragen werden kann.
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Die Beispiele 4 bis 16 wurden auf ähnliche Weise getestet wie die Beispiele 1 bis 3. Die Auftragungsbedingungen und die rheologischen Daten der Klebstoffzusammensetzungen sind in Tabelle I angegeben. Ein Systemdruck im Bereich von etwa 40 bis etwa 60 Bar wurde während der Beschichtung der Beispiele 10 bis 16 erhalten.
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Die rheologischen Daten wurden auf einem dynamischen mechanischen Spektrometer wie etwa ein Rheometric Scientific RDS 7700 (10.000 g/cm Messwandler, 10 g/cm – < 10.000 g/cm Drehmoment) erzeugt. Eine Grundkurve von G' (Scherspeichermodul), G'' (Scherverlustmodul) und der komplexen Viskosität als Funktion der Frequenz wurde erhalten durch Zeittemperaturüberlagerung. Während des Testens wurde die Probe bei der oberen Testtemperatur zwischen 50 mm Durchmesser parallele Plattenscheiben mit einer Lücke von 1 bis 2 mm eingebracht. Nach Stabilisierung der Probentemperatur über einen Zeitraum von mindestens etwa 10 Minuten wurde ein Frequenzdurchlauf von etwa 0,1 bis etwa 100 Radian pro Sekunde durchgeführt. Nach Vervollständigung des Frequenzdurchlaufs wurde die Probentemperatur auf die nächste Temperatur abgesenkt und die Prozedur wiederholt. Die Belastungsamplitude wurde eingestellt um die Auflösung zu verbessern und reichte von etwa 20% bis etwa 40%. Nach dem der Frequenzdurchlauf bei der niedrigsten letzten Temperatur vervollständigt war, wurde die Zeittemperaturüberlagerung verwendet um die Daten bei der Anwendungstemperatur in einer einzelnen Grundkurve zu überlagern. Wenn die tatsächliche Beschichtungstemperatur nicht eine der tatsächlich getesteten Temperaturen war, wurde die Williams, Landel, Ferry (WLF) Gleichung (Ferry, J. D. viskoelastische Eigenschaften von Polymeren, 3. Auflage, Wiley, New York 1980) verwendet, um die Grundkurve zu erhalten.