JP2019519364A - 弾性用途におけるクリープ性能を改善するための方法およびシステム - Google Patents
弾性用途におけるクリープ性能を改善するための方法およびシステム Download PDFInfo
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Abstract
Description
この出願は、2016年5月6日に出願された米国特許出願第62/332,819号に対して、合衆国法典第35編第119条に基づく優先権を主張する。
本発明は、弾性ストランドを基材に接合するべくポリオレフィン系接着剤を用いるための方法に関する。より具体的には、その発明は、乳児用おむつ、成人用失禁物品、および女性用衛生パッド等の、様々な使い捨て不織衛生製品を製造する際に度々見られる不織材料または熱可塑性フィルムに接着された弾性ストランドのクリープ性能を改善する際に特に有利である。
熱溶融性接着剤は、典型的には周囲温度で固体塊として存在し、熱の適用により流動可能な液体に転換され得る。こうした接着剤は、様々な基材の接合が度々必要である様々な使い捨ての品物を製造する際に特に有用である。具体的な用途は、集合的に使い捨て不織衛生製品として知られている、使い捨ておむつ、病院用パッド、女性用生理用ナプキン、パンティシールド、外科用ドレープおよび成人用失禁製品を含む。他の多様化した用途は、紙製品、包装用材料、自動車用天井材、電気器具、テープおよびラベルに関与している。こうした用途のほとんどにおいて、熱溶融性接着剤はその溶融状態に加熱され、その後、度々一次基材として命名される基材に塗布される。その後、度々二次基材として命名される第2の基材が、直ちに第1のものと接触されてそれに対して圧縮される。その接着剤は冷却時に固まり、強い接合を形成する。熱溶融性接着剤の主要な利点は、水または溶媒系接着剤の場合であればそうであるように液体担体の不存在であり、それにより、溶媒除去と関連する費用のかかる工程を排除する。
本発明は、一貫して高いレベルのクリープ性能を提供しつつ、高い生産ライン速度で塗布することができ、熱および剪断に対する向上した安定性を呈する熱溶融性接着剤の必要性に対処する。本発明は、接着剤を弾性ストランドに直接塗布するときの最大のクリープ性能を改善する最適化された工程構成を記載している。本明細書において概説されている方法は、ポリオレフィン含有接着剤調合物を使用することを対象としている。本発明は、調合物を変化させる必要なく、工程および基材の変化と共に十分な最終性能基準を維持するという問題を解決する。最も注目すべきは、本発明は、性能を失うことなく用いられる接着剤のより少ない量を可能にする。より少ないアドオンを可能にすることは、潜在的に、消費者により薄い基材を用いることを可能にし得る。
本発明は、添付の図面と関連して読まれるときに、以下の詳細な記載から最良に理解される。図面に含まれているのは、下記に特定されている図である。
本発明は、例解目的のために選択された本発明の例示的な実施形態を示す、添付の図面の図と関連して読まれるときに、以下の詳細な記載から最良に理解される。本発明は、図を参照して例解されることになる。そのような図は、制限的ではなく例解的であるように意図されており、本発明の説明を容易にするべく本明細書と共に含まれている。
(a)ASTM法E28−58Tにより決定される際に、10℃から150℃までの環球軟化点を有する脂肪族または脂環式の石油炭化水素樹脂であって、後者の樹脂は、主に、脂肪族および/または脂環式オレフィンおよびジオレフィンから成る単量体の重合から生じ、また含まれるのは、水素化脂肪族および脂環式石油炭化水素樹脂であり、この種類のC5オレフィン画分を基礎とするそのような商業的に入手可能な樹脂の例は、Eastman Chemicalsにより販売されているPiccotac 95の粘着付与樹脂、およびExxonMobil Chemical Companyにより販売されているEscorez 1310LCであり、シクロペンタジエンを基礎とする水素化脂環式石油炭化水素樹脂の例はExxonmobilからのEscorez 5400、およびResinall CorporationからのResinall R1095Sであるもの、
(b)芳香族石油炭化水素樹脂およびその水素化誘導体であって、水素化芳香族炭化水素樹脂の一例は、Arakawa Chemicals(荒川化学)からのArkon(アルコン)P−115であるもの、
(c)脂肪族/芳香族石油由来炭化水素樹脂およびその水素化誘導体、
(d)芳香族改質脂環式樹脂およびその水素化誘導体、
(e)約10℃から約140℃までの軟化点を有するポリテルペン樹脂であって、後者のポリテルペン樹脂は、一般に、中程度に低い温度にてフリーデル・クラフツ触媒の存在下で、ピネンとして知られているモノテルペン等のテルペン炭化水素の重合から生じ、また含まれるのは水素化ポリテルペン樹脂であるもの、
(f)天然テルペンの共重合体および三元重合体、例えば、スチレン/テルペン、α−エチルスチレン/テルペンおよびビニルトルエン/テルペン、
(g)例えば、ガムロジン、木ロジン、トール油ロジン、蒸留ロジン、水素化ロジン、二量体化ロジンおよび重合体化ロジン等の天然および改質ロジン
(h)例えば、薄色木ロジンのグリセロールエステル、水素化ロジンのグリセロールエステル、重合体化ロジンのグリセロールエステル、薄色木ロジンのペンタエリスリトールエステル、水素化ロジンのペンタエリスリトールエステル、トール油ロジンのペンタエリスリトールエステル、およびロジンのフェノール改質ペンタエリスリトールエステル等の、天然および改質ロジンのグリセロールおよびペンタエリスリトールエステル、および
(i)例えば、テルペンおよびフェノールの酸性媒質中での濃縮から生じる樹脂生成物等のフェノール改質テルペン樹脂。
1.ASTM法D−1321により決定される際に、約0.1から120までの硬度値を有し、約65℃から140℃までのASTM軟化点を有する、低分子量、すなわち、500〜6000g/モルに等しい数平均分子量(Mn)のポリエチレン、
2.約50℃から80℃までの融点を有するパラフィン蝋、および約55℃から100℃までの融点を有する微結晶蝋等の石油蝋であって、後者の融点はASTM法D127−60により決定されるもの、
3.フィッシャー・トロプシュ蝋等の、一酸化炭素および水素を重合することにより作られる合成蝋、および
4.ポリオレフィン蝋。本明細書において用いられる際に、「ポリオレフィン蝋」という用語は、オレフィン単量体単位から成るそうした重合または長鎖実体を指す。この種類の材料は、「Epolene」という商品名指定の下で、テキサス州、ヒューストン、2801 ポスト・オーク大通りのWestlake Chemical Corporationから、および、「A−C」という商品名指定の下で、ニュージャージー州、モリスタウン、101 コロンビア通りのHoneywell Corporationから商業的に入手可能である。本発明の組成物における使用のために好適である材料は、約100℃から170℃までの環球軟化点を有する。理解されるはずであるように、こうした蝋の希釈剤のそれぞれは室温で固体である。
1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3−5−ジ−三級ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、
テトラキス−3(3,5−ジ−三級ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸ペンタエリスリトール、
プロピオン酸n−オクタデシル−3(3,5−ジ−三級ブチル−4−ヒドロキシフェニル)、
4,4’−メチレンビス(4−メチル−6−三級ブチルフェノール)、
2,6−ジ−三級ブチルフェノール、
6−(4−ヒドロキシフェノキシ)−2,4−ビス(n−オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン、
2,3,6−トリス(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−三級ブチル−フェノキシ)−1,3,5−トリアジン、
ホスホン酸ジ−n−オクタデシル−3,5−ジ−三級ブチル−4−ヒドロキシベンジル、
2−(n−オクチルチオ)エチル−3,5−ジ−三級ブチル−4−ヒドロキシ安息香酸塩、および
プロピオン酸ヘキサ−3(3,5−ジ−三級ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル)ソルビトール。
本発明は、以下の態様をさらに含む。
溶融状態にある接着剤を塗布機で弾性ストランドを備える一次基材に塗布するステップであって、中立的に位置付けられた塗布機の軸に垂直な線と、前記塗布機から下流移動方向に延在する弾性ストランドとにより画定される出口角は、少なくとも1°であるステップと、
二次基材を前記接着剤と接触させることにより、前記二次基材を前記一次基材に接合するステップと、
を備える、方法。
弾性ストランドを備える直線的に動く一次基材に接触するように適合され、かつ前記接着剤を前記一次基材に塗布するように適合された塗布機先端を有する塗布機と、
少なくとも1°の、中立的に位置付けられた塗布機の軸に垂直な線と、前記塗布機から下流移動方向に延在する弾性ストランドとにより画定される出口角を提供するように、前記塗布機先端の垂直位置よりも上に配置された引出しローラまたはアイドラと、
を備える、システム。
クリープ試験用の標本が、Surewrap(商標)、Allegro(商標)およびスロットダイの先端を収容するように設計されている、Nordson(商標)のZero−Cavity熱溶融塗工モジュールを装備された特注の塗工機/積層機を用いて調製される。本発明に関しては、Allegro(商標)の先端が、680デシテックス(dtex)の繊度を有するInvista(商標)の弾性ストランドに本組成物を直接塗布するのに用いられる。その先端は、3つの弾性ストランドを同時に塗工することができる5mm離れた3つの別個の接着剤ノズルまたは開口部を有する。
上記に記載されているように、偏向は、塗布機頭部を下げることにより増加させることができる。塗布機頭部に繋がることに対して、ストランドガイドおよびアイドラの距離を調節することも、入口および出口偏向角の両方を独立して制御するのに使用することができる。下記の例は、入口角(引入れストランドガイドから塗布機頭部まで)および出口角(塗布機頭部から第1の出口アイドラまで)の両方に関する偏向に言及して記載している。実施例2の追加の研究は、入口および出口角が同一でなかったときの偏向の影響を調査するべく行われた。表3は、調合物Ex1を使用するこうした研究の結果を要約している。走行は、上記に記載されているとおりに、しかし1200フィート/分のライン速度にて行われた。特筆されている場合を除いて、引入れストランドガイドから塗布機頭部までの距離は、塗布機頭部から第1の引出しアイドラまでと同じであり、3.5インチに等しかった。塗布重量は、35mg接着剤/mストランドであった。
実施例3は、上記に記載されている条件および500m/分のライン速度下で走らされるEx2調合物のクリープ保持性能を評価するべく行われた。引入れストランドガイドから塗布機頭部までの距離は、塗布機頭部から第1の引出しアイドラまでの距離と同じであり、3.5インチにおおよそ等しかった。他に特筆されている場合を除いて、塗布重量は、35mg接着剤/mストランドであった。表4は、実施例3の結果を要約している。
実施例4は、APAO系調合物の増加された偏向のクリープ保持率を評価するべく行われた。Ex1の不均質相ポリオレフィン接着剤調合物に関するクリープ保持率における最も激烈な改善を与えつつ、増加された偏向は、標準偏差値を最小化し、APAO系調合物中で用いられるより少ない塗工重量を容易にするようにも示された。引入れストランドガイドから塗布機頭部までの距離は、塗布機頭部から第1の引出しアイドラまでの距離と同じであり、3.5インチにおおよそ等しかった。他に特筆されている場合を除いて、塗布重量は、35mg接着剤/mストランドであった。
比較実施例1は、SBc系調合物に対する偏向の影響を評価するべく行われた。そのSBc系調合物は、40psiの挟み圧縮を用いて0.15秒の開口時間にて25mg接着剤/mストランドの塗工重量を伴う500m/分のライン速度で走らされた。製作の最中に利用される基材は、一次基材としての通気性ポリエチレンフィルム、680dtexのInvistaの弾性ストランド(塗布の最中に300%に引き延ばされて5mm離間している3つのストランド)、および二次基材としての15gsmの不織物を含む。引入れストランドガイドから塗布機頭部までの距離は、塗布機頭部から第1の引出しアイドラまでの距離と同じであり、3.5インチにおおよそ等しかった。この場合においては、入口角(引入れストランドガイドから塗布機頭部まで)および出口角(塗布機頭部から第1の引出しアイドラまで)の両方に関する値が同一である。
比較実施例2は、別のSBc系調合物に対する偏向の影響を評価するべく行われた。そのSBc系調合物は、40psiの挟み圧縮を用いて0.15秒の開口時間にて30mg接着剤/mストランドの塗工重量を伴う900フィート/分のライン速度で走らされた。製作の最中に利用される基材は、二次基材としての非通気性ポリエチレンフィルム、680dtexのInvistaの弾性ストランド(塗布の最中に300%に引き延ばされて5mm離間している3つのストランド)、および二次基材としての15gsmの不織物を含む。引入れストランドガイドから塗布機頭部までの距離は、塗布機頭部から第1の引出しアイドラまでの距離と同じであり、3.5インチにおおよそ等しかった。この場合においては、入口角(引入れストランドガイドから塗布機頭部まで)および出口角(塗布機頭部から第1の引出しアイドラまで)の両方に関する値が同一である。
Claims (20)
- ポリオレフィン系熱溶融性接着剤を用いる方法であって、
溶融状態にある接着剤を塗布機で弾性ストランドを備える一次基材に塗布するステップであって、中立的に位置付けられた塗布機の軸に垂直な線と、前記塗布機から下流移動方向に延在する弾性ストランドとにより画定される出口角は、少なくとも1°であるステップと、
二次基材を前記接着剤と接触させることにより、前記二次基材を前記一次基材に接合するステップと、
を備える、方法。 - 前記出口角が、1°および20°の間にある、請求項1に記載の方法。
- 前記出口角が、2°および10°の間にある、請求項2に記載の方法。
- 前記出口角が、2.5°および7.5°の間にある、請求項3に記載の方法。
- 前記塗布するステップの最中に、中立的に位置付けられた塗布機の軸に垂直な線と、前記塗布機から上流移動方向に延在する弾性ストランドとにより画定される入口角が、少なくとも1°である、請求項1に記載の方法。
- 前記入口角が、1°および20°の間にある、請求項5に記載の方法。
- 前記入口角が、2°および10°の間にある、請求項6に記載の方法。
- 前記入口角が、2.5°および7.5°の間にある、請求項7に記載の方法。
- 前記塗布するステップの最中に、前記ストランドおよび塗布機先端の接点に対して正接の線と、前記接着剤が前記塗布機を出る際の移動方向に沿って延在する軸線とにより画定される頭部傾斜角が、1°および30°の間、または91°および120°の間にある、請求項1に記載の方法。
- 前記頭部傾斜角が、70°および88°の間にある、請求項9に記載の方法。
- 前記頭部傾斜角が、80°および88°の間にある、請求項10に記載の方法。
- 前記接着剤が、重合体成分、可塑剤、粘着付与樹脂および酸化防止包装を備え、前記重合体成分はポリオレフィンを備える、請求項1に記載の方法。
- 前記重合体成分は、前記ポリオレフィンの少なくとも50重量%を備える、請求項12に記載の方法。
- 前記接着剤が、重合体成分、可塑剤、粘着付与樹脂および酸化防止包装を備え、前記重合体成分は、本質的にポリオレフィンまたはポリオレフィン類の混合物から成る、請求項1に記載の方法。
- ポリオレフィン系熱溶融性接着剤を、弾性ストランドを備える一次基材に塗布するためのシステムであって、
弾性ストランドを備える直線的に動く一次基材に接触するように適合され、かつ前記接着剤を前記一次基材に塗布するように適合された塗布機先端を有する塗布機と、
少なくとも1°の、中立的に位置付けられた塗布機の軸に垂直な線と、前記塗布機から下流移動方向に延在する弾性ストランドとにより画定される出口角を提供するように、前記塗布機先端の垂直位置よりも上に配置された引出しローラまたはアイドラと、
を備える、システム。 - 前記出口角が、2°および10°の間にある、請求項15に記載のシステム。
- 少なくとも1°の、中立的に位置付けられた塗布機の軸に垂直な線と、前記塗布機から上流移動方向に延在する弾性ストランドとにより画定される入口角を提供するように、前記塗布機先端の垂直位置よりも上に構成された引入れローラまたはアイドラをさらに備える、請求項15に記載のシステム。
- 前記入口角が、2°および10°の間にある、請求項17に記載のシステム。
- 前記塗布機が、60°および89°の間、または91°および120°の間の、前記ストランドおよび前記塗布機先端の接点に対して正接の線と、前記接着剤が前記塗布機を出る際の移動方向に沿って延在する軸線とにより画定される頭部傾斜角を提供するように構成される、請求項15に記載のシステム。
- 塗布機が、70°および88°の間の頭部傾斜角を提供するように構成される、請求項19に記載のシステム。
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