JP4417415B2 - エラストマー系組成物の凸版印刷塗布 - Google Patents
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Description
以下の工程を含有する伸縮性複合物の製造方法:a)対向する第一表面と第二表面とを有する第一基材を準備する工程と、b)パターンロール(少なくともパターンロールの外面の一部分は、所定のパターンの隆起面要素を含む)と、アプリケーターロールとを含む凸版印刷式接着剤塗布装置であって、各ロールがあるロール表面温度となっている外面を有する;c)溶融非接着性エラストマー系組成物をアプリケーターロールの外面上に付着する工程、ここで組成物は、塗布温度と約3N/cm未満の剥離力とを有し、塗布温度はアプリケーターロールの表面温度よりも高く;d)隆起面要素を表面被覆するように、組成物の一部分をアプリケーターロールから隆起要素のランドエリアに移動する工程であって、組成物の一部分がアプリケーターロール上にも残るように前記組成物が移動時に凝集破壊する工程と、e)塗布温度とパターンロール表面温度との間の温度にまで前記転写部分を冷却する工程と、f)エラストマー系組成物がパターンロールから第一表面に実質的に完全に転写するように、基材の第一表面と表面被覆隆起要素とを接触させる工程。
本明細書で使用する時、用語「使い捨て」は、洗濯されるか、さもなければ復元されるか、あるいはその本来の機能で広く再使用されることを一般に意図しない、すなわち好ましくは約10回以下の使用後、より好ましくは約5回以下の使用後、さらにより好ましくは約1回の使用後に廃棄されることを意図する製品を指す。そのような使い捨て物品は、リサイクルされ、堆肥化され、あるいは別の環境に適合した方式で処分されることが好ましい。
本発明で特許請求する方法にて使用するのに適した基材(すなわち、第一基材又はあらゆる付加的な基材層)とは、対向する第一表面及び第二表面を有し、ティッシュ、フィルム、編布地、織布繊維ウェブ、不織布繊維ウェブ(エアレイド、湿式、カード、メルトブロウン、及びスパンボンドウェブが挙げられる)、又はこれらの組み合わせから成る群から選択されてもよい。ある実施形態において基材は、ポリオレフィン繊維及び/又はフィラメント(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)を含む延伸性がある不織布ウェブである。また基材は、不織布フィルムラミネートであることもでき、これは例えば使い捨ておむつ、トレーニングパンツ、成人用失禁製品等の外側カバーとして使用されてもよい。理想的には、基材は、約0.05mm〜約2mm、好ましくは約0.1mm〜約1mm、及び最も好ましくは約0.1mm〜約0.5mmの厚さを有する。
本発明のエラストマー系組成物は、約3N/cm未満、より好ましくは約2N/cm未満、さらにより好ましくは約1N/cm未満、及び最も好ましくは約0.8N/cm未満の剥離力を有することを特徴とする。(これらのエラストマー系組成物の剥離力を決定するのに使用される手順は、以下の『試験方法』の節にて議論される)。以下に議論するように、このような比較的低い剥離力は、パターンロールから基材上への実質的に完全な転写を達成するために必須であると考えられている。
また本発明は、パターンロール、バッキングロール、及びアプリケーターロールのいずれかを含む凸版印刷塗布装置の使用を必要とする。このような凸版印刷塗布装置は、類似のフレキソ印刷装置とはパターンロール構造の点で異なる。本明細書に記載された凸版印刷装置では、パターンロールは実質的に金属構造を有する。このような金属構造は、本明細書にて議論されたエラストマー系組成物を冷却するための所要の熱伝達にとって、必須であると考えられている。
剥離力
剥離力試験は、室温にてフィルム型のエラストマー系組成物を平滑ステンレス鋼板から剥離するために必要な力を測定する。
ステンレス鋼板:マックマスター・カー(McMaster-Carr)(オハイオ州、クリーブランド)、(カタログ番号8983K62)は、ASTMA240に適合する。平滑なステンレス鋼板は、304ステンレス鋼で作られ、♯2Bフィニッシュ(finish);幅=100mm、長さ=75mm、厚さ=0.060を有する。
シリコーンゴムシート:マックマスター・カー(McMaster -Carr)♯8979K111、高温シリコーンゴム、厚さ0.08cm(1/32インチ)、49Aジュロ硬度
剥離紙:ポールN.ガードナー社(Paul N. Gardner Company)、カタログ♯PC−RP−1K、22cm×28.5cm(8.63インチ×11.25インチ)、ASTMD4708/2370/1353
ハンドローラー:好適なローラーは、その上にハードゴム(硬度65ショア A)の厚さ6mmのコーティングを有する直径68mmのスチールロールとして組み立てられ得る。完成ロールは、重量2250g、幅6.35cmを有する。
マイラーフィルム:0.05mm(2ミル)、このマイラーフィルムは、エラストマーを確実に完全にカバーするために、エラストマーよりもわずかに広く長くあるべきである。
引張り試験機:好適な機器は、MTSシステムズ社(ノースカロライナ州、カリー)から、モデル・アライアンス(Alliance)RT/1として入手可能である。
試料支持体:この方法の実行中、ステンレス鋼板を保持するために使用される支持体400は図4aに示される。以下の寸法を有するように、これは、120mm×110mmステンレス鋼板から折り曲げられる:
プレート幅:110mm
第一垂直部分410−80mm
水平部分420−25mm
第二垂直部分430−15mm
エラストマー系フィルム:フィルム試料は、特許請求された方法を使用して塗布されたエラストマー系組成物と、正確に等しい組成物を有さなければならない。最小の長さ75mm、厚さ0.356mm±0.05mm(14ミル±2ミル)で、試料幅は幅50.8mm(2インチ)である。
1)関心のエラストマー系組成物を約12g秤量する;
2)二枚の厚さ0.03mm(0.010インチ)PTFE(テフロン(Teflon)(登録商標))フィルム間に予備秤量した材料を設置することにより組成物を圧縮成形する;
3)加熱板を約160℃に設定されたカーバー・プレス・モデル(Carver Press model)3853−0に挿入された予備加熱したアルミニウムプレートの間にフィルム「サンドイッチ(sandwich)」を置く;
4)材料を3分間加熱し、その後17MPa(2500psi)の加圧にてプレート間で押圧する;
5)製剤は、押圧下にて30秒間流動される;
6)得られたフィルムを室温に急冷する;及び
7)フィルムを3つの均等な部分に切断する。
8)各部分を、PTFEフィルムと予備加熱したアルミニウムプレートとの間に置き、カーバー・プレス(Carver press)で160℃に至るまで1分間加熱され、その後14MPa(2,000psi)の圧力を加える。
9)製剤は、この圧力下にて30秒間流動される。
10)圧力を取り除き、試料を90°回転し、プレスに戻し入れ、速やかに20.7MPa(3,000psi)の圧力を加える。
11)製剤は、再び30秒間流動される。圧力を取り除き、試料を反転し、プレスに戻し入れ、速やかに27.6Mpa(4,000psi)の圧力を加える。
12)製剤は、再び30秒間流動される。
13)圧力を取り除き、試料を90°回転し、プレスに戻し入れ、速やかに34MPa(5,000psi)の圧力を加える。
14)製剤は、再び30秒間流動される。
15)最終押圧後、フィルムは室温に急冷される。
16)必要であれば、工程1〜15に従って準備された2つ又はそれ以上の材料のプライを、プライを重ね及び工程8〜15の繰り返しにより積層し、最終試料厚さ0.36±0.05mmを得る。
17)フィルムは、本明細書に上述された試験方法に従う適切な試料サイズに切断される。
1)平滑ステンレス鋼板(SS板)を金属支持体プレート上に置く。
2)平滑SS板に隣接してシリコーンゴムシートを設置する。このシリコーンゴムシートは、平滑SS板とほぼ同じ厚さを有するべきである。
3)平滑SS板上に少なくとも50mm、シリコーンゴムシート上に少なくとも25mmであるように、関心のエラストマー系フィルムの試料を平滑SS板上に設置する。
4)エラストマー系フィルムの上面に剥離紙を置き、ハンドローラーにて圧力を加える。ハンドローラーを、試験試料上を10回(1回=1往復動作)回転させる。加えられる圧力は、ハンドローラーの重量のみである。
5)剥離紙を取り除き、組成物の秩序/無秩序温度よりも高い温度に維持されたホットプレート上に配置されたSS支持体板上に試験試料を置く。エラストマーが、平滑ステンレス鋼板に固着するのに十分柔らかいことを確実にするために、エラストマーをその秩序/無秩序温度超過によく加熱することが必要である。温度160℃は、関心のほとんどの組成物に十分であるはずである。
6)ホットプレート上の試験試料を10分±1分加熱する。
7)試験試料と共にSS支持体板を取り除き、それを室温のスチールブロック上に置く。
8)ホットプレートから除去して10秒後、マイラーフィルムをエラストマー上に置き、先ほどのようにローラーで10回圧力を加える。
9)空気中で室温まで冷却する準備をする。
10)引張り試験機上の剥離試験グリップ内に、エラストマー及びマイラーフィルムと共に平滑SS板を設置する。剥離角は180度であり、測定は室温で行う。
11)平滑SS板からエラストマーを25.4cm/分(10インチ/分)で剥離する。荷重は、初め上昇し、その後一定値に近づく。
12)この一定剥離力を記録し、グラム重量/エラストマーのcm幅で報告する。
13)少なくとも全部で3つの複製について繰り返す。
14)記録された測定値の平均剥離力及び標準偏差を報告する。
この方法は、パターンロール上の残留エラストマー量の測定を意図し、残留エラストマーを確定するために、このデータを使用する。原則として、蛍光性材料が、関心のエラストマー系組成物に組み込まれ、組成物に対する蛍光の量に関連する曲線が作成される。その後、この曲線は、蛍光の測定値を隆起面要素上に残る熱可塑性樹脂エラストマーの量に関連付けるために使用される。
蛍光剤:好適な蛍光材料は、UVプロセス・サプライ社(UV Process Supply Inc)(イリノイ州、シカゴ)から入手可能である。
適切な照明を提供でき、放射光の強度を測定できるあらゆる好適な装置を使用してもよい。装置は、測定要件の制約内においてできるだけ小型であるべきである。
蛍光計測器(Fluorimiter):蛍光物質からの放射光の強度を受容し測定できる。蛍光計測器は、蛍光剤から放射された光の固有波長に調整された適切な光学フィルターを含有すべきである。
励振器:蛍光剤へのエネルギー移動に最も効率的な固有波長の光を提供できる。励振器は、蛍光剤を照射するために使用される光の波長を画定するために光学フィルターを含有すべきである。
エラストマー:評価される塗布装置上のエラストマー供給装置の推定容積の少なくとも3倍のエラストマーの試料を取る。
1.適した溶媒中でエラストマーの0.01%溶液を調整する。
2.蛍光剤の同じ溶媒中の既知濃度の溶液を調整する。
3.エラストマー溶液のアリクオートに、0.1%、0.5%、1%、2%及び5%の濃度にてそこに加えられた蛍光剤を有したエラストマーの0.01%溶液に相当する混合溶液を提供するように、蛍光剤溶液のアリコートを加える。
4.製造業者の指示に従い、蛍光計測器及び励振器を校正する。
5.各混合溶液(I0.1−I0.8)から放射光の強度を決定する。
6.許容できる信号対雑音比を提供する蛍光剤濃度を選択する。
強度/濃度曲線から確定された許容できる信号対雑音比を得るために必要な最低濃度にて、エラストマー中に蛍光剤を完全に分散させるように、エラストマーと蛍光剤は複合される。GLS社(イリノイ州,マックヘンリー)は、この操作の好適な複合業者である。
1.好適な溶媒中で、上記で決定されたように、0.01%、0.05%、0.1%、0.5%及び1%の濃度において、蛍光剤濃度を使用して、複合されたエラストマーの部分を溶解する。
2.蛍光計測器を使用して、各試料の蛍光強度を測定及び記録する。
3.2つの追加の試料セットについて、工程1及び2を繰り返す。
4.各濃度における濃度対平均強度の曲線をプロットする。
1.エラストマー供給装置から複合されていないエラストマーを取り除く。
2.エラストマー供給装置に複合されたエラストマーを充填する。
3.凸版印刷塗布装置を開始する。
4.複合されたエラストマーの少なくとも2つの供給装置容積が消費されるまで、製造稼働条件下で、凸版印刷式接着剤塗布装置を作動する。
装置を製造稼働条件下で作動させていると同時に、工程1−4の終了時、エラストマーの残りが消費される前に、以下の測定を実施する。
5.アプリケーターロールからパターンロールへのエラストマーの転写を防ぐために、アプリケーターロールを格納(retract)する。
6.少なくともパターンロールの20回転の間(約10〜30秒)、アプリケーターロールを格納した製造稼働条件下にて、プロセスを作動させ続ける。
7.制御されたラインの運転停止を実施する。
8.その期間に製造された生成品を、生成品の順序が維持される形で収集する。
9.さらなる評価のためにパターンを選択する。本明細書で使用する時「パターン」とは、1つ以上の隆起パターン要素から基材の表面に付着されたエラストマー系組成物の部分であり、その要素はパターンロールの特定部分上に位置する。
10.収集された生成品から、そこに転写されたエラストマーが明らかに減少されたところで製造された第一パターンを同定する。このパターンは、プロセス・フロー(process flow)においてアプリケーターロールが格納された点の指標となる。
11.パターンの製造順序を維持するように注意して転写されたエラストマーにおいて、明らかな減少を伴う第一パターン後に製造された個々の20パターンを収集する。
12.パターンの製造順序を維持するように注意して転写されたエラストマーにおいて、明らかな減少を伴う第一パターン前に製造された個々の20生成品を収集する。
13.試料に1〜41の番号を付ける(試料ナンバー1は、アプリケーターロールが格納される最大時間前に製造されたパターン、試料41は、アプリケーターロールが格納された最大時間後に製造されたパターンである)。認識されるであろうように、試料21は、工程8において視覚的に同定された試料である。
14.好適な溶媒を用いて試料1−25を抽出する。
15.各試料の抽出物の蛍光強度を測定する。必要であれば、抽出物は、測定された強度を上昇するために、既知の方法を使用して濃縮され得る。
16.試料1−20を使用して、選択されたパターンについて、塗布方法の工程能力限界(process capability limits)(平均強度±3×標準偏差)を確定する。
17.試料21の強度を工程能力限界と比較する。試料21の強度が、工程能力限界内であれば、工程16を続行する。そうでなければ、工程能力限界内の強度を有する第一試料を確定するために、試料を逆行する(すなわち、試料1の方へ)。
18.試料21(又は、代わりとなる工程15で確定された開始点)及び次の連続した5試料について、上述の方法を使用して作成された標準曲線を使用して、添加エラストマー(添加Wt21−添加Wt26)を測定する。
19.
21.残留エラストマーの平均%、残留エラストマーの個々の計算された%値、及びそれらを計算するために使用される全データを報告する。
この実施例は、市販の接着剤(エラストマー系及び非エラストマー系)、熱可塑性樹脂エラストマー、及び代表的な非接着剤エラストマー組成物の特性を比較する。
2.ボスティック・フィンドレイ(Bostik Findley)からの接着剤
3.デクスコ・ポリマーズ(Dexco Polymers)LP(テキサス州、ヒューストン)から入手可能なスチレン/イソプレン/スチレンブロックコポリマー
4.ベクター(Vector)8508a 20%
低分子量熱可塑性樹脂エラストマーb 50%
ドラケオール(Drakeol)600c 25%
M光開始剤d 5%
a:デクスコ(Dexco)社(テキサス州、ヒューストン)から入手可能なスチレン系ブロックコポリマー
b:デクスコ(Dexco)からの実験用スチレン系イソプレン−スチレンブロックコポリマー
c:ペンゾイル(Pennzoil)社、Penrenco Div、(ペンシルペニア州、カーンズシティ(Karns City))からの鉱物油
d:ナショナル・スターチ・アンド・ケミカルズ(ニュージャージー州、ブリッジウォーター)からの実験用試料
5.セプトン(Septon)4033a 40%
SHF401b 40%
ジオクチルドデシルテレフタラートオリゴマー(oligimer) 20%
a:クラレ(Kuraray)アメリカ社(ニューヨーク州、ニューヨーク)からのスチレン系ブロックコポリマー
b:エクソンモービル・ケミカル社(ExxonMobile Chemical Co.)(テキサス州、ヒューストン)からのポリαオレフィン合成オイル
Claims (11)
- a)機械方向に移動し、対向する第一表面と第二表面とを有する第一基材(34)を準備する工程と、
b)パターンロール(54)とアプリケーターロール(53)とを含む凸版印刷式接着剤塗布装置(105)であって、前記各ロールがあるロール表面温度となっている外面を有し、前記パターンロール(54)の前記外面の一部分が所定のパターンで隆起した隆起面要素(58)を含んでいる、凸版印刷式接着剤塗布装置(105)を準備する工程と、
c)前記パターンロールの表面温度よりも高い塗布温度と約3N/cm未満の剥離力とを有する溶融非接着性エラストマー系組成物を、前記アプリケーターロール(53)の外面上に付着させる工程と、
d)前記隆起要素(58)を表面を覆ってエラストマー系要素を形成するように、前記組成物の一部分を前記アプリケーターロール(53)から前記隆起要素(58)の末端表面へ転写する工程であって、前記組成物の一部分が前記アプリケーターロール(53)上にも残るように前記組成物が凝集破壊する工程と、
e)前記塗布温度と前記パターンロール表面温度との間の温度にまで前記転写部分を冷却し、凝集強度が前記剥離力よりも大きくなるように前記凝集強度の増大を引き起こす工程と、
f)前記基材(34)の前記第一表面と、前記表面が覆われた被覆隆起要素とを接触させる工程と、を備え、
工程fにおいて、前記エラストマー系組成物は、前記隆起面要素の前記末端表面から前記第一表面へ実質的に完全に転写することを特徴とする、伸縮性複合物の製造方法。 - 工程eの後であって工程fの前に、
i)前記エラストマー系要素に張力を加え、前記パターンロールから前記要素を剥離する工程と、
ii)前記エラストマー系要素を機械方向に伸長する工程と、
を実施する、請求項1に記載の方法。 - 前記パターンロールの外面が、前記アプリケーターロールの表面温度及び前記塗布温度のうちの少なくとも1つよりも、少なくとも5℃低い温度を有する、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記組成物が、スロット塗布機、バス、噴霧器、及び押出機から成る群から選択される供給手段(55)により付着される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記組成物の前記転写後に、第二基材(36)が前記エラストマー系組成物と接触させられる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも前記基材の一部分が恒久的に伸長するよう、前記組成物の前記転写後に前記基材が漸増的に伸長される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記エラストマー系組成物が、熱可塑性樹脂エラストマー及び加工オイルを含み、好ましくは前記加工オイルを1%〜70%含み、実質的に粘着付与剤を含まない、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記エラストマー系組成物の構成要素の前記少なくとも一部分が、架橋可能な材料を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記エラストマー系組成物が、1重量%〜50重量%の非エラストマー系熱可塑性樹脂ポリマーをさらに含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記エラストマー系組成物がガラス転移温度を有し、前記エラストマー系要素が前記パターンロールから剥離される前に、前記エラストマー系組成物が前記ガラス転移温度未満の温度に冷却される、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記組成物の転写の前に、前記基材を機械横方向に狭窄するように、前記基材が前記機械方向に伸長される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
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