CN1228188C - 用于层压弹性织物的双重粘合剂应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造层压的、聚集在一起的弹性织物的方法。该方法包括以下步骤：沿一加工方向进给一个第一基片，沿所述加工方向与第一基片对齐地进给一个第二基片，在第一和第二基片之间进给一个弹力绳材料阵列，并使所述弹力绳材料沿所述加工方向伸展且与第一和第二基片对齐。将一热熔性压敏粘合剂、例如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯基粘合剂施加到一个基片上，并将一可固化粘合剂、例如聚氨酯基粘合剂施加到另一基片上。此后，将两个基片和弹力绳材料压缩以形成一个层压弹性织物，同时保持弹力绳处于其伸展状态。在层压材料上保持加工方向的张力，直到热熔性粘合剂冷却并将所述层粘结在一起为止。此后，解除加工方向的张力，以便允许弹性织物收缩，从而形成一个聚集在一起的弹性织物。

Description

用于层压弹性织物的双重粘合剂应用
技术领域
本发明涉及一种制造用于弹性结构、特别是用于例如窗户防水板的户外应用中的层压弹性织物的方法。
背景技术
许多一次性或非一次性制品具有在其中形成一个或更多可扩展或可延伸部分的层压弹性构件。例如，这些类型的制品包括有：汗带、绷带和一次性尿布中的层压弹性束腰带。通常，一个一次性尿布的层压弹性构件包括两层具有粘附在其间的弹力绳的无纺织物。弹力绳以预伸展的状态层压到无纺织物上。当弹力绳松弛时，无纺材料聚集在一起。层压弹性制品的整体制造所需的设备和工具极其复杂。
通常，通过粘合剂(例如热熔压敏粘合剂)将弹力绳和基片连接在一起。热熔性粘合剂在环境温度下通常以固体形式存在，并且通过加热可以转变成可流动的液体状态。在这些应用中，将热熔性粘合剂加热至熔融状态，然后施加到一个基片上。然后立即将一第二基片层压到第一基片上，并且粘合剂冷却凝固，以形成坚固的粘合层。热熔性粘合剂的主要优点是不需要液态载体(不同于水基或溶剂基粘合剂)，从而消除了在施加过程中的高成本的干燥步骤。而且，热熔性粘合剂可以形成为具有相对短的打开时间，并且因此不需要任何固化(curing)和/或交联(crosslinking)。因此，热熔性粘合剂根据应用通常具有高的“湿”强度(“green”strength)。适当的热熔性粘合剂必须具有粘结相关基片的适当粘结强度，并且必须还具有适当的柔韧性、防污物或渗漏性、用于商业设备的适当粘度和打开时间、在存储条件下可以接受的稳定性、以及在正常施加温度下的可接受的热稳定性。
许多不同的聚合物已经被用于在层叠结构中使用的热熔性粘合剂中。在这一点上，通常的热熔性粘合剂采用一些聚合物，其包括有苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、和无定形的聚α-烯烃(APAO)。虽然在适当搅拌时这些聚合物在通常用于一次性物品结构(例如尿布或包装材料)中的大多数基片之间提供了可以接受的粘结，但是对于户外应用(例如窗户防水板)来说，它们具有一些将降低其有效性的缺陷。
热熔性粘合剂的最显著缺点之一与它们的耐用性有关。通常的热熔性粘合剂在高温的极端条件下(例如在冬夏温度变化显著的户外应用中)不能很好的工作。并且，热熔性粘合剂的长期时效、即UV稳定性也与暴露于阳光下的户外应用有关。因此，采用具有长期强度、具有UV稳定性且可以在较宽温度变化下工作的粘合剂将用于户外应用的层压结构粘结在一起看起来是符合逻辑的。然而，为了获得这种特征，必须寄希望于可固化或可交联的粘合剂(例如聚氨酯基粘合剂)。不幸的是，由于需要固化和/或交联，并且因此需要用于固化和/或交联的时间，这种粘合剂具有较低的“湿”强度，并且因此在初期应用时具有不充分的粘结特性。因而，由于织物在制造之后会分离开，所以在弹性层压网中采用可固化或交联粘合剂(例如聚氨酯)是不实际的。
发明内容
本发明提供一种制造层压的、聚集在一起的弹性织物的方法。该方法包括以下步骤：沿一加工方向(machine direction)进给一个第一基片，沿所述加工方向与第一基片对齐地进给一个第二基片，在第一和第二基片之间进给一个弹力绳材料阵列，并使所述弹力绳材料沿所述加工方向伸展且与第一和第二基片对齐。将一热熔性压敏粘合剂(例如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯基粘合剂)施加到弹力绳材料上，并且将一可固化粘合剂(例如聚氨酯基粘合剂)施加到上述基片之一上。此后，将两个基片和弹力绳材料压缩，以形成一个层压弹性织物，同时保持弹力绳处于其伸展状态。在层压材料上保持加工方向的张力，直到热熔性粘合剂冷却并将所述层粘结在一起为止。此后，解除加工方向的张力，以便允许弹性织物收缩，从而形成一个聚集在一起的弹性织物(gathered elasticweb)。
压敏热熔性粘合剂是具有可提供将层压弹力织物初始粘结在一起所需的湿强度的热塑性粘合剂，而可固化粘合剂在整个温度极限范围内对该结构具有长期的强度、以及具有户外应用(例如窗户防水板)所需的优异的紫外线稳定性。压敏热熔性粘合剂是具有足够的强度从而可将弹力绳初始粘结定位的热熔性粘合剂。一个优选的例子是用于一次性物品(例如尿布)的粘结弹力绳中的热熔性粘合剂。可固化粘合剂可以是多种单一成分或双成分(即两种成分)粘合剂中的任何一种。优选利用热熔性应用设备施加可固化粘合剂。例如，如果是单一成分系统，则该粘合剂可以是可热固化或可湿固化的，但是优选是可湿固化的聚氨酯基材料。如果是两种成分的系统，则可固化粘合剂也可以是氨基甲酸乙酯基材料，或者可以是环氧基材料。
所述基片优选由纺粘高密度聚乙烯织物和低密度聚乙烯薄膜构成。以大约2至20克每平方米、但优选为15克每平方米的添加水平施加压敏热熔性粘合剂。类似地，以大约2至20克每平方米、但优选为6克每平方米的添加水平施加可固化粘合剂。
因此，本发明的方法克服了各种单一粘合剂的缺点，并且提供了一种用于制造尤其是适于户外应用的层压的、聚集在一起的弹性织物的方法。对于本领域的技术人员来说，通过研究和依照附图和说明，可以理解本发明的各种其它特征、目的和优点。
附图说明
以下附图示出了目前预期实施本发明的的最佳模式。
在附图中：
图1是根据本发明制造的聚集在一起的层压弹性织物的透视图；
图2是表示用于制造图1所示的聚集在一起的层压弹性织物的设备的总体示意图；
图3是图1所示的层压弹性织物的顶视图，示出了在织物松弛时的层压弹性织物的各种伸展程度；
图4是沿图3的4-4线剖开的局部剖视图，示出了层压弹性织物处于相对聚集在一起的状态下；
图5是沿图3的5-5线剖开的局部剖视图，示出了层压弹性织物处于伸展状态下；
图6是沿图3的6-6线剖开的局部剖视图，示出并夸大了两个基片层之间的粘结结合和从其中延伸穿过的弹力绳；
图7是沿图6的7-7线剖开的局部剖视图，进一步示出了保持在两个基片层之间的弹力绳。
具体实施方式
图1示出了按照本发明构成的聚集在一起的层压弹力织物10的一个条带。虽然在图1中仅示出了层压弹性织物10的一部分，但是应当理解，该层压弹力织物10具有随后将要被最终用户切成所需长度的连续长度。在其优选实施例中，尽管层压弹性织物10的宽度可以根据应用而改变，但该层压弹性织物10大约具有8英寸的宽度。在本发明的优选实施例中，层压弹力织物10包括46个在加工方向上沿织物10的连续长度延伸的独立的弹力绳(弹性体绳)14。应当理解，按照本发明，根据层压弹性织物10的特定的最终用户的需要，可以采用更大或更小数目的弹力绳14。在该优选实施例中，弹力绳14是LycraXA的单根绳，它是可由DuPont公司提供的嵌段聚氨酯。可以预计，其它类型的弹力材料，例如各种弹力薄膜、线或粘合剂可以替代弹力绳14，只要其可以向织物10提供所需弹性即可。
现在，特别参照图6，层压弹力织物10优选包括一个第一基片或层16和一个第二基片或层18。应当指出，本发明不限于具有两层的层压片。在此公开的制造技术可以用于具有两层以上的层压弹性织物，或者甚至可以用于具有单层结构的层压弹性织物。在图6所示的优选结构中，第一层16和第二层18之间捕获并夹住弹力绳14。在一些情况下，第一层16和第二层18可以为类似类型的材料，而在另一些情况下，根据织物最终用户的需要，它们可以是不同类型的材料。作为一个特定的例子，第一层16的优选成分为可以由DuPont公司提供的、以Tyvek为商标的纺粘高密度聚乙烯织物材料。第二层18优选为可以由许多供应商(例如Clopay，Inc.)提供的线性低密度聚乙烯薄膜材料，但是也可以由许多其它聚烯烃薄膜中的任何一种构成。
参照图6和7，利用一个粘合层20将弹力绳14保持在第一层16和第二层18之间。弹力绳14被同时粘结在第一层16和第二层18上。适当的粘合层20具有合适的粘附特性，以防止弹力绳14在层16和18之间滑动。另外，所选择的粘合层20应当提供适当的结合，以将第一层16和第二层18粘附在一起。在本发明的优选实施例中，粘合层20实际上由两种不同的粘合剂构成，即一压敏、热熔性粘合剂，例如可从作为本发明受让人的BostikFindley，Inc.获得的产品编号为No.H2385的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)基粘合剂；以及一可固化粘合剂，例如同样可以从BostikFindley，Inc.获得的产品编号为NO.XPU 18228的脂族湿固化聚氨酯基粘合剂。
如图2示意性表示的那样，本发明的层压件10可以通过采用高速(例如300-600fpm)层压机将第一和第二层16、18和弹力绳材料14的阵列连接在一起的方式制造。术语“阵列”是指粘结在基片16、18之间的绳14的排列或式样。在该层压织物10中，在一个平面上并行且相互间隔地送入绳14。本领域的技术人员应当理解，可以采用不同的阵列。还应当理解，图2将绳14的阵列表示成单线仅仅是为了方便起见，并且因此图2中的线代表整个绳14的阵列。从供应辊22输送第一片层16，并且以预定的速度向粘合剂涂敷器28和绕辊26进给，并输送至由咬送辊24和24’形成的咬合部25处。一个弹力绳14的阵列沿加工方向排列，并且在层压过程中，在加工方向的张力下处于伸展状态时的伸展程度优选为松弛长度的大约150％至350％，并优选具有在200％-300％之间的延伸率。弹力绳应当与第一和第二层16、18一起被充分拉伸，但是，不应当拉伸过大以至于将弹力绳14拉断并造成工序中断。
弹力绳14的阵列从弹力绳解卷工位30进给到咬合部25。弹力绳解卷工位30包括多个用于分配单独的弹力绳14的卷筒(未示出)。在工位30内从卷筒上拉出弹力绳14，并且将其预拉伸至松弛长度的至少150％。在本发明的优选实施例中，弹力绳14被预拉伸至大约为其松弛长度的280％。
一旦被预拉伸，则将弹力绳14进给到绕辊26并进入咬合部25。层压机以大约300英尺/分钟的线速度操作，但是可以根据工作条件进行调整。从供应辊32与层16和绳14对齐地输送第二片层18，并且以与层16和绳14相同的线速度进给到机器的咬合部25中。优选地，第一和第二层16、18为具有大约8英寸宽度的织物材料。该织物在层压机中最终被切成任意数目的层压织物，每一片均具有所需的宽度。
利用粘合剂涂敷器28将可固化粘合剂(例如湿固化粘合剂)施加到层16上。或者，也可以用涂敷器44将可固化粘合剂施加到层18上。适当的涂敷器的例子为喷射和开槽涂布器，优选为开槽涂布器。
用粘合剂涂敷器35将粘合剂(例如压敏热熔性粘合剂)施加到绳14上。适当的粘合剂涂敷器的例子为喷射和开槽涂布器。热熔性粘合剂可以在一个加热容器中保持在熔融状态下，并且通过喷嘴或模具开口从其中泵出，然后分别施加到绳14上。在图1所示的实施例中，粘合剂被熔融喷射到弹力绳14的阵列上。在一个第一层为纺粘高密度聚乙烯织物且第二层为线性低密度聚乙烯薄膜的优选实施例中，粘合剂优选施加到绳14面对低密度聚乙烯片的一侧。并且，优选地，可固化粘合剂首先被施加到层16上，并且随后将热熔性粘合剂施加到绳14上。
使第一片层16和弹力绳阵列与从供应辊32开始向着由对向旋转的咬合辊24和24’形成的辊咬合部25输送的第二层18接触。第一和第二层16、18在辊咬合部25中被迫(受压)与拉伸伸展的弹力绳14的阵列、热熔性粘合剂和可固化粘合剂接触，以形成具有夹在第一和第二片层16、18之间的被拉伸的弹力绳14的张紧层压件34。在层压件34上保持张力，直到其通过辊36、36’。在图5中示意性地示出了张紧或被拉伸的层压件。这样允许使热熔性粘合剂在加工方向上的张力被解除之前冷却并将层16、18粘结在一起。在辊36、36’之后解除加工方向的张力，并且弹力绳14收缩且由于所述层以手风琴方式聚集在一起而导致层压件长度减小，从而形成一个聚集在一起的层压件10。图3中示意性地示出了该收缩过程。聚集在一起的层压件10被进给到一个收集室(例如一个J-盒40)中，该J-盒用作一积聚器，并且在正在进入收集室的聚集在一起的层压件和正在从该室中出来的层压件之间形成不同的速度，以便使层压件10以比进入速度低的速度排出。为了可以进一步松弛层压件，可以将其收集到一个悬挂工位42中，在其中引导层压件10向后和向前运动，以便在盒中形成多层。在图4中以截面图的形式示意性地示出了聚集在一起的织物或层压件。
重要的是，当弹力绳14上的张力被释放时，热熔性粘合剂已经在第一和第二层16、18和弹力绳14的阵列之间形成牢固的粘结结合。因此，重要的是，热熔性粘合剂具有高的初始粘性，以迅速在绳14和层16、18之间提供强力粘合。优选地，还希望该粘合剂具有良好的抗高温蠕变性能，以便充分地将绳粘结定位。优选的例子包括热塑性热熔压敏粘合剂，该粘合剂具有从由苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、无定形的聚α-烯烃(APAO)、和乙烯-苯乙烯共聚物(ESI)组成的组中选出的聚合物。最优选的粘合剂是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物基粘合剂。优选的热熔性压敏粘合剂是可以从Bostik Findley，Inc.获得的产品编号为H2385的SIS基产品。
热熔性粘合剂优选选择为可以在所述层之间提供良好的结合强度且同对具有良好的紫外线和热稳定性。可以通过从不同的容器向分开的孔进给的方式而采用热熔性粘合剂成分的组合。例如，可以施加具有高初始粘结性的第一热熔性粘合剂(例如本领域已知的在尿布制造中使用的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯热熔粘合剂)，随后从一个分离的孔中施加另一种热熔性粘合剂，所述另一种热熔性粘合剂可提供其它的所需特征，例如可能在户外应用(如防水板)中所需要的高适应性。
除了上述热熔性压敏粘合剂之外，本发明的工艺利用可固化粘合剂对层压件10提供长期的强度和耐用性。在例如窗户防水板的应用中，由于夏天和冬天的温度以及阳光的影响，层压件10将经受很宽范围的温度影响，这需要该层压件具有优异的长期时效、即UV稳定性等特性。如前面提到的那样，尽管热熔性压敏粘合剂具有优异的“湿”强度，以便在制造过程中初始地将层压件保持在一起，但是这种热熔性粘合剂不能提供足够的长期强度、耐温度特性和耐用性。因此，可以采用可固化粘合剂，例如可加热固化、可紫外线固化(UV固化)、可湿固化的单一成分粘合剂、或者可交联的双成分粘合剂。优选的可固化粘合剂为聚氨酯基粘合剂，并且最优选的是可以从Bostik Findley，Inc.获得的、标号为XPU18228的脂肪族湿固化聚氨酯(aliphatic moisture cure polyurethane)。其它的例子包括两种成分的聚氨酯基和两种成分的环氧基粘合剂。当采用可湿固化粘合剂时，至少一个基片应当是可湿润/可渗透的。利用开槽涂敷器28将可固化粘合剂直接施加到层16上和/或利用开槽涂敷器40将之施加到层压件的层18上。然后，在进入咬合部25之前，将热熔性压敏粘合剂熔融喷吹到位于基片18上方1英寸处的弹力绳14上。可以以大约2至20克每平方米的水平施加可固化粘合剂，但是优选以大约6克每平方米的水平施加。同样，可以以大约2至20克每平方米的水平施加压敏热熔性粘合剂，但是优选以大约15克每平方米的水平熔融喷吹到绳14上。优选的热熔性压敏粘合剂是可以从Bostik Findley，Inc.得到的、产品编号为No.H2385的SIS基产品。
例一：
该例子例举了一个聚集在一起的层压件的形成过程，所述层压件包括由压花和带绉的速纺无纺高密度聚乙烯构成的第一层、包含有线性低密度聚乙烯膜的第二层、和一个夹在上述两层之间的弹性纱线(spandexyarn)阵列，所述层被两种粘合剂的组合物粘结在一起，其中一种粘合剂为热塑性热熔粘合剂，另一种粘合剂为可湿固化聚氨酯粘合剂。前面描述过的设备和工艺(图1)被用于该例子中。
以300英尺/分的层压速度使所述层与48条型号为LycraXA弹性纱线、具有620decitex/filament的线密度的绳(可以从E.I.du Pont de Nemours& Co.Wilmington，Delaware获得)层压在一起。第一层的压花侧与弹性纱线阵列相邻。各弹性纱线绳等间距地分隔开，而最外侧的两根绳之间的间隔为7.625英寸(19.4cm)。在层压过程中，LycraXA弹性纱线阵列被拉紧至280％的长度。利用从J&M Laboratories(Dawsonville，Georgia)获得的DF2喷头，并在计量头中具有390F°的空气温度和10psi的空气压力的情况下，将由Bostik Findley，Inc.获得的H-2385苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯热熔性粘合剂直接涂敷到片材16上，并且用开槽模涂敷器将同样从Bostik Findley，Inc.获得的XPU 18288聚氨酯可固化粘合剂直接施加到具有8.5英寸(21.6cm)宽度的片材18上。苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(H-2385)热熔性粘合剂以380F°的温度保持在一个容器中，并且以15g/m2的添加量施加，并且聚氨酯粘合剂以250F°的温度保持在一个容器中，并且以6g/m2的添加量施加。打开时间(即在热熔性粘合剂被喷射到片材16上的时刻和Tyvek片材、LycraXA弹性纱线、热熔性粘合剂、聚氨酯和聚乙烯薄膜到达咬合辊的时刻之间的时间)为0.43秒(对应于13英寸、即33cm的距离)。咬合辊压力设定为40psi。一个具有8英寸(20.3cm)宽度的切割机设置在工序的最后。

Claims (17)

1、一种用于制造层压的、聚集在一起的弹性织物的方法，它包括以下步骤：
沿一加工方向进给一个第一基片；
沿所述加工方向与第一基片对齐地进给一个第二基片；
在第一和第二基片之间进给一个弹力绳材料阵列，并使所述弹力绳材料沿所述加工方向伸展且与第一和第二基片对齐；
向所述基片之一施加一可固化粘合剂；
向所述基片之一施加一热塑性热熔压敏粘合剂；
将所述基片和弹力绳材料压在一起，以形成一个层压弹性织物，同时使所述弹力绳材料保持伸展状态；以及
解除所述弹力绳材料上的加工方向张力，以允许所述层压弹性织物收缩，从而形成一个聚集在一起的弹性织物。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热熔性压敏粘合剂包括从由苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、无定形的聚α-烯烃(APAO)、以及乙烯-苯乙烯共聚物(ESI)组成的组中选出的聚合物。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热熔性压敏粘合剂为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯基粘合剂。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可固化粘合剂是从由单一成分和双成分的可固化粘合剂组成的组中选出的。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可固化粘合剂为聚氨酯基粘合剂。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一基片为高密度聚乙烯片材。
7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二基片为聚烯烃薄膜。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二基片为低密度聚乙烯薄膜。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，以2至20克每平方米的添加水平施加所述压敏热熔性粘合剂。
10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，以15克每平方米的添加水平施加所述压敏热熔性粘合剂。
11、如权利要求1所述的方法，其特征在于，以2至20克每平方米的添加水平施加所述可固化粘合剂。
12、如权利要求1所述的方法，其特征在于，以6克每平方米的添加水平施加所述可固化粘合剂。
13、如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述可固化粘合剂从由可热固化、可紫外线固化和可湿固化的单一成分粘合剂组成的组中选出。
14、如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可固化粘合剂为可湿固化聚氨酯。
15、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可固化粘合剂和所述热塑性热熔压敏粘合剂均被施加到同一基片上。
16、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可固化粘合剂和所述热塑性热熔压敏粘合剂被施加到不同的基片上。
17、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可固化粘合剂被施加在所述第一基片上，所述热塑性热熔压敏粘合剂被同时施加在所述弹力绳材料和所述第二基片上。
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