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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Leute vertrauen auf absorbierende
Wegwerfartikel, um ihr Leben einfacher zu machen. Absorbierende
Wegwerfartikel, z.B. Erwachseneninkontinenzartikel und Windeln,
werden allgemein durch Zusammensetzen mehrerer Komponenten hergestellt.
Diese Komponenten enthalten typisch eine flüssigkeitsdurchlässige obere
Lage; eine flüssigkeitsundurchlässige hintere
Lage, die an der oberen Schicht angebracht ist; und einen absorbierenden
Kern, der zwischen der Oberlage und der Unterlage angeordnet ist.
Wenn der Wegwerfartikel getragen wird, ist die flüssigkeitsdurchlässige Oberlage
als nächstes
am Körper
des Trägers
positioniert. Die Oberlage ermöglicht
den Durchgang von Körperfluiden
in die absorbierende Kernlage. Die flüssigkeitsundurchlässige hintere
Lage dient dazu, ein Entweichen von Fluiden, die in der absorbierenden
Kernlage gehalten werden, zu verhindern. Der absorbierende Kern
ist im allgemeinen derart ausgelegt, dass er erwünschte physikalische Eigenschaften,
z.B. eine hohe Absorptionskapazität und eine hohe Absorptionsrate, derart
aufweist, dass Körperfluide
von der Haut des Trägers
in den absorbierenden Wegwerfartikel transportiert werden können.
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Häufig
sind eine Komponente oder mehrere Komponenten des ab- sorbierenden
Wegwerfartikels per Klebstoff miteinander verbunden. Z.B. wurden
Klebstoffe verwendet, um einzelne Schichten des absorbierenden Artikels,
z.B. die Oberlage (bekannt z.B. als körperseitige Lage bzw. Liner)
und die hintere Lage (auch z.B. als äußere Abdeckung bekannt), miteinander
zu verbinden. Klebstoffe wurden auch verwendet, um einzelne Stücke, z.B.
Befestiger und Beinelastike, mit dem Artikel verbinden zu können. In
vielen Fällen
bildet das miteinander Verbinden der Komponenten eine laminierte
Struktur, in der Klebstoff zwi schen Materialien (wie z.B. Schichten
aus Polymerfilm und/oder Schichten aus gewobenen oder ungewobenen
Stoffen) sandwichartig angeordnet ist, die die Komponenten darstellen,
die miteinander verbunden sind.
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In vielen Beispielen wird ein heißgeschmolzener
Klebstoff, d.h., eine Polymerformel, die erwärmt wird, um im wesentlichen
das Material vor der Anwendung auf eines oder beide Materialien
zu verflüssigen,
wenn ein Laminat hergestellt wird, bei der Herstellung der laminierten
Struktur verwendet. Obwohl diese Materialien im allgemeinen funktionieren,
können
sie teuer sein und ihre Eigenschaften können verbessert werden. Z.B. kann
die Adhäsion
verbessert werden, um die Erzeugung eines stabileren Laminats zu
unterstützen
(z.B. um die Festigkeit oder Stärke
der Bondverbindung zwischen zwei Komponenten in einem absorbierenden
Wegwerfartikel zu verbessern).
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Es gibt ein Bedürfnis oder einen Wunsch nach
einer Klebstoffzusammensetzung, die ein oder mehrere Betriebseigenschaften
hat, die vergleichbar mit oder besser als eine oder mehrere der
gleichen Eigenschaften (z.B. Verbindungsfestigkeit) eines herkömmlichen
Heißschmelzklebstoffs
sind und die typischerweise weniger als ein herkömmlicher Heißschmelzklebstoff
kostet. Laminierte Strukturen und absorbierende Wegwerfartikel, die
die Klebstoffzusammensetzung verwenden, würden einen Vorteil aus diesen
verbesserten Eigenschaften ziehen. Es gibt auch ein Bedürfnis oder
einen Wunsch nach effizienten Methoden zum Herstellen der Klebstoffzusammensetzung
und nach effizienten Verfahren zum Herstellen der laminierten Strukturen
und der absorbierenden Wegwerfartikel, die die Klebstoffzusammensetzung
verwenden.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist im
allgemeinen auf Klebstoffzusammensetzungen aus amorphem Polyalphaolefin
gerichtet, die eine verbesserte Klebfestigkeit bzw. Haftfestigkeit
durch das Hinzufügen
von kristallinem Polypropylen haben. Die Klebstoffzusammensetzungen
haben bessere Betriebseigenschaften, z.B. Abscherklebfestigkeit
und Abschälklebfestigkeit,
als herkömmliche
Heißschmelzklebstoffe
bzw. Heißkleber
und können
weniger als herkömmliche
Heißschmelzklebstoffe
kosten.
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Die Kombination aus amorphem Polyalphaolefin
(APAO = Amorphous Polyalphaolefin) und kristallinem Polypropylen
besitzt gewünschte
Klebeigenschaften und kann verwendet werden, um laminierte Strukturen
und absorbierende Wegwerfartikel herzustellen. Die Klebstoffzusammensetzungen
der Erfindung können für einem
weiten Bereich von Substraten angewendet werden, einschließlich ungewobenen
Materialien, gewobenen Materialien und Filmen bzw. Schichten. Der
Klebstoff kann in einem Spiralmuster bzw. Wirbelmuster aufgetragen
werden, kann schmelzgeblasen werden oder kann unter Verwendung irgendeiner
geeigneten Technik, die für
Heißschmelzklebstoffe
geeignet ist, aufgetragen werden.
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Ohne an irgendeine bestimmte Theorie
gebunden zu sein, scheint es, dass ein derart großer Unterschied
zwischen der Klebfestigkeit der Klebstoffzusammensetzungen der Erfindung
und den herkömmlichen Klebstoffen
aus amorphem Polyalpholefin der Kristallisation von kristallinem
oder isotaktischem Polyproplen zuzuschreiben ist, das eine stoffliche
Intermolekularverbindung der Matrix von APAO erzeugt.
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Wie vorstehend erläutert wurde,
kann ein Material, das eine Kombination aus einem APAO und einem kristallinem
Polypropylen aufweist, weniger kosten als ein herkömmlicher
Heißschmelzklebstoff.
Im allgemeinen beruht dies darauf, dass die herkömmlichen Heißschmelzklebstoffe
typischerweise durch Kombi nieren mehrerer Komponenten hergestellt
werden, einschließlich
eines Polymers oder von Polymeren für kohäsive Festigkeit; von Harzen,
Klebrigmachern oder anderen Materialien im allgemeinen mit niedrigem
Molekulargewicht für
die Klebfestigkeit; von Viskositätsmodifizierern,
z.B. Ölen
oder wachsähnlichen
Materialien; und von weiteren Zusätzen (z.B. Antioxidantien).
In einigen Ausführungsformen
der Erfindung stellt eine Kombination aus dem APAO und dem kristallinen
Polypropylen alleine verbesserte Klebeigenschaften im Vergleich
zu herkömmlichen
Heißschmelzklebstoffen
bereit. Aber es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung Klebstoffzusammensetzungen
umfasst, die ausgewählte
amporphe Polyalphaolefine und kristalline Polyprophylene enthalten,
die mit weiteren Zusätzen
oder Materialien kombiniert sind.
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Ein weiterer Vorteil, der in einigen
Ausführungsformen
der Erfindung vorhanden ist, besteht darin, dass das Material der
Erfindung in herkömmlichen
Heißklebstoffverarbeitungseinrichtungen
verwendet werden kann. Das Klebstoffmaterial bzw. der Klebstoff
kann somit in einer Einrichtung verwendet werden, die bereits zum
Zwecke der Verarbeitung eingerichtet wurde und die herkömmliche
Heißschmelzklebstoffe
verwendete.
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Abgesehen davon, ob Klebstoffzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung weniger als herkömmliche Heißschmelzklebstoffe kosten oder
nicht, haben wir herausgefunden, das beispielhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verbesserte Eigenschaften im Vergleich
mit den Eigenschaften herkömmlicher
Heißschmelzklebstoffe
haben. Diese Betriebsvorteile können
die Verarbeitung und die Anwendung von Klebstoffzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung in einer modifizierten Einrichtung für herkömmlichen
Heißschmelzklebstoff
rechtfertigen, oder in einer Einrichtung, die speziell für Zwecke
der Verarbeitung und Anwendung von Klebstoffzusammensetzungen der
vorliegenden Erfindung ausgelegt und aufgebaut worden ist. Zudem
können
die Vorteile Klebstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung
in manchen Beispielen rechtfertigen, die höhere Kosten haben als herkömmliche
Heißschmelzklebstoffe.
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Diese und weitere Merkmale, Aspekte
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden
Beschreibung den angehängten
Ansprüchen
und den beiliegenden Zeichnungen besser ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 gibt
symbolische Darstellungen von syndiotaktischen, isotaktischen und
ataktischen Konfigurationen eines Polymers wieder;
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2 gibt
eine visuelle Darstellung eines Streu-Micellen-Modells (fringed-micelle model) eines
Materials wieder, das sowohl amorphe als auch kristalline Bereiche
hat;
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3 zeigt
ein schematisches Diagramm einer Version eines Verfahrens und einer
Vorrichtung zum Herstellen, Verarbeiten und Ausgeben einer Klebstoffzusammensetzung;
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4A zeigt
eine Version eines Rückkoppelsteuerschemas;
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4B zeigt
eine Version eines Gegenkoppelsteuerschemas;
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5 zeigt
eine Version eines Prozesssteuersystems;
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6 zeigt
eine Version eines Prozesses zum Herstellen eines Laminats, das
eine Klebstoffzusammensetzung aufweist;
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7A zeigt
eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Version eines Laminats;
und
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7B zeigt
eine perspektivische Schnittsansicht eines Testflächenschnitts
von einer Version eines Laminats.
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Detaillierte Beschreibung der vorliegend
bevorzugten Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung ist im allgemeinen auf Klebstoffzusammensetzungen
gerichtet, die amorphes Polyalphaolefin (APAO) und kristallines
Polypropylen aufweisen. Klebstoffzusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung haben im allgemeinen bessere Eigenschaften und kosten
typischerweise weniger als herkömmliche
Heißschmelzklebstoffe.
Zudem können
diese Zusammensetzungen typischerweise unter Verwendung herkömmlicher
Einrichtungen für die
Heißschmelzklebstoffverarbeitung
verarbeitet und angewendet werden. Im allgemeinen ist eine neue
Einrichtung bzw. Vorrichtung für
die Verwendung der Klebstoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung nicht
notwendig.
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Bevor beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben werden, ist es nützlich, eine Anzahl von Ausdrücken für die Zwecke
dieser Anmeldung zu definieren. Diese Definitionen werden bereitgestellt, um
dem Leser dieses Dokuments zu helfen.
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"Ungewobener" Stoff oder ungewobenes
Material bzw. ungewobenen Materialbahn bedeutet ein Material mit
einer Struktur von einzelnen Fasern oder Fäden, die übereinanderliegen aber nicht
in einer gleichmäßigen oder
identifizierbaren Art und Weise, wie in einer Maschenware. Ungewobene
Stoffe oder bahnförmige Materialien
wurden aus vielen Prozessen hergestellt, z.B. aus Schmelzblasprozessen,
Spinnbondprozessen, Luftlegeprozessen und Prozessen für gebondeten,
kardierten Stoff. Das Basisgewicht der ungewobenen Stoffe wird im
allgemeinen in Unzen des Materials pro Quadrat Yard (osy) oder Gramm
pro Quadratmeter (gsm) ausgedrückt
und die Faserdurchmesser werden für gewöhnlich in Mikrometer ausgedrückt (beachte:
zum Umwandeln von osy in gsm, multipliziere osy mit 33,91).
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"Gewobener" Stoff oder gewobenes
Material bzw. Materialbahn bedeutet ein Stoff oder ein Material, der
oder das eine Faserstruktur, Filamente oder Fäden enthält, die in einer geordneten,
ineinander greifenden Art und Weise angeordnet sind. Gewobene Stoffe
enthalten typischerweise ineinander greifende Fasern in einer "Kett-" und einer "Füll"-Richtung. Die Kettrichtung entspricht
der Länge
der Stoffs während
die Füllrichtung der
Breite des Stoffes entspricht. Gewobene Stoffe können z.B. auf einer Vielzahl
von Webstühlen
bzw. Webmaschinen, einschließlich,
aber nicht darauf beschränkt,
Schützenwebmaschinen,
Greiferwebmaschinen, Geschosswebmaschinen, Luftstromwebmaschinen
und Wasserstrommaschinen, hergestellt werden.
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"Spinnbondfasern" oder "Spundbondfasern" bedeuten Fasern
mit kleinem Durchmesser, die typischerweise durch extrudieren geschmolzenen
thermoplastischen Materials als Filamente bzw. Fasern von einer
Vielzahl von feinen Kapillarien bzw. Düsen einer Spinnmaschine hergestellt
werden, die kreisförmig
ist oder eine andere Konfiguration hat, wobei der Durchmesser der
extrudierten Filamente dann schnell reduziert wird, wie z.B. in
dem U.S. Patent 4,340,563 für
Appel et. al. und dem U.S. Patent 3,692,618 für Dorschner et al., dem U.S.
Patent 3,802,817 für
Matsuki et al., den U.S. Patenten 3,338,992 und 3,341,394 für Kinney,
dem U.S. Patent 3,502,763 für
Hartman, dem U.S. Patent 3,502,538 für Petersen und dem U.S. Patent
3,542,615 für Dobo
et al. beschrieben wird, von denen je des durch Bezugnahme in seiner
Gesamtheit und in einer Art und Weise, die mit dem vorliegenden
Dokument konsistent ist, aufgenommen wird. Spinnverbundene Fasern
werden abgeschreckt und sind im allgemeinen nicht klebrig, wenn
sie auf einer Sammeloberfläche
abgelagert werden. Spinnverbundene Fasern sind im allgemeinen kontinuierlich
und haben oft Durchschnittsdurchmesser größer als ungefähr 7 Mikrometer
und insbesondere zwischen ungefähr
10 bis 30 Mikrometer. Ein spinnverbundenes Material, eine Schicht
oder ein spinnverbundenes Substrat haben spinnverbundene (oder spinngebondete)
Fasern.
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Der Ausdruck "schmelzgeblasene Fasern" bedeutet Fasern,
die durch Extrudieren eines geschmolzenen, typischerweise von Natur
aus thermoplastischen Materials durch eine Vielzahl von feinen,
für gewöhnlich kreisförmigen Gießdüsen bzw.
-kapillarien als geschmolzene Fäden
oder Filamente in konvergierenden Hochgeschwindigkeitsströmen aus
erwärmten
bzw. geheizten Gas (z.B. Luft) hergestellt werden, die die Filamente aus
geschmolzenen Material reduzieren, um ihren Durchmesser zu reduzieren,
der bis zu einem Mikrofaserdurchmesser sein kann. Danach werden
die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeitsgasstrom
getragen und auf einer Sammelfläche
abgelagert, um eine Materialbahn bzw. einen Stoff aus zufällig verteilten,
schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Ein solcher Prozess ist z.B.
in dem U.S. Patent 3,849,241 für Butin
offenbart. Schmelzgeblasene Fasern sind Mikrofasern, die kontinuierlich
oder diskontinuierlich sein können,
im allgemeinen kleiner als 10 Mikrometer im Durchmesser sind und
im allgemeinen selbst bindend bzw. selbsthaftend sind, wenn sie
auf einer Sammelfläche
abgelagert werden.
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Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "Mikrofasern" Fasern mit kleinem
Durchmesser, die einen Durchschnittsdurchmesser nicht größer als
ungefähr
100 Mikrometer haben, z.B. einen Durchmesser von ungefähr 0,5 Mikrometer
bis ungefähr
50 Mikrometer. Spezifischer können
Mikrofasern auch einen Durchschnittsdurchmesser von ungefähr 1 Mikrometer
bis ungefähr
20 Mikrometer haben. Mikrofasern, die einen Durchschnittsdurchmesser
von ungefähr
3 Mikrometer oder weniger haben, werden allgemein als ultrafeine Mikrofasern
bezeichnet. Eine Beschreibung eines exemplarischen Verfahrens zum
Herstellen von ultrafeinen Mikrofasern kann z.B. in dem U.S. Patent
Nr. 5,213,881 mit dem Titel " Nonwowen
Web With Improved Barrier Properties" (Ungewobenes Material mit verbesserten
Grenzeigenschaften) gefunden werden.
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"Amorphes
Polyalphaolefin" bezieht
sich auf ein Polymer, das statistische Copolymere oder Terpolymere
von Ethylen, Propylen, Buten und andere im wesentlichen amorphe
oder semikristalline Propylen-Ethylenpolymere enthält. Geeignet
enthält
das amorphe Polyalphaolefin (APAO) zwischen ungefähr 20% und
80% Copolymere oder Terpolymere und zwischen ungefähr 20% und
ungefähr
80% andere im wesentlichen amorphe oder semikristalline Propylen-Ethylenpolymere.
In Alternative enthält
das APAO zwischen ungefähr
30% und ungefähr
70% Copolymere oder Terpolymere und zwischen ungefähr 30% und
ungefähr
70% andere Substanzen im wesentlichen amorphe oder semikristalline
Propylen-Ethylenpolymere. Als noch weitere Alternative enthält das APAO
zwischen ungefähr
40% und ungefähr
60% Copolymere oder Terpolymere und zwischen ungefähr 40% und
ungefähr
60% weitere im wesent lichen amorphe oder semikristalline Propylen-Ethylenpolymere.
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"Kristallines
Polypropylen" bezieht
sich auf bestimmte Homopolymer-Polypropylene mit mindestens 40%
Kristallinität
und auch auf bestimmte Polypropylen-Copolymere mit mindestens 40%
Kristallinität.
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"Herkömmlicher
Heißschmelzklebstoff" bedeutet ein Material,
das im allgemeinen mehrere Komponenten aufweist. Diese Komponenten
enthalten typischerweise ein Polymer oder mehrere Polymere, um eine kohäsive Festigkeit
bereitstellen zu können
(z.B. alipathische Polyolefine, z.B. Poly(Ethylen-Co-Propylen)Copolymer;
Ethylen Vinyl Acetat Copolymere; Styren-Butadien oder Styren-Isopren-Block-Copolymere; usw.);
einen Harz bzw. Kunststoff oder ähnliche
analoge Materialien (manchmal als Klebvermittler bezeichnet)(z.B. Kohlenwasserstoffe,
destilliert aus Petroleumdestillaten; Terpentinharze (rosins) und/oder
Harzester; Terpene, gewonnen z.B. aus Holz oder Zitrus usw.) eventuell
Wachse, Weichmacher oder andere Materialien, um die Viskosität modifizieren
zu können
(d.h. die Flieseigenschaft bzw. das Fliesvermögen) (Beispiele dieser Material
enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Mineralöl, Polybuten,
Paraffinöle,
Esteröle
und ähnliche); und/oder
weitere Additive, die enthalten, aber nicht darauf beschränkt sind,
Antioxidantien oder andere Stabilisierer. Ein typisches Heißschmelzklebstoffmaterial
kann von ungefähr
15 bis ungefähr
35 Gewichtsprozent Polymer oder Polymere mit kohäsiver Festigkeit; von ungefähr 50 bis
ungefähr
65 Gewichtsprozent Kunststoff bzw. Harz oder einen anderen oder
andere Klebvermittler; von mehr als null bis ungefähr 30 Gewichtsprozent Weichmacher
oder andere Viskositätsmodifizierer;
und optional weniger als ungefähr
1 Gewichtsprozent Stabilisierer oder andere Zusätze enthalten. Es wird darauf
hingewiesen, dass andere Klebstoffzubereitungen, die unterschiedliche
Gewichtsprozente dieser Komponenten aufweisen, möglich sind.
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Obwohl bestimmte Versionen der vorliegenden
Erfindung nur Kombinationen aus einem APAO und kristallinem Polypropylen
aufweisen, sollte verstanden werden, dass andere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Komponenten zusätzlich zu Kombinationen von
APAO und kristallinem Polypropylen aufweisen.
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Heißgeschmolzen verarbeitbar" bedeutet, dass eine
Klebstoffzusammensetzung unter Verwendung eines Heißschmelz-Behälters verflüssigt werden
kann (d.h., eines Systems, in dem die Zusammensetzung derart erwärmt wird,
dass sie im wesentlichen in flüssiger
Form ist) und über
eine Pumpe (z.B. eine Zahnradpumpe oder Verdrängerpumpe) von dem Behälter zu
dem Ort der Anwendung in der Nachbarschaft eines Substrats oder
eines anderen Materials oder eines anderen Behälters, Systems oder einer Einzeloperation
(z.B. eines separaten Systems, das eine zusätzliche Pumpe oder zusätzliche
Pumpen zum Liefern des Klebstoffs zum Ort der Anwendung enthält) transportiert
wird. Heißschmelz-Behälter, die
hauptsächlich
zur Verflüssigung eines
Heißschmelzklebstoffes
verwenden werden, arbeiten typischerweise in einem Bereich von ungefähr 100° Fahrenheit
bis ungefähr
450° Fahrenheit. Im allgemeinen geht die im wesentlichen
verflüssigte
Klebstoffzusammensetzung durch eine Düse oder eine Düsenbank
am Ort der Anwendung, kann aber durch eini ge andere mechanische
Elemente, z.B. einen Schlitz, hindurch gehen. Eine heißgeschmolzen
verarbeitbare Klebstoffzusammensetzung unterscheidet sich von einer
Zusammensetzung, die einen herkömmlichen
Extruder benötigt,
und den eingestellten Drücken
und Temperatureigenschaften eines Extruders, um die Zusammensetzung
zu verflüssigen,
zu mischen und/oder zu fördern.
Obwohl ein Heißschmelz-Behälter und
eine Heißschmelz-Pumpe
in einem Heißschmelz-Verarbeitungssystem
Klebstoffzusammensetzungsvisikositäten in einen Bereich von ungefähr 1000
Zentipoise bis ungefähr
10000 Zentipoise handhaben können,
kann ein Extruder Klebstoffzusammensetzungsviskositäten in dem
Bereich von ungefähr
10000 Zentipoise bis zu Viskositäten
von mehreren 100000 Zentipoise handhaben und verarbeiten. Ein Vorteil
einiger Klebstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung besteht
darin, dass die Zusammensetzungen heißschmelzverarbeitbar sind;
d.h. die Kombination aus APAO und kristallinem Polypropylen kann
im wesentlichen in einem Heißschmelz-Behälter verflüssigt werden
und dem Ort der Anwendung über
eine Pumpe zugeführt
werden. Wie zuvor erwähnt
wurde, können
jedoch einige Klebstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung
diesen speziellen Vorteil nicht haben.
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Wenn nicht anders verwendet bedeuten "laminierte Struktur" oder "Laminat" eine Struktur, in
der eine Schicht, ein Material, eine Komponente, eine Materialbahn
oder ein Substrat per Klebstoff zumindest teilweise mit einer weiteren
Schicht, einem weiteren Material, einer weiteren Komponente, einer
weiteren Materialbahn oder einem weiteren Substrat verbunden ist.
Wie in dieser Anmeldung erwähnt
wird, können
eine Schicht, ein Material, eine Komponente, eine Materialbahn oder
ein Substrat übereinander
gefaltet werden und mit sich selbst verklebt werden, um eine "laminierte Struktur" oder ein "Laminat" herstellen zu können.
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"Polymer" wie hier verwendet,
enthält
allgemein, ist aber nicht darauf beschränkt, Homopolymere, Copolymere
z.B. Block-, Graft-Copolymere, -Terpolymere, statistische Copolymere,
Terpolymere und alternierende Copolymere, Terpolymere und Mischungen
und Modifikationen davon. Wie in diesem Dokument erläutert wird,
können
Polymere unterschiedliche Konfigurationen annehmen, einschließlich isotaktische,
ataktische und syndiotaktische Konfigurationen. "Konfigurationen" beschreibt jene Anordnungen von Atomen,
die nicht geändert
werden können,
außer
durch Brechen und Neubilden primärer
chemischer Bindungen (z.B. kovalenter Bindungen). Im Unterschied
beschreibt "Konformation" Anordnungen, die
durch Rotieren von Gruppen und Atomen um einzelne Bindungen geändert werden
können.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine einzelne Polymerkette derart
synthetisiert werden kann, dass einige Abschnitte der Kette eine
isotaktische Konfiguration und einige Abschnitte der Kette eine
ataktische Konfiguration haben können.
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Ein graphisches Beispiel stellt eine
zusätzliche
Beschreibung der Konfigurationstypen, die vorstehend erwähnt wurden,
bereit. Wenn eine Primärkette
in einem vollständig
ausgestreckten, planaren, Zick-Zackkonformation 1100 dargestellt
wird, wird die sich ergebende Konfiguration, wenn alle Substituentengruppen
R 1102 an dem Polymer über
(dargestellt in 1B) oder unter (nicht
dargestellt) der Ebene der Hauptkette sind, als "isotaktisch" bezeichnet. Wenn Substituentengruppen
wechselnd über
und unter der Ebene liegen, wird diese Konfiguration als "syndiotaktisch" (gezeigt in 1A) bezeichnet. Eine zufällige Sequenz
aus Substituenten, die über
und unter der Ebene liegen, wird als eine "ataktische" Konfiguration (in 1C gezeigt)
bezeichnet. Ein Polymer oder ein Bereich eines Polymers, der eine
isotaktische Konfiguration hat, kann wahrscheinlicher Eigenschaften
einer kristallinen Struktur annehmen. Reine isotaktische Polymere
sind selten. Zum Zwecke dieser Erfindung bezieht sich der Ausdruck "isotaktisches Polymer" auf einem Polymer,
der mindestens 60% istotaktisch ist, geeignet mindestens 70% isotaktisch
und in Alternative mindestens 80% isotaktisch ist. Ein Polymer oder
ein Bereich eines Polymers, der eine ataktische Konfiguration hat,
nimmt wahrscheinlicher Eigenschaften einer amorphen Struktur an.
Ein ataktischer Polymer kann eine bestimmte Kristallinität annehmen,
aber der Grad der Kristallinität
ist typischerweise geringer als 20% oder geringer als 15%. Zum Zwecke
dieser Erfindung bezieht sich der Ausdruck "ataktisches Polymer" auf ein Polymer, das nicht 100% ataktisch
sein kann, aber mindestens 90% ataktisch ist. Ähnlich kann der Ausdruck "amorphes Polymer" eine bestimmte Kristallinität für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung annehmen, aber der Grad der Kristallinität t typscherweise
kleiner als 20% oder geringer als 15%. Und ein Polymer oder ein
Bereich eines Polymers, der eine syndiotaktische Konfiguration hat,
kann Eigenschaften einer kristallinen Struktur annehmen, aber bis
zu einem Grad kleiner als der Grad der Kristallinität in einer
isotaktischen Konfiguration.
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In dieser Anmeldung bedeutet "Faser-Micellen-Modell" ein theoretisches
Konstrukt, das Polymerstrukturen charakteri siert, die sowohl kristalline 150 auch
als amorphe 152 Bereiche haben (eine Version einer graphischen
Darstellung einer Faser-Micellen-Struktur wird in 2 angegeben). Dieses Modell kann verwendet werden,
um die Struktur eines ataktischen Polymers und eines isotaktischen
Polymers einzeln zu charakterisieren, d.h., dass jedes Polymer sowohl
kristalline Bereiche als auch amorphe Bereiche hat. Wie vorstehend erläutert wurde,
hat das isotaktische Polymer wahrscheinlich einen größeren Grad
von Kristallinität
im Vergleich zu einem ataktischen Polymer. Zudem kann dieses Modell
verwendet werden, um die Struktur eines Gemisches aus isotaktischem
Polymer und ataktischem Polymer zu kennzeichnen. Es sollte verstanden
werden, dass dieses Modell eine mögliche Betrachtung der Eigenschaften
der vorliegenden Erfindung bereitstellt und in keinem Fall ihren
Bereich beschränkt.
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Eine Version einer Klebstoffzusammensetzung,
die die Merkmale der vorliegenden Erfindung hat, umfasst ein APAO,
z.B. einen Buten-1-Copolymer mit Ethylen oder Propylen, oder einen
Buten-1-Terpolymer mit Ethylen und Propylen, mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel
von ungefähr
5.000 bis ungefähr
30.000, genauer von ungefähr
10.000 bis ungefähr
20.000. Das Buten-1-Copolymer sollte ungefähr 20% bis ungefähr 25% im
Gewicht Buten-1 oder ungefähr
30% bis ungefähr
55% im Gewicht Buten-1 enthalten und ein Gleichgewicht des Comonomers
oder der Comonomere. In Alternative kann das APAO einen Ethylen-Propylen-Copolymer
enthalten, der bis zu 80% Ethylen hat. Ein Beispiel eines kommerziell
verfügbaren
APAO, das zur Verwendung in der Erfindung geeignet ist, ist REXTAC® 2730 oder
RT 2730, das von der Huntsman Corporation, Salt Lake City, Utah
verfügbar
ist.
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Die Zusammensetzung enthält auch
kristallines Polypropylen, das einen Grad der Kristallinität von ungefähr 40% oder
mehr, genauer von ungefähr
60% oder mehr, insbesondere von ungefähr 80% oder mehr und ein Molekulargewicht-Zahlenmittel von
ungefähr
3000 bis ungefähr
200.000, insbesondere von ungefähr 10.000
bis ungefähr
100.000 hat. Ein Beispiel eines kommerziell erhältlichen, kristallinen Polypropylens,
das zur Verwendung in der Erfindung geeignet ist, ist ein isotaktisches
Polypropylen, das von Sigmar-Aldrich erhältlich ist. Das kristalline
Polypropylen kann auch syndiotaktisches Polypropylen oder Kombinationen
aus isotaktischem und syndiotaktischem Polypropylen enthalten. Die
Klebstoffzusammensetzung ist bei einer Temperatur von ungefähr 450 Grad
Fahrenheit oder weniger, genauer bei einer Temperatur von ungefähr 400 Grad Fahrenheit
oder weniger, insbesondere bei einer Temperatur von ungefähr 375 Grad
Fahrenheit oder weniger und geeignet bei einer Temperatur von ungefähr 350 Grad
Fahrenheit oder weniger heißschmelzverarbeitbar.
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Die Klebstoffzusammensetzung kann
einen Schmelzindex zwischen ungefähr 200 und ungefähr 2000 Gramm
pro 10 Minuten oder zwischen ungefähr 400 und ungefähr 1800
Gramm pro 10 Minuten oder zwischen ungefähr 500 und ungefähr 1500
Gramm pro 10 Minuten haben, wie unter Verwendung des Verfahrens
ASTM D 1238,230°C/216
kg bestimmt wird. Der Schmelzindex ist abhängig von der Kristallinität, dem Molekulargewicht
und der Molekulargewichtsverteilung des Polymers, der in der Klebstoffzusammensetzung
enthalten ist.
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In einigen Ausführungsformen der Erfindung
ist das APAO in einer Menge von ungefähr 70 bis ungefähr 90 Gewichtsprozent
und das kristalline Polypropylen in einer Menge von ungefähr 10 bis
ungefähr
30 Gewichtsprozent vorhanden. In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das APAO in einer Menge von ungefähr 73 bis
ungefähr
87 Gewichtsprozent und das kristalline Polypropylen ist in einer
Menge von 13 bis ungefähr
27 Gewichtsprozent vorhanden. In noch einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das APAO in einer Menge von ungefähr 75 bis
ungefähr
85 Gewichtsprozent und das kristalline Polypropylen in einer Menge
von ungefähr
15 bis ungefähr
25 Gewichtsprozent vorhanden. Für
Zwecke dieser Erfindung ist Gewichtsprozent als die Masse des einen
Typs von Polymer (z.B. APAO) in der Klebstoffzusammensetzung geteilt
durch die Summe aus den Massen der anderen Typen des Polymers (z.B.
APAO und kristallines Polypropylen) in der Klebstoffzusammensetzung
plus die Masse(n) irgendeiner zusätzlichen Komponente bzw. irgendwelcher
zusätzlichen
Komponenten, die in der Klebstoffzusammensetzung vorhanden sein
können,
wobei dieser Wert mit 100 multipliziert wird. So, wenn wir z.B.
eine Klebstoffzusammensetzung bilden, die 80 Gramm von APAO mit
20 Gramm von kristallinen Polypropylen aufweist, enthält die Kombination
80 Gewichtsprozent APAO.
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In einem weiteren Aspekt umfasst
die Erfindung laminierte Strukturen, die Ausführungsformen der Klebstoffzusammensetzung,
wie vorstehend beschrieben, verwenden. Z.B. weist eine Version der
laminierten Struktur der vorliegenden Erfindung eine erste Schicht
und eine zweite Schicht auf, worin mindestens ein Abschnitt der
ersten Schicht an mindestens einem Abschnitt der zweiten Schicht
unter Verwen dung einer Klebstoffzusammensetzung angebracht ist,
die die gleiche oder eine analoge zu einer oder mehrerer der vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen
ist, und worin die laminierte Struktur eine verbesserte, dynamische Abschälfestigkeit,
eine verbesserte dynamische Abscherfestigkeit und eine verbesserte
Zeit des statischen Abschälfehlers
relativ zu herkömmlichen
Heißschmelz-Klebstoffzusammensetzungen
hat.
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Bei jeder der laminierten Strukturen,
die vorstehend beschrieben wurden, kann die erste Schicht und die
zweite Schicht Teil ein und desselben Substrats sein. D.h., das
Substrat kann gefaltet werden und mit sich selbst unter Verwendung
einer Klebstoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verbunden
werden.
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Zudem können die erste Schicht, die
zweite Schicht oder beide Schichten eine Vielzahl von Materialien aufweisen,
einschließlich,
aber nicht darauf beschränkt,
eines ungewobenen Materials (z.B. ein walzgebondetes (necked bonded)
oder ein spinnverbundenes Material); eines Films; eines gewobenen
Materials; und eines Substrats, das zelluloses Material, thermoplastisches
Material oder beides aufweist; einigen Kombinationen aus diesen;
oder ähnliches.
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In noch einem weiteren Aspekt kann
ein absorbierender Artikel hergestellt werden, der eine Klebstoffzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung und/oder eine laminierte Struktur der
vorliegenden Erfindung verwendet. Z.B. weist eine Ausführungsform
des absorbierenden Artikels der vorliegenden Erfindung eine flüssigkeitsdurchlässige Oberlage,
eine flüssigkeitsundurchlässige hintere
Lage; und eine laminierte Struktur auf, die Merkmale der vorliegenden
Erfindung hat, z.B. eine Ausführungsform
oder mehrere der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ein Teil oder
alles der hinteren Lage kann die laminierte Struktur enthalten; ein
Teil der oder die gesamte Oberlage kann die laminierte Struktur
enthalten; die laminierte Struktur kann direkt oder indirekt an
der hinteren Lage, der Oberlage oder beidem angebracht sein; oder
eine laminierte Struktur oder laminierte Strukturen können in
einigen Kombinationen dieser vorhanden sein.
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Zusätzlich zu verschiedenen Ausführungsformen
der Klebstoffzusammensetzung, der laminierten Strukturen und der
absorbierenden Produkte der vorliegenden Erfindung umfasst die vorliegende
Erfindung auch Verfahren zum Herstellen dieser Zusammensetzungen,
Strukturen und hergestellten Artikel.
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Eine Ausführungsform eines Verfahrens
zum Herstellen einer laminierten Struktur mit Merkmalen der vorliegenden
Erfindung weist die Schritte des Bereitstellens eines ersten Substrats;
des Bereitstellens eines zweiten Substrats; des Bereitstellens eines
APAO mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von ungefähr 20.000
bis ungefähr
60.000, genauer von ungefähr
25.000 bis ungefähr
50.000; und das Bereitstellen eines isotaktischen Polypropylens,
nämlich
eines kristallinen Polypropylens mit einem Grad der Kristallinität von ungefähr 40% oder
mehr, genauer von ungefähr
60% oder mehr, und insbesondere von ungefähr 80% oder mehr und eines
Gewichtsdurchschnitt-Molekulargewichts von ungefähr 20.000 bis ungefähr 300.000,
insbesondere von ungefähr
35.000 bis ungefähr
200.000. Das APAO und das kri stalline Polypropylen werden derart
erwärmt, dass
sie ausreichend verflüssigt
für das
Mischen sind. Das erwärmte
APAO und das erwärmte
kristalline Polypropylen werden gemischt, um eine Klebstoffzusammensetzung
ausbilden zu können,
die schmelzverarbeitbar bei einer Temperatur von weniger als ungefähr 450 Grad
Fahrenheit, genauer von weniger als ungefähr 400 Grad Fahrenheit, und
insbesondere von weniger als ungefähr 375 Grad Fahrenheit und
geeignet von weniger als 350 Grad Fahrenheit ist. Die Klebstoffzusammensetzung
wird auf ein erstes Substrat, auf ein zweites Substrat oder auf
beide Substrate aufgetragen. Mindestens ein Abschnitt des ersten
Substrats wird mit mindestens einem Abschnitt des zweiten Substrats
derart vereint, dass ein Teil oder alles der aufgetragenen Klebstoffzusammensetzung
zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet
ist.
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Bei einigen Verfahren der vorliegenden
Erfindung ist das APAO in einer Menge von ungefähr 70 bis ungefähr 90 Gewichtsprozent
und das kristalline Polypropylen in einer Menge von ungefähr 10 bis
ungefähr 30
Gewichtsprozent vorhanden. In anderen Verfahren der Erfindung ist
das APAO in einer Menge von ungefähr 73 bis ungefähr 87 Gewichtsprozent
und das kristalline Polypropylen in einer Menge von ungefähr 13 bis
ungefähr
27 Gewichtsprozent vorhanden. In noch einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das APAO in einer Menge von ungefähr 75 bis
ungefähr
85 Gewichtsprozent und das kristalline Polypropylen in einer Menge von
ungefähr
15 bis ungefähr
25 Gewichtsprozent vorhanden.
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Es sollte verstanden werden, dass
das APAO und das kristalline Polypropylen erwärmt und an einem Ort gemischt
werden können,
der nicht dem Ort entspricht, wo das Laminat hergestellt wird. Z.B.
können
das APAO und das kristalline Polypropylen unter Verwendung eines
Extruders/Sigmamessermischers oder einer Heißschmelzverarbeitungseinrichtung
an einem ersten geographischen Ort gemischt werden. Die Mischung kann
dann abkühlen
und verarbeitet werden, um eine feste Form herzustellen (z.B. einen
Block oder einen Ziegel). Die Mischung aus APAO/kristallinem Polypropylen
fester Form könnte
dann von dem ersten geographischen Ort zu einem Ort transportiert
werden, wo ein Laminat hergestellt werden soll. Die Mischung in
fester Form würde
einfach erwärmt
werden, um im wesentlichen die Klebstoffzusammensetzung vor ihrer
Verwendung für
die Herstellung eines Laminats verflüssigen zu können.
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Es sollte verstanden werden, dass
ein Verfahren mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung unterschiedliche
Folgen von Schritten umfasst, durch die die Klebstoffzusammensetzung
hergestellt wird, Z.B. kann das APAO in einem ersten Behälter erwärmt werden.
Das kristalline Polypropylen könnte
in einem zweiten Behälter
vor, nach oder gleichzeitig mit dem Erwärmen des APAO erwärmt werden.
Die beiden im wesentlichen verflüssigten
Polymere könnten
dann in dem ersten Behälter,
dem zweiten Behälter
oder einem dritten Behälter
gemischt werden. In Alternative kann entweder APAO oder das kristalline
Polypropylen in einem Behälter erwärmt werden,
und nachdem das ausgewählte
Polymer im wesentlichen verflüssigt
worden ist, könnte
das verbleibende Polymer dem gleichen Behälter hinzugefügt werden,
um erwärmt
und gemischt zu werden. In einer anderen Alternative könnten das
APAO und das kristalline Polypropylen dem gleichen Behälter hinzugefügt werden,
um gleichzeitig erwärmt
und gemischt zu werden. In anderen Worten umfasst unsere Erfindung verschiedene
Verfahren und Sequenzen, durch die ausgewählte Mengen von APAO und kristallinem
Polypropylen (plus irgendwelchen anderen optionalen Additiven) erwärmt und
gemischt werden können,
um eine Klebstoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung herstellen
zu können.
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Die vorhergehende Erläuterung
geht davon aus, dass APAO und das kristalline Polypropylen im wesentlichen
eine feste Form bei Zimmertemperatur oder bei Temperaturen haben,
die typischerweise in einer Bearbeitungsumgebung, die für Menschen
geeignet ist, vorhanden sind. In dem Ausmaß, dass das APAO oder das kristalline
Polypropylen im wesentlichen in flüssiger Form verfügbar sind,
können
dann diese Schritte, die das Erwärmen
und das Verflüssigen
des Materials (d.h., des bereits flüssigen Materials) bereitstellen,
von den Verfahren der vorliegenden Erfindung weggelassen werden.
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Das Verfahren zum Herstellen der
Klebstoffzusammensetzung mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung
umfasst die Schritte des Bereitstellens bzw. Erzeugens eines APAO
mit einem Gewichtsdurchschnitt-Molekulargewicht von ungefähr 20.000
bis ungefähr
60.000, genauer von ungefähr
25.000 bis ungefähr
50.000, und das Bereitstellen bzw. Erzeugen eines isotaktischen
Polypropylens, nämlich
eines kristallinen Polypropylens mit einem Grad der Kristallinität von ungefähr 40% oder
mehr, genauer von ungefähr
60% oder mehr, und insbesondere von ungefähr 80% oder mehr, und ei nem
Molekulargewicht-Zahlenmittels von ungefähr 3000 bis ungefähr 200.000,
insbesondere von ungefähr
10.000 bis ungefähr
100.000. Das APAO und das kristalline Polypropylen werden derart
erwärmt,
dass sie ausreichend verflüssigt
oder gemischt werden können.
Das erwärmte
APAO und das erwärmte
kristalline Polypropylen werden gemischt, um eine Klebstoffzusammensetzung
herzustellen, die schmelzverarbeitbar bei einer Temperatur von weniger
als ungefähr
450 Grad Fahrenheit, genauer von weniger als ungefähr 400 Grad
Fahrenheit, und insbesondere von weniger als ungefähr 375 Grad
Fahrenheit und geeignet von weniger als ungefähr 350 Grad Fahrenheit ist.
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In einigen Verfahren der vorliegenden
Erfindung ist das APAO in einer Menge von ungefähr 70 bis ungefähr 90 Gewichtsprozent
und das kristalline Polypropylen ist in einer Menge von ungefähr 10 bis
ungefähr 30
Gewichtsprozent vorhanden. In anderen Verfahren der Erfindung ist
das APAO in einer Menge von ungefähr 73 bis ungefähr 87 Gewichtsprozent
und das kristalline Polypropylen in einer Menge von ungefähr 13 bis
ungefähr
27 Gewichtsprozent vorhanden. In noch weiteren Ausführungsformen
der Erfindung ist das APAO in einer Menge von ungefähr 75 bis
ungefähr
85 Gewichtsprozent und das kristalline. Polypropylen in einer Menge
von ungefähr
15 bis ungefähr
25 Gewichtsprozent vorhanden.
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Eine Ausführungsform eines Verfahrens,
in dem eine Klebstoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
mit einer gewünschten
Rate einer Einzeloperation (z.B. einer Einzeloperation, bei der
die Klebstoffzusammensetzung auf ein Substrat oder Substrate aufgetragen
wird, um ein Laminat herstellen zu können) zugemessen oder zugeführt wird,
umfasst die Schritte: Bestimmen der Menge der Klebstoffzusammensetzung, die
verwendet wird, durch die Einheitsoperation pro Einheitszeit; und
erzwungenes Einstellen der volumetrischen Flussrate oder der Massenflussrate
der Klebstoffzusammensetzung derart, dass die Menge der Klebstoffzusammensetzung,
die der Einheitsoperation zugemessen oder zugeführt wird, der Menge der Klebstoffzusammensetzung
entspricht, die von der Einheitsoperation pro Einheitszeit verwendet
wird.
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In der Prozessbeschreibung, die folgt,
werden die Herstellung, die Verarbeitung und die Anwendung der Klebstoffzusammensetzung
beschrieben, die APAO und kristallines Polypropylen enthält. Es sollte
jedoch beachtet werden, dass diese Beschreibung als ein Beispiel
angegeben wird. Weitere Verarbeitungsverfahren und Verarbeitungseinrichtungen
können
verwendet werden, um verschiedene Klebstoffzusammensetzungen der
vorliegenden Erfindung herstellen und liefern zu können.
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3 zeigt
ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 20 und ein
Verfahren zum Sprühen
einer Klebstoffzusammensetzung auf eine sich bewegende Materialbahn 22.
Die Vorrichtung 20 kann ein programmierbares Steuersystem 24 enthalten,
das bei Betrieb mit einem Flusssteuersystem 26 verbunden
ist. Die Kombination aus dem programmierbaren Steuersystem 24 und
dem Flusssteuersystem 26 ist derart aufgebaut, dass die
Zuführung
einer Klebstoffzusammensetzung in flüssiger Form zu der sich bewegenden
Materialbahn 22 gesteuert werden kann. Im allgemeinen wird
eine Klebstoffzusammensetzung in fester Form bei einem Herstellungs ort
erhalten, wo eine Vorrichtung, z.B. die in 3 dargestellte, angeordnet ist. Z.B.
kann eine Heißschmelz-Klebstoffzusammensetzung
als feste Tabletten, Blöcke
oder in irgendeiner anderen Form empfangen werden. Die feste Form
wird dann derart erwärmt,
dass die Heißschmelz-Klebstoffzusammensetzung
in einer Form derart ist, dass sie zugeführt und auf ein Substrat oder
ein anderes Material aufgetragen werden kann. Für gewöhnlich erfordert dies, dass
der erwärmte
Heißschmelzklebstoff
im wesentlich in flüssiger
Form ist. Für
die vorliegende Erfindung kann eine Klebstoffzusammensetzung, die
ein APAO und ein kristallines Polypropylen (z.B. Buten-1-Copolymer
und kristallines Polypropylen) in fester Form aufweist, an einem Herstellungsort
für das
Erwärmen
und Verarbeiten, wie vorstehend beschrieben wurde, empfangen werden.
In Alternative kann das APAO und das kristalline Polypropylen als
separate Komponenten werden, die an dem Herstellungsort gemischt
werden. Wie vorstehend erläutert
wurde, umfasst die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Sequenzen
von Schritten zum Herstellen der Klebstoffzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung. Ein Beispiel der Vorrichtung und der Verfahren zum Erwärmen einer
Klebstoffzusammensetzung oder von Vorgängermaterialien der Klebstoffzusammensetzung
wird unten stehend genauer beschrieben.
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Die Vorrichtung kann auch ein Positionserfassungssystem
enthalten, das derart aufgebaut ist, dass es eine Position einer
sich bewegenden Materialbahn 22 erfasst und in Antwort
darauf ein Signal erzeugt, das zu einem programmierbaren Steuersystem 24 gesendet
wird.
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Wie beispielhaft in 3 dargestellt ist, kann die sich kontinuierlich
bewegende Materialbahn 22 durch irgendeine Einrichtung
zugeführt
werden, die Fachleuten bekannt ist, z.B. durch bekannte Zuführsysteme.
Die sich kontinuierlich bewegende Materialbahn 22 kann
irgendeinen Typ von Schicht oder Materialbahn, z.B. Filme, ungewobene
Materialbahnen, gewobene Materialbahnen, die Fäden aus thermoplastischen Material
enthaltene ein natürliches
Material, z.B. Fäden
aus laminierten Materialien oder Kombinationen davon enthalten. Genauer
kann die sich kontinuierlich bewegende Materialbahn 22 ein
walzgebondetes Laminat ("NBL" = neckedbonded laminate),
das im allgemeinen eine Polyethylenschicht aufweist, die sich sandwichartig
zwischen zwei spinngebundenen Schichten aus Polypropylen befindet
eine spinngebundene Schicht ("SB") aus Polypropylen;
oder eine äußere Abdeckung,
die eine Polyethylenschicht und eine spinngebundene Schicht aus
Polypropylen aufweist, enthalten. Für zusätzliche Einzelheiten, wie NBL
und weitere walzgebondete Materialien ausgebildet werden, vergleiche
US-Patent Nr. 5,336,545 an Morman mit dem Titel "Composite Elastic Necked-Bonded Material" (zusammengesetztes
elastisches walzgebondetes Material), das hier durch Bezugnahme
in seiner Gesamtheit in einer Art und Weise, die konsistent zu dem
vorliegenden Dokument ist, aufgenommen wird.
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Wie unten stehend genauer beschrieben
wird, wird der Klebstoff auf die sich kontinuierlich bewegende Materialbahn 22 in
einem spezifischen Design oder Muster für die nachfolgende Anordnung
oder das nachfolgende Verbinden mit einem weiteren Material besprüht. Das
weitere Material kann das gleiche Material der Materialbahn oder
unterschiedlich zu der Materialbahn sein, auf die der Klebstoff
aufgetra gen worden ist. In einigen Fällen kann Klebstoff auf beide
Substrate aufgetragen werden, bevor sie miteinander vereint werden.
Und, wie vorstehend erwähnt
wurde, kann ein einziges Substrat gefaltet werden und an sich selbst
befestigt werden, um eine laminierte Struktur herstellen zu können.
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Das programmierbare Steuersystem 24 der
vorliegenden Erfindung ist derart aufgebaut, dass es Signale an
ein Flusssteuersystem 26 sendet, das in Antwort darauf
derart ausgelegt ist, dass es das Sprühen des Klebstoffs zur korrekten
Zeit auslöst,
um das gewünschte
Klebstoffmuster auf der sich bewegenden Materialbahn 22 erzeugen
zu können.
Wie beispielhaft in 3 gezeigt
ist, enthält
das Flusssteuersystem 26 eine Klebstoffquelle 28,
die derart ausgelegt ist, das sie Klebstoff durch ein Klebstoffzuführrohr 30 einer
Zumessvorrichtung 32 bzw. Dosiervorrichtung zuführt. Der
Klebstoff kann zu der Zumessvorrichtung 32 mittels einer Einrichtung
zugeführt
werden, die Fachleuten bekannt ist, z.B. unter Verwendung einer
Pumpe.
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Die Zumessvorrichtung 32 ist
derart aufgebaut, dass sie kontinuierlich mindestens einen unabhängigen,
volumetrischen Fluss von Klebstoff einer zugeordneten Düse zuführen kann.
Wie hier verwendet bezieht sich der Ausdruck "volumetrischer Fluss" auf einen Fluss von Klebstoff, der
eine vorgegebene, volumetrische Flussrate hat. Ein solcher "volumetrischer Fluss" kann durch eine
Zumesspumpe mit verdrängung
bereitgestellt werden, die dafür
ausgelegt ist, einen spezifischen volumetrischen Fluss zuzuführen, der
unabhängig
von der Art und Weise ist, mit der der Klebstoff der Zumessvorrichtung 32 zugeführt wird.
Im Ergebnis ist die Zumessvorrichtung 32 für einen
Klebstoff, der eine gegebene Dicke hat, derart aufgebaut, dass sie
eine unabhängige,
vorgegebene Massendurchflussrate des Klebstoffs an jeder Düse bereitstellt.
Andere Klebstoffverarbeitungs- und Zuführsysteme verwenden Druck,
um einen Klebstofffluss bereitstellen zu können.
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Die Zumessvorrichtung 32 der
vorliegenden Erfindung kann derart aufgebaut sein, dass sie einen
einzelnen, volumetrischen Klebstofffluss einer Düse oder einen unabhängigen,
volumetrischen Fluss von Klebstoff jeder aus einer Vielzahl von
Düsen in
Abhängigkeit
von der Anzahl der Düsen
zuführt,
die erforderlich sind, um das gewünschte Klebstoffmuster auf
der sich bewegenden Materialbahn 22 erzeugen zu können. Eine
geeignete Vorrichtung, um die Zumesseinrichtung 32 bereitstellen
zu können,
kann eine Zumesspumpe mit Verdrängung
enthalten, die kommerziell von der May Coating Technologies, Acumeter
Division, erhältlich ist,
einem Unternehmen, das Büros
hat, die in Holliston, Mass. angesiedelt sind, unter der Handelsbezeichnung
19539. Die Zumesseinrichtung 32 kann irgendeine andere
Kolbenpumpe oder Zahnradpumpe enthalten, die Fachleuten bekannt
sind.
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Die Zumesseinrichtung 32 kann
derart aufgebaut sein, dass sie eine gewünschte volumetrische Flussrate
von Klebstoff jeder Düse
zuführt.
Z.B. kann die Zumessvorrichtung 32 derart aufgebaut sein,
dass sie eine vorgegebene volumetrische Flussrate von ungefähr 1 bis
ungefähr
1000 Kubikzentimeter pro Minute und geeignet von ungefähr 30 bis
ungefähr
180 Kubikzentimeter von Klebstoff pro Minute jeder Düse zuführt. Die
Zumesseinrichtung 32 kann derart aufgebaut sein, dass sie
entweder eine konstante oder eine variable volumetrische Flussrate
von Klebstoff jeder Düse
bereitstellt. Z.B., wenn die Zumesseinrichtung 32 eine
Zumesspumpe mit Verdrängung
ist, kann die Geschwindigkeit der Pumpe gesteuert werden, um die
volumetrische Flussrate von Klebstoff für die Düsen variieren zu können.
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Jede Düse 38 und 40,
wie sie beispielhaft in 3 dargestellt
sind, kann irgendeine Vorrichtung sein, die das Bereitstellen bzw.
Erzeugen des erwünschten
Klebstoffmusters auf der sich bewegenden Materialbahn 22 ausführen kann.
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Eine geeignete Düse ist z.B. kommerziell erhältlich von
der Nordson Corporation, einem Unternehmen mit Büros in Duluth, Ga., unter der
Handelsbezeichnung Modell Nr.
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144906. Eine weitere geeignete Düse zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung kann von der ITW Dynatec Co. Von Hendersonville,
Tenn., unter der Handelsbezeichnungsnummer 057B1639, 1.D. #A3 erhalten
werden. Diese Düsen
sind typisch derart aufgebaut, dass sie zwischen einer Einposition
und einer Ausposition arbeiten können,
um das Klebstoffsprühen
aus den Düsen
steuern zu können.
Wenn sie in einer Einposition betrieben werden, kann jede Düse derart
aufgebaut sein, dass sie im wesentlichen den gesamten volumetrischen
Fluss von Klebstoff versprüht,
der ihr unabhängig
zugeführt
wird, um die Menge und das Muster des Klebstoffs auf der sich bewegenden
Materialbahn genau steuern zu können.
Die Düsen 38 und 40 können weiterhin
derart aufgebaut sein, dass sie Luftströme enthalten, die derart gelenkt
werden können,
dass sie ein erwünschtes
Muster beim Sprühen
des Klebstoffes erzeugen können,
der von jeder Düse
abgegeben wird. Diese Luftströme
können
ein gewünschtes
Klebstoffsprühmuster
bereitstellen, z.B. ein Muster von Klebstoffwirbeln. Der Klebstoff
kann auf die sich bewegenden Materialbahn 22 in einer Konzentration
zwischen ungefähr
1 Gramm pro Quadratmeter (gsm) und ungefähr 50 Gramm pro Quadratmeter
(gsm) oder zwischen ungefähr
5 gsm und ungefähr
20 gsm aufgetragen werden.
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Nachdem das Klebstoffmuster auf die
sich bewegende Materialbahn 22 aufgesprüht worden ist, kann die Materialbahn
auf eine Vielzahl von Arten weiter verarbeitet werden. Z.B. kann
die sich kontinuierlich bewegende Materialbahn 22 mit einer
zweiten Substratmaterialbahn, z.B. einer ungewobenen Schicht, zwischen
einem Paar von Presswalzen bzw. Nipwalzen in Berührung gebracht werden, um die
beiden Substratmaterialbahnen klebstoffmäßig miteinander verbinden zu
können.
Danach kann das Verbundmaterial oder Laminat auf verschiedene Art
und Weise verwendet werden, z.B. zum Aufbauen von absorbierenden
Wegwerfartikeln, z.B. von Windeln, Inkontinenzartikeln, Trainingshosen,
femininen Hygieneartikeln u.ä.
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Die vorstehende Erläuterung
stellt ein Beispiel einer Heißschmelz-Verarbeitungsvorrichtung 15 und
eines Systems zum Auftragen von Klebstoff auf ein Substrat bereit.
Es sollte jedoch verstanden werden, dass dies nur ein Beispiel ist
und dass die vorliegende Erfindung andere Systeme zum Herstellen
und Auftragen von Klebstoffen (vgl. z.B. U.S. Patent Nr. 4,949,668
mit Titel "Apparatus
for Sprayed Adhesive Diaper Construction" (Vorrichtung für einen mit Klebstoff besprühten Windelaufbau),
das am 21. August 1990 ausgegeben wurde, und hier durch Bezugnahme
in seiner Gesamtheit und in einer Art und Weise die konsistent mit
dem vorliegenden Dokument ist, aufgenommen wird) umfasst.
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Unabhängig von dem System, das zum
Auftragen des Klebstoffs verwendet wird, kann das resultierende
Verbundmaterial oder Verbundlaminat einer thermischen Energie, Infrarot-,
Ultraschallenergie oder anderen Form von Energie in nachfolgenden
Arbeitsschritten oder Verarbeitungsschritten ausgesetzt werden. Z.B.
kann das Laminat oder das Verbundmaterial durch eine Ultraschallbondeinheit
hindurch gehen, worin das Laminatmaterial oder das Verbundmaterial
einer Ultraschallenergie ausgesetzt wird. Nachdem die exemplarischen
Verbundmaterialien oder Laminate, z.B. jene, auf die vorstehend
Bezug genommen worden ist, unter Verwendung einer Klebstoffzusammensetzung
der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind, kann ein Teil
oder alles der Zusammensetzung oder des Laminats einer Ultraschallenergie
ausgesetzt werden. Die PCT Internationale Veröffentlichungsnummer WO 99/25296,
die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit und in einer Art und
Weise, die mit dem vorliegenden Dokument konsistent ist, aufgenommen
wird, offenbart die Verwendung von Ultraschallbonden, um Seitensäume oder
Abschlüsse
in einer Wegwerfunterhose herzustellen. (vgl. z.B. Seite 29, Zeilen
10 bis 25; zusätzliche
Einzelheiten bezüglich
des Herstellens dieser Seitenabdichtungen sind in dem U.S. Patent
Nr. 4,610,681 offenbart, das am 9. September 1986 ausgegeben wurde
und den Titel "Wegwerfunterhosen
mit einzelnen Außenabdichtungen" hat und das hier
durch Bezugnahme in einer Art und Weise aufgenommen wird, die hiermit
konsistent ist und in dem U.S. Patent Nr. 4,641,381 offenbart, das
am 10. Februar 1997 ausgegeben wurde und den Titel "Wegwerfunterhosen,
z.B. Kindertrainingshosen und ähnliches" hat, das hier durch
Bezugnahme in einer Art und Weise, die mit dem vorliegenden Dokument konsistent
ist, aufgenommen wird).
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Klebstoffe der vorliegenden Erfindung,
die zum Herstellen von Laminaten und Verbundmaterialien verwendet
werden, können
somit Ultraschallenergie ausgesetzt werden, wenn eine Ultraschallbondvorrichtung
in nachfolgenden Verarbeitungsschritten verwendet wird (z.B., wenn
die Ultraschallbondvorrichtung verwendet wird, um die Säume oder
Abdichtungen des absorbierenden Wegwerfartikels hergestellt werden,
wie vorstehend erläutert
wurde).
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Spezielle Beispiele von Verbundmaterialien,
Laminaten und absorbierenden Wegwerfartikeln, bei denen Klebstoffe
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind in den nachfolgenden
U.S. Patenten und U.S. Patentanmeldungen offenbart: U.S. Patent
Nr. 4,798,603, das am 17. Januar 1989 an Meyer et. al. ausgegeben
wurde; U.S. Patent Nr. 5,176,668, das am 5. Januar 1993 an Bernardin
ausgegeben wurde; U.S. Patent Nr. 5,176,672, das am 5. Januar 1993
an Bruemmer et. al. ausgegeben wurde; U.S. Patent Nr. 5,192,606,
das am 9. März
1993 an Proxmire et. al. Ausgegeben wurde; U.S. Patent Nr. 4,940,464,
mit dem Titel "Disposable
Incontinence Garment of Training Pant" (Wegwerfinkontinenzkleidung oder Trainingshose); U.S.
Patent Nr. 5,904,675, mit dem Titel "Absorbent Article With Improved Article
Elastic Margins and Containment System" (Absorbierender Artikel mit verbesserten
Elastikrändern
und Rückhaltesystem;
U.S. Patent Nr. 5,904,672 mit dem Titel "Absorbierender Artikel mit verbesserter
Hüftbereichstrockenheit
und Verfahren zur Herstellung";
und U.S. Patent Nr. 5,902,297 mit dem Titel "Absorbierender Artikel mit einer Sammelleitung". Jedes der vorhergehenden
U.S. Patente wird hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit und
in einer Art und Weise aufgenommen, die konsistent mit dem vorliegenden
Dokument ist. Genauer enthalten die Typen von absorbierenden Artikel,
in denen die Klebstoffe der vorliegenden Erfindung verwendet werden
können, Windeln,
Kindertrainingshosen, Schwimmkleidung, Inkontinenzprodukte, feminine
Hygieneprodukte oder Personenversorge- und Gesundheitsversorge-Kleidung,
einschließlich
medizinischer Kleidung oder ähnlichem. Es
sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung auf andere
Strukturen, Zusammensetzungen, oder Produkte anwendbar ist, die
Klebstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten.
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Zusätzliche Einzelheiten bezüglich beispielhafter
Prozesssteuerungsausführungsformen
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Wie vorstehend erläutert wurde,
können
Prozesssteuersysteme verwendet werden, um die volumetrische Flussrate
oder Maskenflussraten von Klebstoffzusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung für
die Auftragung zu steuern (z.B. für die Auftragung auf ein Substrat,
eine Schicht oder eine Materialbahn, die verwendet werden, um das
Laminatmaterial oder das Verbundmaterial herzustellen. Fachleute
für Prozesssteuerung
sind vertraut mit verschiedenen Prozesssteuerungsstrategien, Algorithmen
und Vorrichtungen, die zur Steuerung eines Prozesses verwendet werden.
Einige der möglichen
Strategien, die verwendet werden können, um einen Prozess steuern
zu können,
enthalten Rückkoppelstrategien
(d.h., einen Prozess, in dem eine Variable, die gesteuert werden
soll, gemessen wird, der gemessene Wert mit einem gewünschten
Wert bzw. Sollwert verglichen wird und die Differenz zwischen dem die
Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem Soll-wert einem Rückkoppelkontroller
zugeführt
wird, dessen Kraft eine einstellbare Variable einstellt, um die
gemessene Variable auf den Sollwert zu bringen) (vgl. z.B. 4A); Gegenkoppelstrategien
(d.h., ein Prozess bei dem eine Störung, die in einen Prozess
eintritt, detektiert wird und eine geeignete Änderung bezüglich einer einstellbaren Variablen
derart ausgeführt
wird, dass eine Ausgangsvariable konstant gehalten wird vgl. z.B. 4B); und ähnliches.
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Ein Beispiel eines Prozesssteuersystems
ist in 5 dargestellt.
Ein Sensor kann verwendet werden, um ein Signal S1 zu
bestimmen, das der zu steuernden Variablen entspricht, z.B. der
Volumendurchflussrate oder der Massenflussrate von Klebstoff, der
in einer Klebstoffauftragungseinrichtung 74 aufgesprüht wird.
Dieses Signal kann dann elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder
durch eine andere Einrichtung einem Sender 76 zugeführt werden,
der das Signal S1 in ein Steuersignal M1 wandelt. Der Sender sendet das Steuersignal M1 zu dem Kontroller 78 bzw. der
Steuereinheit.
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Nachdem das Steuersignal M1 empfangen wurde, sendet der Kontroller
das entsprechende Ausgangssignal R1 zu dem
Steuerelement 80. Das Steuerelement, z.B. ein elektronisches
oder pneumatisches Steuerventil, antwortet auf das Ausgangssignal
R1, indem es sich öffnet oder schließt, wodurch
die gewünschte Änderung
der Variablen, die eingestellt werden soll, bewirkt wird, in diesem
Fall der Volumendurchflussrate oder Massendurchflussrate von Klebstoff.
In Alternative kann das Steuerelement eine gewünschte Än derung der Geschwindigkeit,
mit der eine Pumpe arbeitet, bewirken, wodurch die Massendurchflussrate
oder die Volumendurchflussrate von Klebstoff gesteuert wird.
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Wie zuvor erwähnt wurde, kann ein Luftdrucksignal,
ein elektrisches Signal, ein pneumatisches Signal oder ein anderes
Signal verwendet werden, um Informationen (z.B. die verschiedenen
Signale, die in den vorhergehenden Abschnitten erläutert wurden)
von einer Vorrichtung zu einer anderen (z.B. von einem Sensor zu einem
Sender, einem Kontroller, einem Steuerelement oder zu einer Kombination
von al-len diesen
Einrichtungen) zu senden. Z.B. kann der Kontroller eine Vorrichtung
sein, die ein Steuersignal in ein äquivalentes Luftdrucksignal,
elektrisches Signal, pneumatisches Signal oder irgendein anderes
Ausgangssignal wandelt. Dieses Luftdruck-Ausgangssignal, elektrische
Ausgangssignal, pneumatische Ausgangssignal oder andere Ausgangssignal
wird von dem Kontroller zu einem Steuerelement gesendet, das eine Änderung
der Variablen, die eingestellt werden soll, bewirkt. Wenn das Ausgangssignal
ein Luftdrucksignal ist, wird das Ausgangssignal zu dem Steuerelement über ein
Rohr bzw. eine Leitung gesendet. Das Steuerelement, z.B. ein pneumatisches Steuerventil,
antwortet bzw. reagiert auf das Ausgangssignal mit Öffnen oder
Schließen,
wodurch die gewünschte Änderung
der einzustellenden Variablen bewirkt wird. Das Steuersystem kann
mehrere Ventile enthalten: z.B. ein Zweiventilsystem, mit einem
Ventil, das in einer Richtung als Öffnungs- oder Schließventil
arbeitet, und mit einem anderen Ventil, das als Proportionalventil
arbeitet. In Alternative wird das Ausgangssignal in ein elektrisches
Signal gewandelt. Das Ausgangssignal wird mit dem Steuerelement über einen
Me talldraht oder einen anderen elektrischen Leiter verbunden. Das
Steuerelement, z.B. ein elektronisches Steuersignal, reagiert auf
das elektrische Signal mit Öffnen
oder Schließen,
wodurch die gewünschte Änderung
der einzustellenden Variablen bewirkt wird.
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Ein Bediener kann einen Wert direkt
in den Kontroller eingeben, um ein Steuersignal zu erzeugen. Z.B. kann
ein Bediener eine Wähl-
oder eine andere Eingabevorrichtung an einem pneumatischen, hydraulischen, elektronischen
oder sonst wie gearteten Kontroller einstellen, um die volumetrische
Durchflussrate oder die Massendurchflussrate des Klebstoffs einzustellen.
Der Bediener wählt
einen Einstellwert an der Eingabevorrichtung des Kontrollers entsprechend
der gewünschten
Durchflussrate von dem Bediener ein. Typischerweise muss der Bediener
die Eingabevorrichtung an dem Kontroller derart kalibrieren, dass
die Eingabevorrichtungseinstellungen jeweils einer spezifischen
volumetrischen Durchflussrate oder einem Masserdurchflussratenwert entsprechen.
-
Ein Computer allgemeinen Zwecks kann
anstelle oder zusätzlich
zu dem Kontroller, der vorstehend erwähnt wurde, verwendet werden.
Typischerweise verwendet ein Computer all-gemeinen Zwecks eine Eingabevorrichtung,
die eine alphanumerische Tastatur, eine Maus, einen Joystick, einen
Stift, einen Touchbildschirm oder eine Kombination aus diesen enthält, aber
nicht darauf beschränkt
ist. Andere Vorrichtungen, die verwendet werden können, um
Daten in den Computer eingeben zu können, aber nicht darauf beschränkt sind, enthalten:
Vorrichtungen zum Lesen von Daten, die auf einem magnetischen Medium
gespeichert sind, z.B. 3,5 Inch "Floppy
disks" oder festeingebaute
Laufwerke; Vorrichtungen zum Lesen von Daten, die auf einem optischem
Medium gespeichert sind, z.B. von CD-Roms; Vorrichtungen zum Lesen
von Daten, die über
Kabel gesendet werden, einschließlich einem optischen Kabel;
und Vorrichtungen zum Abtasten und Digitalisieren von Informationen
auf einem Dokument. Zusätzlich
zu den Eingabevorrichtungen, die den zuvor erwähnten entsprechen, enthält ein Computer
allgemeinen Zwecks für
gewöhnlich
eine visuelle Anzeige zum Anzeigen von Daten. Ein Computer allgemeinen
Zwecks hat auch eine Vorrichtung zum Speichern und zum Lesen von Daten,
die in dem Computer eingegeben werden. Vorrichtungen zum Speichern
und zum Lesen von Daten enthalten, sind aber nicht darauf beschränkt: ein
Diskettenlaufwerk zum Lesen von Daten und zum Speichern von Daten
auf eine 3,5 Inch Floppy Disk; eine Festplatte oder ein anderes
festgelegtes Laufwerk; ein Bandlaufwerk; oder eine andere Vorrichtung,
die Daten von einem magnetischen Medium lesen und Daten auf ein
magnetisches Medium speichern kann.
-
Ein Computer allgemeinen Zwecks kann
für die
Verwendung zum Steuern der volumetrischen oder Massendurchflussrate
von Klebstoff verwendet werden. Typischerweise umfasst ein Computer
allgemeinen Zwecks Vorrichtungen für die Dateneingabe, die Datenspeicherung,
die Datenverarbeitung, die Datenanzeige und die Datenausgabe, wie
zuvor erläutert
wurde. Zum Zweck des Steuerns der Volumendurchflussrate oder der
Massendurchflussrate kann der Computer allgemeinen Zwecks zudem
einen Satz von Instruktionen bzw. Befehlen aufweisen, die folgende
Schritte aufweisen: Lesen des Steuersignals M1,
wobei das Steuersignal M1 dem Computer in
einer vom Computer lesbaren Form zugesendet wird Kor relieren des
Steuersignals M1 mit einem Ausgangssignal
R1 und Senden des Ausgangssignals R1 zu dem Steuerelement. Das Steuerelement, z.B.
ein elektronisches, hydraulisches, pneumatisches oder anderes Steuerventil,
reagiert auf das Ausgangssignal R1 mit Öffnen oder
Schließen,
wodurch die gewünschte Änderung
der einzustellenden Variablen bewirkt wird, in diesem Fall der Volumendurchflussrate
oder der Massendurchflussrate. In Alternative kann das Steuerelement
die gewünschte Änderung
der Geschwindigkeit bewirken, bei der eine Zumesspumpe mit Verdrängung arbeitet,
wodurch die gewünschten Änderungen
der Massendurchflussrate oder der Volumendurchflussrate bewirkt
werden.
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Die vorstehende Erläuterung
stellt Beispiele für
die Vorrichtung und die Verfahren zum Steuern der Menge von Klebstoff
bereit, die an einen Ort des Auftragens pro Einheitszeit geleitet
wird. Es sollte jedoch verstanden werden, dass andere Vorrichtungen
und Verfahren, die zum erzwungenen Einstellen der Durchflussrate
von Klebstoff der vorliegenden Erfindung auf einen Steuersollwert,
einen Wert der von dem Bediener eingegeben wird oder einen anderen
Sollwert verwendet werden, in den Bereich der vorliegenden Erfindung
fallen.
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TESTS/PROZEDUREN
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Laminatherstellung
-
Laminate wurden auf einer Vorrichtung
hergestellt, die von J & M
Laboratories erhältlich
ist, einem Unternehmen mit Büros,
die in Dawsonville, Georgia angesiedelt sind. Wie in 6 gezeigt ist, wurde ein
erstes Substrat oder ein erstes Basismaterial 102, z.B.
eine ungewobene Materialbahn, von ihrem entsprechenden entrollten
Stand (nicht gezeigt) der Oberfläche
einer Stahlwalze 104 mit einem Durchmesser von 6 Inch und durch
einen Spalt 106 zwischen der Stahlwalze und einer Gummiwalze 110 mit
4 Inch Durchmesser geleitet. Ein zweites Substrat oder ein zweites
Basismaterial, z.B. eine zweite ungewobene Materialbahn 108,
wurde von ihrem entrollten Zustand (nicht gezeigt) der Oberfläche der
Gummiwalze und durch den Einzugsspalt geleitet. Die Vorrichtung
wurde typischerweise bei einer Geschwindigkeit von 300 Feet pro
Minute betrieben.
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Der Auftrager 114, der verwendet
wurde, um den Klebstoff aufzutragen, war derart positioniert, dass die
Stirnseite der dargestellten Düsen,
die ungefähr
parallel zur Oberfläche
der Materialbahn war, auf die der Klebstoff zuerst aufgetragen wurde,
1,5 Inch 116 von der Oberfläche der Materialbahn entfernt
war. Zudem war die Zentralachse der dargestellten Düse, die
rechtwinklig zu der Materialbahn, auf die der Klebstoff zuerst aufgetragen
wurde, war, 8 Inch 118 von einer Parallelachse entfernt,
die durch den Einzugsspalt hindurchgeht, der durch die Gummiwalze
und die Stahlwalze definiert war.
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Aus der vorstehenden Erläuterung,
sollte ersichtlich sein, dass sich die Substrate und das resultierende
Laminat 700 allgemein in einer Maschinenrichtung 702 (vgl. 7A) während ihrer Herstellung bewegten. 7A zeigt eine Draufsicht
auf einen Abschnitt eines Laminats, nachdem es hergestellt worden
ist. Ein kontinuierliches Band aus Klebstoff 703, unabhängig davon,
ob es unter Verwendung von Schmelzblasen, Zykloid, Schlitz oder
einer anderen Auftragungstechnik aufgetragen wurde, ist durch die
unterbrochenen Linien 705 und 707 angegeben. Der
Klebstoff ist unter dem oberen Substrat des Laminats, das in der
Figur dargestellt ist. Da das Laminat in einer kontinuierlichen
Art und Weise hergestellt wird, wird es in der Form einer Rolle
aufgewickelt. Die Richtung, die rechtwinklig zu der Maschinenrichtung
ist, aber innerhalb der Ebene des Laminats liegt, wird als die Quermaschinenrichtung 704 bezeichnet.
Typischerweise beträgt
die Breite bzw. Weite des hergestellten Laminats, wobei die Breite
die Dimension parallel zu der Quermaschinenrichtung angibt, ungefähr 4 Inch 706.
Die Breite des aufgetragenen Klebstoffes, wobei wiederum die Breite
eine Dimension parallel zu der Quermaschinenrichtung bezeichnet,
betrug typischerweise von ungefähr
0,5 Inch bis ungefähr
1 Inch 708. Auch wurde das Band aus Klebstoff im allgemeinen
derart aufgetragen, dass es im wesentlichen in dem Laminat (in der
Breitendimension) zentriert war. Außer anders bezeichnet, betrug
die Breite des aufgetragenen Klebstoffs ungefähr 0,5 Inch. (Anmerkung: die
Linien 710 und 712 bezeichnen die Art und Weise,
mit der eine 2-Inchprobe 714 für
die nachfolgende Analyse geschnitten wurde; die Probenherstellung
und Ausrichtung wird im größeren Detail
unten stehend erläutert).
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Der ausgewählte Klebstoff war entweder
ein Klebstoff der vorliegenden Erfindung (wie in den unten stehenden
Beispielen verwendet) oder ein Heißschmelzklebstoff (wiederum
wie in den untenstehenden Beispielen erläutert). Der Klebstoff wurde
unter Verwendung einer Vielzahl von Mustern, einschließlich eines Schmelzblasmusters,
eines wirbel- oder zykloidischen Musters oder eines Musters, das
sich aus einer Schlitzbeschichtung ergibt, hinzugefügt. Typischer weise
wurden die Klebstoffe auf Temperaturen in einen Bereich von ungefähr 350 Grad
Fahrenheit bis ungefähr
380 Grad Fahrenheit vor dem Auftragen auf eines der Substrate erwärmt. Wenn
nicht anders angegeben, wurde der ausgewählte Klebstoff unter Verwendung
eines Schmelzblasmusters hinzugefügt. Wie vorstehend erläutert wurde,
betrug, außer
es wird anders angegeben, die Breite bzw. Weite des hinzugefügten Klebstoffs
ungefähr
1,0 Inch. Der ausgewählte
Klebstoff wurde in Mengen hinzugefügt, die von ungefähr 5 Gramm
pro Quadratmeter bis ungefähr
30 Gramm pro Quadratmeter variierten, mit bestimmten Auftragswerten
oder Hinzufügungswerten,
die in den Beispielen erwähnt
sind.
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Eine Anzahl von unterschiedlichen
Substraten wurden verwendet, um die Laminate herzustellen, wie in
den unten stehenden Beispielen angegeben wird. Die Substrate, die
verwendet wurden, enthielten: ein walzgebondetes Laminat ("NBL"), das im allgemeinen
eine Polyethylenschicht aufweist, die zwischen zwei spinnverbundenen
Schichten aus Polypropylen sandwichartig vorgesehen war; eine spinnverbundene
Polypropylenschicht ("SB"); und eine äußere Abdeckung
("OC"), die eine Polyethylenschicht
und eine spinnverbundene Schicht aus Polypropylen aufwies. Für Teste,
in denen die Eigenschaften eines Laminats der vorliegenden Erfindung
mit den Eigenschaften eines Laminats verglichen wurden, das unter
Verwendung eines herkömmlichen
Heißschmelzklebstoffes
hergestellt wurde, wurden die gleichen Substrate verwendet, um sowohl
das Laminat der vorliegenden Erfindung als auch das herkömmliche
Laminat herzustellen.
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180° Statischer
Abschältest
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Der statische 180° Abschältest wurde verwendet, um die
ungefähre
Zeit für
einen Fehler bzw. einen Defekt eines Laminats bestimmen zu können, in
der ein Substrat mit Klebstoff mit einem anderen Substrat verbunden
wurde. Alle Laminate wurden, wie vorstehend beschrieben wurde, auf
einer J & M-Maschine
hergestellt. Proben wurden aus dem hergestellten Laminat abgeschnitten,
das in der Form eines kontinuierlichen Materialbahn war, die auf
einer J & M-Maschine hergestellt
wurde, wie in 7A gezeigt
ist. 7A zeigt eine Querschnittsansicht
einer Probe, die von dem Laminat, das in 7A gezeigt ist, entfernt wurde. Die Testprozedur
wurde wie folgt ausgeführt:
1. Ein 2-Inch Testfläche
wurde von dem Laminat abgeschnitten, wie in 7A und 7B gezeigt
ist. 2. Das Testlaminat wurde dann vertikal in einem Ofen unter
Druckluft aufgehängt, Modell
Nummer OV-490A-2, der von der Blue M Co. hergestellt wurde, einem
Unternehmen mit Büros
in Blue Island, Illinois, und der auf eine Temperatur von 100 Grad
Fahrenheit vorgeheizt wurde, wobei die Oberseite einer Substratschicht 750 mittels
einer Klammer oder eines anderen mechanischen Sicherungselements
gesichert wurde und die Klammer oder das Sicherungselement eine
Breite größer als
2-Inch hatte. 3. Ein 500 Gramm Gewicht wurde dann an dem oberen
Rand 752 des anderen Substrats unter Verwendung einer Klammer
oder eines anderen mechanischen Sicherungselements befestigt. Wiederum
war die Klammer oder das Sicherungselement, das verwendet wurde,
um das 500 Gramm Gewicht anzubringen, breiter als 2-Inch. 4. Ungefähr jede
halbe Stunde wurde das Testlaminat visuell überprüft, indem schnell die Ofentür geöffnet wurde. Die
Zeit, in der ein Substrat oder eine Schicht von dem anderen Substrat oder
der anderen Schicht entfernt war, wurde aufgezeichnet. Die aufgezeichnete
Zeit entspricht der ungefähren
Zeit für
einen Fehler des Laminats. Die beiden nun getrennten Substrate wurden
dann überprüft, um die
Ursache des Fehlers zu bestimmen. Wenn sich die Substrate derart
trennten, dass das meiste des Klebstoffs auf einem der Substrate
verblieb, wurde davon ausgegangen, dass der Fehler ein Haftfehler
war (d.h., ein Fehler, der wahrscheinlich an der Schnittstelle zwischen
einem der Substrate und der Klebstoffzusammensetzung auftrat). Wenn
die Substrate derart getrennt wurden, dass der Klebstoff an beiden
Substraten verblieb, wurde davon ausgegangen, dass der Fehler ein
Kohäsionsfehler
war (d.h., dass die Trennung wahrscheinlich innerhalb der Klebstoffzusammensetzung selbst
auftrat). Wenn keiner dieser Zustände aufgetreten ist, aber statt
dessen eines der Substrate oder beide Substrate defekt waren, d.h.,
ein Abschnitt des Laminats der durch den Klebstoff verbunden war.
Wenn keiner dieser beiden Fälle
aufgetreten war, sondern statt dessen eines der beiden Substrate
fehlerhaft war (d.h., dass ein Abschnitt des Laminats, der mit dem
Klebstoff gebonded war, für
gewöhnlich
eine 1,0 Inch bis 2 Inch Fläche der
Testfläche),
wurde davon ausgegangen, dass der Fehler ein Materialfehler eines
Substrats oder beider Substrate war.
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Dynamisches Abschäl- und Abschertesten
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Um die dynamische Abschälfestigkeit
zu bestimmen, wurde ein Laminat bei der maximalen Spannungskraft
getestet, die benötigt
wurde, um die Schichten des Laminats voneinander wegzuziehen. Werte
für die
Abschälfestigkeit
wurden unter Verwendung einer spezifizierten Weite des Laminats
(für die
vorliegende Anmeldung 2-Inch); einer Klammerbackenweite (für die vorliegende
Anmeldung, eine Weite größer als
2-Inch); und einer konstanten Dehnrate (für die vorliegende Anwendung
eine Dehnrate von 300 mm pro Minute) erhalten. Bei Proben mit einer
Filmseite war die Filmseite der Probe mit einem maskierenden Band
abgedeckt oder einem anderen geeigneten Material, um zu verhindern,
dass der Film während
des Testens abriss. Das maskierende Band ist nur auf einer Seite
des Laminats und trägt
somit nicht zur Abschälfestigkeit
der Probe bei. Dieser Test verwendete zwei Klammern, wobei jede
Klammer zwei Backen hatte und jede Backe eine Fläche in Kontakt mit der Probe
hatte, um das Material in der gleichen Ebene, für gewöhnlich vertikal, zu halten.
Die Probengröße beträgt 2 Inch
(10,2 cm) Breite mal 4 Inch (20,4 cm). Die Backenflächengröße ist 0,5
Inch (1,25 cm) hoch mal mindestens 2 Inch (10,2 cm) breit und die
konstante Dehnrate beträgt
300 mm pro Millimeter. Bei dem dynamischen Abschältest wird eine Klammer an
der Oberseite 750 eines Substrats eines Testpaneels (vgl. 7B) angebracht. Die andere
Klammer wird an der Oberseite 752 des anderen Substrats
des Testpaneels angebracht. Während
des Testens bewegten sich die mit einer spezifischen Ausdehnrate
voneinander weg, um das Laminat wegzuziehen. Die Probe wird um einen
180° Trennwinkel
zwischen den beiden Schichten weggezogen und die Abschälfestigkeit,
die berichtet wird, ist die maximale Spannungsfestigkeit bzw. Zugfestigkeit
in Gramm pro Inch, die während
des Testens aufgezeichnet wird. Jede der Abschälfestigkeiten, die unten stehend
berichtet werden, ist ein Durchschnittswert aus fünf bis neun
Tests. Eine geeignete Vorrichtung zum Bestimmen des Abschälfestigkeitstestens
ist ein SINTECH 2 Tester, der von der Sintech Corporation
erhältlich
ist, einem Unternehmen mit Büros
in 1001 Sheldon Dr., Cary, N.C. 27513; oder ein INSTRON Model TM,
das von der Instron Corporation erhältlich ist, einem Unternehmen
mit Büros
in 2500 Washington ST., Canton. Mass. 02021; oder das Thwing-Albert Modell INTELLECTII
erhältlich
von der Thwing-Albert Instrument Co., einem Unternehmen mit Büros in 10960
Dutton Rd., Philadeldphia, Pa. 19154.
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Beim dynamischen Abschertest bzw.
Schertest ist die Prozedur wie vorstehend beschrieben mit der Ausnahme,
dass eine Klammer an der Oberseite 750 eines Substrats
des Laminats und die andere Klammer an dem Boden 754 des
anderen Substrats des Laminats angebracht wird. Die berichtete Abscherfestigkeit
ist die maximale Spannungs- bzw. Zugfestigkeit in Gramm pro Quadrat
Inch, die während
des Tests aufgezeichnet wird. Jede der berichteten Abscherfestigkeiten
ist ein Durchschnittswert von 5 bis 9 Tests.
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Molekulargewicht (Zahlenmittel und
Gewichtsdurchschnitt) Ein kristallines Polypropylen wurde zu der American
Polymer Standard Corp., einem Unternehmen mit Büros in Philadelphia, (PA),
zur Molekulargewichtsbestimmung geschickt. Der Zahlendurchschnitt
und/oder der Gewichtsdurchschnitt der Molekulargewichte wurde von
der American Polymer unter Verwendung einer Gel-Permeations-Chromatographie
auf einem Waters Modell Nr. 150 Gel-Permeations-Chromatographen
bestimmt. Die Bestimmungen wurden ausgeführt unter Verwendung von: vier,
linearen Shodex GPC Gel-Spalten; Poly(Styren-Divinyl-Benzen)Copolymeren
als Standards; Trichlorobenzen als Lösungsmittel, eingeführt in den
Chromatographen mit einer volumetrischen Durchflussrate von 1,0 Milliliter
pro Minute; einer Betriebstemperatur von 135°C; einem Probeninjektionsvolumen
von 100 Mikroliter; einem M-150C-(64/25) Detektor und einem GPC
PRO 3.13 IBM AT Datenmodul.
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BEISPIELE
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Die Klebfestigkeiten, d.h. das dynamische
Abscheren und Abschälen
und auch das statische Abschälen,
wurden für
ein Gemisch aus 20% kristallinem Polypropylen und 80% APAO und auch
für eine
Kontrolle von 100% APAO bestimmt. Das verwendete APAO war REXTAC® 2730 oder
RT 2730, die von der Huntsman Corporation, Salt Lake City , Utah
erhältlich
sind. Kristallines Polypropylen, genauer isotaktisches Polypropylen,
wurde von Sigma-Aldrich in der Form von weißen, sphärischen Teilchen erhalten.
Das kristalline Polypropylen wurde mit einem Zahlendurchschnitt-Molekulargewicht
von ungefähr
15.000 und einem Gewichtsdurchschnitt-Molekulargewicht von ungefähr 110.000
bestimmt. Das besorgte kristalline Polypropylen hatte einen Schmelzindex
von 1000 Gramm pro zehn Minuten (bei einer Temperatur von 200 Grad
Celsius und wenn einer Kraft von 2,16 kg ausgesetzt; vgl. ASTM D
1238, das für
diese Bestimmung verwendet wurde, für zusätzliche Einzelheiten bezüglich des
Messens des Schmelzindex).
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Eine erste Serie von Kontrollproben
wurde durch ein Klebstoffbonden von zwei Schichten des Substrats
hergestellt, die zusammen 100% RT 2730 verwendeten, der auf eines
der Substrate bei verschiedenen Konzentrationen schmelzaufgeblasen
wurde, bevor die beiden Substrate zusammen mit dem Klebstoff, der zwischen
den beiden Substra ten angeordnet war, zusammengepresst wurden. Eine
erste Serie von Testproben wurde hergestellt, indem zwei Schichten
des Substrats zusammen unter Verwendung von 20% kristallinem Polypropylen
und 80% RT 2730, die auf eines der Substrate bei verschiedenen Konzentrationen
schmelzaufgeblasen wurden, bevor die beiden Substrate zusammen mit
dem Klebstoff zusammengepresst wurden, der sich zwischen den beiden
Substraten befand, verklebt wurden. Eine zweite Serie von Kontrollproben
wurde durch Klebstoffbonden zweier Schichten des Substrats miteinander
unter Verwendung von 100% RT 2730 hergestellt, das in Wirbeln auf
einem der Substrate bei verschiedenen Konzentrationen vor dem Zusammenpressen
der beiden Substrate zusammen mit dem Klebstoff, der sich zwischen
den beiden Substraten befand, aufgetragen wurde. Eine zweite Serie
von Testproben wurde durch Verkleben zweier Schichten des Substrats
miteinander unter Verwendung von 20% kristallinem Polypropylen und
80% RT 2730 hergestellt, die in Wirbeln auf eines der Substrate
bei verschiedenen Konzentrationen vor dem Zusammenpressen der beiden
Substrate zusammen mit dem Klebstoff aufgetragen wurden, der zwischen
den beiden Substraten befindlich war.
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In jeder der Serien von Kontrollproben
und Testproben enthielt eine Probe zwei walz- bzw. pressverbundene
("NBL") Laminatsubstrate
mit dem Klebstoff, der mit 10 Gramm pro Quadratmeter (gsm) aufgetragen wurde.
Jede NBL-Schicht wurde aus einer Polyethylenschicht hergestellt,
die zwischen zwei spinnverbundenen Polypropylenschichten sandwichartig
angeordnet war. Eine zweite Probe in jeder der Serien der Kontrollproben
und Testproben enthielt zwei NBL-Substrate, wobei der Klebstoff
mit 15 gsm aufgetragen wurde. Eine dritte Probe in jeder der Serien
der Kontrollproben und Testproben enthielt eine spinnverbundene
Polypropylenschicht ("SB") und eine äußere Abdeckung
("OC"), die eine Polyethylenschicht
und eine spinnverbundene Polypropylenschicht aufwies, wobei der
Klebstoff mit 2,0 gsm in den schmelzgeblasenen Beispielen und mit 1,0
gsm in den Wirbelauftragsproben aufgetragen wurde.
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Testergebnisse der dynamischen Scherfestigkeit,
der dynamischen Abschälfestigkeit
und der statischen Abschälfestigkeit
der ersten Serie von Kontrollproben sind in der Tabelle 1 gezeigt;
Testergebnisse für die
erste Serie von Testproben sind in der Tabelle 2 gezeigt; Testergebnisse
für die
zweite Serien der Kontrollproben sind in Tabelle 3 gezeigt; und
Testergebnisse für
die zweite Serie von Testproben sind in der Tabelle 4 gezeigt.
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Für
jede der Kontrollproben und jede der Testproben wurde die dynamische
Abscherfestigkeit, wie vorstehend beschrieben wurde, bestimmt (d.h.,
eine Klammer wurde an der Oberseite eines Substrats des Laminats
und die andere Klammer wurde an der Bodenseite bzw. Unterseite des
anderen Substrats des Laminats befestigt und die Klammern wurden
mit einer konstanten Zugrate von 300 mm pro Minute auseinander gezogen).
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Für
jede der Kontrollproben und jede der Teatproben wurde die dynamische
Abschälfestigkeit
wie vorstehend beschrieben bestimmt (d.h. eine Klammer wurde an
der Oberseite eines Substrats des Laminats und die andere Klammer
wurde an der Oberseite des anderen Substrats des Laminats befestigt und
die Klammern wurden mit einer konstanten Zugrate von 300 mm pro
Minute auseinander gezogen).
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Für
jede der Kontrollproben und jede der Testproben wurde die statische
Abschälfestigkeit,
wie vorstehend beschrieben wurde, bestimmt (d.h., eine 500 Gramm
Masse wurde an der oberen Kante bzw. dem oberen Rand eines der Substrate
befestigt, wobei das Testpaneel in einem Ofen bei einer Temperatur
von 75 Grad Fahrenheit aufgehängt
wurde). Tabelle
1
Klebfestigkeit eines schmelzgeblasenen Kontrollklebstoffs
(100 RT 2730)
Tabelle
2
Klebfestigkeit von schmelzgeblasenem Testklebstoff (20% kristallines
Polypropylen/80% RT 2730)
Tabelle
3
Klebfestigkeit von wirbelaufgetragenem Kontrollklebstoff
(100 RT 2730)
Tabelle
4
Klebfestigkeit von wirbelaufgetragenem Testklebstoff (20%
kristallines Polypropylen/80% RT 2730)
-
Wie aus einem Vergleich der Tabelle
1 mit der Tabelle 2 und der Tabelle 3 mit der Tabelle 4 ersichtlich ist,
ist die Klebfestigkeit des Gemisches aus kristallinem Polypropylen
und RT 2730 erheblich größer als
die Klebfestigkeit von RT 2730 alleine mit Hinblick auf die dynamische
Abscherfestigkeit, die dynamische Abschälfestigkeit und die statische
Abschälfestigkeit
in jeder der Proben. Die verbesserte Klebfestigkeit ist insbesondere
in den Wirbelanwendungen bemerkenswert.
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Eine weitere Beobachtung, die aus
den Tabellen 2 und 4 ersichtlich ist, ist, dass die dynamische Abscherklebfestigkeit
in Laminaten, die mit dem Gemisch aus kristallinem Polypropylen
und RT 2730 verbunden sind, größer als
die dynamische Abschermaterialfestigkeit der Substrate ist. Genauer
ergaben die Tests entweder eine Delaminierung des NBL oder ein Brechen
des SB und keinen Kohäsionsfehler. Ähnlich zeigen
die Tabellen 2 und 4 auch, dass die statische Abschälklebfestigkeit
in Laminaten, die mit dem Gemisch aus kristallinem Polypropylen
und RT 2730 geklebt wurden, größer als
die statische Abschälmaterialfestigkeit
der Substrate ist. Insbesondere ergaben die Tests eine Delaminierung
von entweder NBL oder OC und keinen Kohäsionsfehler.
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Der bemerkenswerte Unterschied zwischen
der Klebfestigkeit des Gemisches und RT 2730 alleine kann dem Herstellen
eines Kristallbereiches des kristallinen Polypropylens zugewiesen
werden. Der Kristallbereich des kristallinen Polypropylens erzeugt
physikalische Vernetzungen in der Matrix des APAO. Die erheblich
verbesserte Eigenschaft der Klebfestigkeit des Gemisches in der
Wirbelauftragung verglichen mit der schmelzgeblasenen Auftragung
kann auf ein größeres Verhältnis der
Masse des Gemisches zu dem Klebgebiet bei der Wirbelauftragung im
Vergleich zu dem Verhältnis
der schmelzgeblasenen Auftragung zurückgeführt werden, was eine vermehrte
Kristallisation ergibt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass
Einzelheiten der vorhergehenden Ausführungsformen, die zum Zwecke
der beispielhaften Erläuterung
gegeben wurden, nicht als Beschränkung
des Bereiches der Erfindung betrachtet werden. Obwohl nur einige
beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung im Detail vorstehend beschrieben worden sind, ist
es für
Fachleute klar, dass viele Modifikationen in den beispielhaften
Ausführungsformen
ohne ein materielles Abweichen von den neuen Lehren und Vorteilen
der Erfindung möglich
sind. Dementsprechend ist beabsichtigt, dass all diese Modifikationen
in dem Bereich der Erfindung enthalten sind, der durch die nachfolgenden
Ansprüche
definiert wird, und auch alle zugehörigen Äquivalente. Zudem ist zu erkennen,
dass viele Ausführungsformen
vorliegen können,
die nicht alle Vorteile einiger Ausführungsformen erreichen, insbesondere
der bevorzugten Ausführungsformen,
und trotzdem soll die Abwesenheit eines bestimmten Vorteils nicht
derart betrachtet werden, dass sie notwenidgerweise bedeutet, dass
diese Ausführungsform
außerhalb
des Bereiches der vorliegenden Erfindung ist.
-
Zusammenfassung
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Druckempfindliche Heißschmelz-Klebstoffzusammensetzungen
aus amorphem Polyalphaolefin und kristallinem Polypropylen haben
eine verbesserte Klebfestigkeit gegenüber dem amorphen Polyalphaolefin
allein. Die Klebstoffzusammensetzungen verbessern die dynamische
Abscherfestigkeit, die dynamische Abschälfestigkeit und auch die statische
Abschälfestigkeit.
Die Klebstoffzusammensetzungen sind insbesondere zur Verwendung
in absorbierenden Artikeln geeignet.