專(zhuān)利名稱(chēng)：改良的高速壓花和粘合劑印刷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將粘合劑涂敷至薄膜纖維網(wǎng)的改良方法。
背景技術(shù)：
包括被保護(hù)以防止疏忽接觸的壓敏粘合劑薄層的三維片材，以及制造它們的方法和裝置已被開(kāi)發(fā)出來(lái)并詳細(xì)描述于以下美國(guó)專(zhuān)利中5,662,758，1997年9月2日授予Hamilton和McGuire，名稱(chēng)為“Composite MaterialReleasably Sealable to a Target Surface When Pressed Thereagainst and Methodof Making”；5,871,607，1999年2月16日授予Hamilton和McGuire，名稱(chēng)為“Material Having A Substance Protected by Deformable Standoffs and Methodof Making”；5,965,235，1999年10月12日授予McGuire、Tweddell和Hamilton，名稱(chēng)為“Three-Dimensional，Nesting-Resistant Sheet Materials andMethod and Apparatus for Making Same”；和6,194,062，2001年2月27日授予Hamilton和McGuire，名稱(chēng)為“Improved Storage Wrap Materials”。用于制造這些材料的高速方法描述于美國(guó)專(zhuān)利6,163,918中，該專(zhuān)利于2001年2月27授予McGuire和Bush。
這些專(zhuān)利中所描述的制造這些材料的方法和設(shè)備適于生產(chǎn)這些材料，但它們要么有其固有的速率限制，要么在用于大量生產(chǎn)時(shí)為效率低的方法。描述于美國(guó)專(zhuān)利6,163,918中的方法能成功地制造講授的產(chǎn)品，然而會(huì)有問(wèn)題產(chǎn)生，在長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)中，粘合劑不能完全從凹面壓花輥上脫開(kāi)。這種不完全傳送的問(wèn)題是由于材料不相容性或先前相容材料的磨損而造成的。這導(dǎo)致粘合劑在輥上逐漸積聚，進(jìn)而導(dǎo)致材料纖維網(wǎng)上粘合劑的錯(cuò)位，或更嚴(yán)重地，纖維網(wǎng)無(wú)法從傳送輥上脫開(kāi)。這些方法和裝置能夠運(yùn)行的速度對(duì)于經(jīng)濟(jì)地大規(guī)模生產(chǎn)這些材料是一個(gè)重要因素。
因此，提供適于高速成型這些三維片材并涂敷粘合劑的方法和裝置對(duì)粘合劑從印刷輥上的脫開(kāi)進(jìn)行改進(jìn)是可取的。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種方法，該方法包括步驟a)將少于約0.25gsm的脫模劑涂敷至傳送表面，其中選擇脫模劑，使?jié)舛鹊扔诨虼笥谄渑R界表面張力濃度的脫模劑測(cè)試樣本的表面張力小于約50達(dá)因/厘米，或者與傳送表面的材料所形成的接觸角小于約120°；b)將粘合劑涂敷至傳送表面；和c)將粘合劑從傳送表面?zhèn)魉椭敛牧侠w維網(wǎng)。在所提供的優(yōu)選實(shí)施方案中，制作傳送表面的材料選自金屬、聚合物、彈性體、陶瓷、或木材、或它們的組合，脫模劑具有下式X-CF2O-(C2F4O)p-(CF2O)q-CF2-X。
對(duì)于連續(xù)和間歇方法，提供了附加的實(shí)施方案。
附圖概述雖然本說(shuō)明書(shū)通過(guò)特別指出并清楚地要求保護(hù)本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)作出結(jié)論，但據(jù)信由下列優(yōu)選實(shí)施方案的說(shuō)明并對(duì)照附圖可更好地理解本發(fā)明，圖中相同的參考數(shù)字代表相同的元件，其中

圖1為本發(fā)明的方法和裝置的示意說(shuō)明，其中脫模劑由涂敷輥進(jìn)行涂敷；圖2為本發(fā)明的可供選擇的方法和裝置的示意說(shuō)明，其中脫模劑由作為三輥涂敷體系一部分的涂敷輥進(jìn)行涂敷；圖3為本發(fā)明的方法和裝置的示意說(shuō)明，其中脫模劑由噴涂器或噴霧器進(jìn)行涂敷。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及提供涂敷有粘合劑的材料纖維網(wǎng)的方法。
本文所用術(shù)語(yǔ)“材料纖維網(wǎng)”是指任何待印刷的薄的可滲透或不可滲透底物。纖維網(wǎng)可包括任何材料，包括但不限于紙、聚合物或塑料薄膜、布或織物、紡織材料、無(wú)紡材料、層壓材料、例如鋁箔的金屬箔、例如蠟紙或防油紙的涂布紙，以及它們的組合。
本文所用術(shù)語(yǔ)“傳送表面”是指任何表面，物料被安置在該表面上以便其后以可控方式被傳送至材料纖維網(wǎng)?？梢园凑战回浐穸然虬凑绽w維網(wǎng)具體區(qū)域內(nèi)物料的選擇性印刷來(lái)進(jìn)行控制。傳送表面可用于其它目的，如基于美觀或功能性目的將材料纖維網(wǎng)成型為三維材料。本文所用術(shù)語(yǔ)“成形”包括工業(yè)中用于在材料纖維網(wǎng)上產(chǎn)生三維圖案的所有典型方法，如壓花、真空抽吸等。優(yōu)選地，傳送表面也為壓花結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選地，傳送表面為壓花表面并用于將物料印刷進(jìn)壓花點(diǎn)之間的區(qū)域內(nèi)。
本文所用術(shù)語(yǔ)“臨界表面張力濃度”(CSTC)是指溶液中脫模劑的濃度，超過(guò)該濃度時(shí)表面張力基本上不再下降。對(duì)于表面活性試劑，這點(diǎn)與試劑的臨界膠束濃度CMC相對(duì)應(yīng)。臨界膠束濃度是本領(lǐng)域的技術(shù)人員常用的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用以描述表面活性試劑的濃度，超過(guò)該濃度時(shí)表面張力基本上不再下降。
本文所用術(shù)語(yǔ)“凈材料”是指基本上不含媒介物或溶劑的材料。
本文所用術(shù)語(yǔ)“液體混合物”是指包含媒介物的液體組合物，其中化合物被溶解(溶液)或被分散(乳液或懸浮液)。
本文所用術(shù)語(yǔ)“測(cè)試樣本”是指脫模劑樣本，在選擇本發(fā)明的脫模劑時(shí)使用，濃度等于或大于其臨界表面張力濃度。該樣本可以是濃度等于或大于其臨界表面張力濃度的脫模劑液體混合物，或者是凈脫模劑材料本身的樣本，由定義可知其未被稀釋?zhuān)虼似錆舛却笥谠噭┑呐R界表面張力濃度。
本文所用術(shù)語(yǔ)液體的“表面張力”是液體/空氣表面處產(chǎn)生內(nèi)聚力的結(jié)果，其為打破1cm長(zhǎng)的液體表面膜所需要的力，以達(dá)因?yàn)閱挝?。例如?5℃時(shí)水的表面張力為72達(dá)因/厘米。
本文所用術(shù)語(yǔ)“接觸角”定義為當(dāng)液滴靜止于材料的平面固體表面上時(shí)，在包括傳送表面的材料和位于三相點(diǎn)處指向小滴表面的切線之間形成的夾角。
本文所用術(shù)語(yǔ)“活性物質(zhì)”意指提供實(shí)際功能性有益效果的化合物，或指一種液體混合物中該化學(xué)物質(zhì)的總量。
所有引用的文獻(xiàn)均引入本文的相關(guān)部分以供參考；任何文獻(xiàn)的引用不可解釋為是對(duì)其可作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
本發(fā)明的方法一般包括三個(gè)步驟1)將脫模劑涂敷到傳送表面，2)將粘合劑涂敷到傳送表面，和3)將粘合劑從傳送表面?zhèn)魉椭敛牧侠w維網(wǎng)。
脫模劑的涂敷可以采用適應(yīng)該方法的任何方式將脫模劑涂敷到傳送表面，包括但不限于可滲透或不可滲透的涂敷輥、噴涂器、擠出器、吸收墊或刷子。優(yōu)選地通過(guò)涂敷輥或噴涂器來(lái)涂敷試劑混合物或凈材料。脫模劑可以采用連續(xù)模式或間歇模式進(jìn)行涂敷，僅在該方法將粘合劑傳送到材料纖維網(wǎng)的時(shí)間的一小部分時(shí)間段內(nèi)將脫模劑遞送到傳送表面。最適宜的所需時(shí)間段取決于個(gè)體方法并在生產(chǎn)中確定。
在連續(xù)進(jìn)行脫模劑的涂敷時(shí)，脫模劑的添加比率保持平衡，添加的脫模劑大概等于被傳送到纖維網(wǎng)上的脫模劑總量。對(duì)于連續(xù)涂敷，本發(fā)明的脫模劑被遞送到傳送表面的比率小于約0.25克脫模劑每平方米(gsm)，優(yōu)選地小于約0.10gsm，更優(yōu)選地小于約0.05gsm，甚至更優(yōu)選地小于約0.01gsm，最優(yōu)選地小于約0.005gsm。脫模劑被遞送到傳送表面的比率大于約0.00001gsm，優(yōu)選地大于約0.0001gsm。
脫模劑到傳送表面的添加比率可以采用多種方法來(lái)測(cè)量，但優(yōu)選方法是通過(guò)脫模劑在涂敷過(guò)程中的質(zhì)量平衡來(lái)測(cè)量。測(cè)量應(yīng)在該過(guò)程穩(wěn)定進(jìn)入工作條件后進(jìn)行。這樣，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，添加進(jìn)該過(guò)程中的所有材料都被傳送給纖維網(wǎng)，在輥上不會(huì)由此產(chǎn)生脫模劑的長(zhǎng)期積累或不足。添加比率等于脫模劑經(jīng)過(guò)過(guò)程(超范圍噴涂、從溢流輥隙中溢出、濺出、擦去等)中任意損耗進(jìn)行修正后的質(zhì)量流除以(涂敷區(qū)域的)寬度和線速度。例如，假定過(guò)程中沒(méi)有損耗，112g/分鐘的0.2％脫模劑活性溶液被涂敷至傳送表面，纖維網(wǎng)接觸寬度為0.5m，移動(dòng)速度為450m/分鐘，則會(huì)遞送約0.001gsm的活性脫模劑。這種“穩(wěn)定過(guò)程”并不暗示瞬時(shí)平衡。一個(gè)穩(wěn)定過(guò)程可包括一個(gè)涂敷相對(duì)高數(shù)量脫模劑的過(guò)程，而后停止涂敷脫模劑并執(zhí)行該過(guò)程一長(zhǎng)段時(shí)間直到必須更新該過(guò)程。
實(shí)際使用的脫模劑遞送比率將取決于所使用的粘合劑、傳送表面的材料和接觸粘合劑將之傳給纖維網(wǎng)時(shí)傳送表面的那部分。例如，與接觸粘合劑將之傳給整個(gè)(100％)材料纖維網(wǎng)的傳送表面相比，僅接觸粘合劑將之傳給纖維網(wǎng)超過(guò)40％總面積時(shí)的壓花傳送表面只需少得多的脫模劑來(lái)有效運(yùn)行。
當(dāng)脫模劑的涂敷間歇進(jìn)行時(shí)，“工作周期”確定為脫模劑沒(méi)有被涂敷的時(shí)間之前的被涂敷時(shí)間。涂敷脫模劑時(shí)，添加比率小于約5gsm，優(yōu)選地小于約1gsm，更優(yōu)選地小于約0.1gsm，最優(yōu)選地小于約0.01gsm。脫模劑被遞送到傳送表面的比率大于約0.00001gsm，優(yōu)選地大于約0.0001gsm。在平均工作周期內(nèi)測(cè)量的平均工作周期遞送比率等于在平均工作周期過(guò)程中添加的脫模劑經(jīng)過(guò)過(guò)程(超范圍噴涂、從溢流輥隙中溢出、濺出、擦去等)中任意損耗進(jìn)行修正后的質(zhì)量除以在平均工作周期過(guò)程中被處理材料纖維網(wǎng)(涂敷區(qū)域內(nèi))的寬度和總長(zhǎng)度。平均工作周期遞送比率小于約0.1gsm，優(yōu)選地小于約0.01gsm，最優(yōu)選地小于約0.001gsm。平均工作周期遞送比率大于0.00000001gsm，優(yōu)選地大于約0.0000001gsm，更優(yōu)選地大于0.000001gsm，甚至更優(yōu)選地大于0.00001gsm，最優(yōu)選地大于0.0001gsm。
脫模劑可以液體混合物形式或采用凈材料被涂敷到傳送表面。脫模劑采用凈材料被涂敷時(shí)，其被直接涂敷到傳送表面。脫模劑的涂敷可通過(guò)擠出、噴涂或噴霧進(jìn)行涂敷，或使用涂敷輥進(jìn)行涂敷。可任選地，脫模劑由遞送低劑量材料的輥組來(lái)供應(yīng)。優(yōu)選地，脫模劑材料或混合物的噴涂采用涂敷輥進(jìn)行，其將試劑傳送到傳送表面。這些涂敷輥可以由工業(yè)中所知的任何輥?zhàn)硬牧蠘?gòu)成，如例如橡膠或尿烷的聚合物或彈性體材料，或者如鉻或鋼的金屬。優(yōu)選地，這種涂敷輥包括嵌入有金屬氧化物顆粒的聚合物或彈性體材料。此外，接觸傳送表面的涂敷輥可由一個(gè)或多個(gè)附加的計(jì)量輥提供，計(jì)量輥可輔助控制涂敷到傳送表面上的脫模劑的用量。計(jì)量輥也可包括典型地用于那些涂敷的任何材料，并可以為任何構(gòu)型。參見(jiàn)圖1，優(yōu)選的構(gòu)型包括輥72-71-70，其可以為全聚合物/彈性體構(gòu)型或聚合物/彈性體-金屬-聚合物/彈性體構(gòu)型。此外，計(jì)量輥71和72也可優(yōu)選地包括嵌入有金屬氧化物顆粒的聚合物或彈性體材料。
當(dāng)使用液體混合物時(shí)，媒介物可以為任何能分散或溶解所選脫模劑的溶劑。優(yōu)選地，混合物中的媒介物選自水、C2-C4醇、揮發(fā)性烴、酯、酮、醚以及它們的混合物。最優(yōu)選地，媒介物為水。只要所需用量的脫模劑能被遞送到傳送表面，用于本方法的混合物可以為使液體送運(yùn)最優(yōu)化的任意濃度。優(yōu)選地，混合物的濃度在約0.01％至約20％，優(yōu)選地在約0.05％至約1％的范圍內(nèi)。
選擇本發(fā)明的脫模劑，以便在脫模劑濃度等于或大于其臨界表面張力濃度的所選媒介物中的脫模劑測(cè)試樣本與傳送表面的材料之間形成的接觸角小于約120°，優(yōu)選地小于約90°，更優(yōu)選地小于約75°，甚至更優(yōu)選地小于約50°，最優(yōu)選地小于約20°。也可選擇脫模劑以便測(cè)試樣本的表面張力小于約50達(dá)因/厘米，優(yōu)選地小于約40達(dá)因/厘米。優(yōu)選地，選擇脫模劑以便測(cè)試樣本既能使形成的接觸角小于約120°，優(yōu)選地小于約90°，更優(yōu)選地小于約75°，甚至更優(yōu)選地小于約50°，最優(yōu)選地小于約20°，也能使表面張力小于約50達(dá)因/厘米，優(yōu)選地小于約40達(dá)因/厘米。應(yīng)當(dāng)注意的是，用于確定最佳脫模劑(超過(guò)CSTC)的測(cè)試樣本不需與用于本方法涂敷步驟的液體混合物濃度相同。不受理論的限制，據(jù)信該方法混合物中的媒介物會(huì)在涂敷到傳送表面后揮發(fā)。這樣，在粘合劑涂敷點(diǎn)處的濃度比施用濃度更接近于CSTC。
脫模劑可優(yōu)選地選自下列材料-碳氟化合物，如購(gòu)自Ausimont的FE-20AG中以乳液形式存在的碳氟化合物，-全氟聚醚，如Fluorolink F-10、FomblinPFPE、GaldenPFPE，均購(gòu)自Ausimont，-含氟表面活性劑，如購(gòu)自Ciba Specialty Chemicals的Lodyne、購(gòu)自Cytonix Corp.的FluorN、購(gòu)自3M的FluoradFC-4430和FC-4432、和購(gòu)自DuPon的ZonylFSP。
-表面活性劑，包括陰離子表面活性劑(如存在于購(gòu)自The Procter &Gamble Company的Cinch和Dawn中的那些)、非離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑以及它們的組合，-硅氧烷油，凈用，如購(gòu)自General Electric的SF18-350，或存在于乳液中，如購(gòu)自General Electric的SM2128，-礦物油，凈用，如購(gòu)自Crompton Corp.的Kaydol，或以乳液使用，-聚醚-硅氧烷共聚物，如購(gòu)自Dow Corning的Q4-3667，-嵌段共聚物表面活性劑，如購(gòu)自BASF的P123、L-62、L-64、L-44、17R4、和10R-5，-磷脂酰膽堿(phosphotidylcholine)，存在于溶液中，如購(gòu)自Lucas Meyer的Lecithin和購(gòu)自Central Soya的Precept 8160，-蠟，如存在于乳液中的那些，如PolygenWax Emulsion，以及它們的混合物。優(yōu)選的脫模劑選自由具有下式的全氟聚合物組成的類(lèi)別
X-CF2O-(C2F4O)p-(CF2O)q-CF2-X其中端基X選自含磷部分、烷基酰胺部分、硅烷部分或它們的混合物；p∶q比率為約0.5至約1.5，優(yōu)選地約0.8至約1.1，更優(yōu)選地約0.9至約1.05；聚合物的重均分子量為約1500至約5000，優(yōu)選地約2000至約3500，更優(yōu)選地約2400至約3100。特別優(yōu)選的為購(gòu)自Ausimont，Inc.的Fluorolink7006、Fluorolink 7007、Fluorolink A10、Fluorolink F10、Fluorolink S10，最優(yōu)選的為Fluorolink F10。
如上文所指出，脫模劑的選擇可基于所選用于傳送表面的材料來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。傳送表面可由廣泛范圍的材料制成，材料范圍有金屬，如鋼、鉻、鋁或鎳；聚合物或彈性體，如塑料、橡膠或聚氨酯；陶瓷或木材。傳送表面可包括金屬鍍層輥，如鍍鎳或鍍鉻鋼輥。傳送表面也可由多種材料的組合制成，如由嵌入有金屬氧化物顆粒的聚合物或彈性體材料構(gòu)成的表面。這種組合的一個(gè)實(shí)施例為嵌入有氧化鐵顆粒的氫化腈橡膠。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)針對(duì)某種傳送表面材料使用某種優(yōu)選的脫模劑時(shí)，當(dāng)前發(fā)明的方法得到了優(yōu)化。優(yōu)選地，本發(fā)明的方法采用具有下式的全氟聚醚脫模劑X-CF2O-(C2F4O)p-(CF2O)q-CF2-X其中端基X基于所選傳送表面進(jìn)行選擇。最優(yōu)選地，傳送表面為金屬，優(yōu)選鋼，并且X為含磷部分；或者，傳送表面選自塑料、聚合物或彈性體并且X為硅烷；或者，傳送表面為木材并且X為烷基酰胺；或者，傳送表面包括被嵌入的金屬氧化物顆粒并且X為磷酸鹽。
粘合劑的涂敷本發(fā)明的方法也包括將粘合劑涂敷到傳送表面上的步驟。本發(fā)明的方法可被用于傳送任何粘合劑材料。粘合劑材料包括典型地經(jīng)過(guò)考慮用于將一種材料，本文中指材料纖維網(wǎng)，粘附到目標(biāo)表面上的所有材料。這些材料包括但不限于膠水和熱熔融壓敏粘合劑。
粘合劑可采用工業(yè)中所知的任何常規(guī)涂敷方法來(lái)涂敷到傳送表面。這包括輥涂敷、擠出、刷子或墊子。本發(fā)明的方法可連續(xù)操作或單片操作。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案包括連續(xù)方法，該方法中傳送表面為一個(gè)輥?zhàn)?，其在旋轉(zhuǎn)過(guò)程的一點(diǎn)處從粘合劑涂敷過(guò)程中連續(xù)接收粘合劑并在第二點(diǎn)處將粘合劑傳送到材料纖維網(wǎng)上。本發(fā)明的脫模劑優(yōu)選地在輥?zhàn)有D(zhuǎn)過(guò)程的第三點(diǎn)處連續(xù)或間歇地涂敷至傳送表面，該點(diǎn)優(yōu)選地為涂敷粘合劑之前的一點(diǎn)。
將物料傳送到材料纖維網(wǎng)本發(fā)明的方法也包括將粘合劑從傳送表面?zhèn)魉偷讲牧侠w維網(wǎng)的步驟。再次說(shuō)明，這種傳送可采用工業(yè)中所知的任何方法來(lái)完成。優(yōu)選地，通過(guò)在當(dāng)前方法的傳送輥上傳輸材料纖維網(wǎng)來(lái)傳送粘合劑。
圖1和圖2以示意圖方式說(shuō)明本發(fā)明的方法和裝置10的示例性實(shí)施方案，其中粘合劑是被印刷到被同時(shí)壓花的材料纖維網(wǎng)50上的物料。執(zhí)行本發(fā)明的方法的裝置可包括兩個(gè)成對(duì)的壓花輥15和16，和一個(gè)液體涂敷輥72和多個(gè)粘合劑計(jì)量/涂敷輥12-14。裝置可任選地包括計(jì)量輥70-71、一個(gè)S形冷卻區(qū)19、一個(gè)壓輥17或一個(gè)脫料輥18。壓花輥15和16可任選地具有蝕刻于輥上的相匹配的壓花圖案，其互相咬合從而對(duì)從兩輥之間穿過(guò)的片材纖維網(wǎng)進(jìn)行壓花。具有凹坑和突脊的輥優(yōu)選地作為凹面壓花輥15，而具有突塊和凹坑的輥優(yōu)選地作為凸面壓花輥16。脫模劑液體涂敷/計(jì)量輥70-72將脫模劑75遞送到傳送表面。脫模劑液體涂敷/計(jì)量輥典型地為例如鋼或鉻的金屬，或者為橡膠涂層鋼。類(lèi)似地，粘合劑涂敷/計(jì)量輥12-14也可以為金屬或橡膠涂層鋼。在一個(gè)實(shí)施方案中，兩套涂敷輥都交替使用普通鋼或橡膠涂層鋼。涂敷輥14和72(各自遞送體系中的最后一個(gè)輥)的材料的選擇取決于用于傳送表面的所選材料。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果傳送表面的材料是金屬，則優(yōu)選的最終涂敷輥應(yīng)為橡膠涂層鋼?？晒┻x擇地，如果傳送表面的材料是聚合物或彈性體，則可以?xún)?yōu)選金屬涂敷輥。輻射式加熱器80或一些其它的熱源可任選地被用于在涂敷脫模劑之后加熱傳送表面。
可任選的壓輥17和脫料輥18可以為橡膠涂層鋼或其它適當(dāng)材料。可以利用可任選的S形冷卻區(qū)，其由多個(gè)中空鋼輥19構(gòu)成，鋼錕19在其外表面具有防粘涂層，輥內(nèi)有冷卻流道。輥?zhàn)有D(zhuǎn)的方向如圖2中箭頭所示。
如圖1所示，粘合劑(如熱熔融壓敏粘合劑)可通過(guò)狹槽模具9被擠出到第一旋轉(zhuǎn)輥12上。狹槽模具可由熱熔融供應(yīng)體系(具有加熱料斗和可變速度的齒輪泵，未示出)經(jīng)加熱軟管來(lái)供應(yīng)。第一粘合劑計(jì)量輥11的表面速度可以比準(zhǔn)備壓花和粘合劑涂敷的片材纖維網(wǎng)50的額定切線速度慢很多。計(jì)量輥隙圖1中以工位1、2和3說(shuō)明。其它粘合劑計(jì)量輥12-14可漸進(jìn)地更快旋轉(zhuǎn)，從而使粘合劑涂敷滾隙工位4的表面速度匹配。粘合劑40在工位4處從粘合劑涂敷輥14被傳送到凹面壓花輥15上。粘合劑40隨著凹面壓花輥表面運(yùn)動(dòng)至工位5，在該處其與通過(guò)凸面壓花輥16被輸送至工位5處的聚合物纖維網(wǎng)50結(jié)合。
圖1所示的實(shí)施方案中，在工位5處，聚合物纖維網(wǎng)50被壓花并被同步印刷上粘合劑40以形成粘合劑涂層纖維網(wǎng)60。仍粘貼在凹面壓花輥15上的纖維網(wǎng)60移動(dòng)至工位7，通過(guò)脫料輥18從凹面壓花輥15上脫開(kāi)。該方法也可包括一個(gè)可任選的壓輥17，其對(duì)壓花點(diǎn)與脫料輥之間的纖維網(wǎng)的粘性部分施加壓力。然后最終的粘合劑涂層纖維網(wǎng)60可移送至工位8處的可任選的S形冷卻區(qū)19，被冷卻以提高強(qiáng)度。
在某些實(shí)施方案中，粘合劑40僅被涂敷到凹面壓花輥15的脊區(qū)。這是通過(guò)仔細(xì)控制工位4處凹面壓花輥到粘合劑輥的間隙和跳動(dòng)來(lái)完成?？刂七@些輥之間的輥隙以便覆蓋于橡膠輥14上的粘合劑僅將粘合劑涂敷到脊區(qū)，而不會(huì)將粘合劑壓入脊區(qū)之間的凹槽或凹坑。
在這些實(shí)施方案中，當(dāng)凹面輥為金屬時(shí)，粘合劑涂敷輥14可以為橡膠涂層鋼輥。橡膠涂層優(yōu)選地被磨削以獲得接近0.0025cm(0.001英寸)的總指示跳動(dòng)(TIR)公差。可以在機(jī)器內(nèi)用精密楔塊來(lái)控制輥隙。橡膠涂層可被用來(lái)(1)保護(hù)凹面壓花輥15上的涂層免受由于金屬與金屬接觸所造成的損害和(2)允許粘合劑涂敷輥輕微地壓向凹面壓花輥。這樣，橡膠的變形補(bǔ)償了壓花輥和粘合劑涂敷輥的實(shí)際跳動(dòng)，使粘合劑可被均勻地涂敷在凹面壓花輥脊區(qū)的每一處。
在使用凹面壓花輥的場(chǎng)合，粘合劑涂敷輥14可被輕微地壓向凹面壓花輥15。這樣，橡膠表面的變形補(bǔ)償了壓花輥和粘合劑涂敷輥的跳動(dòng)，但該變形不會(huì)高到將粘合劑壓入凹面壓花輥15表面上的凹坑內(nèi)的程度。在某些實(shí)施方案中，僅在凹面壓花輥15的脊區(qū)上沉積粘合劑對(duì)于防止粘合劑被傳送到纖維網(wǎng)內(nèi)壓花點(diǎn)的頂部是必需的。出現(xiàn)于壓花點(diǎn)頂部上的粘合劑會(huì)使它們?cè)诶w維網(wǎng)活化前由于壓花點(diǎn)的破碎就顯示出粘性。
所用粘合劑本身可以為高彈性的，從靜止的狹槽模具9處過(guò)渡至完全切線速度會(huì)導(dǎo)致粘合劑被拉長(zhǎng)和破碎，或?qū)е聦?duì)第一計(jì)量輥無(wú)粘性。為減小粘合劑的伸長(zhǎng)率，可以首先將其涂敷至一個(gè)慢速輥，然后通過(guò)一系列計(jì)量間隙(工位1、2和3)，其被研磨成很薄的粘合劑膜并按所需切線速度進(jìn)行加速。
粘合劑涂敷輥和計(jì)量輥可被磨削得到直徑和跳動(dòng)的精密公差，從而維持粘合劑計(jì)量和加速所需的精密輥間輥隙尺寸。典型的公差可以為0.0012cm(0.0005英寸)TIR。
在某些實(shí)施方案中，以高壓花溫度對(duì)薄膜壓花以獲取挺括的高厚度壓花和允許使用更低的脫料力將粘性薄膜纖維網(wǎng)從凹面壓花輥上脫開(kāi)可能是可取的。然而，保持壓花輥的溫度低于薄膜纖維網(wǎng)的軟化點(diǎn)以便最終粘合劑涂層纖維網(wǎng)具有足夠的拉伸強(qiáng)度從而能從凹面壓花輥上移去可能是可取的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，脫料溫度與薄膜軟化溫度之間的平衡是對(duì)于高速運(yùn)行限定可取的運(yùn)行條件的一個(gè)參數(shù)。
可任選的脫料輥有助于從凹面壓花輥上移去最終產(chǎn)品而不損壞薄膜。由于該產(chǎn)品(材料纖維網(wǎng))粘貼在凹面壓花輥的表面上，所以在脫料點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生很大的力。脫料輥可將這些很高的力定位于很短的纖維網(wǎng)上，從而使纖維網(wǎng)變形更小并更好地控制脫料角。防止最終產(chǎn)品變形有助于提供一致的薄膜性能并防止在薄膜上產(chǎn)生由于過(guò)早活化而顯示出粘性的區(qū)域。
可控制凸面和凹面壓花輥之間的嚙合量或嚙合程度，來(lái)幫助防止損壞輥?zhàn)踊虮∧だw維網(wǎng)。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，壓花輥的外表面被磨削至0.0012cm(0.0005英寸)TIR的跳動(dòng)公差?？梢栽跈C(jī)器內(nèi)用精密楔塊來(lái)控制嚙合。壓花輥的嚙合通常決定著薄膜的最終厚度(即，壓花點(diǎn)的最終高度)。
對(duì)于纖維網(wǎng)材料既被壓花又印刷有粘合劑的實(shí)施方案，制造它的另一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是凸面和凹面壓花輥之間的配合或一致。用于金屬輥的一種有用技術(shù)是通過(guò)光刻法成型一個(gè)輥并利用該輥?zhàn)鳛椤皹虞仭币载?fù)像形式成型其它輥。也可對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)以保持配對(duì)壓花輥的精確同步。當(dāng)使用彈性體輥時(shí)，在傳送表面上采用激光雕刻成型圖案。
壓花輥和粘合劑輥可分別加熱和控制以對(duì)粘合劑傳送溫度和壓花輥脫料溫度進(jìn)行精密控制。
在某些優(yōu)選的實(shí)施方案，在壓花和涂敷粘合劑的步驟過(guò)程中使用具有互補(bǔ)圖案形狀的配對(duì)凸面和凹面壓花輥完全支撐薄膜纖維網(wǎng)，從而確保薄膜材料內(nèi)力的適當(dāng)分布。熱成型或真空成形薄膜時(shí)，使用例如開(kāi)孔帶或開(kāi)孔轉(zhuǎn)筒的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，纖維網(wǎng)上被成形進(jìn)入孔或凹槽內(nèi)的部分未得到支撐，與它們相反，對(duì)纖維網(wǎng)的完全支撐據(jù)信可以增加纖維網(wǎng)應(yīng)變的速率而不損壞纖維網(wǎng)，并因此可得到更高的生產(chǎn)速度。在壓花步驟中同時(shí)對(duì)薄膜涂敷粘合劑可以在纖維網(wǎng)壓花點(diǎn)之間的未變形部分上使粘合劑更精密的配準(zhǔn)。
對(duì)粘合劑的精密控制，尤其是對(duì)涂敷在凹面壓花輥上的粘合劑層的厚度和均勻性的精密控制，是高速生產(chǎn)產(chǎn)品的一個(gè)因數(shù)。特別是對(duì)于具有很小粘合劑添加量的實(shí)施方案而言，即使是在輥間傳送過(guò)程中粘合劑的厚度有輕微變化也會(huì)導(dǎo)致在粘合劑涂敷到壓花輥時(shí)產(chǎn)生覆蓋間隙。同時(shí)，這些變化會(huì)引起在壓花輥的某些區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生過(guò)多的粘合劑，這會(huì)污染輥上的凹槽，或?qū)е抡澈蟿┑嚼w維網(wǎng)的傳送不完全和粘合劑在壓花輥上的積聚。
圖3圖示說(shuō)明本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方法，其中脫模劑由噴涂器70涂敷至傳送表面。
本發(fā)明的方法可包括、由或基本上由本文所述的本發(fā)明的基本元件和限制，以及本文所述的任何附加的或可任選的成分、組件或限制組成。
除非另外指明，本文中所有百分?jǐn)?shù)均以總組合物的重量計(jì)。除非另外指明，所有的比例均為重量比。除非另外指明，與所列成分有關(guān)的所有這些重量均基于具體成分的量，并因此不包含市售物質(zhì)中可能包括的溶劑、載體、副產(chǎn)物、填充劑或其它微量組分。
雖然已經(jīng)圖解說(shuō)明和描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方案，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，可在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的情況下進(jìn)行各種變化和修改，并且其包括在所附的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)，所有這樣的改變都包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。
測(cè)定方法本文所用術(shù)語(yǔ)液體的“表面張力”是液體/空氣表面處產(chǎn)生內(nèi)聚力的結(jié)果，其為打破1cm長(zhǎng)的液體表面膜所需要的力，以達(dá)因?yàn)閱挝?。例如?5℃時(shí)水的表面張力為72達(dá)因/厘米。應(yīng)用于本發(fā)明的表面張力的測(cè)量是使用張力計(jì)，如Fisher Scientific Surface Tensionmat Model 21，利用ASTM D971中描述的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法，其中油/水流體由脫模劑測(cè)試樣本取代。
本文所用術(shù)語(yǔ)“接觸角”定義為當(dāng)液滴靜止于材料的平面固體表面上時(shí)，在包括傳送表面的材料和位于三相點(diǎn)處指向小滴表面的切線之間形成的夾角。接觸角的測(cè)量采用自動(dòng)接觸角測(cè)量器，如購(gòu)自AST Products(Billerica，MA)的VCA 2500XE Video Contact Angle System。接觸角是對(duì)1微升標(biāo)稱(chēng)容積的五小滴進(jìn)行測(cè)量的平均值。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法ASTM 5946描述了采用水和已處理薄膜的測(cè)定過(guò)程。在本發(fā)明的傳送表面上的脫模劑測(cè)試樣本的接觸角采用這種方法進(jìn)行測(cè)量，以脫模劑樣本取代水并以傳送表面材料取代已處理薄膜。
權(quán)利要求
1.包括以下步驟的方法a)將少于約0.25gsm的脫模劑涂敷至傳送表面，其中選擇所述脫模劑，使?jié)舛鹊扔诨虼笥谄渑R界表面張力濃度的所述脫模劑的測(cè)試樣本的表面張力小于約50達(dá)因/厘米；b)將粘合劑涂敷至所述傳送表面；和c)將所述粘合劑從所述傳送表面?zhèn)魉椭敛牧侠w維網(wǎng)。
2.包括以下步驟的方法a)將少于約0.25gsm的脫模劑涂敷至傳送表面，其中選擇所述脫模劑，使?jié)舛鹊扔诨虼笥谄渑R界表面張力濃度的所述脫模劑的測(cè)試樣本與所述傳送表面的材料形成的接觸角小于約120°；b)將粘合劑涂敷至所述傳送表面；和c)將所述粘合劑從所述傳送表面?zhèn)魉椭敛牧侠w維網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中選擇所述脫模劑，也使?jié)舛鹊扔诨虼笥谄渑R界表面張力濃度的測(cè)試樣本的表面張力小于約50達(dá)因/厘米。
4.包括以下步驟的方法a)間歇地將少于約5.0gsm的脫模劑涂敷至傳送表面，使所述平均工作周期遞送比率小于約0.1gsm并大于約0.00000001gsm，其中選擇所述脫模劑，使?jié)舛鹊扔诨虼笥谄渑R界表面張力濃度的所述脫模劑的測(cè)試樣本的表面張力小于約50達(dá)因/厘米，并且與所述傳送表面的材料形成的接觸角小于約120°；b)將粘合劑涂敷至所述傳送表面；和c)將所述粘合劑從所述傳送表面?zhèn)魉椭敛牧侠w維網(wǎng)。
5.包括以下步驟的方法a)將脫模劑涂敷至傳送表面，其中所述傳送表面為壓花表面；b)將粘合劑涂敷至所述傳送表面；c)將所述粘合劑從所述傳送表面?zhèn)魉椭敛牧侠w維網(wǎng)；和d)對(duì)所述材料纖維網(wǎng)進(jìn)行壓花。
6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述脫模劑以?xún)舨牧贤糠蟆?br> 7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述脫模劑以附加包含媒介物的液體混合物形式被涂敷至所述傳送表面，所述媒介物選自水、C2-C4醇、揮發(fā)性烴、酯、酮、醚，以及它們的混合物。
8.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述傳送表面的制作材料選自金屬、聚合材料、彈性體材料、陶瓷、木材、或它們的組合。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述脫模劑選自碳氟化合物、全氟聚醚、陰離子表面活性劑、硅氧烷油、聚醚-硅氧烷共聚物、嵌段共聚物、磷脂酰膽堿、蠟、酯、礦物油、它們的乳液以及它們的混合物。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述傳送表面也為成形表面。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述脫模劑具有下式X-CF2O-(C2F4O)p-(CF2O)q-CF2-X其中所述端基X選自含磷部分、烷基酰胺部分、硅烷部分以及它們的混合物；所述p∶q的比率在約0.5至約1.5的范圍內(nèi)，并且所述脫模劑的重均分子量在約1500至約5000的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述傳送表面為金屬，優(yōu)選為鋼，并且X為含磷部分。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述傳送表面為聚合物或彈性體材料并且X為硅烷部分。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述傳送表面為木材并且X為烷基酰胺部分。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述傳送表面包括被嵌入的金屬氧化物顆粒，優(yōu)選被嵌入聚合物或彈性體材料內(nèi)的金屬氧化物顆粒，并且X為含磷部分。
16.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述脫模劑涂敷至所述傳送表面的過(guò)程是連續(xù)的。
17.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中涂敷脫模劑的步驟、涂敷粘合劑的步驟和傳送粘合劑的步驟在所述方法中在不同位置同步且連續(xù)地進(jìn)行。
18.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述脫模劑被涂敷器涂敷至所述傳送表面，所述涂敷器選自可滲透涂敷輥、不可滲透涂敷輥、噴涂器、擠出機(jī)、吸收墊或刷子，優(yōu)選地，所述涂敷器為包括嵌入有金屬氧化物顆粒的聚合物或彈性體材料的不可滲透涂敷輥。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述涂敷輥通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)計(jì)量輥提供脫模劑。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述計(jì)量輥包括嵌入有金屬氧化物顆粒的聚合物或彈性體材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種方法，包括步驟(a)將少于約0.1克每平方米(gsm)的脫模劑涂敷至傳送表面，其中選擇脫模劑，使?jié)舛鹊扔诨虼笥谄渑R界表面張力濃度的脫模劑測(cè)試樣本的表面張力小于約50達(dá)因/厘米，或者與傳送表面的材料所形成的接觸角小于約120°；(b)將粘合劑涂敷至傳送表面；和(c)將粘合劑從傳送表面?zhèn)魉椭敛牧侠w維網(wǎng)。在所提供的優(yōu)選實(shí)施方案中，傳送表面為金屬、聚合物、彈性體、陶瓷、木材或它們的組合，并且脫模劑具有下式X－CF
文檔編號(hào)D21H25/00GK1652882SQ03811121
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月20日
發(fā)明者瑪麗·R·萊爾特, 史蒂文·L·巴恩霍爾茨, 詹姆斯·M·辛格, 格倫·D·布蒂利爾, 安德魯·J·納克, 迪安·A·齊默爾曼, 蒂莫西·J·洛倫茨 申請(qǐng)人:寶潔公司