主页 > 站长推荐 > 有改进的切割性能的粘合剂组合物和结构

有改进的切割性能的粘合剂组合物和结构

admin 2020年01月15日 08:48 views 0

扫一扫用手机浏览

有改进的切割性能的粘合剂组合物和结构

本申请是申请日为2001年6月12日、发明名称为“有改进的切割性能的粘合剂组合物和结构”的中国专利申请01812809.2的分案申请。

发明领域

本发明涉及粘合剂组合物和结构,特征在于有极好的与各种物质的粘附力和在高速转变的模压机中高速转变的能力。

发明背景

有层压结构的胶粘带和标签是公知的。一典型结构中,一或多层粘合剂涂布在或以其它方式施于隔离衬上,然后层压至面料如纸、聚合物膜、或其它柔性材料上。或者,将粘合剂直接涂布在面料上,将涂布面料层压至隔离衬上。所述粘合剂可以是压敏粘合剂(PSA),可以是橡胶基或丙烯酸基粘合剂。橡胶基热熔PSAs (HMPSAs)典型地含有一或多种天然或合成弹性体(用一或多种石油树脂、松香、或松香衍生物增粘)和/或其它成分如增塑剂(改善粘合剂的粘性)。

PSA胶带和标签结构通常以各种宽度的连续料卷形式生产,然后通过将粘合剂层压材料转变成较小的卷或片材、并最终转变成单个标签和胶带的设备。所述过程涉及包括印刷、纵切、冲切、和剥离基体使标签留在隔离衬上、内衬上标签的缝切(butt-cutting)、边际冲孔、穿孔、扇式折叠、和铡断等转变。冲切涉及切断隔离衬表面上的层压材料。冲孔、穿孔和铡断涉及穿透所述标签层压材料。

使层压材料转变成成品的成本是各种加工操作的速度和效率的函数。所述PSA结构的转变越快,所述成品的成本越低。现代的转变模压机设计成以高达500或1000ft/min的速度操作,制造PSA结构时希望能以此高速度转变。虽然所述层压材料的所有层的性质可影响转变成本,但粘合剂层典型地是所述易转变性的最大限制因素。这是因所述粘合剂的粘弹性所致,它在冲切操作中阻碍模具精确干净地穿透并在剪切操作中粘附于冲切刀片上。粘合剂的拉丝性还影响冲压操作后面的基体剥离操作。

用刀片切断多个标签层压材料的铡切或类似的剪切步骤中,粘合剂有流动倾向,因其普通液态流动性、或普通液态流动性与所述切片施加的压力(单独或与操作过程中夹持多个片材相伴的压力一起)组合。由于铡切操作过程中粘合剂流动,导致刀片趋于涂布一层粘合剂。所述涂层趋于降低进一步剪切的效力,还可能使粘合剂沉积和涂于被切制品的边缘表面上。

在所述PSA中加入润滑剂如硅油、蜡和/或表面活性剂可减少剪切操作中粘合剂在刀片上的积聚。此途径的代表是US4 151319 (Sackoff等)、4 346 189 (Laurent)、4 548845 (Parsons) ,5154 974 (Norman 等)、5 322 876 (Sasaki 等)、5 705 551 (Sasaki 等)和 5939 479 (Reaves等)。不过,以前尝试的大多数添加剂虽然可减少粘合剂在刀片上的积聚,但有降低加入这些添加剂的PSA的粘性的不理想性质。现实中需要改进的PSA结构,既表现出极好的胶粘性又有突出的 转变性,尤其是能在高速切割操作中干净地剪切。

发明概述本发明的一方面,提供一种粘合剂结构,特征在于有极好的转化性能和与各种基质的粘附力。一种粘合剂层压材料(优选由两或多个粘合剂层例如面侧粘合剂(FSA)和衬里侧粘合剂(LSA)组成)涂布或层压在面料上。至少一个粘合剂层例如FSA配混有助切剂例如有机聚硅氧烷或改性的有机聚硅氧烷。优选至少一个粘合剂层例如LSA是功能PSA,即在干燥状态在室温下侵蚀性地永久地发粘而在接触时在仅用手指或手按压的情况下牢固地粘附于各种基质的粘合剂。

本发明的另一方面,一种粘合剂结构由涂布或层压在面料上的单一 PSA层组成,所述PSA配混有聚环氧烷改性的有机聚硅氧烷或超高分子量的有机聚硅氧烷。

本发明的再另一方面,提供改进的粘合剂组合物。一种此组合物包含配混有超高分子量有机聚苯乙烯的粘合剂(优选PSA)。另一种粘合剂组合物包含配混有有机聚硅氧烷如分散在聚苯乙烯中的超高分子量有机聚硅氧烷或改性的有机聚硅氧烷如聚环氧烷改性的有机聚硅氧烷的弹性体的增粘共混物。

简述

结合考虑时将更清楚地理解本发明的这些和其它特征和优点,其中:

1为本发明多层粘合剂结构之一实施方案的示意剖面,示出面料、有两个粘合剂层的粘合剂层压材料、和隔离衬;

2为两层粘合剂层压材料之一实施方案的不意剖面;和

3为两层粘合剂层压材料之另一实施方案的示意剖面。

4为三层粘合剂层压材料之一实施方案的示意剖面。

发明详述

本发明第一实施方案示于1中,是多层粘合剂标签即标签层压结构的剖视。此实施方案中,结构10包括有第一表面(或内表面)12a和第二表面(或外表面)12b的面料12、和粘于其上的粘合剂层压材料14,所述粘合剂层压材料14由至少两层形成:面侧粘合剂(FSA)层16和衬侧粘合剂(LSA)层18。所述FSA层16包含作为必要成分的硅氧烷型助切剂例如有机聚硅氧烷或改性有机聚硅氧烷,其非限制性实例在后面描述。所述LSA是功能PSA。优选用有防粘表面22的隔离衬20保护所述粘合剂层压材料直至使用。或者,省去所述隔离衬20,在面料的外表面12b上涂布或以其它方式提供防粘表面22,在此情况下所述结构称为“无衬”结构或胶带。所述粘合剂层压材料14有两个粘合剂层(如所示)或多个粘合剂层。为清楚起见1中所述结构的每层的厚度被夸大,各层的相对厚度未必按比例。

面料12可以是在胶带和标签中常用作面料的任何柔性材料。非限制性实例包括纸,如高光泽、半光泽、和石印纸(在多色印刷中使用的)、和电子数据处理(EDP)纸(打字机和喷墨印刷中使用的);聚酯,如聚对苯二甲酸乙二酯(PET);聚烯烃,如聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯;和其它材料。所述面料12的第一或内表面12a(有时称为下面)可选地涂有防渗层(未示出)(不是所述粘合剂层压材料产生的防渗层)以防止所述粘合剂层压材料14的组分迁移至面料12中。可还包括或另外设有增强粘合剂层压材料14与面料12的粘合力的粘结层或底层(未示出)。无衬结构中,所述面料的第二或外表面涂有防粘材料如硅氧烷例如聚二甲基硅氧烷或非硅氧烷例如Quilon™、碳酸酯或其它材料。

所述粘合剂层压材料14由至少两个不同的粘合剂层16和18组成。面侧粘合剂(FSA)层16由粘合剂(可选地为PSA)组成。所述FSA配混有聚环氧烷改性的有机聚硅氧烷(如后面所述)。距面料12最远的与FSA层16相邻的粘合剂层是衬侧粘合剂(LSA)层18,为 PSA。

一优选实施方案中,所述粘合剂层压材料14的FSA层16是至少两种不溶混弹性体的增粘共混物,如转让给Avery DennisonCorporation的US5 290 842 (Sasaki等)中所述,引入本文供参考。第一种弹性体包括通过第一玻璃化转变温度Tgl表征的第一种含二烯的弹性体。所述FSA层16中的第二种弹性体包括通过第二玻璃化转变温度Tg2表征的第二种含二烯的弹性体,其中Tgl < Tg20类似地,一优选实施方案中,所述粘合剂层压材料14的LSA层18是至少两种不溶混弹性体的增粘共混物。

本发明中所用弹性体是天然或合成的弹性聚合物,包括例如AB、ΑΒΑ、和“多臂的”(AB)x嵌段共聚物,例如,其中A为包含至少一个单链烯基芳烃的聚合链段或“嵌段”,优选苯乙烯、α -甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等;Β为弹性的共轭聚丁二烯或聚异戊二烯嵌段;和X为3或更大的值。优选的第一种含二烯的弹性体是丁二烯基聚合物,特别是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)和苯乙烯-丁二烯(SB)嵌段共聚物,其中“S”代表苯乙烯单体的聚合链段或“嵌段”,“B”代表丁二烯单体的聚合链段或“嵌段”。其它适用的丁二烯基弹性体包括多臂的(SB)x嵌段共聚物,其中X为至少3。或者,所述第一弹性体可以是聚丁二烯均聚物。聚丁二烯嵌段有约_80°C的Tg。聚苯乙烯嵌段有约93°C的Tg。优选的第二种含二烯的弹性体是异戊二烯基聚 合物,特别是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯(SI)嵌段共聚物、和多臂的苯乙烯-异戊二烯(SI)x嵌段共聚物(其中X为至少3)等,其中“T”代表异戊二烯单体的聚合链段或“嵌段”。其它适用的异戊二烯基弹性体包括有SEBS主链(其中“E”和“B”分别为乙烯和丁烯的聚合嵌段)和I和/或SI臂的星形嵌段共聚物。天然橡胶(聚异戊二烯)、合成的聚异戊二烯、和/或能形成不连续相的无规共聚物也可使用。聚异戊二烯嵌段有约_54°C的Tg。

含有聚丁二烯链段和聚异戊二烯链段的天然和合成弹性体一般不相互溶混,除非以有利于两弹性体之一的严重倾斜的重量比。但可制备基于聚丁二烯和聚异戊二烯的弹性聚合物的不溶混共混物。一般地,均聚物比嵌段共聚物更难混合。

参见2,示出两层粘合剂层压材料14的一种实施方案。所述粘合剂层压材料有FSA层16和LSA层18。所述FSA层由两种不溶混弹性体的增粘共混物形成,两种弹性体的相对比例使第一种弹性体形成连续相24而第二种弹性体形成包含和分布在整个连续弹性体相内的不连续相26。所述不溶混的弹性体共混物用至少一种优先溶于所述不连续弹性体相26的增粘剂28增粘。助切剂(未示出)分散在所述FSA的某些或全部区域内。优选的FSA层16有含丁二烯的嵌段共聚物例如SBS和/或SB嵌段共聚物的连续相24。遍及所述连续相分布的是聚异戊二烯或更优选含异戊二烯的嵌段共聚物例如SIS和/或SI嵌段共聚物的可辨别的不连续相26。

用丁二烯嵌段共聚物和异戊二烯嵌段共聚物的不溶混共混物形成FSA层16时,所述弹性体以约0.5:1至5: 1、优选约1:1至5: 1、更优选约1.5:1至2:1的丁二烯基弹性体与异戊二烯基弹性体之重量比一起共混。特别优选的重量比是约1.5: I重量份的丁二烯基与异戊二烯基弹性体。

适用于实施本发明的商购异戊二烯基弹性体包括线型SIS和/或SI嵌段共聚物如购自 Nippon Zeon Company, Ltd.(U.S.营业部-Louisville, KY)的 Quintac 3433和 Quintac 3421 ;购自 Dexco、apartnership of Exxon Chemical C0.(Houston, TX)和DowChemical C0.(Midland MI)的 Vector DPX 559、Vector 4111 和 Vector 4113 ;和购自 Shell Chemical C0.(Houston, TX)的Kraton®橡胶如 Kraton 604x、Kraton D-1107、Kraton D-1112, Kraton D-1ll7JPKraton D-1II3。Kraton D-1lO7 是含约 15% (重)SI嵌段共聚物的主要为SIS的弹性体。Kraton D_1320x是商购的(SI) xIy多臂嵌段共聚物之一例,其中一些臂是聚异戊二烯嵌段。商购的丁二烯基弹性体包括SBS和/或SB橡胶,如购自ShellChemical C0.的 Kraton D-1101、D_1102 和 D-1118X ;Solprenel205,购自 Housemex,Inc.(Houston, TX)的 SB 嵌段共聚物;和 Kraton TKG-1Ol (有时称为 “Tacky G”),有 SEBS主链(E=乙烯嵌段;B= 丁烯嵌段)和I和/或SI臂的星形嵌段共聚物。

第一粘合剂层的模糊外观(通过ASTM D1003测量)指示第一和第二种弹性体的不溶混性,在第一弹性体与第二弹性体之重量比大于或等于约0.5: 1.0、更典型地大于约

I: I时出现。第一和第二弹性体的不同相可通过透射式电子显微镜法(TEM)观察。

显而易见,含苯乙烯的嵌段共聚物(如SBS、SIS、SB和SI)在本文所述粘合剂层中用作弹性体时,除其它弹性体形成的相之外,所述聚合的苯乙烯链段将形成其自己的离散相。所述苯乙烯相在TEM显微照片中以分散在整个粘合剂层中的大量离散的球形畴的形式出现。但所述分散的苯乙烯畴的尺寸相当小(小于500nm),因而,在一种弹性体的连续相或弹性体的溶混共混物中存在离散的苯乙烯畴不导致总粘合剂层的外观模糊。在任何可感知的程度上所述小苯乙烯畴不折射可见光波长。因此,描述本发明中,术语“连续相”和“不连续相”用于描述和意指FSA和LSA层中存在的各种弹性体系的非苯乙烯相。

再参见2,所述FSA层的第二弹性体用包含至少一种增粘剂28和可选的至少一种增塑剂(未示出)的增粘体系(后面描述)增粘,所述增粘剂和增塑剂都在所述第二弹性体中比在所述第一弹性体中更易溶解。此优选溶解性导致所述增粘剂和增塑剂保留在FSA层16的不连续相26中,抑制所述增粘体系迁移至粘合剂层压材料14的第二粘合剂层18中。`

粘合剂层压材料14的第二层是LSA层18,其组成与FSA层16不同,包含一或多种增粘的弹性体,所述弹性体可有两个玻璃化转变温度,形成单相或连续和不连续相。也存在包含一或多种增粘剂和可选的一或多种增塑剂的增粘体系。一优选实施方案中,所述FSA层16有丁二烯基连续相和异戊二烯基不连续相,所述LSA层18由增粘的聚异戊二烯组成、或更优选由丁二烯基和异戊二烯基弹性体的增粘混合物组成,其中所述弹性体的相对比例使所得混合物形成含丁二烯和含异戊二烯的弹性体的单一可辨别相30。所述含丁二烯或含异戊二烯的弹性体之重量比足够低,即小于0.5: 1、更优选小于约0.4: 1,以致所述弹性体不溶混,如雾度测量和/或TEM所示。

由于增粘剂28优选溶于所述粘合剂层压材料的含异戊二烯的弹性体,所以它们主要被限制在所述FSA层16的不连续相26和所述LSA层18的单一相30中,基本上不在层间迁移。

3所示可选实施方案中,粘合剂层压材料由FSA层16和LSA层18组成。所述FSA层如前面所述,例如有至少一种丁二烯基弹性体的连续相24和至少一种异戊二烯基弹性体的不连续相26。存在一或多种增粘剂,优选溶于所述不连续相。所述LSA层18也由至少两种不溶混弹性体的增粘共混物组成,分别形成连续相32和不连续相34。所述FSA层有丁二烯基连续相和异戊二烯基不连续相时,优选所述LSA层18有异戊二烯基连续相和丁二烯基不连续相,存在一或多种增粘剂28,优先溶于所述异戊二烯基相。如4所示实施方案中,增粘剂从异戊二烯基至丁二烯基相的迁移得到抑制。

两种实施方案中,所述层16和18的有益性质将被随时保护,不因增粘剂迁移而改变。抑制增粘剂迁移还在使用聚合物面料的实施方案中导致面料的溶胀减小。

可与异戊二烯基和丁二烯基弹性体组合物组合的增粘剂和其它添加剂的相容性随所述弹性体的丁二烯或异戊二烯部分而改变。虽然优先溶于异戊二烯或丁二烯链段,但通常与两组分都有一定程度的相容性。本领域中将趋于提高或不影响弹性体的玻璃化转变温度的添加剂视为增粘剂,而趋于降低玻璃化转变温度的称为增塑剂。所述增粘剂和其它添加剂还可优先溶于所述弹性体的聚苯乙烯部分,可起增强剂的作用。

本发明所用增粘体系包含一或多种使玻璃化转变温度升高的增粘剂和可选的一或多种增塑剂。用于FSA层16时,所述增粘剂和增塑剂优先溶于由高Tg弹性体形成的不连续相,一优选实施方案中所述弹性体为异戊二烯基弹性体。也可使用部分地溶于所述连续相的增粘剂。用于LSA层18时,所述增粘剂和增塑剂优先溶于异戊二烯基连续弹性体相(在两相的实施方案中)或分散在整个LSA层中(在单相实施方案中)。

适用于实施本发明的增粘剂包括通常为固态的增粘剂(在或邻近室温下为固体)、通常为液态的增粘剂(在或邻近室温下为液态)和中等软化点的树脂(ISPRs)。可还包括一或多种增塑剂如增塑剂油。通常为固态的增粘剂被颗粒化时,趋于保持粒状,甚至在湿热条件下。它们趋于有大于约80°C的软化点,在或邻近室温(20-25°C)下为固体。通常为液态的增粘剂在室温下为液体,软化点低于约20°C。ISPRs是在室温下为半固体材料的烃类树脂,软化点在约35-60°C、更优选约50至60°C的范围内。

所述FSA层所用增粘剂使所述不连续弹性体相(例如异戊二烯基相)的玻璃化转变温度升高或保持不变,而增塑剂(如果存在的话)趋于使所述不连续弹性体相的玻璃化转变温度降低。用于所述FSA层时,所述增粘体系优先溶于所述不连续相,有使所述连续和不连续弹性体相的玻璃化转变温度差放大的净效应,还使所述不连续弹性体相的tan δ值放大。优先增粘剂稳定性的意义和对Tg移动、tanS值放大、和增粘剂迁移的影响描述在1999年 9 月 23 日申请的 PCT/US99/22101 (转让给 Avery Dennison Corporation)中,引入本文供参考。

优先溶于异戊二烯基弹性体的增粘剂优先通过含5或6个碳原子的二烯和单烯烃形式的脂族石油衍生物流聚合获得,一般地按US3577 398 (Pace)和3 692 756 (St.Cyr)的教导,引入本文供参考。所得烃包括在室温下通常为液体的材料至在室温下通常为固体的材料,典型地包含40% (重)或更多聚合的二烯烃。所述二烯烃典型地为戊间二烯和 / 或异戍二烯。非限制性实例包括 Chemical Division ofGoodyear Tire and RubberCompany (Akron, OH)出售的Wingtack®系列树脂。ingtack®树脂有与树脂的软化点对应的数字标志, 即Wingtack 95是在室温下通常为固态的树脂,软化点为约95°C,Wingtack 10是在室温下通常为液态的树脂,软化点为约10°C。

其它通常为固态的增粘剂包括Exxon Chemical C0.(Houston,TX)生产的Escorez1304 和 Escorez 1310-LC、和 Herculeslnc.(Wilmington, DE)生产的 Piccotac 95。ISPRs的非限制性实例包括来自Hercules Inc.的Hercotac2010 (原来标记为RES-A-2514),和来自 Exxon Chemical C0.的试验性增粘剂-ECR-185。Hercotac 2010 是一种改性的C5-型石油树脂,芳烃含量(主要为C8和/或C9化合物)为约5至25 %,通过一或多种C5单烯烃和/或二烯烃与一或多种C8或C9单链烯基芳烃共聚制备。C5单烯烃和二烯烃的非限制性实例是异戊二烯、2-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯、环戊烯、1-戊烯、顺-和反-2-戊烯、环戊二烯、和顺-和反-1,3-戊二烯。C8和C9单链烯基芳族化合物的非限制性实例是苯乙烯、甲基苯乙烯、和茚。

Hercotac 2010和ECR-185都有在通常为液态的树脂和通常为固态的树脂之间的软化点,在环境温度下为半固体。在粘接过程(即将粘合剂结构施于基质)中遇到的低形变频率下,ISPRs流动,从而使所述粘合剂体系有良好的湿润性。但与传统的液态树脂或增塑剂油不同,ISPRs在高形变频率下更象固体树脂,所述粘合剂体系的储能模量提高,冲切和转变性能增强。ISPRs似乎使所述两种不溶混弹性体相容,因而在动态力学波谱(DMS)中趋于出现单一玻璃化转变温度峰。但某些实施方案中,可观察到两个玻璃化转变温度。掺入ISPRs的粘合剂制剂有比配有液态树脂和增塑剂油的那些更低的挥发分),可在比配有通常为液态和/或通常为固态的树脂和增塑剂油的类似体系更宽的温度范围内施用。此夕卜,热老化研究显示ISPR-基HMPSAs有比配有液态增粘剂和增塑剂的HMPSAs更低的渗出和着色倾向。

对异戊二烯基弹性体起增粘剂作用的其它组合物包括氢化的芳族树脂,其中大部分(如果不是全部)苯环转化成环己烧环(例如Hercules生产的Regalrez系列树脂Regalrez 1018、1033、1065、1078 和 1126、和 Regalite R-100、来自 ArakawaChemical (U.S.营业部-Chicago,IL)的 Arkon 系列树脂 Arkon P-85、P-100、P-115 和 P-125)和氢化的多环树脂(典型地为二环戍二烯树脂)如Exxon Chemical C0.生产的Escorez 5300、5320,5340 和 5380。

还可加入松香、松香酯、聚萜烯和在一定程度上与所述聚异戊二烯和聚丁二烯相相容的其它增粘剂。其它添加剂包括增塑剂油,如Shell Chemical C0.生产的Shellflex371 JPWitco ChemicalCorp.生产的Kaydol矿物油,它们可溶于聚异戍二烯和聚丁二烯相。

—实施方案中,所述增粘体系的存在量基于所给粘合剂层内增粘体系和弹性体之总重为约50至80% (重)、优选50至约70% (重)、更优选约60至70% (重)。目前优选的比率为约38% (重)弹性体和约62% (重)增粘体系,后者优选由通常为固态的增粘剂Wingtack 95或Escorez 1310LC组成。也可存在聚苯乙烯增强添加剂。

所述FSA中的增粘弹性体还配混有助切剂,使所述多层结构具有显著改善的转变性能。一实施方案中,所述助切剂是一或多种聚环氧烷改性的有机聚硅氧烷。最优选的是Witco Corporation,sOrganosilicones Group (Greenwich, CT)出售的S i lwet®表面活性剂。Silwet®表面活性剂有两类:线型和支化的。所述线型化合物是已通过硅氢化反应接枝有聚醚的线型聚二甲基硅氧烷;它们有以下通式(I):

其中PE = -CH2CH2CH2O (EO) m (PO) nZ。

式(I)中,Me代表甲基,EO代表亚乙氧基,PO代表1,2-亚丙氧基,Z为氢或低级烷基(例如甲基、丁基等);x>0,y >0,m和η独立地为正数或零,条件是m和η不同时为零。式(I)的化合物是侧烷基(AP)型共聚物。

所述支化的化合物是已通过缩合化学反应连有聚醚的支化聚二甲基硅氧烷;它们有以下通式(II):

(MeSi)r2 其中PE = -(EO)m(PO)nR ;Me、E0、m、n 和 PO 如前面所定义;y ^ 3,x ^ y ;R 代表低级烷基。式(II)的化合物是烷氧基封端的(AEB-型)共聚物。

可使用各种分子量、Ε0/ΡΡ0比、封端、亲水亲油平衡(HLB)值、和估算的%硅氧烷含量的Silwet®表面活性剂。非限制性实例示于表I中。分子量为重均分子量(Mw)。

表I

低HLB:5 至 8

中HLB:9 至 12

高HLB: 13 至 17

Silwet®表面活性剂的HLB值是厂商根据其水溶性和浊点用W.CGriffin, Off.Dig.Fed.Paint and Varnish Production Clubs,28,446(1956)和/或H.Schott,J.Pharm.Science, 58,1442 (1969)所述方法评估的,这两篇文献引入本文供参考。

用重均分子量大于6000或7000、%硅氧烷含量为至少10%、更优选约25% (重)或更高的高HLB ( > 12)聚环氧烷改性的有机聚硅氧烷配制所述面侧粘合剂(FSA)时获得最佳结果。还优选使用正量至约7重量份、更优选约2至7重量份/100份弹性体+增粘剂的助切剂。如果使用太多的助切剂,则所述粘合剂制剂变得更贵而且难以加工。此外,因过量的助切剂迁移至LSA中可能导致粘性损失。如果助切剂的用量太少,则不能得到最优的切割性改善结果。最优选的是Silwet® L7200,有高HLB值的AP型共聚物。

本发明另一实施方案中,所述助切剂是分散在聚苯乙烯中的超高分子量(UHMW)有机聚硅氧烷。优选实例是Dow Corning “MB 50-004”,含50% (重)分散在高抗冲聚苯乙烯中的UHMW有机聚硅氧烷(即PDMS)的粒状制剂。所述有机聚硅氧烷的数均分子量在约500 000的范围内,塑性为55至65。一实施方案中,所述制剂中包含正量至约7重量份、优选约2至7重量份、更优选约3至5重量份/100份粘合剂(例如100份弹性体+增粘剂)的所述UHMW有机聚硅氧烷。

一或多个粘合剂层的配方中可加入其它组分以改善粘合剂的稳定性、扩大配方、赋予结构增强性、改善再浆化能力、或赋予其它理想性能。此类添加剂的非限制性实例包括填料如碳酸钙和滑石;抗氧化剂,抑制粘合剂的氧化降解;和颜料。无机填料如滑石和碳酸钙趋于改善所述结构的切割性,但以高浓度使用时降低粘合剂的内聚强度。

一优选实施方案中,用来自 Ciba Additives Division ofCiba-Geigy Corp.(Terrytown, NY)的Irganox和Irgafos抗氧化剂的组合物稳定所述粘合剂制剂。使用Irganox 1010、Irganox 1076和Irgafos 168的组合物时获得特别好的稳定性。Irganox1010是“主”抗氧化剂;IrganoX 1076减轻因暴露于空气或光所致潜在的粘性损失;Irgafos 168是“副”抗氧化剂,起自由基清除剂的作用并与所述主抗氧化剂协同作用。其它实施方案中,可使用其它抗氧化剂或抗氧化剂组合。

用于实施本发明的粘合剂组合物以传统方式通过弹性体、增粘剂、助切剂、增塑齐U、稳定剂、和其它组分在混合器(例如Σ形桨式混合机、双螺杆挤出机等)中在升温下优选在惰性气氛中一起共混制备。所述加工方法可能影响所得组合物的形态和流变性。例如,通过停留时间约I分 钟的挤出机混合器配混的数克双弹性体制剂产生充分混合的熔体,在DMS中有两个Tg峰。同样的制剂在停留时间约30分钟的Σ形混合机中混合时,遇到更大的剪切力,所得DMS显示出不明显的Tg1和向更低温度移动的Tg2。

一般地,选择用于LSA层18的粘合剂制剂以提供高PSA性能(剥离、剪切和/或粘性)。选择用于FSA层16的粘合剂制剂以增强所得多层结构的可转变性,从而在切割频率的模具或其它切割表面的作用下趋于易碎裂,而非涂抹和贴合于切割表面。在约0.5: I或更高的丁二烯基弹性体与异戊二烯基弹性体之比下,最初观察到两个转变温度峰而且tan δ高,表明切割此弹性体制剂(如后面所述)的任何PSA中能量损失高。在较高的丁二烯与异戊二烯链段之比下,其中不溶混弹性体的混合物含有异戊二烯基不连续相,作为优先溶于所述异戊二烯基相的增粘剂的储集层,所述混合物显示出两个玻璃化转变温度峰和较低的tanS值。切割此制剂需要较低的总能量。

本发明多层粘合剂结构可用粘合涂敷领域的技术人员公知的各种方法制造。两或多层可例如通过以下方法施于适合的基质:分开地从溶剂或乳液中涂布每一层或以热熔体形式施加每一层;使涂布基质或涂层分别干燥;然后将所述涂层一起层压形成整体产品。或者,两个粘合剂层可基本上同时地涂布在或以其它方式施于面料或防粘衬上。

传统涂布方法的非限制性实例包括口模式涂布、缝模式涂布、滑动式涂布、多层口丰旲式涂布、口 t吴/滑动组合式涂布、气刀刮涂、刷涂、.式淋涂、挤压涂布、刮涂、浮刀涂布、凹槽棍涂布、棍式吻涂、传送带式垫衬(knife-over-bIanket)刮涂、棍衬刮刀棍涂、凹版转移式槽辊涂布、逆辊涂布、逆压平辊涂布、棒式涂布、和挤压辊涂。一种优选的制造方法使用多层口模,描述在US5 728 430 (转让给Avery Dennison Corp.)中,引入本文供参考。可将所述粘合剂组合物涂于隔离衬(例如涂有硅氧烷的纸或膜),风干或烘干,然后层压至背衬即面料上。或者可将所述粘合剂直接涂于面料上,干燥,然后用隔离衬保护。也可制备自缠绕胶带,例如通过将粘合剂涂于胶带面料的一侧。(所述面料的另一侧涂有硅氧烷或用其它方式处理使胶带能在其自身上卷起而不粘连。)

一般地,提供单位面积总重(即涂布重量)为约4至200g/m2、优选约4至100g/m2的粘合剂层16和18。各层的涂布重量一般在约2至50g/m2的范围内。各层的涂布重量可高达约100g/m2。在标签结构中目前优选的各层的涂布重量在约2至35g/m2的范围内、更优选约2至15g/m2。取决于计划的应用、所需铡切度等因素,所述FSA和LSA层可有相同或不同的厚度。

某些实施方案中,可能利于通过加热、或更优选用UV光、电子束(EB)辐射或其它光化辐射使一或多个粘合剂层固化。可用化学交联剂加速热固化。UV和EB固化可以本领域技术人员公知的方式进行,使用商购设备。因此,可用汞灯、易熔系统灯(fusion systemlamps)等促进UV固化。可使用光谱输出覆盖紫外波长范围的各种灯泡包括D、Q、V、和H灯泡。例如,“D”灯泡发射200至450nm光谱范围内的UV辐射,在350至450nm区域内辐射较强。某些实施方案中,优选在层压至其它层上之前使一或多层粘合剂固化。固化的粘合剂结构适用于例如面料为塑料膜的工业应用,终产品将手工(而非通过高速贴标签机)施于基质,不考虑粘合剂固化所致粘性损失。

4示出本发明一可选实施方案,其中粘合剂层压材料14由三个粘合剂层形成:FSA层16、中间粘合剂层17、和LSA层18。至少所述LSA是针对其在不同条件(例如低温、室温、升温、高湿等)下在不同基质上的胶粘性选择的功能PSA。所述FSA层16和中间粘合剂层17之任一或之二配混有本文所述助切剂。这三层中每层所选的粘合剂组合物可改变以满足要求的性能特征、提供成本较低的结构、确保层间相容、粘附于面料等。例如,所述FSA层16可包含上述弹性体的增粘共混物。或者,可使用丙烯酸系粘合剂。同样地,所述中间层17和LSA层18(独立地)可以是橡胶基或丙烯酸基粘合剂。一或多种填料、增塑剂、抗氧化剂、或其它添加剂可根据需要加入一或多个所述粘合剂层中。

一种特别优选的三层粘合剂层压材料14中,所述FSA和LSA层是组成相同的功能PSAs,都包含以约1: 1.5的丁二烯基弹性体与异戊二烯基弹性体之重量比一起共混的丁二烯基和异戊二烯基弹性体的增粘共混物,所述弹性体占所述弹性体和增粘剂之总重的至少45% (重)。所述面料为塑料(例如聚烯烃、聚酯、聚氯乙烯等)时较高的橡胶含量特别有益,有助于限制增粘剂和其它低分子量物质迁移至面料中。此优选实施方案中,所述中间层17也是丁二烯基和异戊二烯基弹性体的增粘共混物,但丁二烯基弹性体与异戊二烯基弹性体之重量比为约1.5: I。此外,所述中间层17配混有约2-7重量份如上所述硅氧烷型助切剂/100份弹性体+增粘剂。由于所述中间层与FSA和LSA(它们是相同的)不同,因此所述粘合剂层压材料14的结构是ABA型的。

显而易见可形成有ABC结构的三层粘合剂层压材料的另一种实施方案,即FSA、中间粘合剂层、和LSA都相互不同。例如,所述FSA可以是第一种丙烯酸基或橡胶基粘合剂;所述中间粘合剂可以是配混有助切剂的第二种丙烯酸基或橡胶基粘合剂;所述LSA可以是第三种丙烯酸基或橡胶基粘合剂。优选至少所述LSA是功能PSA。前面提供了橡胶基粘合剂的非限制性实例。已知许多丙烯酸系PSAs,非限制性实例描述在US5 164 444,5 252 662、和5 817 426中,均引入本文供参 考。实施例

制备单层和多层粘合剂结构,评估转变性能(模压速度和冲切能量)和粘合性能(剥离粘合力和环结粘性)。所有情况下,都通过两种弹性体(SIS和SB共聚物)、增粘剂、填料、和抗氧化剂在Leistritz双螺杆挤出机中一起共混制备衬侧粘合剂(LSA)。通过在涂有硅氧烷的纸隔离衬(来自United Paper Mills的40#不透明C25-MSC超级砑光牛皮纸;Dow Corning无溶剂娃氧烧)上涂布10±0.5g/m2 (干重)的LSA制齐为制备多层粘合剂结构,类似地在Leistritz双螺杆挤出机中制备一组面侧粘合剂(FSAs),通过将一对粘合剂(LSA+FSA)双口模涂布在隔离衬(与用于形成所述单层粘合剂结构的相同)上并将形成的亚结构层压至半光纸(40#半光纸)上制备LSA/FSA粘合剂层压材料。所有情况下所述LSA层都相同,施涂10±0.5g/m2。所述FSA也施涂10±0.5g/m2。表2示出用于制备所述单层(只有LSA)和多层(LSA+FSA)结构的组分。组分的量基于重量份表示。“多层”栏中的项目是针对所述FSA层。

表2-单层和多层结构

注:

1.DC MB 50-004是购自Dow Corning的含50% (重)分散在高抗冲聚苯乙烯中的超高分子量(UHMW)硅氧烷的粒状制剂。2.Silwet® L-7200是来自Witco Corp.的一种优选的聚环氧烷改性的有机聚

硅氧烷。

3.娃油(IOOOcst)是购自Dow Corning的低分子量娃氧烧流体(PDMS)。

为评定本发明PSA结构的转变特性,进行一系列转变试验。通过Mark Andy Model4120模压机(最大模压速度:IOOOft/min)用X-模具(跨越4个标签,标签宽15/16”,标签长3.42”,圆形标签角半径3/32”,1/16”横向基体,和7/64”纵向基体)和V-模具(跨越I个标签,宽15/16”,标签长14”,圆形标签角半径3/32”,1/16”横向基体,和1/2”纵向基体)使所述单层结构和实施例1和2转变。通过IOin.Comco Command Press (最大模压速度:500ft/min)用P-模具(跨越3个标签,标签宽15/16”,标签长215/16”,圆形标签角半径3/31”,1/16”横向基体,和1/8”纵向基体)使所述单层结构和实施例2和3、对比例I和对照的结构转变。每一模切操作后,剥去标签周围的基体留下几排粘附于隔离衬的标签。

由模压机操作者监视所述转化过程的效力,观察所述模切和基体剥去操作。作为模压速度的函数记录“挂料”(用于描述基体片留在隔离衬上的不利转变状态的术语)的存在。模压速度较快而且不存在挂料表示转变较好的结构。

所述转变试验的结果示于表3中,还示出模切摩擦能的数据和粘合性能的数据。评估老化和未老化的粘合剂结构与纸板的低温(o°c)剥离粘合力,和与高密度聚乙烯(HDPE)的室温(23°C )和低温(0°C )环结粘合力。通过将粘合剂结构(面料/粘合剂层/隔离衬)的试样在维持在50°C的烘箱中放置I周进行加速老化试验。按照标准TAPPI试验方法使所有粘合剂结构的试样与实验室条件(温度和湿度)平衡。

90°剥离粘合力

将粘合剂结 构模切成25X 204mm(IX8in)尺寸的条。然后将这些条纵向对中地施于 50X 152mm(2X6in)的纸板试验板上,用 2kg(4.51b)、5.45pli 65 shore “A”橡胶面棍以30cm/min(12in/min)的速度轧制(来回辗压一次)。在保持在23°C (73° F)和50%相对湿度、或(TC (32° F)的控制环境的试验室中使试样在所述试验板上停留15分钟。调理后,用 Instron UniversalTester (Canton, MA)按改型的标准胶带法 Pressure SensitiveTapeCounciI, PSTC-1 (rev.1992), Peel Adhesion For Single CoatedTapes 180° Angle但用90°剥离角(即垂直于试验板表面)以30cm/min(12in/min)的速度从试验板上剥去所述测试条。以N/m测量从试验板上除去所述粘合剂测试条的力。所有试验都进行三遍。

环结粘件

用Instron Universal Tester 试验模型 4501 按 Tag and LabelManufacturersInstitute In.(TLMI)提供的标准试验 1994 TLMITest L-1B2,TLMI Loop Tack Test,用高密度聚乙烯(HDPE)试验板在约30.5mm/min (12in/min)的拉动速度下对切成25X204mm(IXSin)尺寸条的试样进行环结粘性测量。环结粘性值被认为是试验过程中观察到的最高测量粘合力值,以N/m为单位表示。所有试验都进行三遍。

樽切摩擦能

用US5 961 766 (Chang 等)(转让给 Avery DennisonCorporation,引入本文供参考)中所述方法,在旋转模切机中模切面料/粘合剂层/隔离衬的层压材料,切穿所述面料和粘合剂但不切穿所述衬里,从隔离衬上剥去基体,测量模切摩擦能。所述分离速度为5_/

S。模切摩擦能数据示于表3中,该能量以克.秒(gs)表示。

1最大模压速度:1000ft/min(理论)

2最大模压速度:500f t/min (理论)

已按照优选和列举的实施方案描述了本发明,但本发明不限于此。在不背离本发明的情况下本领域技术人员可进行修改、改进和改变,本发明只由所附权利要求书限制。例如,所述结构中可采用更高级的粘合剂层压材料(> 3个粘合剂层)。作为另一实例,可用弹性体可溶混共混物代替本文所述弹性体的不溶混共混物。的确,可用各种各样的橡胶基和丙烯酸基粘合剂代替本文中具体描述的那些。另一修改中,可使一或多层粘合剂热固化、或用电子束(EB)或其它光化辐射固化以使所述粘合剂有一定程度的交联。特别适用的是涂布后和层压前的EB固化,特别是当所述结构中使用塑料面料时。热固化和辐射固化方法为本领域公知。非限制性实例描述在US4 820 746,5 232958,5 011 867和5 093 406中,其内容引入本文供参考。

正文和权 利要求书中,关于数字范围使用的“约”是要修改所列举的高和低值。

标签:   专利   

上一篇:抗原多肽

发表评论