專(zhuān)利名稱(chēng)：含有天然橡膠膠乳的壓敏粘合帶的制作方法
背景本發(fā)明一般性涉及包括增粘橡膠膠乳和底漆的粘合帶。
天然橡膠在壓敏粘合劑中的使用是眾所周知的。這種粘合劑使用溶劑型天然橡膠，其中通過(guò)離心天然橡膠膠乳獲得的橡膠被素?zé)捄陀扇軇┤芤簯?yīng)用于基底材料。素?zé)挿椒ń档土讼鹉z的分子量，這據(jù)信產(chǎn)生了改進(jìn)的粘合力，但可能以損失內(nèi)聚強(qiáng)度為代價(jià)。
到目前為止，還沒(méi)有從水基橡膠制備粘合涂料的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，雖然事實(shí)是環(huán)境和健康因素需要水基橡膠的使用。在天然橡膠膠乳粘合帶中粘合劑與膜狀基底材料(filmic backing)的固著性是關(guān)鍵問(wèn)題。當(dāng)粘合帶的卷筒被拆卷時(shí)，經(jīng)常發(fā)生層離和粘合劑轉(zhuǎn)移到保留在卷筒上的膜的背面。相關(guān)的問(wèn)題是，粘合帶在工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)生了相當(dāng)大的噪音，當(dāng)它們被拆卷用于縱切成小卷的粘合帶時(shí)。
自從20世紀(jì)40年代以來(lái)，當(dāng)開(kāi)發(fā)了許多方法使水不溶性固體增粘劑引入到水性分散體時(shí)，由水基天然橡膠膠乳制成的粘合帶已經(jīng)被大家所知。固著性問(wèn)題通過(guò)引入加成聚合物乳液得到解決。遺憾的是，加成聚合物對(duì)粘合帶的粘合性能是有害的，因此不能工業(yè)上應(yīng)用。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)，JP 11-172212(1999)提出了包括天然橡膠膠乳、合成橡膠膠乳和乙烯-乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物乳液的粘合劑提供了良好的固著性。沒(méi)有EVA共聚物的所有實(shí)施例都具有低劣的固著性和由于逐級(jí)層離產(chǎn)生的高拆卷噪音。然而，該參考文獻(xiàn)承認(rèn)EVA共聚物的使用對(duì)粘合性能具有有害的影響，缺點(diǎn)通過(guò)使用合成橡膠得到部分克服。
由本發(fā)明解決的問(wèn)題是發(fā)現(xiàn)含有天然橡膠膠乳并具有各種粘合劑性能的良好平衡以及固著性的壓敏粘合帶。壓敏粘合帶的其它益處是在拆卷時(shí)的低噪音。
本發(fā)明的闡述本發(fā)明涉及包括以下組分的粘合帶(a)聚合物膜；(b)在所述聚合物膜上的底涂層；和(c)在底涂層上的粘合劑層，該粘合劑層包括(i)天然橡膠膠乳；和(ii)增粘劑。
詳細(xì)描述術(shù)語(yǔ)“粘合帶”例如包括包裝帶、可印帶、特種帶和保護(hù)膜。
術(shù)語(yǔ)“聚合物膜”是指適合用于生產(chǎn)粘合帶的膜形式的任意聚合物。優(yōu)選的聚合物膜是由聚烯烴，包括但不限于聚丙烯、聚乙烯及它們的共聚物和結(jié)合物；聚酯；和聚氯乙烯(PVC)制備的那些。最優(yōu)選的聚合物膜是取向聚丙烯膜(OPP)。優(yōu)選的是，在用底漆和粘合劑涂敷之前，聚合物膜已經(jīng)進(jìn)行了電暈或火焰處理以改進(jìn)固著性。
術(shù)語(yǔ)“丙烯酸類(lèi)聚合物”是指丙烯酸、甲基丙烯酸和它們的酯的聚合物，和主要包括前述單體的共聚物。
術(shù)語(yǔ)“增粘劑”是指樹(shù)脂或樹(shù)脂的結(jié)合物，它能夠賦予尤其在粘合帶的上下文敘述中的粘合劑配方以粘性。優(yōu)選的增粘劑包括松香增粘劑，多萜烯樹(shù)脂，脂族烴樹(shù)脂，芳族石油樹(shù)脂，酚樹(shù)脂，苯乙烯樹(shù)脂和苯并呋喃-茚樹(shù)脂?！八上阍稣硠笔菑乃上阊苌脑稣硠ǖ幌抻谒上?、松香酯，松香衍生物，氫化松香，氫化松香酯和氫化松香衍生物。松香增粘劑作為固體樹(shù)脂或作為液體分散體或乳液包括。優(yōu)選的松香增粘劑是松香酯增粘劑。
術(shù)語(yǔ)“底漆”是指應(yīng)用于聚合物膜基底材料以形成底涂層，從而增加粘合帶粘合劑與膜的固著性的溶劑型或水性材料。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，底涂層包括天然橡膠和交聯(lián)聚合物相；該底涂層一般通過(guò)將包括以下組分的底漆施涂到聚合物膜上來(lái)形成(i)天然橡膠；(ii)含有適合于交聯(lián)的官能團(tuán)的至少一種其它聚合物組分；和(iii)交聯(lián)劑。優(yōu)選的是，在底漆中的其它聚合物組分的至少一種具有不高于-10℃的Tg。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，底漆是溶劑型或水性聚合物組合物，其中主要的本體聚合物相具有不高于-10℃的Tg。優(yōu)選的是，底漆包括水性聚合物組合物，其中至少一種聚合物組分具有不高于-10℃的Tg，以及它含有交聯(lián)劑。最優(yōu)選的是，底漆含有單一聚合物相。優(yōu)選的底漆包括溶劑型或水性丙烯酸類(lèi)聚合物，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯-丙烯酸類(lèi)共聚物，以及天然和合成橡膠如聚異戊二烯，聚異丁烯，苯乙烯-丁二烯共聚物，以及苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，以及前述聚合物的共聚物或者混合物。非必需的是，底漆包括其它添加劑如增塑劑或增粘劑。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，底漆的聚合物組分包括至少0.2％的帶有適合交聯(lián)的官能團(tuán)，例如，羧酸、羥基和胺的單體單元；更優(yōu)選至少1％。還更優(yōu)選的是，聚合物組分包括具有不高于-10℃的Tg的丙烯酸類(lèi)聚合物，該丙烯酸類(lèi)聚合物包括1％-5％的丙烯酸或甲基丙烯酸單體單元，最優(yōu)選1.5％-2.5％。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，底漆包括含有至少0.2％的具有羧酸官能團(tuán)的單體單元的丙烯酸類(lèi)聚合物，天然橡膠膠乳，增粘劑和異氰酸酯交聯(lián)劑。
優(yōu)選的是，將至少一種交聯(lián)劑加入到底漆中，優(yōu)選在聚合物膜上涂敷底漆之前。交聯(lián)劑是有效用于例如通過(guò)羥基或羧酸官能團(tuán)在水性介質(zhì)或在溶劑中進(jìn)行交聯(lián)的材料。優(yōu)選的是，本領(lǐng)域中眾所周知的交聯(lián)劑之一與包括攜帶適合官能團(tuán)的聚合物組分的底漆一起使用。這些交聯(lián)劑包括但不限于二官能或者多官能異氰酸酯，封閉的異氰酸酯，碳化二亞胺，二胺，三胺，多胺，氮丙啶，胺官能樹(shù)脂，例如蜜胺和脲-甲醛樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧化物，酸，酸酐和具有共軛不飽和度的聚合物。優(yōu)選的交聯(lián)劑是有效用于通過(guò)羥基或者羧酸官能團(tuán)，或者二者進(jìn)行交聯(lián)的那些，尤其二官能或多官能異氰酸酯和碳化二亞胺。優(yōu)選的是，將交聯(lián)劑以底漆總重量的1-20％，最優(yōu)選底漆總重量的1-10％的含量加入到底漆中。
一般將底漆涂敷到膜上以形成具有0.5-6g/m2，優(yōu)選2-3g/m2干燥涂料重量的底涂層。將粘合劑層施涂于底涂層上。優(yōu)選的是，在施涂粘合劑層之前，干燥底涂層。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，底涂層已經(jīng)通過(guò)存在于底漆中的交聯(lián)劑來(lái)交聯(lián)。
優(yōu)選的是，粘合劑層含有低于25％的合成橡膠。最優(yōu)選的是，粘合劑層基本上無(wú)合成橡膠，例如聚異戊二烯或者苯乙烯-丁二烯橡膠，或者其它合成聚合物。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中粘合劑含有1-10％的膠乳顆粒，各個(gè)顆粒具有空隙和50-500nm的粒度，如在U.S.專(zhuān)利No.5,663,213中所述那樣。這些顆粒在粘合劑中用作UV吸收劑。優(yōu)選的是，粘合劑含有3-6％的所述膠乳顆粒。
粘合帶非必需含有一般用于粘合帶的其它添加劑，例如抗氧化劑、UV穩(wěn)定劑、機(jī)械穩(wěn)定劑、表面活性劑、消泡劑、顏料、濕潤(rùn)劑和增塑劑。
本發(fā)明也涉及通過(guò)以下步驟生產(chǎn)的粘合帶(a)將底漆施涂于聚合物膜上以形成底涂層；和(b)將包括以下組分的粘合劑施涂于底涂層上(i)天然橡膠膠乳；和(ii)增粘劑。優(yōu)選的是，天然橡膠膠乳和增粘劑被混合形成粘合劑，然后再施涂于底涂層上。優(yōu)選的是，底涂層在施涂粘合劑之前干燥。
實(shí)施例粘合帶樣品用Centex LATZ天然橡膠膠乳與各種底漆和增粘劑一起制備。對(duì)于用底漆制備的樣品，干燥底涂層的重量是大約2.5g/m2，和粘合劑的涂料重量是大約13g/m2。對(duì)于沒(méi)有用底漆制備的樣品，粘合劑的涂料重量是大約17g/m2。所有涂料重量在干燥之后測(cè)量。樣品被命名為1A-1E，2A-2E，3A-3E，4A-4E，5A和5D。在樣品中使用的增粘劑如下所示“A”樣品含有購(gòu)自Hercules Co.(Wilmington，DE)的TACOLYN1070，烴(α-甲基苯乙烯)增粘劑；“B”樣品含有購(gòu)自AkzoNobel(Maastricht，荷蘭)的SNOWTACK 780G，松香酯增粘劑；“C”樣品含有購(gòu)自Akzo Nobel(Maastricht，荷蘭)的SNOWFACK 790G，松香酯增粘劑；“D”樣品含有購(gòu)自Akzo Nobel(Maastricht，荷蘭)的SNOWTACK 880G，混合烴/松香酯增粘劑；以及“E”樣品含有購(gòu)自ND Dispersions(Dax，法國(guó))的DERMULSENE TR 501，萜烯酚樹(shù)脂增粘劑。
樣品如下所示進(jìn)行固著性和粘合性試驗(yàn)。在拆卷時(shí)的固著性通過(guò)拆開(kāi)卷繞的粘合帶樣品和觀測(cè)粘合劑轉(zhuǎn)移到粘合帶背面的程度從“無(wú)”到“完全”來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)用手摩擦粘合劑層(最初一次，然后重復(fù))和按0-10的等級(jí)評(píng)定粘合劑被除去的程度來(lái)進(jìn)行“指摩擦”評(píng)價(jià)試驗(yàn)。通過(guò)在室溫下使粘合帶的粘合劑面與粘合劑面的另一段接觸，然后分離粘合劑面(初始一次，然后用附加的剪切力重復(fù))和按0-10的等級(jí)評(píng)價(jià)粘合劑的固著性來(lái)評(píng)價(jià)粘合劑面對(duì)面固著性。對(duì)于“指摩擦”和面對(duì)面固著性評(píng)價(jià)，得分0表示粘合劑容易轉(zhuǎn)移，得分5-7表示有一些固著性，以及得分10表示即使在壓力下也很少或沒(méi)有粘合劑的轉(zhuǎn)移。粘合劑剝離根據(jù)ASTM #D 3330/D 3330M-00(方法A)在不銹鋼上測(cè)量，但有十分鐘的停留時(shí)間。結(jié)果按N/10mm報(bào)道。在數(shù)字結(jié)果后面的“A”表示破壞的是粘合劑。在表中提供了樣品的描述和試驗(yàn)結(jié)果。
1、粘合劑不能在底漆上涂敷。
2、由80％天然橡膠和20％MMA接枝體組成的HEVEATUF 1320膠乳聚合物(購(gòu)自Heveatex Corp.，F(xiàn)all River，MA)。
3、PRIMAL PR9599水性丙烯酸類(lèi)底漆(購(gòu)自Rohm and Hass Company，Phi1adelphia，PA)。
4、在前面樣品中使用的丙烯酸類(lèi)底漆，具有5％(濕/濕)BASONATPLR8878脂族二異氰酸酯(購(gòu)自BASF，Ludwigshafen，德國(guó))。
5、用于粘合劑層的天然橡膠膠乳/增粘劑混合物，以上的丙烯酸類(lèi)底漆和2.5％(濕/濕)的以上二異氰酸酯。
權(quán)利要求
1.粘合帶，它包括(a)聚合物膜；(b)在所述聚合物膜上的底涂層；所述底涂層包括天然橡膠和交聯(lián)聚合物相；和(c)在所述底涂層上的粘合劑層，該粘合劑層包括(i)天然橡膠膠乳；和(ii)增粘劑。
2.權(quán)利要求1的粘合帶，其中底涂層進(jìn)一步包括增粘劑。
3.權(quán)利要求2的粘合帶，其中聚合物膜選自聚烯烴膜、聚酯膜和PVC膜。
4.權(quán)利要求3的粘合帶，其中交聯(lián)聚合物相選自由丙烯酸類(lèi)聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯-丙烯酸類(lèi)共聚物，天然橡膠，合成橡膠，它們的共聚物和結(jié)合物組成的交聯(lián)聚合物中。
5.權(quán)利要求4的粘合帶，進(jìn)一步包括1-10％的膠乳顆粒，各顆粒具有空隙和50-500nm的粒度。
6.通過(guò)包括以下步驟的方法制備的粘合帶(a)將包括(i)天然橡膠；(ii)含有適合于交聯(lián)的官能團(tuán)的至少一種其它聚合物組分；(iii)交聯(lián)劑，的底漆施涂于聚合物膜上以形成底涂層；和(b)將包括(i)天然橡膠膠乳；和(ii)增粘劑的粘合劑施涂于底涂層上。
7.權(quán)利要求6的粘合帶，其中在底漆中的所述至少一種其它聚合物組分的至少一種聚合物組分具有不高于-10℃的Tg。
8.權(quán)利要求7的粘合帶，其中交聯(lián)劑是二官能或多官能異氰酸酯，二官能或多官能胺或氮丙啶。
9.權(quán)利要求8的粘合帶，其中所述適合于交聯(lián)的官能團(tuán)選自羧酸基團(tuán)、羥基和氨基。
10.權(quán)利要求9的粘合帶，其中所述至少一種其它聚合物組分是丙烯酸類(lèi)聚合物。
11.權(quán)利要求10的粘合帶，其中底漆進(jìn)一步包括增粘劑。
12.權(quán)利要求11的粘合帶，其中交聯(lián)劑是二官能或多官能異氰酸酯。
13.權(quán)利要求12的粘合帶，進(jìn)一步包括1-10％的膠乳顆粒，各顆粒具有空隙和50-500nm的粒度。
全文摘要
粘合帶,包括:(a)聚合物膜;(b)在所述聚合物膜上的底涂層;和(c)在底涂層上的粘合劑層,它包括:(i)天然橡膠膠乳;和(ii)增粘劑。
文檔編號(hào)C09D133/00GK1366010SQ0210188
公開(kāi)日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2002年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者W·B·小格里菲斯, A·G·博恩, I·E·尤爾 申請(qǐng)人:羅姆和哈斯公司