CN100999649A - 胶带、胶带背膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种胶带背膜，包括20至80重量份的聚烯烃，以及20至80重量份的乙烯丙烯二烯橡胶，其中，上述聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯。
Description
技术领域
本发明涉及胶带、胶带背膜及其制造方法，特别是涉及具有耐热效果的环保型胶带、环保型胶带背膜及其制造方法。
背景技术
传统上常使用聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)材料作为背膜(filmbacking)来制造胶带，因为PVC成本低、加工性佳、耐热及耐燃，产量与用量极大。但是最近十年来，因应环保趋势，世界各先进国家积极开发对环境友善的材料(environmental friendly materials，亦称为环境材料(eco-materials))，其中欧盟更倡议自2004年起，在电器用品中不使用含有铅及卤素的产品。意大利在1989年7月以后全面禁止PVC制塑料袋，德国绿党要求95％PVC制品改用其它材料。环境问题不再只限于制造业的问题，而是各企业重要的经营课题。
在胶带产业中，由于含有氯的PVC背膜容易造成环境污染，例如在制造或燃烧废弃PVC材料时，会产生具有亲脂性的二噁英(dioxins)，一旦其进入人体内，容易积存在脂肪组织中而造成毒害。所以，亟需其它更环保的材料来替代含有氯的PVC背膜，以便使用在胶带或其它可替代PVC塑料的场合中。
在某些现有技术中披露了可替代PVC的胶带背膜，但为了达到与PVC背膜类似的物理特性，在其配方中加入交联剂(crosslinking agent)用以补偿强度，但这对于材料的回收有不利的影响。
例如，美国专利第5,284,889号披露了一种电气绝缘胶带背膜，包括60至100份EVA(聚(乙烯-醋酸乙烯酯)共聚物，poly(ethylene vinylacetate)copolymer)、0至40份EPDM(乙烯丙烯二烯橡胶，ethylene propylenediene rubber)、0.05至5份硅烷偶合剂(silane coupling agent)、5至25份含溴阻燃剂(flame retardant)、1.5至10份含锑阻燃剂及1至20份金属氧化物水合物(metal oxide hydrates)。其以EVA为主体，加入部份EPDM，再以交联(crosslinking)方式补偿强度，所以回收不易。
美国专利第5,498,476号披露了一种电气绝缘胶带背膜，包括60至100份EVA、0至40份EPDM、0.05至5份胺基硅烷偶合剂(amino-functional silanecoupling agent)及40至150份乙二胺磷酸酯阻燃剂(ethylene diaminephosphate flame retardant)。其以EVA为主体，加入部份EPDM，再以交联方式补偿强度，所以回收不易。
美国专利第6,376,068号披露了一种绝缘性保护带，包括聚烯烃(polyolefin)、EPDM及阻燃剂，以及还包括增塑剂(plasticizer)、染料(dye)、颜料(pigment)、抗氧化剂(antioxidant)或抗静电剂(antistatic agent)。其应用于钢管的保护。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一，在于提供一种无卤素污染与易回收的胶带背膜，其为环保材料。
本发明的另一目的，在于提供一种物理特性与PVC类似、甚至更好的胶带背膜。
本发明的又一目的，在于提供一种具耐热性的胶带背膜。
根据上述目的，本发明提供一种胶带背膜，包括20至80重量份的聚烯烃，以及20至80重量份的乙烯丙烯二烯橡胶，其中，上述聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯。
本发明提供另一种胶带背膜，包括20至80重量份的聚烯烃，以及20至80重量份的乙烯丙烯橡胶，其中，上述聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯。
本发明提供一种胶带，包括背膜以及涂覆于背膜表面的粘合剂，其中背膜包括20至80重量份的聚烯烃，以及20至80重量份的乙烯丙烯二烯橡胶，其中，聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯。
本发明提供一种胶带，包括背膜以及涂覆于背膜表面的粘合剂，其中背膜包括20至80重量份的聚烯烃，以及20至80重量份的乙烯丙烯橡胶，其中，聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯。
本发明提供一种胶带背膜的制造方法，包括下列步骤：(1)提供混合物，此混合物由聚烯烃与乙烯丙烯二烯橡胶混合而成，而上述聚烯烃则包括聚乙烯与聚丙烯；(2)使用制膜方法，在150至350℃下将混合物熔融制膜，而形成厚膜；(3)将厚膜在纵向方向以1∶1至1∶10的比例拉伸，以及在横向方向以1∶1至1∶10的比例拉伸，而形成薄膜；以及(4)在薄膜表面施以表面处理步骤。
本发明提供一种胶带背膜的制造方法，包括下列步骤：(1)提供混合物，此混合物由聚烯烃与乙烯丙烯橡胶混合而成，而上述聚烯烃则包括聚乙烯与聚丙烯；(2)使用制膜方法，在150至350℃下将混合物熔融制膜，而形成厚膜；(3)将厚膜在纵向方向以1∶1至1∶10的比例拉伸，以及在横向方向以1∶1至1∶10的比例拉伸，而形成薄膜；以及(4)在薄膜表面施以表面处理步骤。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1示出本发明一实施例中胶带背膜的制造流程图。
图2示出本发明一实施例中的胶带剖面图。
图3示出本发明的胶带背膜与PVC胶带背膜的应力-应变特性曲线图。
主要附图标记说明
11、12、13、14、15、16、17、18～步骤；
200～胶带；
201～胶带背膜；
203～粘合剂；
A～PVC背膜的应力-应变特性曲线；
B～本发明一实施例的应力-应变特性曲线。
具体实施方式
本发明通过聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)与EPDM的混合以及调整各材料之间的比例，选择性地添加例如阻燃剂等其它添加剂，通过特殊制程条件(例如加工温度、拉伸条件)的控制，使本发明的胶带背膜具有无卤素污染与易回收的特性，且物理性质与PVC类似，甚至更好，并具有耐热效果，可取代目前广泛使用但容易造成环境污染的PVC背膜。
请参照图1，图中显示的是本发明一实施例中胶带背膜的制造方法，由步骤11至步骤18所构成，简述如下。
在步骤11中将原料均匀混合；在步骤12中，将上述均匀混合的材料利用双螺杆挤出机(twin screw extruder)制粒(pellets)，以方便后续制程操作；在步骤13中，在150至350℃下利用单螺杆挤出机制膜，而得到厚膜；在步骤14中，将前步骤所得厚膜拉伸加工，而得到薄膜；在步骤15中，对上述薄膜施以表面处理(surface treatment)步骤，增加其表面附着力，而得到步骤16的胶带背膜；在步骤17中，将粘合剂涂布于上述经过表面处理的背膜表面，而得到步骤18的胶带。
将上述制造步骤详细说明如下。
请参照图1，在步骤11中，首先提供聚乙烯、聚丙烯与EPDM橡胶，视情况需要可选择性地添加阻燃剂、着色剂、填充剂、加工助剂(processingaid)与其它添加剂，并利用混合机(mixer)或挤压机(extruder)将上述材料均匀混合而形成均匀的混合物。一般而言以均匀混合为原则。
在步骤12中，将上述均匀混合的材料利用双螺杆挤出机制粒，以方便制程操作，在本发明一实施例中利用双螺杆捏合挤出制粒而形成粒锭，螺杆温度大约介于100至240℃之间。需注意的是本发明不限于此，在本发明的另一实施例中，直接将步骤11中的混合物输送至步骤13中制膜，而无需此制粒步骤12。
在步骤13中，将上述均匀的混合物或粒锭在150至350℃下，优选在170至320℃之间熔融制膜。制膜的方法可使用吹膜成型制膜、单螺杆挤出制膜、双螺杆挤出制膜、或压延制膜。膜厚为约0.02至0.30mm的范围。在本发明的实施例中，在170至320℃之间利用单螺杆挤出机制膜，而得到厚膜。
在步骤14中，将上述厚膜在纵向方向以约1∶1至1∶10，优选为约1∶1至1∶5的拉伸比拉伸，及在横向方向以约1∶1至1∶10，优选为约1∶1至1∶5的拉伸比拉伸。经过此拉伸步骤之后的胶带背膜可产生与PVC胶带背膜类似的物性。在本发明的一实施例中，是将上述厚膜在纵向方向以1∶3的拉伸比拉伸，以及在横向方向以1∶4的拉伸比拉伸，而得到薄膜。
在步骤15中，对上述薄膜施以表面处理步骤。表面处理是为了增加背膜表面的附着力，使其可与胶带用粘合剂之间形成良好的黏合。表面处理步骤并无限制，可利用如电晕处理(corona treating，单位面积的施加电压介于2000至20000伏特/cm2之间)或化学处理(例如涂覆底漆)等等。
在经过先前的表面处理后，可在步骤16得到胶带背膜，其膜厚约介于0.02至0.30mm之间，优选介于0.08至0.20mm之间。
在步骤17中，将上述胶带背膜均匀涂上0.01至0.05mm的高分子压敏粘合剂(polymeric pressure sensitive adhesive)，如丙烯酸类粘合剂(acrylicadhesive)或橡胶类粘合剂(rubber adhesive)，其黏着力约介于1.4至5.8kgf/19mm之间。
在经过先前的粘合剂涂布后，可在步骤18得到胶带，此胶带与传统PVC胶带黏着力相当，物理性质与PVC类似、甚至更好，具有耐热效果，并具有无卤素污染与易回收的特性，因此，本发明的胶带可完全替代PVC胶带。
请参照图2，图中显示的是上述步骤18所得的胶带200，由胶带背膜201与粘合剂203所构成。胶带背膜201中包括聚乙烯、聚丙烯与EPDM，在本发明的另一实施例中，胶带背膜201中还包括阻燃剂、着色剂、填充剂、加工助剂或其它添加剂。在本发明的另一实施例中，可用EPR(乙烯丙烯橡胶，ethylene propylene rubber)取代上述的EPDM。
在胶带背膜201中，聚乙烯与聚丙烯的总含量约介于20至80重量份(phr)之间，优选介于30至70重量份之间，更优选介于40至60重量份之间。其中，聚乙烯占聚乙烯与聚丙烯总含量的50至90wt％之间，优选介于60至80wt％之间，而其余则为聚丙烯。EPDM(或EPR)在胶带背膜201中的含量约介于20至80重量份之间，优选介于30至70重量份之间，更优选介于40至60重量份之间。
此外，可视情况需要选择性地添加一种以上选自以下的添加剂：0.01至20wt％的阻燃剂、0.01至15wt％的着色剂、0.01至30wt％的填充剂以及0.01至20wt％的加工助剂。
在上述各成份中，聚乙烯的分子量范围约在50,000至300,000之间，优选约在100,000至200,000之间。聚丙烯的分子量范围约在300,000至700,000之间，优选约在300,000至500,000之间。EPDM的单体中可包括约50至95重量份的乙烯、约5至50重量份的丙烯及约0.01至3重量份的二烯。而EPR的单体中可包括约50至95重量份的乙烯、约5至50重量份的丙烯。
阻燃剂可以是含磷化合物(phosphorous compounds)、无机盐(inorganicsalts)或含卤素化合物(halogenated compounds)。
着色剂可以是颜料或染料。
填充剂可以是至少一种选自以下的物质：二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙、硫酸钡与硅酸铝。在胶带背膜201中可不添加填充剂，或少量添加，以不影响背膜所需的物性为原则。
加工助剂可以是至少一种选自以下的物质：脱模剂(release agent)、偶合剂(coupling agent)与润滑剂(lubricant)。加工助剂的种类与添加量依制程而定，可不添加，或少量添加，以不影响背膜所需的物性为原则。
除此之外，本发明一实施例中的胶带背膜另可包括紫外线稳定剂(UVstabilizer)、增塑剂(plasticizer)、杀菌剂(fungicide)、抗氧化剂(antioxidant)或蜡(wax)，其用量以不影响胶带背膜所需的物性为原则。
本发明一实施例中的胶带背膜厚度约在0.02至0.30mm之间，优选在约0.08至0.20mm之间，而物理特性如下：抗拉强度在1.3至3.0kgf/mm2之间，断裂伸长率在100至700％之间，破坏电压在39至150kv/mm之间，变形恢复比在5至20％之间。
以下特列举实施例与比较例，说明如下。
实施例
将70重量份的聚乙烯(亚聚7100，台湾亚聚公司产品)、30重量份的聚丙烯(H1022，BASELL公司产品)、70重量份的EPDM(Nordel 3725，DuPont公司产品)、4.0重量份的脱模剂以及8.0重量份的阻燃剂置入混合机中均匀混合，经双螺杆挤出机在190℃下捏合挤出制粒。将所制得的粒锭置于单螺杆挤出机(螺杆直径为90mm，螺杆长度与直径之比(L/D)＝30，模头直径为400mm)中，在170至320℃的温度下挤出并吹膜而形成厚膜，此厚膜在挤出出口处的膜厚为1.8mm。然后，使用拉伸设备将上述厚膜在纵向方向以1∶3的拉伸比拉伸，以及横向方向以1∶4的拉伸比拉伸，而获得厚度为0.15mm的薄膜。接着，将此薄膜表面施以电晕处理，单位面积的施加电压为5000伏特/cm2，则获得本发明实施例中的胶带背膜。
比较例1
将100重量份的聚乙烯(亚聚7100，台湾亚聚公司产品)、118重量份的EPDM(Nordel 1070，DuPont公司产品)、4.4重量份的脱模剂置入混合机中均匀混合，经双螺杆挤出机在190℃下捏合挤出制粒。将所制得的粒锭置于单螺杆挤出机(螺杆直径为90mm，螺杆长度与直径之比(L/D)＝30，模头直径为400mm)中，在140至180℃的温度下挤出并吹膜而形成厚膜，此厚膜在挤出出口处的膜厚为1.8mm。然后，使用拉伸设备将上述厚膜在纵向方向以1∶3的拉伸比拉伸，以及横向方向以1∶4的拉伸比拉伸，而获得厚度为0.15mm的薄膜。接着，将此薄膜表面施以电晕处理，单位面积的施加电压为2000伏特/cm2，则获得比较例1的胶带背膜。
比较例2
PVC胶带背膜(测试膜厚为0.15mm，亚洲化学公司产品，型号211)。
实验测试1
分别测试本发明实施例中的胶带背膜、比较例1与比较例2的抗拉强度、断裂伸长率、破坏电压、变形恢复比以及耐热性(依据UL-510测试规范)。测试结果如表1所示。
表1
| 样品 | 抗拉强度 | 断裂伸长率 | 破坏电压 | 变形恢复比 | 耐热性 |
| 单位 | kgf/mm2 | ％ | kV/mm | ％ | 87℃*1440h |
| UL-510合格值 | 1.05 | 100 | 39 | - | 不龟裂不腐蚀 |
| 实施例 | 2.6 | 620 | 80.1 | 13～15 | 合格 |
| 比较例1 | 1.3 | 620 | 78.7 | 11～13 | 不合格 |
| 比较例2 | 2.5 | 124 | 79 | 9～12 | 合格 |
由表1可知，本发明实施例的背膜与比较例2的PVC显示类似的物理特性。另外，实施例与比较例1相比较，实施例的成份中含有聚丙烯，两者成份比例有所不同，且两者的制程条件亦有所不同，导致实施例相对于比较例1的胶带背膜的物理特性有所差异。例如，由表1可得知，实施例的胶带背膜的抗拉强度更高，并且符合UL-510测试规范的耐热性测试标准，而比较例1的胶带背膜的抗拉强度则仅为实施例的一半，且不符合UL-510测试规范的耐热性测试标准。
实验测试2
依据CNS C4049测试规范，在拉伸速度200mm/分下分别测试比较例的PVC胶带背膜以及本发明实施例的胶带背膜的应力-应变特性，而绘制成应力-应变特性曲线，如图3所示，曲线A为比较例的PVC背膜，曲线B为本发明的实施例。由图可知，本发明的胶带背膜在拉伸时的抗拉强度与PVC背膜非常类似，而回缩时的抗拉强度亦有类似于PVC背膜的特性，因此，本发明的胶带背膜在使用时(拉开、撕断及包覆)的手感与PVC背膜类似，亦即，一般PVC胶带使用者在使用本发明的胶带背膜制得的胶带时，在包覆及撕开胶带时，所感觉的胶带弹性、韧性、触摸感及拉伸后回缩所导致的紧密包覆等，皆与PVC胶带近似。由此可知，本发明的胶带背膜的物理性质与PVC类似，且更具有不含卤素、具耐热性、避免环境污染与便于回收等优点，因此可完全替代PVC胶带使用。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的范围为准。
Claims (20)
1.一种胶带背膜，包括：
20至80重量份的聚烯烃；以及
20至80重量份的乙烯丙烯二烯橡胶；
其中，该聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯。
2.一种胶带背膜，包括：
20至80重量份的聚烯烃；以及
20至80重量份的乙烯丙烯橡胶；
其中，该聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯。
3.如权利要求1或2所述的胶带背膜，其中所述聚烯烃的含量介于30至70重量份之间，优选介于40至60重量份之间。
4.如权利要求1所述的胶带背膜，其中所述乙烯丙烯二烯橡胶的含量介于30至70重量份之间，优选介于40至60重量份之间。
5.如权利要求2所述的胶带背膜，其中所述乙烯丙烯橡胶的含量介于30至70重量份之间，优选介于40至60重量份之间。
6.如权利要求1或2所述的胶带背膜，还包括0.01至20wt％的阻燃剂。
7.如权利要求1或2所述的胶带背膜，还包括0.01至15wt％的着色剂。
8.如权利要求1或2所述的胶带背膜，还包括0.01至30wt％的填充剂。
9.如权利要求1或2所述的胶带背膜，还包括0.01至20wt％的加工助剂。
10.如权利要求1或2所述的胶带背膜，其中该胶带背膜具有1.3至3.0kgf/mm2的抗拉强度。
11.如权利要求1或2所述的胶带背膜，其中该胶带背膜具有100至700％的断裂伸长率。
12.如权利要求1或2所述的胶带背膜，其中该胶带背膜具有39至150kv/mm的破坏电压。
13.如权利要求1或2所述的胶带背膜，其中该胶带背膜具有5至20％的变形恢复比。
14.如权利要求1或2所述的胶带背膜，其中该胶带背膜的厚度介于0.02至0.30mm之间。
15.一种胶带，包括：
背膜；以及
涂覆于该背膜表面的粘合剂；
其中所述背膜包括：
20至80重量份的聚烯烃；以及
20至80重量份的乙烯丙烯二烯橡胶；
其中，所述聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯。
16.一种胶带，包括：
背膜；以及
涂覆于该背膜表面的粘合剂；
其中所述背膜包括：
20至80重量份的聚烯烃；以及
20至80重量份的乙烯丙烯橡胶；
其中，所述聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯。
17.一种胶带背膜的制造方法，包括下列步骤：
提供混合物，该混合物由聚烯烃与乙烯丙烯二烯橡胶混合而成，包括20至80重量份的聚烯烃；以及20至80重量份的乙烯丙烯二烯橡胶；其中，该聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯；
使用制膜方法，在150至350℃下，优选在170至320℃之间将该混合物熔融制膜，而形成厚膜；
将该厚膜在纵向方向以1∶1至1∶10，优选1∶1至1∶5的比例拉伸，以及在横向方向以1∶1至1∶10，优选1∶1至1∶5的比例拉伸，而形成薄膜；以及
在该薄膜表面施以表面处理步骤，优选该表面处理步骤为电晕处理或化学处理。
18.一种胶带背膜的制造方法，包括下列步骤：
提供混合物，该混合物由聚烯烃与乙烯丙烯橡胶混合而成，包括20至80重量份的聚烯烃；以及20至80重量份的乙烯丙烯橡胶；其中，该聚烯烃包括聚乙烯与聚丙烯，聚乙烯占聚烯烃的50至90wt％，其余50至10wt％的聚烯烃为聚丙烯；
使用制膜方法，在150至350℃下，优选在170至320℃之间将该混合物熔融制膜，而形成厚膜；
将该厚膜在纵向方向以1∶1至1∶10，优选1∶1至1∶5的比例拉伸，以及在横向方向以1∶1至1∶10，优选1∶1至1∶5的比例拉伸，而形成薄膜；以及
在该薄膜表面施以表面处理步骤，优选该表面处理步骤为电晕处理或化学处理。
19.如权利要求17或18所述的胶带背膜的制造方法，其中所述制膜方法为吹膜成型制膜、单螺杆挤出制膜、双螺杆挤出制膜或压延制膜，优选该制膜方法为单螺杆挤出制膜，而螺杆长度与直径之比为30。
20.如权利要求17或18所述的胶带背膜的制造方法，其中所述混合物的外观为粒锭，优选该粒锭是经由双螺杆捏合挤出法制造的。
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