CN103347972A - 特别可以在运输过程中使用的固定的胶带 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有载体的胶带，在载体的至少一侧上施加有粘合剂，其中所述载体由膜组成，所述膜在其底面具有铺叠或织造长丝织物，所述铺叠或织造长丝织物或者直接被施用至所述膜或者通过层合胶粘剂与所述膜连接；所述粘合剂施用至所述铺叠或织造长丝织物所位于的载体侧，以及所述铺叠或织造长丝织物在纵向的拉伸强度为至少50N/cm，断裂伸长率低于20%。所述胶带可以用作用于具有可移动部件的物体如门的运输固定带。

Description

特别可以在运输过程中使用的固定的胶带
本发明涉及特别可用于运输固定的胶带。
原则上存在用于运输固定带(transit securement tape)的三种载体材料：
·MOPP
·(拉制)PET
·具有玻璃纤维和PET纤维的薄BOPP/PET载体的层合体。
主要使用的是取向载体材料如MOPP。
在这一点上，还值得提及的缺点是运输固定胶带(adhesive transitsecurement tape)的高的粘合强度。正是粘合强度的提高伴随着对移动的基材的损伤（例如使表面涂层翘曲）的风险提高。
结果，需要这样的运输固定胶带，其能够广泛地应用于所有相关应用的基材如塑料ABS、PS、PP、PE、PC和POM，各种金属，以及溶剂型涂层材料、水型涂层材料和粉末施用的涂层材料。
尽管事实上这些类型的胶带使用在各种不同的应用中，但是它们具有许多关键特性使得它们满足它们所遇到的具体要求。这些特性(并不要求该列举的完整性)包括非常高的拉伸强度(极限拉伸力)、非常好的耐拉伸性、在低拉伸下对应于高模量和低的断裂伸长率、足够但是不过分大的结合强度、与其背面受控的结合强度以及在该应用所涉及的暴露之后无残留地重新分开的可能性，载体在机械载荷下的牢固性(robustness)以及对于某些应用胶带对UV辐射以及各种化学品的耐性。
尽管某些特性可以归结于掩蔽胶带的粘合剂层或者其它功能层，但是拉伸性和拉伸强度基本上源自所用载体材料的物理特性。
一般来讲，考虑到具体的机械需求，取向膜载体用于运输固定胶带。通过取向（其等同于在一个或多个优选方向使起初在制备操作中形成的初始膜拉伸），可以对机械特性施加受控影响。所谓的双轴取向膜可以一方面是顺序拉伸的，其中已经通过用缝形模头挤出形成的初始膜首先在纵向拉伸，这通过使膜通过一连串辊而进行，其中膜的输送速率大于膜从挤出模头出来的速率。接着在拉伸装置在横向上拉伸该膜。在两个方向上拉伸膜可以在一个步骤中进行(比较例如US4.675.582A和US5,072,493A)。
同样在胶带领域存在这样的胶带，其BOPP载体已经在吹制膜工艺中拉伸。
在一种优选的实施方式中，用于运输固定胶带的载体仅在纵向拉伸。使用该方法，可以获得具有最高拉伸强度和模量的聚丙烯膜。使用的拉伸比(其为初始膜部分的长度与最终产品中相应部分的长度之比)通常为1:5至1:10。特别优选地，拉伸比为1:7至1:8.5。已经仅单轴取向的聚丙烯膜的非常高的耐拉伸性是它们应用的最重要性质之一。
取向工艺操作的原理在于聚合物分子链的排列以及它们所形成的结晶结构的排列，以及无定形区域排列成特定优选方向，以及在强度上的相应提高。但是，原则上，在未发生取向的方向上强度也降低。因此，对于BOPP和BOPET膜，特别是MOPP膜，在z-方向(在膜的最小广度的方向)上膜的强度显著较低。
总之，对于运输固定带所要求的性质为以下特性：
a)好的结合性:
该胶带必须足够与各种基材粘附，且具有足以在运输过程中使可移动部件固定的内聚性。
b)高的拉伸强度:
该胶带必须在不撕裂的情况下具有足够的使移动部件(特别是较重的移动部件)固定的强度。
c)低的拉伸性：
该胶带必须具有低的拉伸性，使得在较重制品的固定期间不屈服。
d)无残留的移除性:
该胶带必须能够无残留地从基材移除。
e)在横向的抗冲韧性:
取决于应用的性质，该胶带必须也能够在横向吸收来自在运输过程中产品的冲击的载荷。
f)在边缘损伤的情形中的稳定性:
即使边缘损伤，该胶带也必须保持其功能性。
传统MOPP和拉制PET的缺点是它们具有大于25%至30%的高的拉伸性，因此在载荷下显著屈服。由于该拉伸，使用该胶带固定的运输物品将变得松动，不再充分地固定。
传统MOPP和拉制PET的另一缺点是如果边缘变得损伤，它们非常容易撕开。由于通常应用包括要求固定具有尖锐边缘的制品，在这种情形中胶带可容易受损和撕开。
BOPP和MOPP的另一缺点是在横向上暴露于冲击时，它们在纵向容易地断裂；也即，它们具有低的拉伸抗冲韧性。但是，在许多情形中，胶带在纵向上以一定间隙粘附(例如冰箱门)。在运输过程中，高的力可能在横向上作用于胶带上，使得它们在纵向上撕开。因此，不再确保运输固定的功能。
为了获得一些改善，由拉制PET或BOPP制成的载体使用玻璃纤维长丝(filament)增强。长丝赋予该胶带高的拉伸强度，并同时具有低的拉伸性。如果边缘受损，载体确实撕开，但是长丝不会。
玻璃纤维的通常缺点是它们的脆性高。这意味着如果胶带通过尖锐边缘时，因为玻璃长丝变得断裂，胶带在某种程度上失去其拉伸强度，或者胶带甚至完全失去其拉伸强度。
传统PET长丝不易脆裂，提供良好的拉伸强度，但是拉伸性大于25%，因此仅是有限合适的。
所有单向增强在横向上不赋予胶带任何拉伸强度，这意味着例如应用至(门)间隙相关的上述缺点仍然存在。横向上的拉伸强度和拉伸抗冲强度未改善。
此外，胶带应该无残留地可分开，因为固定的产品随后销售，需要满足外观要求。由于分开操作，具有单向增强材料的胶带通常留下残留，如图1所示。
本发明目的是获得相对于现有技术的显著改善，和提供显示高的强度和低的拉伸性的胶带，该胶带特别是还可与基材无残留地分开。
该目的通过具有独立权利要求1的特征的胶带实现。从属权利要求描述本发明的有利实施方式。本发明的概念同样包含本发明胶带的用途。
本发明因此提供胶带，其具有在载体的至少一侧上承载有施加粘合剂的载体，其中
·所述载体由膜组成，所述膜在其底面具有铺叠或织造长丝织物，所述铺叠或织造长丝织物或者直接被施用至所述膜或者通过层合胶粘剂（laminating adhesive）与所述膜连接；
·所述粘合剂施用至所述铺叠或织造长丝织物所位于的载体侧，以及
·所述铺叠或织造长丝织物在纵向的拉伸强度为至少50N/cm，断裂伸长率低于20%，优选低于15%，更优选低于10%。
根据一种优选的实施方式，所述膜的组成为：
·单轴取向或双轴取向的聚丙烯,
·单轴取向或双轴取向的聚乙烯,或
·单轴取向或双轴取向的聚酯。
同样适合作为膜材料的是诸如PA,PU或PVC的膜。膜自身可以进而包含多个单独层，如共挤出形成膜的层。
优选聚烯烃，不过也可以包括乙烯与极性单体的共聚物，所述极性单体如苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸。可以使用均聚物如HDPE、LDPE或MDPE，或者乙烯与其它烯烃如丙烯、丁烯、己烯或辛烯的共聚物（例如LLDPE,VLLDPE）。还适合的是聚丙烯(例如聚丙烯均聚物、聚丙烯无规共聚物或聚丙烯嵌段共聚物)。
作为本发明的膜，可以以优异的效果使用单轴和双轴取向的膜。例如，单轴取向的聚丙烯由于其非常高的撕裂强度和低的纵向拉伸是非常合适的。特别优选基于聚酯的膜。
所述膜的厚度优选为12μm至100μm，更优选28至50μm，特别是35μm。
所述膜可以是带颜色的和/或透明的。
根据另一有利的实施方式，所述铺叠或织造长丝织物为具有纬线的经编织物(纬向夹入经编织物，weft inserted warp knit)。该类型的织物描述于例如EP1818437A1中。
所述铺叠或织造长丝织物在纵向的拉伸强度优选为至少100N/cm,更优选至少200N/cm，非常优选至少500N/cm。
用于形成所述铺叠或织造长丝织物的纱线的强度优选为80至2200分特,优选2800至1100分特。
为本发明的目的，长丝(filament)是指平行的线性单根纤维/丝的束，常常在文献中称为复丝。任选地，对于该纤维束，可以通过加捻固有地进行增强，于是所得的长丝称为纺成或加捻长丝。提供具有固有增强的纤维束的另一可能性是通过使用压缩空气或喷水进行扭结。在下文中，作为用于所有这些实施方式的通用术语，简单地使用“长丝”。
长丝可以是织地粗糙的或光滑的，具有点加固（point consolidation）或未加固。
铺叠或织造长丝织物可以随后着色或可以包括染色纺成纱线。
特别优选地，长丝的组成为聚酯、聚丙烯、聚乙烯或聚酰胺，优选为聚酯(二醇)。
根据本发明另一有利的实施方式，经向的长丝支数为至少6/cm,优选10至25/cm，和/或，纬向的长丝支数为至少3至10/cm，优选6/cm。
为了制备载体上的胶带，可以使用所有已知的粘合剂体系。除了基于天然或合成橡胶的粘合剂，可以特别使用有机硅粘合剂和聚丙烯酸酯粘合剂，优选低分子量、压敏、丙烯酸酯热熔粘合剂。后者更详细地描述于DE19807752A1和DE10011788A1中。
当存在层合胶粘剂时，该层合胶粘剂可以选自相同的粘合剂体系。
施用重量优选为15至200g/m2，更优选30至120g/m2，非常优选80g/m2(大约对应于厚度为15至200μm,更优选30至120μm,非常优选80μm)。
粘合剂优选为压敏粘合剂-即，在干燥状态在室温永久地保持粘着和粘合性的粘弹性组合物。在柔和外压下即刻完成与基本上所有基材的结合。
使用的压敏粘合剂包括基于含有聚合物嵌段的嵌段共聚物的那些。这些嵌段优选由乙烯基芳族化合物如苯乙烯形成(A嵌段)，通过1,3-二烯如丁二烯和异戊二烯或者两者的共聚物的聚合形成的那些嵌段（B嵌段）。也可以使用不同嵌段共聚物的混合物。优选使用部分或完全氢化的产品。
嵌段共聚物可以具有线型A-B-A结构。同样可以使用具有放射性构造(也称为星形构造)的嵌段共聚物和线型多嵌段共聚物。
为代替聚苯乙烯嵌段，也可以使用含基于其他芳族化合物(优选C8至C12芳族化合物)的均聚物和共聚物的聚合物嵌段(如含α-甲基苯乙烯的芳族嵌段)，其玻璃化转变温度>约75℃。还可以使用的是基于玻璃化转变温度>+75℃的（甲基）丙烯酸酯的均聚物和共聚物的聚合物嵌段。在本文中，可以不仅使用完全采用基于（甲基）丙烯酸酯聚合物作为硬嵌段的嵌段共聚物，而且使用既含有聚芳族化合物嵌段如聚苯乙烯嵌段又含有聚（甲基）丙烯酸酯嵌段的那些。
如果在具体情形中没有相反说明，不是无机的或不是主要为无机的材料的玻璃化转变温度的数值，特别是有机和聚合物材料的玻璃化转变温度的数值涉及根据DIN53765:1994-03(参见部分2.2.1)测定的玻璃化转变温度数值Tg。
为代替苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物和/或它们的氢化产物包括苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯/丙烯嵌段共聚物，同样可以根据本发明使用嵌段共聚物和它们的氢化产物，所述嵌段共聚物和它们的氢化产物应用另一含聚二烯的弹性体嵌段，例如两种或更多种不同1,3-二烯的共聚物。根据本发明另外可以应用的是官能化嵌段共聚物如马来酸酐改性的或硅烷改性的苯乙烯嵌段共聚物。
嵌段共聚物通常的使用浓度为30wt%至70wt%,更具体地为35wt%至55wt%。
可以存在的其他聚合物是基于纯烃的那些，例如不饱和聚二烯，例如天然或合成制备的聚异戊二烯或聚丁二烯，具有完全的化学饱和的弹性体如饱和乙烯-丙烯共聚物、α-烯烃共聚物，聚异丁烯，丁基橡胶，乙丙橡胶，以及化学官能化的烃如含卤素聚烯烃、含丙烯酸酯聚烯烃、含乙烯基醚的聚烯烃，其可以代替至多一半的含乙烯基芳族化合物的嵌段共聚物。
增粘剂树脂用作增粘剂。
合适的增粘剂树脂优选包括部分或完全氢化的基于松香或松香衍生物的树脂。也可以至少部分使用氢化烃树脂，实例是氢化烃树脂，通过含芳族化合物的烃树脂的部分或完全氢化获得(例如得自Arakawa的Arkon P和Arkon M系列，或者得自Eastman的Regalite系列)，基于氢化二环戊二烯聚合物的烃树脂(例如得自Exxon的Escorez5300系列)，基于氢化C5/C9树脂的烃树脂(得自Exxon的Escorez5600系列)，或者基于氢化C5树脂的烃树脂(得自Eastman的Eastotac)，和/或它们的混合物。
也可以使用基于聚萜烯的氢化聚萜烯树脂。前述增粘剂树脂可以单独使用和以混合物的形式使用。
可以使用的其他添加剂通常包括光稳定剂如UV吸收剂、受阻胺，抗臭氧剂、金属减活剂、加工助剂和末端嵌段增强树脂(endblock-reinforcingresins)。
通常使用增塑剂如液体树脂、增塑剂油或低分子量液态聚合物如摩尔质量<1500g/mol(数均)的低分子量聚异丁烯或液态EPDM等级。
粘合剂可以以条的形式施用在胶带的纵向，所述条的宽带小于所述胶带的载体的宽带。
涂覆条的宽带可以为载体材料宽度的10%至80%。在这种类型情形中，特别优选使用具有20%-50%的载体材料宽度的涂层的条带。
取决于具体的应用，两条或更多条平行的粘合剂条带可以涂覆在载体材料上。
载体上条带的宽度可自由选择，优选直接在载体边缘之一的布置。
最后，胶带可以具有衬垫材料，其中所述一个或两个粘合剂层进行加衬，直至使用。合适的衬垫材料包括以上充分列举的所有材料。
但是，优选使用不起毛的材料如聚合物膜或良好上浆的长纤维纸。
粘合剂的制备和加工可以由溶液、由分散体以及由熔体进行。优选的制备和加工工艺由溶液和由熔体进行。特别优选地，由熔体制造粘合剂，在这种情形中具体地可以采用间歇法或连续法。特别有利的是在挤出机的辅助下连续制造压敏粘合剂。
由熔体进行加工可以包括经由模头或压延机的施涂方法。
由溶液进行加工是已知的，包括使用刮刀、刀具或模头(仅列举一些)的涂覆操作。
隔离剂可以已经施用至载体或膜的顶面。合适的隔离剂包括基于长链烷基的表面活性剂型隔离体系如磺基琥珀酸硬脂基酯或磺基琥珀酰胺酸硬脂基酯，而且包括聚合物，所述聚合物可以选自聚乙烯基硬脂基氨基甲酸酯、聚乙烯亚胺硬脂基脲，C14–C28脂肪酸的铬络合物，硬脂基共聚物，例如如DE2845541A中所述。同样合适的是基于具有全氟化烷基的丙烯酸类聚合物的隔离剂，基于有机硅或含氟硅氧烷化合物的隔离剂如基于聚二甲基硅氧烷的那些。特别优选地，隔离涂层包括基于有机硅的聚合物。该具有隔离效果的基于有机硅聚合物的特别优选的实例包括聚氨酯-和/或聚脲-改性的有机硅，优选有机基聚硅氧烷/聚脲/聚氨酯嵌段共聚物，更优选在EP1336683B1的实施例19描述的那些,非常优选阴离子稳定的聚氨酯-和聚脲-改性的有机硅，其有机硅重量含量为70%，酸值为30mg KOH/g。使用聚氨酯-和/或聚脲-改性的有机硅的效果是本发明的产品将最优的耐老化性和普遍的可记录性与最优的隔离特性组合。在本发明的一种优选实施方式中，隔离层包括10至20wt%,更优选13至18wt%的隔离效果成分。
本发明上下文中的通用表述"胶带"涵盖所有的片状结构，例如二维延伸的膜或膜部分、具有延伸长度和有限宽度的带，带部分等，以及模切件或标签。
胶带可以以卷的形式制备，换言之以阿基米德螺旋的形式卷绕在其自身，或使用具有隔离材料如硅化纸或硅化膜进行加衬卷绕在粘合剂侧。
胶带的反面可以携带施加的反面清漆，以有益地影响卷绕成阿基米德螺旋的胶带的退绕性。
使用包含由PET纱线制成的、具有低拉伸性的双向铺叠/织造织物的增强材料证明是有利的。具体地，具有纬线的经编织物是合适的，因为在该铺叠织物情形中缺乏经线的筋结构(corrugated structure)意味着没有另外的拉伸性引入到材料中。
意料不到的是，对于给定粘合剂和涂层重量，该双向增强的胶带的其他性质是与基材的无残留分开性显著改善。结果，在分开操作中纤维的抽出显著降低或者甚至完全消除。此外，胶带实现高的横向强度和高的横向拉伸抗冲韧性，同时相对于玻璃，脆性显著降低。
如图6（其比较本发明胶带的横向强度（右边，标记为“tesa”）以及已知胶带(左边，标记为“对照(competitor)”)）所示，已知胶带仅在纵向具有为纯长丝形式的单向增强材料。
胶带的构成如表1所示：
表1
载体 50μm PET膜 36μm PET膜
增强材料 单向PET纤维 双向PET纤维
纵向 335分特 1100分特
11根长丝/cm 7.3根长丝/cm
横向 ./. 167
./. 3.6根长丝/cm
粘合剂 NR SR
势能[J] 0.988 1.429
"NR"代表基于天然橡胶的粘合剂
"SR"代表基于合成橡胶的粘合剂
势能(potential energy)可以由落差(H)和重量(m)计算:
W=m*g*H 以[J]为单位
图2示出本发明胶带如何能够无残留地分开。
试验方法
除非所引用标准描述一些区别，测量在23±1℃和50±5%相对湿度的试验条件下进行。
极限拉伸力(拉伸强度)根据AFERA5004测量，断裂伸长率根据AFERA5005测量，结合强度根据AFERA4001测量。
与塑料表面的无残留移除性
为了测试胶带与塑料表面的无残留移除性，将20mm宽的胶带条粘合至塑料板(例如由聚碳酸酯制成)，使用重物辊碾(2kg,3m/min.)。
在测试之前，将样品在40℃在结合状态下储存3天，然后在室温调理1天。
在测试其再次取下的能力的试验中，将胶带条的一半以90°的角度从基材上剥离，确定是否有残留。然后以180°的角度将胶带条的另一半剥离，确定是否有残留。剥离速度在每种情形为20m/min。
横向强度的测定
根据如图3和4所示的构造测定横向强度。图4从侧面示出图3的构造。
将两个塑料测试板2和3(一个在另一个的顶上)使用50mm宽的胶带1在结合点跨越边缘粘结(overstuck)，使得结合点1a位于中心。结合点在胶带的纵向(如箭头所示)移动。板地宽度(对应于胶带条的长度)为50mm。
将所制备的样品夹持在装置(未详细示出)上。在该装置中，上面的塑料板2牢固地施用，下面的板3安装在可以向下移动的托架4上。在其尾部，托架4具有90°剥离角4a，重物可以落在该90°剥离角4a上。重物重400g，从预定落差H落在托架4的90°剥离角4a上。
最大落差H限制为500mm。重物以限定高度H落到剥离角4a上。
胶带在重物落下方向断裂的观察高度H与胶带的横向强度(抗冲韧性)相关。
在下文中，参照附图更详细地说明胶带，不希望带来任何类型的限制。
图5在侧面示出胶带，该胶带包括在一个侧面带有自粘涂层12的施用层的载体11。
使用层合胶粘剂15将由PET(二醇)14制成的WIWK织物(纬向夹入经编织物)层压至35μm厚的PET膜13上。将基于SIS的粘合剂12以80g/m2涂覆在WIWK织物14上，结合强度为7.5N/cm。

Claims (6)

1.一种具有在载体的胶带，在所述载体的至少一侧上承载有施加的粘合剂，其中
所述载体由膜组成，所述膜在其底面具有铺叠或织造长丝织物，所述铺叠或织造长丝织物或者直接被施用至所述膜或者通过层合胶粘剂与所述膜连接；
所述粘合剂施用至所述铺叠或织造长丝织物所位于的载体侧，以及
所述铺叠或织造长丝织物在纵向的拉伸强度为至少50N/cm，断裂伸长率低于20%。
2.权利要求1的胶带，其特征在于，
所述膜的组成为：
·单轴取向或双轴取向的聚丙烯,
·单轴取向或双轴取向的聚乙烯,或
·单轴取向或双轴取向的聚酯。
3.前述权利要求中至少一项的胶带，其特征在于，
所述膜的厚度为12μm至100μm，优选28μm至50μm，更优选35μm。
4.前述权利要求中至少一项的胶带，其特征在于，
所述铺叠或织造长丝织物为具有纬线的经编织物(纬向夹入经编织物)。
5.前述权利要求中至少一项的胶带，其特征在于，
所述铺叠或织造长丝织物在纵向的拉伸强度为至少100N/cm,优选至少200N/cm。
6.前述权利要求中至少一项的胶带作为用于具有可移动部件的物体如白色用具上的门的运输固定带的用途。
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