CN107922795B - 粘合剂制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了粘合剂制品以及使用包含丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物并具有一对相反主表面的泡沫层的相关方法。粘合剂表面设置在相反主表面中的每个上，并且多个通道横跨至少一个粘合剂表面延伸。粘合剂表面限定容纳压敏粘合剂的通道，该压敏粘合剂具有使多个通道能够在粘合剂制品被压缩时随时间基本上消失的流变性。有利地，所提供的制品和方法在与透明或半透明基材一起使用时能够实现高即时粘结和处理强度、高浸湿度、耐候性以及优异的美观性。

Description

粘合剂制品
技术领域
本发明提供了粘合剂制品及其相关制造方法和使用方法。更具体地，该粘合剂制品可用于粘结结构窗用玻璃或建筑面板应用中的玻璃或聚合物面板。
背景技术
在许多商业和工业应用中，先进的工程粘合剂正在成为机械紧固件的替代品。这种趋势在很大程度上是由重量和燃料效率、成本和便于制造以及审美偏好的工程考虑所驱动的。此类粘合剂产品可提供显著的粘结强度，并且越来越多地不仅用于装饰而且还用于结构部件。
尤其可用的粘合剂产品包括耐久的高性能双面压敏丙烯酸类泡沫胶带。这些胶带用于建造和建筑工业中的许多应用。这些应用包括例如在幕墙系统和商业窗户中将玻璃粘结到金属框架，将加劲件和周边夹具附接到建筑面板、外部建筑物包层以及内部面板和装饰附件。在许多情况下，这些胶带替代液体粘合剂、密封剂、铆钉、焊接点以及其它持久紧固件。在制造期间，胶带可提供即时处理强度，从而增加吞吐量并加快递送/安装/入住。
发明内容
当使用粘合剂胶带粘结相反的刚性基材时可出现重要的注意事项。例如，粘结到透明或半透明基材(诸如建筑玻璃或塑料)可引起美观问题，因为空气可被截留在粘合剂与其基材之间并表现为气泡。虽然操作者在将柔性胶带施加至第一基材时避免气泡通常几乎没有问题，当将现已附连的胶带施加至第二刚性基材时通常更难以避免这些气泡。
第二个关心的问题涉及粘合剂性能。粘合剂/基材界面处的显著量的气泡可影响粘合剂的总体粘结强度，因为其导致不完美的接触(或“浸湿”)。此类效应常常是特定于应用的。举例来说，在低温下，用于常规粘合剂产品的材料即使在微观尺度上也不易流动，使得完全浸湿更加困难。因此设计在宽泛的温度范围上提供可接受的浸湿同时保持尺寸稳定的粘合剂产品是一项重大的技术挑战。
所提供的粘合剂制品和方法通过在结构窗用玻璃或建筑面板粘结应用中使用的常规胶带上提供优异的浸湿，而显著地提高了现有技术的水平。有利地，这些制品和方法提供能够维持高即时粘结和处理强度、高浸湿度、耐候性以及优异的美观性的在窗用玻璃或面板与其结构框架之间的主要粘结部件。
在第一方面，提供了制备粘合剂制品的方法，该粘合剂制品用于粘结结构窗用玻璃或建筑面板应用中的玻璃或聚合物面板。该方法包括：在泡沫层的每个相反的主表面上提供粘合剂表面，该泡沫层包含丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物；以及将至少一个粘合剂表面放置成与具有微结构化表面的剥离衬垫接触以压印该粘合剂表面，从而形成横跨粘合剂表面延伸的多个通道，其中每个压印的粘合剂表面包含压敏粘合剂，该压敏粘合剂具有使多个通道能够在粘合剂制品被压缩时随时间基本上消失的流变性。
在第二方面，本文提供一种粘合剂制品，该粘合剂制品包括：具有一对相反的主表面的泡沫层，该泡沫层包含丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物；以及设置在相反的主表面中的每个上的粘合剂表面，其中多个通道横跨至少一个粘合剂表面延伸，该至少一个粘合剂表面包含压敏粘合剂，该压敏粘合剂具有使多个通道能够在粘合剂制品被压缩时随时间基本上消失的流变性。
在第三方面，提供了使用前述粘合剂制品粘结透明或半透明的玻璃或塑料面板的方法，该方法包括：将粘合剂制品设置在透明或半透明的玻璃或塑料面板与基材之间，由此多个通道允许在压敏粘合剂与透明或半透明的玻璃或塑料面板之间的截留空气排出；以及对粘合剂制品施加足以引起压敏粘合剂流动的压缩力，由此设置在至少一个粘合剂表面上的通道随时间基本上消失。
附图说明
图1是示出根据一个示例性实施方案的部分带衬垫的粘合剂制品的侧面横剖视图。
图2是示出其中移除衬垫的图1的粘合剂制品的侧面横剖视图。
图3是示出图2的不带有衬垫的粘合剂制品的顶部表面的平面图。
图4和图5是根据另选的实施方案的不带有衬垫的粘合剂制品的侧面横剖视图。
图6至图8是示出根据另外另选的实施方案的粘合剂制品的顶部表面轮廓的侧面横剖视图。
在这些附图中，重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征部或元件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出落入本公开原理范围和实质内的许多其它修改和实施方案。附图未必按比例绘制。
定义
如本文所用：
“环境条件”意指在24℃的温度和100kPa(1atm)的压力下；
“外观”意指将制品施加至基材上之后，当从膜的暴露表面观察时制品的视觉特征；
“排放能力”或“排气能力”是指流体(特别是空气)从粘合剂与基材表面之间的界面溢出；
“可压印”是指压敏粘合剂层或衬垫在浮雕中使其部分表面被抬起(尤其是通过机械装置)的能力；
“微观”是指这样的结构：尺寸足够小，以致当从任何观察平面进行观察时，都需要光学件来帮助肉眼以确定其形状；
“微观结构”意指这样的结构构型，其中该结构的至少2个维度是微观的。该结构的局部视图和/或横剖视图必须是微观的；
“微结构化衬垫”是指具有至少一个适于与粘合剂接触的微结构化表面的衬垫；
可与术语“衬垫”互换使用的“剥离衬垫”是指柔性片材，该柔性片材在与压敏粘合剂表面紧密接触放置之后可随后移除而不损坏粘合剂涂层；
“基材”是指为了指定用途而施加了压敏粘合剂涂层的表面；
“胶带”是指施加至背衬的压敏粘合剂涂层；以及
“浸湿”意指展开在表面上并紧密接触表面。
具体实施方式
本文所述的粘合剂制品和方法涉及将刚性或半刚性基材彼此粘结。从最终用户的角度来看，这些制品和方法能够以便利和有效的方式实现此类粘结。在优选的实施方案中，基材中至少一种是光学透明或半透明的，并且适用于结构窗用玻璃或建筑面板应用。
粘合剂制品的构造
根据一个示例性实施方案的双面粘合剂制品在图1中以片断视图示出并在下文中以标号100指代。如图所示，制品100由多个部件层构成。这些层依次为任选的第一剥离衬垫102、任选的第一粘合剂表层104、泡沫芯材106、任选的第二粘合剂表层108和任选的第二剥离衬垫110。每个层横跨其相邻的一个或多个层延伸并连续接触该一个或多个层。
第一粘合剂表层104和第二粘合剂表层108在泡沫芯材106的相应的相反两侧上提供粘合剂表面。优选地，第一粘合剂表层104和第二粘合剂表层108中的每个包含压敏粘合剂。
再次参见图1，第一剥离衬垫102被示出处于从第一粘合剂表层104的第一主表面112剥落的过程中，该第一主表面112旨在随后粘附到第一基材(未示出)。第一粘合剂表层104还具有与第一主表面112相反的第二主表面114，该第二主表面114与泡沫芯材106接触。设置在泡沫芯材106的相反侧上的第二粘合剂表层108旨在粘附到第二基材(也未示出)。当在使用之前被保存时，第一剥离衬垫102和第二剥离衬垫110通常与它们相应的粘合剂表层104、108保持接触。
第一粘合剂表层104的第一主表面112包括微结构化表面。在优选的实施方案中，微结构化表面限定横跨第一粘合剂表层104延伸的多个通道116。如图所示，通道116是从第一主表面112的暴露部分延伸到第一粘合剂表层104中的连续敞开的通路或沟槽。这些通道116或在第一粘合剂表层104的周边部分处终止，或与在粘合剂制品100的周边部分处终止的其它通道连通。当将制品100施加至给定基材上时，通路为在第一粘合剂表层104与基材之间的界面处捕获的空气或任何其它流体提供通向制品周边的出口。
通道116可通过将微结构化表面压印或形成到粘合剂中来形成。微结构化表面可例如通过离散的三维结构的随机阵列或规则图案来提供。在多个结构组合以在第一主表面112上形成连续通道的情况下，单个结构可至少部分地限定第一主表面112中的通道的一部分。所选择的图案可包括直线图案、极性图案和其它已知的规则图案。
如图1中所示的剥离衬垫102的用途是用于形成本发明的微结构化粘合剂的优选方法。剥离衬垫102的组成不受特别限制。优选的剥离衬垫组成包括但不限于塑料(诸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、醋酸纤维素、聚氯乙烯和聚偏二氟乙烯)，以及涂覆有或层合有此类塑料的纸材或其它基材。可对可压印涂覆的纸材或热塑性膜进行硅化或以其它方式进行处理，以赋予其具有改善的剥离特性。在美国专利No.5,650,215(Mazurek)中公开了用于在剥离衬垫上提供这些结构的技术。
横跨第一粘合剂表层104延伸的通道116具有限定第一主表面112的微结构化表面的每给定区域的比体积的构型。第一粘合剂表层104的每单位面积的最小体积优选确保流体在基材与第一粘合剂表层104的界面处充分溢出。优选地，通道116在沿第一粘合剂表层104的给定二维平面的任何500μm直径的圆形区域内限定至少1×103μm3、至少5×103μm3或至少1×104μm3的体积。在同一实施方案或另选的实施方案中，通道116优选在任何500μm直径的圆形区域内限定至多1×107μm3、至多5×106μm3或至多1×106μm3的体积。
有利地，当制品100被压缩抵靠在待连接的基材中的一者或两者上时，本发明的通道随时间基本上消失。通道部分或完全消失的能力依赖于通道116的形状和第一粘合剂表层104的组合物的流变性。
在一些实施方案中，当粘合剂制品被压缩时或在粘合剂制品被压缩之后，粘合剂制品在10℃的温度下在视觉上显示出基本上100％的浸湿。充分浸湿能够实现制品与基材之间的足够的密封和粘附性。
通道116的形状不受特别限制，并且可基于用于形成它们的方法而变化。在优选的实施方案中，当沿通道116的纵向方向观察时，通道116具有大致“V”形、“U”形、矩形或梯形横截面。图2和图3提供了其中移除了剥离衬垫102、110并示出具有大致梯形形状的通道116的制品100的视图。通道116限定形成到第一主表面112中的对应的结构118。结构118的侧壁120还限定通道116的侧壁。
通道116的尺寸可另外通过它们的纵横比来表征。纵横比是平行于连续的粘合剂层的平面的通道的最大微观尺寸与垂直于连续粘合剂层的平面的通道的最大微观尺寸的比率。纵横比通过以垂直于通道壁的角度截取通道的横截面尺寸来测量。根据通道的具体类型，纵横比的极限可为0.1至20。
粘合剂表层104、108的厚度可取决于粘合剂组成、用于形成微结构化表面的结构的类型、基材的类型以及总体粘合剂制品100的厚度。在优选的实施方案中，粘合剂表层104、108的厚度大于构成微结构化表面的结构的高度。在一些实施方案中，粘合剂表层104、108各自的厚度为至少25μm、至少30μm、至少35μm、至少45μm或至少55μm。在一些实施方案中，粘合剂表层104、108中的每个的厚度为至多75μm、至多70μm、至多65μm、至多60μm或至多55μm。
泡沫芯材106优选由可压缩且有回弹力的聚合物泡沫组合物制成。泡沫芯材106的厚度通常不是关键的，但可根据待粘附在一起的基材的表面粗糙度和/或曲率来选择。泡沫芯材106的厚度可为至少600μm、至少800μm、至少1100μm、至少1600μm或至少2000μm。在上端上，泡沫芯材106的厚度可为至多12,700μm、至多9000μm、至多6500μm、至多5000μm或至多3000μm。
图1中所公开的层不是详尽的。例如，可将一个或多个中间层插置在粘合剂制品100中的任何两个邻近层之间，以增强粘合剂制品100的外观、耐久性或功能性。此类一个或多个层可类似于上文所述的那些层或可在结构上或化学上不同。不同层可包括例如不同的聚合物、金属蒸气涂料、印刷图形、颗粒和底漆的挤出片材。任何附加的层都可为连续或不连续的。在图1中，例如，接合层可设置在泡沫芯材106与第一粘合剂表层104或第二粘合剂表层108之间，以改善这些层之间的粘附性。
图4示出了根据另选的实施方案的其中移除了剥离衬垫的粘合剂制品200。粘合剂制品200具有许多与粘合剂制品100相同的特征部，诸如具有横跨其暴露表面延伸的第一多个通道216的第一粘合剂表层204、泡沫芯材206以及第二粘合剂表层208。然而，与粘合剂制品100的第二粘合剂表层108不同，第二粘合剂表层208具有在制品200的底侧上从其暴露的主表面222延伸的第二多个通道220。这样，制品200的在其顶侧和底侧两侧上均具有微结构化表面。
在一些实施方案中，一组或两组通道216、220可具有如先前所述的关于制品100中的通道116所述的特征。
将通道216、220设置在制品200的两侧上，实现了关于待互相粘结的基材中的任一者在粘合剂界面处的排气能力。在结构窗用玻璃和建筑面板应用中，其中通常两个基材均为刚性的并因此倾向于捕获空气，该特征部有利地给予安装者在将配合表面合一起之前将制品施加至任一基材的自由。
图5示出了根据又一实施方案的不含任何粘合剂表层的粘合剂制品300。在该实施方案中，粘合剂制品300由泡沫层306构成，该泡沫层306由压敏粘合剂泡沫制成。这里，泡沫层306独自作为将待连接的基材互相粘结的粘合剂起作用。多个通道316横跨暴露的顶部表面322延伸。
虽然未在附图中的任一附图中示出，但另外的实施方案可包括组件，该组件包括前述粘合剂制品中的任一种。例如，为了方便最终用户，此类粘合剂制品可预粘结到框架或玻璃/塑料面板中的任一者。在这些实施方案中，剥离衬垫可用于保护暴露的粘合剂表层表面。
另选的微结构化表面
无论该粘合剂表面是粘合剂表层、粘合剂泡沫还是它们的组合，压印或形成到粘合剂表面中的结构的形状都可提供多种微结构化表面。示例性形状包括但不限于半球体、棱柱体(诸如正方形棱柱体、矩形棱柱体、圆柱形棱柱体和其它类似的多边形特征部)、锥体或椭圆体，以及它们的组合。优选形状包括半球体、棱柱体和锥体。每个单独的结构可具有大于3微米但小于第一粘合剂表层104的总厚度的高度，并且优选3微米至50微米。
任选地，结构中的一些可被截顶以提供附加结构的表面、以控制粘合剂的接触表面和/或改善粘合剂的浸湿。可使用的结构包括四边形锥体和截顶的四边形椎体。双峰特征结构也适用于所提供的粘合剂制品。有利地，两个结构的堆叠或使用可通过另外减小粘合剂的初始接触表面来增强制品的定位能力。
例如在美国专利No.6,524,675(Mikami等人)、No.6,838,142(Yang等人)和No.7,276,278(Kamiyama)中描述了与示例性结构相关联的另外的选项和优点。
任选地，结构以400μm或更小且优选300μm或更小的间距(邻近结构的相似结构点之间的距离的平均值)布置。使用小于400μm的间距可为有利的，因为它可使特征部的图案能够在施加之后从膜的表面消失并且增强粘结组件的美观性。
图6至图8示出了可在所提供的粘合剂制品中实施的微结构化表面的另选的形状和尺寸。
图6是具有多个结构52的压敏粘合剂50的侧面横剖视图。结构52之间的间距P不需要特别限制，但优选为至多400μm。在优选的实施方案中，每个结构52距离通道54的高度h(即，通道深度)可为至少3μm、至少5μm、至少7μm、至少8μm或至少10μm。在优选的实施方案中，高度h可为至多50μm、至多45μm、至多40μm、至多35μm或至多30μm。
通道54的上侧的长度W1可在1μm至间距P的尺寸的范围内，并且此外通道54的基部的长度W2可在0μm至足以提供在1°至90°范围内的特征部的底角α的长度的范围内。在优选的实施方案中，对应通道的纵横比不大于20。
图7示出了具有截顶结构62的粘合剂60，该截顶结构62带有定位在截顶结构62的上表面63上的第二结构64。在该实施方案中，从第二结构64的对应边缘测量的间距P为至多400μm。每个结构从通道66的基部起的高度优选在1μm至30μm的范围内。通道66的上侧的长度W1可在1μm至间距P的尺寸的范围内，并且此外通道66的基部的长度W2可在0μm至足以提供在1°至90°范围内的结构62的底角α1的长度的范围内。第二结构64的底角α2可在1°至90°的范围内。
图8示出了具有呈四角锥形状的结构72的粘合剂层70。在该实施方案中，结构72之间的间距P等于通道74的上侧的长度W1并且为至多400μm。每个结构72从通道74的基部起的高度h在3μm至30μm的范围内。在该特定实施方案中，通道74的基部的长度W2为0μm。
粘合剂组合物
可用的压敏粘合剂包括在用微结构化模塑工具、背衬或衬垫压印之后，或在涂覆于随后从中移除的微结构化模塑工具、背衬或衬垫上之后，能够保留暴露表面上的微结构化特征部的那些。针对给定应用选择的压敏粘合剂取决于制品将被施加至其上的基材的类型，以及在生产带粘合剂背衬的制品中所采用的微结构化方法。微结构化压敏粘合剂优选能够保留其微结构化表面达足以允许最终用户方便地施加粘合剂制品的时间。
任何压敏粘合剂都适于本发明。粘合剂通常基于它们待粘附到的基材的类型来选择。压敏粘合剂的种类包括丙烯酸类树脂、增粘橡胶、增粘合成橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯、有机硅聚合物等。合适的丙烯酸类树脂和有机硅粘合剂公开于例如美国专利No.3,239,478(Harlan)、No.3,935,338(Robertson)、No.5,169,727(Boardman)、No.RE24,906(Ulrich)、No.4,952,650(Young等人)、4,181,752(Martens等人)和No.8,298,367(Beger等人)。
可用于丙烯酸类压敏粘合剂层的聚合物包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物以及共聚物。此类聚合物可通过聚合非叔烷基醇(其中烷基基团具有1至20个碳原子(例如，3至18个碳原子))的一种或多种单体丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯来制备。合适的丙烯酸酯单体包括(例如)丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯和丙烯酸十二烷基酯。也可使用对应的甲基丙烯酸酯。芳族丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯(例如丙烯酸苄酯和丙烯酸环苄酯)也可用。任选地，一种或多种单烯属不饱和共聚物可与丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体聚合。共聚单体的具体类型和量根据聚合物所需的性质来选择。
一组可用的共聚单体包括具有的均聚物玻璃化转变温度大于(甲基)丙烯酸酯(即，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)均聚物的玻璃化转变温度的那些。属于该组的合适的共聚单体的示例包括丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、取代的丙烯酰胺(诸如N,N-二甲基丙烯酰胺)、衣康酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸氰基乙酯、N-乙烯基己内酰胺、马来酸酐、(甲基)丙烯酸羟烷基酯、N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二乙基丙烯酰胺、丙烯酸β-羧乙酯，新癸酸、新壬酸、新戊酸、2-乙基己酸或丙酸的乙烯酯，偏二氯乙烯、苯乙烯、乙烯基甲苯和烷基乙烯基醚。可与丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体聚合的第二组单烯属不饱和共聚单体包括具有的均聚物的玻璃化转变温度(Tg)小于丙烯酸酯均聚物的玻璃化转变温度的那些。属于此类的合适的共聚单体的示例包括丙烯酸卡必酯(Tg＝-71℃)和甲氧基聚乙二醇400丙烯酸酯(Tg＝-65℃)；以商品名NK Ester AM-90G购自日本歌山县的新中村化学工业株式会社(Shin NakamuraChemical Co.,Ltd.,Wakayama,Japan)。丙烯酸类压敏粘合剂聚合物与橡胶基粘合剂特别是弹性体嵌段共聚物基粘合剂(例如，增粘的SIS或SBS基嵌段共聚物粘合剂)的共混物也可用作丙烯酸类压敏粘合剂层，诸如PCT国际公布No.WO 01/57152(Khandpur等人)中所述。
粘合剂聚合物可分散在溶剂或水中，并且涂覆到剥离衬垫上并干燥，并且任选地进行交联。如果采用溶剂性或水性压敏粘合剂组合物，则粘合剂层通常经历干燥步骤以移除全部或大部分载液。附加的涂覆步骤可为实现平滑表面所必要的。还可将粘合剂热熔融涂覆到衬垫或微结构化背衬上。另外，单体预粘合剂组合物可涂覆到衬垫上并用能量源(诸如热量、紫外线(UV)辐射或电子束辐射)聚合。
作为另外的选项，压敏粘合剂可任选地包含一种或多种添加剂。根据聚合方法、涂覆方法和最终用户应用，此类添加剂可包括引发剂、填料、增塑剂、增粘剂、链转移剂、纤维增强剂、织造和非织造织物、起泡剂、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、粘度增强剂、着色剂以及它们的混合物。
粘合剂的流变性可通过其tanδ(Tangent Delta)值或粘合剂材料的损耗剪切模量(G”)与储能剪切模量(G’)的比率来表征。在一些实施方案中，如根据已知方法在环境条件下在1Hz的频率下通过单轴动态力学分析所测量的，粘合剂显示出至多0.5、至多0.48、至多0.45、至多0.42、至多0.4或至多0.35的tanδ值。
泡沫组合物
在优选的实施方案中，泡沫芯材106的组合物包含丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物。另外优选的泡沫组合物包括基本上不含任何聚氨酯的泡沫，聚氨酯在暴露于紫外光时趋于降解。例如，泡沫组合物可具有小于5％、小于3％、小于1％、小于0.5％或小于0.1％的聚氨酯。
丙烯酸类泡沫和有机硅泡沫由于其紫外光稳定性、适形能力以及分散应力的能力而可用。丙烯酸类聚合物可为例如具有1-18个碳原子的非叔醇的丙烯酸酯。在一些实施方案中，丙烯酸酯包含具有4至12个碳原子并且在羟基氧原子处封端的碳-碳链，该链含有分子中碳原子总数的至少一半。
某些可用的丙烯酸酯可聚合成发粘的、可拉伸且弹性的粘合剂。非叔醇的丙烯酸酯的示例包括但不限于丙烯酸-2-甲基丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-4-甲基-2-戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异癸酯以及丙烯酸异壬酯。合适的非叔醇的丙烯酸酯包括例如丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸异辛酯。
为了增强泡沫的强度，丙烯酸酯可与一种或多种具有高度极性基团的单烯属不饱和单体共聚。此类单烯属不饱和单体诸如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺(例如，N，N-二甲基丙烯酰胺)、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸羟烷基酯、丙烯酸氰乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺和马来酸酐。在一些实施方案中，这些可共聚单体的用量小于粘合剂基体重量的20％，由此使得粘合剂在普通室温下是发粘的。在一些情况下，在至多达N-乙烯基吡咯烷酮的重量的50％下可保留粘着性。
尤其可用的是包含至少6重量％的丙烯酸，并且在其它实施方案中包含至少8重量％或至少10重量％的丙烯酸的丙烯酸共聚物，各自基于丙烯酸共聚物中单体的总重量。粘合剂还可包含少量其它可用的可共聚单烯属不饱和单体，诸如烷基乙烯基醚、偏二氯乙烯、苯乙烯和乙烯基甲苯。
泡沫内聚强度的增强也可通过使用交联剂(诸如1,6-己二醇二丙烯酸酯)、用光敏性三嗪交联剂(诸如在美国专利No.4,330,590(Vesley)和No.4,329,384(Vesley等人)所教导的)或用可热活化的交联剂(诸如具有C1-4烷基基团的较低烷氧基化的氨基甲醛缩合物—例如六甲氧基甲基三聚氰胺或四甲氧基甲基脲或四丁氧基甲基脲)来实现。交联可通过用电子束(electron beam)(或“电子束(e-beam)”)辐射、γ辐射或X射线辐射辐照该组合物来实现。双酰胺交联剂可与溶液中的丙烯酸类粘合剂一起使用。
泡沫中使用的聚合物可通过任何合适的聚合方法来制备。合适的聚合方法包括但不限于光致聚合、热聚合或电离辐射聚合。这些方法可在溶液、乳液或无溶剂的本体中进行。本体聚合方法在美国专利No.5,804,610(Hamer等人)中有所描述。任选地，可光致聚合的单体可部分地聚合成具有1000至40,000cps的粘度，以便于涂覆。另选地，部分聚合可通过加热实现。如果需要，粘度还可通过将单体与触变剂诸如热解法二氧化硅混合来调节。
在交联之前，泡沫中聚合物的重均分子量可为至少600,000g/mol、至少800,000g/mol或至少1,000,000g/mol。
光致聚合可在惰性气氛下(诸如在氮气或氩气保护下)发生。另选地，可通过用对紫外线辐射透明的塑料膜暂时覆盖可光致聚合的涂层，并穿过该膜辐照涂层来实现惰性环境。如果在光致聚合期间可聚合的涂层未被覆盖，则可通过诸如美国专利No.4,303,485(Levens)中所公开的在可光致聚合的组合物中混入可氧化的锡化合物来提高惰性气氛的允许的氧含量，这可使相对较厚的涂层在空气中聚合。
任选地，泡沫含有一种或多种添加剂。此类添加剂可包括例如填料、抗氧化剂、粘度改性剂、颜料、增粘树脂、纤维、阻燃剂、防静电剂和增滑剂、导热颗粒、导电颗粒、连续微纤维、原丝以及它们的混合物。
用于制造泡沫的聚合物可初始涂覆到具有低粘附性表面的柔性背衬片材(例如，剥离衬垫)上并抵靠该柔性背衬片材聚合，聚合层可容易地从该低粘附性表面移除并且几乎总是自支承的。如果背衬片材的相反面也具有低粘附性表面，则背衬片材与其聚合层可在成品粘合剂制品组装之前以卷的形式卷起用于储存。
在一些实施方案中，泡沫由有机硅聚合物制成。合适的有机硅聚合物可包括例如含有树脂芯和用硅键合的羟基基团封端的非树脂状聚有机硅氧烷基团的MQ树脂；经处理的MQ树脂，以及用缩合反应性基团封端的聚二有机硅氧烷。此类组合物可用于结构窗用玻璃应用，如美国专利No.8,298,367(Beger等人)中所述。
一般来讲，泡沫可为开孔泡沫、闭孔泡沫或它们的组合。在一些实施方案中，泡沫为含有中空微球体(例如，中空玻璃微球体)的复合泡沫。可用的中空玻璃微球体包括具有小于0.4g/cm的密度且具有5微米至200微米的直径的那些。微球体可为透光的、经涂覆的、染色的或它们的组合。微球体通常占泡沫组合物的5体积％至65体积％。在美国专利No.4,415,615(Esmay等人)和No.6,103,152(Gehlsen等人)中公开了如此制备的可用的丙烯酸类泡沫的示例。
在一些实施方案中，可通过将膨胀的聚合物微球体共混到可聚合的组合物中来形成泡沫。在一些实施方案中，可通过将可膨胀的聚合物微球体共混到组合物中并使微球体膨胀来形成泡沫。可膨胀的聚合物微球体包括聚合物外壳以及为气体、液体或它们的组合的形式的芯材料。在加热到等于或低于聚合物外壳的熔融温度或流动温度的温度时，聚合物外壳膨胀以形成微球体。合适的芯材料包括丙烷、丁烷、戊烷、异丁烷、新戊烷、异戊烷以及它们的组合。用于聚合物微球体外壳的热塑性树脂可影响泡沫的机械性质，并且可通过选择微球体或通过使用不同类型的微球体的混合物来调节泡沫的性质。可商购获得的可膨胀的微球体的示例包括以商品名为ExpancelTM购自瑞典松兹瓦尔的阿克苏诺贝尔纸浆和高性能化学品公司(Akzo Nobel Pulp and Performance Chemicals AB,Sundsvall,Sweden)的那些。制备含有可膨胀的聚合物微球体的泡沫的方法以及这些微球体的详情在美国专利No.6,103,152(Gehlsen等人)中有所描述。
还可通过使用多种机制(包括例如，机械机制、化学机制以及它们的组合)在组合物中形成气体空隙来制备泡沫。可用的机械发泡机制包括例如搅拌(例如，振荡、搅动或搅打组合物以及它们的组合)、将气体注入到组合物中(例如，将喷嘴插入在组合物表面下方并将气体吹进组合物中)以及它们的组合。在美国专利No.6,586,483(Kolb等人)中描述了通过经由发泡剂形成的空隙来制备泡沫的方法。
在示例性实施方案中，泡沫具有320kg/m3至800kg/m3、400kg/m3至720kg/m3或400kg/m3至641kg/m3的泡沫密度。
使用方法
所提供的粘合剂制品可根据多个粘结方法中的任一种来施加。此类粘结方法尤其适于粘附用于结构窗用玻璃或建筑面板的玻璃或聚合物面板。
一般来讲，透明或半透明的玻璃或塑料面板可通过将任何剥离衬垫从粘合剂制品上剥去并将该粘合剂制品设置在透明或半透明的玻璃或塑料面板与互补框架(或任何其它第二基材)之间来粘结。任选地，多个通道设置在面向玻璃或塑料面板的粘合剂表面上，因此允许在压敏粘合剂与透明或半透明的玻璃或塑料面板之间的任何截留空气排出。为了固定该粘结，最终用户对粘合剂制品施加足以引起压敏粘合剂流动的压缩力，由此使得粘合剂表面上的通道随时间基本上消失。优选地，能够通过手来容易地提供足够的压缩力，但可任选地使用辊或其它设备来帮助该过程。
以上所述可通过移除第一剥离衬垫(如果存在的话)、将粘合剂制品初始安装到框架(或第二基材)、移除第二剥离衬垫，以及然后将待粘结的面板放置到框架/粘合剂组件上来实施。
作为替代形式，粘合剂制品中的通道的取向可反转，由此使得多个通道朝向框架(或第二基材)取向。在这些情况下，优选的是，首先将没有通道的粘合剂表面施加至玻璃或塑料面板，并且然后将面板/粘合剂组件安装到框架。
如上所述并且如图5所示，粘合制品可在制品的相反两侧中的每个上具有形成到暴露的粘合剂表面中的多个通道。在这种情况下，在两个粘合剂表面上均具有排气能力，并且因此胶带的施加顺序可无关紧要。例如，最终用户可首先将粘合剂制品施加至面板或框架中的任一者，而不必担心在两个粘合剂/基材界面中的任一界面处的大量空气截留。
优选的是，形成到(一个或多个)粘合剂表面中的通道在粘结之后最终消失。这个特征部不仅从美观角度来看是有利的，而且由于持久通道的存在可增加水分、清洁流体或其它液体可随时间芯吸到粘结界面中以损害粘结强度的风险的原因也是有利的。在一些实施方案中，在对应的基材已彼此粘合地粘结之后，通道在至多5分钟、至多1440分钟或至多2880分钟的时期内消失。
虽然并非旨在是详尽的，但是所枚举的非限制性实施方案的列表如下：
1.一种制备用于粘结结构窗用玻璃或建筑面板应用中的玻璃或聚合物面板的粘合剂制品的方法，所述方法包括：在泡沫层的每个相反的主表面上提供粘合剂表面，所述泡沫层包含丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物；以及将至少一个粘合剂表面放置成与具有微结构化表面的剥离衬垫接触以压印所述粘合剂表面，从而形成横跨所述粘合剂表面延伸的多个通道，其中每个压印的粘合剂表面包含压敏粘合剂，所述压敏粘合剂具有使所述多个通道能够在所述粘合剂制品被压缩时随时间基本上消失的流变性。
2.根据实施方案1所述的方法，其中如通过在100℃的温度和1Hz的频率下以1弧度/秒进行的单轴动态力学分析所测量的，所述压敏粘合剂显示出至多0.5的tanδ(TangentDelta)值。
3.根据实施方案2所述的方法，其中如通过在100℃的温度和1Hz的频率下以1弧度/秒进行的单轴动态力学分析所测量的，所述压敏粘合剂显示出至多0.45的tanδ值。
4.根据实施方案3所述的方法，其中如通过在100℃的温度和1Hz的频率下以1弧度/秒进行的单轴动态力学分析所测量的，所述压敏粘合剂显示出至多0.4的tanδ值。
5.根据实施方案1至实施方案4中任一项所述的方法，其中所述泡沫层基本上不含聚氨酯。
6.根据实施方案1至实施方案5中任一项所述的方法，其中所述泡沫层包括设置在一对粘合剂表层之间的泡沫芯材，每个粘合剂表层包含压敏粘合剂。
7.根据实施方案6所述的方法，其中所述泡沫芯材包含压敏粘合剂泡沫。
8.根据实施方案6或7所述的方法，其中泡沫芯材为含有玻璃微球体的复合泡沫。
9.根据实施方案6至8中任一项所述的方法，其中所述粘合剂表层各自具有在25μm至75μm范围内的厚度。
10.根据实施方案9所述的方法，其中所述粘合剂表层各自具有在35μm至70μm范围内的厚度。
11.根据实施方案10所述的方法，其中所述粘合剂表层各自具有在45μm至60μm范围内的厚度。
12.根据实施方案6至11中任一项所述的方法，其中所述泡沫芯材具有在600μm至12,700μm范围内的厚度。
13.根据实施方案12所述的方法，其中所述泡沫芯材具有在1100μm至6500μm范围内的厚度。
14.根据实施方案13所述的方法，其中所述泡沫芯材具有在2000μm至3000μm范围内的厚度。
15.根据实施方案6至14中任一项所述的方法，其中所述泡沫芯材具有在320kg/m3至800kg/m3范围内的密度。
16.根据实施方案15所述的方法，其中所述泡沫芯材具有在400kg/m3至720kg/m3范围内的密度。
17.根据实施方案16所述的方法，其中所述泡沫芯材具有在400kg/m3至640kg/m3范围内的密度。
18.根据实施方案6至17中任一项所述的方法，其中所述粘合剂表层中的一者或两者包含所述丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物。
19.根据实施方案1至5中任一项所述的方法，其中所述泡沫层包含压敏粘合剂泡沫，每个粘合剂表面由所述压敏粘合剂泡沫的相应的相反主表面限定。
20.根据实施方案1至19中任一项所述的方法，其中所述丙烯酸类聚合物包含(甲基)丙烯酸烷基酯，该(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基部分具有1至20个碳原子，包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸十三烷酯、(甲基)丙烯酸十四烷酯、(甲基)丙烯酸十五烷酯、(甲基)丙烯酸十六烷酯、(甲基)丙烯酸十七烷酯、(甲基)丙烯酸十八烷酯、(甲基)丙烯酸十九烷酯以及(甲基)丙烯酸二十烷酯。
21.根据实施方案1至20中任一项所述的方法，其中所述通道的深度在3μm至50μm的范围内。
22.根据实施方案21所述的方法，其中所述通道的深度在7μm至40μm的范围内。
23.根据实施方案22所述的方法，其中所述通道的深度在10μm至30μm的范围内。
24.根据实施方案1至23中任一项所述的方法，其中对于沿所述压敏粘合剂的表面的任何给定的500μm直径的圆形区域，所述通道限定在1×103μm3至1×107μm3范围内的体积。
25.根据实施方案24所述的方法，其中对于沿所述压敏粘合剂的表面的任何给定的500μm直径的圆形区域，所述通道限定在5×103μm3至5×106μm3范围内的体积。
26.根据实施方案25所述的方法，其中对于沿所述压敏粘合剂的表面的任何给定的500μm直径的圆形区域，所述通道限定在1×104μm3至1×106μm3范围内的体积。
27.一种粘合剂制品，该粘合剂制品使用根据实施方案1至26中任一项所述的方法制备。
28.一种粘合剂制品，包括：具有一对相反主表面的泡沫层，所述泡沫层包含丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物；以及设置在所述相反主表面中的每个上的粘合剂表面，其中多个通道横跨至少一个粘合剂表面延伸，所述至少一个粘合剂表面包含压敏粘合剂，所述压敏粘合剂具有使所述多个通道能够在所述粘合剂制品被压缩时随时间基本上消失的流变性。
29.根据实施方案28所述的粘合剂制品，其中所述泡沫芯材具有在1100μm至6500μm范围内的厚度。
30.根据实施方案29所述的粘合剂制品，其中所述泡沫芯材具有在2000μm至3000μm范围内的厚度。
31.根据实施方案28至30中任一项所述的粘合剂制品，其中如通过在100℃的温度和1Hz的频率下以1弧度/秒进行的单轴动态力学分析所测量的，所述压敏粘合剂显示出至多0.5的tanδ值。
32.根据实施方案31所述的粘合剂制品，其中如通过在100℃的温度和1Hz的频率下以1弧度/秒进行的单轴动态力学分析所测量的，所述压敏粘合剂显示出至多0.45的tanδ值。
33.根据实施方案32所述的粘合剂制品，其中如通过在100℃的温度和1Hz的频率下以1弧度/秒进行的单轴动态力学分析所测量的，所述压敏粘合剂显示出至多0.4的tanδ值。
34.根据实施方案27至33中任一项所述的粘合剂制品，还包括横跨所述至少一个粘合剂表面延伸并与所述至少一个粘合剂表面接触的透明或半透明的玻璃或塑料面板。
35.一种使用根据实施方案27至33中任一项所述的粘合剂制品粘结透明或半透明的玻璃或塑料面板的方法，所述方法包括：将所述粘合剂制品设置在所述透明或半透明的玻璃或塑料面板与基材之间，由此所述多个通道允许在所述压敏粘合剂与所述透明或半透明的玻璃或塑料面板之间的截留空气排出；以及对所述粘合剂制品施加足以引起所述压敏粘合剂流动的压缩力，由此设置在所述至少一个粘合剂表面上的所述通道随时间基本上消失。
36.根据实施方案35所述的方法，其中当所述粘合剂制品被以手压的方式压缩时或在所述粘合剂制品被以手压的方式压缩之后，所述粘合剂制品在10℃的温度下在视觉上显示出基本上100％的浸湿。
实施例
本公开的对象和优点通过下面的非限制性实施例另外说明。这些实施例中所提到的具体材料及其量以及其它条件和细节，均不应被解释为对本公开的不当限制。除非另外指明，否则实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。
这些实施例中使用的材料在下表1中给出。
表1.材料
Figure BDA0001586828780000181
Figure BDA0001586828780000191
如表2中所汇总，剥离衬垫RL-2至RL-5为具有微观结构特征的衬垫。剥离衬垫RL-1未经处理以引入微观结构特征，并用作比较例。
表2.剥离衬垫
Figure BDA0001586828780000192
胶带/剥离衬垫样本的制备
将剥离衬垫RL-1至RL-5中的每个放置成与VHB SGT B23F压敏胶带(在衬垫上的2.5cm(1英寸)宽胶带，该衬垫围绕所有侧边更宽大约1.3cm(0.5英寸)的暴露的粘合剂表面接触。然后将带有钢配重的钢金属板(0.64cm厚或大约0.25英寸厚)堆叠到压敏胶带/剥离衬垫样本(“胶带/衬垫样本”)上，以在环境室温条件(24℃)下给予28kPa(4psi)的压力达7天。
实施例1至实施例16(EX-1至EX-16)以及比较例1至比较例4(CE-1至CE-4)的制备
在经过7天的室内环境(室温)调理步骤之后，将胶带/衬垫样本RL-1至RL-5在以下温度条件之一下进行调理：
1.50℉(10℃)
2.75℉(24℃)
3.90℉(32℃)
也将0.64厘米(0.25英寸)厚的透光的聚碳酸酯(“PC”)或玻璃的基材面板在上述温度条件之一下进行调理，准备用于具有相同温度条件的基材面板与胶带/衬垫样本的层合。
在将胶带/衬垫样本施加至基材面板之前，将胶带/衬垫样本和基材面板在指定温度下进行调理，直至用红外温度枪(以商品名“IR-500INFRARED THERMOMETER”购自明尼苏达州圣保罗3M公司(3M Co.,St.Paul,MN))确认胶带/衬垫样本和基材处于选定温度为止。然后，将衬垫从胶带剥离，并且以粘合剂侧面向基材面板将胶带放置到基材面板上，并使用6.8kg(15磅)的加重辊以每分钟30cm(12英寸)的速度在胶带上轧制两次来将胶带层合到基材上。
在将胶带样本施加至基材面板之后，在视觉上针对截留空气(“气泡”)和粘合剂中来自剥离衬垫的任何可见图案来检查所得的构造。测试条件和结果汇总在表3中。
表3
Figure BDA0001586828780000201
Figure BDA0001586828780000211
“NA”＝不适用
以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims (14)

1.一种制备用于粘结结构窗用玻璃或建筑面板应用中的玻璃或聚合物面板的粘合剂制品的方法，所述方法包括：
在泡沫层的每个相反主表面上提供粘合剂表面，所述泡沫层包含丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物；以及
将至少一个粘合剂表面放置成与具有微结构化表面的剥离衬垫接触以压印所述粘合剂表面，从而形成横跨所述粘合剂表面延伸的多个通道，所述多个通道中的每个通道具有至少3微米至小于15微米的高度和至多400微米的间距，
其中每个压印的粘合剂表面包含压敏粘合剂，所述压敏粘合剂具有使所述多个通道能够在所述粘合剂制品被压缩时随时间消失的流变性，并且其中在所述粘合剂制品被以手压的方式压缩到玻璃或聚合物面板时，所述粘合剂制品在10℃的温度下在视觉上显示出100％的浸湿。
2.根据权利要求1所述的方法，其中如通过在100℃的温度和1Hz的频率下以1弧度/秒进行的单轴动态力学分析所测量的，所述压敏粘合剂显示出至多0.5的tanδ值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述泡沫层包含小于5重量％的聚氨酯。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述泡沫层包含设置在一对粘合剂表层之间的泡沫芯材，每个粘合剂表层包含压敏粘合剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述泡沫芯材包含压敏粘合剂泡沫。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述泡沫芯材为含有玻璃微球体的复合泡沫。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述粘合剂表层中的一者或两者包含所述丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述泡沫层包含压敏粘合剂泡沫，每个粘合剂表面由所述压敏粘合剂泡沫的相应的相反主表面限定。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述通道的深度在10μm至小于15μm的范围内。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中对于沿所述压敏粘合剂的表面的任何给定的500μm直径的圆形区域，所述通道限定在1×103μm3至1×107μm3范围内的体积。
11.根据权利要求10所述的方法，其中对于沿所述压敏粘合剂的表面的任何给定的500μm直径的圆形区域，所述通道限定在1×104μm3至1×106μm3范围内的体积。
12.一种粘合剂制品，包括：
具有一对相反主表面的泡沫层，所述泡沫层包含丙烯酸类聚合物或有机硅聚合物；以及
设置在所述相反主表面中的每个上的粘合剂表面，其中多个通道横跨至少一个粘合剂表面延伸，所述多个通道中的每个通道具有至少3微米至小于15微米的高度和至多400微米的间距，所述至少一个粘合剂表面包含压敏粘合剂，所述压敏粘合剂具有使所述多个通道能够在所述粘合剂制品被压缩时随时间消失的流变性，并且其中在所述粘合剂制品被以手压的方式压缩到玻璃或聚合物面板时，所述粘合剂制品在10℃的温度下在视觉上显示出100％的浸湿。
13.一种使用根据权利要求12所述的粘合剂制品粘结透明或半透明的玻璃或塑料面板的方法，所述方法包括：
将所述粘合剂制品设置在所述透明或半透明的玻璃或塑料面板与基材之间，由此所述多个通道允许在所述压敏粘合剂与所述透明或半透明的玻璃或塑料面板之间的截留空气排出；以及
对所述粘合剂制品施加足以引起所述压敏粘合剂流动的压缩力，由此设置在所述至少一个粘合剂表面上的所述通道随时间消失。
14.根据权利要求13所述的方法，其中当所述粘合剂制品被以手压的方式压缩时或在所述粘合剂制品被以手压的方式压缩之后，所述粘合剂制品在10℃的温度下在视觉上显示出100％的浸湿。
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