CN110809617A - 热熔粘合剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热熔粘合剂,其包含:(A)基于茂金属的丙烯均聚物,(B)基于茂金属的乙烯/α‑烯烃共聚物,(C)增粘剂树脂,和(D)增塑剂,其中所述增塑剂(D)包含(D1)油和(D2)至少一种选自聚丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯和聚异戊二烯的聚合物。这种热熔粘合剂具有足以使压敏粘合体能够容易地粘附在构件上的初始粘合强度,从而使得可以将所述压敏粘合体牢固地保持在所述构件上。所述热熔粘合剂也具有优异的可剥离性,因此当将所述压敏粘合体从所述构件剥离时,不会在所述构件上造成粘合剂残留。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据巴黎公约要求2017年6月30日提交的日本专利申请第2017-128174号的权益,该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及热熔粘合剂,更具体地,涉及用作压敏粘合剂的热熔粘合剂。
如本文所用,“压敏”是“粘合剂”的下位概念(specific concept),“粘合剂”包括“压敏粘合剂”和“非压敏粘合剂”两者。
背景技术
热熔粘合剂可以在没有溶剂的情况下使用,并且可以进行快速粘合,因此具有环境和经济效益。因此,热熔粘合剂用于各种领域,例如装订、包装材料、汽车内饰材料和木工。
从柔韧性和成本的观点来看,已经使用基于乙烯的共聚物例如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)和乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(EEA),以及热塑性树脂例如苯乙烯嵌段共聚物作为热熔粘合剂的主要组分。在粘合到基于诸如聚丙烯和聚乙烯的聚烯烃的构件的情况下,基于烯烃的聚合物例如基于聚丙烯的树脂和乙烯/α-烯烃被用作热熔粘合剂的主要组分。
专利文献1-3公开了包含烯烃聚合物作为主要组分的热熔粘合剂。
专利文献1的热熔粘合剂包含在茂金属催化剂的存在下通过聚合获得的基于茂金属的丙烯均聚物、以及基于乙烯的共聚物(参见专利文献1的权利要求1、第[0078]段、第[0079]段、表1和表3)。专利文献1的热熔粘合剂在高速涂布和螺旋涂布方面优异,并且在聚乙烯膜与无纺布之间的粘合性也优异(参见专利文献1的第[0095]段、表1、第[0097]段和表3)。
专利文献2公开了一种热熔粘合剂,其包含乙烯/α-辛烯共聚物、软化点为80-120℃的聚丙烯均聚物、和蜡(专利文献2的权利要求1至权利要求2、第[0056]段、表1)。
专利文献2的热熔粘合剂在耐热粘合性和耐寒粘合性方面均优异,并且适用于纸包装材料的粘合(参见专利文献2的权利要求6和第[0038]段)。
专利文献3的热熔粘合剂包含具有低分子量和低模量的聚丙烯聚合物(参见专利文献3的权利要求1和第[0001]段)。专利文献3的热熔粘合剂用于密封纸箱和瓦楞纸板箱、各种应用的标签和一次性尿布(参见专利文献3的第[0002]段)。当用于一次性尿布中时,防止了无纺布的透湿(参见专利文献3的第[0067]段、表6、第[0068]段)。
基于烯烃的热熔粘合剂已被用于各种领域。近年来,消费者有时需要基于烯烃的热熔粘合剂具有与基于苯乙烯的热熔粘合剂相同的压敏粘合作用。
当通过将专利文献1-3的热熔粘合剂中的每一种施加在胶带上来生产压敏粘合胶带时,所有的热熔粘合剂作为压敏粘合剂均不令人满意。
专利文献1-2的热熔粘合剂表现出低粘性并且初始粘合力差,因此不容易将各压敏粘合胶带粘附在各种构件(或被粘物)上。由于在剥离时强度太低,因此保持力也较差。
专利文献3的热熔粘合剂在粘附于构件上之后剥离压敏粘合胶带时表现出过高的强度,使得可能在构件上出现粘合剂残留(或粘合剂沉积),并导致压敏粘合胶带断裂。
如上所述,专利文献1-3中公开的基于烯烃的热熔粘合剂不适合作为压敏粘合剂。
压敏粘合剂需要具有以下性质:当将压敏粘合胶带粘附在构件上时,具有优异的初始粘合强度,以在粘附压敏粘合胶带后将压敏粘合胶带牢固地保持在构件上,以及具有适当的剥离强度,以便可以从构件剥离压敏粘合胶带。
因此,需要开发一种烯烃热熔粘合剂,其在初始粘合强度、保持力和可剥离性之间具有优异的平衡,并且可在各种领域中用作压敏粘合剂。
引文目录
专利文献
专利文献1:JP 2013-064055 A
专利文献2:JP 2014-208812 A
专利文献3:JP 2016-524002 A
发明内容
技术问题
本发明解决了上述常规问题,本发明的目的是提供一种烯烃热熔粘合剂,所述烯烃热熔粘合剂在初始粘合强度、保持力和可剥离性之间具有优异的平衡,并且可用作压敏粘合剂。
解决问题的方法
本发明人进行了深入研究,发现通过共混特定的基于茂金属的烯烃聚合物和特定的增塑剂,可以获得在初始粘合强度、保持力和可剥离性之间具有优异的平衡并且可用作压敏粘合剂的烯烃热熔粘合剂,从而完成本发明。
在一方面,本发明提供一种热熔粘合剂,其包含:
(A)基于茂金属的丙烯均聚物,(B)基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物,(C)增粘剂树脂,和(D)增塑剂,其中
所述增塑剂(D)包含(D1)油和(D2)至少一种选自聚丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯和聚异戊二烯的聚合物。
在一个实施方案中,本发明提供一种热熔粘合剂,其中所述油(D1)包含环烷油。
在另一个实施方案中,本发明提供一种热熔粘合剂,其中所述聚合物(D2)包含聚丁烯。
在一个优选实施方案中,本发明提供一种热熔粘合剂,基于100重量份的所述油(D1)和所述聚合物(D2)的总重量,所述热熔粘合剂以5-90重量份的量包含所述聚合物(D2)。
在另一个实施方案中,本发明提供一种热熔粘合剂,其中所述基于茂金属的丙烯均聚物(A)具有100℃或更低的熔点。
在另一方面,本发明提供涂布有所述热熔粘合剂的压敏粘合体。
在一个优选方面,本发明提供包含所述压敏粘合体的压敏粘合产品。
如本文所用,“压敏粘合剂”是指在仅接触时就粘合并且立即表现出足以承受实际使用的粘合力,而不涉及从液体到固体的状态变化的粘合剂。
然而,除了上述“压敏粘合剂”之外,“粘合剂”还指包括“非压敏粘合剂”的粘合剂。“非压敏粘合剂”是指需要从液体状态变为固体状态以表现出足以承受实际使用的粘合力的粘合剂,通常也简称为“粘合剂”。当产生粘合力时,“非压敏粘合剂”需要从液体变为固体的过程,例如溶剂蒸发、冷却或化学反应,并且需要很长的硬化时间。
本发明的效果
根据本发明的热熔粘合剂包含(A)基于茂金属的丙烯均聚物,(B)基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物,(C)增粘剂,和(D)增塑剂,并且所述增塑剂(D)包含(D1)油和(D2)至少一种选自聚丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯和聚异戊二烯的聚合物。因此,所述热熔粘合剂具有作为压敏粘合剂的性能,并且在初始粘合强度、保持力和可剥离性之间具有优异的平衡,并且可用作压敏粘合剂。
更具体地,本发明的热熔粘合剂具有足够的初始粘合力,使得通过使用其生产的压敏粘合体能够容易地粘附在构件(或被粘物)上,从而使得可以将所述压敏粘合体牢固地保持在所述构件上(或具有足够的保持力)。所述热熔粘合剂也具有优异的可剥离性,当将所述压敏粘合体从所述构件剥离时,不会在所述构件上造成粘合剂残留(或粘合剂沉积)。
具体实施方式
下面将描述本发明的热熔粘合剂中包含的每种组分。
<(A)基于茂金属的丙烯均聚物>
本发明的热熔粘合剂包含(A)基于茂金属的丙烯均聚物(以下也称为“丙烯均聚物(A)”)。
如本文所用,“基于茂金属的聚烯烃”是指在茂金属催化剂的存在下通过使烯烃聚合而获得的聚合物。
即,基于茂金属的丙烯均聚物(A)是指在茂金属催化剂的存在下通过使丙烯聚合而获得的均聚物,并且没有特别限制,只要可以获得本发明的目标热熔粘合剂。
基于茂金属的丙烯均聚物(A)在分子中包含基于(或衍生自)茂金属催化剂的化学结构。“基于茂金属催化剂的化学结构”包括例如由下式(I)表示的茂金属催化剂本身的化学结构,或者包含式(I)的改性产物的化学结构,并且没有特别限制,只要可以获得本发明的目标热熔粘合剂。
<化学式1>
在式(I)中,M表示金属(例如Ti、Zr、Hf、V、Cr、Mn、Ni、Fe、Co、Pd等),或与卤素原子结合的金属等,并且两个二环戊二烯(dicyclopentadienide,或二环戊二烯基(dicyclopentadienyl))基团可以进一步与苯环稠合,并且这些环可以被取代基适当地取代,并且这些环可以通过连接基团例如亚甲基适当地连接。
本发明的热熔粘合剂包含基于茂金属的丙烯均聚物(A),使得初始粘合强度进一步提高,从而使得压敏粘合体更容易粘附在构件上,并且使得用于将胶带保持在构件上的力增加。
在本发明中,丙烯均聚物(A)的熔点优选为100℃或更低,更优选为60-95℃,最优选为65-90℃。
熔点是指通过差示扫描量热法(DSC)测量的值。具体而言,在铝容器中称量10mg样品后,使用SII NanoTechnology Inc.生产的DSC6220(商品名)以5℃/min的升温速率进行测量,熔融峰顶部的温度指熔点。
当使用茂金属催化剂使丙烯聚合时,合成了具有(i)结晶度和(ii)非常窄的分子量分布的丙烯均聚物。
第(i)项是指可以任选地控制完全的全同立构规整度和间同立构规整度。因此,可以获得具有均匀排列和甲基比率的聚合物,而不会引起结晶度的偏差,并且不太可能形成会导致粘合力降低的低结晶位点。因此,当使用本发明的热熔粘合剂时,压敏粘合体可以更容易地附着到构件,并且将压敏粘合体保持在构件上的力会增加。
关于第(ii)项,指示丙烯均聚物(A)的分子量分布程度的多分散性(Mw/Mn)可以在1.0-3.0的范围内。当使用多分散性为1.0-3.0的丙烯均聚物时,可以进一步提高热熔粘合剂的粘合力。分子量分布是指示合成聚合物的分子量分布的概念,并且重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比率(上述多分散性Mw/Mn)可以用作指标。在本发明中,Mw、Mn和分子量分布通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量。
丙烯均聚物(A)的实例包括(A1)重均分子量为60,000或更小的基于茂金属的丙烯均聚物(下文也称为“丙烯均聚物(A1)”)、(A2)重均分子量大于60,000且小于或等于90,000的基于茂金属的丙烯均聚物(下文也称为“丙烯均聚物(A2)”)和(A3)重均分子量大于90,000的基于茂金属的丙烯均聚物(下文也称为“丙烯均聚物(A3)”)。
丙烯均聚物(A1)的重均分子量优选为30,000-60,000,特别优选为30,000-55,000。
丙烯均聚物(A2)的重均分子量优选大于60,000且小于或等于90,000,更优选大于60,000且小于或等于80,000。
丙烯均聚物(A3)的重均分子量优选大于90,000且小于或等于150,000,更优选大于90,000且小于或等于120,000。
可以使用市售产品作为丙烯均聚物(A)。其实例包括由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.生产的L-MODU(商品名)、由Japan Polypropylene Corporation生产的WINTEC(商品名)等。
丙烯均聚物(A1)的实例包括由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.生产的L-MODU X400S(商品名);丙烯均聚物(A2)的实例包括由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.生产的L-MODU X600S(商品名);并且丙烯均聚物(A3)的实例包括由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.生产的L-MODUX900S(商品名)。
在本发明中,丙烯均聚物(A)优选包含丙烯均聚物(A1),并且还可以包含丙烯均聚物(A2)和/或丙烯均聚物(A3)。
丙烯均聚物(A)可以仅包含丙烯均聚物(A2)或丙烯均聚物(A3),而不包含丙烯均聚物(A1)。
在本发明中,基于100重量份的丙烯均聚物(A)和基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物(B)的总重量,丙烯均聚物(A)的量优选为等于或大于3重量份且小于60重量份,更优选5-55重量份,最优选15-45重量份。
当丙烯均聚物(A)以上述范围的量共混时,本发明的热熔粘合剂可以令人满意地并且优选地在保持力和可剥离性之间保持平衡。
当使用本发明的热熔粘合剂作为压敏粘合剂时,可以将压敏粘合体保持在纸、塑料等构件上而不会引起其位置位移,并且当将压敏粘合体从构件剥离时,没有粘合剂残留在构件上,即没有粘合剂残留(或粘合剂沉积)出现。
通过以上述范围共混丙烯均聚物(A),本发明的热熔粘合剂在涂布适应性方面也是优异的。
重均分子量(Mw)是指通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的值。具体地,重均分子量可以通过使用以下设备和测量方法测量值来获得。Waters Corporation生产的RI用作检测器。TOSOH CORPORATION生产的TSKGEL GMHHR-H(S)HT用作GPC柱。将样品溶解在1,2,4-三氯苯中,并使其在1.0ml/min的流速和145℃的测量温度下流动,以获得分子量的测量值。通过使用基于聚丙烯得出的校准曲线转化测得的分子量,来获得目标重均分子量。
由于数均分子量(Mn)也通过相同的方法测定,因此分子量分布也通过GPC计算。以相同的方式测定除组分(A)之外的组分的Mw、Mn和分子量分布。
当丙烯均聚物(A)包含丙烯均聚物(A1)时,本发明的热熔粘合剂在保持对聚乙烯膜、无纺布等构件的保持力的同时,在低温涂布方面更优异。因此,当本发明的热熔粘合剂用作压敏粘合剂时,压敏粘合体可以容易地附着到构件,并且可以防止粘合剂残留的出现。
<(B)基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物>
本发明的热熔粘合剂包含(B)基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物(以下也称为“乙烯/α-烯烃共聚物(B)”)。
在本发明中,基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物(B)是在茂金属催化剂的存在下通过使乙烯与α-烯烃共聚而获得的聚合物,并且没有特别限制,只要它在分子中包含基于(或衍生自)茂金属催化剂的化学结构,并且可以获得本发明的目标热熔粘合剂。“基于茂金属催化剂的化学结构”包括例如由前述式(I)表示的茂金属催化剂本身的化学结构,或者包含式(I)的改性产物的化学结构。
基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物(B)的实例包括通过在茂金属催化剂的存在下聚合而获得的乙烯/丙烯共聚物、乙烯/辛烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物、和乙烯/丙烯/丁烯共聚物,并且乙烯/丙烯共聚物和乙烯/辛烯共聚物是特别理想的。
当基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物(B)包含例如通过在茂金属催化剂的存在下聚合而获得的乙烯/丙烯共聚物、乙烯/辛烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物和乙烯/丙烯/丁烯共聚物时,本发明的热熔粘合剂在初始粘合强度和剥离强度方面更优异,不太可能造成粘合剂残留,并且在平衡方面更优异。
当基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物(B)包含乙烯/丙烯共聚物时,本发明的热熔粘合剂表现出更高的初始粘合强度和剥离强度,并且不太可能造成粘合剂残留,并且热熔粘合剂可以用作具有更高性能的压敏粘合剂。
当基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物(B)包含乙烯/辛烯共聚物时,本发明的热熔粘合剂在低温涂布适应性方面更优异,并且在初始粘合强度和剥离强度方面更优异,并且不太可能造成粘合剂残留,从而获得在性能平衡方面更优异的压敏粘合剂。
组分(B)中包含的“基于茂金属的乙烯/丙烯共聚物”在230℃的熔体指数优选为200g/10min或更低,更优选为10-50g/10min,最优选为15-30g/10min。当熔体指数在上述范围内时,热熔粘合剂的剥离强度(保持力)可以进一步提高。因此,当本发明的热熔粘合剂用作压敏粘合剂时,可以更牢固地保持压敏粘合体,而不会引起其从构件位置位移。
如本文所用,熔体指数是指指示树脂流动性的指数,并且由在预定载荷(例如,2.16kg)下,在用加热器在预定温度(例如,230℃)下加热圆柱形容器中的预定量的合成树脂的同时,每10分钟通过设置在圆柱形容器底部上的开口(喷嘴)挤出的合成树脂的量来指示。所使用的单位为g/10min。熔体指数通过ASTM D1238中定义的测量方法来测量。
<(C)增粘剂树脂>
本发明的热熔粘合剂包含(C)增粘剂树脂。
对增粘剂树脂没有特别限制,只要它通常用作热熔粘合剂中的增粘剂树脂,并且可以获得本发明的目标热熔粘合剂。
基于100重量份的丙烯均聚物(A)和乙烯/α-烯烃共聚物(B)的总重量,增粘剂树脂(C)优选以50-250重量份、更优选80-220重量份、特别优选100-220重量份的量共混。
当增粘剂树脂(C)以上述范围的量共混时,热熔粘合剂可用于150℃或更低温度下的低温涂布和160℃的涂布,也可均匀地施加到聚乙烯膜、无纺布、纸等,从而使得压敏粘合体能够容易地粘附(或粘合)在各种构件上。
增粘剂树脂(C)的实例包括天然松香、改性松香、氢化松香、天然松香的甘油酯、改性松香的甘油酯、天然松香的季戊四醇酯、改性松香的季戊四醇酯、氢化松香的季戊四醇酯、天然萜烯的共聚物、天然萜烯的三元共聚物、氢化萜烯的共聚物的氢化衍生物、聚萜烯树脂、酚类改性萜烯树脂的氢化衍生物、脂族石油烃树脂、脂族石油烃树脂的氢化衍生物、芳族石油烃树脂、芳族石油烃树脂的氢化衍生物、环状脂族石油烃树脂、环状脂族石油烃树脂的氢化衍生物等。
这些增粘剂树脂可以单独或组合使用。也可以使用液体型增粘剂树脂作为增粘剂树脂,只要它具有无色至浅黄色色调并且基本上没有气味,并且还与其它组分具有令人满意的相容性。综合考虑这些特征,增粘剂树脂优选是石油烃树脂的氢化衍生物,特别优选氢化二环戊二烯类树脂。
可以使用市售产品作为增粘剂树脂(C)。这些市售产品的实例包括由ArakawaChemical Industries,Ltd.生产的Alcon P100(商品名)和Alcon M100(商品名);由YASUHARA CHEMICAL CO.,LTD.生产的Clearon M105(商品名);由Exxon Corporation生产的ECR5400(商品名)和ECR179EX(商品名);以及由Zeon Corporation生产的Quinton DX395(商品名)。这些市售增粘剂树脂可以单独或组合使用。
<(D)增塑剂>
本发明的热熔粘合剂包含(D)增塑剂。
将增塑剂(D)共混在聚合物中,目的是改善加工性、赋予柔韧性和降低熔体粘度,并且没有特别限制,只要可以获得本发明的目标热熔粘合剂。
通过包含增塑剂(D),本发明的热熔粘合剂可以在160℃施加,并且可以用作压敏粘合剂,从而可以赋予粘性,并且当将粘附在构件上的压敏粘合体从构件剥离时,难以造成粘合剂残留。
基于100重量份的丙烯均聚物(A)和乙烯/α-烯烃共聚物(B)的总重量,增塑剂(D)优选以50-150重量份、更优选100-150重量份、特别优选110-140重量份的量共混。
当增塑剂(D)以上述范围的量共混时,进一步赋予热熔粘合剂粘性,从而实现初始粘合强度的进一步提高。
在本发明中,增塑剂(D)包含(D1)油和(D2)至少一种选自聚丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯和聚异戊二烯的聚合物(以下也称为“聚合物(D2)”)。
油(D1)的实例包括石蜡油、环烷油、芳族油等。油(D1)的重均分子量优选为200-1,000。
当增塑剂(D)包含油(D1)时,使用本发明的热熔粘合剂将压敏粘合体粘附在构件上变得更容易。
基于100重量份的油(D1)和聚合物(D2)的总重量,聚合物(D2)的含量优选为5-90重量份,更优选为10-65重量份,最优选为15-55重量份。
当本发明的热熔粘合剂具有上述组成时,它可以是具有更高性能的压敏粘合剂。
油(D1)优选包含环烷油。
可以使用市售产品作为油(D1)。其实例包括由Kukdong Oil&Chemical Co.,Ltd.生产的White Oil Broom 350(商品名);由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.生产的Diana FresiaS32(商品名)、Diana Process Oil PW-90(商品名)和DN Oil KP-68(商品名);由Nynas PteLtd.生产的Nyflex 222B(商品名);由PetroChina Company生产的KN4010(商品名);由BPChemicals Ltd.生产的Enerper M1930(商品名);由Crompton Corporation生产的Kaydol(商品名);以及由Esso Corp.生产的Primol 352(商品名)。
当增塑剂(D)包含聚合物(D2)时,可以防止使用本发明实施方案的热熔粘合剂的压敏粘合体从构件发生高水平的位置位移,从而使得难以造成粘合剂残留。
聚合物(D2)的重均分子量优选为2,000-100,000,更优选为3,000-80,000。聚合物(D2)最理想地包含聚丁烯。
当聚合物(D2)的重均分子量在上述范围内时,可以改善油(D1)与聚合物(D2)之间的相容性,并且本发明的热熔粘合剂在初始粘合强度和剥离强度方面更优异,因此使得难以造成粘合剂残留,从而在性能之间具有优异的平衡。
可以使用市售产品作为聚合物(D2)。市售产品的实例包括由Nippon OilCorporation,Ltd.生产的Nisseki Polybutene HV-300(商品名)和Nisseki PolybuteneHV-1900(商品名);由Nippon Soda Co.,Ltd.生产的B-1,000(商品名)和BI-2000(商品名);由JXTG Nippon Oi1&Energy Corporation生产的Tetrax(商品名)和Himol(商品名);由KURARAY CO.,LTD.生产的LIR-15(商品名)和LIR-50(商品名);由Zeon Corporation生产的NIPOL IR2200(商品名)等。
<(E)蜡>
本发明的热熔粘合剂优选包含(E)蜡。如本文所用,“蜡”是指重均分子量小于10,000的有机物质,其在常温下为固体并且在加热时变为液体,并且通常被认为是“蜡”。对蜡没有特别限制,如果其具有蜡状性质,只要可获得本发明的目标热熔粘合剂即可。
蜡(E)优选包含(E1)用羧酸或羧酸酐改性的烯烃蜡。
在本发明中,“用羧酸或羧酸酐改性的烯烃蜡(E1)”是指用羧酸或羧酸酐化学或物理处理的烯烃蜡,并且没有特别限制,只要可以获得本发明的目标热熔粘合剂。化学或物理处理的实例包括氧化、聚合、共混、合成等。
蜡(E1)的实例包括可通过羧酸或羧酸酐与烯烃蜡的接枝聚合获得的蜡;以及在通过聚合而合成烯烃蜡时,可通过羧酸或羧酸酐的共聚获得的蜡。
因此,蜡可以是通过使用各种反应将羧酸或羧酸酐引入“烯烃蜡”中而改性的烯烃蜡。
对用于改性烯烃蜡的“羧酸”和/或“羧酸酐”没有特别限制,只要可以获得本发明的目标热熔粘合剂。
羧酸或羧酸酐的具体实例包括马来酸、马来酸酐、富马酸、富马酸酐、衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等。这些羧酸和/或羧酸酐可以单独或组合使用。优选马来酸和马来酸酐,特别优选马来酸酐。
用羧酸或羧酸酐改性的“烯烃蜡”是指通过烯烃聚合获得的蜡,并且没有特别限制,只要可以获得本发明的目标蜡(E1)。
烯烃蜡的具体实例包括聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚乙烯/聚丙烯蜡、聚乙烯/聚丁烯蜡(polyethylene/polybutylene wax)、聚乙烯/聚丁烯蜡(polyethylene/polybutene wax)等。
因此,本发明中的蜡(E1)特别优选为用马来酸酐改性的聚烯烃蜡。
除了蜡(E1)之外,“蜡(E)”还可包含基础蜡(base wax),基础蜡的具体实例包括:
合成蜡,例如费托蜡(Fischer-Tropsch wax)和聚烯烃蜡(例如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚乙烯/聚丙烯蜡等);
石油蜡,例如石蜡和微晶蜡;以及
天然蜡,例如蓖麻蜡。
基础蜡可以被改性。用来改性基础蜡的物质可以是各种羧酸衍生物,只要可以引入极性基团。“羧酸衍生物”的实例包括:
羧酸酯,例如乙酸乙酯和乙酸乙烯酯;
酰卤,例如苯甲酰溴;
酰胺,例如苯甲酰胺、N-甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺;
酰亚胺,例如琥珀酰亚胺;
酰基叠氮化物,例如乙酰基叠氮化物;
酰肼,例如丙酰肼;
异羟肟酸,例如氯乙酰基异羟肟酸;
内酯,例如γ-丁内酯;以及
内酰胺,例如δ-己内酰胺。
改性的基础蜡不包括(E1)用羧酸或羧酸酐改性的烯烃蜡。
在本发明中,除了(E1)之外,蜡(E)还优选包含作为基础蜡提及的(E2)费托蜡。“费托蜡(E2)”是指通过费托法合成的蜡,并且通常被认为是费托蜡。费托蜡通过从其中组分分子具有比较宽的碳数分布的蜡中分离蜡,以使组分分子具有比较窄的碳数分布来获得。典型的费托蜡包括Sasol H1(商品名)和Sasol C80(商品名),两者均可从SasolWaxCorporation商购获得。
在本发明中,蜡(E1)的熔点优选为100-130℃,并且基础蜡,优选蜡(E2)的熔点优选为60-90℃。熔点的测量方法与组分(A)的熔点的测量方法相同。
蜡(E)的酸值为5-200mgKOH/g,更优选20-160mgKOH/g。酸值可以通过ASTM D1308或BWM 3.01A中定义的方法测量。
如果需要,根据本发明的热熔粘合剂可以进一步包含各种添加剂。各种添加剂的实例包括稳定剂和细颗粒填料。
混入“稳定剂”,以通过防止由热引起的分子量降低、以及热熔粘合剂的凝胶化、着色和气味的发生来改善热熔粘合剂的稳定性。对稳定剂没有特别限制,只要可以获得根据本发明的目标热熔粘合剂。“稳定剂”的实例包括抗氧化剂和紫外线吸收剂。
“紫外线吸收剂”用于改善热熔粘合剂的耐光性。“抗氧化剂”用于抑制热熔粘合剂的氧化降解。对抗氧化剂和紫外线吸收剂没有特别限制,只要抗氧化剂和紫外线吸收剂常用于热熔粘合剂中,并且可以获得下文所述的目标压敏粘合体。
“抗氧化剂”的实例包括基于酚的抗氧化剂、基于硫的抗氧化剂和基于磷的抗氧化剂。紫外线吸收剂的实例包括基于苯并三唑的紫外线吸收剂和基于二苯甲酮的紫外线吸收剂。也可以添加基于内酯的稳定剂。这些抗氧化剂和紫外线吸收剂可以单独或组合使用。
可以使用市售产品作为稳定剂。其实例包括由Sumitomo Chemical Co.Ltd.生产的SUMILIZER GM(商品名)、SUMILIZER TPD(商品名)和SUMILIZER TPS(商品名);由CibaSpecialty Chemicals Inc.生产的IRGANOX 1010(商品名)、IRGANOX HP2225FF(商品名)、IRGAFOS 168(商品名)和IRGANOX 1520(商品名);以及由Johoku Chemical Co.,Ltd.生产的JF77(商品名)。这些稳定剂可以单独或组合使用。
本发明的热熔粘合剂可以进一步包含细颗粒填料。细颗粒填料可以是常用的细颗粒填料,并且没有特别限制,只要可以获得本发明的目标热熔粘合剂。“细颗粒填料”的实例包括云母、碳酸钙、高岭土、滑石、钛氧化物、硅藻土、基于脲的树脂、苯乙烯珠粒、煅烧粘土、淀粉等。这些颗粒优选具有球形,并且对尺寸(在球形情况下为直径)没有特别限制。
本发明的热熔粘合剂可以通过以下方式来制备:共混组分(A)至(D),任选地共混组分(E),如果需要,共混各种添加剂,并在加热下使混合物熔融,然后混合。具体地,热熔粘合剂可以通过以下方式来制备:将上述组分装入装备有搅拌器的熔融共混罐中,然后在加热下共混。
本发明的热熔粘合剂优选包含(A)熔点为100℃或更低的基于茂金属的丙烯均聚物,(B)基于茂金属的乙烯/丙烯共聚物,(C)石油烃树脂的氢化衍生物,(D1)环烷油,以及(D2)聚丁烯。
基于100重量份的环烷油(D1)和聚丁烯(D2)的总重量,聚丁烯(D2)的含量更优选为5-90重量份,还更优选为5-60重量份,最优选为15-60重量份。
当本发明的热熔粘合剂具有上述组成时,它可以是具有更高性能的压敏粘合剂。
本发明的热熔粘合剂在160℃的熔体粘度优选为20,000mPa.s或更低,更优选为1,000-20,000mPa.s,特别优选为1,500-15,000mPa.s。“熔体粘度”是热熔粘合剂的熔体的粘度,并且用Brookfield RVT型粘度计(27号转子)来测量。
当本发明的热熔粘合剂在160℃的熔体粘度在上述范围内时,不需要增加添加剂例如增塑剂的量,从而使得更容易保持保持力和可剥离性之间的平衡。
本发明的热熔粘合剂的玻璃化转变温度(Tg)优选为15℃或更低,更优选为-10℃至10℃,最优选为0℃-10℃。优选地,当热熔粘合剂的玻璃化转变温度(Tg)在上述范围内时,热熔粘合剂不会变得太硬,从而使得即使在寒冷地区也可以将压敏粘合体牢固地保持在构件上。
当热熔粘合剂的Tg高于环境温度时,热熔粘合剂变成玻璃态,从而使得将压敏粘合体保持在构件上更加困难。考虑到压敏粘合体在寒冷地区的粘附,热熔粘合剂的Tg更优选在上述范围内。
如本文所用,玻璃化转变温度(Tg)是指指示通过将损耗角正切(tanδ)绘制为温度的函数而获得的峰的峰顶的温度,其中损耗角正切与通过使用动态粘弹性测量仪器将频率固定在10Rad/s而进行的储能模量G’的测量同时测量。
如上所述,本发明的热熔粘合剂可以广泛地用于纸加工的组装、装订、车辆构件、一次性产品等,并且可以最有效地用作压敏粘合体例如压敏粘合胶带的粘合剂组分(压敏粘合剂层或压敏粘合层),即压敏粘合剂。
本发明的压敏粘合体例如通过使本发明的热熔粘合剂在胶带、膜或片材等的支撑体上形成为压敏粘合剂层而获得。支撑体的具体实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚氟乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯、缩醛、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、金属箔、纸、纤维、布等。
在支撑体上形成热熔粘合剂之后,有时可以将支撑体卷绕成卷。在卷绕时,压敏粘合剂层与支撑体的后表面接触。然而,即使当支撑体从所述卷反向重新卷绕时,作为压敏粘合剂层的热熔粘合剂也不会残留在支撑体的后表面上。因此,可以有效地生产压敏粘合体,而无需在支撑体的后表面上施加剥离剂,也无需插入剥离构件(例如,剥离纸、剥离膜等)。
压敏粘合产品包括其中诸如剥离纸或膜的剥离构件粘附在压敏粘合体的压敏粘合剂层上的产品。压敏粘合产品还包括其中压敏粘合体通过压敏粘合剂层粘附(或粘合)在玻璃、金属或塑料构件上的产品。
压敏粘合产品可以通过以下方式获得:(1)一旦将剥离构件粘附在形成于压敏粘合体上的压敏粘合剂层上,剥离所述剥离构件,并通过压敏粘合剂层将压敏粘合体粘附在构件(或被粘物)上。压敏粘合产品也可以通过以下方式获得:(2)通过压敏粘合剂层将压敏粘合体粘附在构件(或被粘物)上,而不需要先将剥离构件粘附在压敏粘合体的压敏粘合剂层上。
因此,“包括剥离构件的压敏粘合产品”是指其中剥离构件粘附在压敏粘合体的压敏粘合剂层上的产品。“不包括剥离构件的压敏粘合产品”是指其中压敏粘合体通过压敏粘合剂层粘附在构件上的产品,以及其中剥离构件不粘附在压敏粘合剂层上的产品。
压敏粘合产品的具体实例包括医用胶带、工业胶带、片材、热敷袋(heat pack)、贴片、密封件、标签、铭牌、可重新闭合的紧固件等。
“医用胶带”包括例如含有药物的经皮吸收剂和不含药物的胶带,并且通常是其中诸如膜的剥离构件粘附在压敏粘合剂层上的产品。在这种情况下,在剥离诸如膜的剥离构件之后,将医用胶带粘附到人体皮肤上。
如本文所用,“工业胶带”是指所谓的密封胶带和固化胶带。工业胶带包括具有剥离构件的形式和不具有剥离构件的形式。当工业胶带具有剥离构件时,剥离所述剥离构件,并将胶带粘附在金属、塑料或无机材料等构件(或被粘物)上。
当制作“热敷袋”时,支撑体的实例包括膜和聚酯无纺布,在支撑体上形成压敏粘合剂层,并且通常将剥离构件粘附在压敏粘合剂层上。构件(或被粘物)的实例包括由诸如棉、羊毛、丝、人造丝和聚酯等材料制成的衣服。
当制作“标签”时,纸和塑料用作支撑体。在将剥离构件从由纸制成的压敏粘合体剥离之后,将压敏粘合体粘附在瓶(玻璃)、罐(金属)、塑料等上,并且可以用于饮料应用。
如上所述,根据本发明的压敏粘合产品包括各种实施方案,并且被设计成当从构件剥离压敏粘合体时,压敏粘合层不会残留在构件上并且经受界面剥离。
对施加热熔粘合剂的方法没有特别限制。例如,涂布方法大致分为接触涂布和非接触涂布。“接触涂布”是指在施加热熔粘合剂时使分配器与构件或膜接触的涂布方法,而“非接触涂布”是指在施加热熔粘合剂时不使分配器与构件或膜接触的涂布方法。接触涂布方法的实例包括狭缝式涂布机涂布和辊式涂布机涂布。非接触涂布方法的实例包括能够螺旋涂布的螺旋涂布方法;能够波浪式涂布的ω涂布和控制接缝涂布方法;能够平面涂布的狭缝式喷涂和帘式喷涂方法;能够斑点状涂布的点式涂布方法等。
通过上述涂布方法将热熔粘合剂施加到支撑体上,以产生压敏粘合体。将剥离构件粘附在压敏粘合体上,或者将压敏粘合体粘附在构件上,以获得各种压敏粘合产品。
实施例
出于更详细且具体地描述本发明的目的,将通过实施例描述本发明。这些实施例为本发明的示范,并且不应被认为是限制性的。
用于共混热熔粘合剂的组分在下文示出。
(A)基于茂金属的丙烯均聚物
(A1)基于茂金属的丙烯均聚物(熔点为75℃,重均分子量为45,000)(L-MODUX400S(商品名),由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.生产)
(A2)基于茂金属的丙烯均聚物(熔点为80℃,重均分子量为70,000)(L-MODUX600S(商品名),由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.生产)
(A3)基于茂金属的丙烯均聚物(熔点为90℃,重均分子量为130,000)(L-MODUX900S(商品名),由Idemitsu Kosan Co.,Ltd.生产)
(A’4)基于Ziegler-Natta的丙烯均聚物(熔点为145℃)(Eastoflex P1010(商品名),由Eastman Chemical Company生产)
(A’5)基于茂金属的聚乙烯均聚物(熔点为115℃)(EXCEREX 07500(商品名),由Mitsui Chemicals Inc.生产)
(B)基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物
(B1)基于茂金属的乙烯/丙烯共聚物(熔体指数为20(g/10min:230℃))(Vistamaxx 6202(商品名),由Exxon Mobil Corporation生产)
(B2)基于茂金属的乙烯/辛烯共聚物(熔体指数为15(g/10min:190℃))(INFUSE9807(商品名),由The Dow Chemical Company生产)
(B3)基于茂金属的乙烯/辛烯共聚物(熔体指数为500(g/10min:190℃))(AFFINITY GA1950(商品名),由The Dow Chemical Company生产)
(B′4)苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(Asaprene T-438(商品名),由Asahi KaseiChemicals Corporation生产)
(B’5)聚乳酸树脂(Biopolymer 4060D(商品名),由Nature Works LLC生产)
(C)增粘剂树脂
(C1)氢化二环戊二烯类树脂(T-REZ HA103(商品名),由JXTG Nippon Oil&EnergyCorporation生产)
(C2)基于石油的烃树脂(LUHOREZ A1100S(商品名),由ZIBO QILU YIXI LUHUACHEMICAL生产)
(D)增塑剂
(D1)油
(D1-1)环烷油(重均分子量为400)(KN40102(商品名),由PetroChina Company生产)
(D1-2)石蜡油(重均分子量为500)(Diana Frecia S32(商品名),由IdemitsuKosan Co.,Ltd.生产)
(D2)选自聚丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯和聚异戊二烯的聚合物
(D2-1)聚丁烯(重均分子量为3,500)(Nisseki Polybutene HV-300(商品名),由Nippon Oil Corporation,Ltd.生产)
(D2-2)聚丁二烯(重均分子量为4,000)(NISSO-PB B-1,000(商品名),由NipponSoda Co.,Ltd.生产)
(D2-3)氢化聚丁二烯(重均分子量为50,000)(NISSO-PB BI-2000(商品名),由Nippon Soda Co.,Ltd.生产)
(D2-4)聚异丁烯(重均分子量为56,000)(HIMOL 4H(商品名),由JXTG NipponOil&Energy Corporation生产)
(D2-5)聚异戊二烯(重均分子量为66,000)(Kurapren LIR-50(商品名),由KURARAY CO.,LTD.生产)
(E)蜡
(E1)马来酸改性蜡(LICOCENE MA6252TP(商品名),由Clariant Corporation生产)
(E2)固体石蜡(Paraffin Wax-155(商品名),由NIPPON SEIRO CO.,LTD.生产)
(F)抗氧化剂
(F1)基于受阻酚的抗氧化剂(ADK STAB AO-60(商品名),由ADEKA Corporation生产)
使用通用搅拌器,将组分(A)至(F)按照表1和2中所示的配方共混,然后在150℃熔融共混2小时,以制备实施例1-13和比较例1-10的热熔粘合剂。
[表2]
表1和表2中所示的关于热熔粘合剂的组成(配方)的所有数值都是以重量份计的数值。对于每种热熔粘合剂(实施例和比较例),评估玻璃化转变温度(Tg)、在160℃的熔体粘度、粘性、剥离强度和粘合剂残留。下面将描述每种评估的概况。
<玻璃化转变温度>
使用动态粘弹性测量仪器(Rheometer AR-G2(商品名),由TAInstruments JapanInc.制造)来测量玻璃化转变温度。每种热熔粘合剂由仪器的夹具加热,然后形成直径为且厚度为1,500μm的圆盘形。使用不锈钢制成的平行板,角速度固定在10rad/s,在温度扫描模式下,以5℃/min的速率,通过在-25℃至150℃的范围内加热来测量玻璃化转变温度。在软化点或更低的温度范围内,测量由损耗模量(G”)与储能模量(G’)之比表示的损耗角正切Tanδ(G”/G’)。将损耗角正切Tanδ绘制为温度的函数。读取指示所获得峰的峰顶的温度,并将其视为热熔粘合剂的玻璃化转变温度。
<熔体粘度(160℃)的测量>
根据JAI7-1991中定义的方法B,测量每种热熔粘合剂在160℃的粘度。在测量中,使用Brookfield粘度计和27号转子。
<粘性(初始粘合强度)>
将每种热熔粘合剂施加在50μm厚的PET膜(长50cm×宽24cm)上,以形成50μm厚的压敏粘合剂层。将该PET膜形成(或切割)为2.5cm×10em的尺寸以获得样品。将每个样品卷绕成环形,使得压敏粘合剂层的表面(待涂布粘合剂的表面)面向外,然后使卷绕的样品在20℃以300mm/min的速率与构件(PE片材)接触,从而将样品粘附到构件上。然后,以300mm/min的速率将样品从PE片材剥离,从而测量剥离时的强度,然后评估粘性。
A:环形粘性超过1,500(g/25mm)。
B:环形粘性等于或大于1,000(g/25mm)且小于1,500(g/25mm)。
C:环形粘性等于或大于500(g/25mm)且小于1,000(g/25mm)。
D:环形粘性小于500(g/25mm)。
<剥离强度(保持力)>
将在与上述粘性相同的条件下制造的样品粘附在下面提到的构件(1)至(4)中的每一个上,使得压敏层的表面(待涂布粘合剂的表面)面向构件,然后使用200g橡胶辊通过一次往复运动施加载荷,以获得用于评估的样品。四种材料,例如(1)SUS304,(2)玻璃,(3)PE和(4)PP,用作构件。
使用于评估的每个样品在23℃和65%R.H.的气氛中老化18小时或更长时间,然后在23℃和65%R.H.的气氛中进行剥离测试。剥离测试由Shimadzu Corporation制造的Autograph AGS-J在以下条件下进行。
剥离方向:与基材的移动方向(MD)相同的方向。
卡盘(chucks)之间的距离:20mm
剥离速度:300mm/min
剥离长度:50mm
分析方法:测试力的平均值
对于每种热熔粘合剂(实施例和比较例),制备至少三个样品,然后测量三次。剥离强度由获得的平均值确定。剥离强度通过以下标准进行评估。
(1)SUS
A:剥离强度等于或大于10N。
B:剥离强度等于或大于5N且小于10N。
C:剥离强度等于或大于2N且小于5N。
D:剥离强度小于2N。
(2)玻璃
A:剥离强度等于或大于10N。
B:剥离强度等于或大于5N且小于10N。
C:剥离强度等于或大于2N且小于5N。
D:剥离强度小于2N。
(3)PE
A:剥离强度等于或大于20N。
B:剥离强度等于或大于10N且小于20N。
C:剥离强度等于或大于2N且小于10N。
D:剥离强度小于2N。
(4)PP
A:剥离强度等于或大于10N。
B:剥离强度等于或大于5N且小于10N。
C:剥离强度等于或大于2N且小于5N。
D:剥离强度小于2N。
<粘合剂残留(或粘合剂沉积)>
在测量剥离强度之后,通过用手指立即触摸剥离构件的剥离表面来评估粘合剂残留的存在(粘合剂是否残留在剥离表面上)。粘合剂残留的评估标准如下所示。
A:没有粘合剂残留
B:轻微粘合剂残留
C:少量粘合剂残留
D:明显粘合剂残留
-:由于剥离强度小于2N,未予评估
如表1中所示,实施例1-13中的每种热熔粘合剂在初始粘合强度、保持力和可剥离性之间具有优异的平衡。更具体地,每种热熔粘合剂在初始粘合强度和保持力方面优异,并且几乎不造成粘合剂残留,由此证明实施例中的每种热熔粘合剂均可用作压敏粘合剂。
然而,如表2中所示,比较例1-10中的每种热熔粘合剂不包含组分(A)-(C)、(D1)和(D2)中的任一种,因此与实施例的热熔粘合剂相比,其任一种性能都明显较差。也就是说,热熔粘合剂具有评定为“D”的性能。比较例的热熔粘合剂在初始粘合强度、保持力和可剥离性之间不具有优异的平衡。这些结果表明,包含组分(A)-(C)、(D1)和(D2)的热熔粘合剂使得压敏粘合体易于粘附,并且在构件上表现出更高的保持力,并且几乎不造成粘合剂残留,因此可有效作为压敏粘合剂。
工业适用性
本发明可以提供用作压敏粘合剂的热熔粘合剂,以及涂布有所述热熔粘合剂的压敏粘合(或粘合剂)体。
Claims (5)
1.热熔粘合剂,其包含:
(A)基于茂金属的丙烯均聚物,(B)基于茂金属的乙烯/α-烯烃共聚物,(C)增粘剂树脂,和(D)增塑剂,其中
所述增塑剂(D)包含(D1)油和(D2)至少一种选自聚丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯和聚异戊二烯的聚合物。
2.根据权利要求1所述的热熔粘合剂,其中所述油(D1)包含环烷油。
3.根据权利要求1或2所述的热熔粘合剂,其中所述聚合物(D2)包含聚丁烯。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的热熔粘合剂,基于100重量份的所述油(D1)和所述聚合物(D2)的总重量,所述热熔粘合剂以5-90重量份的量包含所述聚合物(D2)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的热熔粘合剂,其中所述基于茂金属的丙烯均聚物(A)具有100℃或更低的熔点。
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