JP4290759B2

JP4290759B2 - Double-sided pressure-sensitive adhesive tape and method for producing the same

Info

Publication number: JP4290759B2
Application number: JP51673995A
Authority: JP
Inventors: ケー．レオナルド，ウィリアム; シーモディ，キリット; ジェイローランド，リチャード
Original assignee: 3M Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1994-11-01
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2024-07-08
Also published as: WO1995016754A1; EP0734425A1; JPH09506564A; KR960706542A

Description

発明の属する技術分野
本発明は、同時押出された両面感圧接着テープ及びこれらのテープを製造する無溶剤法に関する。
発明の背景
両面感圧接着テープは公知である。一般に、両面感圧接着テープは、それ自体が幾つかの材料の層を含んで成る基材の両側に接着した二つの感圧接着層を含んで成る。
複合感圧接着テープの幾つかの製造技術も公知である。一つの技術は、多段式溶剤コーティング工程を含んで成る。もう一つの技術は、多段式熱溶融コーティング工程を含んで成る。これらの技術の各々において、複合テープを構成する個々の層は連続して形成される。従って、これらの方法は、時間消費型であり、そして労働集約型の方法である。溶剤コーティング工程では、労働者及び環境に対する害を最少限にするための特殊な取扱い及び装置の使用を必要とする。両方の工程では、テープの製造時にテープに厳しい加工条件（例えば、高温、溶剤雰囲気等）がかかり、これによって、製造工程の厳しい条件に耐えるような非伸長性、耐引裂性、耐熱性及び／又は耐水性の基材材の使用が必須となる。しかしながら、このことによって、基材材料としての高分子材料の使用は、基材材が製造工程の厳しい条件に耐える配向した及び／又は十分に厚いものになるよう限定される。
該工程中の多くの工程を削減する試みには、同時押出の適用が含まれる。このような技術は、多くの出版物に記載されている。例えば、米国特許第3,415,920号（Lee等）は、接着剤とポリオレフィンの外皮を同時押出することによるポリオレフィン包皮型接着繊維の製造方法が開示されている。日本公告公報46-21120（Hori等）は、熱可塑性合成樹脂の流れと接着剤の流れとを溶融押出し、前記樹脂の二つの流れを単一のダイを通じて導き、各流れから成る別々の層を有する単一の流体流れを形成し、片側に接着剤を有するテープを形成する方法を開示している。米国特許第3,823,211号（Colombo）は、合成フォーム／合成樹脂基材構造を同時押出する方法を開示している。
米国特許第4,214,261号（Bazin等）は、同時押出により製造できる多層ポリプロピレンフィルムを開示している。これは、更に、接着剤を多層フィルム上に引き続き塗布できることも開示している。
米国特許第4,379,806号（Korpman）は、二層感圧接着テープの製造方法を開示している。一つの工程において、粘着性の熱可塑性ゴム／樹脂感圧接着剤及び通常は非粘着性の熱可塑性樹脂の基材が同時押出され、片側のみに接着剤を有するテープを提供する。もう一つの方法において、基材と接着剤とのインフレート層状フィルムが押出される。その後、フィルムは、基材フィルムがそれ自体に接合するように折り畳まれる。前記接着剤及び基材は、ブラベンダートルク引張試験機内で４２０°Ｆにおいて７４回転／分（RPM）で回転させた場合に、約１００m-g及び１０００m-gのトルク値を各々有する。更に、接着剤は、“フィルム形成組成物及び接着剤組成物の同時押出時に各成分の浸透を制御することにより形成される中間連結層”を通じて基材に接合されている（第２段落、第３〜７行）。
米国特許第4,888,075号（Freedman）には、感圧ラベル、テープ等用の全プラスチック多層ライナー及び表面材、並びにこのようなライナー及び表面材を製造する方法が開示されている。前記ライナー／表面材は、例えば、クロエレン「羽根」ダイ（Cloeren“vane”die）（第２段落、第５６〜６１行）のような適切な同時押出ダイから同時押出される。その後、感圧接着剤が、剥離ライナーからの接着剤の移動（第６段落、第１４〜２２行）またはその後の塗布工程（第６段落、第２３〜２９行及び図３Ａ）のいずれかによってライナー／表面材に塗布される。
ヨーロッパ特許出願公開明細書第0 411 820号（Wood等）は、強化された感圧接着テープ及びその製造方法を開示している。前記テープは、その主表面の一つに少なくとも部分的に嵌め込まれた複数のリブを有する基材を含んで成る。感圧接着剤は、基材の少なくとも一つの表面上に備えられる。前記基材と補強リブとは、一緒に同時押出され、次いで接着剤が塗布される。
多層二面接着テープを、二つの固体表面の間に形成されたニップ内に直接に同時押出する試みもあった。この技術は、押出物がニップ内に存在する際に前記押出物にかかる圧力によって、前記固体表面の一つに押出物が著しく接着するために、あまり満足のゆくものではない。いったん接着すると、接着剤を除去することは困難である。
これらの先行技術のテープは有用であるが、それらの製造及び接着テープへの転換には、一般に、製造のコスト及び複雑さを増大させる一連の連続加工または特別な作業を伴う。上記出版物に開示されているテープは、片面上にのみ接着剤を有する。接着剤を両面に有するテープが開示されている場合には、テープ全体は、単一溶融加工工程により製造されるというよりもむしろ多段式工程によってのみ製造される。
感圧接着剤層を二つの面上に有し、一般に前記接着剤層間に基材を有する一般に両面接着テープと称されている接着テープは公知である。一般に、接着剤層は、実質的に同一の広がりを有していない。しかしながら、ある場合において、一つの接着剤層は基材と同一の広がりを有し、一方、他の接着剤層は、基材部分が露出するように基材よりも小さい広がりをもつ。この場合に、基材は、つまみを具備している。このようなテープは、おむつ及び身のまわりの衛生製品のクロージャーとして使用されている。このようなテープは連続塗布工程及びいわゆる「ゾーン塗布（zone coating）」技術によって製造される。国際公開ＷＯ９３／０７２２８には、同時に溶融加工された感圧接着剤層と同時に溶融加工されたキャリヤーフィルムとを有する両面接着テープの製造方法と、その方法により製造される両面接着テープが記載されている。このキャリヤーフィルムは連続的または不連続的であることができるが（第１１頁第７〜８行および請求項１１参照）、接着剤層が不連続的（すなわち、非同延）であることができるかについての教示または示唆はない。国際公開ＷＯ９２／１９４４７には、非同延接着剤層を有する片面感圧接着テープに関する（図４及び５参照）。
発明の要約
本発明は、新規の複合一体化感圧接着テープ及びこのようなテープの新規の製造方法を提供する。
簡単に要約すると、本発明の複合テープは、第１及び第２主要表面を有する基材、前記第１主要表面上の標準的に粘着性（normally tacky）の感圧接着剤の第１層、前記第２主要表面上の標準的に粘着性の感圧接着剤の第２層を含んで成る。前記基材は不連続であり、前記接着剤層の少なくとも１つは不連続である。前記接着剤層及び基材は、同時に同時押出される。基材及び接着剤層の少なくとも一つは、互いに同一の広がりを有しておらず、しばしば「非同延（non-coextensive）」と称する。換言すれば、複合テープの構成部材が非同延になるよう、基材及び接着剤層の少なくとも一つは、横方向において不連続である。本明細書において「横方向において不連続」なる用語は、かかる層が、隣接する基材または他の接着剤層が広がっている領域に沿って縦方向（即ち、機械方向）に、溝または隙間を有することを意味する。前記溝は層の外側に沿って配置されており、及び／又は所望のように層の内部に配置されている。本明細書において、本発明のテープを、両外面上に接着剤が存在することを示すために「両面テープ」と称する。
簡単に要約すると、本発明の複合テープは、以下の工程により製造される：
ａ）感圧接着剤組成物の第１及び第２の溶融流れを供給する工程：
ｂ）基材形成材料の溶融流れを供給する工程；
ｃ）前記流れを併合させ、感圧接着剤組成物の第１層、基材形成材料層及び感圧接着剤組成物の第２層をこの順序で有する、基材及び接着剤層の少なくとも一つが同一の広がりを有しない単一の一体化された溶融構造を提供する工程；
ｄ）前記溶融構造を冷却する工程。
典型的には、併合した流れは、支持体表面またはキャリヤー上に付着され、次いで冷却され、複合テープを形成する。典型的には、溶融流れは、同時に溶融加工され、次いで溶融複合材料をニップの間に通すことなく支持体表面上に付着される。このように溶融複合材料の一つの表面が支持体と接触するのに対して、溶融複合材料の他の表面はフリー、すなわちもう一つの固体表面と接触していない。本発明のこの態様において、溶融構造をニップすることによる接着の問題は回避される。好ましくはこの新規工程に使用される支持体表面は、剥離ライナーを含んで成る。この場合に、支持体表面の両面は、複合構造の融点よりも低い温度に保たれた冷却手段に接触されてもよい。テープは、好ましくは冷却後、所望であれば、所望のように挟まれ、巻き上げられ、スリットされ、及び／又は所望の幅及び／又は長さに切断される。
キャリヤー層は、複合テープの製造時に同時に溶融加工されるために、特定の厚さに限定されない。従って、所望であれば、非常に薄い層（例えば、典型的には、８μｍまたはそれ以上）であることが可能である。
本発明は、幾つかの特殊な態様を提供する。例えば、
本発明は、接着剤層及び基材が溶融加工により同時に接着した両側に感圧接着剤を有する複合一体化テープを提供する；
本発明は、接着剤層間に所望の基材を有する複合一体化両面テープを提供することを可能にする；
本発明は、使用する構成部材の性質及び量及び／又は用いる加工条件を単に変化させることにより所望の特性（例えば、手による引き裂け易さ（hand tearability）または小出しし易さ（dispensibility））を有するテープを容易に製造することを可能にする；
本発明は、一段式の無溶剤製造工程を提供することによって、上記した多段式工程で遭遇する種々の作業工程、加工工程及び溶剤回収工程を排除する；
本発明は、原料を一端で装填し、完成品をもう一方から得る一貫した製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
本発明を添付の図面を参照して更に説明する：
図１は、本発明のテープの一具体例の、テープ製造時の機械方向に対して横方向での部分断面図である；
図２は、本発明のテープのもう一つの具体例の、テープ製造時の機械方向に対して横方向での断面図である；
図３は、本発明のテープを製造するのに使用するシステムの概略図である；
図４は、本発明のテープを製造するのに使用可能なダイ組立体の機械方向に平行な断面図である；
これらの理想化して描かれた図は、一定の縮尺で描かれたものではなく、単に例示のためのものであって、限定したものではない。
発明の詳細な説明
本発明のテープは、少なくとも二つの接着剤層と基材を含んで成り、前記基材及び接着剤層は、溶融加工によって同時に一つに併合され、一体化された複合構造を形成する。
本発明のテープは、幾つかの態様で提供される。例えば、図１に示したように、テープ１０は、表面１１上に第１接着剤層１４を有し、且つ主要表面１３上に第２接着剤層１６を有する基材１２を含んで成ることができる。第２接着剤層１６は、縦溝１７を有し、且つ第１接着剤層１４と基材１２と非同延でない。テープ１０は、縦溝１７に沿って機械方向にスリットされ、つまみを形成していても良い。以下で分かるように、テープ１０は、所望のように縦溝１７に沿っていずれかの部位（例えば、中央部、端部等）においてスリットされ、露出した基材の端を有するテープのストリップとし、所望であればロールの形態に巻き上げることができる。得られたストリップを横方向において切断し、基材１２の露出部分をつまみとして機能させることができるテープつまみを形成できる。
図２は、剥離可能なライナー１５０上に、基材１２、第１接着剤層１４及び第２接着剤層１６を含んで成るテープ２０が示されている他の態様を表している。基材１２の主要表面１１は、任意の中間層２２、例えば結束層で被覆されており、そして主要表面１３は、任意の中間層２４で被覆されている。図示されている態様において、接着剤層１６は、テープ２０の側部に沿って縦溝１７を備えるように基材１２と非同延である。接着剤層１６の中央部においてテープ２０をスリットすることによって、片方の側部に沿うつまみを有する二つのテープが提供される。所望であれば、得られたテープを、横方向において切断し、片側につまみを有するテープストリップとしてもよい。
更に、各態様において、使用される各接着剤は、互いに同種であっても異種であってもよい。接着剤層として一般的な接着剤を使用することによって、両側の粘着性及び接着特性が基本的に同一であるテープを得る。しかしながら、異なる粘着性及び／又は接着力が望ましい場合には、異なる接着剤材料を用いてよい。
本発明のテープは、図２中の層２２／１４及び２４／１６で示されているように、基材の片側または両側上に複数の隣接した接着剤層を使用してもよいことに注意する。この構造は、テープの設計及び構造に柔軟性を与え、例えば、高い剪断接着力を超える高粘着性表面を有するテープの供給を可能にする。この議論は、図２の接着テープに関するものであるが、本発明のどの態様においても複数の接着剤層を使用してもよいとみなす。更に、所望であれば、種々の態様の基材も複数の層として供給されてもよい。
本発明のテープのいずれの層も他の層と同一または異なる厚さであってよいことにも注意すべきである。これらの層の正確な厚さは、本発明には重要ではないが、通常は、少なくとも１μｍの厚さである。
本発明に有用な感圧接着剤には、当該技術分野において公知の標準的に粘着性の感圧接着剤が含まれる。このような接着剤は、所望により発泡接着剤であってもよい。ここで有用な接着剤は、押出適性があり、必須条件ではないが、概して非晶質であるものである。更に、好ましい接着剤は、（室温で）標準的に粘着性の感圧接着剤である。
有用な感圧接着剤組成物は、テープを溶融加工する温度（例えば、通常、９０℃〜３００℃）において流体であるかまたはポンプ輸送が可能である。更にこれらの接着剤組成物は、溶融加工時に用いる温度においてあまり分解しないか、またはゲル化しないものである。有用な接着剤組成物は、また、概して、１ポアズ〜１００，０００ポアズの溶融粘度を有する。本明細書において、溶融粘度なる用語は、用いる加工温度における溶融した材料の粘度を意味する。
接着剤は、一般に以下のカテゴリーに分類される：
アクリレート及び／又はメタクリレートコポリマー、α−オレフィンコポリマー、シリコーンコポリマー、クロロプレン／アクリロニトリルコポリマー等をベースとしたようなランダムコポリマー接着剤；
線状ブロックコポリマー（すなわちＡ−Ｂ及びＡ−Ｂ−Ａ型）、星型ブロックコポリマー、くし型ブロックコポリマー等をベースとしたようなブロックコポリマー接着剤；
天然ゴム接着剤。
有用な感圧接着剤についての記述は、エンサイクロペディア・オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・エンジニアリング（Encyclopedia of Polymer Science and Engineering）第１３巻、ウィリー−インターサイエンス出版（Wiley-Interscience Publishers）、ニューヨーク、１９８８年）に見出される。有用な感圧接着剤についての更なる記述は、エンサイクロペディア・オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・エンジニアリング（Encyclopedia of Polymer Science and Engineering）第１巻、ウィリー−インターサイエンス出版（Wiley-Interscience Publishers）、ニューヨーク、１９６４年）に見出される。本発明に有用な他の感圧接着剤は、特許文献に記載されている。これらの特許の例には、米国特許第Ｒｅ２４，９０６号（Ulrich）、米国特許第３，３８９，８２７号（Abere等、第４〜５段落）、同第４，０８０，３４８号（Korpman）、同第４，７９２，５８４号（Shiraki等）、同第４，８３３，１７９号（Young等）及び同第４，９５２，６５０号（Young等）が含まれる。
市販入手可能な感圧接着剤も本発明において有用である。これらの接着剤の例には、ミネソタ州セントポール（St. Paul）所在のエイチ・ビー・フューラー・カンパニー（H. B. Fuller Company）からＨＭ−１５９７、ＨＬ−２２０７−Ｘ、ＨＬ−２１１５Ｘ及びＨＬ−２１９３−Ｘとして入手可能な熱溶融感圧接着剤が含まれる。他の有用な市販入手可能な感圧接着剤には、オハイオ州コロンバス（Columbus）所在のセンチュリー・アドヘシブス・コーポレーション（Century Adhesives Corporation）から入手可能なものが含まれる。
本発明に有用な基材は、押出適性のあるポリマー材料を含んで成る。有用な基材は、テープを溶融加工する温度において流体であるか、またはポンプ輸送可能であり；このような温度においてあまり分解せず；１ポアズ〜１００，０００ポアズの範囲の溶融粘度を有する。
基材層は、非常に薄い厚さ（例えば、約１μｍ）から非常に厚い厚さ（例えば、約５００μｍまたはそれ以上）のいずれの所望の厚さであってよい。基材が完成したクロジャーテープ中のつまみを形成するために使用される場合には、基材は約８〜１２μｍの厚さであることが好ましい。
多くの有機材料が、基材として有用である。これらの材料の例には、ポリオレフィン（例として、線状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、低、中及び高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、発泡ポリオレフィン、ポリプロピレン及びエチレンのコポリマー、ポリオレフィンの配合物（ポリプロピレン／ポリエチレン配合物及びポリプロピレン／ポリスチレン配合物）が含まれる）、ポリウレタン、発泡ポリウレタン、ポリスチレン及び発泡ポリスチレン、ビニル材料（例として、エチレンビニルアセテート、ポリビニリデンジクロライド及びポリビニルクロライドが含まれる）、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、及びブロックコポリマー（例として、Ａ−Ｂ及びＡ−Ｂ−Ａブロックコポリマーが含まれる）が含まれる。これらの材料の配合物及び混合物を基材として使用してもよい。
本発明のテープは、基材と接着剤層との間に１以上の中間層を組み込んでいてもよい。この中間層は、基材として有用な一つの材料を含んで成っていてよい。絶対的に必須ではないが、典型的には、中間層は基材よりも薄い。従って、中間層は、１〜５００μｍの範囲の厚さ、典型的には１〜５μｍの厚さを有する。これらの材料は、ここで有用であるためには、基材材料と同一の加工条件を満たさなければならない。
中間層として有用な材料の特別な例には、エチレン／ビニルアセテートコポリマー（好ましくは少なくとも約１０重量％のビニルアセテート単位を含有する）、デュポン（DuPont）社から入手可能なＣＸＡ（商標）３１０１のようなカルボキシル化エチレン／ビニルアセテートコポリマー、ガルフ・オイル・アンド・ケミカルズ社（Gulf Oil and Chemicals Co.）から入手可能なＰＯＬＹ−ＥＴＨ（商標）２２０５ＥＭＡのようなエチレンとメチルアクリレートとのコポリマー、ダウ・ケミカル・カンパニー（Dow Chemical Company）から入手可能なエチレン／アクリル酸コポリマー、デュポン社から入手可能なＳＵＲＬＹＮ（商標）（エチレンとメチルアクリレートとのコポリマー）、三菱化学社（Mitsubishi Chemical Company）から入手可能な無水マレイン酸改質ポリオレフィン、及びＭＯＤＩＣ（商標）樹脂のようなポリオレフィンのコポリマー、三菱化学社（Mitsubishi Chemical Company）から入手可能なＶＭＸ（商標）樹脂のような均一に分散したビニルポリマーを含有するポリオレフィン（例えば、総ビニルアセテート含有量が５０％のエチレン／ビニルアセテートベースの製品ＦＮ−７０、分散したポリメチルメタクリレートを含有し、ビニルアセテート含有量が２３％及びメチルメタクリレート含有量が２３％のエチレン／ビニルアセテートベースの製品ＪＮ−７０等）、ビー・ピー・ケミカルズ・インコーポレイテッド（B. P. Chemicals Inc.）から入手可能なＰＯＬＹＢＯＮＤ（商標）（アクリル酸によりグラフト化されたポリオレフィンと考えられている）、クゥァンタム・ケミカルズ・インコーポレイティッド（Quantum Chemicals Inc.）から入手可能なＰＬＥＸＡＲ（商標）（極性官能基によりグラフト化されたポリオレフィンと考えられている）、ダウ・ケミカル・カンパニーから入手可能なＰＲＩＭＡＣＯＲ（商標）のようなエチレンとアクリル酸とのコポリマー、及びデュポン社から入手可能なＮＵＣＲＥＬ（商標）のようなエチレンとメタクリル酸とのコポリマーが含まれる。
所望であれば、無機材料を、基材、片方または両方の接着剤層、及び／又は中間層のいずれかに用いてもよい。有用な無機材料の例には、炭酸カルシウム、二酸化チタン、ガラスのビーズまたは泡、重合体のビーズまたは泡、金属粒子、難燃剤、繊維、顔料等が含まれる。
所望であれば、低粘着性裏糊付け（ＬＡＢ）を、外側接着面１８及び１９の一方または両方の中または上へ溶融加工してよい。得られた構造は、依然として感圧接着特性を示すが、これらはＬＡＢを使用しない場合よりも幾分劣っていてもよい。しかしながら、溶融加工するためには、ＬＡＢは、テープの製造時に用いられる条件下で押出可能でなければならない。しかしながら、テープが同時押出された後で従来のコーティング技術によりＬＡＢを適用することもできる。ここで有用なＬＡＢ材料には、ポリオレフィン、硬化シリコーン、ポリメチルペンタン、ポリ１−オクテン、シリコーンとポリエチレンとの配合物、フルオロケミカルとポリプロピレンとの配合物、ポリエチレン、ポリウレタン、またはポリオレフィンまたは同様のポリマーにグラフト化したフルオロケミカルが含まれる。
適切なＬＡＢ材料の例は、文献に記載されている。例えば、米国特許第２，５３２，０１１号（Dahlquist等）；同第２，６０７，７１１号（Hendricks）；及び同第３，３１８，８５２号（Dixon）を参照されたい。
各態様において、接着剤層、基材層、及びいずれの中間層も同時に溶融加工される。本明細書において「溶融加工」なる用語は、溶融材料をポンプ輸送し、ある構造に成形することを意味する。本明細書において「同時押出」なる用語は、溶融流れを冷却する前に、多数の溶融流れの同時溶融加工すること及び溶融流れを併合し、単一の一体化構造にすることを意味する。好ましくは、溶融流れは、単一の押出ダイから押出される。
本発明のテープは、少なくとも３つの層、すなわち少なくとも２つの接着剤層を両側に有する基材層からなり、基材層及び接着剤層の少なくとも一つの層は、他の二つの層と同一の広がりを有しない。接着剤流れは、基材と同一の広がりを有しない場合には、典型的には、ダイ中またはダイ出口において基材形成材料の流れに併合される。他の接着剤の流れが、基材と同一の広がりを有しない場合には、その流れを、フィードブロック内、ダイ中またはダイ出口において基材形成材料の流れと併合することができる。これらの流れがダイ中で併合されると、これらの流れは出口オリフィスの上流（往々にして「標準ランドダイ」と称されている）または出口オリフィス（往々にして「ゼロ標準ランドダイ」と称されている）において一緒に出る。しかしながら、全ての場合において、溶融流れはダイの出口付近で共に併合される。
本発明のテープは、好ましくは、押出ダイの出口付近において、感圧接着剤組成物及び基材形成材料の少なくとも一つの非同延の溶融流れと任意の他の溶融加工可能な材料の流れとが一つに併合し、一体化構造を形成する溶融加工技術によって製造されてもよい。他の材料の溶融流れは、本発明の実施において、接着剤の流れと都合良く併合されてもよい。溶融加工技術の新規性は、テープが以下のように製造されることである：
ａ）感圧接着剤組成物の第１及び第２の溶融流れを供給し；
ｂ）基材形成材料の第３の溶融流れを供給し；
ｃ）前記流れを併合し、感圧接着剤組成物の第１層、基材形成材料の層及び感圧接着剤組成物の第２層をこの順序で有する一体化された溶融複合構造を提供し；
ｄ）前記溶融流れを冷却し、複合テープを得る。
典型的には、併合された流れは、ニップを通過する前に、支持体表面の一つの面上に付着され、冷却され、複合テープを形成する。
好ましくは、テープは、種々の溶融流れが押出ダイ出口に送られ、次いで前記出口の付近において一つに併合される同時押出技術を用いて製造される。本発明に有用な同時押出技術は、図３に概略的に示されており、この図において基材と一つの接着剤層とは非同延である。図３には、押出機１００、１１０及び１２０が示されている。押出機１００及び１１０は、第１及び第２の感圧接着剤感圧接着剤組成物の１０２及び１１２の溶融流れをフィードブロック１３０及びマニホールド１４０に供給する。押出機１２０は、基材形成材料の溶融流れ１２２をフィードブロック１３０に供給する。所望により、例えば、接着剤層が同一の組成物を有する場合には、感圧接着剤組成物をフィードブロックに送るためにただ一つの押出機を使用できることが更に理解されるべきである。ただ一つの押出機が使用される場合には、溶融流れは、テープに利用するために、接着剤の幾つかの（例えば、２またはそれ以上の）流れに分割される。
フィードブロック１３０は、溶融流れを単一の流路に併合するものであって、同一の広がりを有する流れを押出すための使用に好適なものである。流れが層流であるために、各材料の個々の層がこの時点で保たれる。好ましくは、ここで層として用いられるいずれかの材料の溶融粘度と、ここで層として用いられる他のいずれかの材料の溶融粘度との比は、１０：１から１：１０の範囲、より好ましくは３：１〜１：３の範囲、そして最も好ましくは２：１〜１：２の範囲である。溶融粘度の比が変化するために、低粘性材料は、押出ダイの高剪断部分に移行し、この材料が高濃度で存在する領域が生じる。フィードブロックは、一体化されたばかりの溶融構造を押出ダイ１４０へ届けるかまたは輸送し、そこで高さを減らし、且つ幅を増やして、比較的薄く幅のある構造を提供し、次いで非同延の接着剤の流れと併合される。
押出機１００、１１０及び１２０には、溶融流れを押出ダイに届ける「ポンプ」機能がある。精密な押出機を使用することは、加工にとって重要ではない。しかしながら、押出機のスクリューの設計は、良好な溶融質、温度均一性、処理量等を与える押出機の性能に影響を及ぼすであろう。数々の有用な押出機が公知であり、シングル及びツインスクリューの押出機、バッチオフ押出機等が知られている。これらの押出機は、デイビス−スタンダード・エクストルーダー・インコーポレイティッド（Davis-Standard Extruder, Inc.）（コネチカット州ポーカタック（Pawcatuck）所在）、ブラック・クラウソン・カンパニー（Black Clawson Company）（ニューヨーク州フルトン（Fulton）所在）、ベルストルフ・コーポレーション（Berstorff Corp）（ノースカロライナ州所在）、ファレル・コーポレーション（Farrel Corporation）（コネチカット州所在）、及びモリヤマ・マニュファクチャリング・ワークス・リミテッド（Moriyama Mfg. Works, Ltd.）（日本国大阪所在）を含む様々な販売人から入手可能である。
溶融流れは、いったんポンプを出ると、典型的には、輸送管及び／又はホースを通って第に輸送される。管内での滞留時間を最少限にし、例えば、溶融温度の変化等の問題を排除することが好ましい。これは、管の長さを最小限にすること、管の適切な温度に制御すること、及び管内を均一な温度に保つために、管内にスタティックミキサーを利用すること等を含む種々の技術によって達成される。
種々の同時押出ダイシステムで知られているように、フィードブロックを使用することは任意である。従って、例えばマルチマニホールドを使用してもよい。本発明に有用なフィードブロック及び押出ダイは、テキサス州オレンジ（Orange）所在のクロエレン・カンパニー（Cloeren Company）から市販入手可能なクロエレン「羽根」ダイ（Cloeren“vane”die）及びクロエレン同時押出ダイである。このようなダイは、例えば、米国特許第４，１５２，３８７号、同第４，１９７，０６９号；同第４，６００，５５０号；同第４，６１９，８０２号；同第４，７８０，２５８号；及び同第４、７８９、５１３号（全てClorenによる）に記載されている。他の同時押出ダイ及びフィードブロックは、エクストルージョン・ダイズ・インコーポレイテッド（ウィンスコンシン州チッパー・フォールズ所在）、ＥＲ−ＷＥ−ＰＡ（ジョージア州所在）、ジョン・ブラウン・インコーポレイティッド（John Brown Inc.）のエガン・マシネリー・ディビィジョン（Egan Machinery Division）及びワレックス・インコーポレイティッド（Walex Inc.）（ペンシルヴェニア州所在）から入手可能である。
使用するフィードブロック及び／または押出ダイの選択は、加工を行ううえで重要ではない。しかしながら、ある要因が押出加工の能力に影響を及ぼすことに注意しなければならない。例えば、フィードブロックは、材料が合流点の後に、シングルマニホールドを通って接触しながら流れることを要するために、シングルマニホールドの温度での材料の相対粘度及び被加工能を考慮しなければならない。材料の相対粘度が４：１を超える場合、または材料にシングルマニホールドの温度に対する耐性がない場合には、マルチマニホールドダイが一般に使用される。マルチマニホールドダイにおいて、各材料は、合流点までそれぞれのマニホールドを流れる。それぞれの個々のマニホールドは、それぞれの樹脂のレオロジーに応じて設計されている。また、それぞれのマニホールドは、異なる加工温度に調節することができる。
マルチマニホールドダイは、材料がダイリップまたは出口オリフィスまで出会うことがないようにゼロ標準ランド長さを有するよう設計されていてもよい。代わりに、それらは短い標準流路を有するよう設計されていてもよい。非常に粘度の異なる（例えば、その比が４００：１）溶融流れを用いる場合には、ゼロ標準ランドが好ましい。より適度な粘度の差（例えば、比が１０：１以下）である場合には、溶融物が標準ランドにあるときの高温高圧期間が、複合テープの層間の結合強度を高めるために、短い標準ランドが都合良い場合がある。
図４は、本発明のテープを製造するための本発明の方法に使用することができるマルチマニホールドダイ１４１の具体的態様を表す。マルチマニホールドダイ１４１は、接着剤流れ１１２及び基材形成流れ１２２が通る二つのマニホールドダイ１９０と、接着剤流れ１０２が通る一つのマニホールドダイ１９２とから成る。図示したように、ダイ１４１は、標準ランド長さを有せず、すなわち材料がダイオリフィス１９４まで出会わない。
押出ダイ１４１は、前記構造物の第１面がライナー（固体支持体）と接触する一方で、前記構造物の第２面はフリーである（すなわち他の固体面と接触していない）ように、ロール１５１から供給される固体支持体（ここでは、剥離ライナーとして１５０と示した）の上に、一体化された溶融構造を付着させる。テープ１４２が得られる。ライナー１５０は、キャスティング輪１６０の表面と接触し、キャスティング輪と溶融流れとの間に挿入される。しかしながら、ライナー１５０をこの工程に使用することは任意である。従って、溶融構造をキャスティング輪の表面上に直接付着させることができる。ライナーは、工程の後半において、例えばニップロール１７０において本発明のテープの片面に連続的に貼ってもよい。
キャスティング輪は、典型的には、一体化された溶融構造の温度よりも低い温度に保たれる。典型的には、この温度は、５〜１５０℃（好ましくは３０〜１０５℃）の範囲の温度である。
図１に図示したようなテープが製造される場合には、接着剤層１６及び１８は、基材層１２を被覆する。これによって、目的に合う温度履歴を有し、その温度履歴の結果として様々な物理的特性を有するキャリヤー付きテープを製造することができる。出願人は、この特徴を提供するその他のテープ及びその製造方法を知らない。
ポリプロピレンのようなある基材材料に対して、溶融構造物を徐々に冷却して凝固させることは、基材を脆くする結果につながることが見出された。この方法で製造されたテープは、手で引き裂くことができる。しかしながら、一体化された溶融構造物が、急速に冷却され、凝固した場合には、より延性の高い基材になる、この方法で製造されたテープは、手で引き裂かれたときに、高い破断点伸び及び伸長性を有する。
エアーナイフ１６５は、所望により、ライナー１５０に対し、溶融した一体化構造物に力を与えるために使用してもよい。
次いで、一体化された構造物は、キャスティング輪１６０とニップロール１７０との間で「ニップ」される。所望により、一体化された構造物は、その後、一連のローラー１７１、１７２、１７３を通ってロール１８０のように巻き上げられてもよい。代わりに、ライナーをテープから除去し、ロール１８０のようにそれ自体に巻き上げてもよい。ライナーは、所望であれば、回収し、再使用できる。次いで、当該技術分野で公知の従来技術を用いて、所望の幅及び／又は長さのテープに切断することができる。
所望であれば、幾つかの追加工程を任意に実施してよい。従って、例えば、テープは、一軸配向又は二軸配向であってもよく、（熱や電磁照射等によって）後硬化されてもよく、また種々の粘着性低下剤をまぶしてもよい。更に、この時にＬＡＢコーティングを適用してもよい。
実施例
本発明を、以下の無制限の実施例により更に説明する。他に記載がないかぎり、全ての量は重量部で表されている。
他に記載がないかぎり、以下の試験方法を用いた。これらの実施例において、記載のテープは、以下の試験方法により特徴付けられる。
ＡＳＴＭ−Ｄ３３３０：剥離角度９０°及び１８０°でのステンレス鋼（ＳＳ）及びポリプロピレン（ＰＰ）に対するテープの剥離接着及びテープのライナーの剥離接着；
ＡＳＴＭ−Ｄ３６５４：室温及び高温での、２．５４ｃｍ×２．５４ｃｍ（１インチ×１インチ）の試料の剪断破壊；
ＡＳＴＭ−Ｄ４１２：破断点引張伸び
実施例１
本発明の同時押出感圧接着テープを、３マニホールド押出ダイを使用して製造した。内部流路は、導入路、主マニホールド及び最終ランドからなっていた。ダイは、手動で調整される柔軟性のあるリップ、及び２つの独立に調整された温度域を、それぞれのダイの半分に一つ有していた。接着剤Ａ用のダイオリフィスは、２５．４ｃｍ（１０インチ）の幅を有し、そして基材形成材料用のダイオリフィスは、３０．５ｃｍ（１２インチ）の幅を有していた。両方のオリフィスは、約０．３８ｍｍ（０．０１５インチ）の高さに切断されていた。ダイは、３つの導入口と３つのマニホールドを含んでいた。この例において、Ａが不連続な接着剤層、Ｂが基材、そしてＣが不連続な接着剤層であるＡＢＣ構造、すなわち、その間に縦方向の隙間を有する縦ストリップを製造した。
熱溶融ＫＲＡＴＯＮ（商標）接着剤再溶融加工装置からの移送管を「Ａ」導入部に取り付けた。これは、熱溶融合成ゴムＰＳＡ装置に取り付けられたドラムメルターからなっていた。グラコ・エルティーアイ（Graco LTI）（カリフォルニア州モンテレー所在）により設計及び製造されたドラムアンローダーを、１００重量部のシェル・クラトン（Shell KRATON（商標））１１０７コポリマー及び７７重量部のウイングタック（商標）粘性付与剤からなる予備配合した合成ゴムＰＳＡを再溶融及びポンプ輸送するために用いた。ＰＳＡ配合物を溶融及びポンプ輸送するために、ドラムアンローダーは、加熱盤及び一体型のギアポンプを有していた。これは、溶融流れを２つのギアポンプに供給し、接着剤の流れＡ及びＣを与えた。流れＡは、１０ｃｍ³／回転の容量を有するポンプによりポンプ輸送し、そして流れＢを、５．５ｃｍ³／回転の容量を有するポンプによりポンプ輸送した。キャリヤー樹脂を加工するための直径３．１７５ｃｍ（１．２５インチ）のシングルスクリュー押出機（ニュージャージー州セダーグローブ所在のキリオン・エクストルーダー・インコーポレイティッド）からの移送管を、ダイの「Ｂ」導入部に取り付けた。この押出機は、本例に用いたテネシー・イーストマン（Tennessee Eastman）製のテナイト（TENITE（商標））ポリプロピレン樹脂を加工するために、一段式の一枚羽根を用いた。この押出機のバレルを、電気的に加熱し、そして空気冷却した。
上記した押出装置を以下の温度及び速度で作動させた。
ダイ温度＝１６６℃（３３０°Ｆ）
ギアポンプ温度＝１６６℃（３３０°Ｆ）
ＰＳＡドラムアンローダー温度＝１６６℃（３３０°Ｆ）
基材温度＝２１℃（７０°Ｆ）
移送管温度＝１６６℃（３３０°Ｆ）
基材押出スクリュー速度＝５０回転／分（ｒｐｍ）
接着剤Ａギアポンプ速度＝５．５ｒｐｍ
接着剤Ｂギアポンプ速度＝７ｒｐｍ
３マニホールドダイを、クロムメッキされたキャスティング輪（ロールＡ）の表面の３．０ｃｍ（１．２インチ）以内のダイオリフィスにほぼ水平な状態で据えつけた。シリコーン被覆紙ライナーは、ダイオリフィスの前のロール周囲の約１／４のロール表面と接触するように、ロールＡに巻かなかった。ライナーが、ロールＡにより動かされ、オリフィスを通って移動するにつれて、溶融組成物はライナー上に置かれる。この段階は、溶融物と入ってくるライナーとの間の空気の取り込みが最小限になるよう静電ピンニングにより助成される。ロールＡの温度は、ロール内部を通る循環水によって調節される。ロールＡは、直径３０．５ｃｍ（１２インチ）であった。ニップロール（ロールＢ）は、ウェブ上のニップとして作用し、その後のウェブ取扱工程からウェブ張力を隔離した。ロールＢは、直径３０．５ｃｍ（１２インチ）であり、１．３ｃｍ（０．５インチ）のシリコーンゴムで被覆されていた。ロールＢも、その内部を通る循環水によって温度調節した。
実施例１中のウェブ取扱装置を、以下の温度及び速度で作動させた。
ウェブライン速度：８ｍ／分（２６フィート／分）
完成したテープは、１．０ｃｍ（０．４インチ）の縦方向の隙間によって、分断された接着剤Ａの幅２．５ｃｍ（１インチ）のストリップを有していた。
本発明の範囲及び目的から離れることなく本発明の様々の修飾及び変更が当業者によって明らかになるであろう。TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coextruded double-sided pressure sensitive adhesive tape and a solventless process for producing these tapes.
Background of the Invention
Double-sided pressure sensitive adhesive tapes are known. In general, a double-sided pressure sensitive adhesive tape comprises two pressure sensitive adhesive layers bonded to both sides of a substrate which itself comprises several layers of material.
Several manufacturing techniques for composite pressure sensitive adhesive tapes are also known. One technique comprises a multi-stage solvent coating process. Another technique comprises a multi-stage hot melt coating process. In each of these techniques, the individual layers that make up the composite tape are formed sequentially. Thus, these methods are time consuming and labor intensive. The solvent coating process requires special handling and use of equipment to minimize harm to workers and the environment. In both processes, the tape is subjected to harsh processing conditions (eg, high temperature, solvent atmosphere, etc.) during tape manufacture, which results in non-extension, tear resistance, heat resistance and / or resistance to withstand the harsh conditions of the manufacturing process. Alternatively, it is essential to use a water-resistant base material. However, this limits the use of polymeric materials as substrate material so that the substrate material is oriented and / or sufficiently thick to withstand the harsh conditions of the manufacturing process.
Attempts to reduce many of the steps include the application of coextrusion. Such techniques are described in many publications. For example, U.S. Pat. No. 3,415,920 (Lee et al.) Discloses a method for producing a polyolefin encasement type adhesive fiber by coextruding an adhesive and a polyolefin sheath. Japanese publication 46-21120 (Hori et al.) Melts and extrudes a flow of thermoplastic synthetic resin and a flow of adhesive, directs the two flows of resin through a single die, and separates the separate layers of each flow. A method of forming a tape having a single fluid flow having an adhesive on one side is disclosed. U.S. Pat. No. 3,823,211 (Colombo) discloses a method of co-extruding a synthetic foam / synthetic resin substrate structure.
U.S. Pat. No. 4,214,261 (Bazin et al.) Discloses a multilayer polypropylene film that can be produced by coextrusion. This further discloses that the adhesive can still be applied onto the multilayer film.
U.S. Pat. No. 4,379,806 (Korpman) discloses a method for producing a two-layer pressure sensitive adhesive tape. In one step, a tacky thermoplastic rubber / resin pressure sensitive adhesive and a normally non-tacky thermoplastic resin substrate are coextruded to provide a tape having an adhesive only on one side. In another method, a blown layered film of substrate and adhesive is extruded. The film is then folded so that the substrate film joins itself. The adhesive and substrate each have a torque value of about 100 m-g and 1000 m-g when rotated at 74 revolutions per minute (RPM) at 420 ° F. in a Brabender torque tensile tester. Further, the adhesive is bonded to the substrate through “an intermediate linking layer formed by controlling the penetration of each component during the coextrusion of the film forming composition and the adhesive composition” (second paragraph, second paragraph). 3-7 lines).
U.S. Pat. No. 4,888,075 (Freedman) discloses an all-plastic multilayer liner and surface material for pressure sensitive labels, tapes, and the like, and a method for making such a liner and surface material. The liner / surface material is coextruded from a suitable coextrusion die such as, for example, a Cloeren “vane” die (2nd paragraph, lines 56-61). Thereafter, the pressure sensitive adhesive is either moved by the adhesive from the release liner (6th paragraph, lines 14-22) or the subsequent application process (6th paragraph, lines 23-29 and FIG. 3A). Applied to liner / surface material.
European Patent Application No. 0 411 820 (Wood et al.) Discloses a reinforced pressure sensitive adhesive tape and a method for its production. The tape comprises a substrate having a plurality of ribs that are at least partially fitted into one of its major surfaces. A pressure sensitive adhesive is provided on at least one surface of the substrate. The substrate and reinforcing ribs are coextruded together and then an adhesive is applied.
There have also been attempts to co-extrude the multilayer double sided adhesive tape directly into the nip formed between the two solid surfaces. This technique is not very satisfactory because the extrudate adheres significantly to one of the solid surfaces due to the pressure on the extrudate when it is in the nip. Once glued, it is difficult to remove the adhesive.
Although these prior art tapes are useful, their manufacture and conversion to adhesive tapes generally involve a series of continuous processes or special operations that increase the cost and complexity of manufacture. The tape disclosed in the publication has an adhesive only on one side. Where a tape having an adhesive on both sides is disclosed, the entire tape is produced only by a multi-stage process rather than by a single melt processing process.
Adhesive tapes, generally referred to as double-sided adhesive tapes, having a pressure sensitive adhesive layer on two sides and generally having a substrate between the adhesive layers are known. Generally, the adhesive layer is not substantially coextensive. However, in some cases, one adhesive layer has the same extent as the substrate, while the other adhesive layer has a smaller extent than the substrate so that the substrate portion is exposed. In this case, the base material has a knob. Such tapes are used as closures for diapers and personal hygiene products. Such tapes are produced by a continuous coating process and the so-called “zone coating” technique. International Publication WO 93/07228 describes a method for producing a double-sided adhesive tape having a pressure-sensitive adhesive layer melt-processed at the same time and a carrier film melt-processed at the same time, and a double-sided adhesive tape produced by the method. Yes. The carrier film can be continuous or discontinuous (see page 11, lines 7-8 and claim 11), but the adhesive layer can be discontinuous (ie non-coextensive). There is no teaching or suggestion of what can be done. International Publication WO 92/19447 relates to a single-sided pressure sensitive adhesive tape having a non-coextensive adhesive layer (see FIGS. 4 and 5).
Summary of invention
The present invention provides a novel composite integrated pressure sensitive adhesive tape and a novel method of manufacturing such a tape.
Briefly summarized, the composite tape of the present invention comprises a substrate having first and second major surfaces, a first layer of a normally tacky pressure sensitive adhesive on the first major surface, Comprising a second layer of a standard tacky pressure sensitive adhesive on the second major surface. The substrate is discontinuous and at least one of the adhesive layers is discontinuous. The adhesive layer and the substrate are coextruded simultaneously. At least one of the substrate and the adhesive layer is not coextensive with one another and is often referred to as “non-coextensive”. In other words, at least one of the base material and the adhesive layer is discontinuous in the lateral direction so that the constituent members of the composite tape are not coextensive. As used herein, the term “discontinuous in the transverse direction” means that such a layer has a groove or gap in the longitudinal direction (ie, machine direction) along the region where the adjacent substrate or other adhesive layer extends. It means having. The grooves are arranged along the outside of the layer and / or are arranged inside the layer as desired. In this specification, the tape of the present invention is referred to as “double-sided tape” to indicate the presence of adhesive on both outer surfaces.
Briefly summarized, the composite tape of the present invention is manufactured by the following steps:
a) supplying first and second melt streams of pressure sensitive adhesive composition:
b) supplying a melt flow of the substrate-forming material;
c) At least one of the substrate and the adhesive layer having the flow combined and having a first layer of the pressure sensitive adhesive composition, a base material forming material layer and a second layer of the pressure sensitive adhesive composition in this order. Providing a single integrated melt structure in which one does not have the same extent;
d) cooling the molten structure.
Typically, the combined streams are deposited on a support surface or carrier and then cooled to form a composite tape. Typically, the melt streams are melt processed simultaneously and then deposited on the support surface without passing the molten composite material between the nips. Thus, while one surface of the molten composite material is in contact with the support, the other surface of the molten composite material is free, i.e. not in contact with another solid surface. In this aspect of the invention, adhesion problems due to nip of the molten structure are avoided. Preferably the support surface used in this new process comprises a release liner. In this case, both surfaces of the support surface may be brought into contact with cooling means maintained at a temperature lower than the melting point of the composite structure. The tape, preferably after cooling, is pinched, rolled up, slit and / or cut to the desired width and / or length as desired, if desired.
The carrier layer is not limited to a specific thickness because it is melt processed simultaneously with the production of the composite tape. Thus, if desired, it can be a very thin layer (eg, typically 8 μm or more).
The present invention provides several special aspects. For example,
The present invention provides a composite integrated tape having a pressure sensitive adhesive on both sides where the adhesive layer and substrate are simultaneously bonded by melt processing;
The present invention makes it possible to provide a composite integrated double-sided tape having a desired substrate between adhesive layers;
The present invention has the desired properties (eg, hand tearability or dispensibility) by simply changing the nature and amount of the components used and / or the processing conditions used. Makes it possible to produce tapes easily;
The present invention eliminates the various working, processing and solvent recovery steps encountered in the multi-stage process described above by providing a single-stage solvent-free manufacturing process;
The present invention provides a consistent manufacturing method in which the raw material is loaded at one end and the finished product is obtained from the other.
[Brief description of the drawings]
The invention will be further described with reference to the accompanying drawings:
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of one embodiment of the tape of the present invention in a direction transverse to the machine direction during tape manufacture;
FIG. 2 is a cross-sectional view of another embodiment of the tape of the present invention transverse to the machine direction during tape manufacture;
FIG. 3 is a schematic diagram of a system used to produce the tape of the present invention;
FIG. 4 is a cross-sectional view parallel to the machine direction of a die assembly that can be used to manufacture the tape of the present invention;
These idealized drawings are not drawn to scale, but are merely illustrative and not limiting.
Detailed Description of the Invention
The tape of the present invention comprises at least two adhesive layers and a base material, and the base material and the adhesive layer are simultaneously merged together by melt processing to form an integrated composite structure.
The tape of the present invention is provided in several aspects. For example, as shown in FIG. 1, the tape 10 comprises a substrate 12 having a first adhesive layer 14 on a surface 11 and a second adhesive layer 16 on a major surface 13. Can do. The second adhesive layer 16 has longitudinal grooves 17 and is not non-coextensive with the first adhesive layer 14 and the substrate 12. The tape 10 may be slit in the machine direction along the longitudinal groove 17 to form a knob. As will be seen below, the tape 10 is a strip of tape that is slit at any location (eg, center, end, etc.) along the longitudinal groove 17 as desired and has an exposed substrate edge. If desired, it can be wound into a roll. The obtained strip can be cut in the transverse direction to form a tape knob that allows the exposed portion of the substrate 12 to function as a knob.
FIG. 2 represents another embodiment in which a tape 20 comprising a substrate 12, a first adhesive layer 14 and a second adhesive layer 16 on a peelable liner 150 is shown. The major surface 11 of the substrate 12 is coated with an optional intermediate layer 22, for example a tie layer, and the major surface 13 is coated with an optional intermediate layer 24. In the embodiment shown, the adhesive layer 16 is non-coextensive with the substrate 12 so as to have longitudinal grooves 17 along the sides of the tape 20. By slitting the tape 20 at the center of the adhesive layer 16, two tapes having knobs along one side are provided. If desired, the resulting tape may be cut in the transverse direction to form a tape strip having a knob on one side.
Furthermore, in each aspect, each adhesive used may be the same or different from each other. By using a general adhesive as the adhesive layer, a tape having basically the same adhesiveness and adhesive properties on both sides is obtained. However, different adhesive materials may be used if different tackiness and / or adhesion is desired.
Note that the tape of the present invention may use multiple adjacent adhesive layers on one or both sides of the substrate, as shown by layers 22/14 and 24/16 in FIG. To do. This structure provides flexibility to the tape design and structure, for example, allowing the supply of tapes with high tack surfaces that exceed high shear adhesion. Although this discussion relates to the adhesive tape of FIG. 2, it is contemplated that multiple adhesive layers may be used in any aspect of the present invention. Furthermore, if desired, various embodiments of the substrate may also be supplied as a plurality of layers.
It should also be noted that any layer of the tape of the present invention may be the same or different thickness as the other layers. The exact thickness of these layers is not critical to the invention, but is usually at least 1 μm thick.
Pressure sensitive adhesives useful in the present invention include standard tacky pressure sensitive adhesives known in the art. Such an adhesive may be a foamed adhesive if desired. Adhesives useful herein are those that are extrudable and generally not amorphous, although not a prerequisite. Furthermore, preferred adhesives are standard tacky pressure sensitive adhesives (at room temperature).
Useful pressure sensitive adhesive compositions are fluid or pumpable at the temperature at which the tape is melt processed (e.g., typically between 90 <0> C and 300 <0> C). Furthermore, these adhesive compositions are those that do not decompose or gel at the temperatures used during melt processing. Useful adhesive compositions also generally have a melt viscosity of 1 poise to 100,000 poise. As used herein, the term melt viscosity refers to the viscosity of the molten material at the processing temperature used.
Adhesives generally fall into the following categories:
Random copolymer adhesives such as those based on acrylate and / or methacrylate copolymers, alpha-olefin copolymers, silicone copolymers, chloroprene / acrylonitrile copolymers, etc .;
Block copolymer adhesives such as those based on linear block copolymers (ie, AB and ABA types), star block copolymers, comb block copolymers and the like;
Natural rubber adhesive.
Descriptions of useful pressure sensitive adhesives can be found in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 13, Wiley-Interscience Publishers, New York, (1988). Additional descriptions of useful pressure sensitive adhesives can be found in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 1, Wiley-Interscience Publishers, New York, 1964). Other pressure sensitive adhesives useful in the present invention are described in the patent literature. Examples of these patents include U.S. Pat. No. Re24,906 (Ulrich), U.S. Pat. No. 3,389,827 (Abere et al., Paragraphs 4-5), and 4,080,348 (Korpman). No. 4,792,584 (Shiraki et al.), No. 4,833,179 (Young et al.) And No. 4,952,650 (Young et al.).
Commercially available pressure sensitive adhesives are also useful in the present invention. Examples of these adhesives include HM-1597, HL-2207-X, HL-2115X and HL-2193 from HB Fuller Company, St. Paul, Minnesota. Includes hot melt pressure sensitive adhesive available as -X. Other useful commercially available pressure sensitive adhesives include those available from Century Adhesives Corporation, Columbus, Ohio.
The substrate useful in the present invention comprises a polymer material that is extrudable. Useful substrates are fluid or pumpable at the temperature at which the tape is melt processed; do not degrade very much at such temperatures; have a melt viscosity in the range of 1 poise to 100,000 poise.
The substrate layer can be any desired thickness from a very thin thickness (eg, about 1 μm) to a very thick thickness (eg, about 500 μm or more). When the substrate is used to form a tab in a finished closure tape, the substrate is preferably about 8-12 μm thick.
Many organic materials are useful as substrates. Examples of these materials include polyolefins (for example, linear low density polyethylene, very low density polyethylene, low, medium and high density polyethylene, polypropylene, foamed polyolefins, copolymers of polypropylene and ethylene, blends of polyolefins (polypropylene / Polyethylene blends and polypropylene / polystyrene blends), polyurethanes, foamed polyurethanes, polystyrene and foamed polystyrene, vinyl materials (for example, ethylene vinyl acetate, polyvinylidene dichloride and polyvinyl chloride), polyesters, polymethyl Methacrylates and block copolymers (including, for example, AB and ABA block copolymers) are included. Blends and mixtures of these materials may be used as the substrate.
The tape of the present invention may incorporate one or more intermediate layers between the substrate and the adhesive layer. This intermediate layer may comprise one material useful as a substrate. Typically, but not absolutely necessary, the intermediate layer is thinner than the substrate. Thus, the intermediate layer has a thickness in the range of 1 to 500 μm, typically 1 to 5 μm. These materials must meet the same processing conditions as the substrate material in order to be useful here.
Specific examples of materials useful as the interlayer include ethylene / vinyl acetate copolymer (preferably containing at least about 10% by weight vinyl acetate units), CXA ™ 3101 available from DuPont. Carboxylated ethylene / vinyl acetate copolymers such as ethylene and methyl acrylate copolymers such as POLY-ETH ™ 2205 EMA available from Gulf Oil and Chemicals Co., Dow Ethylene / acrylic acid copolymer available from Dow Chemical Company, SURLYN ™ (copolymer of ethylene and methyl acrylate) available from DuPont, available from Mitsubishi Chemical Company Maleic anhydride modified polymer Polyolefins containing polyolefins such as reolefins and uniformly dispersed vinyl polymers such as VMX ™ resin available from Mitsubishi Chemical Company (for example, total An ethylene / vinyl acetate based product FN-70 with a vinyl acetate content of 50%, an ethylene / vinyl acetate based product containing dispersed polymethyl methacrylate, having a vinyl acetate content of 23% and a methyl methacrylate content of 23%. Product JN-70, etc.), POLYBOND ™ (considered as a polyolefin grafted with acrylic acid) available from BP Chemicals Inc., Quantum Chemicals Inc. PLEXAR ™ (considered as a polyolefin grafted with polar functional groups) available from Quantum Chemicals Inc., ethylene such as PRIMACOR ™ available from Dow Chemical Company Copolymers with acrylic acid and copolymers of ethylene and methacrylic acid, such as NUCREL ™ available from DuPont.
If desired, inorganic materials may be used on either the substrate, one or both adhesive layers, and / or the intermediate layer. Examples of useful inorganic materials include calcium carbonate, titanium dioxide, glass beads or bubbles, polymeric beads or bubbles, metal particles, flame retardants, fibers, pigments, and the like.
If desired, a low tack back glue (LAB) may be melt processed into or on one or both of the outer adhesive surfaces 18 and 19. The resulting structures still show pressure sensitive adhesive properties, but they may be somewhat inferior to those without LAB. However, in order to be melt processed, the LAB must be extrudable under the conditions used during tape manufacture. However, LAB can also be applied by conventional coating techniques after the tape is coextruded. LAB materials useful herein include polyolefins, cured silicones, polymethylpentane, poly 1-octene, silicone and polyethylene blends, fluorochemical and polypropylene blends, polyethylene, polyurethane, or polyolefins or similar polymers. Includes a grafted fluorochemical.
Examples of suitable LAB materials are described in the literature. See, for example, U.S. Pat. Nos. 2,532,011 (Dahlquist et al.); 2,607,711 (Hendricks); and 3,318,852 (Dixon).
In each embodiment, the adhesive layer, the base material layer, and any intermediate layer are simultaneously melt processed. As used herein, the term “melt processing” means that the molten material is pumped and formed into a structure. As used herein, the term “co-extrusion” refers to simultaneous melt processing of multiple melt streams and merging the melt streams into a single integrated structure prior to cooling the melt stream. Preferably, the melt stream is extruded from a single extrusion die.
The tape of the present invention comprises a base layer having at least three layers, that is, at least two adhesive layers on both sides, and at least one of the base layer and the adhesive layer is the same as the other two layers. Does not spread. If the adhesive stream is not coextensive with the substrate, it is typically merged into the substrate forming material stream in the die or at the die exit. If the other adhesive flow is not coextensive with the substrate, it can be merged with the substrate forming material flow in the feed block, in the die or at the die exit. When these streams are merged in the die, these streams are either upstream of the exit orifice (often referred to as “standard land die”) or exit orifice (often referred to as “zero standard land die”). ) Together. However, in all cases, the melt streams are merged together near the die exit.
The tape of the present invention preferably has at least one non-coextensive melt flow of the pressure sensitive adhesive composition and substrate forming material and any other melt processable material flow near the exit of the extrusion die. May be manufactured by a melt processing technique that merges together to form an integrated structure. The melt flow of other materials may be conveniently merged with the adhesive flow in the practice of the present invention. The novelty of the melt processing technology is that the tape is manufactured as follows:
a) providing first and second melt streams of pressure sensitive adhesive composition;
b) supplying a third melt stream of the substrate-forming material;
c) merging the streams to provide an integrated melt composite structure having a first layer of pressure sensitive adhesive composition, a layer of substrate forming material, and a second layer of pressure sensitive adhesive composition in this order. And
d) The melt stream is cooled to obtain a composite tape.
Typically, the merged streams are deposited on one side of the support surface and cooled to form a composite tape before passing through the nip.
Preferably, the tape is manufactured using a coextrusion technique in which various melt streams are sent to an extrusion die outlet and then merged together in the vicinity of the outlet. A coextrusion technique useful in the present invention is schematically illustrated in FIG. 3, in which the substrate and one adhesive layer are non-coextensive. In FIG. 3, extruders 100, 110 and 120 are shown. Extruders 100 and 110 supply a melt stream of first and second pressure sensitive adhesive pressure sensitive adhesive compositions 102 and 112 to feed block 130 and manifold 140. The extruder 120 feeds a melt stream 122 of substrate forming material to the feed block 130. It should be further understood that, if desired, a single extruder can be used to feed the pressure sensitive adhesive composition to the feed block, for example where the adhesive layers have the same composition. If only one extruder is used, the melt stream is divided into several (eg, two or more) streams of adhesive for use in the tape.
The feed block 130 merges the melt flow into a single flow path and is suitable for use to extrude a flow having the same extent. Because the flow is laminar, the individual layers of each material are kept at this point. Preferably, the ratio of the melt viscosity of any material used here as a layer to the melt viscosity of any other material used here as a layer is in the range of 10: 1 to 1:10, more preferably Is in the range of 3: 1 to 1: 3, and most preferably in the range of 2: 1 to 1: 2. As the melt viscosity ratio changes, the low viscosity material moves to the high shear portion of the extrusion die, creating a region where this material is present in high concentration. The feed block delivers or transports the freshly integrated melt structure to the extrusion die 140 where it is reduced in height and increased in width to provide a relatively thin and wide structure, and then non-coextensive. Merged with adhesive flow.
The extruders 100, 110 and 120 have a “pump” function that delivers the melt stream to the extrusion die. The use of a precision extruder is not important for processing. However, the screw design of the extruder will affect the performance of the extruder giving good melt quality, temperature uniformity, throughput, etc. Numerous useful extruders are known, and single and twin screw extruders, batch-off extruders, and the like are known. These extruders are Davis-Standard Extruder, Inc. (Pawcatuck, Connecticut), Black Clawson Company (Fulton, NY) (Fulton), Berstorff Corp (North Carolina), Farrel Corporation (Connecticut), and Moriyama Manufacturing Works Limited (Moriyama Mfg. Works, Ltd.) ) (Available in Osaka, Japan).
Once the melt stream exits the pump, it is typically transported first through transport tubes and / or hoses. It is preferable to minimize the residence time in the tube to eliminate problems such as changes in melting temperature. This is due to various techniques including minimizing the length of the tube, controlling the tube at an appropriate temperature, and using a static mixer in the tube to keep the tube at a uniform temperature. Achieved.
As known in various coextrusion die systems, it is optional to use a feedblock. Thus, for example, a multi-manifold may be used. Feed blocks and extrusion dies useful in the present invention are Cloeren “vane” die and Cloeren coextrusion die commercially available from the Cloeren Company of Orange, Texas. is there. Such dies are described, for example, in U.S. Pat. Nos. 4,152,387, 4,197,069; 4,600,550; 4,619,802; 4,780. 258; and 4,789,513 (all by Cloren). Other coextrusion dies and feedblocks are Extrusion Soy Incorporated (Chipper Falls, Winsconsin), ER-WE-PA (Georgia), John Brown Incorporated (John Brown) Inc.) from Egan Machinery Division and Walex Inc. (Pennsylvania).
The choice of feed block and / or extrusion die to be used is not critical for processing. However, it should be noted that certain factors affect the ability of the extrusion process. For example, the feed block requires the material to flow in contact through the single manifold after the junction, so the relative viscosity and workability of the material at the temperature of the single manifold must be considered. Multi-manifold dies are commonly used when the relative viscosity of the material exceeds 4: 1 or if the material is not resistant to the temperature of a single manifold. In a multi-manifold die, each material flows through each manifold to the junction. Each individual manifold is designed according to the rheology of the respective resin. Also, each manifold can be adjusted to a different processing temperature.
The multi-manifold die may be designed to have a zero standard land length so that the material does not meet up to the die lip or exit orifice. Alternatively, they may be designed with a short standard flow path. Zero standard lands are preferred when using melt flows with very different viscosities (eg, the ratio is 400: 1). If the viscosity difference is more moderate (eg, the ratio is 10: 1 or less), the high temperature and high pressure period when the melt is in the standard land is a short standard to increase the bond strength between the layers of the composite tape. Land may be convenient.
FIG. 4 represents a specific embodiment of a multi-manifold die 141 that can be used in the method of the present invention to produce the tape of the present invention. The multi-manifold die 141 consists of two manifold dies 190 through which the adhesive stream 112 and the substrate forming stream 122 pass, and one manifold die 192 through which the adhesive stream 102 passes. As shown, the die 141 does not have a standard land length, i.e., no material meets the die orifice 194.
The extrusion die 141 is such that the first side of the structure is in contact with a liner (solid support) while the second side of the structure is free (ie not in contact with other solid surfaces). The integrated melt structure is deposited on a solid support (shown here as 150 as a release liner) supplied from a roll 151. Tape 142 is obtained. The liner 150 contacts the surface of the casting wheel 160 and is inserted between the casting wheel and the melt flow. However, the use of liner 150 for this step is optional. Thus, the molten structure can be deposited directly on the surface of the casting wheel. The liner may be continuously applied to one side of the tape of the present invention, for example, in the nip roll 170 in the latter half of the process.
The casting wheel is typically kept at a temperature below that of the integrated melt structure. Typically, this temperature is in the range of 5-150 ° C (preferably 30-105 ° C).
When the tape as illustrated in FIG. 1 is manufactured, the adhesive layers 16 and 18 cover the substrate layer 12. As a result, it is possible to produce a tape with a carrier having a temperature history suitable for the purpose and having various physical characteristics as a result of the temperature history. Applicants are unaware of other tapes that provide this feature and methods of making the same.
For some substrate materials, such as polypropylene, it has been found that gradually cooling and solidifying the molten structure results in a brittle substrate. Tapes produced in this way can be torn by hand. However, when the integrated molten structure is rapidly cooled and solidified, it becomes a more ductile substrate. Tapes made in this way have a high fracture when torn by hand. It has point elongation and extensibility.
The air knife 165 may be used to force the liner 150 against the molten integrated structure, if desired.
The integrated structure is then “niped” between the casting wheel 160 and the nip roll 170. If desired, the integrated structure may then be rolled up like a roll 180 through a series of rollers 171, 172, 173. Alternatively, the liner may be removed from the tape and wound up on itself like a roll 180. The liner can be recovered and reused if desired. It can then be cut into tape of the desired width and / or length using conventional techniques known in the art.
If desired, several additional steps may optionally be performed. Thus, for example, the tape may be uniaxially or biaxially oriented, may be post-cured (by heat, electromagnetic irradiation, etc.), and may be coated with various tackifiers. Further, at this time, a LAB coating may be applied.
Example
The invention is further illustrated by the following non-limiting examples. Unless otherwise noted, all amounts are expressed in parts by weight.
The following test methods were used unless otherwise stated. In these examples, the tapes described are characterized by the following test methods.
ASTM-D3330: Tape peel adhesion and tape liner peel adhesion to stainless steel (SS) and polypropylene (PP) at 90 ° and 180 ° peel angles;
ASTM-D3654: Shear failure of 2.54 cm x 2.54 cm (1 inch x 1 inch) samples at room temperature and elevated temperature;
ASTM-D412: Tensile elongation at break
Example 1
The coextruded pressure sensitive adhesive tape of the present invention was manufactured using a three manifold extrusion die. The internal flow path consisted of an introduction path, a main manifold and a final land. The dies had a flexible lip that was manually adjusted, and two independently adjusted temperature zones, one on each half of the die. The die orifice for Adhesive A had a width of 25.4 cm (10 inches), and the die orifice for the substrate forming material had a width of 30.5 cm (12 inches). Both orifices were cut to a height of about 0.018 inches. The die included three inlets and three manifolds. In this example, an ABC structure in which A is a discontinuous adhesive layer, B is a substrate, and C is a discontinuous adhesive layer, ie, a longitudinal strip with longitudinal gaps between them, was produced.
A transfer tube from a hot melt KRATON ™ adhesive remelt processor was attached to the “A” inlet. This consisted of a drum melter attached to a hot melt synthetic rubber PSA device. A drum unloader designed and manufactured by Graco LTI (Monterrey, Calif.) Is loaded with 100 parts by weight Shell KRATON ™ 1107 copolymer and 77 parts by weight Wingtack ™ ) A pre-blended synthetic rubber PSA consisting of a thickener was used for remelting and pumping. In order to melt and pump the PSA formulation, the drum unloader had a heating plate and an integral gear pump. This fed the melt stream to the two gear pumps and gave adhesive streams A and C. Flow A is 10cm^Three/ Pumped by a pump with a capacity of rotation, and stream B is 5.5 cm^Three/ Pumped by a pump with a capacity of rotation. A transfer tube from a 3.175 cm (1.25 inch) diameter single screw extruder (Killion Extruder, Inc., Cedar Grove, NJ) for processing the carrier resin is connected to the die “B”. It was attached to the introduction part. This extruder used a single-stage single-blade to process the Tennessee Eastman Teniteee ™ polypropylene resin used in this example. The extruder barrel was electrically heated and air cooled.
The above-described extrusion apparatus was operated at the following temperature and speed.
Die temperature = 166 ° C (330 ° F)
Gear pump temperature = 166 ° C (330 ° F)
PSA drum unloader temperature = 166 ° C (330 ° F)
Substrate temperature = 21 ° C (70 ° F)
Transfer tube temperature = 166 ° C (330 ° F)
Substrate extrusion screw speed = 50 revolutions / minute (rpm)
Adhesive A gear pump speed = 5.5 rpm
Adhesive B gear pump speed = 7rpm
A three-manifold die was mounted approximately horizontally on a die orifice within 3.0 cm (1.2 inches) of the surface of the chrome-plated casting wheel (roll A). The silicone-coated paper liner was not wound on roll A so as to contact about 1/4 roll surface around the roll in front of the die orifice. As the liner is moved by roll A and moves through the orifice, the molten composition is placed on the liner. This stage is aided by electrostatic pinning to minimize air entrapment between the melt and the incoming liner. The temperature of the roll A is adjusted by circulating water passing through the inside of the roll. Roll A was 30.5 cm (12 inches) in diameter. The nip roll (roll B) acted as a nip on the web and isolated the web tension from the subsequent web handling process. Roll B was 30.5 cm (12 inches) in diameter and was covered with 1.3 cm (0.5 inches) silicone rubber. The temperature of the roll B was also adjusted by circulating water passing through the inside of the roll B.
The web handling device in Example 1 was operated at the following temperature and speed.
Web line speed: 8m / min (26ft / min)
The finished tape had a 2.5 cm (1 inch) wide strip of adhesive A separated by a 1.0 cm (0.4 inch) longitudinal gap.
Various modifications and alterations of this invention will become apparent to those skilled in the art without departing from the scope and purpose of this invention.

Claims

The following steps :
a) providing first and second melt streams of pressure sensitive adhesive composition;
b) supplying a melt flow of the substrate-forming material;
c) Combining the flows, having a first layer of pressure sensitive adhesive composition, a base material forming material layer and a second layer of pressure sensitive adhesive composition in this order, wherein at least one of the adhesive layers is Providing a single integrated melt structure that is discontinuous in the transverse or cross-web direction by at least one straight groove or gap along the length of the tape; and d) the melt structure Cooling the step;
A process for producing a composite tape, wherein the base material layer obtained from the base material forming material layer is continuous.

The method of claim 1, wherein the first and second pressure sensitive adhesive layers exhibit different room temperature tackiness after solidification.