TW460559B

TW460559B - A method of improving an adhesive article

Info

Publication number: TW460559B
Application number: TW089101083A
Authority: TW
Inventors: John David Whiteman
Original assignee: Rohm & Haas
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2001-10-21
Also published as: CN1191315C; US6235344B1; AU758223B2; CN1264725A; EP1026216A2; AU1352700A; EP1026216A3

Description

460559 五、發明說明π) 本發明係關於改良包含至少一層紙張原料面層與至少一層黏合劑層之黏合物件的方法。更特定言之，本發明係關於改良包含至少一層紙張原料面層與至少一層黏合劑層之黏合物件的方法，其中該黏合劑層包含一種壓敏性黏合劑及内有空隙的乳膠粒子。有各種的壓敏性黏合劑（以下稱為n PSA")可用在其中PSA 之透明性通常為訴求性質的膠帶和標籤應用中，尤其是在使用透明面料的應用t 。如果PSA是透明的，則其不會危害面料或黏合物件所附著基質的看透性，也不會對最终產物有美學上的減損。當透明PSA無法完成或PSA顏色不穩定的應用中，調配者通常會加入填充物，例如著色黏土和便宜的顏料，以便均勻地著色PSA。紙膠帶（例如防護膠紙）、紙標籤和再貼紙係利用纸作為面料層且有至少一層PSA層塗用在至少一部份紙張原料面層上而製得。如果所用的紙太輕或品質不佳，或者，如果 P S A流過紙張原料面層，則紙物件面料上之印刷的透明性和外觀就會消失。此外，如果紙物件應用的基質露出面料，則纸物件之外覲就會受損。因此，希望能找到這種外觀問題的解決方法，其不致損害PSA之黏合性質（包括黏著性、剝離黏合性和抗切強度）至無法接受的程度，並且不會對加工設備（如用來切割膠帶捲或剪裁標籤紙料的壓力裁斷刀和閘刀）造成磨損。一個可行的解決方法就是將不透明劑，例如二氧化碳、碳酸鈣、燒黏土、高嶺土、氡化鋅、空心玻璃珠、内有空

460559 五'發明說明（2) 隙的乳膠粒子在製紙程序f添加至紙張原料面層中，或是作為紙面料上的塗層。對膠帶或標籤製造商而言，這種解決方法有一個可能的缺點，就是製造商可能無法控制造纸業者或加工業者如何將不透明劑提供（類型、含量、成本等等）到紙上。另一個可能的缺點，尤其是在再貼纸應用中，就是如果只有在流出黏合劑才伴隨不良外觀而這種黏合劑層又只應用在小部分紙張原料面層時，則將不透明劑添加至紙張原料面層就很浪費且耗成本。申請者已發現將特定不透明劑添加至黏合劑層而非添加至紙張原料面層的一個優點*尤其是在製造商想要控制黏合物件之美學性質的應用中或在黏合劑層只應用在一部份紙張原料面層的應用中。申請者已發現一個解決不透明性問題的方法，其實際上可改良黏合劑層之抗剪切強度而不會過份損及黏合劑層的黏著性和剝離黏合性。相對於傳統不透明劑，例如二氣化鈦、碳酸鈣、燒黏土 '高嶺土和氡化鋅（都有2 . 0 - 6 . 5的Moh硬度），申請者的解決方法亦降低了對通常用於製造紙膠帶、紙標籤及再貼紙之加工設備的磨損程度。 U, S.專利5，0 4 5，5 6 9揭示具有至少1微米（1 , 0 0 0毫微米）平均直徑且較佳有多空隙之空心、高分子、丙烯酸酯、難炼的、本身具黏性、不溶於溶劑的、溶劑可分散的彈性 PSA微球體。由於U. S.專利5, 0 4 5, 5 6 9之空心微球體有相當低的Tg (低於-2 0 °C )，所以該空心微球體本身可用來作為一種黏合劑。因此，這些空心微球體為可延展的且可以折

4 6 0 5 5 9 五、發明說明（3) 疊，因此對黏合劑層之不透明性並沒有幫助。發明敘述本發明是改良黏合物件之方法，包括下列步驟： a. 提供至少一層紙張原料面層；以及 b. 將至少一層黏合劑層應用在至少一部份紙張原料面層上，其中該黏合劑層包含至少一種壓敏性黏合劑。在將黏合劑層應用於紙張原料面層之前，以黏合劑層在乾燥前之總重量為基準，將内有空隙的乳膠粒子以1重量％至 8 0重量％之内有空隙的乳勝粒子固體的含量没入黏合劑層。可用於本發明之内有空隙的乳膠粒子的粒子大小直徑為1 0 0毫微米至2，0 0 0毫微米，空隙比例為1 0 %至7 5 %，且玻璃轉移溫度至少2 0 °C。當在本文使用時，“面料” 一詞係指黏合物件之紙背襯層。在紙標蕺方面，面料是指標籤之紙部分，且不包括任何防黏襯墊。在紙膠帶（如防護膠紙）方面，面料是指膠帶之紙部分。當在本文使用時，“再貼紙”一詞係指其上已應用黏合劑之紙，其在應用於某基質之後，容許有位置的再調整，同時展現出高剝離黏合性及抗剪切強度，並顯示從大多數基質可乾淨除去。本發明之紙張原料面層為可任何種類的紙或其他傳統用於製造黏合物件（膠帶、標籤及再貼紙）之纖維性物質。該紙層可視需要塗佈一種不透明劑，包括可用於本發明之内有空隙的乳膠粒子。紙張原料面層之厚度係由最終應用方

460559 五、發明說明（4) 式（膠帶、標籤、再貼紙）及製造條件來決定。紙張原料面層可為彩色的。藉由將内有空隙的乳膠粒子混入黏合劑層，實際上可使用重量較輕或較薄之紙面料。本發明之黏合劑層最少包含至少一種P S A和内有空隙的乳膠粒子。可用於本發明之壓敏性黏合劑黏合劑包括所有的傳統P S A，包括但不限定於：熱熔黏合劑、溶劑底溶液橡膠黏合劑、苯乙烯-丁二烯橡膠乳液黏合劑及丙烯酸系黏合劑。除了聚合物成分之外，黏合劑調配物亦可包含傳統添加劑，包括但不限定於：增黏劑、填充物、濕潤劑、界面活性劑、聚結劑、流變學改性劑、增稠劑、防腐劑及消泡劑。本發明之要點為將内有空隙的乳膠粒子混入黏合劑層中。以PSA固體重量為基準，該内有空隙的乳膠粒子可以1 重量％固體至8 0重量％固體之含量直接混入黏合劑調配物中。較佳地是，以P S A固體重量為基準，該内有空隙的乳膠粒子以5重量％固體至5 0重量％固體之含量混入。更佳的是，以P S A固體重量為基準，該内有空隙的乳膠粒子可以 1 0重量％固體至2 5重量％固體之含量混入。如果該内有空隙的乳膠粒子係以少於1重量％固體之含量混入，該内有空隙的乳膠粒子將無法提供黏合物件所需之不透明性。如果該内有空隙的乳膠粒子係以大於8 0重量％固體之含量混入，則内有空隙的乳膠粒子將過份損害黏合劑性質，尤其是黏合劑層之黏著性及剝離。可用於本發明之内有空隙的乳膠粒子具有1 〇〇毫微米至

O:\62\62263.PTD 第8頁 460559 五、發明說明（5) 2，0 0 〇毫微米之粒子大小直徑和1 0 %至7 5 %之空隙比例°較佳的是’可用於本發明之内有空隙的乳膠粒子具有5 0 0毫微米至1，1 ο 〇毫微米之粒子大小。粒子大小直徑小於1 〇〇毫微米或大於2，0 0 0毫微米之内有空隙的乳膠粒子無法提供黏合劑層適當的不透明性。較佳的是，可用於本發明之内有空隙的乳膠粒子具有一種單一空隙。内有空隙的乳膠粒子之粒子大小與空隙比例可由已知傳統技術來決定’包括顯微鏡檢查法及由Brookhaven儀器公司（Hoetsville， New

York)所供應之Brookhaven BI-90型粒子填料器’其利用一種似彈性光散射（quasi-elastic light scattering)技術來測量粒子的大小。可用於本發明方法之内有空隙的乳膠粒子具有至少2 〇 °C ，且較佳為至少5 0。(：之玻璃轉移溫度，其係藉由差示掃瞄量熱法以2 0 t之速率所測量。更高的玻璃轉移溫度會得到較硬的粒子，其較不可能折疊而且對不透明性也沒有幫助。可用於本發明之内有空隙的乳膠粒子可藉由已知於相關技藝之傳統聚合方法來製備，例如所揭示於u. S.專利 3,784,391 ;4,798,691 ;4,908,271 ;4,972,000 ;以及日本專利申請書60/223,873 :61/62510 :61/66710 ; 61/86941 ; 62/127336 ; 62/156387 ; 01/185311 ; 0 2 / 1 4 0 2 7 2。該内有空隙的乳膠粒子較佳係根據U. S.專利 4,427,836 ; 4,469,825 ; 4,594, 363 ; 4,880,842 ;及 5, 4 94, 9 7 1 來製備。

O:\62\62263.PTD 第9頁五、發明說明（6) 為了將内有空隙的乳膠粒子混入黏合劑層，可將PS A和其他黏合劑成分添加至其中，充分混合以便使該内有空隙的乳膠粒子平均分散於調配物中□該黏合劑調配物可藉由直接或移膜塗佈而照舊應用於紙張原料面層上。實例實例1 -黏合劑調配物之製備可用於本發明方法之黏合劑調配物係利用一種丙烯酸系 P S A及表1所示之不透明劑所製得：不透明剞粒子大+ 空隙比例 T- ROPAQUE HP-1055 大約 55% socc 空心球色料 !，000毫过米 (26.5%固體）] ROPAQUE HP-543 大約 43% >5〇T 空心球色料 500毫微米 (30.0%3 體）！

Ai

K 可購自Rohm andHaas Company ( Philadelphia, PA)。 CarbnuxTM CCLI碳酸朽；於漿，可購自ECC International Inc_ (Roxwell, Georgia)，其係用來作為比較實例不透明劑。不透明劑係與丙烯酸系PSA以機械攪拌器混合3 0分鐘並平衡1 2小時。表2表示控制實例（二種不同的丙烯酸系P S A )、碳酸鈣含量為為1 0 %和1 5 %之比較實例（固體重量/固體PS A重量）及兩種空心膠乳粒子（其各為1 0 %和1 5 %含量）（固體重量/固體

O:\62\62263.PTD 苐10頁 460559 五、發明說明（7) PSA重量）等的調配物。表2 :黏合劑調配物 1 控制實例 2 控制實例 3a 比較實例 3b 比較實例 4a 4b 5a 5b '^烯k系黏合劑1 100.0 克 — __ — - - - S嬙酸系黏合劑2 — loo.o 1 100.0 克 100.0 克 100-0 克 1GO.O 克 _克 Too.o 克 Carbilux CCLI — 13.3 克 19.9 克 — - — ROPAQUE HP-1055 — — - — 37.7 克 56.6 克一 ROPAQUE HP-534 — — — — 33.3 克 50.0 克訾你丨2 -試驗樣品之製備黏合劑調配物1 ' 2、3 a ' 3b、4a ' 4 b、5 a及5 b係以 0 . 0 0 1叶伯德塗板器（B i r d a p p 1 i c a t o r )在6 0 #無溶劑防黏襯墊上鑄塑，並在1 8 0 °F乾燥5分鐘。然後將經乾燥之黏合劑調配物移膜塗佈至具有光筒（light roller)之50#電子數據處理紙。然後將已塗佈黏合劑之紙切成1吋寬的長條，並在試驗削先调濕。 f例3 - 9 0 ° 剝離黏合性謎.龄剝離黏合性是在標準速率和條件下，以某控制角度剝離下來時，每單位寬度所需用來斷裂PSA與表面之間結合的力。依據實例2所製備之試驗樣品的9 0 °剝離黏合性係利用英斯特朗張力試驗儀（Instron tensile tester)在不鏽鋼（ss)和高密度聚乙烯（HDPE)面板上，利用PSTC-2試驗附件進行。在不鏽鋼面板上之試驗係以1分鐘、2 0分鐘、2 4

O:\62\62263.PTD 第Π頁 460559 五、發明說明（8) 小時及1星期等停留時間來進行。H D P E 面板之試驗則是在 2 0分鐘、24小時及1星期等停留時間來進行《所得結果列於表3。實例4 -互扣（L ο ο ρ )黏著性試驗互扣黏著性試驗可讓最終使用者評估黏合劑之黏著性或濕潤性，並提供黏合劑的“快黏”指數。依據實例2所製備之樣品的互扣黏著性試驗係利用英斯特朗張力試驗儀在不鏽鋼（ss)和高密度聚乙烯（HDPE)上，利用1994 TLMI試驗L - I Β 2試驗附件進行（除了樣品長度調整為5吋之外）。所得結果係列於表3。實例5 -剪切黏合試驗剪切黏合係測量黏合劑在同時施加於黏合劑表面之負重下，仍維持黏附的支持力。依據實例2所製備之試驗樣品的剪切黏合試驗係利用修正後適用於1 . 0吋寬樣品，1 . 0平方吋試驗面積及施加1公斤重量的PSTC-7 (程序Α)試驗附件進行。所得結果係列於表3。實例6 -不透明性試驗由本發明之内有空隙的乳膠粒子所提供之不透明性係由目測檢查ν下列各項之不透明性而做性質上的評估： (a)在醋酸酯薄板a上塗佈黏合劑調配物2 (控制實例）與 4b至乾燥厚度1米爾； (b )將黏合劑調配物3 a (比較實例）、3 b (比較實例）、 5a及5b塗用於透明的薄膜上至同樣的乾燥厚度；或 (c)應用於一印刷基質之紙標籤，其中該紙標籤上已塗

O:\62\62263.PTD 第12頁 460559

玉、發明說明（9) 罔黏合劑2 (控制實例）、4 a及4 b -所得結果列於表3 * 表3

1 拄制 •實例 2 控制實例 3a 比較實例 3b 比較實倒 4a 4b 1 5a 5b 1 卯。剝離农合性 ⑼吋） SS： 1分錢 0.73 A trace AFB 2.6 Α/+ (1)(PF) 2.1 A 2.0 A 1.8 A/+ ⑴(PF) 17 A/十 (1)(PF) 1,7 A 1.7 A 20分餚 0.80 A 23 A* -2.6 A 2.0 A；+ (1KPF) 2.2 A/+ ⑴(PF) 1.8 A 1.9 A l.S A L7A } 24小時 0.91 A 3.0 A/+ 2.4 A 2.5 A 2.3A/+ (a)(PF) 2-0 A；十 οχρη 2.0 A 2.0 A 1星期 0‘S9 A 撖量 AFB 2.8 A 2.5 A 2,5 A 2.5 A (2.5)·* PF 2.1 A 1.9 A HDPE 20分餑 0.29 A L4A 1.3 A 1.3 A L2A 1.3 A 1.3 A 1.3 A 24小時 0.35 A 1.6 A 1.5 A 1.6 A 1.5 A 1.6 A 1.5 A 1.6 A 1星期 0.08 A叫 1.8 A 1.8 A (2.2) ** PF (2.2)** PF (2.3)** PF 1,8 A (2.2)** PF 互扣勒著性 (碲/吋） Ss 1.7 A 4.8 A* 4.0 A* 3.9A 1.3 A 1.3 A 1.3 A 1.3 A HDPE 0.65 A Ζ6ΑΊ 2.4 A 2.1 A 1.6 A 1.7 A 1.5 A 1.6A 知切黏合性 (小時） 3.7 C 9.5 C 21.8 C 26.5 C 16.8 C 23.6 C 17.0 C 27.3C 不透明性 (目測敘述）無白i 無白£ 透明至微白色透明至微白色白色白色白色白色八=黏合破壞 AFB=從背被的黏 PF=紙破壞 •噪音試驗 **有夺值之PF 合刑破壞 ί 第13頁

O:\62\62263.FTD 460559 五、發明說明（ίο) — (4 a、4 b、5 a及5 b )中，相對於控制實例（1 、2 )及相對於比較實例（3 a、3 b )，其改良了黏合劑的不透明性。添加本發明之内有空隙的乳膠粒子至黏合劑調配物（4 a、4 b、5 a及 5 b)中，改良了黏合劑調配物之剪切黏合性而不會過份損害黏合劑調配物之其他黏合性質（剝離黏合性和互扣黏著性）。

O:\62\62263.PTD 第14頁

Claims

[^告 ^|6Q559_ 六、申請專利範圍 1 . 一種改良黏合物件之方法，包括： a. 提供至少一紙張原料面層； b. 將至少一黏合劑層塗覆於至少一部份之該紙張原料面層上，其中該黏合劑層包含至少一種整敏性黏合劑；改良之處包括：以該壓敏性黏合劑之固體物重量為基準，將1重量?6 至8 0重量％之内有空隙的乳膠粒子固體添加至該黏合劑層中，該粒子具有1 0 〇毫微米至2 , 0 0 0毫微米之粒子直徑， 1 0 %至7 5 %之空隙比例及至少2 0 t；之玻璃轉移溫度。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該内有空隙的乳膠粒子具有500毫微米至1，100毫微米之直徑。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中以該壓敏性黏合劑之固體重量為基準，該内有空隙的乳膠粒子係以5重量％固體至50重量％固體之含量存在。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中以該壓敏性黏合劑之固體重量為基準，該内有空隙的乳膠粒子係以1 0重量 %固體至25重量％固體之含量存在。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該内有空隙的乳膠粒子具有至少50 °C之玻璃轉移溫度。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該内有空隙的乳膠粒子具有一致的空隙。 7 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該壓敏性黏合劑是一種丙稀酸系黏合劑_ 8 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該物件是膠帶。

O:\62\62263.PTD 第15頁 4 60559

第16頁