TWI507495B - 具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物及其應用 - Google Patents

具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物及其應用 Download PDF

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具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物及其應 用
本發明係有關一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,可應用於薄膜商標(film label)之製備。
市面上常見薄膜商標(film label)所用之黏著膠,其為壓克力感壓膠(acrylic pressure sensitive adhesive,PSA),通常分為溶劑型(solvent type)及乳化型(emulsion type)。然而隨著環保趨勢日溢高漲,溶劑型感壓膠在受到嚴格的限制下,乳化型壓克力感壓膠(以下簡稱乳膠)已成為市場上的主流。
一般薄膜商標的生產流程包括,乳膠塗佈、乾燥、面材貼合及捲曲等。其分為三層結構,分別是下層的離形層(release liner layer),中間層的感壓膠層(PSA layer)及上層的面材層(亦是印刷層)。緊接著,依所需要的圖樣(pattern)印刷在薄膜商標的印刷層上。印刷工程簡單分為印刷、斬形(die-cutting)、剝除(剝除不要的部份)及捲曲等。在薄膜商標在印刷過程中,最常見的品質抱怨之一就是的斬形(die-cutting)不良,如溢膠(adhesive bleeding)及膠絲太長導致黏刀而停機。原因為斬刀切入上層的面材層,進入中間層的感壓膠層(PSA layer)斬斷感壓膠後斬刀拉回,但因感壓膠太軟,於是少部份的感壓膠黏在斬刀上被帶到印刷面,造成印刷面受到污染及黏膠藕斷絲連導致剝除不良。
一個好的薄膜商標必須同時考慮初期力(tack)及黏著力(peel strength)。此時,設計者會將乳膠玻璃轉移溫度(Tg)設在較低的 溫度,使乳膠的分子具有較佳的流動性,當薄膜商標貼於被貼物時,能在短時間即能產生瞬間黏著力,稱之為初期力(tack)。另一面,當薄膜商標貼於低表面能材質(low surface energy substrates)時,如聚丙烯(polypropylene,PP)或聚乙烯(polyethylene,PE),通常添加增黏樹脂(tackifier),來提其高黏著力(peel strength)。
事實上,要達到好的初期力及高黏著力而又不會產生上述不良等問題不是一件容易的事。其原因為乳膠在較低玻璃轉移溫度(亦是膠較軟)增加初期力及添加增黏樹脂來提高黏著力時,亦是造成斬形時斬刀黏刀的原因,導致印刷面受到污染及黏膠藕斷絲連剝除不良。
為解決上述問題,本發明係有關一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,適用於薄膜商標(film label)的應用。
本發明係有關一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,可應用於薄膜商標(film label)上,其組成包括:(a)具有C4~12烷基的丙烯酸酯單體70~90phr(part per hundred);(b)具有含乙烯基酯(vinyl esters)單體4~10phr;(c)單獨聚合體之玻璃轉移溫度為10℃以上的可共聚合單體5~15phr;(d)含α,β不飽和羧酸基(carboxyl group)可共聚合單體1~5phr;(a)+(b)+(c)+(d)總量為100phr。相對於(a)+(b)+(c)+(d)=100phr使用(e)反應型界面活性劑,其使用量為0.5~3.0phr;並添加適量之去離子水、引發劑及緩衝劑,採用乳化聚合法製成 半成品之後,再添加(f)增粘樹脂(tackifier)15~35phr,係相對於(a)+(b)+(c)+(d)=100phr而言。即可形成本發明一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物產品。
本發明所得到一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,使用於薄膜商標(film label)時,可得到高黏著力與斬形特性效果。
本發明之一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,其組成包括:
(a)「C4~12烷基的丙烯酸酯單體」,係指丙烯酸丁酯、丙烯酸-2乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸異癸酯或丙烯酸月桂脂,其可單獨或者2種以上的混合使用。為獲得低玻璃轉移溫度且良好的黏著性,較佳為丙烯酸丁酯、丙烯酸-2乙基己酯,其使用量範圍為70~90phr。
(b)「具有含乙烯基酯(vinyl esters)單體」,係指乙烯基丁酸酯、丙烯乙酸酯、乙烯基異丁酸酯或醋酸乙烯酯,其使用量範圍為4~10phr。
(c)「單獨聚合體之玻璃轉移溫度為10℃以上的可共聚合單體」,係指C1~4烷基甲基丙烯酸酯(alkyl methacrylate)、丙烯腈(acrylonitrile)、苯乙烯(styrene),其可單獨或是2種以上的混合物,較好的是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯,其使用量範圍為5~15phr。
(d)「含α,β不飽和羧酸基(carboxyl group)可共聚合單體」,係指丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸(maleic acid)、富馬酸(fumaric acid)、衣康酸(itaconic acid)、巴豆油酸(crotonic acid)、單烷基馬來酸(mono alkyl maleic acid)、單烷基富馬酸(mono alkyl fumaric acid);其可單獨或是2種以上的混合使用。較佳者為丙烯酸或甲基丙烯酸,其使用量範圍為1~5phr。
本發明所使用的(e)「反應型界面活性劑」,其包括磷酸酯類(phosphate ester functionalities),例如MAXEMULTM 6112、MAXEMULTM 5011或MAXEMULTM 5010,由美國Uniquema公司出品;以及聚氧基乙烯基烷苯基醚硫酸銨鹽類(polyoxyethylene alkylphenyl ether ammonium sulfate),其可為HITENOL BC-10TM、HITENOL BC-1025TM、HITENOL BC-20TM、HITENOL BC-2020TM或HITENOL BC-30TM,由日本Dai-Ichi Kogyo Seiyaku公司出品。
一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑,為使在乳化聚合進行時以達到乳化安定性可選用不同類型,使用量為0.2~3.0phr,(e)反應型界面活性劑之使用量,係相對於(a)+(b)+(c)+(d)=100phr總量而言。
本發明所使用的(f)「增黏樹脂」,其包括水性松香增黏樹脂(dispersions rosin tackifier),其可為SnowtackTM 765A、SnowtackTM 775A、SnowtackTM SE780G由美國Momentive Specialty Chemicals公司出品,SE-E720W、SE-E730-55、SE-E650、T-E102A由日本Arkawa Chemical公司出品。
本發明所使用的(f)「增黏樹脂」,使用量為15~35phr,(f)增黏樹脂之使用量,係相對於(a)+(b)+(c)+(d)=100phr總量而言。
一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,可藉由至少一種之引發劑、緩衝劑及去離子水參與反應。引發劑 可為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、第三丁基過氧化氫(t-butyl hydroperoxide)、偶氮雙二異丁腈(1,2-azobisisobutyronitrile)等。其使用量為0.2~0.6phr,係相對於(a)+(b)+(c)+(d)=100phr總量而言。
緩衝劑其可為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸氫鈉。其使用量為0.2-0.6phr,係相對於(a)+(b)+(c)+(d)=100phr總量而言。
本發明係有關一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,在反應槽中進行乳化聚合反應,將前述(a)具有C4~12烷基的丙烯酸酯單體、(b)具有含乙烯基酯(vinyl esters)單體、(c)單獨聚合體之玻璃轉移溫度為10℃以上的可共聚合單體、(d)含α,β不飽和羧酸基(carboxyl group)可共聚合單體、(e)反應型界面活性劑混合而成,並添如適量之去離子水、引發劑及緩衝劑共同存在下,加溫受熱而開始反應,形成乳膠粒子。乳化聚合反應溫度為70~85℃,反應時間為5~10小時後,經冷卻至室溫加入氨水調整pH值為7-8,形成半成品,再添加(f)增黏樹脂,即可形成本發明一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物產品。
以下實施例係針對本發明一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物之製備舉例說明而已,並非用來限制本發明之保護範圍。
【實施例1】
首先將108.8g的丙烯酸-2乙基己酯單體[組成(a)]、150.4g 的丙烯酸丁酯單體[組成(a)]、12.8g醋酸乙烯酯[組成(b)]、41.6g丙烯酸甲酯[組成(c)]、3.2g丙烯酸單體[組成(d)]、3.2g甲基丙烯酸單體[組成(d)]、均勻攪拌製備成A溶液。
另取95.4g的去離子水及26.0g的20% MAXEMULTM 6112[組成(e)]均勻攪拌製備成B溶液。
將A溶液倒入B溶液持續攪拌製備成預乳化C溶液。
另取30.0g的去離子水製備成D溶液。
另取147.6g的去離子水、1.6g碳酸氫鈉及1.6g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成E溶液。
將D溶液倒入乳化聚合設備,其包括:攪拌器、溫度計、加熱器、迴流冷凝管、五頸及一公升圓底瓶中。加熱至80℃時,將E溶液及C溶液分別在240分鐘喂入乳化聚合設備。然後將溫度升至85℃,維持90分鐘後冷卻至室溫,加入10%氨水3g調整pH值為7.5,形成半成品;再添加120g SnowtackTM 775A增黏樹脂[組成(f)],即可形成本發明一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物產品,其物理性質如下,固成份為53%,黏度為400cps,乳膠粒徑為250nm。
【實施例2】
首先將168.4g的丙烯酸-2乙基己酯單體[組成(a)]、90.72g的丙烯酸丁酯單體[組成(a)]、16.0g醋酸乙烯酯[組成(b)]、38.4g丙烯酸甲酯[組成(c)]、3.2g丙烯酸單體[組成(d)]、3.2g甲基丙烯酸單體[組成(d)]、均勻攪拌製備成A溶液。
另取95.4g的去離子水及26.0g的25% HITENOL BC-1025TM[組成(e)]均勻攪拌製備成B溶液。
將A溶液倒入B溶液持續攪拌製備成預乳化C溶液。
另取30.0g的去離子水製備成D溶液。
另取140.6g的去離子水、1.6g碳酸氫鈉及1.6g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成E溶液。
將D溶液倒入乳化聚合設備,其包括:攪拌器、溫度計、加熱器、迴流冷凝管、五頸及一公升圓底瓶中。加熱至80℃時,將E溶液及C溶液分別在240分鐘喂入乳化聚合設備。然後將溫度升至85℃,維持90分鐘後冷卻至室溫,加入10%氨水3g調整pH值為7.5,形成半成品;再添加120g T-E-102A增黏樹脂[組成(f)],即可形成本發明一種具有高黏著力及斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物產品。
【比較實施例1】
首先將108.8g的丙烯酸-2乙基己酯單體[組成(a)]、150.4g的丙烯酸丁酯單體[組成(a)]、12.8g醋酸乙烯酯[組成(b)]、41.6g丙烯酸甲酯[組成(c)]、3.2g丙烯酸單體[組成(d)]、3.2g甲基丙烯酸單體[組成(d)]、均勻攪拌製備成A溶液。
另取95.4g的去離子水及1.8g的聚乙二醇烷基酚醚及6.0g磺酸基-十二烷苯基醚二鈉均勻攪拌製備成B溶液。
將A溶液倒入B溶液持續攪拌製備成預乳化C溶液。
另取30.0g的去離子水製備成D溶液。
另取135.2g的去離子水、1.6g碳酸氫鈉及1.6g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成E溶液。
將D溶液倒入乳化聚合設備,其包括:攪拌器、溫度計、加熱器、迴流冷凝管、五頸及一公升圓底瓶中。加熱至80℃時,將 E溶液及C溶液分別在240分鐘喂入乳化聚合設備。然後將溫度升至85℃,維持90分鐘後冷卻至室溫,加入10%氨水3g調整pH值為7.5。再添加120g SnowtackTM 775A增黏樹脂,即可形成乳化型感壓黏著劑組成物。
【比較實施例2】
首先將108.8g的丙烯酸-2乙基己酯單體[組成(a)]、150.4g的丙烯酸丁酯單體[組成(a)]、12.8g醋酸乙烯酯[組成(b)]、41.6g丙烯酸甲酯[組成(c)]、3.2g丙烯酸單體[組成(d)]、3.2g甲基丙烯酸單體[組成(d)]、均勻攪拌製備成A溶液。
另取95.4g的去離子水及1.8g的聚乙二醇烷基酚醚及6.0g磺酸基-十二烷苯基醚二鈉均勻攪拌製備成B溶液。
將A溶液倒入B溶液持續攪拌製備成預乳化C溶液。
另取30.0g的去離子水製備成D溶液。
另取135.2g的去離子水、1.6g碳酸氫鈉及1.6g的過硫酸鉀均勻攪拌製備成E溶液。
將D溶液倒入乳化聚合設備,其包括:攪拌器、溫度計、加熱器、迴流冷凝管、五頸及一公升圓底瓶中。加熱至80℃時,將E溶液及C溶液分別在240分鐘喂入乳化聚合設備。然後將溫度升至85℃,維持90分鐘後冷卻至室溫,加入10%氨水3g調整pH值為7.5,再添加120g SE-E720W增黏樹脂,即可形成乳化型感壓黏著劑組成物。
本發明實施例1、2及比較實施例1、2使用之單體組成(a)~(d),反應型乳化劑(e)及增粘樹脂(f)比較,如下表一所示。
○:有添加 ×:未添加
【測試樣品之製作】
本發明實施例1、2及比較實施例1、2所得之乳化型感壓黏著劑,分別塗於38μm聚酯(PET)離形膜(release liner),其塗佈層厚度為20μm,放入烘箱(80℃×5分鐘),然後貼合於50μm聚酯(PET)薄膜,即可形成薄膜商標(film label)產品。
下列測試方法分別進行鋼板黏著力(性能編號1)、PE板黏著力:(性能編號2)、環狀初期力(性能編號3)、斬形特性(性能編號4),性能測試結果參照下述表二。
【測試方法】 1. 鋼板黏著力:(性能編號1)
依照ASTM D-1000標準。
2. PE板黏著力:(性能編號2)
依照ASTM D-1000標準。
3. 環狀初期力:(性能編號3)
樣品尺寸為25mm×200mm,膠面朝下,頭尾兩端25mm重疊形成環狀,使膠帶下方與鋼板恰好接觸後停止,再以300mm/min之速度上昇,求膠帶離開鋼板時之最大黏著力(kg/in)。
4. 斬形特性:(性能編號4)
樣品尺寸為15cm×2.54cm,膠面朝上,放置於拉力機平台。取斬刀8cm×0.9cm×0.42mm裝置於拉力機上,調整水平。設定拉力機的參數以0.1mm/sec的速度下切達到黏膠層,深度約18μm時,並以0.02mm/sec的速度往回至斬刀原位。當膠絲被斬刀帶上來時,會有一個反作用力,藉由測量斬刀離開膠面至最行力量歸零時所走的距離,即可視為膠絲長度。當膠絲長度愈短(μm),表示斬形特性愈好。
【測試結果】
本發明實施例1、2及比較實施例1、2物性分別依前述測試方法進行,所得結果如表二:表二、本發明實施例1、2與較比實施例1、2之物性比較表。
由此可見,本發明之一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物所製成之薄膜商標具有可得到高鋼板黏著力與斬形特性等效果。以上實施例僅用來舉例說明本發明的目的、技術內容、特點及功效,並非用來限制本發明的保護範圍。

Claims (5)

  1. 一種具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,包括: 其中(a)+(b)+(c)+(d)=100phr,(e)之使用量係相對於(a)+(b)+(c)+(d)=100phr而言,並添加適量之去離子水、引發劑及緩衝劑,經乳化聚合反應而成半成品,然後添加(f)增黏樹脂而成,(f)之使用量係相對於(a)+(b)+(c)+(d)=100phr而言;其中(d)具有含α,β不飽和羧酸基(carboxyl group)可共聚合單體,其為丙烯酸或甲基丙烯酸;其中(e)反應型界面活性劑為磷酸酯類或聚氧基乙烯基烷苯基醚硫酸銨鹽類;其中磷酸酯類反應型界面活性劑,其為MAXEMULTM 6112、MAXEMULTM 5011或MAXEMULTM 5010(美國Uniquema公司出品);其中聚氧基乙烯基烷苯基醚硫酸銨鹽類反應型界面活性 劑,其為HITENOL BC-10TM、HITENOL BC-1025TM、HITENOL BC-20TM、HITENOL BC-2020TM或HITENOL BC-30TM(由日本Dai-Ichi Kogyo Seiyaku公司出品);其中(f)增黏樹脂為水性松香增黏樹脂(dispersions rosin tackifier),為SnowtackTM 765A、SnowtackTM 775A、SnowtackTM SE780G(美國Momentive Specialty Chemicals公司出品)、SE-E720W、SE-E-730-55、SE-E-650或T-E-102A(日本Arakawa Chemical公司出品)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,其中(a)具有C4~12烷基的丙烯酸酯單體,其為丙烯酸丁酯、丙烯酸-2乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸異癸酯或丙烯酸月桂酯。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,其中(b)具有含乙烯基酯(vinyl esters)單體,其為乙烯基丁酸酯、丙烯乙酸酯、乙烯基異丁酸酯或醋酸乙烯酯。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,其中(c)單獨聚合體之玻璃轉移溫度為10℃以上的可共聚合單體,其為具有C1~4烷基甲基丙烯酸酯(alkyl methacrylate)、丙烯腈(acrylonitrile)或苯乙烯(styrene)。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之具有高黏著力與斬形特性之乳化型感壓黏著劑組成物,作為薄膜商標(film label)之用途。
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