TWI583758B - 黏著膠膜組合物及其用途 - Google Patents

Description

黏著膠膜組合物及其用途

本發明係關於一種黏著膠膜組合物，且特別關於一種熱熔性膠膜組合物，其應用廣泛，適合作為不同材料，特別是橡膠、發泡材等不易黏著之材料間的黏合劑。

不同材料之間，由於表面極性或表面粗糙度等性質不同，因此不易彼此黏合，特別是如具有柔軟性及彈性且表面光滑之發泡材等材料。傳統發泡材與橡膠之間的黏合工藝流程相當繁複，橡膠表面需先經過粗化、上處理劑、刷塗膠水，發泡材表面需先清潔、上處理劑、UV照射、刷塗膠水，再以人工將兩者組合黏接，製程中耗費大量的人力、物資、能源，並需要大量的生產機具配合作業，成本較高，且以人工上膠黏合之方式，對於複雜型體之黏貼，容易有錯位或是超過加工時間的現象。

此外，傳統的膠水已無法滿足現今多樣材料的黏結，且膠水中常使用如苯、甲苯、二甲苯、正己烷及揮發性有機化合物(VOC)等大量的揮發性有機溶劑，會嚴重影響環境及危害人體健康。號稱環保的無溶劑型水性黏著劑，目前雖廣泛應用於各種材料之接著，但水性膠黏劑因其加工條件限制，加上耐化性、耐水性及耐溶劑性差及材質適用性限制等缺點，需要大量的工序與各種物料搭配使用，整體製程之碳足跡並無法有效減低。

有鑑於此，目前亟需發展一種具有良好黏合性、可解決上述問題、應用範圍廣、操作簡單、環保且能有效降低生產成本的膠黏劑，以符合現今市場需求。

針對上述問題，本案發明人經過大量研究後發現一種熱熔性膠膜組合物，其具有良好的黏著性，適合作為不同材料，如橡膠、發泡材，紙等間之黏合劑，特別是對於含矽氧樹脂之橡膠、輕質發泡材這類型的難黏著材質，仍可有效黏結。

本發明之主要目的為提供一種黏著膠膜組合物，其包含以組合物之總重量計，約0.1重量%至約60重量%之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物或其組合；約30重量%至約80重量%之部分皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；約1重量%至約30重量%之完全皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；及約5重量%至約40%重量%之樹脂。

本發明之另一目的為提供一種黏著膠膜組合物之用途，其係作為用於黏結不同材料，如橡膠、發泡材、紙等之熱熔膠膜。因黏著膠膜組合物之化學特性，本膠膜於黏著後不會有水解開膠的狀況。黏結時使用本發明之膠膜，材料無需進一步底膠處理，因而具有操作方式簡單、人力需求低、加工時間短及成本較低等優點，同時因捨去刷膠的流程，可大幅減少製程中VOC的排放，符合對環境友善之要求。

在本文中，除非特別限定，單數形「一」和「該」亦包括其複數形。本文中任何和所有實施例和例示性用語(「例如」和「如」)目的僅為了更加突顯本發明，並非針對本發明的範圍構成限制，本案說明書中的用語不應被視為暗示任何未請求的方法及條件可構成實施本發明時的必要特徵。

本發明之黏著膠膜組合物中之乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)共聚物、乙 烯-丙烯酸乙酯(EEA)共聚物、部分皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物及完全皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等組分具有受熱熔化之黏結作用、較高的軟化點及良好的黏結性。

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，具有良好的柔軟性、彈性、透明性和表面光澤性、化學穩定性、抗老化、不吸水、防潮、耐水性、耐腐蝕性、耐海水、油脂、酸、鹼等化學品腐蝕、無毒、無味、無污染、防震動、回彈性及抗張力高、韌性高、良好隔熱性、保溫防寒及低溫性能優異，可耐嚴寒及曝曬等優點。在本發明使用的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中之醋酸乙烯單元的含量較佳為約10重量%至約40重量%，更佳為約18重量%至約30重量%。此外，適用於本發明中之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具有較佳約1至約30克/10分鐘，更佳約3至約18克/10分鐘之熔融指數(MI；190℃，2160克負荷下測定)。乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中之丙烯酸乙酯單元的含量較佳為約2重量%至約20重量%，更佳為約4重量%至約15重量%。此外，適用於本發明中之乙烯-丙烯酸乙酯共聚物具有較佳約1至約20克/10分鐘，更佳約3至約15克/10分鐘之熔融指數(MI；190℃，2160克負荷下測定)。上述數值皆可以包括其範圍內任意數值之較小範圍或具有任意數值。

在本發明之黏著膠膜組合物中，乙烯醋酸乙烯酯共聚物佔組合物總重量之約0.1重量%至約60重量%，較佳約5重量%至約50重量%，更佳約10重量%至約40重量%；乙烯-丙烯酸乙酯共聚物佔組合物總重量之約0.1重量%至約60重量%，較佳約2重量%至約40重量%，更佳約3重量%至約20重量%。上述含量可以包括其範圍內任意數值之較小範圍或具有任意數值，以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物之含量為例，其可佔組合物總重量之約8重量%至約46重量%，或約52重量%。

在本發明之實施態樣中，可通過不完全水解或完全水解的方式 獲得部分皂化或完全皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。舉例言之，該部分皂化或完全皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可以已知的方式由對應的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物利用皂化作用製得，其例如但不限於，使用連續或間歇之方式，在醋酸乙烯酯共聚物之溶液中添加鹼性催化劑，如氫氧化鈉、氫氧化鉀等進行反應。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物之皂化程度可由化學計量控制，即將已知醋酸乙烯酯含量(VA%)之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，依照所需之皂化程度，計算投入反應之強鹼用量。

適用於本發明中之部分皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物係具有約10莫耳%至約90莫耳%，較佳約30莫耳%至約85莫耳%，更佳約40莫耳%至約80莫耳%之皂化度(水解度)。皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具有與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物相同的特點，但是更好的抗氧氣穿透性，更高的抗張強度與耐熱溫度。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物在皂化反應後，醋酸乙烯酯側鏈上的酯基被較小的羥基(氫氧基)取代，主鏈結晶度提高，有助於提高抗張強度與熔點，而皂化所得之羥基可提供氫鍵的形成，如此有助於增加被黏著材質的適用範圍。本發明使用之用於皂化的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，較佳包含約15重量%至約40重量%，更佳為約18重量%至約30重量%之醋酸乙烯含量，及較佳約1至約30克/10分鐘，更佳約3至約18克/10分鐘之熔融指數。

適用於本發明中之完全皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物幾乎完全水解，並且具有較佳約96莫耳%以上、更佳約98莫耳%以上，最佳約99莫耳%以上的皂化度。完全皂化乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具有與部份皂化乙烯-醋酸乙烯酯共聚物相同的特點。完全皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物有接近於聚乙烯的高強度、高結晶度與高熔點，但在側鏈上帶有羥基，有助於與被黏著物間形成氫鍵，增加了使用上的彈性。本發明使用之用於完全皂化的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，較佳包含約15重量%至約40重量%，更佳為約18重量%至約30重量%之醋酸乙烯 含量，及較佳約1至約30克/10分鐘，更佳約3至約18克/10分鐘之熔融指數。

在本發明之黏著膠膜組合物中，部分皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物佔組合物總重量之約30重量%至約80重量%，較佳約40重量%至約70重量%，更佳約45重量%至約65重量%；而完全皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物佔組合物總重量之約1重量%至約30重量%，較佳約2重量%至約20重量%，更佳約3重量%至約15重量%。上述含量亦可以包括其範圍內任意數值之較小範圍或具有任意數值。

適用於本發明組合物中之樹脂可為任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者習知的樹脂，例如，但不限於環氧樹脂、不飽和聚胺基甲酸酯、矽烷終端的聚合物、乙烯酯樹脂、丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、甲基苯乙烯樹脂、聚丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氫化苯乙烯-丁二烯橡膠、苯乙烯-異戊二烯橡膠、三元乙丙橡膠、氯化橡膠、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁基橡膠、矽氧樹脂、聚乙烯、聚丙烯、脂肪族樹脂、脂環族樹脂、芳香族樹脂、脂環族樹脂、氫化脂肪族樹脂、氫化脂環族樹脂、氫化芳香族樹脂、甲基酚樹脂、萜烯樹脂、萜烯酚醛樹脂、酯化松香樹脂或其組合，較佳為聚丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯化橡膠、天然橡膠、氫化脂肪族樹脂、氫化芳香族樹脂、萜烯酚醛樹脂或其組合。在本發明組合物中，樹脂佔組合物總重量之約5重量%至約40重量%，較佳約10重量%至約35重量%，更佳約15重量%至約30重量%；上述含量亦可以包括其範圍內任意數值之較小範圍或具有任意數值。

本發明之組合物可另視需要包含添加劑，其例如但不限於交聯助劑，例如：過氧化苯甲醯、過氧化二異丙苯及其組合；補強劑，例如：氧化鎂、氧化鋅、白煙(fumed silica)、表面改質水分散型二氧化矽、表面改質親油型二氧化矽及其組合；安定劑，例如但不限於：如 N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基對苯二胺之抗臭氧劑、如2,6-二第三丁基對甲酚(BHT)之抗氧化劑、如2,4-二羥基二苯酮之UV-吸收劑及其組合。在本發明組合物中，添加劑佔組合物總重量之約1重量%至約20重量%，較佳約2重量%至約15重量%，更佳約3重量%至約12重量%。

於本發明組合物中加入交聯助劑可用於交聯聚合物鏈或促進此過程的實現。例如，在本發明組合物中加入過氧化苯甲醯作為交聯助劑，有助於提高膠膜與被黏著材料間的交聯程度，提升接著強度與耐熱特性。

於本發明組合物中加入補強劑之主要目的為改良膠膜性質。例如，在本發明組合物中加入氧化鋅、氧化鎂、白煙、表面改質水分散型二氧化矽或表面改質親油型二氧化矽等，能夠提高組合物的耐熱性、抗張強度，降低高溫流動指數，達到補強膠層的作用，提升組合物製得的膠膜對於含矽氧樹脂材質表面的黏著強度，且可使膠膜在與與生膠加硫時無需使用離型膜即具有抗沾黏特性。

於本發明組合物中加入安定劑可防止聚合物因氧化、受熱及光反應而發生劣質化(degradation)，以提供品質更穩定的膠膜。例如，在本發明組合物中加入一或多種不同的安定劑，如抗氧化劑及/或UV-吸收劑，可以達到良好的防護功能。

本發明另提供一種由上述黏著膠膜組合物製得之熱熔膠膜。本文所用"熱熔膠"一詞係敘述在室溫下為非流動性，但是在高溫下，例如50至200℃，會轉變為可流動的黏著劑組合物。本發明之熱熔膠膜的製造方法例如但不限於包含以下步驟： 將各組分原料按比例混合均勻，投入押出機以溫度約100℃至約180℃押出，押出後使用切粒機造粒，烘乾即得到熱熔膠粒。將熱熔膠粒投入製膜成形機，以溫度約100℃至約180℃熔化膠粒進行拉膜作業，膠膜拉出後以離型膜承載，收捲為圓桶狀；膠膜厚度為約0.03 mm至約0.3mm，寬度為約30cm至約120cm。

本發明之熱熔膠膠膜可再經裁切或其他方式以具有所需之任意形狀及顏色。

本發明之熱熔膠膜具有良好的黏著性，且應用廣泛，不僅適用於一般橡膠，如：天然橡膠(NR)、丁二烯橡膠(BR)、苯乙烯-丁二烯橡膠(SBS)、氫化苯乙烯-丁二烯橡膠(SEBS)、苯乙烯-異戊二烯橡膠(SIS)、三元乙丙橡膠(EPDM)、聚異戊二烯橡膠(IR)、丁基橡膠(IIR)及其組合；含矽氧樹脂之橡膠；發泡材，如EVA發泡材、天然橡膠發泡材、聚乙烯(PE)發泡材、聚丙烯(PP)發泡材、SBS橡膠發泡材、氫化苯乙烯-丁二烯橡膠(SEBS)發泡材、苯乙烯-異戊二烯橡膠(SIS)發泡材、三元乙丙橡膠(EPDM)發泡材、聚烯烴高分子發泡材及其組合；含矽氧樹脂之發泡材；及紙，如紙張、紙板、硬紙板等材料之熱熔接著。

本發明之熱熔膠膜之使用方式，例如但不限於以下方式：

1.將膠膜鋪放於生膠(uncured rubber)之上，裁切所需形體，取下離型膜，放入熱壓機，將橡膠熟化；接續將帶膠膜之橡膠片放入模具，膠膜面朝上，再將發泡材放入，蓋上加熱模具上蓋，進行熱壓，接著降溫及脫模，即可完成接著流程。

2.於已熟化之橡膠上塗刷橡膠處理劑(如大東樹脂製造之型號310NT的橡膠處理劑)，乾燥後鋪放膠膜，加熱使膠膜服貼於橡膠之上，取下離型膜；將帶膠膜之橡膠片放入模具，膠膜面朝上，再將發泡材放入，蓋上模具上蓋，進行熱壓、降溫及脫模，即可完成接著流程。

3.將膠膜鋪放於生膠之上，裁切所需形體，取下離型膜，放入模具，膠膜面朝上，再將發泡材放入，蓋上模具上蓋，進行熱壓、降溫及脫模，即可完成接著流程。

4.將膠膜鋪放於發泡材上，取下離型膜，放入模具，膠膜面朝上，再將另一發泡材放入，蓋上模具上蓋，進行熱壓、降溫及\脫模，即可完成接著流程。

綜上所述，本發明選用包含特定組分的黏著膠膜組合物，以製得一種適用於橡膠、輕質發泡材等不同材料之一體成形熔合工藝用之膠膜。使用本發明之膠膜進行熱定形加工，可得到優異的黏合強度，對於輕量化、耐磨型的材質亦可提供穩定可靠的黏合效果。相對於傳統工藝，使用本發明之膠膜可大量減少有機溶劑的使用與排放，符合環保需求，並可減少作業人力需求，減少物資、機具與能源的使用，而且適用範圍更廣泛，操作更簡易，更能符合國際品牌對於環保減廢的要求。

以下實例係例舉說明本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以所附之申請專利範圍為準。

實例

將由本發明組合物製得之膠膜與一般EVA膠膜依照以下測試方法及測試條件測試接著強度。

測試方式：

模壓後將試片(寬度約2.54公分，長度約20公分)取出，於室溫(約25℃)下放置約12小時後，使用拉力機以約200毫米/分鐘之拉伸速度，每拉開2公分紀錄一次拉力機讀數，取各點拉力數值之平均值即為剝離強度，同時觀察接著介面，判斷是否為單面脫膠、雙面脫膠、材質有無破壞等狀況。

測試條件：

橡膠熟化溫度/時間：160℃/300秒

橡膠與發泡材質熱定型溫度/時間：160℃/400秒

發泡材質壓縮比值：1.5

表1揭示使用本發明膠膜*之實際接著效果：

表2揭示使用一般EVA膠膜**之實際接著效果：

由表1及表2可知，使用本發明膠膜之實際接著結果造成發泡材質破壞，因此發泡材質與橡膠材質可以得到良好黏合；然而，使用一般EVA膠膜則造成點狀破壞、無材質破壞、單面不附膠甚至雙面脫膠等結果，因此無法達到良好的黏合結果。

Claims (12)

1. 一種黏著膠膜組合物，其包含以組合物之總重量計：約0.1重量%至約60重量%之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物或其組合；約30重量%至約80重量%之部分皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；約1重量%至約30重量%之完全皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；及約5重量%至約40%重量%之樹脂。
2. 如請求項1之黏著膠膜組合物，其中該部分皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具有約10莫耳%至約90莫耳%之皂化度。
3. 如請求項1之黏著膠膜組合物，其中該完全皂化之乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具有至少約96莫耳%之皂化度。
4. 如請求項1之黏著膠膜組合物，其中該樹脂係選自由聚丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氯化橡膠、天然橡膠、氫化脂肪族樹脂、氫化芳香族樹脂、萜烯酚醛樹脂及其組合所組成之群。
5. 如請求項1之黏著膠膜組合物，其另包含以組合物之總重量計，約1重量%至約20重量%之添加劑。
6. 如請求項5之黏著膠膜組合物，其中該添加劑係選自由交聯助劑、補強劑、抗臭氧劑、抗氧化劑、UV-吸收劑及其組合所組成之群。
7. 如請求項6之黏著膠膜組合物，其中該交聯助劑係選自由過氧化苯甲醯、過氧化二異丙苯及其組合所組成之群。
8. 如請求項6之黏著膠膜組合物，其中該補強劑係選自由氧化鎂、氧化鋅、白煙、表面改質水分散型二氧化矽、表面改質親油型
9. 二氧化矽及其組合所組成之群。 如請求項1至8中任一項之黏著膠膜組合物，其係用於形成黏合選自由橡膠、發泡材及紙所組成之群的材料之膠膜。
10. 一種如請求項1至8中任一項之黏著膠膜組合物之用途，其係作為用於黏合選自由橡膠、發泡材及紙所組成之群的材料之膠膜。
11. 如請求項10之用途，其中該橡膠係選自由含矽氧樹脂之橡膠、天然橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、氫化苯乙烯-丁二烯橡膠、硫化橡膠、苯乙烯-異戊二烯橡膠、三元乙丙橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁基橡膠及其組合所組成之群。
12. 如請求項10之用途，其中該發泡材係選自由含矽氧樹脂之發泡材、乙烯-醋酸乙烯酯發泡材、天然橡膠發泡材、聚乙烯發泡材、聚丙烯發泡材、苯乙烯-丁二烯橡膠發泡材、苯乙烯乙烯/丁烯苯乙烯橡膠橡膠發泡材、異戊橡膠發泡材、三元乙丙橡膠發泡材、聚烯烴高分子發泡材及其組合所組成之群。