TWI588226B - 具有薄熔體塗覆之物件及彼等之製造方法 - Google Patents

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Description

具有薄熔體塗覆之物件及彼等之製造方法
本發明係關於具有薄(亦即低厚度)熔體塗覆(例如黏著劑塗覆)之物件及製造該等塗覆之方法。
多種塗覆利用熔體塗覆法施用於基板,該等熔體塗覆法亦即如下方法,其中加熱材料至其軟化以使得該材料可流動且將該材料施用於基板,在該基板上使該材料冷卻以在其上形成熔體塗覆層。
已提出多種用於熔體塗覆材料之方法。說明性實例包括正向及逆向滾塗法、狹縫模塗法、擠拉(滴落)模塗法、擠壓接觸模塗法及擠壓壓延塗覆法。說明性滾塗法、狹縫模塗法及擠壓壓延塗覆法描述於由Donatas Satas編輯之「Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology(第3版)」(Satas & Associates,Warwick,RI,1999,第896-937頁。
低黏度(亦即小於約50 Pa-s)、低分子量(亦即小於約200,000 g/mol)熱熔體可塗覆聚合物(諸如蠟);熱熔體膠/黏著劑(例如聚醯胺、聚烯烴及聚酯);熱熔體苯乙烯嵌段共聚物PSA及低分子量可迴轉泵送之(甲基)丙烯酸酯PSA通常使用滾塗法及狹縫模塗法塗覆。此等材料在熔融狀態下呈液體狀且不需要擠壓泵送方法將該等材料傳遞至塗覆法。該等材料可能需要擠壓法來熔融及/或混合該等材料。此等方法之低塗覆重量限制為約20 g/m2至約25 g/m2 且取決於許多因素(例如分子量、拉伸/伸長黏度及剪切黏度)。
高黏度(亦即超過約50 Pa-s)、高分子量(亦即超過約200,000 g/mol)熱熔體可塗覆聚合物由於存在聚合物鏈扭結而在熔融狀態下並非液體狀且需要擠壓法進行混合、泵送及塗覆操作。該等材料之一種說明性塗覆法包括將熔融聚合物自狹縫模具中擠壓入由2個輥(其可具有整合的例如橡膠塗覆)及移動基板形成的輥隙中。若熔融聚合物有黏性,則熔體可滴落於具有離型塗覆表面之輥上且隨後經由用第二橡皮套輥將聚合物熔體夾壓於移動基板上而經層壓。第二擠壓塗覆法為Satas參考文獻中所述之壓延塗覆。此方法適合於相對較厚的熱熔體塗覆(亦即大於約0.004吋(100 μm)),相對緩慢且需要極高的夾壓壓力(超過約3000 psi(20.7兆帕))。在壓延塗覆操作中,塗覆組合物及基板穿過附著的間隙或輥隙,其中塗覆組合物及基板經壓擠在一起。該加工之說明性實例揭示於美國專利第3,783,072號(Korpman)中。
美國專利第4,167,914號(Mladota)揭示用於熱熔體黏著劑調配物之擠壓塗覆機(有時稱為壓榨塗覆),其採用小直徑旋轉桿協同較大直徑旋轉可壓縮壓輥之細長狹縫塗覆頭。桿及壓輥各自藉由馬達在預定速度下旋轉。圖1為美國專利第4,167,914號圖2之一部分的衍生且展示美國專利第4,167,914號圖2所示的一些組件,包括細長塗覆頭29,伴以腔室45連接於管道36,使得黏性熱熔體塗覆供應藉由機 動泵(未圖示)在預定壓力及速率下泵送於腔室45中以計量用於擠壓穿過由導入(lead-on)唇或邊緣46及導出(lead-off)唇或邊緣47形成之細長窄擠壓狹縫28之精確量。網22在由例如氣缸活塞支撐以施加預定壓力之壓輥49的橡膠狀彈性表面48下經受拖拉,同時亦具有可縮性。可與壓輥49之彈性表面48協同且與其形成壓輥輥隙53者為較佳具有硬光滑表面之細長圓柱形桿54,該桿可旋轉地使其大部分體積容納於導出或下游唇47之鄰接面58中具有實質上圓柱形截面之凹槽57中。桿54深入地容納於凹槽57中,使得僅約其體積上部四分之一曝露。桿54安裝於其凹槽中以便泵壓力及速率使塗覆組合物層在預定縱向及橫向拉力下自導入或上游邊緣46前進至旋轉桿54之弧形硬面而施用於網22面上,該桿不執行計量功能,因為其以相對較低的速度(諸如9至12 rpm)旋轉而壓輥及網以顯著較高的速度前進。
採用旋轉桿之網塗覆法之其他實例揭示於美國專利第4,465,015號(Osta等人),其中與擠壓頭之傳遞縫隔開且尾隨傳遞縫的擋板用作塗佈器;美國專利第4,765,272號(Mladota),其中顯然未驅動的旋轉刮刀元件用以促使低黏度組合物展佈;及美國專利第4,757,782號(Pullinen),其中相反驅動(亦即成切線反向)之旋轉桿用作用於低黏度組合物之平滑裝置。
黏著劑通常藉由表面連接於其他物質(包括各種黏著物及其他黏著劑)而黏結。壓敏黏著劑(PSA)在環境溫度下顯示長期(較佳永久)膠黏性且將在施加輕微壓力(例如藉由手 指或手壓輥)下黏附於多種基板。認可的PSA定量描述由Dahlquist準則(參見Handbook of Pressure-Sensitive Adhesive Technology,第二版,D.Satas編,Van Nostrand Reinhold,New York,N.Y.,1989,第171-176頁)給出,表明具有小於約3×105帕之儲存模數(G')(在室溫(亦即約22℃)下,在10弧度/秒下量測)的材料具有PSA特性,而具有超過此值之G'的材料不具有PSA特性。更特定言之,如本文中所用之PSA係指在使用溫度(其可不同於室溫)下具有低於Dahlquist準則之儲存模數的材料。
PSA廣泛用於大批應用。在常見組態中,PSA塗覆提供於物件所需位置上。說明性實例包括例如呈薄片或條帶形式或捲繞成捲筒形式之帶片;自黏片,例如便簽、標籤、簽名片等;容器蓋等。已開始使用多種黏著劑調配物,提供多種效能、成本及生產準則。製造PSA之材料的說明性實例包括丙烯酸系聚合物、熱塑性彈性體、天然橡膠及合成橡膠、非彈性體熱塑性聚合物等。
製造PSA塗覆或在所需表面上形成PSA塗覆之方法的說明性實例包括擠壓及溶劑塗覆。合適方法之選擇將部分取決於所用PSA調配物之性質、待形成塗覆之基板的性質、可用設備及材料等。
儘管已知多種製造熱熔體塗覆之方法,但該等方法能夠產生令人滿意的塗覆品質,亦即按需要般連續不斷,僅超出特定厚度之塗覆。需要在更高速度下產生具有較小厚度之高品質熔體塗覆。
本發明提供具有高分子量、高黏度材料之薄厚度熔體塗覆之物件及製造該等物件之方法。在一些實施例中,使用PSA塗覆獲得特定優勢。
本發明之物件可使用多種不同熔體塗覆調配物以多種組態製造。說明性實施例包括壓敏塗覆及熱熔體黏著劑塗覆。可用於本發明之調配物的說明性實例包括丙烯酸系聚合物、熱塑性彈性體、天然橡膠、合成橡膠及非彈性體熱塑性聚合物。
簡言之,本發明之物件包含具有第一表面之基板及具有第一主表面及第二主表面之熔體塗覆層,該熔體塗覆層之第一主表面安置於該基板之第一表面上。熔體塗覆層為實質上連續的且顯示所需特性,例如為PSA,提供熱熔體黏著性等。根據本發明,熔體塗覆層比先前可用的該等高分子量、高黏度材料之塗覆薄。
本發明之熔體塗覆層可由選自由以下組成之群之熔體組合物形成:(a)一或多種丙烯酸系聚合物,其具有至少約200,000之集體分子量,其中該組合物不含溶劑且含有至多約1重量%之膠凝化丙烯酸系聚合物;(b)一或多種熱塑性彈性體,其具有在適於熱熔體塗覆組合物之任何溫度下及小於100 s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於約20,000 cP之集體熔融黏度; (c)一或多種天然橡膠或合成橡膠,其中無一者為熱塑性彈性體,具有至少約200,000 g/mol之集體分子量及在適於熱熔體塗覆組合物之任何溫度下及小於100 s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於約50,000 cP之集體熔融黏度;及(d)一或多種非彈性體熱塑性聚合物,其具有約50,000 g/mol至約3,000,000 g/mol之集體分子量,其中該組合物不含溶劑。術語共同在本文中用以表述:關於整個標的塗覆組合物表述指定特性(亦即分子量或熔融黏度)。
簡言之,本發明之方法包含:(a)輸送如本文所述之熔融塗覆組合物穿過具有小於約30密耳(760微米)之厚度的模具狹縫;(b)將組合物熔體塗覆於基板上,例如使熔融組合物直接接觸具有小於約3吋(7.6 cm)之直徑的旋轉桿與支撐於支承輥上之移動基板之間的夾壓點入口側,其中夾壓點之壓力較佳使支承輥變形;及(c)在輥隙出口側獲得經塗覆基板;其中該旋轉桿及該支承輥各沿該移動基板之移動方向旋轉,亦即前向旋轉;及其中該旋轉桿以大於約20 rpm旋轉,且具有該移動基板的切向速度之約1%至約20%之切向表面速度。已驚訝地發現藉由此方法(其中該旋轉桿位於模具之傳遞狹縫中),該桿充當計量裝置且該塗覆組合物以允許形成超薄熔體塗覆的方式「向下剪切」及「塗抹」於基板上。
本發明之方法採用熔體加工,亦即將熱量及機械壓力施加於組合物上且相對移動基板以將塗覆組合物擠壓至基板上之所需位置中且擠壓至所需厚度。與通常用於塗覆高分子量、高黏度PSA及其他組合物之先前已知方法不同,不使用液體載劑介質或溶劑。因此,無需乾燥所得塗覆,因此排除可能高成本之其他操作,諸如專門的乾燥及溶劑回收系統,以及排除基板曝露於可能損壞熔體塗覆層之塗覆後處理之風險。
申請者已發現,本發明可用於製造迄今未實現的PSA材料與所選高黏度、高分子量材料之高品質塗覆。本發明之另一優勢為可使塗覆獲得迄今未實現的高速及極薄厚度之組合。因此,本發明使得能夠第一次高速生產例如具有極薄PSA塗覆之物件。所得優勢包括可能規模經濟地生產該等物件,減少所得物件成本及可能改良效能,因為可減小PSA塗覆厚度以排除材料成本、改良所得物件之其他特性(例如重量、可撓性等)。
雖然本說明書參照PSA塗覆描述本發明之方法及物件,但應瞭解本發明之優勢亦可使用其他熔體塗覆來獲得。說明性實例包括薄黏結層,例如熱塑性黏著層、薄彈性體層(例如熱塑性彈性體(TPE))及整合層。
本發明擴大熔體塗覆厚度之範圍,其可藉由聚合材料,尤其具有高分子量(例如大於200,000 g/mol)、高熔融黏度(例如大於50 Pa-s)之材料來實現。已驚訝地發現可獲得該等材料具有極低厚度之連續塗覆。因此,本發明提供迄今 未實現之顯著可能的成本節約、材料消耗量減少及可維持性增強。此外,本發明使得較薄較輕的產物成為可能。
一般而言,本發明之熔體塗覆為實質上連續的,亦即不含針孔型缺陷。在一些實施例中,本發明之熔體塗覆具有微紋理化表面(亦即該側與接觸基板之側相對)。該等熔體塗覆可顯示明顯低於具有光滑表面(亦即實質上均一厚度)之相同材料之塗覆的塗覆密度。本發明之塗覆可通常顯示塗覆密度為相同材料之平滑邊緣塗覆之塗覆密度的約60%至約95%,因此以較少成本提供黏著劑效能。除具有較大厚度(亦即具有較大塗覆重量)之外,美國專利第4,167,914號中所揭示之方法的塗覆所得物亦將顯示塗覆密度約為相同材料之平滑邊緣塗覆的95%至100%。
參考圖式進一步闡明本發明。
此等圖式未按比例且僅意欲為說明性而非限制性的。
關鍵詞及術語表
除非另有說明,否則本說明書及申請專利範圍中所使用之表述成分量、諸如分子量、反應條件等之性質的所有數字應理解為在所有情況下均由術語「約」修飾。因此,除非作相反說明,否則前述說明書及所附之申請專利範圍中所闡述的數值參數為可視熟習此項技術者利用本發明之教示設法獲得的所需性質而變化之近似值。絲毫不打算限制均等論對於申請專利範圍之範疇的應用,各數值參數至少應根據所報導之有效數位的數字且藉由應用一般捨入技術 解釋。儘管闡述本發明之廣泛範疇的數值範圍及參數為近似值,但已儘可能精確地報導特定實例中所闡述之數值。然而,任何數值均固有地含有某些必然誤差,此係由其對應之測試量測中可見的標準差所產生。
重量百分比(weight percent)、重量百分比(percent by weight)、重量%(% by weight)及其類似術語為同義詞,其係指以物質之重量除以組合物重量且乘以100之物質濃度。
由端點列舉之數值範圍包括該範圍中包含的所有數字(例如,1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)。如本說明書及所附之申請專利範圍中所使用,除非本文另作明確說明,否則單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」包括複數個指示物。舉例而言,提及含有「化合物」之組合物亦包括兩種或兩種以上化合物之混合物。如本說明書及所附之申請專利範圍中所使用,除非本文另作明確說明,否則術語「或」通常以其包括「及/或」之含義使用。
對於以下所定義之術語,除非申請專利範圍或本說明書中其他地方給出不同的定義,否則此等定義應適用。
「脂族」意謂環狀、直鏈或分支鏈飽和單價或多價烴基。
「烷基」意謂具有一至約十二個碳原子之直鏈飽和單價烴基或具有三至約十二個碳原子之環狀或分支鏈飽和單價烴基,例如甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、戊基及其類似 基團。
「伸烷基」意謂具有一至約十二個碳原子之直鏈飽和二價烴基或具有三至約十二個碳原子之環狀或分支鏈飽和二價烴基,例如亞甲基、伸乙基、伸丙基、2-甲基伸丙基、伸戊基、伸己基及其類似基團。
「大」量及「少」量意謂大量比少量多。
「(甲基)丙烯酸酯」意謂丙烯酸酯及/或甲基丙烯酸酯。
「聚合物」意謂且包括聚合物、共聚物(例如,使用兩種或兩種以上不同單體形成之聚合物)、寡聚物及其組合,以及可藉由例如共擠壓或反應(包括轉酯化)以可混溶摻合物形式形成之聚合物、寡聚物或共聚物。除非另作說明,否則嵌段共聚物及無規共聚物兩者亦包括在內。
以下縮寫用於本說明書中:AA 丙烯酸
BOPP 雙軸取向聚丙烯
BOPET 雙軸取向聚對苯二甲酸乙二酯
C 百分度
cc 立方公分
cm 公分
DMA 動態機械分析
g 公克
GPC 凝膠滲透層析
gsm 喱/平方公尺
HPLC 高壓液相層析
IOA 丙烯酸異辛酯
IOTG 巰基乙酸異辛酯
Kg 公斤
kV 千伏
LAB 低黏著性背塗
Lb. 磅
m 公尺
MD 加工方向
mL 毫升
mm 毫米
mrad 百萬雷得
Mw 重量平均分子量
N 牛頓
NR 天然橡膠
Pa-s 帕-秒
pphm 億分率
PSA 壓敏黏著劑
PTFE 聚四氟乙烯
rad/sec 弧度/秒
rev 轉數
rpm 轉/分
SI 苯乙烯-異戊二烯
SIC 應變誘導結晶
TD 橫向
THF 四氫呋喃
TPE 熱塑性彈性體
TSE 雙螺桿擠壓機
UV-C 紫外線C頻帶
μL 微升
μm 微米
說明性實施例之詳細描述
根據本發明,塗覆組合物施用於基板通常包括混合及塗覆步驟。視所用設備及技術而定,兩個加工步驟可在單個整合混配及塗覆線中進行。然而,此舉並非本發明之實踐所必需。熟習此項技術者應能夠容易地選擇合適設備及加工參數,部分取決於所用組分材料之性質。
混合
本發明可使用分批或連續混配方法產生均勻混合物熔體塗覆組合物,亦即可混溶組分及不可混溶組分兩者之域尺寸小於約0.1 μm之組合物。對於分批或連續混配,各組分可使用例如物理摻合來混配。
提供分散混合(dispersive mixing)、分佈混合(distributive mixing)或分散混合與分佈混合之組合的物理摻合裝置亦適用於製備本發明之熱熔體可塗覆材料。如上所述,可使用分批物理摻合方法及連續物理摻合方法兩者。分批法之實例包括使用以下設備:BRABENDER(使用來自C.W.Brabender Instruments,Inc.,South Hackensack,NJ之BRABENDER PREP-CENTER®單元)或BANBURYTM內部混 合及輥壓(使用來自FARREL COMPANY,Ansonia,CT之設備)。
較佳使用連續混配方法製備本發明之熱熔體可塗覆材料。連續法之說明性實例包括使用以下設備及加工類型之實例:單螺桿擠壓、雙螺桿擠壓、圓盤擠壓、往復式單螺桿擠壓及銷釘機筒單螺桿擠壓。連續法可包括使用分佈元件,諸如空穴轉移元件(例如,來自Rapra Technology Ltd.,Shrewsbury,England之CTM)及銷釘混合元件、靜電混合元件;及分散元件(例如,如「Mixing in Single-Screw Extruders,」Mixing in Polymer Processing,由Chris Rauwendaal編輯(Marcel Dekker Inc.:New York(1991),第129、176-177及185-186頁中所述之MADDOCK混合元件或SAXTON混合元件)。
為獲得相對較高產出率,連續混配尤其有利,其中PSA塗覆組合物之各組分具有迥然不同的黏度及分子量。為實現高產出率,應較佳迅速進行熔融、混合及捏和。
已知多種合適之連續混配裝置。連續混配裝置可包含單個單元或一系列互連單元。適用於本發明之連續混配裝置的說明性實例為具有一連串輸送及加工部分之雙螺桿擠壓機,諸如美國專利第5,539,033號(Bredahl等人)中所述之雙螺桿擠壓機。
可沿著連續擠壓機長度提供複數個輸入口,以便於添加熱熔體可塗覆材料之各種組分,諸如熱塑性彈性體、熱塑性塑膠、非熱塑性彈性體、(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物、 增黏劑、塑化劑及此項技術中已知的其他添加劑。經由輸入埠添加在添加溫度下為固體或在添加時為固體之材料至部分完整輸送部分。可在任何可用入口埠處添加在添加溫度下為液體或在添加時為液體之材料至熔體中。熔體泵及過濾器可作為擠壓機之組成部分或作為獨立單元存在,以便於自連續混配裝置移除黏著劑及自黏著劑流移除不希望有的污染物。
熱熔體可塗覆材料可連續混合且泵送至塗覆操作或泵送入第二容器(諸如圓筒)中以用於運輸及隨後再加工。
塗覆
本發明之說明性塗覆設備展示於圖2中。模頭110包含具有邊緣114之細長上游或導向擋板112、具有邊緣118、細長桿120及桿座122之細長下游或尾隨擋板116。導向擋板112及尾隨擋板116間隔開以界定狹縫124。導向擋板112及尾隨擋板116經組態使得邊緣114凸出超過邊緣118以界定反頜U。尾隨擋板116之邊緣尖端118實質上與桿120呈切向排列。桿120及擋板112經安置使得導向模具尖端114與桿120之間的間隙D2小於或實質上等於模具狹縫124之寬度D1,亦即擋板112與116之間的尺寸。間隙D2(有時在本文中稱為模具狹縫)為模具出口點,塗覆組合物之流動在此處不再受模具限制。間隙D2通常為約0.005吋至約0.035吋(0.13 mm至0.9 mm)。間隙D1通常為約0.005吋至約0.070吋(0.13 mm至1.8 mm)。間隙D2可具有背朝分配歧管延伸之固定距離,或具有變化距離。間隙由於自桿座及桿本身過 渡而可存在不連續性,或間隙可具有固定或單調減小的距離。如此項技術中所熟知,間隙參數將影響模具此部分之壓降。模頭110通常經定向使得桿120比邊緣尖端114更接近於基板130形成壓力輥隙N。
相比之下,如圖1中所示,在美國專利第4,167,914號之設備中,尾隨邊緣47之尖端以間隙之急劇膨脹結束,使得形成熔體塗覆調配物之儲集器,引入輥隙53中。
在本發明中,熱熔體可塗覆聚合物組合物126泵送入模頭110中,穿過狹縫124,自邊緣114與桿120之間形成的間隙計量送出。在塗覆期間,組合物126首先藉由桿120與邊緣114之作用計量,隨後由桿120在輥隙N處塗抹於網130上。在塗覆操作期間,通常形成連續塗覆珠粒128。隨著支撐於具有橡膠套133之支承輥132上的網130移動超過塗覆模具110,熔體塗覆134已形成於網130上。應瞭解,塗覆珠粒128之尺寸及形狀將部分取決於模頭110與支承輥132之間的距離、延伸超過邊緣尖端114之桿120部分的尺寸及模頭110與支承輥132之角度。
邊緣尖端114與118應潔淨且不含劃痕及毛邊,且應在25 cm長度內呈不超過1微米之直線。本發明之優勢為組件使用壽命通常較長,因為在桿、模具邊緣等上之剪切負荷減小。
在典型實施例中,支承輥132具有約8吋至約16吋(20 cm至40 cm)之直徑。
雖然支承輥132可實質上不可壓縮,但其通常具有彈性 以致在輥隙處略微變形。該變形(有時稱為模具透入)有助於實現塗覆珠粒與基板之所需均勻接觸,尤其對於細長模具狹縫、桿等可為幾英尺寬的大設備。說明性實例包括由聚矽氧橡膠製成或具有橡膠套以便於清潔熔體殘餘物之支承輥。若支承輥過軟,則該輥將易於在塗覆期間過度變形,導致該輥永久變形及所得塗覆中不可接受的不均勻性。在本發明之典型實施例中,使用具有約50至約90或90以上硬度計之邵氏A硬度(Shore A hardness)的支承輥。
在典型實施例中,支承輥132之表面變形至約1密耳至約25密耳(25微米至635微米)深。必要時,選擇操作參數以限制支承輥132之變形深度在一些情況下為至多約10密耳(380微米)、在其他情況中為至多約5密耳(125微米)、及在其他情形中為至多約1密耳(25微米)。透入量減小至實現均勻接觸所必需之最低量使得本發明中可使用相對較薄、較低撕裂或拉伸強度之基板。
為便於在塗覆期間控制溫度,支承輥可視需要冷卻或加熱。
在典型實施例中,桿120具有約0.125吋至1吋(0.3 cm至2.5 cm)之直徑。
桿120可為平滑的或具有紋理化表面。在一些實施例中,桿為平滑的或具有RA值小於約1000微吋(25 μm)之紋理化結構。在其他情況中,旋轉桿具有RA值小於約100微吋(2.5 μm)之表面紋理,且在其他情況中,桿具有RA值小於約20微吋(0.5 μm)之表面紋理。
在操作中,桿首先充當計量裝置,隨後將組合物塗抹於基板上。桿以大於約20 rpm之速度旋轉,從而具有移動基板速度之約1%至約20%、較佳約3%至約8%之有效表面速度。若桿旋轉過慢,則熔體塗覆組合物將倒退且在移動基板上產生塗覆空隙或非塗覆區域,而若桿旋轉過快,則塗覆缺陷結果(例如震顫圖案)可導致所得塗覆之不連續性。
本發明之方法可高速進行,使其適用於工業規模產品。舉例而言,該方法通常可藉由網130以超過約200英尺/分鐘(60公尺/分鐘)之速度移動穿過輥隙N來進行。在一些實施例中,網以超過約500英尺/分鐘(150公尺/分鐘)之速度移動,且在一些實施例中,網以超過約1000英尺/分鐘(300公尺/分鐘)之速度移動穿過輥隙N。
如美國專利第4,167,914號中,桿旋轉用以展佈磨損且釋放積存於輥隙中之任何粒子,且桿旋轉不僅用於計量目的,而且用於展佈磨損,同時克服任何條紋。桿用以刮除熔融聚合物且塗覆厚度取決於塗覆速度、聚合物熔體黏度、聚合物拉伸/伸長黏度、夾壓壓力等。與壓延操作類似,熔融聚合物在塗覆輥隙中計量且其餘未塗覆聚合物熔體在桿上游形成重複循環(滾壓)堆積。對於塗覆速度及厚度之主要限制為剪切力及拉伸/伸長黏度,其隨熱熔體可塗覆聚合物分子量變化。若分子量過高,則塗覆速度及可達到的低塗覆厚度將受塗覆缺陷(包括厚緣珠粒)限制。此等缺陷可為表面缺陷(例如,人字形、鋸齒形等)或塗覆空隙。
與美國專利第4,167,914號相比,使用相對較低的夾壓壓力。旋轉桿較佳經指示僅必要時透入基板及支承輥或與基板及支承輥接觸以提供與基板及支承輥之均勻接觸。若夾壓壓力過低,則熔體塗覆組合物將不能有效地濕透基板,從而產生有缺陷的塗覆效能。若夾壓壓力過高,則所得塗覆將具有「塗覆廢品」(亦即孔洞),且可產生其他塗覆缺陷。
本發明之熱熔體塗覆法為擠壓塗覆法,其為具有特定方法變化之上述旋轉桿模縫擠壓之改進。桿之旋轉速度與由模縫供應之熔融聚合物膜之厚度及由於旋轉桿/熔融聚合物膜以較低程度透入移動基板及橡膠覆蓋的支承輥中而產生的較低塗覆夾壓壓力組合實質上開拓了關於熔融黏度、熔融溫度、塗覆速度及低塗覆厚度限制之塗覆視窗(coating window)。旋轉桿與薄(例如,小於約0.030吋(760微米))聚合物熔體膜及低塗覆夾壓壓力(透入支承輥中)聯合用以精確計量本發明之熱熔體可塗覆聚合物。桿之前向旋轉速度通常為移動基板速度之約1%至約20%以提供均勻塗覆厚度及最小邊緣珠粒。
本發明之優勢為:塗覆組合物為按需要於基板上實現流動所需之流動經由施加熱量及壓力於組合物來實現。與液體介質(例如,水或揮發性有機溶劑)用以實現塗覆組合物流動且必須例如藉由乾燥自所得塗覆層移除之傳統液體介質塗覆操作不同,本發明所用之塗覆組合物可實質上不含液體介質且不使用塗覆後乾燥操作。
本發明方法優於美國專利第4,167,914號揭示內容之另一優勢為:與根據參考文獻產生之塗覆相比,可形成具有最少或不具有邊緣珠粒(亦即,沈積之熔體塗覆材料在塗覆區邊緣之變厚部分)之塗覆。當根據參考文獻製造塗覆時,形成具有顯著邊緣珠粒(例如各塗覆邊緣上之區域)產生之邊緣,該等邊緣珠粒可佔塗覆總寬度之多至10%或10%以上。為除去該等珠粒及該等珠粒提供之破壞效能,通常例如經由切縫移除外側邊緣部分,從而產生顯著廢流。相比之下,本發明之方法產生塗覆具有最少或不具有邊緣珠粒之最終產品,因此極大地減少或甚至除去廢料。
在一些實施例中,本發明之熔體塗覆具有微紋理化表面(與接觸基板側相對),其包含在加工方向上延伸的若干具有相對較厚及較薄塗覆厚度之條紋。該等所得塗覆可顯示明顯低於具有光滑表面(亦即實質上均一厚度)之相同材料之塗覆的塗覆密度。本發明之塗覆可通常顯示塗覆密度為相同材料之光滑表面塗覆之塗覆密度的約60%至約95%。Mladota中所揭示之方法的所得塗覆將顯示塗覆密度約為相同材料之平滑邊緣塗覆的95%至100%。塗覆厚度之變化可藉由光學方式,例如量測所得塗覆之比較光澤;及藉由直接物理方式,例如用測徑規量測厚度來評估。該等條紋之實例可見於圖3及4中,其中可見網130上之熔體塗覆134表面138上之條紋136。儘管該等條紋可隨著熔體塗覆鬆弛(尤其若塗覆物件經受壓縮,例如捲繞成輥形式)而趨向於減少,但常常可觀察到塗覆材料之殘餘準線。
塗覆組合物
可用於本發明之熔體可塗覆組合物包括選自由以下組成之群之彼等材料:(a)一或多種丙烯酸系聚合物,其具有至少約200,000之集體分子量,其中該組合物不含溶劑且含有至多約1重量%之膠凝化丙烯酸系聚合物;(b)一或多種熱塑性彈性體,其具有在適於熱熔體塗覆之任何溫度下及小於100 s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於約20,000 cP之集體熔融黏度;(c)一或多種天然橡膠或合成橡膠,其中無一者為熱塑性彈性體,具有至少約200,000 g/mol之集體分子量及在適於熱熔體塗覆之任何溫度下及小於100 s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於約50,000 cP之熔融黏度;及(d)一或多種非彈性體熱塑性聚合物,其具有約50,000 g/mol至約3,000,000 g/mol之集體分子量,其中該組合物不含溶劑。
必要時,可添加一或多種合適添加劑以改變所得熔體塗覆層之特性。該等添加劑之說明性實例包括顏料;填充劑,諸如玻璃或聚合泡沫或珠粒(其可膨脹或未膨脹);疏水性或親水性二氧化矽;碳酸鈣;玻璃或合成纖維;化學及物理發泡(起泡)劑;韌化劑(toughening agent);增強劑;阻燃劑;抗氧化劑;及穩定劑。該等添加劑以足以獲得所需最終特性之量添加。
(a)丙烯酸系聚合物
在一些實施例中,熔體塗覆層包含一或多種具有至少約200,000之分子量的丙烯酸系聚合物,且具有小於約25 g/m2之塗覆重量。在一些該等實施例中,熔體塗覆層實質上不含增黏劑、油及塑化劑。必要時,該等實施例之熔體塗覆層可具有小於約21 g/m2、小於約17 g/m2、小於約13 g/m2或甚至小於約9 g/m2之塗覆重量。
在熔體塗覆層包含一或多種丙烯酸系聚合物之實施例中,丙烯酸系聚合物可具有至少約500,000、在一些情況下至少約800,000且必要時甚至至少約1,000,000之集體分子量。
必要時,熔體塗覆層可基本上由一或多種丙烯酸系聚合物組成。在一些實施例中,熔體塗覆層包含選自由丙烯酸異辛酯之聚合物及共聚物組成之群之丙烯酸系聚合物。可用於本發明之其他丙烯酸系聚合物描述如下。
低T g (甲基)丙烯酸酯單體。可藉由本發明之方法塗覆之一類聚合材料為熱熔體可塗覆(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物。熱熔體(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物含有一或多種低Tg(甲基)丙烯酸酯單體。適用低Tg(甲基)丙烯酸酯單體之實例包括選自由非第三烷基醇之(甲基)丙烯酸酯組成之群之單官能不飽和單體,其烷基包含約1至約18、較佳約4至約12個碳原子。當均聚合時,較佳(甲基)丙烯酸酯單體具有低於約20℃之Tg且具有如下通式(I): 其中R1為H或CH3。當R1為H時表示丙烯酸酯單體且當R1為CH3時表示甲基丙烯酸酯單體。R2廣泛選自直鏈、分支鏈、芳族或環狀烴基。R2較佳為直鏈或分支鏈烴基。烴基中碳原子之數目較佳為約1至約20,且更佳為約1至約18。當R2為烴基時,其亦可包括雜原子(例如,氧或硫)。
適用於本發明之合適低Tg(甲基)丙烯酸酯單體之實例包括(但不限於)丙烯酸苄酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸第二丁酯、丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸環己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸正十六烷基酯、甲基丙烯酸正己酯、丙烯酸異戊酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸異癸酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸異十三烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸2-甲基丁酯、丙烯酸4-甲基-2-戊酯、甲基丙烯酸1-甲基環己酯、甲基丙烯酸2-甲基環己酯、甲基丙烯酸3-甲基環己酯、甲基丙烯酸4-甲基環己酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸2-辛酯、甲基丙烯酸2-辛酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正十四烷基酯、甲基丙烯酸正十四烷基酯及其混合物。
高T g 單體。熱熔體可塗覆(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物可包括一或多種高Tg單體。本發明之高Tg單體較佳為具有大於約20℃、最佳大於約50℃之均聚物Tg且可與先前所述之低Tg(甲基)丙烯酸酯單體共聚合的單烯系不飽和單體。合適高Tg單體之實例包括(但不限於)以下一或多者:經取代之甲基丙烯酸低碳(C1至C4)烷基酯,諸如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯及甲基丙烯酸第三丁酯;丙烯酸正十六烷基酯、丙烯酸正己基酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯及甲基丙烯酸異丁酯;乙烯酯,諸如乙酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯;及新壬酸乙烯酯;環烷基之丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯;芳族或橋聯環烷基醇之丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯,諸如甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸異冰片基酯、甲基丙烯酸異冰片基酯、甲基丙烯酸4-第三丁基環己基酯、甲基丙烯酸環己酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸2-萘酯及甲基丙烯酸2-萘酯;及苯乙烯及經取代之苯乙烯衍生物,諸如α-甲基苯乙烯。其他適用的(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物包括美國專利第4,554,324號(Husman等人)及第4,693,776號(Krampe等人)中所述之乙烯基封端之聚合單體(所謂「大分子單體」),且包括具有大於約20℃之Tg及在約2,000 g/mol至約30,000 g/mol範圍內之重量平均分子量(Mw)之部分。適用之聚合部分包括乙烯基芳族聚合物,諸如聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)、聚(乙烯基-甲苯)及其異構體;或非芳族乙烯基聚合物,諸如聚(甲基丙烯酸甲酯)。
極性單體。視情況選用之極性單體亦有助於熱熔體(甲 基)丙烯酸酯(共)聚合物之機械性質。此外,該等極性單體增強所得(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物組合物之內部強化及表面親和力。適用之酸性極性單體包括(但不限於)選自單烯系不飽和羧酸、磺酸、膦酸及其混合物之彼等酸性極性單體之一或多者。該等化合物之實例包括選自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、反丁烯二酸、丁烯酸、檸康酸、順丁烯二酸、油酸、丙烯酸β-羧基乙酯、甲基丙烯酸2-磺基乙酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基膦酸、及其類似物及其混合物之彼等化合物。歸因於其可用性,尤其較佳之酸性極性單體為單烯系不飽和羧酸。當需要甚至更強的酸時,尤其較佳之酸性極性單體包括烯系不飽和磺酸及烯系不飽和膦酸。其他適用之極性單體包括N-乙烯基內醯胺,諸如N-乙烯吡咯啶酮;N-乙烯基己內醯胺;經取代之(甲基)丙烯醯胺,諸如N,N-二甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基甲基丙烯醯胺、N,N-二乙基丙烯醯胺、N,N-二乙基甲基丙烯醯胺、N-第三辛基丙烯醯胺及N-異丙基丙烯醯胺;(甲基)丙烯腈及順丁烯二酸酐。
若(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物需要PSA特徵,則對應均聚物或共聚物可經調整以具有小於約0℃之所得玻璃轉移溫度(Tg)。PSA應具有根據「Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology(第2版)」Donatas Satas著(van Nostrand,New York,1989)中所述之物理特性。尤其較佳之PSA(共)聚合物為(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物。該等(共)聚合物通常係衍生自佔至少一種低Tg(甲基)丙烯酸烷基酯單體之約40 重量%至約98重量%、較佳至少約70重量%、更佳至少約85重量%、最佳約90重量%之單體,該低Tg(甲基)丙烯酸烷基酯單體作為均聚物具有小於約0℃且較佳小於約-20℃之Tg。極性(甲基)丙烯酸酯共聚物通常衍生自佔可共聚合極性單體之約2重量%至約30重量%、較佳約2重量%至約15重量%之單體。其他乙烯基單體及作為均聚物具有大於20℃之Tg的高Tg(甲基)丙烯酸烷基酯單體可視情況與一或多種低Tg(甲基)丙烯酸烷基酯單體及極性單體一起使用,其限制條件為所得(甲基)丙烯酸酯共聚物之Tg小於約0℃。
聚合方法。在本發明之實踐中,(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物可藉由包括(但不限於)以下習知技術之技術聚合:溶劑聚合、分散聚合、乳化聚合、懸浮聚合、無溶劑本體聚合及輻射聚合(包括使用紫外光、電子束及γ輻射之方法)。起始物質可包含聚合引發劑,尤其有效聚合(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物單體之類型及量之熱引發劑或光引發劑。
溶劑聚合方法。溶劑聚合為此項技術中所熟知且描述於諸如美國專利第Re 24,906號(Ulrich)及第4,554,324號(Husman等人)之各種來源中。簡言之,藉由以下步驟進行該程序:添加單體、合適溶劑(諸如乙酸乙酯)及視情況選用之鏈轉移劑至反應容器中,添加自由基引發劑,用氮氣淨化,且使反應容器維持在高溫(通常在約40℃至約100℃之範圍內)下直至反應完成(通常約1至約20小時,視批量及溫度而定)。合適自由基引發劑為市售的,諸如來自DuPont Company之VAZO商品名下之彼等自由基引發劑。 特定實例包括VAZOTM 64(2,2'-偶氮雙(異丁腈))及VAZOTM 52。合適引發劑亦包括氫過氧化物,諸如氫過氧化第三丁基;及過氧化物,諸如過氧化苯甲醯及過氧化環己烷。
分散聚合方法。分散聚合通常以由單體、引發劑及空間穩定劑於不溶解所得聚合物之溶劑中之溶液組成的單相反應混合物形式來進行。聚合的初始階段為典型溶液聚合且聚合物鏈尺寸增大直至其變得不溶於反應混合物。隨著聚合物開始自混合物沈澱出,空間穩定劑吸附於聚合物表面上,防止聚合物粒子以其形成形式聚結。反應繼續進行直至所有單體耗盡為止,導致聚合物粒子形成,該等聚合物粒子不溶於其形成所處之反應介質。
乳化聚合方法。乳化聚合亦描述於美國專利第Re 24,906號,其中單體與乳化劑及合適引發劑一起添加至反應容器中之蒸餾水中,用氮氣淨化且在攪拌下加熱(通常至約25℃至約80℃範圍內之溫度)直至反應完成。
為易於處理及/或為以固體材料或可塗覆、可分散粉末形式使用乳化聚合之(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物,可使用習知乾燥技術噴霧乾燥乳化聚合之(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物。為製備該等粉末,乳化聚合之原料共聚物可饋入噴嘴以便將乳液噴灑於熱氣流中。水性乳液介質首先蒸發,形成濃縮原料共聚物之小液滴。隨著水性介質移除接近完成,液滴轉化成粉末粒子。參見例如美國專利第3,772,262號(Clementi)或K.Masters,「Spray Drying」,第2版,Wiley:1976。
懸浮聚合方法。(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物亦可使用懸浮聚合方法以珠粒形式製備。該等懸浮方法描述於例如歐洲專利申請案第853092號(Bogaert等人)中。此懸浮方法包含混合低Tg(甲基)丙烯酸酯單體、高Tg單體、極性單體、自由基引發劑、鏈轉移劑及其他所需添加劑以形成預混物。懸浮穩定劑(諸如糊精或糊精衍生物)與水且隨後與預混物組合形成水包油型懸浮液。所得懸浮液通常包含約10重量%至約50重量%預混物及約90重量%至約50重量%水相。隨後引發聚合,通常為熱引發,且在約40℃至約90℃之溫度下進行約2至約16小時。(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物珠粒可藉由多種方式分離且通常具有約1微米至約5000微米之直徑。與乳化法類似,可噴霧乾燥較小粒子以回收(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物。較大粒子可例如藉由簡單過濾及風乾分離。
無溶劑聚合方法。無溶劑聚合方法,諸如美國專利第4,619,979號及第4,843,134號(兩者皆頒予Kotnour等人)中所述之連續自由基聚合方法;美國專利第5,637,646號(Ellis)中所述之使用分批反應器之基本上絕熱聚合方法及美國專利第5,804,610號(Hamer等人)中所述之關於聚合封裝預黏著組合物所述之方法亦可用以製備(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物。
在此後一方法之一個較佳實施例中,0.1公克至約500公克包含低Tg(甲基)丙烯酸酯單體、高Tg單體、極性單體、引發劑及視情況選用之鏈轉移劑之可聚合混合物完全由封 裝材料包裹。在另一較佳實施例中,將預黏著組合物安置於薄片表面或一對兩個實質上平行的薄片之間。
封裝材料由當與(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物或塑化PSA組合物組合時實質上不會有害影響所需PSA特徵之材料製成。由壓敏黏著劑及封裝材料之混合物製造的熱熔體塗覆PSA與僅由PSA製造的熱熔體塗覆PSA相比可具有經改良之PSA特性。
封裝材料應適於所用聚合方法。舉例而言,在光聚合下,必需使用在實現聚合所必需之波長下足夠透射紫外輻射之膜材料。聚合可如美國專利第4,181,752號(Martens等人)中所述藉由曝露於紫外線(UV)輻射來實現。在一較佳實施例中,用具有約280奈米至約400奈米(nm)之發射光譜的超過約60%及較佳超過約75%之UV黑光在約0.1 mW/cm2至約25 mW/cm2之強度下進行聚合。
在另一較佳無溶劑聚合方法中,根據美國專利第4,181,752號中所述之技術,藉由光引發聚合方法製備本發明之(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物。低Tg(甲基)丙烯酸酯單體、高Tg單體、極性單體及光引發劑在不存在溶劑的情況下混合在一起,且部分聚合至約500 cps至約50,000 cps範圍內之黏度以獲得可塗覆漿液。或者,單體及光引發劑在不存在溶劑的情況下混合且部分聚合以製造漿液。在另一方式中,單體及塑化劑可與觸變劑(諸如煙霧狀親水性二氧化矽)混合以達到可塗覆厚度。UV交聯劑及任何其他成分隨後添加至預聚合之漿液或增稠塑化之單體混合物中。 或者,此等成分(除交聯劑外)可在預聚合之前直接添加至單體混合物中。
所得組合物塗覆於基板(其可透射UV輻射)上且在惰性(亦即無氧)氛圍,例如氮氣氛圍中,藉由曝露於UV輻射而聚合。合適基板之實例包括離型襯墊(例如聚矽氧離型襯墊)及襯帶(其可為經底塗或未經底塗之紙或塑膠)。充分惰性氛圍亦可藉由用實質上透射UV輻射之塑膠膜覆蓋可聚合塗覆層且如上述專利中所述在空氣中使用UV燈照射穿過該膜來實現。或者,如美國專利第4,303,485號(Levens)中所述,可添加可氧化錫化合物至可聚合漿液中以增加該漿液對氧氣的耐受性,代替覆蓋可聚合塗覆。紫外線光源較佳具有約280 nm至約400 nm(更佳約300 nm至約400 nm)發射波長之約90%,其中最大在約351 nm下。
較佳添加自由基引發劑以幫助共聚合低Tg(甲基)丙烯酸酯單體、高Tg單體及極性單體。所用引發劑之類型取決於聚合法。適用於聚合可聚合混合物單體之光引發劑包括安息香醚,諸如安息香甲醚或安息香異丙醚;經取代之安息香醚,諸如2-甲基-2-羥基苯丙酮;芳族磺醯氯,諸如2-萘磺醯氯;及光活性氧化物,諸如1-苯基-1,1-丙二酮-2-(鄰乙氧羰基)肟。市售光引發劑之實例為IRGACURETM 651(2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮,來自BASF Corp.)。以可共聚單體之重量計,光引發劑通常以約0.005重量%至1重量%之量存在。合適熱引發劑之實例包括AIBN(2,2'-偶氮雙(異丁腈);氫過氧化物,諸如氫過氧化第三丁基;及 過氧化物,諸如過氧化苯甲醯及過氧化環己烷。
(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物較佳在無溶劑下聚合。然而,合適惰性有機溶劑必要時可為對反應物及產物具有足夠惰性以使其不能另外不利地影響反應的任何有機液體。該等溶劑包括乙酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮及其混合物。若使用該等溶劑,則以反應物(單體及引發劑)及溶劑之總重量計,溶劑之量通常為約30重量%至約80重量%。在該等情況下,溶劑通常在塗覆之前自聚合物移除。
組合物視情況亦包括鏈轉移劑以控制(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之分子量。鏈轉移劑為調控自由基聚合之物質且通常為此項技術中已知。合適鏈轉移劑包括鹵代烴,諸如四溴化碳;硫化合物,諸如月桂基硫醇、丁硫醇、乙硫醇、巰基乙酸異辛酯(IOTG)、巰基乙酸2-乙基己酯、巰基丙酸2-乙基己酯、異戊四醇巰基丙酸酯、2-巰基咪唑及2-巰基乙醚。
適用之鏈轉移劑之量視所需分子量及鏈轉移劑類型而定。鏈轉移劑之用量通常為以重量計每100份原料共聚物約0.001份至約10份,且較佳約0.01份至約0.5份,且最佳約0.02份至約0.20份。
市售甲基(丙烯酸)酯(共)聚合物PSA具有低Mw(小於約200,000 g/mol)及低熔融黏度(在約130℃之溫度下小於約40 Pa-s,及在錐板式流變性量測中小於約100 s-1之剪切速率),被視為可在小於約160℃之溫度及高製造塗覆速度下藉由滾塗法或狹縫模塗法進行熱熔體塗覆。大於約160℃ 之溫度促進PSA之熱降解。該等市售(甲基)丙烯酸酯PSA之實例包括acRESINTM系列(來自BASF Corp.之A204UV、A250UV、A260UV及DS3532)及NOVARADTM RC系列(來自Novamelt Gmbh)。此等丙烯酸酯共聚物因其分子量較低,而在塗覆後需要UV固化以發展適用之PSA效能。UV交聯係經由高強度UV曝露組合接枝於共聚物結構中之UV反應性化學交聯劑來發生。
本發明之接觸塗覆法允許在低塗覆重量(低至約4 g/m2)及高速(>約1000英尺/分鐘)下塗覆極高分子量(高達約1,000,000 g/mol或1,000,000 g/mol以上)(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之能力。塗覆較高分子量丙烯酸系物之能力開拓調配視窗以包括在較低UV或電子束劑量下具有較高黏著劑效能之塗覆,且可針對一些產物應用排除輻射後固化之需要。在需要清潔移除及剪切阻力之許多應用(例如,用於波紋纖維板黏結之包裝膠帶)中,較高分子量強烈影響PSA效能。
用於熱熔體可塗覆(甲基)丙烯酸酯共聚物之增黏劑及塑化劑。(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物可自黏或增黏。適用之(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物PSA通常含有0份至約100份的一或多種相容性增黏性樹脂於100份(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物中。適合與(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物一起使用之增黏性樹脂通常包括(但不限於):脂族烯烴衍生之樹脂,諸如ESCOREZTM 1000系列(來自ExxonMobil Chemical Co.);松香酯,諸如FORALTM系列及STAYBELITE-ETM系列(兩者皆 來自Pinova,Inc.);高油松香酯,諸如SYLVATACTM及SYLVALITETM系列(來自Arizona Chemical)、WESTREZTM 5000系列(來自MeadWestvaco Corp.)及PERMALYNTM系列(來自Eastman Chemical Co.);多萜,諸如PICCOLYTETM A、F、C及S系列(來自Pinova,Inc.);環脂族烴,諸如ESCOREZTM 5000系列(來自ExxonMobil Chemical Co.);及衍生自石油或松節油來源之萜酚醛樹脂,諸如SYLVARESTM TP 2019(來自Arizona Chemical)。
選擇用於本發明之(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之塑化劑具有一系列特性。通常,塑化劑可為液體或固體,具有一系列分子量及架構,與(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物可相容,為單體或聚合物且具有非揮發性及非反應性。另外,固體塑化劑及液體塑化劑之混合物、單體塑化劑及聚合塑化劑之混合物及塑化劑之其他組合亦可用於本發明。
通常,液體塑化劑可易於與(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物混配,及/或可經選擇以與使用本體聚合方法製備之塑化PSA組合物之單體混溶。此外,液體塑化劑可直接傳遞至無黏性(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物中或傳遞於已經塗覆之原料共聚物膜上,且通常迅速經吸收以活化壓敏黏著劑特性。
另外,塑化劑可具有一系列分子量及架構。亦即,塑化劑實質上可為聚合物或單體。一般而言,單體塑化劑衍生自低分子量酸或醇,其隨後分別用單官能醇或單官能酸酯化。此等單體塑化劑之實例為一元酸及多元酸之酯,諸如 十四烷酸異丙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異辛酯、己二酸二丁酯、癸二酸二丁酯及其類似物。適用之聚合塑化劑為非丙烯酸系且一般衍生自用於製備低分子量聚合物之陽離子或自由基可聚合、可縮合聚合或可開環聚合之單體。此等聚合塑化劑之實例包括以下物質:諸如聚胺基甲酸酯、聚脲、聚乙烯醚、聚醚、聚酯及其類似物。如本申請案中所用,「非丙烯酸系」意謂聚合塑化劑含有小於約20重量%之任何(甲基)丙烯酸單體。
適用之塑化劑與(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物可相容,使得塑化劑一旦與(共)聚合物混合,則塑化劑無法與(共)聚合物相分離。「相分離(phase separation)」或「相分離(phase separate)」意謂藉由差示掃描熱量測定(DSC)未在塑化(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物中發現純塑化劑之可偵測熱轉移,諸如熔體或玻璃轉移溫度。可允許塑化劑自或貫穿塑化(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之一些遷移,諸如歸因於組合物平衡或溫度影響之微小分離,但塑化劑不會遷移至(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物與塑化劑之間相分離的程度。當使用聚合塑化劑時,聚合塑化劑趨向於比單體塑化劑在應用上受略微較多之限制,且一般而言,聚合塑化劑之分子量愈低,其與(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之相容性愈高。塑化劑與(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之相容性亦可取決於塑化劑之化學性質及(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之單體含量。舉例而言,觀察到基於聚醚主鏈(諸如聚乙二醇)之聚合塑化劑比聚酯塑化劑更相容,尤其在使用較高 含量之酸性極性單體時。
用於本發明之塑化劑亦為非揮發性的。若塑化劑欲用於在塑化劑存在下形成(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之本體聚合法,則塑化劑不僅使單體成溶劑合物,而且在聚合反應條件下仍存在且穩定以充當低Tg(甲基)丙烯酸酯單體、高Tg單體及極性單體之聚合介質。具有PSA特性之塑化(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物中存在塑化劑對PSA組合物維持黏著特性起作用。
另外,適用之塑化劑為非反應性的,因此防止與(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之單體共聚合。因此,通常不使用具有丙烯酸酯官能基、甲基丙烯酸酯官能基、苯乙烯官能基或其他烯系不飽和自由基反應性官能基之塑化劑。
尤其適用之塑化劑包括:具有約150至約5,000、較佳約150至約1,500之重量平均分子量的聚氧化烯,諸如聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚乙二醇;烷基或芳基官能化聚氧化烯,諸如PYCALTM 94(來自Croda International Plc.之聚氧化乙烯之苯基醚);苯甲醯基官能化聚醚,諸如BENZOFLEXTM系列(來自Eastman Chemical Co.);聚氧化乙烯之單甲醚;單體己二酸酯,諸如己二酸二辛酯、己二酸二異壬酯、己二酸二丁氧基乙氧基乙酯及己二酸二丁氧基丙氧基丙酯;聚合己二酸酯,諸如聚己二酸酯;檸檬酸酯,諸如檸檬酸乙醯基三正丁酯;鄰苯二甲酸酯,諸如苄基鄰苯二甲酸丁酯;苯偏三酸酯;癸二酸酯;聚酯,諸如PARAPLEXTM G系列(來自HallStar Co.);磷酸酯,諸如 SANTICIZERTM系列(來自Ferro Corp);戊二酸酯,諸如PLASTHALLTM 7050(來自HallStar Co.之二醚戊二酸二烷基酯)及其混合物。
塑化劑之用量一般為以重量計每100份(pph)(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物約1至約100份。塑化劑較佳以約3 pph至約50 pph之量存在。塑化劑最佳以約3 pph至約40 pph之量存在。
所用塑化劑之量取決於用於(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之低Tg(甲基)丙烯酸酯單體、高Tg單體及極性單體之類型及比率,及用於組合物之塑化劑的化學類別及分子量。舉例而言,隨著(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物模數增加,必需較高含量之塑化劑以使得混配物質模數降至用於PSA製造之有效範圍(亦即,剪切力儲存模數低於Dahlquist準則)。隨著PSA中塑化劑之量增加,維持內聚強度變得愈加困難,因此對最終PSA中可允許的塑化劑之量設立切實可行的上限。若需要諸如乾黏性(aggressive tack)、低溫效能或平滑剝離之特性,則高含量塑化劑可為有利的。一般而言,隨著(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之分子量降低,可使用且仍獲得良好內聚強度之最大塑化劑負載量亦降低。非常類似地,若需要保持高溫剪切力,則建議使用較低塑化劑含量。
假定對PSA調配物有實際限制,顯然亦應存在以(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物開始之剪切模數之上限且仍能夠使用約100 pph或100 pph以下之塑化劑負載實現PSA行為。實 際模數值難以界定,因為其強烈取決於塑化劑類型、塑化效率及塑化劑與(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之相容性。
交聯劑。本發明之(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物亦可包括交聯劑以改良內部強度、耐溶劑性及其他特性。以100份(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物計或以100重量份之所用低Tg(甲基)丙烯酸酯單體、高Tg單體及極性單體計,交聯劑以約0.05重量%至約5重量%之量存在。
適用於溶液聚合、乳化聚合、懸浮聚合及無溶劑聚合之熱熔體(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物組合物之交聯劑為自由基可共聚合及/或在塗覆(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之後經由曝露於輻射、濕氣或熱量實現交聯之交聯劑。一般而言,為維持(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物之熱熔體加工性及塗覆性,在(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物與增黏劑、塑化劑、交聯劑及其他添加劑混配且塗覆混合物之後進行交聯。一種類型之化學交聯劑為藉由曝露於高強度UV光活化之感光性交聯劑。該等交聯劑之實例描述於美國專利第4,737,559號(Kellen等人)中且包括奪氫二苯甲酮及單烯系不飽和芳族酮,尤其4-丙烯醯氧基二苯甲酮(4ABP)。另一類感光性交聯劑包括經取代之三嗪,諸如美國專利第4,329,384號(Vesley等人)及第4,330,590號(Vesley)中所揭示之彼等經取代之三嗪,例如2,4-雙(三氯甲基)-6-對甲氧基苯乙烯-S-三嗪及發色團鹵甲基-S-三嗪。經取代之三嗪由人造來源(諸如中壓汞燈)產生之UV光或UV黑光活化。另一類化學交聯劑包括美國專利第4,379,201號(Heilmann 等人)中所揭示之多官能丙烯酸酯,諸如HDDA、TMPTA、異戊四醇四丙烯酸酯(PETA)、1,2-乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)及1,12-十二烷二醇二丙烯酸酯。當與UV吸收性光引發劑,諸如IRGACURETM 651(2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮,來自BASF Corp.)及可見光吸收性光引發劑,諸如IRGACURE 819[來自BASF Corp.之氧化雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦]組合時,多官能丙烯酸酯藉由曝露於UV光活化。多官能性丙烯酸酯可在不存在光引發劑的情況下,在曝露於高能電磁輻射(諸如γ輻射或電子束輻射)時經活化。一些(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物將在未添加化學光交聯劑的情況下,在曝露於γ輻射或電子束輻射時交聯。
亦可使用離子交聯方法。此等方法之實例包括簡單添加多官能金屬離子,諸如乙酸鋯(來自Magnesium Elektron Ltd.,Flemington,NJ,USA);或如美國專利第6,720,387號(Stark等人)中所揭示與聚合鹼性交聯劑混配。
(b)熱塑性彈性體
在一些實施例中,熔體塗覆層包含一或多種熱塑性彈性體,該一或多種熱塑性彈性體具有在適於熱熔體塗覆之任何溫度及小於100 s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於約20,000 cP之集體熔融黏度,且熔體塗覆層具有小於約12 g/m2之塗覆重量。
必要時,可形成具有小於約9 g/m2之塗覆重量的該等熔體塗覆層。
必要時,可使用具有在適於熱熔體塗覆之任何溫度下及小於100 s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於約50,000 cP、大於約100,000 cP或甚至大於約1,000,000 cP之集體熔融黏度的熱塑性彈性體形成該等熔體塗覆層。
適於在本文中使用之熱塑性彈性體之說明性實例包括選自由以下組成之群之彈性體:苯乙烯嵌段共聚物,例如苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物。
必要時,在熔體塗覆層包含一或多種熱塑性彈性體之實施例中,熔體塗覆層可進一步包含增黏性樹脂,例如C5樹脂。
熱塑性聚合物在施加熱量時軟化且流動但在冷卻時再固化;可再熔且模製熱塑性聚合物。熱塑性聚合物可為非晶形或半晶質的。非晶形熱熔體可塗覆熱塑性聚合物具有玻璃轉移溫度(Tg)但不結晶。半晶質熱塑性聚合物具有玻璃轉移溫度(Tg)且部分結晶。
熱熔體可塗覆熱塑性聚合物可經相容性增黏劑及塑化劑、加工助劑、抗氧化劑、顏料、填充劑、化學發泡劑及物理發泡劑改質。
苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體合成彈性體。可使用本發明方法塗覆之另一類聚合材料為熱熔體可塗覆苯乙烯嵌段共聚物熱塑性彈性體(TPE)合成彈性體。苯乙烯嵌段共聚物(SBC)TPE為唯一一類亦具有熱塑性流動之合成彈性 體。SBC通常包含A-B或A-B-A類型之共聚物,其中A表示熱塑性聚苯乙烯嵌段且B表示聚異戊二烯、聚丁二烯、聚(乙烯/丁烯)、聚(乙烯/丙烯)或聚(異戊二烯/丁二烯)之彈性體嵌段。SBC分子量一般介於約100,000 g/mol至約1,500,000 g/mol範圍內。SBC可以各種分子架構存在,包括線形、輻射形、星形及楔形幾何形狀。兩相組合物中苯乙烯體積分率之變化使聚苯乙烯域呈球形、圓筒形、板形及雙連續結構形狀。適用於調配壓敏黏著劑(PSA)之市售SBC之實例包括苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物,諸如KRATONTM D1161P(來自Kraton Performance Polymers,Inc.)、VECTORTM 4113(來自Dexco Polymers LLP)、QUINTACTM 3620(來自Zeon Corp.)及EUROPRENETM SOL T 9113(來自Polimeri Europa S.p.A.);苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物,諸如KRATONTM G1657(來自Kraton Performance Polymers,Inc.);苯乙烯-乙烯/丙烯嵌段共聚物,諸如KRATONTM G1702(來自Kraton Performance Polymers,Inc.);苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物,諸如KRATONTMD1118X(來自Kraton Performance Polymers,Inc.);及苯乙烯-異戊二烯/丁二烯嵌段共聚物,諸如KRATONTM D1171P(來自Kraton Performance Polymers,Inc.)。高分子量(例如,>800,000 g/mol)SBC之基於多臂星形之嵌段共聚物架構,諸如美國專利第5,296,547號及第5,773,506號(兩者皆頒予Nestegard等人)中所述之彼等嵌段共聚物架構,尤其適用作SBC PSA中之電子束輻射可固化TPE組 分。其他SBC在彈性體嵌段上含有反應性官能基,諸如順丁烯二酸酐(MA)。一實例為經MA修飾之苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚物之KRATONTM FG系列(來自Kraton Performance Polymers,Inc.)。基於聚苯乙烯終止嵌段及軟丙烯酸系聚(丙烯酸正丁酯)中間嵌段之SBC可以NANOSTRENGTH SAS(來自Arkema Inc.)獲得。可組合不同SBC以產生熔接摻合物。
SBC可藉由添加增黏性樹脂及塑化油經改質以增加壓敏黏性。添加劑亦可藉由減少彈性體熔融黏度而促進熱熔體塗覆。與彈性體相聯合之增黏性樹脂通常在PSA中發展黏性。市售彈性體相聯合樹脂之實例包括(但不限於):脂族烯烴衍生之樹脂,諸如ESCOREZTM 1000系列(來自ExxonMobil Chemical Co.)及WINGTACKTM系列(來自Cray Valley USA,LLC);經芳族修飾之脂族樹脂,諸如ESCOREZTM 2000系列(來自ExxonMobil Chemical Co.)及NORSOLENETM M系列(來自Cray Valley USA,LLC);環脂族烴,諸如ESCOREZTM 5000系列(來自ExxonMobil Chemical Co.);氫化純單體樹脂,諸如REGALREZTM系列(來自Eastman Chemical Co.);松香酯,諸如FORALTM系列及STAYBELITE-ETM系列(兩者皆來自Pinova,Inc.);高油松香酯,諸如SYLVATACTM及SYLVALITETM系列(來自Arizona Chemical)、WESTREZTM 5000系列(來自MeadWestvaco Corp.)及PERMALYNTM系列(來自Eastman Chemical Co.);多萜,諸如PICCOLYTETMA、F、C及S系 列(來自Pinova,Inc.);及衍生自石油或松節油來源之萜酚醛樹脂,諸如SYLVARESTM TP 2019(來自Arizona Chemical)。與熱塑性(聚苯乙烯)相聯合之樹脂趨向於使壓敏黏著劑硬化。熱塑性相聯合樹脂包括(但不限於):聚芳族烴,諸如PICCOTM 6100芳族烴樹脂(來自Eastman Chemical Co.);香豆酮-茚樹脂,諸如CUMARTM P-25(來自Neville Chemical Co.)及衍生自煤焦油或石油且具有高於約85℃之軟化點的其他高溶解度參數樹脂,諸如SYLVARESTM SA 100 α-甲基苯乙烯樹脂(來自Arizona Chemical)及PICCOTEXTM系列之α-甲基苯乙烯/乙烯基甲苯樹脂(來自Eastman Chemical Co.)。適用之市售塑化劑包括(但不限於)橡膠相聯合烴油,諸如TUFFLOTM HR系列之環烷油(來自Calumet Specialty Products Partners,LP)、NYFLEXTM 222B環烷油(來自Nynas AB)、KAYDOLTM重鏈石蠟油(來自Sonneborn Refined Products B.V.)及液體聚異丁烯彈性體,諸如OPPANOLTM B10(來自BASF)。
可出於特殊目的添加其他物質,包括(但不限於)顏料;抗氧化劑,諸如IRGANOXTM 1010及IRGANOXTM 1076受阻酚(兩者皆來自BASF Corp.)、IRGANOXTM 1726雙官能受阻酚/硫酯(來自BASF Corp.)及ARENOXTM DL硫酯抗氧化劑(來自Mayzo,Inc.);抗臭氧劑,諸如NIBUDTM二丁基二硫胺基甲酸鎳(來自Akrochem,Inc.);及紫外光抑制劑,諸如TINUVINTM P(來自BASF Corp.)。紫外線(UV)引發劑,諸如IRGANOXTM 1010及IRGANOXTM 819(來自BASF Corp.)可與多官能丙烯酸酯單體,諸如己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)等組合,以促進SBC PSA塗覆之紫外線(UV)及/或電子束(EB)固化。基於異戊二烯及丁二烯中間嵌段之高分子量多臂星形嵌段SBC可在不存在化學試劑(例如多官能丙烯酸酯)的情況下,在曝露於電子束及γ輻射時交聯。
丙烯酸嵌段共聚物熱塑性彈性體。可使用本發明方法塗覆之另一類聚合材料為熱熔體可塗覆丙烯酸嵌段共聚物熱塑性彈性體。除聚苯乙烯嵌段經玻璃狀熱塑性聚(甲基丙烯酸甲酯)PMMA嵌段置換且彈性體嵌段經軟丙烯酸酯嵌段(諸如聚(丙烯酸丁酯)BA或聚(丙烯酸2-乙基己酯)2EHA)置換以外,丙烯酸嵌段共聚物(ABC)熱塑性彈性體與SBC類似。ABC可自黏或經相容性增黏性樹脂(例如,松香酯或高油松香酯)及塑化劑(例如,鄰苯二甲酸酯或寡聚BA或2EHA)改質。ABC在NANOSTRENGTHTM MAM(來自Arkema Inc.)及KURARITYTM(來自Kuraray Co.,Ltd.)下市售。ABC可以與SBC相同之方式,藉由使用習知UV、電子束及γ輻射方法交聯。
熱熔體可塗覆丙烯酸嵌段共聚物熱塑性彈性體可經相容性增黏劑及塑化劑、加工助劑、抗氧化劑、顏料、填充劑、化學發泡劑及物理發泡劑改質。
熱塑性彈性體。可藉由本發明方法塗覆之另一類聚合材料為熱熔體可塗覆熱塑性彈性體。市售熱熔體可塗覆熱塑性彈性體包括(但不限於):熱塑性聚胺基甲酸酯(TPU), 諸如ESTANETM及PELLETHANETM系列之基於聚醚及聚酯芳族物之TPU(來自Lubrizol Corp);熱塑性共聚酯,諸如HYTRELTM系列(來自Dupont Co.);聚醚-嵌段-醯胺,諸如基於聚醯胺12(PA12)及聚丁二醇(PTMG)之PEBAXTM系列(來自Arkema Inc.);茂金屬催化之熱塑性聚烯烴(TPO)嵌段共聚物彈性體,諸如AFFINITYTM、AMPLIFYTM、ENGAGETM、EXACTTM及INFUSETM系列(來自Dow Chemical Co.)及EXACTTM、EXXELONTM及VISTAMAXXTM系列(來自ExxonMobil Chemical Co.);及其摻合物。
熱熔體可塗覆熱塑性彈性體可經相容性增黏劑及塑化劑、加工助劑、抗氧化劑、顏料、填充劑、化學發泡劑及物理發泡劑改質。
(c)天然橡膠及合成橡膠
可藉由本發明方法塗覆之另一類聚合材料為熱熔體可塗覆非熱塑性彈性體。「非熱塑性烴彈性體」為烴均聚物或烴共聚物。其在本文中通常稱為「彈性體」。根據定義,非熱塑性烴彈性體為如使用差示掃描熱量測定(DSC)所量測之不具有可量測熔融溫度之烴彈性體。非熱塑性烴彈性體與諸如SBC及基於PMMA-BA之丙烯酸嵌段共聚物(ABC)之嵌段共聚物不同。本發明適用之非TPE包括天然橡膠(NR)及合成橡膠(SR)彈性體。
在一些實施例中,熔融塗覆組合物包含以下材料且必要時可基本上由以下材料組成:一或多種具有至少約200,000 g/mol之集體分子量的天然橡膠或合成橡膠,其不 為熱塑性彈性體且具有在適於熱熔體塗覆之任何溫度下及在小於100 s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於約50,000 cP、在一些情況下大於約100,000 cP且必要時甚至大於約1,000,000 cP之熔融黏度。
在用該等組合物製成之本發明之典型實施例中,熔體塗覆層具有小於約29 g/m2之塗覆重量。根據本發明,熔體塗覆層可在例如在一些情況下小於約25 g/m2、在一些情況下小於約19 g/m2、在一些情況下小於約15 g/m2且必要時甚至小於約11 g/m2之塗覆重量下製造。
一般而言,該等熔體塗覆層含有至多約1重量%之膠凝化天然或合成橡膠。
包含如本文所述之一或多種天然橡膠或合成橡膠之本發明物件之熔體塗覆層可進一步包含至少一種選自由增黏劑及塑化劑組成之群之添加劑。舉例而言,熔體塗覆層可包含每100重量份天然橡膠10至200重量份增黏劑。
可在本文中使用之天然及合成橡膠之說明性實例包括一或多種選自由異戊二烯、丁二烯、腈橡膠及苯乙烯-丁二烯橡膠組成之群之橡膠。
天然橡膠主要為順式-1,4-聚異戊二烯(順式-PI)且等級介於淺色蒼縐膠級(light pale crepe grade)至深色皺紋煙片膠(darker ribbed smoked sheet)範圍內。實例包括SVR CV-60(控制黏度橡膠級)及SMR-5(皺紋煙片膠級)。NR分子量介於約100,000 g/mol至約1,000,000 g/mol範圍內。大部分NR等級需要經撕捏以減少其分子量,從而促進熱熔體塗 覆。美國專利第5,539,033號(Bredahl等人)描述用於提供熱熔體NR塗覆之雙螺桿擠壓混配操作。
另一類非熱塑性彈性體包括自黏或非黏性之合成橡膠且需要添加增黏劑及/或塑化劑以產生PSA黏性。合成橡膠具有高分子量(例如分子量>約300,000 g/mol),但通常比NR較容易加工。該等彈性體包括(但不限於):丁基橡膠(異丁烯與小於3%之異戊二烯之共聚物-BR);丙烯腈丁二烯橡膠(NBR)及氫化丙烯腈丁基橡膠(HNBR);聚異丁烯(PIB);聚氯丁烯(CR);乙烯-丙烯-二烯烴單體橡膠(EPDM);順式-聚異戊二烯(順式-PI);聚丁二烯(PB);聚(苯乙烯-共-丁二烯)無規共聚物(SBR);聚(α-烯烴);含氟彈性體;熱塑性硫化橡膠(TPV);具有高(大於40重量%乙酸乙烯酯含量)之乙烯乙酸乙烯酯橡膠(EVM)及其摻合物。
市售非熱塑性合成橡膠包括高分子量[約500,000 g/mol之黏度平均分子量(Mv)]合成順式-PI彈性體,諸如CARIFLEXTM IR系列(來自Kraton Performance Polymers,Inc.)及NATSYNTM系列(來自Goodyear Chemical);OPPANOLTM系列之高分子量PIB橡膠(來自BASF Corp.),包括例如B30(約200,000 g/mol Mv)及B80(約800,000 g/mol Mv);EPDM烴彈性體,諸如NORDELTM IP系列之EPDM烴彈性體(來自Dow Chemical Co.)及VISTALONTM系列(來自ExxonMobil Chemical Co.);PB彈性體,諸如BUDENETM系列(來自Goodyear Chemical)及DIENETM系列(來自Firestone Polymers);SBR彈性體,諸如SOLFLEXTM與PLIOFLEXTM 系列(來自Goodyear Chemical)及STEREONTM與DURADENETM系列(來自Firestone Polymers);CR彈性體,諸如NEOPRENETM系列(來自Dupont Elastomers);TPV,諸如ETPV系列(來自Dupont Elastomers)及SANTOPRENE系列(來自ExxonMobil Chemical Corp.);含氟彈性體,諸如VITON系列(來自Dupont Elastomers)及DYNEONTM系列(來自3M Company);NBR彈性體,諸如KRYNACTM、PERBUNANTM及BAYMODTM N系列(來自Lanxess Emulsion Rubber,France);HNBR彈性體,諸如THERBANTM系列(來自Lanxess Emulsion Rubber,France);及EVM彈性體,諸如LEVAPRENTM、BAYMODTM L及LEVAMELTTM系列(來自Lanxess Emulsion Rubber,France)。
NR及合成非TPE可藉由添加增黏性樹脂及塑化油經改質以增加壓敏黏性。添加劑亦可藉由減少彈性體熔融黏度而促進熱熔體塗覆。適用之NR PSA通常含有經撕捏之天然橡膠、每100份天然橡膠約25份至約300份之一或多種增黏性樹脂、及約0.5份至約2.0份之一或多種抗氧化劑。適合與NR及順式-PI一起使用之增黏性樹脂通常包括(但不限於):脂族烯烴衍生之樹脂,諸如PICCOTACTM 1000系列(來自Eastman Chemical Co.)及ESCOREZTM 1000系列(來自ExxonMobil Chemical Co.);松香酯,諸如FORALTM系列及STAYBELITE-ETM系列(兩者皆來自Pinova,Inc.);高油松香酯,諸如SYLVATACTM及SYLVALITETM系列(來自Arizona Chemical)、WESTREZTM 5000系列(來自 MeadWestvaco Corp.)及PERMALYNTM系列(來自Eastman Chemical Co.);多萜,諸如PICCOLYTETM A、F、C及S系列(來自Pinova,Inc.);環脂族烴,諸如ESCOREZTM 5000系列(來自ExxonMobil Chemical Co.)及衍生自石油或松節油來源之萜酚醛樹脂,諸如SYLVARESTM TP 2019(來自Arizona Chemical)。可添加塑化助劑以軟化NR及順式-PI彈性體且藉由減少熔融黏度進一步促進熱熔體塗覆。適用之市售塑化劑包括(但不限於)烴油,諸如TUFFLOTM HR系列之環烷油(來自Calumet Specialty Products Partners,LP)、NYFLEXTM 222B環烷加工油(來自Nynas AB)、KAYDOLTM重鏈石蠟油(來自Sonneborn Refined Products B.V.)及液體聚異丁烯彈性體,諸如OPPANOLTM B10(來自BASF)。含有丁二烯之彈性體(諸如PB及SBR)通常與以下增黏性樹脂可相容,諸如松香酯、高油松香酯、α-蒎烯(例如,來自Pinova之PICCOLYTETM A系列)、經芳族修飾之脂族樹脂(例如,ESCOREZTM 2000系列)及環脂族烴(例如,ESCOREZTM 5000系列)。PIB及BR通常與脂族烯烴衍生之樹脂(例如,ESCOREZTM 1000系列)及氫化純單體樹脂(例如,REGALREZTM)可相容。PIB及BR亦通常與脂族油、環烷油(來自Calumet Specialty Products Partners,LP)、NYFIEXTM 222B環烷油及液體聚異丁烯彈性體(諸如OPPANOLTM B10(來自BASF))可相容。
抗氧化劑用以延緩可導致彈性體內聚強度損失之對於NR及其他非熱塑性合成彈性體的氧化侵蝕。適用之抗氧 化劑包括(但不限於)胺,諸如N-N'二-β-萘基-1,4-苯二胺,可作為AgeRite D購得;IRGANOXTM 1010及IRGANOXTM 1076受阻酚(兩者皆來自BASF Corp.)、IRGANOXTM 1726雙官能受阻酚/硫酯抗氧化劑(來自BASF Corp.)及ARENOXTM DL硫酯抗氧化劑(來自Mayzo,Inc.);抗臭氧劑,諸如NIBUDTM二丁基二硫胺基甲酸鎳(來自Akrochem,Inc.);酚醛樹脂,諸如2,5-二-(第三戊基)氫醌(可作為SANTOVARTM購自Monsanto Chemical Co.)、2-2'-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基酚)(可作為Antioxidant 2246購得);及二硫胺基甲酸鹽,諸如二硫二丁基胺基甲酸鋅。
NR及合成非TPE彈性體及其對應PSA可藉由曝露於高能電磁輻射(諸如電子束及γ輻射)而交聯。其他物質可出於特殊目的添加至NR及合成彈性體及PSA中,包括顏料;填充劑;化學發泡劑;物理發泡劑;電子束固化增效劑,諸如多官能丙烯酸酯單體,包括(但不限於)HDDA、TMPTA等,其可經添加以促進NR PSA塗覆之紫外線(UV)及/或電子束(EB)固化;及部分硫化NR、合成彈性體及其對應PSA之熱固化劑。
(d)非彈性體熱塑性聚合物
在其他實施例中,本發明之物件可用熔體塗覆層製成,該等熔體塗覆層由包含一或多種非彈性體熱塑性聚合物或甚至基本上由一或多種非彈性體熱塑性聚合物組成之組合物形成,該一或多種非彈性體熱塑性聚合物具有約50,000 g/mol至約3,000,000 g/mol之集體分子量且不含溶劑。該等 熔體塗覆層可具有一般小於約17 g/m2、在一些情況下小於約13 g/m2且甚至必要時小於約9 g/m2之塗覆重量。
適合在本文中使用之非彈性體熱塑性聚合物的說明性實例包括選自由聚烯烴及脂族聚酯組成之群之非彈性體熱塑性聚合物。在一些實施例中,熔體塗覆層包含一或多種半晶質非彈性體熱塑性聚合物。
本文中可用作熔體組合物之熱塑性聚合物的說明性實例論述如下。
實例包括(但不限於)丙烯酸系物(諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、聚碳酸酯(PC)、無規聚苯乙烯(a-PS)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN)及其摻合物。大部分熱熔體可塗覆熱塑性塑膠具有Tg及較高溫度晶體熔點(Tm)。實例包括(但不限於)聚烯烴,諸如聚丁烯、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、中等密度聚乙烯(MPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、等規聚丙烯(i-PP)、乙烯/丙烯共聚物、乙烯/丁烯共聚物及聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)或EVA;間規聚苯乙烯(s-PS);聚酯,諸如聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)、聚己二酸乙二酯(PEA)及聚羥基烷酸酯(PHA);聚氯乙烯(PVC);聚二氯亞乙烯(PVDC);聚醯胺;離子聚合物及氟塑膠,諸如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)及稱為THV之四氟乙烯、六氟丙烯及偏二氟乙烯之共聚物;及其摻合 物。
基板
本發明可使用多種基板材料來進行,該等基板材料一般大部分基於所得物件之所需特性來選擇。基板應能夠在整個塗覆法中經操控。基板一般為可撓性的。本發明之優勢為基板不需要顯示一些其他塗覆操作所需之堅固的撕裂或拉伸強度,因為可使用較低夾壓壓力及支承輥之最小變形或透入。基板可為單層或多層且可視情況經處理或底塗以使其第一主表面與根據本發明待施用於該第一主表面上之熱熔體塗覆可相容。本文中用作基板之材料的說明性實例包括聚合膜(例如,雙軸取向聚丙烯及聚酯)、織物(例如,編織物、針織物及非編織網)、金屬膜(例如,鋁箔)、紙(例如,平板紙、磨光紙或縐紙)及其組合。基板可按需要為實質上連續的或不連續的。基板可在其中具有規則或不規則開口。
因為本發明使用熔體塗覆,所以在許多實施例中,塗覆組合物將實質上不含液體介質。因此,可不考慮與液體介質之相容性或用以移除液體介質之塗覆後處理來選擇合適基板。
在一些情況下,基板或網可在塗覆之前經底塗以改良熔體塗覆層與其之黏著性。
在根據本發明熔體塗覆之後,所得物件可經受其他加工。舉例而言,物件可捲繞於自身上形成輥形式。本發明之優勢為在塗覆步驟與捲繞成輥形式之步驟之間不需要乾 燥。在一些情況下,物件可切成片狀。
在一些實施例中,熔體塗覆層可在塗覆之後例如藉由曝露於UV、電子束或其他有效光化輻射而交聯。
在熔體塗覆層為黏著劑之情形中,所用物件可藉由使熔體塗覆層接觸於黏著物且活化黏著劑而黏著於黏著物,例如施加合適壓力(在熔體塗覆層為PSA之情形中)或施加諸如化學試劑、引發劑或熱量之合適方式(在熔體塗覆藉此活化之情形中)。
實例
參照以下非限制性實例進一步闡明本發明。
有用轉換
.RMS=1.11*Ra
.1 μm=40 μin
.1 oz/in=0.11 N/cm
.1英尺/分鐘=0.305公尺/分鐘
.1喱/24平方吋=4.2公克/平方公尺(gsm)
.在24 rpm下之0.5"直徑桿=0.96公尺/分鐘線速度
材料
以下材料如下文所指示用於實例中。
測試方法
以下測試方法如下文所指示用於實例中。
塗覆重量。藉由稱重經PSA塗覆膜基板之24 in2(3.7 cm2)樣品且減去未塗覆基板之24 in2樣品的重量得到PSA塗覆重量來測定塗覆重量。
塗覆密度。藉由測定塗覆重量且除以所得熔體塗覆之平均塗覆厚度(測徑規)來測定塗覆密度。
熔融黏度。在塗覆溫度及100 s-1剪切速率下,使用振盪動態機械分析(DMA)使用25 mm平行板量測本發明之熱熔體塗覆之熔融黏度。在1 s-1至約100 s-1之剪切速率下獲得振盪剪切黏度數據。用冪次律趨勢線擬合數據,以便可推導出冪次律指數。表1含有實例中例示之聚合物的振盪剪切熔融黏度數據。
對於鋼之剝離黏著力測試。測試2.54 cm(1吋)寬及15 cm(6吋)長之壓敏黏著劑膠帶樣品對於鋼之剝離黏著力。樣品藉由使用2.1 kg(4.5 lb.)手壓輥滾壓膠帶4遍而黏著於潔淨不鏽鋼表面。除非另作說明,否則在控制溫度及濕度條件(約22℃,40%相對濕度)下熟化至少15分鐘之後,使用3M90型滑動/剝離測試器(來自Instrumentors,Inc.)以180°幾何形狀在30.5 cm/min(12 in/min)剝離速率下量測移除膠帶之力。
滾球黏性。7/16吋(1.1 cm)直徑不鏽鋼球以21°30'角度自167 mm長滑軌滾落於2吋(5.1 cm)寬乘12吋(30.5 cm)長之經PSA塗覆膠帶樣品上。記錄球在PSA表面上之行進距離。球行進距離愈短,黏性愈高。
對於鋼之剪切力測試#1。在控制溫度及濕度條件(約 22℃,40%相對濕度)下,量測壓敏黏著劑膠帶樣品上之剪切強度,以保持時間表示。使用2.1 kg(4.5 lb.)輥4遍而使經PSA塗覆膠帶之12.7 mm(0.5吋)寬乘25.4 mm(1吋)長的部分黏著於潔淨不鏽鋼板。自樣品懸掛1000 g重量。記錄重量落下之時間量。剪切時間後之「+」表示測試在當時終止且無剪切破壞。
對於鋼之剪切力測試#2。除使用膠帶之25.4 mm(1吋)寬乘25.4 mm(1吋)長之部分以外,與對於鋼之剪切力測試#1相同。
對於鋼之剪切力測試#3。除使用膠帶之12.7 mm(0.5吋)寬乘12.7 mm(0.5吋)長之部分以外,與對於鋼之剪切力測試#1相同。
波紋纖維板(FB)表面之剪切力。除樣品黏結於波紋纖維板表面而非鋼以外,與對於鋼之剪切力測試#3相同。
重量平均分子量(Mw)測定。量測實例中所用之熱熔體可塗覆聚合物之Mw。將10毫升(mL)四氫呋喃(THF)添加至約25毫克(mg)各塗覆實例中,得到約0.25%重量/體積濃度之溶液。溶液震盪隔夜且使用0.2微米(μm)聚四氟乙烯(PTFE)針筒過濾器過濾。使用Agilent高壓液相層析(HPLC)分子量分佈(MWD)分析儀對聚合物溶液執行凝膠滲透層析(GPC)分析。管柱裝置為具有在40℃下之管柱加熱器的JORDI-GELTM DVB Mixed Bed LS(250×10 mm)。溶離劑為在1.0毫升/分鐘下流動的穩定化THF。注射30 μL聚合物溶液且偵測器量測折射率變化。量測各實例中聚合物 組分之Mw且列於表1中。
光澤%。使用微TRI光澤計(來自BYK Instruments,ALTANA之分公司)在60°下量測塗覆表面之漫反射或光澤%。表列值為每個實例5個量測值之平均值。在油漆工業中,平板(消光)玻璃介於1%至9%光澤範圍內。
實例1至5
實例1至5展示經改進之旋轉桿狹縫模具接觸塗覆法在超低塗覆重量下塗覆熱熔體增黏之苯乙烯-異戊二烯(SI)熱塑性彈性體嵌段共聚物壓敏黏著劑(PSA)。
如美國專利第6,632,522號(Hyde等人)之實例C17中所述,使用雙螺桿擠壓機(TSE)方法預混配SI PSA。SI PSA由40.7重量% KRATONTM D1161 SI共聚物、46.7重量% WINGTACKTM PLUS烴增黏性樹脂、11.4重量% NYFLEXTM 222B環烷塑化油、0.6重量% IRGANOXTM 1010受阻酚抗氧化劑及0.6重量% ARENOXTM DL硫酯抗氧化劑組成。使用裝備有3.0立方公分/轉(cc/rev)ZENITHTM齒輪泵(Zenith Pumps,Monroe,NC)於具有30:1之長度直徑比(L/D)及8個含有輸送及捏合部分之機筒部分之HAAKETM Micro-18 18 mm完全嚙合及反向旋轉TSE之機筒#2中之2吋(5.1 cm)直徑BONNOTTM單級擠壓機(The Bonnot Company,Uniontown,OH)再熔融且泵送預混配之SI PSA。TSE螺桿速度為200 rpm。使用3.0 cc/rev ZENITH齒輪泵將TSE經由可撓性軟管排放於旋轉桿狹縫模具中。該模具具有5.25吋(13.3 cm)寬及0.005吋(127微米)厚的狹縫。熱熔體離開模具狹縫且 接觸旋轉桿。
桿材坯為具有0.5吋(1.3 cm)直徑之表面硬化不鏽鋼Thomson 60 CASE LINEARRACETM軸(Thomson Industries,Inc.,Radford,VA)。桿具有24微吋(μin)或0.6 μm峰間平均表面粗糙度(Ra)。平均峰谷表面粗糙度參數(Rz)為169 μin(4.2 μm)。
旋轉桿狹縫模具及流動熱熔體PSA接觸移動之0.0016吋(41 μm)厚及6.0吋(15.2 cm)寬的雙軸取向聚對苯二甲酸乙二酯(BOPET)膜,該膜接觸橡膠覆蓋的支承輥。具有在10 rpm下前向(與移動BOPET膜相同的方向)旋轉的桿之桿模具緩慢指向移動網直至熱熔體PSA塗覆完整5.25吋(13.3 cm)為止。桿於BOPET膜/支承輥中之最終透入深度稱為「低」及介於0.005吋(127 μm)至0.010吋(254 μm)範圍內。調整桿速度以使熱熔體連續塗覆於BOPET膜上。較低桿速度導致在BOPET膜上產生經塗覆區域及未塗覆區域(塗覆空隙)。
表2概述方法參數且表3概述實例1至5之黏著劑膠帶特性。
實例1至5證明本發明之經改進之旋轉桿狹縫模具方法可提供熱熔體增黏的SI共聚物PSA之超低塗覆重量塗覆(小於15 g/m2)。超低塗覆重量塗覆可藉由低模具透入(小於254 μm)及桿在大於6.6%之線速度的速度下旋轉之組合來達成。表2中之數據證明可在小於4.2喱/24平方吋(17.6 g/m2)之塗覆重量下控制熱熔體增黏之SI共聚物PSA對於鋼之黏著性。已觀測基於橡膠之PSA之溶劑塗覆的超低塗覆重量塗覆。本發明之熱熔體塗覆不具有邊緣比塗覆中心厚的「邊緣珠粒」。塗覆表面在50倍放大倍率下之反射光光學顯微分析顯示存在平行於塗覆方向排列之波紋。波紋相隔15 μm至50 μm。
實例6至9及比較實例C1
除高分子量(7.4×105 g/mol)熱熔體丙烯酸酯PSA以超低塗覆重量塗覆以外,實例6至9以與實例1至5相同之方式製造。
使用美國專利第5,804,610號(Hamer等人)中所述之方法製備丙烯酸酯PSA。丙烯酸酯PSA由90份丙烯酸異辛酯(IOA)單體、10份丙烯酸(AA)單體、每100份單體0.15份 (pphm)IRGACURETM 651光引發劑、0.03 pphm巰基乙酸異辛酯(IOTG)鏈轉移劑及0.4 pphm IRGANOXTM 1076抗氧化劑組成。丙烯酸酯PSA由乙烯乙酸乙烯酯膜包裹,該乙烯乙酸乙烯酯膜為總PSA組合物之5重量%。Bonnot擠壓機溫度設定在350℉(177℃)下且在15.0 rpm速度下操作之ZENITH齒輪泵以0.91公斤/小時泵送經撕捏之丙烯酸PSA於TSE之機筒2中。TSE機筒溫度設定在300℉(149℃)下且TSE螺桿速度為200 rpm。第二3.0 cc/rev Zenith齒輪泵用以控制熔融丙烯酸酯PSA進入旋轉桿狹縫模具之流動速率。在0.5吋(1.3 cm)直徑Thomson 60 CASE LINEARRACE軸上具有0.0005吋(12.7 μm)厚氧化鉻外層之25 μin(6 μm)Ra桿用於實例6至9。具有11 μin(2.6 μm)Ra表面粗糙度之標準0.5吋(1.3 cm)直徑Thomson 60 CASE LINEARRACE軸用於比較實例C1。桿於BOPET膜/支承輥中之最終透入距離,對於實例6至9介於0.005吋(127 μm)至0.010吋(254 μm)之「低」設置範圍內,對於比較實例C1介於0.020吋(508 μm)至0.030吋(762 μm)之「高」設置範圍內。C1需要較高透入及擠壓機/模具溫度以促進使用美國專利第4,167,904號(Mladota等人)中所述之傳統旋轉桿模具方法塗覆超低塗覆重量之高黏度丙烯酸酯熱熔體PSA。用以塗覆比較實例C1之極端條件實質上使BOPET膜變形,產生折皺。
表4概述方法參數且表5概述實例6至9及比較實例C1之黏著劑膠帶特性。
由於在高壓傳統旋轉桿狹縫模具接觸塗覆法期間膠帶折皺,故難以量測比較實例C1之黏著劑特性。實例6至9證明本發明之經改進之旋轉桿模具狹縫方法使用實質上較低模具透入(較低塗覆夾壓壓力)即可塗覆超低塗覆重量之高分子量熱熔體丙烯酸酯PSA且無邊緣珠粒。經實例6至9中證明之超低塗覆重量範圍,以與實例1至5相同之方式控制對於鋼之黏著性。
實例10至13
使用美國專利第5,539,033號(Bredahl等人)中所述之用於加工基於天然及合成非熱塑性彈性體熱熔體之PSA的混配及塗覆設備來製備實例10至13。
使用裝備有3.0 cc/rev ZENITH齒輪泵之2吋(5.1 cm)直徑BONNOT單級擠壓機將天然橡膠(CV60)饋入具有輸送及捏合部分之30 mm直徑完全嚙合共旋轉TSE[Werner-Pfleiderer(現今Coperion GmbH)Model ZSK-30,具有37:1之L/D]之機筒#1中。在實例10至12中,使用KTRON失重式進料器以天然橡膠進料速度之10%將含有多萜增黏性樹脂(PICCOLYTETM S115)之組合物以固體形式饋入機筒#2中。其餘樹脂使用在300℉(149℃)下操作之DYNATECTM爐柵熔融且分開饋入機筒#5(33%)及機筒#7(67%)中。除烴增黏性樹脂(ESCOREZTM 1310)置換多萜樹脂以外,以與實例10至12相同之方式製備實例13。
擠壓機螺桿速度為350 rpm且TSE之溫度分佈設定在溫度區1(機筒#2及#3)、區2(機筒#4及#5)、區3(機筒#6及#7)、區4(機筒#8及#9)、區5(機筒#10)及區6(機筒#11及#12)分別為100℉(38℃)、150℉(66℃)、150℉(66℃)、150℉(66℃)、150℉(66℃)及150℉(66℃)。使用3.0 cc/rev ZENITH齒輪泵將混合物自TSE經由可撓性軟管排放至旋轉桿狹縫模具輸入口。除使用0.030吋(762 μm)模具狹縫厚度以外,以與實例1至5相同之方式塗覆混合物。旋轉桿狹縫模具含有標準0.5吋(1.3 cm)直徑Thomson 60 CASE LINEARRACETM軸,該軸具有11 μin(2.6 μm)Ra表面粗糙度。桿於BOPET膜/支承輥中之最終透入距離為「低」[0.005吋(127 μm)至0.010吋(254 μm)]。實例10至12由55.5重量%天然橡膠(NR)及44.5重量%PICCOLYTETM S115組 成。實例13由50.0重量% NR及50.0重量% ESCOREZTM1310組成。樣品塗覆於0.0016吋(41 μm)厚的BOPET膜上,在該膜之未塗覆側上具有聚矽氧低黏著性背襯尺寸(LAB)離型塗覆。
表6概述方法參數且表7概述實例10至13之黏著劑膠帶特性。
實例10至13證明可使用本發明之方法以超低塗覆重量塗覆含有高分子量(約1×106 g/mol)天然橡膠聚合物組分及高塗覆熔融黏度(116 Pa-s)之熱熔體PSA。高分子量NR聚合物組分(及高NR PSA塗覆熔融黏度)及與旋轉桿前向旋轉組合之大模具狹縫(0.030吋)導致NR PSA塗覆之應變誘導結晶(SIC)。天然橡膠熱熔體PSA中存在SIC導致對於鋼之加工方向(MD)剝離黏著力減小及剝離各向異性,其中橫向剝 離黏著力(TD)大於MD剝離黏著力。此現象已揭示於美國專利第5,858,150號及第5,866,249號(兩者皆頒予Yarusso等人)中。塗覆熱處理藉由增加MD剝離黏著力而減小剝離各向異性。
實例14至20
實例14至20組合物含有以與實例6至9相同之方式再熔融、泵送及塗覆之實例13之相同NR PSA組合物。
實例14至20之NR PSA組合物在用以製造實例13之相同TSE設備上預混配。除Bonnot直接附接於旋轉桿狹縫模具以外,使用與實例6至9相同的設備塗覆再熔融NR PSA。Bonnot溫度、Zenith齒輪泵溫度及旋轉桿狹縫模具溫度設定在300℉(149℃)。模具裝備有比實例10至13中所用之模具狹縫薄的模具狹縫[0.010吋(254 μm)及0.020吋(508 μm)]。線速度設定在20 fpm(6.1公尺/分鐘)下。改變Bonnot Zenith齒輪泵速度可控制塗覆重量。旋轉桿狹縫模具含有標準0.5吋(1.3 cm)直徑Thomson 60 CASE LINEARRACETM軸且前向旋轉,該軸具有11 μin(2.6 μm)Ra表面粗糙度。桿於膜/支承輥中之最終透入距離為「低」[0.005吋(127 μm)至0.010吋(254 μm)]。調整桿速度以使熱熔體連續塗覆於0.0016吋(41 μm)厚的BOPET膜上,在該膜之非PSA塗覆側上具有聚矽氧低黏著性背襯尺寸(LAB)離型塗覆。
表8概述方法參數且表9概述實例14至20之黏著劑膠帶特性。
實例14至20證明本發明之方法可塗覆基於高黏度(100 Pa-s)熱熔體天然橡膠之PSA且觀測到應變誘導結晶(SIC)比實例10至13少。與實例10至13所用之0.030吋模具狹縫相比,大部分實例具有由實例14至20所用之較薄模具狹縫(0.010吋及0.020吋)產生的最小剝離各向異性。
實例14至20之樣品曝露於來自在130千伏(kV)加速電壓下操作之ELECTROCURTAIN Model CB-300(來自Energy Sciences Inc.,Wilmington,MA)之電子束輻射。在惰性氮氣氛圍中,以4.0兆拉德(mrad)之計算劑量執行照射。表10含有實例21至27之黏著劑膠帶數據。
曝露於電子束照射如預料般增加剪切保持力。
實例28至29及比較實例C2
將熱塑性聚烯烴樹脂集結粒(PRIMACORTM 3330乙烯-丙烯酸共聚物)饋入含有混合及輸送部分之58 mm直徑共旋轉TSE(具有13個機筒部分及42:1 L/D之Davis標準型號D-Tex 58)中。設定擠壓機之溫度分佈以提供500℉(260℃)聚烯烴熔融流。100 cc/rev齒輪泵將熔融樹脂自TSE輸送至定邊之旋轉桿狹縫模具,得到24吋(61.0 cm)寬的塗覆。膜為24.5吋(62.2 cm)寬、0.003吋(76 μm)厚、經TiO2填充之BOPET膜。
具有11 μin(2.6 μm)Ra表面粗糙度之標準0.5吋(1.3 cm)直徑Thomson 60 CASE LINEARRACE軸用於實例28至29及比較實例C2。桿模具及流動熔融聚烯烴指向移動BOPET膜及桿在50 rpm下前向旋轉之橡膠覆蓋支承輥。最終位置藉由注意模具透入來確定,在此處獲得與定邊寬度(24吋)相等的塗覆寬度。最終桿速度經選擇以在移動BOPET膜基板上提供經連續塗覆之聚烯烴膜。較慢桿速度在BOPET膜基板 上產生聚烯烴材料之未塗覆區域(間隙)。旋轉桿狹縫模具與移動BOPET膜維持在2°角度(在水平9點鐘位置以下)。BOPET膜為0.003吋(76 μm)厚。模具狹縫維持在0.015吋(381 μm)或0.008吋(203 μm)。
表11及12含有實例28至29及比較實例C2之加工條件及所選特性。
實例28至29證明本發明之方法可以低塗覆重量塗覆高黏度(167 Pa-s)熱塑性聚烯烴,且無塗覆邊緣珠粒。比較實例C2證明桿速度(亦即移動網的線性線速度之1.9%)過慢而無法得到該熱熔體聚合物之連續向下網塗覆及橫向網塗覆。塗覆亦具有低光澤(在60°下約為5%),與平光或消光毛面光澤(低光澤波紋表面結構結果一致。實例28及29之表面的光學顯微分析(在250x放大倍率下之偏振反射光)顯示平行於塗覆方向定向之半連續(超過4 mm長)波紋。波紋 相隔50至200 μm。由於波紋表面,發現實例29中所得塗覆之塗覆密度為0.880 g/cc,比PRIMACORTM 3330聚合物密度低約5.4%。
實例30至32及比較實例C3至C5
使用關於實例28至29及比較實例C2所述之相同混配及塗覆設備製備實例30至32及比較實例C3至C5。
使用本發明之方法以高速(191公尺/分鐘)及低塗覆重量(10.5 g/m2)塗覆熱熔體增黏之苯乙烯-異戊二烯(SI)熱塑性彈性體嵌段共聚物PSA。SI共聚物PSA在此等實例之塗覆條件下具有寬黏度範圍[在300℉(149℃)下為139 Pa-s熔融黏度及在400℉(205℃)下為63 Pa-s熔融黏度]。PSA由54.7/43.7/0.8/0.8 QUINTACTM 3620/WINTACKTM EXTRA/IRGANOXTM 1076/ARENOXTM DL組成。將QUINTAC 3620集結粒饋入TSE之進料喉(機筒#1)中。WINGTACK EXTRA增黏劑熔融且分開饋入機筒#4(35%)及機筒#6(65%)中。抗氧化劑(IRGANOXTM 1076及ARENOXTM DL)熔融且分開饋入機筒#4(35%)及機筒#6(65%)中。TSE螺桿速度為200 rpm。
實例30至32及比較實例C3至C5之擠壓法設定點參數概述於表13中。
總熱熔體PSA流動速率設定在150磅/小時(68公斤/小時)下以便在625英尺/分鐘(191公尺/分鐘)線速度下提供在2至3喱/24平方吋(8至13 g/m2)範圍內之塗覆重量。在旋轉桿狹縫模具中使用具有11 μin(2.6 μm)Ra表面粗糙度之標準0.5吋(1.3 cm)直徑Thomson 60 CASE LINEARRACE軸。旋轉桿狹縫模具與移動BOPET膜及移動的26吋(66 cm)寬雙軸取向聚丙烯(BOPP)膜維持在4.0°角度下(在水平9點鐘位置以下)。線速度為625英尺/分鐘(191公尺/分鐘)。BOPP膜為0.0013吋(33 μm)厚。模具經定邊以得到25.0吋(63.5 cm)寬的塗覆。模具狹縫維持在0.015吋(381 μm)或0.005吋(127 μm)。比較實例C3至C5之桿速度以恆定的10 rpm(前向)旋轉,例示US 4,167,914中所述之常用接觸塗覆旋轉桿狹縫模具方法。
記錄實例30至32之獲得可接受之連續塗覆之桿速度範圍。在300℉(149℃)下,0.015吋模具狹縫在任何桿速度下均不能獲得塗覆,因為在此溫度下之高黏度PSA穿過狹縫模具之流動較差。表14概述實例30至32及比較實例C3至 C5之塗覆法條件且表15含有實例31至32之所選PSA膠帶特性。
表11中概述之黏著劑膠帶數據證明在高塗覆速度(625英尺/分鐘)下塗覆的本發明之超低塗覆重量增黏之SI共聚物PSA在實質上比當前熱熔體塗覆法(狹縫模具及落壓模移去(drop-die take-away))可實現的塗覆重量低之塗覆重量下提供可接受之紙箱封帶應用效能。
實例33至34及比較實例C6至C7
實例33至34及比較實例C6至C7展示使用關於實例30至32及比較實例C3至C5所述之相同混配及塗覆設備高速塗 覆高分子量(8.1×105 g/mol)丙烯酸酯PSA。
除使用不同單體混合物以外,以與實例6至9相同的方式製造丙烯酸酯PSA。丙烯酸酯PSA由95份IOA單體、5份AA單體、0.10 pphm IRGACURETM 651光引發劑、0.02 pphm IOTG鏈轉移劑及0.4 pphm IRGANOXTM 1076抗氧化劑組成。使用裝備有46.2 cc/rev之齒輪熔體泵(型號LCI ES45/45,來自Textron,Inc.,Providence,RI)之具有3.5吋(8.9 cm)外徑螺桿輸送螺桿之雙輥進料器(DAVIS-STANDARDTM型號35IN35)將丙烯酸酯PSA撕捏且饋入TSE之機筒#1中。
表16概述實例33至34及比較實例C6至C7之雙輥進料器方法設定點參數。
雙輥進料器撕捏丙烯酸酯PSA且在174磅/小時(79.0公斤/小時)下將其泵送至TSE之機筒#1中。TSE螺桿速度為200 rpm。實例33至34及比較實例C6至C7之擠壓法設定點參數概述於表17中。
在旋轉桿狹縫模具中使用具有11 μin(2.6 μm)Ra表面粗糙度之標準0.5吋(1.3 cm)直徑Thomson 60 CASE LINEARRACE軸。旋轉桿狹縫模具與移動之雙軸取向聚丙烯(BOPP)膜維持在4.0度角度(在水平9點鐘位置以下)下。模具經定邊以得到25.0吋(63.5 cm)寬的塗覆。線速度為625英尺/分鐘(191公尺/分鐘)。BOPP膜為0.0013吋(33 μm)厚及26.0吋(66.0 cm)寬。模具狹縫為0.015吋(381 μm)或0.005吋(127 μm)。比較實例C6及C7之桿速度為前向恆定10 rpm,例示US 4,167,914(Mladota)中所述之已知接觸塗覆旋轉桿狹縫模具方法。記錄實例33至34之獲得可接受之連續塗覆之桿速度範圍。應注意,與間隙前向輥塗法(gapped forward roll coating method)不同,桿速度變化(相對於線速度-速度比)不會改變塗覆重量。亦記錄未塗覆之狹道或缺少PSA之區域的存在。表18概述塗覆法條件且表19含有實例33至34及比較實例C6至C7之所選PSA膠帶特性。
使用本發明之方法容易以高速(191公尺/分鐘)及超低塗覆重量(小於0.0005吋厚或13.7 g/m2)塗覆高分子量(8.1×105 g/mol)丙烯酸酯熱熔體PSA。需要實質上比美國專利第4,167,914號中所述之桿速度高的桿速度來提供無空隙的連續向下網塗覆及橫向網塗覆。超低熱熔體PSA塗覆重量使得能夠操控對於各種基板之剝離黏著力,因為其為塗覆重量(厚度)低於55 g/m2塗覆重量或0.002吋(50.8 μm)塗覆厚度之強大功能(Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology第2版,Donatas Satas第77-79頁)。另一有用加工特徵為在高於美國專利第4,167,914號(比較實例C6及C7)中所述之常用桿速度的本發明之桿速度(實例33至34)下 模具壓力減小。
雖然本發明已參照隨附圖式結合其較佳實施例進行完全描述,但應注意各種改變及改進對熟習此項技術者顯而易見。該等改變及改進應理解為包括在由隨附申請專利範圍所界定之本發明範疇內,除非該等改變及改進背離本發明之範疇內。
本文中引用之所有專利、專利文件及公開案之全部揭示內容均以引用的方式併入。
22‧‧‧網
28‧‧‧擠壓狹縫
29‧‧‧塗覆頭
36‧‧‧管道
45‧‧‧腔室
46‧‧‧導入唇或邊緣
47‧‧‧導出唇或邊緣
48‧‧‧彈性表面
49‧‧‧壓輥
53‧‧‧輥隙
54‧‧‧桿
57‧‧‧凹槽
58‧‧‧鄰接面
110‧‧‧模頭
112‧‧‧上游或導向擋板
114‧‧‧邊緣
116‧‧‧下游或尾隨擋板
118‧‧‧邊緣
120‧‧‧桿
122‧‧‧桿座
124‧‧‧狹縫
126‧‧‧熱熔體可塗覆聚合物組合物
128‧‧‧塗覆珠粒
130‧‧‧網
132‧‧‧支承輥
133‧‧‧橡膠套
134‧‧‧熔體塗覆
136‧‧‧條紋
138‧‧‧熔體塗覆表面
D1‧‧‧模具狹縫之寬度
D2‧‧‧間隙
N‧‧‧輥隙
U‧‧‧反頜
圖1為先前技術之塗覆頭、壓輥、旋轉桿及桿座之片段側視圖;圖2為本發明方法之塗覆頭、壓輥、旋轉桿及桿座之片段側視圖;圖3為本發明物件之熔體塗覆層之曝露表面的顯微照片;及圖4為本發明物件之邊緣之顯微照片。
110‧‧‧模頭
112‧‧‧上游或導向擋板
114‧‧‧邊緣
116‧‧‧下游或尾隨擋板
118‧‧‧邊緣
120‧‧‧桿
122‧‧‧桿座
124‧‧‧狹縫
126‧‧‧熱熔體可塗覆聚合物組合物
128‧‧‧塗覆珠粒
130‧‧‧網
132‧‧‧支承輥
133‧‧‧橡膠套
134‧‧‧熔體塗覆
D1‧‧‧模具狹縫之寬度
D2‧‧‧間隙
N‧‧‧輥隙
U‧‧‧反頜

Claims (20)

  1. 一種物件,其包含具有第一表面之基板及具有第一主表面及第二主表面之熔體塗覆層,該熔體塗覆層之第一主表面係安置於該基板之第一表面上,其中該熔體塗覆層為實質上連續的且包含選自由以下組成之群之熔體塗覆之高分子量、高黏度組合物:(a)一或多種丙烯酸系聚合物,其具有至少200,000之集體分子量,且該熔體塗覆層具有小於21g/m2之塗覆重量,不含溶劑且含有至多1重量%之膠凝化丙烯酸系聚合物;或(b)一或多種熱塑性彈性體,其具有在適於熱熔體塗覆之任何溫度下及在小於100s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於20,000cP之集體熔融黏度,且該熔體塗覆層具有小於12g/m2之塗覆重量;或(c)一或多種天然橡膠或合成橡膠,其皆不為熱塑性彈性體,具有至少200,000g/mol之集體分子量及在適於熱熔體塗覆之任何溫度下及在小於100s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於50,000cP之集體熔融黏度,且該熔體塗覆層具有小於29g/m2之塗覆重量;或(d)一或多種非彈性體熱塑性聚合物,其具有50,000g/mol至3,000,000g/mol之集體分子量,且該熔體塗覆層具有小於17g/m2之塗覆重量且不含溶劑。
  2. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層實質上不含液體 介質。
  3. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層之第二主表面具有複數個凸起條紋。
  4. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層包含選自由丙烯酸異辛酯之聚合物及共聚物組成之群之丙烯酸系聚合物。
  5. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層包含一或多種丙烯酸系聚合物且該熔體塗覆層實質上不含增黏劑、油及塑化劑。
  6. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層包含一或多種選自由苯乙烯嵌段共聚物組成之群之熱塑性彈性體。
  7. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層包含一或多種熱塑性彈性體且進一步包含增黏性樹脂。
  8. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層包含一或多種熱塑性彈性體且實質上不含油及塑化劑。
  9. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層基本上係由天然或合成橡膠組成。
  10. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層包含一或多種選自由天然橡膠及合成橡膠組成之群之橡膠且含有至多1重量%之膠凝化天然或合成橡膠。
  11. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層包含一或多種選自由異戊二烯、丁二烯、腈橡膠及苯乙烯-丁二烯橡膠組成之群之橡膠。
  12. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層基本上係由非彈 性體熱塑性聚合物組成。
  13. 如請求項1之物件,其中該熔體塗覆層包含一或多種半晶質非彈性體熱塑性聚合物。
  14. 一種製造其上具有熔體塗覆層之物件之方法,該方法包含以下步驟:(a)輸送包含聚合物之熔融塗覆組合物穿過具有小於35密耳(mil)厚度之模具狹縫;(b)使該熔融組合物直接接觸具有小於3吋(7.6cm)直徑之旋轉桿與支撐於支承輥上之移動基板之間的夾壓點之入口側,其中夾壓壓力使得該支承輥之表面變形至多20密耳之深度;及(c)在該夾壓點之出口側獲得其上具有熔體塗覆層之基板;其中該旋轉桿及該可壓縮的支承輥各沿該移動基板之移動方向旋轉;及其中該旋轉桿係以大於20rpm旋轉,且具有介於該移動基板速度之1%與20%之間的表面速度。
  15. 如請求項14之方法,其中該熔融塗覆組合物係選自由以下組成之群:(a)一或多種丙烯酸系聚合物,其具有至少200,000之集體分子量,該組合物不含溶劑且含有至多1重量%之膠凝化丙烯酸系聚合物;或(b)一或多種熱塑性彈性體,其具有在適於熱熔體塗覆之任何溫度下及在小於100s-1之剪切速率或小於100弧 度/秒之頻率下所量測之大於20,000cP之集體熔融黏度;或(c)一或多種天然橡膠或合成橡膠,其具有至少200,000g/mol之集體分子量且不為熱塑性彈性體,且具有在適於熱熔體塗覆之任何溫度下及在小於100s-1之剪切速率或小於100弧度/秒之頻率下所量測之大於50,000cP之熔融黏度;或(d)一或多種非彈性體熱塑性聚合物,其具有50,000g/mol至3,000,000g/mol之集體分子量,該組合物不含溶劑。
  16. 如請求項14之方法,其中該旋轉桿具有介於該移動基板速度之1%與15%之間的切向表面速度。
  17. 如請求項14之方法,其中該熔融組合物之黏度係大於10,000cP。
  18. 如請求項14之方法,其中該移動基板係在超過200英尺/分鐘(60公尺/分鐘)下移動。
  19. 如請求項14之方法,其中使該熔融組合物接觸該夾壓點之入口側不產生可見滾動堆積膠(rolling bank)。
  20. 如請求項14之方法,其中該模具狹縫之厚度、該旋轉桿之表面速度及該夾壓壓力係經設定在特定範圍內,使得在該等範圍內,該經塗覆基板之厚度係取決於該模具狹縫之厚度及該旋轉桿之表面速度且與該夾壓壓力無關。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3005661B1 (fr) * 2013-05-16 2016-06-10 Novacel Sa Film adhesif sensible a la pression et son utilisation pour la protection de surfaces
DE102013219495A1 (de) * 2013-09-27 2015-04-02 Tesa Se Haftklebemasse für niederenergetische oder raue Oberflächen
EP3015521A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-04 Lanxess Inc. Hot melt adhesives with butyl ionomer
EP3114183A1 (en) * 2014-03-05 2017-01-11 Henkel AG & Co. KGaA Adhesive-coated thermally sensitive polymer substrate, process for its manufacture and use thereof
TR201901528T4 (tr) 2015-02-02 2019-02-21 Coloplast As Ostomi cihazı.
EP3069797B1 (en) * 2015-03-17 2019-05-08 Maan Intellectual Properties B.V. Combination of device for applying a hot-melt to a web of material and a web of material
HUE044528T2 (hu) 2015-04-10 2019-10-28 Coloplast As Osztómiás készülék
TWI604897B (zh) * 2016-07-28 2017-11-11 Closed circular blade for plastic device
DE102016222146A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 Mitsubishi Polyester Film Gmbh Biaxial orientierte, heißsiegelbare und peelfähige Polyesterfolie, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
KR102147132B1 (ko) * 2017-03-22 2020-08-24 이재봄 콘크리트박리제 기능을 가진 거푸집코팅제 및 제조방법
CN106862035A (zh) * 2017-04-17 2017-06-20 上海电气集团上海电机厂有限公司 一种硅钢片水溶性油漆边缘增厚的解决方法
CN109550648B (zh) * 2017-09-27 2020-10-09 一川企业有限公司 密闭式圆形刮刀供胶装置
JP7127262B2 (ja) * 2017-09-28 2022-08-30 王子ホールディングス株式会社 粘着シートおよび表面保護フィルム
DE102017219658A1 (de) * 2017-11-06 2019-05-09 Tesa Se Verfahren zur Herstellung eines Klebebandes
WO2020121121A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-18 3M Innovative Properties Company Method and apparatus of slot die coating over deformable back-up roll
WO2022261590A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-15 Nike Innovate C.V. Composite textiles and articles of footwear formed therefrom
FR3125532A1 (fr) * 2021-07-26 2023-01-27 Novacel Obtention de couches de protection de surface par fabrication additive
US20240033770A1 (en) * 2022-07-27 2024-02-01 Graphic Packaging International, Llc System And Method For Applying A Coating Material To A Web

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6293037B1 (en) * 1996-12-04 2001-09-25 Avery Dennison Corporation Pressure-sensitive adhesives and self-adhesive postage stamps made therewith

Family Cites Families (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US24906A (en) 1859-07-26 Simeon goodfellow
IT610737A (zh) 1955-11-18 1900-01-01
ZA71660B (en) 1970-02-18 1971-10-27 Snam Progetti Process for recovering polymers from organic solutions
US3783072A (en) 1971-11-02 1974-01-01 Johnson & Johnson Extrusion process for pressure-sensitive adhesive sheets and tapes
US4181752A (en) 1974-09-03 1980-01-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Acrylic-type pressure sensitive adhesives by means of ultraviolet radiation curing
US4167914A (en) 1977-05-25 1979-09-18 Bolton-Emerson, Inc. Rotating rod, rotating press roll nip coating apparatus
US4167904A (en) 1977-09-15 1979-09-18 Ferri Bernard L Shot compressor devices and method therefor
US4303485A (en) 1979-08-20 1981-12-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Ultraviolet polymerization of acrylate monomers using oxidizable tin compounds
US4329384A (en) 1980-02-14 1982-05-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Pressure-sensitive adhesive tape produced from photoactive mixture of acrylic monomers and polynuclear-chromophore-substituted halomethyl-2-triazine
US4330590A (en) 1980-02-14 1982-05-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Photoactive mixture of acrylic monomers and chromophore-substituted halomethyl-2-triazine
US4379201A (en) 1981-03-30 1983-04-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Multiacrylate cross-linking agents in pressure-sensitive photoadhesives
IT8267442A0 (it) 1982-04-05 1982-04-05 Rotomec Costr Mecc Dispositivo per spalmare una sostanza su di un materiale in nastro
US4554324A (en) 1982-09-16 1985-11-19 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Acrylate copolymer pressure-sensitive adhesive composition and sheet materials coated therewith
DE3406099A1 (de) 1984-02-20 1985-08-22 John Lausanne Mladota Beschichtungsvorrichtung fuer materialbahnen
US4843134A (en) 1984-03-28 1989-06-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Acrylate pressure-sensitive adhesives containing insolubles
US4619979A (en) 1984-03-28 1986-10-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Continuous free radial polymerization in a wiped-surface reactor
US4693776A (en) 1985-05-16 1987-09-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Macromer reinforced pressure sensitive skin adhesive
FI853041A0 (fi) 1985-08-07 1985-08-07 Valmet Oy Anordning foer belaeggning av materialbana.
US4737559A (en) 1986-05-19 1988-04-12 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Pressure-sensitive adhesive crosslinked by copolymerizable aromatic ketone monomers
US4871593A (en) 1988-03-17 1989-10-03 Acumeter Laboratories, Inc. Method of streakless application of thin controlled fluid coatings and slot nozzle - roller coater applicator apparatus therefor
US5225470A (en) 1988-08-01 1993-07-06 Monssanto Company Acrylic hot melt pressure sensitive adhesive compositions
DE3914374A1 (de) 1989-04-29 1990-10-31 Basf Ag Durch ultraviolette strahlung unter luftsauerstoffatmosphaere vernetzbare copolymerisate
EP0406529B1 (de) * 1989-06-22 1994-06-29 J.M. Voith GmbH Streicheinrichtung
US5252662A (en) 1992-09-25 1993-10-12 Avery Dennison Corporation Low viscosity acrylic hot melt adhesives
US5539033A (en) 1992-11-06 1996-07-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company Solventless compounding and coating of non-thermoplastic hydrocarbon elastomers
US5296547A (en) 1993-01-28 1994-03-22 Minnesota Mining And Manufacturing Company Block copolymer having mixed molecular weight endblocks
DE4313008C1 (de) 1993-04-21 1994-11-10 Beiersdorf Ag Selbstklebemasse auf Acrylathotmelt-Basis, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
DE4413232A1 (de) * 1994-04-15 1995-10-19 Voith Gmbh J M Vorrichtung zum Auftragen von mindestens einem flüssigen Medium auf eine laufende Materialbahn
JPH0834963A (ja) * 1994-07-22 1996-02-06 Sekisui Chem Co Ltd アクリル系粘着剤組成物
US5804610A (en) 1994-09-09 1998-09-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Methods of making packaged viscoelastic compositions
US5772766A (en) * 1994-09-09 1998-06-30 Voith Papiermaschinen Gmbh Application unit for the direct or indirect application of a liquid or pasty medium onto a moving material web
US6632522B1 (en) 1995-02-16 2003-10-14 3M Innovative Properties Company Blended pressure-sensitive adhesives
AU706100B2 (en) 1995-03-03 1999-06-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Pressure sensitive adhesive comprising a block copolymer having low molecular weight endblocks and endblock-compatible tackifier or oil
JPH09104845A (ja) * 1995-10-11 1997-04-22 Nippon Shokubai Co Ltd ホットメルト型粘着剤組成物
US5747107A (en) 1995-10-26 1998-05-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of applying a hot melt coating
US5637646A (en) 1995-12-14 1997-06-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Bulk radical polymerization using a batch reactor
US5866249A (en) 1995-12-18 1999-02-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Pressure-sensitive adhesive based on partially oriented and partially crystallized elastomer
CN1222180A (zh) * 1996-06-20 1999-07-07 美国3M公司 α-烯烃粘合剂组合物
KR20000016706A (ko) 1996-06-20 2000-03-25 스프레이그 로버트 월터 알파-올레핀 접착제 조성물
JPH10100341A (ja) * 1996-09-27 1998-04-21 Mitsubishi Chem Mkv Co 装飾被覆用フィルム
EP0853092A1 (en) 1997-01-14 1998-07-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of suspension polymerization of (meth)acrylic monomers using dextrin, and polymer beads resulting from that method
US5843529A (en) * 1997-02-13 1998-12-01 Beloit Technologies, Inc. Pre-metering rod
DE19722117C2 (de) * 1997-05-27 2000-09-07 Bematec S A Beschichtung poröser Träger
US6720387B1 (en) 1998-02-18 2004-04-13 3M Innovative Properties Company Hot-melt adhesive compositions comprising acidic polymer and basic polymer blends
US6166110A (en) * 1998-11-24 2000-12-26 3M Innovatives Properties Company Process for preparing pressure sensitive adhesives
US6231927B1 (en) * 1999-06-08 2001-05-15 Certainteed Corporation Method of coating insulation boards
DE10008841A1 (de) 2000-02-25 2001-09-06 Beiersdorf Ag Thermisch vernetzte Acrylat-Hotmelts
US6737113B2 (en) 2001-01-10 2004-05-18 3M Innovative Properties Company Method for improving the uniformity of a wet coating on a substrate using pick-and-place devices
JP2003041228A (ja) * 2001-07-31 2003-02-13 Dainippon Ink & Chem Inc 接着剤用球形ポリエステル樹脂粒子分散体とその製造方法、および、接着剤用球形ポリエステル樹脂粒子とその製造方法
CN100471582C (zh) * 2001-09-13 2009-03-25 富士胶片株式会社 杆式涂覆装置和杆式涂覆方法
EP1318181B1 (en) * 2001-12-07 2008-07-09 3M Innovative Properties Company Hot melt acrylic pressure sensitive adhesive and use thereof
JP2003292918A (ja) * 2002-04-01 2003-10-15 Aron Ever-Grip Ltd ラッピング加工用接着剤組成物
US6803076B2 (en) 2002-04-16 2004-10-12 3M Innovative Properties Company Die lip for strip coating
DE10221402A1 (de) 2002-05-14 2003-11-27 Tesa Ag Kontinuierliches zweistufiges Verfahren zur Herstellung von lösemittelfreien Polyacrylat-Schmelzhaftklebern
DE10259458A1 (de) 2002-12-19 2004-07-01 Tesa Ag Bimodale Acrylathaftklebemassen
JP5014579B2 (ja) * 2003-05-13 2012-08-29 三井化学株式会社 複合樹脂の溶媒分散体及びその用途
JP2005105205A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Sanyo Chem Ind Ltd ホットメルト接着剤組成物
JP2005146212A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Three M Innovative Properties Co 片面粘着テープ
US8182456B2 (en) * 2004-03-29 2012-05-22 The Procter & Gamble Company Disposable absorbent articles with components having both plastic and elastic properties
JP2005314445A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Sanyo Chem Ind Ltd 反応性ホットメルト接着剤
US20070088116A1 (en) * 2005-10-14 2007-04-19 Fabienne Abba Low application temperature hot melt adhesive
JP4928140B2 (ja) * 2006-03-27 2012-05-09 キヤノン株式会社 像加熱装置
JP2008264757A (ja) 2006-06-28 2008-11-06 Fujifilm Corp バー塗布方法及び装置
KR101445406B1 (ko) 2006-09-08 2014-09-26 도레이 카부시키가이샤 도포 방법 및 도포 장치
US8163824B2 (en) 2006-10-02 2012-04-24 Bostik, Inc. High styrene SBS hot melt adhesive
US20080081858A1 (en) * 2006-10-02 2008-04-03 Genta Okazaki High styrene SBS hot melt adhesive
DE102008059050A1 (de) 2008-11-26 2010-05-27 Tesa Se Thermisch vernetzende Polyacrylate und Verfahren zu deren Herstellung
DE102008062368A1 (de) * 2008-12-17 2010-06-24 Tesa Se Haftklebemassen auf Basis von Naturkautschuk und Polyacrylaten
US9579684B2 (en) * 2011-06-07 2017-02-28 3M Innovative Properties Company Slot die position adjustment control

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6293037B1 (en) * 1996-12-04 2001-09-25 Avery Dennison Corporation Pressure-sensitive adhesives and self-adhesive postage stamps made therewith

Also Published As

Publication number Publication date
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