TWI634183B - 複合式熱熔黏著劑及壓敏黏著劑系統及由其製成之複合材料 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種系統及方法，其達到熱熔黏合薄膜對包含例如紡織品、皮革、合成皮革、或不織基材等基材的暫時性黏著，使得熱熔薄膜在基材對一或多個其他組件的熱熔黏合之前及在此期間留在原處，及若需要更能夠被再放置，且隨後在熱熔黏合步驟之前及在此期間仍留在原處。

Description

複合式熱熔黏著劑及壓敏黏著劑系統及由其製成之複合材料
本發明係關於達到熱熔黏合薄膜對包含例如鋼性或非剛性基材等基材的暫時性黏著之系統及方法，其使得熱熔薄膜在基材對一或多個其他組件(parts)的熱熔黏合之前及在此期間留在原處，及若需要更能夠被再放置，且隨後在熱熔黏合步驟之前及在此期間仍留在原處。
「黏合的」複合元件係一種包含相互黏合之替代元件(例如紡織物或其他材料的板)。黏合包含經由使用黏膠(glue)或黏著劑(adhesive)、經由將黏合材料熔融及隨後固化、及/或經由將替代元件熔融及隨後固化而黏合，但是其排除針縫、針釘(stapling)、或相似類型的機械式附著。雖然黏合的複合元件可包含針縫或其他類型的機械式附著(例如將黏合的複合元件附著至另一元件以將該黏合的複合元件塑型)，但黏合的複合物並不靠該針縫或其他類型的機械式附著在結構上連接黏合的複合物之替代元件。
熱熔黏著劑(HMA)亦稱為熱熔膠，其時常係一種熱塑性黏著劑之形式。HMA通常係以各種直徑的固體圓柱型棍棒提供，其係設計為在電熱熔膠槍中熔融，然其亦可以加熱時會變黏的基板上的薄膜之形式使用。HMA在熱的時候係黏的，且在冷卻時快速固化。
熱熔黏合係其中HMA係用以將一或多個所述替代元件黏合成為所述複合物的方法。典型地，欲與另一元件黏合的基材在與該另一元件黏合的表面上具有HMA之薄膜。基材及元件係以在想要的位置使HMA位於其間而放在一起，且施加熱及壓力，將HMA熔融，並確保在黏合的元件之間有良好接觸。當將壓力及熱移除時，基材及元件係藉由HMA黏合在一起。
通常用於熱熔黏合的組件係被組裝，將一或多個元件層疊在一起以形成組合件(assembly)，其在熱熔黏合時會形成想要的組件。個別的元件通常需要被完全對齊及放置，以使得黏合的元件以想要的方式產生。為了確保組件在其組裝的時間及其熱熔黏合的時間之間保持對齊，若預黏合的組件能相互具有暫時性黏著係想要的。然而，這種暫時性黏著必須不干擾組件在熱熔黏合步驟完成之後會具有的最終熱熔黏著黏合。
此外，組件在製備時有時會被不當對齊及/或不恰當的組裝。因此，亦想要在層之間的任何暫時性黏著足夠牢固而使得組件在其組裝的時間及其熱熔黏合的時間之間保持對齊，然而不夠牢固以免阻止工作者調整組件的對齊及/或校正任何在熱熔黏合前所見的不恰當組裝。
本發明提供解決這些需求的系統及方法。
本發明提供一種黏著系統，其包括(i)熱熔黏著劑及(ii)壓敏黏著劑，其中熱熔黏著劑係呈連續薄膜之形式，及其中壓敏黏著劑係以不連續的圖案分布於該連續薄膜的至少一個表面上。
該黏著系統之熱熔黏著劑可包括熱塑性聚胺基甲酸酯。
該黏著系統之壓敏性黏著劑可包括丙烯酸系聚合物分散液。
該壓敏性黏著劑可覆蓋其於之上方存在的該連續薄膜介於5及60百分比之間的表面。
本發明亦提供一種黏著物品，其包括基材及位於基材之第一主要表面上之黏著系統，該黏著系統包括：(i)熱熔黏著劑；及(ii)壓敏黏著劑；其中熱熔黏著劑係呈位於該基材之第一主要表面上的連續薄膜之形式：及其中壓敏黏著劑係以不連續層之形式相對該基材存在於熱熔黏著劑薄膜上。
該黏著物品之熱熔黏著劑可包括熱塑性聚胺基甲酸酯。
該黏著物品之壓敏性黏著劑可包括丙烯酸系聚合物分散液。
該黏著物品之壓敏性黏著劑層可覆蓋其於之上方存在的連續薄膜介於5及60百分比之間的表面。
該基材可包括薄膜、薄片、膜片(membrane)、過濾材、不織纖維或編織纖維、空心珠或實心珠、瓶、板(plate)、管線(tube)、棒、管路(pipe)、或圓片(wafer)，或其之任何組合。
該黏著物品之基材可為多層的基材。
本發明更提供一種物品，其包括一或多個組件(parts)及至少一個黏著物品，其中該黏著物品經由施加壓力、溫度、或其兩者而與該組件結合以形成該物品；其中該黏著物品包括基材及位於該基材之第一主要表面上之黏著系統，其中黏著系統包括：(i)熱熔黏著劑；及(ii)壓敏黏著劑；其中熱熔黏著劑係呈位於該基材之第一主要表面上的連續薄膜之形式：及其中該壓敏黏著劑係以不連續層之形式相對該基材存在於該熱熔黏著劑薄膜上。
該物品之熱熔黏著劑可包括熱塑性聚胺基甲酸酯。
該物品之壓敏性黏著劑可包括丙烯酸系聚合物分散液。
該物品之壓敏性黏著劑層可覆蓋其於之上方存在的連續薄膜介於5及60百分比之間的表面。
該物品可包括一或多個薄膜、薄片、膜片、過濾材、不織纖維或編織纖維、空心珠或實心珠、瓶、板、管線、棒、管路、或圓片。
該物品之基材可為多層的基材。
以下藉由非限制性說明描述不同的較佳特徵及實施例。
本發明提供黏著系統、使用此黏著系統製造的黏著物品、及使用黏著物品製造的物品。
在此所述的黏著系統含有(i)熱熔黏著劑及(ii)壓敏黏著劑，其中該熱熔黏著劑係呈連續薄膜之形式，及其中該壓敏黏著劑係以不連續的圖案分布於該連續薄膜的至少一個表面上。
可用於本發明之熱熔黏著劑包括熱塑性聚胺基甲酸酯。所選擇之特定熱熔黏著劑及/或特定熱塑性聚胺基甲酸酯可取決於心目中的應用及/或終端用途、欲黏合之材料的細節、想要的熔融溫度及/或黏合強度、或這些參數的部分組合。
有鑑於這些參數，不同的熱塑性聚胺基甲酸酯可用於所述的系統中作為熱熔黏著劑或用於所述的系統中作為熱熔黏著劑的組分。
熱塑性聚胺基甲酸酯(TPU)、其組成物，通常係由：a)多異氰酸酯組分；b)多元醇組分；及c)鏈延長劑組分之反應所製造；其中反應可以或可以不在催化劑存在下進行。
在此所述之TPU組成物係使用多異氰酸酯組分所製造。多異氰酸酯組分含有一或多種多異氰酸酯。 在一些實施例中，多異氰酸酯組分包含一或多種二異氰酸酯。
合適的多異氰酸酯包含芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、或其組合。在一些實施例中，多異氰酸酯組分包含一或多種芳香族二異氰酸酯。在一些實施例中，多異氰酸酯組分實質上無，或甚至完全無脂肪族二異氰酸酯。在其他實施例中，多異氰酸酯組分包含一或多種脂肪族二異氰酸酯。在一些實施例中，多異氰酸酯組分實質上無，或甚至完全無芳香族二異氰酸酯。
可用的多異氰酸酯之實例包含：芳香族二異氰酸酯，如4,4’-亞甲基雙(異氰酸苯酯)(MDI)、二異氰酸1,6-六亞甲基酯(HDI)、間二甲苯二異氰酸酯(XDI)、伸苯基-1,4-二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、及甲苯二異氰酸酯(TDI)；以及脂肪族二異氰酸酯，如異佛酮二異氰酸酯(IPDI)、二異氰酸1,4-環己酯(CHDI)、癸烷-1,10-二異氰酸酯、離胺酸二異氰酸酯(LDI)、1,4-丁烷二異氰酸酯(BDI)、異佛酮二異氰酸酯(PDI)、3,3’-二甲基-4,4’-聯苯基二異氰酸酯(TODI)、二異氰酸1,5-萘酯(NDI)、及二環己基甲烷-4,4’-二異氰酸酯(H12MDI)。可使用二種或以上多異氰酸酯之混合物。在一些實施例中，多異氰酸酯為MDI及/或H12MDI。在一些實施例中，多異氰酸酯包含MDI。在一些實施例中，多異氰酸酯包含H12MDI。
在一些實施例中，熱塑性聚胺基甲酸酯係由包含以下(或實質上由其組成，或甚至係由其組成)之多異氰酸酯組分所製備：H12MDI以及MDI、HDI、TDI、 IPDI、LDI、BDI、PDI、CHDI、TODI及NDI之至少一種。
在此所述之TPU組成物係使用b)多元醇組分所製造。多元醇包含聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚矽氧烷多元醇、及其組合。
當存在時，適合的多元醇(其亦可被敘述為羥基封端的中間體)可包含一或多種羥基封端的聚酯、一或多種羥基封端的聚醚、一或多種羥基封端的聚碳酸酯、一或多種羥基封端的聚矽氧烷、或其混合物。
適合的羥基封端的聚酯中間體包含具有約500至約10000、約700至約5000、或約700至約4000之數量平均分子量(Mn)，且通常具有通常低於1.3或低於0.5之酸值的線型聚酯。分子量係藉由終端官能基團的測驗所測定，且係與數量平均分子量相關。聚酯中間體可以藉由以下所製造：(1)一或多種二醇與一或多種二羧酸或酸酐的酯化反應或(2)藉由轉酯化反應，亦即一或多種二醇與二羧酸的酯類反應。較佳為通常過量超過一莫耳的二醇對酸的莫耳比，藉此得到具有佔多數的終端羥基的線型鏈。適合的聚酯中間體亦包含各種不同的內酯，例如聚己內酯，其典型上係由ε-己內酯及如二乙二醇之二官能性起始劑所製得。想要的聚酯之二羧酸可為脂肪族、環脂族、芳香族、或其組合。可單獨或以混合物使用之適合的二羧酸通常具有總共4至15個碳原子，且包含：琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、異酞酸、對酞酸、環己 烷二羧酸、及其類似物。亦可使用上述二羧酸的酸酐，例如酞酸酐、四氫酞酸酐、及其類似物。較佳的酸為己二酸。用以反應而形成想要的聚酯中間體的二醇可為脂肪族、芳香族、或其組合，包含如以上鏈延長劑段落所述之任何二醇，且具有總共2至20個或2至12個碳原子。適合的實例包含乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-環己烷二甲醇、十亞甲基二醇、十二亞甲基二醇、及其混合物。
多元醇組分亦可包含一或多種聚己內酯聚酯多元醇。適合用於本發明的聚己內酯聚酯多元醇包含衍生自己內酯單體之聚酯二醇。聚己內酯聚酯多元醇係由一級羥基封端。合適的聚己內酯聚酯多元醇可由ε-己內酯及如二乙二醇、1,4-丁二醇、或任何此處所列之其他二醇(glycol)及/或二醇(diol)等二官能性起始劑所製得。在一些實施例中，聚己內酯聚酯多元醇係衍生自己內酯單體之線型聚酯二醇。
適用的實例包含CAPATM2202A(一種2000數量平均分子量(Mn)的線型聚酯二醇)及CAPATM2302A(一種3000 Mn的線型聚酯二醇)，此二者皆可由Perstorp Polyols Inc.市售。這些材料亦可被描述為2-氧雜環庚酮(2-oxepanone)及1,4-丁二醇的聚合物。
聚己內酯聚酯多元醇為2-氧雜環庚酮及二醇所製備，其中該二醇可為1,4-丁二醇、二乙二醇、一乙二醇、己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、或其任何組合。 在一些實施例中，用以製備聚己內酯聚酯多元醇之二醇係線型。在一些實施例中，聚己內酯聚酯多元醇係由1,4-丁二醇所製備。在一些實施例中，聚己內酯聚酯多元醇具有500至10000、或者500至5000、或者1000或甚至2000至4000或甚至3000的數量平均分子量。
適合的羥基封端聚醚中間體包含衍生自具有總共2至15個碳原子之二醇或多元醇之聚醚多元醇。在一些實施例中，羥基封端聚醚係與醚反應之烷基二醇或二醇，該醚包含具有2至6個碳原子之伸烷基氧化物，通常為環氧乙烷或環氧丙烷或其混合物。例如，藉由首先將丙二醇與環氧丙烷反應，跟著隨後與環氧乙烷反應，可以製造羥基官能基聚醚。自環氧乙烷產生的一級羥基比二級羥基更具反應性，且因此為較佳。有用的市售聚醚多元醇包含：包括與乙二醇反應的環氧乙烷之聚(乙二醇)、包括與丙二醇反應的環氧丙烷之聚(丙二醇)、包括與四氫呋喃反應的水之聚(四亞甲基二醇)，其亦可被描述為聚合的四氫呋喃，且其通常被稱為PTMEG。在一些實施例中，聚醚中間體包含PTMEG。適合的聚醚多元醇亦包含伸烷基氧化物之聚醯胺加成物，且可包含例如包括乙二胺及環氧丙烷之反應產物的乙二胺加成物、包括二乙三胺及環氧丙烷之反應產物之二乙三胺加成物、及相似的聚醯胺類聚醚多元醇。共聚醚亦可用於本發明。典型共聚醚包含THF與環氧乙烷或THF與環氧丙烷之反應產物。這些可經由BASF以PolyTHF® B(嵌段共聚物)及PolyTHF® R(無規共聚物)購得。不同的聚醚中間 體通常具有藉由終端官能基團的測驗所測定之數量平均分子量(Mn)，其係大於約700之平均分子量，如約700至約10000、約1000至約5000、或約1000至約2500。在一些實施例中，聚醚中間物包含二或多種不同分子量的聚醚之摻混物，如2000Mn及1000Mn之PTMEG的摻混物。
適合的羥基封端的聚碳酸酯包含藉由將二醇與碳酸酯反應者。美國專利第4,131,731號因其關於羥基封端的聚碳酸酯及其製備之揭示內容而在此藉由引用併入本文。如此的聚碳酸酯係線型且具有終端羥基團，其實質上排除其他終端基團。必要的反應物為二醇及碳酸酯。適合的二醇係選自包含4至40且或甚至4至12個碳原子之環脂肪族及脂肪族二醇，及選自每分子含有2至20烷氧基團之聚氧伸烷基二醇，其中各烷氧基團含有2至4個碳原子。適合用於本發明的二醇包含含有4至12個碳原子之脂肪族二醇，如1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,6-己二醇、1,10-癸二醇、氫化二亞麻二醇、氫化二油基二醇、3-甲基-1,5-戊二醇；及環脂肪族二醇，如1,3-環己二醇、1,4-二羥甲基環己二醇、1,4-環己二醇、1,3-二羥甲基環己二醇、1,4-內亞甲基-2-羥基-5-羥甲基環己二醇、及聚伸烷基二醇。在反應中所使用之二醇可為單一二醇或二醇的混合物，依照在最終產品中想要的特性而定。羥基封端的聚碳酸酯中間體通常為在所屬技術領域中及在文獻中已知者。適合的碳酸酯係選自由5至7員環所構成的伸烷基碳酸 酯。適合在此使用的碳酸酯包含碳酸伸乙酯、碳酸三亞甲基酯、碳酸四亞甲基酯、碳酸1,2-伸丙酯、碳酸1,2-伸丁酯、碳酸2,3-伸丁酯、碳酸1,2-伸乙酯、碳酸1,3-伸戊酯、碳酸1,4-伸戊酯、碳酸2,3-伸戊酯、及碳酸2,4-伸戊酯。另外，在此適合的為二烷基碳酸酯、環脂族碳酸酯、及二芳基碳酸酯。二烷基碳酸酯可在各烷基中含有2至5個碳原子，且其特定實例為碳酸二乙酯及碳酸二丙酯。環脂族碳酸酯，尤其是二環脂族碳酸酯，可在各環結構中含有4至7個碳原子，且可有一或二個這種結構。當一個基團為環脂族，另一個可為烷基或芳基。此外，若一個基團為芳基，另一個可為烷基或環脂族。適合的二芳基碳酸酯(其可在各芳基中含有6至20個碳原子)之實例為碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、及碳酸二萘酯。
適合的聚矽氧多元醇包含經α-ω-羥基或胺或羧酸或硫醇基或環氧基封端的聚矽氧烷。實例包含經羥基或胺或羧酸或硫醇基或環氧基團封端的聚(二甲基矽氧烷)。在一些實施例中，聚矽氧烷多元醇為羥基封端的聚矽氧烷。在一些實施例中，聚矽氧烷多元醇具有300至5000或400至3000的數量平均分子量。
聚矽氧烷多元醇可藉由聚矽氧烷氫化物及脂肪族多羥基醇或聚氧伸烷基醇之間的去氫化反應，將醇系羥基團引至聚矽氧烷的骨架上而獲得。
在一些實施例中，聚矽氧烷可由一或多種具有下式之化合物所表示：
其中：各R1及R2係獨立地為1至4碳原子之烷基、芐基、或苯基；各E為OH或NHR3，其中R3為氫、1至6碳原子之烷基、或5至8碳原子之環烷基；a及b係各自獨立地為2至8之整數；c係3至50之整數。在含胺聚矽氧烷中，E基團之至少一個為NHR3。在含羥基聚矽氧烷中，E基團之至少一個為OH。在一些實施例中，R1及R2兩者皆為甲基。
適合的實例包括經α-ω-羥丙基封端的聚(二甲基矽氧烷)及經α-ω-胺丙基封端的聚(二甲基矽氧烷)，此二者皆為市售材料。進一步的實例包含聚(二甲基矽氧烷)材料與聚(伸烷基氧化物)之共聚物。
當存在時，多元醇組分可包含聚(乙二醇)、聚(四亞甲基二醇)、聚(氧化三亞甲基)、環氧乙烷封蓋的聚伸丙基二醇、聚(己二酸伸丁酯)、聚(己二酸伸乙酯)、聚(己二酸六亞甲基酯)、聚(己二酸四亞甲基-共-六亞甲基酯)、聚(己二酸3-甲基-1,5-五亞甲基酯)、聚己內酯二醇、聚(碳酸六亞甲基酯)二醇、聚(碳酸五亞甲基酯)二醇、聚(碳酸三亞甲基酯)二醇、二聚脂肪酸系聚酯多元醇、植物油系多元醇、或其任意組合。
可用以製備適合的聚酯多元醇之二聚脂肪酸包含可自Croda商業購得的PriplastTM聚酯二醇/多元醇及可自Oleon商業購得的Radia®聚酯二醇。
本發明之TPU組成物係使用c)鏈延長劑組分所製造。鏈延長劑包含二醇、二胺、及其組合。
適合的鏈延長劑包含相對小的多羥基化合物，例如具有2至20、或2至12、或2至10個碳原子之低級脂肪族或短鏈二醇。適合的實例包含乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇(DBO)、1,6-己二醇(HDO)、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,4-環己烷二甲醇(CHDM)、2,2-雙[4(2-羥基乙氧基)苯基]丙烷(HEPP)、六亞甲基二醇、庚二醇、壬二醇、十二烷二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、乙二胺、丁二胺、六亞甲基二胺、及羥乙基間苯二酚(HER)、及其類似物，以及其混合物。在一些實施例中，鏈延長劑包含BDO、HDO、3-甲基-1,5-戊二醇、或其組合。在一些實施例中，鏈延長劑包含BDO。亦可使用其他二醇類，如芳香族二醇，但在一些實施例中本發明之TPU實質上無或完全無這種材料。
在一些實施例中，用以製備TPU之鏈延長劑實質上無或完全無1,6-己二醇。在一些實施例中，用以製備TPU之鏈延長劑包含環型鏈延長劑。適合的實例包含CHDM、HEPP、HER、及其組合。在一些實施例中，用以製備TPU之鏈延長劑包含芳香族環型鏈延長劑，例如HEPP、HER、或其組合。在一些實施例中，用以製備TPU之鏈延長劑包含脂肪族環型鏈延長劑，例如CHDM。在一些實施例中，用以製備TPU之鏈延長劑實質上無，或甚至完全無芳香族鏈延長劑，例如芳香族環 型鏈延長劑。在一些實施例中，用以製備TPU之鏈延長劑實質上無，或甚至完全無聚矽氧烷。
在一些實施例中，鏈延長劑組分包含1,4-丁二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇、1,6-己二醇、1,4-環己烷二羥甲基、1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、或其組合。在一些實施例中，鏈延長劑組分包含1,4-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、或其組合。在一些實施例中，鏈延長劑組分包含1,4-丁二醇。
在一些實施例中，熱熔黏著劑包含聚酯多元醇系熱塑性聚胺基甲酸酯(亦即使用聚酯多元醇及將其與一或多種異氰酸酯及選擇性一或多種鏈延長劑反應所製造的熱塑性聚胺基甲酸酯)。
在一些實施例中，熱熔黏著劑之熱塑性聚胺基甲酸酯在170℃下具有100-300Pa．s之熔融黏度，且其包含聚己內酯區段及進一步含有羥基。
熱塑性聚胺基甲酸酯可為在室溫下為固體的線型聚胺基甲酸酯，且其包含聚己內酯區段及包含羥基。聚胺基甲酸酯在170℃下具有100-300Pa．s，較佳為100-150Pa．s之熔融黏度，其係依據DIN 53735所測量。在一些實施例中，熱塑性聚胺基甲酸酯可具有低於5毫克KOH/克之羥基值(hydroxyl number)。
在一些實施例中，熱塑性聚胺基甲酸酯在室溫下為固體且更特別是具有至少50℃，典型介於60及80℃之間，或甚至介於60及70℃之間的熔點。所指的熔點更特別是在加熱操作期間藉由動態差示熱量法 (DSC，差示掃描熱量法)測定的曲線之最大值，在該處材料經歷自固體至液體的轉變。
熱塑性聚胺基甲酸酯可為線型且包含聚己內酯區段作為結構單元。更特別是其可由至少一種聚己內酯二醇及至少一種具有低於1000克/莫耳之分子量的二異氰酸酯的加成反應所製備；此外，短鏈二醇可用作為鏈延長劑。加成反應可以進行而使得聚己內酯二醇及所使用的鏈延長劑之羥基團總量相對於多異氰酸酯的異氰酸酯基團係以化學計量之過量存在。
在一個實施例中，熱塑性聚胺基甲酸酯係以伸烷基二醇(更特別是丁烷二醇)鏈延長，且係自聚己內酯二醇及至少一種具有低於1000克/莫耳之分子量的二異氰酸酯形成。
在此實施例中，二異氰酸酯可包含4,4’-、2,4’-、及/或2,2’-聯苯-甲烷二異氰酸酯及這些異構物(MDI)的任何想要的混合物；2,4-、及2,6-甲伸苯基二異氰酸酯及這些異構物(TDI)的任何想要的混合物；1,6-六亞甲基酯(HDI)；1-異氰酸基-3,3,5-三甲基-5-異氰酸基甲基環己烷(亦即異佛酮二異氰酸酯或IPDI)；以及全氫-2,4’-及-4,4’-聯苯甲烷二異氰酸酯(HMDI)。在一些實施例中，異氰酸酯包含MDI。
在一實施例中，熱塑性聚胺基甲酸酯具有30-100克/10分鐘，更特別的是70-90克/10分鐘的熔融體流動指數(MFI)，其係依據DIN 53735所測量。
適合的熱塑性聚胺基甲酸酯包含可自Lubrizol以Pearlbond®之品牌名稱獲得的特定者，包含Pearlbond® DIPP-523、Pearlbond® 503、Pearlbond® DIPP-521、Pearlbond® 125、及Pearlbond® 501，以及亦包含SKYTHANE® UB410(一種可獲自SK Chemicals的TPU HMA)以及ESTANE® 58271(一種可獲自Lubrizol的TPU HMA)。
黏著系統的熱熔黏著劑通常會以薄膜的形式存在，且尤其是連續薄膜。薄膜的厚度並不過度限制。在一些實施例中，薄膜可具有約0.1密耳至約50密耳，或約0.5密耳至約20密耳，或0.7密耳至約10密耳，或甚至1密耳至約5密耳之厚度。當黏著系統係用以製備黏著物品或由黏著物品製造的物品時，熱熔黏著劑可以在基材上的薄膜之形式存在，其中基材及黏著系統可構成黏著物品，且其中黏著物品可用以製造一或多種所述的物品。
可用於本發明中之壓敏黏著劑包含橡膠系壓敏黏著劑、丙烯酸聚合物系壓敏黏著劑、及其組合。在一些實施例中，壓敏黏著劑包含橡膠系壓敏黏著劑。在一些實施例中，壓敏黏著劑包含丙烯酸聚合物系壓敏黏著劑，其包含呈聚合分散液形式者。
可用之橡膠系壓敏黏著劑包括於美國專利第5,705,551號(Sasaki等人)及美國專利第4,080,348號(Korpman)中所教示者，其中之揭示內容在此藉由引用併入本文。聚合的橡膠基底的實例包含以下之一或多種： 苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯聚合物、包含苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯聚合物的苯乙烯-烯烴-苯乙烯聚合物、聚異丁烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物、聚異戊二烯、聚丁二烯、天然橡膠、聚矽氧橡膠、丙烯腈橡膠、腈橡膠、聚胺基甲酸酯橡膠、聚異丁烯橡膠、丁基橡膠、包含溴丁基橡膠的鹵丁基橡膠(halobutyl rubber)、丁二烯-丙烯腈橡膠、聚氯丁二烯(polychloroprene)、及苯乙烯-丁二烯橡膠。
一種特別有用的橡膠系黏著劑係具有熱塑性彈性組分及樹脂組分者。熱塑性彈性組分含有約55-85份的簡單A-B嵌段共聚物，其中A嵌段係衍生自苯乙烯同系物，且B嵌段係衍生自異戊二烯同系物，並含有約15-45份的線性或基團的A-B-A嵌段共聚物，其中A嵌段係衍生自苯乙烯或苯乙烯同系物，且B嵌段係衍生自共軛二烯或低級烯類，A-B嵌段共聚物中的A嵌段構成A-B共聚物的重量之約10-18百分比，且總共A-B及A-B-A共聚物含有約20百分比或更低的苯乙烯。樹脂組分係實質上由用於彈性組分的增黏樹脂組成。大致上，可使用任何相容的習知增黏樹脂或此樹脂的混合物。這些包含烴樹脂、松香及松香衍生物、聚萜烯及其他增黏劑。黏著組成物在每一百重量份的熱塑性彈性組分中含有約20-300份的樹脂組分。此橡膠系黏著劑之一可自Ato Findley(現為Bostik的一部分)以商標名稱HM-3210商業購得。
可用的丙烯酸系壓敏黏著劑包括於美國專利第5,947,917號(Carte)及美國專利第5,164,444號(Bernard，丙烯酸乳化液)、美國專利第5,623,011號(Bernard，增黏的丙烯酸乳化液)中所教示者。其亦可為單體與起始劑或其他成分的輻射硬化混合物，例如於美國專利第5,232,958號(Ang，UV硬化丙烯酸系)及美國專利第5,232,958號(Mallya等人，EB硬化)中所教示者。這些專利案及申請中的申請案之揭示內容因其關於丙烯酸黏著劑而在此藉由引用併入本文。
可思及任何能夠形成足夠黏至基材的黏著劑層之丙烯酸系聚合物可運用在本發明中。在特定實施例中，用於壓敏黏著劑層的丙烯酸聚合物包含由至少一種丙烯酸烷酯單體或甲基丙烯酸酯、不飽和羧酸及選擇性的乙烯基內醯胺酯聚合所形成者。適合的丙烯酸烷酯或甲基丙烯酸酯的實例包括但不限於：丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異壬酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸甲基丁酯、丙烯酸4-甲基-2-戊酯、丙烯酸第二丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸甲酯、及其類似物、及其混合物。適合的乙烯不飽和羧酸的實例包括但不限於：丙烯酸、甲基丙烯酸、反丁烯二酸、伊康酸、及其類似物、及其混合物。較佳的乙烯不飽和羧酸單體為丙烯酸。適合的乙烯基內醯胺之實例包括但不限於：N-乙烯基己內醯胺、1-乙烯基-2-哌啶酮、1-乙烯基-5-甲基-2-吡咯啶酮、乙烯基吡咯啶酮、及其類似物、及其混合物。
熱熔黏著劑及/或壓敏黏著劑亦可包含增黏劑。增黏劑通常為烴樹脂、木材樹脂、松香、松香衍生物、及其類似物。可思及所屬技術領域中具有通常知識者已知與彈性聚合組成物相容的任何增黏劑可與本發明的此實施例一同使用。已發現可用的此增黏劑之一為Wingtack®10，一種在室溫下為液體的合成聚萜烯樹脂且由Exton,Pennsylvania之Cray Valley販賣。Wingtack 95為一種亦可購自Cray Valley的合成增黏劑樹脂，其主要包括一種衍生自戊二烯(piperylene)及異戊二烯的聚合物。其他適合的增黏添加劑可包含一種脂肪族烴樹脂Escorez 1310及一種C5至C9(芳香族修飾的脂肪族)樹脂Escorez 2596，二者皆由Irving,Tex.之Exxon所製造。當然，如所屬技術領域中具有通常知識者可理解的，各種多樣不同的增黏添加劑可用以實施本發明。
除了增黏劑之外，其他添加物可被包含在熱熔黏著劑及/或壓敏黏著劑中以賦予想要的性質。例如，可包含塑化劑，且其已知會降低含彈性聚合物之黏著組成物的玻璃轉移溫度。可用的塑化劑之一實例為Shellflex® 371，一種能自Houston,Tex.之Shell Oil Company購得的萘系加工油。抗氧化劑亦可被包含在黏著組成物中。適合的抗氧化劑包含可購自BASF的Irgafos® 168及Irganox® 565。例如蠟及界面活性劑之切削劑(cutting agent)亦可被包含在黏著劑中。
其他可以少量(典型低於所有材料之重量的25%)加入熱熔黏著劑及/或壓敏黏著劑之選擇性材料包 括pH控制劑、藥劑、殺菌劑、生長因子、傷口治癒組分(例如膠原蛋白)、抗氧化劑、除臭劑、香料、抗微生物劑、及殺黴菌劑。
可用的聚矽氧壓敏黏著劑包含可自Dow Corning Corp.、Medical Products商業購得者及可得自General Electric者。可得自Dow Corning之聚矽氧黏著劑的實例包含以商標名BIO-PSA X7-3027、BIO-PSA X7-4919、BIO-PSA X7-2685、BIO-PSA X7-3122及BIO-PSA X7-4502販售。可用於本發明的聚矽氧壓敏黏著劑之額外實例係揭述於美國專利第4,591,622、4,584,355、4,585,836及4,655,767中，在此藉由引用併入本文。
壓敏性黏著劑係存在於熱熔黏著劑上方。壓敏黏著劑在用於黏著物品中時係存在熱熔黏著劑上，且熱熔黏著劑係存在基材上。因此，黏著物品可與另一元件接觸，其中壓敏黏著劑會於黏著物品及該元件之間提供初始及/或暫時黏著，之後熱熔黏著劑經由熱熔黏合步驟而於黏著物品，或尤其是黏著物品的基材和該元件之間形成長期(或甚至永久)黏合。
通常，壓敏黏著劑係描述為以不連續圖案存在於熱熔黏著劑上。在熱熔黏著劑係呈連續薄膜之形式下，壓敏黏著劑可存在於部分薄膜上，而不完全覆蓋熱熔黏著劑，反而留下不存在壓敏黏著劑而熱熔黏著劑未被覆蓋的區域。
在一些實施例中，壓敏性黏著劑係呈一種層之形式，該層具有界定圖案之複數不連續的無黏著劑區域，其中該圖案係與黏著劑層之塗布同時形成，且複數不連續無黏著劑區域的總面積係低於熱熔黏著劑之總表面積的50%、25%、20%、15%、10%、或甚至5%，熱熔黏著劑亦可呈一種層之形式且尤其是呈薄膜的形式。
壓敏黏著劑可在熱熔黏著劑上形成圖案。壓敏性黏著劑可以任何數量的圖案塗布。例如，一種可能的圖案為正弦波，使用緊密集結在一起之圓滑圖案(圓弧波)或銳利圖案(三角形波)。在另一實施例中，黏著劑形成連續網路而使無黏著劑區域不交互連結。在又一實施例中，黏著劑形成不連續網路而使無黏著劑區域全部交互連結，留下壓敏黏著劑呈點狀或其他類似的離散形狀之形式。
壓敏黏著劑層典型係以每平方公尺約10至約80、或約15至約70、或約20至約60克之塗覆重量(coat weight)存在。
在一實施例中，壓敏黏著劑係呈「蜂窩」圖樣之圖案。「蜂窩」圖樣可以任何適合的方式使用各種無黏著劑形狀以各種構型達成。例如，無黏著劑區域係呈圓點、六角形點、方形點、或任何幾何形狀的形式。這些點係被建構而使得其呈列狀排列或係在列之間偏置(offset)。在一實施例中，六角形點係在列之間偏置，且此傾向於達到黏著覆蓋及無黏著劑區域之間想要的平衡。
所述的圖案可藉由所屬技術領域中具有通常知識者已知的任何手段製備。圖案可藉由將壓敏黏著劑噴灑或藉由將壓敏黏著劑熔融熔融吹氣(melt blow)而形成。圖案可藉由將該黏著劑印刷而形成。印刷可為任何可以形成圖案的手段。可用的印刷手段之實例包含凹版、平版(lithographic)、網板、或柔版(flexographic)印刷。
如上所述，適合將黏著劑以此不連續圖案塗布之技術包含將黏著劑凹版塗覆、噴灑塗覆、熔融吹氣、柔版印刷(例如膠印柔版印刷(offset flexographic printing))、網板印刷。印刷技術之增加的效益為可能設計集中的壓敏黏著劑之區域，其係藉由增加圖案之該部分的壓敏黏著劑量而達成，或者反之，極小化的壓敏黏著劑之區域(因而集中的熱熔黏著劑黏結)，其係藉由降低圖案之該部分的壓敏黏著劑量而達成。因此，可將圖案客製化以符合心目中的黏著物品以及最終會使用所述系統及/或物品所製造的組件及/或物品。
可呈點狀或類似者的壓敏黏著劑可形成可被稱作為不連續層(或非連續層)的東西，且此層可具有約0.1密耳至約50密耳，或約0.5密耳至約20密耳，或0.7密耳至約10密耳，或甚至1密耳至約5密耳之厚度。此不連續層之厚度亦可描述為點的高度及/或壓敏黏著劑片段的高度。
在其他實施例中，壓敏黏著劑層可具有約5至1000微米或10至350微米的厚度。
在又另一實施例中，壓敏黏著劑係以由離散島(discrete island)所組成之明確幾何形狀存在於熱熔黏著劑上，其中壓敏黏著劑之島可具有約0.25毫米×約0.25毫米至約4毫米×4毫米的尺寸，且該等島嶼間之未塗覆的橋形成網格，其中各橋可具有約0.25毫米至約1.0毫米的尺寸。在一些實施例中，該等島具有約0.50毫米×約0.50毫米至約3毫米×3毫米的尺寸。該等橋可不寬於0.75毫米，或甚至約0.25毫米至約0.50毫米。存在於圖案中不論是塗覆區或未塗覆區的島可為方形、圓形、三角形、橢圓形、菱形、或其他經定義的幾何形狀。該等橋則形成相關網格。例如，當島為圓形時，在鄰近的圓形之間的橋係窄的，而橋的交接處係增大的；當島為方形時，橋形成對角上相對之相等的線。
本發明提供一種黏著系統，其包括(i)一或多種上述的熱熔黏著劑及(ii)一或多種上述的壓敏黏著劑。熱熔黏著劑可呈連續薄膜之形式，及其中壓敏黏著劑可以一或多種上述圖案分布於該連續薄膜的至少一個表面上。因此，該系統在一些實施例中可描述為熱熔黏著劑薄膜，其具有以不連續圖案存在於該薄膜之一或多個邊上的壓敏性黏著劑。此系統可用於組件之組裝，特別是用於使用熱熔黏合所製造的組件之組裝，其中壓敏黏著劑能在組裝時於組件之間提供初始及/或暫時黏著，且導致直到熱熔黏合步驟，且其中熱熔黏著劑可隨後用以形成主要及/或長期黏著。
本發明亦提供一種黏著物品，其包括基材及一或多種上述的黏著系統。在這些實施例中，黏著系統係存在於基材上方。典型的，基材係有意被黏合至一或多種額外的元件。基材及元件可於黏著系統存在其間之下以想要的方式排列。壓敏黏著系統隨後可用以提供上述的初始及/或暫時黏合，之後熱熔黏著劑可提供上述的主要及/或長期黏著。
基材本身並不過度受限制。其可為撓性(即非剛性)基材，例如紡織品、皮革、合成皮革、或不織基材。其可為非撓性(即剛性)基材，例如纖維玻璃、金屬、塑膠、或木質基材。亦應注意在一些實施例中，上述黏著系統在熱熔黏著薄膜的兩個主要表面上皆具有壓敏黏著劑層，及該系統係隨後置放於兩個基材之間且係用以將其黏合在一起。
本發明亦提供一種物品，其包含一或多個組件及至少一種上述黏著物品。
實施例
參考下述預示性非限制性實施例能更佳理解本發明。
使用下述壓敏黏著劑(PSA)製備一系列實施例。
實施例系列亦使用下述熱熔黏著劑(HMA)：
實施例系列亦使用下述壓敏黏著劑位於熱熔黏著劑上的圖樣及/或圖案：
下表中提供實施例的概述。各實施例係使用編織布料基材製備，其中熱熔黏著劑係以連續薄膜塗布至基材，10密耳厚。壓敏黏著劑隨後係以指定的圖樣塗布至熱熔黏著劑上，5密耳厚。接著將各實施例與元件組裝，其中壓敏黏著劑於基材(及/或黏著物品)以及元件之間提供初始及暫時黏著，且隨後將組件熱熔黏合，其中熱熔黏著劑於基材(及/或黏著物品)以及元件之間提供長期黏合。
參考下述非限制性實施例能更佳理解本發明。
使用下述壓敏黏著劑(PSA)製備一系列實施例，其中部分亦在上表中。
實施例系列亦使用下述熱熔黏著劑(HMA)，其中部分亦在上表中。
實施例系列亦使用下述壓敏黏著劑位於熱熔黏著劑上的圖樣及/或圖案：
實施例系列亦使用下述基材，其中HMA係塗布至第一基材，且PSA係以指定的圖樣塗布至HMA。第二基材係隨後貼附於該PSA層。
下表中提供實施例的概述。各實施例係使用指定的第一基材製備，其中熱熔黏著劑係以連續薄膜塗布至基材，約10密耳厚。壓敏黏著劑隨後係以指定的圖案塗布至熱熔黏著劑膜上，約3至4密耳厚。接著貼附第二基材。之後將各實施例與元件組裝，其中壓敏黏著劑於第一基材以及第二基材之間提供初始及暫時黏著，其係在2天及51公斤滾筒之後測試黏合強度(稱作2天黏性)，且隨後將組件於85℃熱熔黏合，其中熱熔黏著劑於基材的層之間提供長期黏合。亦測試此最終黏合強度。在二者情況中，黏性及/或黏合強度係藉由測量將第二基材自第一基材拉開所需要的力而測試。
結果顯示使用以不連續圖案位於HMA上的PSA之本發明能夠在短期黏性及最終黏合強度的領域上提供良好表現，使得本發明可用於各種不同的應用中。結果亦顯示，其中PSA係以具有特定特徵之不連續圖案塗布之特定HMA及PSA材料的組合能夠在兩個領域上提供卓越的表現。
以上所引用的每個文件係藉由引用而併入本文，包含任何所主張優先權的先前申請案，不論是否在以上特別列出。提及任何文件並非係在任何司法程序中承認該等文件係符合先前技術或構成具有通常知識者的常識。除非在實例中，或其他明顯指出處，在本說明書中所有指定材料、反應條件、分子量、碳原子數等等的 量之數值量皆應理解為受「約」字所修飾。應理解，在此所述之較高及較低的量、範圍、及比例界限可獨立地結合。類似地，本發明之各成分之範圍及量可以任何其他成分之範圍或量一起使用。
在此所使用之連接詞「包括」，其與「包含」、「含有」、或「其特徵在於」同義，係概括性或開放性的，且並未排除額外未記載的成分或方法步驟。然而，任何在此記載的「包括」係意指該用詞亦涵蓋片語「實質上由...組成」及「由...組成」作為選擇性實施例，其中「由...組成」排除任何未特定指明之成分或步驟，及「實質上由...組成」允許包含不實質影響所考慮的組成物或方法之基本及新穎特性之額外未記載的成分或步驟。
雖然為了說明本發明之標的而顯示特定的代表性實施例及詳細內容，但對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，很明顯的，可於其中進行不同的變化及修飾而不偏離本發明之範圍。有鑒於此，本發明之範圍僅受以下的申請專利範圍所限制。

Claims (10)

  1. 一種黏著系統，其包括(i)熱熔黏著劑及(ii)壓敏黏著劑，其中該熱熔黏著劑係呈連續薄膜之形式，及其中該壓敏黏著劑係以不連續的圖案分布於該連續薄膜的至少一個表面上；其中該壓敏性黏著劑包括丙烯酸系聚合物分散液；該壓敏性黏著劑係存在於該連續薄膜之上，且覆蓋該連續薄膜5至60百分比之間的表面。
  2. 如請求項1之黏著系統，其中該熱熔黏著劑包括熱塑性聚胺基甲酸酯。
  3. 一種黏著物品，其包括基材及位於該基材之第一主要表面上之黏著系統，該黏著系統包括：(i)熱熔黏著劑；及(ii)壓敏黏著劑；其中該熱熔黏著劑係呈連續薄膜之形式，而位於該基材之該第一主要表面上；及其中該壓敏黏著劑係以不連續層之形式相對該基材而存在於該熱熔黏著劑薄膜上；其中該壓敏性黏著劑包括丙烯酸系聚合物分散液；該壓敏性黏著劑係存在於該連續薄膜之上，且覆蓋該連續薄膜5至60百分比之間的表面。
  4. 如請求項3之黏著物品，其中該熱熔黏著劑包括熱塑 性聚胺基甲酸酯。
  5. 如請求項3之黏著物品，其中該基材包括薄膜、薄片、膜片(membrane)、過濾材、不織纖維或編織纖維、空心珠或實心珠、瓶、板、管線(tube)、棒、管路(pipe)、或圓片(wafer)。
  6. 如請求項3之黏著物品，其中該基材係多層的。
  7. 一種物品，其包括一或多個組件(parts)及至少一個黏著物品，其中該黏著物品經由施加壓力、溫度、或其兩者而與該組件結合以形成該物品；其中該黏著物品包括基材及位於該基材之第一主要表面上之黏著系統，該黏著系統包括：(i)熱熔黏著劑；及(ii)壓敏黏著劑；其中該熱熔黏著劑係呈連續薄膜之形式，而位於該基材之該第一主要表面上；及其中該壓敏黏著劑係以不連續層之形式相對該基材而存在於該熱熔黏著劑薄膜上；其中該壓敏性黏著劑包括丙烯酸系聚合物分散液；該壓敏性黏著劑係存在於該連續薄膜之上，且覆蓋該連續薄膜5至60百分比之間的表面。
  8. 如請求項7之物品，其中該熱熔黏著劑包括熱塑性聚胺基甲酸酯。
  9. 如請求項7之物品，其中該基材包括薄膜、薄片、膜片、過濾材、不織纖維或編織纖維、空心珠或實心珠、 瓶、板、管線、棒、管路、或圓片。
  10. 如請求項7之物品，其中該基材係多層的。
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