TWI773801B - 黏著帶用基材、黏著帶及其製造方法 - Google Patents

黏著帶用基材、黏著帶及其製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種薄壁且在塗覆水性底塗劑時能夠抑制排斥發生的黏著帶用基材。根據本發明，提供一種黏著帶用基材，其相對於平均聚合度1200~1800的聚氯乙烯樹脂100質量份，含有增塑劑25~75質量份、無機填充材料5~40質量份，所述無機填充材料的平均粒徑為0.05~0.8μm，所述基材的厚度為40~80μm。

Description

黏著帶用基材、黏著帶及其製造方法
本發明涉及黏著帶用基材、黏著帶及其製造方法。本發明的黏著帶具有優異的耐寒性，能夠適用於暴露於低溫環境下的電線‧電纜的捆束用途。
作為汽車、鐵路、飛機、船舶、房屋、工廠等中的各種電氣設備所使用的絕緣黏著帶等各種黏著膜，具有適當的柔軟性和延伸性，在阻燃性、機械強度、耐熱變形性、電絕緣性及成型加工性等方面優異，並且價格較低廉，因此使用有在以含有聚氯乙烯樹脂的樹脂組成物為原料的基材的單面塗布有黏合劑的聚氯乙烯系黏著膜及黏著帶(專利文獻1)。
【現有技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】 日本特開平11-209718
對於上述聚氯乙烯系黏著帶，近年來考慮到在寒冷地區的使用，正在尋求賦予在電線上纏繞黏著帶後於-30℃的環境下彎折纏繞有黏著帶的電線，黏著帶也不產生裂紋或開裂的延展性。
作為賦予了低溫下的延展性的聚氯乙烯系黏著帶，提出了使用有在聚氯乙烯樹脂中混合氯化聚乙烯與丙烯酸聚合物而成的基材的黏著帶，但從生產率、形狀的均勻性等方面來看，該基材是採用使用了壓延輥的製法(軋製)進行生產的，若氯化聚乙烯或丙烯酸聚合物的量增加，則在使用了壓延輥的製法(軋製)中存在無法從軋輥上剝離等生產率降低的問題。
另外，對於汽車、飛行器，除了降低成本以外，還存在強烈的輕量化需求，因此存在強烈的薄壁化需求，但對於賦予了低溫下的延展性的基材，出現了進行薄壁化後，在塗覆水性底塗劑時會產生排斥的問題。
本發明是鑒於上述情況而進行的，提供一種薄壁且在塗覆水性底塗劑時能夠抑制排斥產生的黏著帶用基材。
即，本發明如下所述。
(1)一種黏著帶用基材，相對於平均聚合度1200~1800的聚氯乙烯樹脂100質量份，包含增塑劑25~75質量份、無機填充材料5~40質量份，其 中，所述無機填充材料的平均粒徑為0.05~0.8μm，所述基材的厚度為40~80μm。
(2)如(1)所述的基材，其中，所述增塑劑熔點為-40℃以下。
(3)一種黏著帶，在(1)或(2)所述的基材上依次具備底塗層和黏合劑層。
(4)如(3)所述的黏著帶，其中，所述底塗層包含使(甲基)丙烯酸酯接枝聚合在天然橡膠上的接枝聚合物。
(5)如(3)或(4)所述的黏著帶，為捆束用黏著帶。
(6)一種黏著帶的製造方法，包括底塗層形成製程和黏合劑層形成製程，在所述底塗層形成製程中，在(1)或(2)所述的基材上塗布底塗劑形成底塗層，在所述黏合劑層形成製程中，在所述底塗層上塗布黏合劑形成黏合劑層。
(7)如(6)所述的黏著帶的製造方法，其中，所述底塗劑包含水性膠乳。
(8)如(7)所述的黏著帶的製造方法，其中，所述水性膠乳包含使(甲基)丙烯酸酯接枝聚合在天然橡膠上的接枝聚合物膠乳。
本發明人針對低溫延展性適宜的40μm~80μm厚的基材，對水性底塗劑在表面被排斥的問題進行深入研究，發現若無機填充材料的平均粒徑為0.05~0.8μm之間，則可抑制底塗劑被排斥，從而完成了本發明。使用本發明的基材製作的黏著帶具有優異的耐寒性，能夠適用於暴露於低溫環境下 的電線‧電纜的捆束用途。
1.黏著帶用基材及其製造方法
本發明的黏著帶用基材相對於平均聚合度為1200~1800的聚氯乙烯樹脂100質量份，含有增塑劑25~75質量份、無機填充材料5~40質量份，所述無機填充材料的平均粒徑為0.05~0.8μm，所述基材的厚度為40~80μm。
以下對各構成進行詳細說明。
<聚氯乙烯樹脂>
作為本發明中的聚氯乙烯樹脂，平均聚合度為1200~1800，對於各平均聚合度的聚氯乙烯樹脂可以單獨使用或選擇兩種以上使用。若平均聚合度低於1200，則基材加工時樹脂變得過於柔軟，成膜性降低。若平均聚合度高於1800，則基材變硬，捲繞於電線時黏著帶對電線的追隨性降低。平均聚合度能夠藉由GPC測定。
<增塑劑>
作為本發明中的增塑劑，可以使用能夠賦予聚氯乙烯樹脂柔軟性的任何增塑劑，具體而言，可舉出DINP(鄰苯二甲酸二異壬酯)、DHP(鄰苯二甲酸二庚酯)、DOP(鄰苯二甲酸酸二-2-乙基己酯)、n-DOP(鄰苯二甲酸二正辛酯)、DIDP(鄰苯二甲酸二異癸酯)、BBP(鄰苯二甲酸苄基丁酯)、TOTM(偏苯三酸三-2-乙基己酯)、DOA(己二酸二-2-乙基己酯)、TCP(磷酸三甲苯酯)、BOA(己二酸苄酯辛酯)、DPCP(甲苯基二苯基磷酸酯)、己二酸二異癸酯、環氧大豆油、環氧亞麻籽油、氯化石蠟等。這些可以單獨使用或選擇兩種以上使用。作為增塑劑，優選熔點為-40℃以下。這是因為該情況下，即使在-30℃的環境下也能夠使基材的拉伸伸長率良好。
上述增塑劑的含量為25~75質量份，優選為45~75質量份，更優選為50~70質量份，進一步優選為55~65質量份。另外，在增塑劑的含量為25質量份以上時，在-30℃環境下的拉伸伸長率容易變得良好。在增塑劑的含量為75質量份以下時，基材不會變得過於柔軟，可抑制拉伸強度降低、成膜性變差。另外，增塑劑向黏合劑層的轉移受到抑制，因而可抑制由於黏合力降低而導致黏著帶從電線上剝落。
<無機填充材料>
作為本發明中的無機填充材料，能夠使用可用作聚氯乙烯樹脂的填充材料的任何無機顆粒，例如可以使用氫氧化鋁、氫氧化鎂、氫氧化鋯、氫氧化鈣、氫氧化鉀、氫氧化鋇、亞磷酸三苯酯、聚磷酸銨、多磷醯胺、氧化鋯、氧化鎂、氧化鋅、氧化鈦、氧化鉬、磷酸胍、水滑石、蒙脫石、硼 酸鋅、無水硼酸鋅、偏硼酸鋅、偏硼酸鋇、氧化銻、三氧化二銻、五氧化二銻、紅磷、滑石粉、礬土、二氧化矽、勃姆石、膨潤土、矽酸鈉、矽酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、碳酸鎂的無機顆粒。
無機填充材料的平均粒徑為0.05~0.8μm，優選0.07~0.75。平均粒徑可藉由空氣透過法並採用以下方法求出。
(1)在截面積2cm2的試樣筒中放入篩板，在其上面鋪上專用濾紙。稱量試樣3g放入試樣筒，在其上面鋪上一張濾紙，用活塞加壓填充，將試樣層的厚度調整為1.35cm。
(2)在試樣筒的磨合面上塗上油脂組裝到測定裝置，使試樣層兩端的壓力差△P為500mmH2O，測定5cc空氣透過試樣層的時間。
(3)其中，對於比表面積為5000cm2/g以下的產品，使試樣層的厚度為1.20cm、試樣層兩端的壓力差為△P200mmH2O。
(4)藉由下式計算試樣的平均粒徑。
【式1】
Figure 107126803-A0202-12-0007-1
其中，
Figure 107126803-A0202-12-0007-2
式中，dm：平均粒徑(μm)
Sw：粉體比表面積(cm2/g)
ε：試樣填充層的空隙率
ρ：粉體密度(g/cm3)(=2.70)
η：空氣的黏性係數(g/cm‧sec)(=181×10-c；20℃)
L：試樣層厚度(cm)(=1.35或者1.20)
Q：試樣層透過流體量(cc)(=5)
△P：試樣層兩端壓力差(g/cm2)(=50或者20)
A：試樣層的截面積(cm2)(=2)
t：Q cc的空氣透過試樣層所需要的時間(sec)
W：試樣重量(g)(=3)
無機填充材料的含量為5~40質量份，優選10~35質量份，更優選15~30質量份。
<其他添加劑>
本發明的聚氯乙烯系基材可根據需要在不妨礙本發明的效果的範圍內混合改質劑及作為其他添加劑的著色劑、穩定劑、抗氧化劑、紫外線吸收 劑、潤滑劑等。
作為改質劑，例如可舉出氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯乙烯-乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、熱塑性聚氨酯、聚酯系熱塑性彈性體等。這些可單獨使用或選擇兩種以上使用。
<黏著帶用基材的製造方法>
本發明的黏著帶用基材可藉由將混合有聚氯乙烯樹脂、增塑劑、無機填充材料、其他添加劑等的組成物熔融混煉而得到。熔融混煉方法沒有特別限定，可以使用雙螺杆擠出機、連續式及分批式捏合機、軋輥、班伯里密煉機等具備加熱裝置的各種混合機、混煉機，將所述組成物以均勻分散的方式混合，利用常用的成型方法，即壓延法、T模法、吹塑法等使得到的混合物在基材上成型。對於成型機，從生產率、變色、形狀均勻性性等方面考慮，優選壓延成型機。壓延成型中的軋輥排列方式可採用例如L型、倒L型、Z型等公知的方式，另外，軋輥溫度通常設定為150~200℃，優選為155~190℃。基材厚度通常為40~80μm，優選為50~75μm，更優選為50~70μm。
2.黏著帶及其製造方法
本發明的黏著帶在上述黏著帶用基材上依次具備底塗層和黏合劑層。 若使用上述黏著帶用基材，則即使在塗布了含有水性膠乳的底塗劑的情況下，也會抑制底塗劑在基材上被排斥，因此容易在基材上形成均勻的底塗層。所以能夠以較高的生產效率製造基材與黏合劑層的密合性優異的黏著帶。
上述黏著帶可藉由具備底塗層形成製程和黏合劑層形成製程的方法製造。以下對各製程進行說明。
<底塗層形成製程>
在底塗層形成製程中，在上述基材上塗布底塗劑形成底塗層。底塗劑優選含有水性膠乳的水系底塗劑。在現有基材中，若將水系底塗劑塗布在基材上，則基材會排斥底塗劑而難以均勻地形成底塗層，但是藉由使用本發明的基材，即使在使用水系底塗劑的情況下，也可抑制基材排斥底塗劑。
作為底塗劑的水性膠乳，優選含有天然橡膠膠乳，該天然橡膠膠乳含有來自天然橡膠的成分，更優選含有使(甲基)丙烯酸酯(例：甲基丙烯酸甲酯)接枝聚合於天然橡膠而成的接枝聚合物膠乳。另外，進一步優選水性膠乳還含有丙烯腈丁二烯共聚物乳液。
作為上述接枝聚合物膠乳，優選天然橡膠為70~50質量%而(甲基)丙烯酸酯為30~50質量%的範圍。若接枝聚合物中的(甲基)丙烯酸酯的比例小於30質量%，則(甲基)丙烯酸酯與膜基材的密合性變差，有時會 引起黏著帶的層間剝離。另外，若(甲基)丙烯酸酯的比例大於50質量%，則底漆組成物本身固化而無法追隨膜基材的變形，有時會引起黏著帶的層間剝離。
作為上述丙烯腈丁二烯共聚物乳液，包括中腈類型(腈含量25~30%)、中高腈類型(腈含量31~35%)、高腈類型(腈含量36~43%)等。這些可以單獨使用或選擇兩種以上使用。
可藉由在將上述底塗劑塗布在基材上後使其乾燥而形成底塗層。底塗層含有從上述膠乳或乳液除去水而得到的樹脂(來自天然橡膠的成分、接枝聚合物、丙烯腈丁二烯共聚物)。
作為底塗劑的塗覆方式，可舉出凹版式、噴霧式、輥舔式、棒塗式、刮刀式等。底塗劑厚度通常為0.1~1μm，優選0.3~0.5μm。
<黏合劑層形成製程>
在黏合劑層形成製程中，在上述底塗層上塗布黏合劑形成黏合劑層。
作為本發明中的黏合劑層，優選黏合劑層相對於由天然橡膠膠乳及合成橡膠膠乳組成的混合物的橡膠成分100質量份(固體成分)，含有增黏樹脂乳液50~150質量份(固體成分)。
作為上述由天然橡膠膠乳與合成橡膠膠乳組成的混合物的橡膠成分，可舉出天然橡膠-(甲基)丙烯酸酯(例：甲基丙烯酸甲酯)共聚物膠乳、苯乙烯-丁二烯共聚物膠乳、丙烯腈-丁二烯共聚物膠乳、(甲基)丙烯酸酯(例：甲基丙烯酸甲酯)-丁二烯共聚物膠乳等。這些可以單獨使用或選擇兩種以上混合使用。
作為上述增黏樹脂乳液，可考慮軟化點、與各成分的相溶性等來選擇。例如可舉出萜烯樹脂、松香樹脂、氫化松香樹脂、古馬隆．茚樹脂、苯乙烯樹脂、脂肪族石油樹脂、脂環族石油樹脂、萜烯酚醛樹脂、二甲苯樹脂、其他脂族烴樹脂或芳烴樹脂等。這些可以單獨使用，也可以混合兩種以上使用。
作為黏合劑的塗覆方式，可舉出逗號塗布式、唇模式、凹版式、軋輥式等。黏合劑層的厚度根據使用目的或用途等多種多樣，通常為5~50μm，優選10~30μm。
<後製程>
上述黏合劑層形成製程之後，在利用乾燥爐使水分充分乾燥的基礎上，將黏合劑面與剝離紙貼合而形成黏著膜。另外，在使黏合劑層乾燥後，捲繞成磁帶卷形狀，切斷為任意寬度，從而可形成黏著帶形狀。
3.黏著帶的物理特性‧用途
本發明的黏著帶的特徵在於，-30℃環境下的拉伸伸長率為80%~220%。
本發明的黏著帶具有優異的耐寒性，能夠適用於暴露在低溫環境下的電線‧電纜的捆束用途。
【實施例】
以下列舉實施例更詳細地對本發明進行說明。另外，這些都僅為示例，不用於限定本發明的內容。應予說明，在沒有特殊要求的情況下比以質量基準表示。
1.實施例‧比較例的樣品黏著帶的製作
(1)基材的製作
按照表1~表2所示的混合比，用班伯里密煉機將聚氯乙烯樹脂、增塑劑、以及無機填充材料以均勻地分散的方式熔融混煉後，利用壓延成型機在軋輥溫度165℃下成型，製作表所示厚度的基材。
(2)底塗層形成
以凹版式，在製作的基材上，塗布如表所示配方的底塗劑，並使其乾燥，從而形成底塗層。
(3)黏合劑層形成
用逗號塗布式在底塗層上塗覆黏合劑，乾燥後形成黏合劑層，捲繞成磁帶卷形狀後切斷為10mm寬度，得到樣品黏著帶。作為黏合劑，使用由丙烯酸改質天然橡膠系膠乳(MMA/NR共聚物膠乳(MMA/NR組成比=30/70)、(株)REGITEX公司、MG-40S)40份、苯乙烯-丁二烯共聚物膠乳((苯乙烯/丁二烯組成比=25/75)、JSR(株)社、T-093A、)60份、增黏樹脂乳液(C5石油樹脂乳液、荒川化學株式會社、AP2100NT)120份混合而成的混合物。
2.評價
按照“4.評價方法‧基準”所示的方法及基準對上述基材及樣品黏著帶進行各種評價。將其結果示於表1~表2。
Figure 107126803-A0202-12-0013-3
Figure 107126803-A0202-12-0014-4
表中所示的材料具體如下所述。
ADK CIZER D-32：環氧化脂肪酸辛酯、株式會社ADEKA製
SOFTON2200、SOFTON3200：碳酸鈣、備北粉化工業製
CALSEEDS P、CALSEEDS PL-10：碳酸鈣、神島化學工業株式會社
KT-4612-A：使甲基丙烯酸甲酯接枝聚合於天然橡膠而成的接枝聚合物膠乳與丙烯腈丁二烯共聚物乳液的混合物乳液、株式會社E-TEC製
REGITEX MG40：以“天然橡膠膠乳”為基材對單甲基丙烯酸甲酯進行接枝聚合而將天然橡膠膠乳改質而得、株式會社REGITEX製
NIPOL1562：丙烯腈．丁二烯系膠乳(中高腈)、日本ZEON株式會社製
3.考察
所有實施例在全部評價專案中均得到了良好的結果。
比較例1中，由於無機填充材料的平均粒徑過大，因此引起底塗排斥及末端剝落，且-30℃下的儲能彈性率變得過大。
比較例2中，由於聚氯乙烯樹脂的平均聚合度過小，因此-30℃下的拉伸伸長率變得過小且引起軋輥剝落。
比較例3中，由於聚氯乙烯樹脂的平均聚合度過大，因此-30℃下的儲能彈性率變得過大且引起末端剝落。
比較例4中，由於增塑劑過少，因此引起末端剝落。
比較例5中，由於增塑劑過多，因此引起軋輥剝落。
比較例6中，由於無機填充材料過少，因此引起軋輥剝落。
比較例7中，由於無機填充材料過多，因此引起底塗排斥及末端剝落。
比較例8中，由於基材過厚，因此-30℃下的儲能彈性率變得過大且引起末端剝落。
4.評價方法‧基準
<底塗排斥>
使用塗抹器，在基材上以10m/min的速度將底塗劑塗布為4μm厚，觀察情況。
○：塗布後立即觀察3秒後基材上的底塗劑沒有變化。
×：塗布後立即觀察3秒後，底塗劑從基材上被排斥，觀察到圓形的凹陷。
<-30℃環境下的拉伸伸長率>
以JIS C 2107為基準測定的抗拉強度。在設定為溫度-30±2℃的評價實驗室內進行測定。測定結果按以下方式判斷。
良：拉伸伸長率為80%以上
不良：拉伸伸長率小於80%
<-30℃環境下的儲能彈性率(E’)>
“儲能彈性率”藉由動態黏彈性測定求得。將測定用樣品黏著帶在設定為溫度-30±2℃的評價實驗室內保管24小時以上，使用下述裝置對該測定用樣品黏著帶施加頻率1Hz的拉伸方向的應力及形變，測定-30℃下的儲能彈性率。
裝置：TAInstruments社製動態黏彈性測定裝置RSA3
良：儲能彈性率為1.5×109Pa以下
不良：儲能彈性率大於1.5×109Pa
<末端剝落>
在電線上將樣品黏著帶纏繞為半繞狀(half wrap)，纏繞結束後切斷時以目視判定末端部分有無末端剝落，並按以下方式判斷。
良：末端部分沒有末端剝落
不良：末端部分有末端剝落
<壓延輥剝離>
在軋輥溫度165℃下進行壓延成型，判定從基材的軋輥上的剝離情況， 按以下方法判斷。
良：剝離時不黏著軋輥
不良：黏著軋輥，難以剝離或無法剝離

Claims (8)

  1. 一種黏著帶用基材，相對於平均聚合度1200~1800的聚氯乙烯樹脂100質量份，包含增塑劑25~75質量份、無機填充材料5~40質量份，所述無機填充材料的平均粒徑為0.05~0.8μm，所述基材的厚度為40~80μm。
  2. 如請求項1所述的基材，其中，所述增塑劑的熔點為-40℃以下。
  3. 一種黏著帶，其在如請求項1或2所述的基材上依次具備底塗層和黏合劑層。
  4. 如請求項3所述的黏著帶，其中，所述底塗層包含使(甲基)丙烯酸酯接枝聚合於天然橡膠而成的接枝聚合物。
  5. 如請求項3或4所述的黏著帶，其為捆束用黏著帶。
  6. 一種黏著帶的製造方法，包括底塗層形成製程和黏合劑層形成製程，在所述底塗層形成製程中，在如請求項1或2所述的基材上塗布底塗劑形成底塗層，在所述黏合劑層形成製程中，在所述底塗層上塗布黏合劑形成黏合劑層。
  7. 如請求項6所述的黏著帶的製造方法，其中，所述底塗劑包含水性膠乳。
  8. 如請求項7所述的黏著帶的製造方法，其中，所述水性膠乳包含使(甲基)丙烯酸酯接枝聚合於天然橡膠而成的接枝聚合物膠乳。
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