具有薄熔融涂层的制品及其制备方法技术

本发明专利技术公开了具有高分子量、高粘度材料的薄厚度熔融涂层的制品和制备所述涂层的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了具有高分子量、高粘度材料的薄厚度熔融涂层的制品和制备所述涂层的方法。【专利说明】
本专利技术涉及具有薄(即低厚度)熔融涂层(例如粘合剂涂层)的制品和制备此类涂层的方法。
技术介绍
多种涂层通过熔融涂覆法施加至基材，所述熔融涂覆法即这样的方法，其中加热材料至其软化以使得该材料可流动并且将该材料施加至基材，在该基材上使该材料冷却以在其上形成熔融涂覆层。已提出多种用于熔融涂覆材料的方法。示例性例子包括正向和逆向滚涂法、狭槽模涂法、挤拉(滴落)模涂法、挤压接触模涂法和挤出压延涂覆法。示例性辊涂法、狭槽模涂法和挤出压延涂覆工艺描述于由Donatas Satas编著的“Handbook of PressureSensitive Adhesive Technology (压敏粘合剂技术手册)(第3版)”(罗德岛沃威克(Warwick, RI) Satas&Associates 出版社，1999 年，第 896-937 页。低粘度(即小于约50Pa_s)、低分子量(即小于约200，000g/mol)热熔融可涂覆型聚合物(例如蜡)；热熔融胶/粘合剂(例如聚酰胺、聚烯烃和聚酯)；通常使用辊涂法和狭槽模涂法来涂覆热熔融苯乙烯嵌段共聚物PSA和低分子量可回转泵送的(甲基)丙烯酸酯PSA。这些材料在熔融状态下呈液体状并且不需要挤出泵送法将所述材料传送给涂覆方法。所述材料可能需要挤出法来对材料进行熔融和/或混合。这些方法的低涂层重量限度为约20至约25g/m2并且取决于许多因素(例如分子量、拉伸/伸长粘度和剪切粘度)。高粘度(即超过约50Pa_s)、高分子量(即超过约200，000g/mol)热熔融可涂覆型聚合物由于存在聚合物链缠结而在熔融状态下并非液体状并且需要挤出法进行混合、泵送和涂覆操作。此类材料的一种示例性涂覆方法包括将熔融聚合物自狭槽模具中挤出到由2个辊(其可具有适形的例如橡胶涂层)和移动基材形成的辊隙中。如果熔融聚合物发粘，则熔体可滴落到具有离型涂层表面的辊 上，然后通过用第二橡皮套辊将聚合物熔体夹压至移动基材上而层合。第二挤压涂覆方法为Satas参考文献中所述的压延涂覆。此方法适合于较高厚度的热熔融涂层，即大于约0.004英寸(100 μ m)，相对缓慢并且需要极高的辊隙压力(大于约3000psi (20.7兆帕))。在压延涂覆操作中，涂料组合物和基材穿过固定的间隙或辊隙，其中涂料组合物和基材挤压在一起。此加工的示例性例子公开于美国专利N0.3, 783, 072 (Korpman)中。美国专利N0.4，167，914 (Mladota)公开了用于热熔性粘合剂制剂的挤压式涂覆机(有时称为压榨涂覆)，其采用小直径旋转杆协同较大直径旋转可压缩压力辊的细长槽式涂覆头。所述杆和压力辊各自通过电机在预定速度下旋转。图1为美国专利N0.4，167,914中图2的一部分的衍生并且示出其中所示的一些部件，包括细长涂覆头29，其中室45连接至导管36，使得粘稠的热熔融涂层供给通过机动泵(未示出)以预定压力和速率泵送到室45中，以计量用于挤出穿过由导入(lead-on)唇缘或边缘46和导出(lead-off)唇缘或边缘47形成的细长窄挤出狭槽28的精确量幅材22在由例如气缸活塞支撑以施加预定压力的压力辊49的橡胶状弹性表面48下经受拖拉，同时也具有可缩性。可与压力辊49的弹性表面48协同并且与其形成压力辊辊隙53的是优选具有硬平滑表面的细长圆柱形杆54，杆54可旋转地使其大部分体积位于导出或下游唇缘47的相邻表面58中具有大致圆柱形横截面的凹槽57中。杆54深入地位于凹槽57中，使得仅约其体积上部四分之一暴露。杆54安装于其凹槽中，使得泵压力和速率使涂料组合物层在预定纵向和侧向张力下从导入或上游边缘46前移至旋转杆54的弯曲硬表面时施加至幅材22的表面，该杆不执行计量功能，因为其以较低速度(例如9至12rpm)旋转而压力辊和幅材以显著较高的速度前移。采用旋转杆的幅材涂覆方法的其他例子公开于美国专利N0.4，465，015 (Osta等人)，其中与挤出头的传送狭缝隔开并且牵引传送缝的棒用作撒布机；美国专利N0.4，765，272(Mladota)，其中显然未驱动的旋转刮刀构件用以促使低粘度组合物展布；和美国专利N0.4，757，782 (Pullinen)，其中相反驱动(即成切线反向)的旋转杆用作用于低粘度组合物的平滑装置。粘合剂通常通过表面连接至其他物质(包括各种粘附体和其他粘合剂)而粘结。压敏粘合剂(PSA)在环境温度下表现出长期(优选永久)粘着性并且将在施加轻微压力(例如通过手指或手压棍)下附着到多种基材上。Dahlquist标准(如D.Satas编著的Van NostrandReinhold, New York, N.Y., 1989 年出版的 Handbook of Pressure-Sensitive AdhesiveTechnology (压敏粘合剂技术手册)第二版，第171-176页所述)给出了 PSA的公认的定量说明，该标准指出，储能模量(G’)小于约3X IO5帕斯卡(在约22°C的温度下以10弧度/秒测量)的材料具有PSA性质，而超过该值的材料不具有该性质。更具体地讲，如本文中所用的PSA是指在使用温度(其可不同于室温)下具有低于Dahlquist标准的储能模量的材料。PSA广泛用于大量应用中。在常见构型中，PSA涂层设置在制品的所需位置上。示例性例子包括例如呈片材或条带形式或卷绕成辊状的插片；自粘片，例如便签、标签、签名片等；容器封闭件；等。已开始使用多种粘合剂制剂，从而提供多种性能、成本和生产标准。制备PSA的材料的示例性例子包括丙烯酸类聚合物、热塑性弹性体、天然橡胶和合成橡胶、非弹性体热塑性聚合物等。 制备PSA涂层或在所需表面上形成PSA涂层的方法的示例性例子包括挤出涂层和溶剂涂层。合适方法的选择将部分取决于所用PSA制剂的性质、待形成涂层的基材的性质、可用设备和材料等。尽管已知多种制备热熔融涂层的方法，但此类方法仅就超出特定厚度的涂层而言能够产生令人满意的涂层质量，即如所需的一样连续。需要在更高速度下产生具有较小厚度的高质量熔融涂层。
技术实现思路
本专利技术提供了具有高分子量、高粘度材料的薄厚度熔融涂层的制品和制备此类制品的方法。在一些实施例中，使用PSA涂层获得特定优点。本专利技术的制品可使用多种不同熔融涂覆制剂以多种构型制备。示例性实施例包括压敏涂层和热熔性粘合剂涂层。可用于本专利技术的制剂的示例性例子包括丙烯酸类聚合物、热塑性弹性体、天然橡胶、合成橡胶和非弹性体热塑性聚合物。 简言之,本专利技术的制品包括具有第一表面的基材以及具有第一主表面和第二主表面的熔融涂覆层，所述熔融涂覆层的第一主表面设置在所述基材的第一表面上。熔融涂覆层为基本上连续的并且表现出所需特性，例如为PSA，提供热熔融附着性等。根据本专利技术，熔融涂覆层比先前可用的此类高分子量、高粘度材料的涂层更薄。本专利技术的熔融涂覆层可由选自下列的熔融组合物形成:(a) 一种或多种丙烯酸类聚合物，其具有至少约200，000的集合分子量，其中所述组合物不含溶剂并且含有不超过约I重量％的胶凝化丙烯酸类聚合物；(b) 一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，其包括具有第一表面的基材以及具有第一主表面和第二主表面的熔融涂覆层，所述熔融涂覆层的第一主表面设置在所述基材的第一表面上，其中所述熔融涂覆层为基本上连续的并且包含选自下列的熔融涂覆组合物：(a)一种或多种丙烯酸类聚合物，其具有至少约200,000的集合分子量，并且所述熔融涂覆层具有小于约25g/m2的涂层重量、不含溶剂并且含有不超过约1重量%的胶凝化丙烯酸类聚合物；(b)一种或多种热塑性弹性体，其具有在适于热熔融涂覆的任何温度下以及在小于100秒‑1的剪切速率或小于100弧度/秒的频率下测量的大于约20,000cP的集合熔融粘度，并且所述熔融涂覆层具有小于约12g/m2的涂层重量；(c)一种或多种天然橡胶或合成橡胶，其均非热塑性弹性体，具有至少约200,000g/mol的集合分子量和在适于热熔融涂覆的任何温度下以及在小于100秒‑1的剪切速率或小于100弧度/秒的频率下测量的大于约50,000cP的集合熔融粘度，并且所述熔融涂覆层具有小于约29g/m2的涂层重量；和(d)一种或多种非弹性体热塑性聚合物，其具有约50,000g/mol至约3,000,000g/mol的集合分子量，并且所述熔融涂覆层具有小于约17g/m2的涂层重量并且不含溶剂。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·D·海德，杰弗里·M·伊姆桑德，杰伊施瑞·塞思，克雷格·E·哈默，丽贝卡·A·希普曼，罗伯特·B·塞科尔，迈克尔·C·马丁，彭蒂·K·卢库沙，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US