压敏粘合剂制造技术

公开了一种涂布了丙烯酸压敏粘合剂，以获得对聚合物低能表面的高的或永久性附着力的乙烯基图案印标膜或标签。除了对低能表面的高附着力外，图案印标膜或标签具有微孔或微观粗糙的边缘，当试图揭去时能引起撕裂。这类制品保持了易于制造图案印标膜或标签的柔性和膜强度。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利
本专利技术涉及粘合剂，尤其是提高了对低能表面的粘合特性的丙烯酸压敏粘合剂。本专利技术背景在此使用的术语“膜”指薄的柔性单层或多层聚合物片。该术语可与术语“背衬”和“载体卷材”互换使用。由涂布了丙烯酸压敏粘合剂(PSA)的乙烯基膜形成的图案印标膜或标签在本领域是众所周知的。但是，目前还不具备提供具有对低能表面(如高密度聚乙烯和聚丙烯塑料)的高粘合强度(即不可除去)，又不损害粘合剂的重要性能(如剪切强度和粘结强度)的标签和图案印标膜的能力。在此使用的术语“低能表面”用以指显示低极性和低临界表面张力(约小于40达因/厘米2)特性的那些表面。低能表面的一个例子是聚烯烃塑料的表面。在PSA类中，已知丙烯酸基的PSA对低表面能的聚烯烃塑料的粘合特性比橡胶基的PSA差。这一作用是由于与橡胶PSA和聚烯烃表面间的极性差相比，丙烯酸PSA和聚烯烃表面间的极性差较大的结果。但是，不幸的是在许多应用中都非常需要使用丙烯酸PSA，因为丙烯酸PSA具有优良的户外耐久性，而橡胶PSA由于其烃弹性体的化学不饱和性，显示差的紫外线稳定性和氧化稳定性。获得压敏粘合剂对聚烯烃塑料的高粘合强度的普通物理方法包括火焰处理(它氧化塑料的表面)、用强酸提高粘合表面极性的化学蚀刻、或使用含氯化聚烯烃的底涂层和顶涂层。例如，日本专利No．平-1(1989)-242676讨论了与压敏粘合剂有关的氯化聚烯烃树脂的使用。这样的表面处理方法的一个缺点是在将图案印标模或标签施用到低能表面时需增加额外的处理步骤而使效率低。这样不是很理想，因为图案印标膜和标签的工业规模的使用者要求这些产品能以简单的一个步骤方便地施用，而不需要额外的费时的表面制备方法。对永久性图案印标模和标签的应用，要求具有与橡胶基PSA同样的粘合特性和兼备丙烯酸PSA的户外耐久性。提高丙烯酸PSA对低表面能聚烯烃塑料的粘合强度的一种方法是在粘合剂中加入一种相容的增粘剂，如松香酯、萜烯酚醛树脂或烃树脂。尽管使用增粘剂明显提高了由低速下剥离力测定的粘合强度，同时这些增粘剂提高了PSA的玻璃化转变温度(Tg)，导致降低低温性能，还引起在较快的剥离速度下的“跳跃”或“拉链(zippy)”式剥离特性。这种“跳跃”或“拉链”式剥离是不合需要的性能，会导致膜和标签易于揭下，并使膜和标签的抗擅自移动性(tamper-resistant)变小。另外，如果在PSA中加入大量增粘剂或增塑剂，也观察到粘合剂的剪切强度和粘结强度的损失。在许多应用中，要求图案印标膜或标签一旦贴到表面，就要难以揭去。要达到这点可以通过向图案印标膜或标签膜提供一种手段，使得试图揭去它们将会导致撕裂图案印标膜或标签，或造成其它损害。提高涂布了PSA的乙烯基标签或图案印标膜的可损坏性的一种方法是使乙烯基膜背衬具有较小的弹性或成为“脆性”。可通过加入硬性丙烯酸树脂，减少乙烯基膜的增塑剂用量达到这点。美国专利5,141,790(Calhoun等人)和5,296,277(Wilson等人)描述了商业上称作Controltac PlusTM膜(可从3M获得)的粘合剂膜。Controltac PlusTM膜的粘合剂表面的特点是它包括非粘合剂物质的集聚区，称作“栓”，它从粘合剂表面突出一短的距离。该专利还描述了这样的粘合剂膜，其粘合剂表面被赋予微观结构或具有微观拓扑结构。本专利技术的概述本专利技术涉及在增粘的丙烯酸PSA中加入增塑剂材料。制得的PSA显示聚氯乙烯图案印标膜或标签对低能表面(如高密度聚乙烯塑料)能提供改进了的粘合。更具体而言，本专利技术涉及增粘和增塑的丙烯酸PSA组合物，它包括a)约100重量份丙烯酸共聚物，所述的丙烯酸共聚物包括约70-98％重量的一种或多种有1-14个碳原子的非叔烷基的单官能丙烯酸酯，和约30-2％重量的极性单体；b)约10-40重量份的增粘剂；c)约3-10重量份的增塑剂；和d)任选的交联剂。本专利技术还涉及结合了这种增粘的粘合剂的膜，以及这些膜作为图案印标膜和标签的用途。当加入到增粘的丙烯酸压敏粘合剂中，特定化学类型的增塑剂提高了粘合剂对低能表面的粘合特性。已发现在增粘的丙烯酸粘合剂中加入增塑剂能提高对低能表面的浸湿或“快粘合”加入增塑剂抵销了增粘剂引起的玻璃化转变温度的升高，并且提高了粘合强度。当每100重量份粘合剂中加入的增塑剂小于约10重量份时，增塑剂的存在对粘合剂的剪切性能或粘结强度几乎没有影响。所发现的用以提高粘合特性的增塑剂有聚乙二醇醚、聚环氧乙烷、磷酸酯、脂族羧酸酯、苯甲酸酯、以及它们的组合。另外，还鉴定了能提高对低能表面粘合强度的其它增塑剂，但是发现这些增塑剂会引起粘结强度的某些下降。这些增塑剂包括磺酰胺和芳族羧酸酯。和丙烯酸相容的增粘剂一起加入特定的增塑剂能够构成一种提高了对低能表面，特别是高密度聚乙烯表面的附着力的户外耐久的乙烯基标签或图案印标膜，而不必对表面进行物理或化学处理。在一个技术方案中，标签或图案印标膜的结构可以包括可破坏的乙烯基膜背衬，用于抗破坏的应用。该技术方案中，用一微孔的或微观粗糙的钢尺模切图案印标膜或标签，当试图揭下时就会引起撕裂。图案印标膜或标签的改进的附着力特性会进一步阻止揭去。除了对膜的这些改进外，制品保持了柔韧性和膜强度，而易于制造图案印标膜或标签。附图简述附图说明图1是乙烯基膜标签的剖面示意图。图2是对各种粘合剂组合物的180°剥离附着力的直方图。图3是对各种粘合剂组合物的膜收缩的直方图。本专利技术的详细描述丙烯酸压敏粘合剂一般用于乙烯基装饰图案膜商业应用的许多丙烯酸压敏粘合剂包括具有约70-98％重量的一种或多种有1-14个碳原子的非叔烷基的丙烯酸酯和约30-2％重量的极性单体的丙烯酸共聚物。在一个较好的技术方案中，丙烯酸PSA是烯不饱和的丙烯酸烷基酯(C1-C14)的共聚物，如丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-甲基丁酯(MBA)、丙烯酸N-丁酯、丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯和丙烯酸异冰片酯(IBA)。极性单体包括烯不饱和的羧酸，如甲基丙烯酸、丙烯酸(AA)、衣康酸、丙烯酸β-羧基乙酯、富马酸、丙烯酰胺(Acm)或其它极性单体，如N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酯、丙烯酸2-羟乙酯等。这类粘合剂能非常好地粘合在涂布过的基材上，并至少部分由于极性单体而具有优良的粘结强度。使用极性单体可制备具有优良粘结强度的粘合剂，但这些单体赋予粘合剂的高玻璃化转变温度在配制用于低能表面的“快速浸湿”的粘合剂时成为一个缺点。用于低能表面的一种较好的PSA配方，经测定丙烯酸异辛酯/丙烯酸的比例为95/5。该配方配制的组合物在过多的丙烯酸(会使PSA配方“硬化”，导致差的“浸湿”)和过少的丙烯酸(导致PSA组合物差的粘结强度)间很好地进行综合。几种可应用于本专利技术的压敏粘合剂列于下表Ⅰ表Ⅰ 增粘剂要获得对低能表面的高粘合特性，最普通的用于丙烯酸压敏粘合剂的增粘剂包括萜烯酚醛、松香、松香酯、氢化松香酯、合成烃树脂以及它们的组合。在下表Ⅱ列出评价的增粘剂表Ⅱ 氢化松香酯，因为其性能优点，包括高“粘性”、户外耐久性、耐氧化性、与热熔处理的相容性、以及在丙烯酸PSA的后交联中有限的干扰，是优选的增粘剂。增粘剂一般的加入量为，每100份干的丙烯酸PSA加入约10-40份增粘剂，可获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烯酸压敏粘合剂，它包括： ａ）约１００重量份丙烯酸共聚物，所述的丙烯酸共聚物包括约７０－９８％重量的一种或多种有１－１４个碳原子的非叔烷基的单官能丙烯酸酯，和约３０－２％重量的极性单体； ｂ）约１０－４０重量份的增粘剂； ｃ）约３－１０重量份的增塑剂；和 ｄ）任选的交联剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RL佩洛奎因，AI埃弗阿尔兹，KD威尔逊，SJ加利克，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]