專利名稱:粘附品的改進方法
技術領域:
本發(fā)明涉及包含至少一層紙質面層和至少一層粘合劑層的粘附品的改進方法。本發(fā)明尤其涉及包含至少一層紙質面層和至少一層粘合劑層的粘附品的改進方法,其中該粘合劑層包含壓敏粘合劑和空隙膠乳粒子。
特別是在需要壓敏粘合劑PSA具有透明性的帶和標簽的應用中,尤其是使用透明面層的那些應用中,可以使用各種各樣的壓敏粘合劑(以下記為“PSA”)。如果PSA是透明的,則它不會干擾查看面材料或者粘附品所依附的基底,也不降低最終產品的美感。在不能獲得透明PSA或者PSA的顏色不穩(wěn)定的應用中,配制人員通常添加填料,例如著色的粘土和便宜的顏料,使PSA均勻著色。
紙帶(例如遮蔽帶)、紙標簽和可復位紙用紙作為面層制造,其在該面層至少一部分上涂覆了至少一層PSA層。如果所用的紙重量輕或者為次品或者如果該PSA通過該紙質面層滲出,該紙質品面層上印刷的清晰度和外觀將變差。另外,如果該紙質品附著的基底透過該面層顯露出來,該紙質品的外觀將被破壞。因此,將需要尋找一種解決此外觀問題的措施,該措施不會對包括粘性、剝離粘著力和剪切強度的該PSA粘附性能造成影響,使其達到不可接受的水平,且不引起加工設備,例如用于切開帶卷或截斷標簽片材材料的沖模切割器和刀具發(fā)生磨損。
一種可能的解決方法是在該紙的制造過程中或者作為該紙質面層上的一種涂層向該紙質面層添加不透明劑,例如二氧化鈦、碳酸鈣、煅燒粘土、高嶺土、氧化鋅,中空玻璃殊、空隙膠乳粒子。對帶或者標簽制造商而言,此解決方法的一種可能缺點是,制造商可能不能操縱如何由該紙制造商或者中間商將該不透明劑(類型、水平、成本等)加到該紙上。尤其在可復位紙應用中,另一個可能的缺點是,如果不良外觀的成因僅與粘合劑層滲透有關并且這種粘合劑層僅涂覆該紙質面層的一小部分,則向該紙質面層添加不透明劑會是浪費且昂貴的。
申請人已經發(fā)現向粘合劑層而不是向該紙質面層添加特定不透明劑的優(yōu)點,尤其在制造商希望控制粘附品的美學性能或者在該粘合劑層將涂覆于該紙質面層的僅僅一部分的場合。申請人已經發(fā)現解決不透明問題的方法,它事實上改進該粘合劑層的剪切強度而沒有不可接受地危害該粘合劑層的粘性和剝離粘著力。相對例如二氧化鈦、碳酸鈣、煅燒粘土、高嶺土和氧化鋅(均具有2.0~6.5的莫氏硬度)的傳統(tǒng)不透明劑,申請人的方法還減少了對典型的用于制造紙帶、紙標簽和可復位紙的加工設備的磨損。
美國專利5,045,569公開了中空的、聚合的、丙烯酸酯的、不熔的、本身發(fā)粘的、溶劑不可溶的、溶劑可分散的、彈性的平均直徑至少一個1微米(1000納米)且優(yōu)選多空隙的PSA微珠。由于美國專利5,045,569中空微珠相對較低的Tg(低于-20℃),該中空微珠自身可用作粘合劑。所以,這些中空微殊有延展性且會崩塌,并且因此會無助于粘合劑層的不透明性。
本發(fā)明是一種粘附品的改進方法,包括以下步驟a.提供至少一層紙質面層;并b.向該紙質面層的至少一部分涂覆至少一層粘合劑層,其中該粘合劑層包含至少一種壓敏粘合劑。
將基于該粘合劑層干燥前總重量1%固體重量至80%固體重量水平的空隙化膠乳粒子,在將該粘合劑層涂覆到該紙質面層上之前摻混入該粘合劑層。本發(fā)明方法中有用的空隙膠乳粒子具有100納米至2000納米的粒徑,10%~75%的空隙分數,且玻璃化轉變溫度至少為20℃。
當在此使用時,術語“面層”應意為粘附品中的紙襯背層。紙標簽中,該面材料是該標簽的紙部分且不包括任何剝離襯里。例如遮蔽帶的紙帶中,該面材料是該帶的紙部分。
當在此使用時,術語“可復位紙”應意為其上已涂覆粘合劑的紙,在應用于基底之后其允許位置調整,但表現出高剝離粘著力和剪切強度,并且可以從大多數基底上干凈地剝離。
本發(fā)明的紙質面層可以是任何類型的紙或者是制造粘附品(例如帶、標簽和可復位紙)常用的其它纖維素材料。除了在該粘合劑層中提供空隙膠乳粒子之外,該紙層可任選地用不透明劑涂覆,包括用本發(fā)明方法中使用的空隙膠乳粒子。紙質面層的厚度取決于最終應用(帶、標簽、可復位紙)以及制造條件。該紙質面層可被著色。通過向該粘合劑層中摻混空隙膠乳粒子,事實上有可能可以用更低重量或者更薄的紙質面層。
本發(fā)明的粘合劑層最小限度地包括至少一種PSA和空隙膠乳粒子。本發(fā)明中有用的壓敏粘合劑包括任何傳統(tǒng)的PSA,包括但不限于熱熔粘合劑,溶劑基溶液橡膠粘合劑,苯乙烯-丁二烯橡膠乳液粘合劑和丙烯酸粘合劑。除聚合物組分之外,粘合劑配方還可包括傳統(tǒng)的添加劑,包括但不限于增粘劑、填料、潤濕劑、表面活性劑、凝結劑、流變學改性劑、增稠劑、防腐劑和消泡劑。
本發(fā)明的關鍵在于將空隙膠乳粒子摻混入該粘合劑層中??障赌z乳粒子可直接以基于該PSA固體重量的1%固體重量至80%固體重量水平摻混到該粘合劑的配方中。優(yōu)選地,該空隙膠乳粒子可以以基于該PSA固體重量的5%固體重量至50%固體重量水平摻混。更優(yōu)選地,該空隙膠乳粒子可以以基于該PSA固體重量的10%固體重量至25%固體重量水平摻混。如果該空隙膠乳粒子以小于1%固體重量的水平摻混,則該空隙膠乳粒子將不能提供該粘附品需要的不透明性。如果該空隙膠乳粒子以大于80%固體重量的水平摻混,則該空隙膠乳粒子將不可接受地危害粘附性能,尤其是該粘合劑層的粘性和剝離性。
本發(fā)明方法中有用的空隙膠乳粒子具有100納米至2000納米的粒徑并且空隙分數為10%~75%。優(yōu)選地,本發(fā)方法中有用的空隙膠乳粒子具有500納米至1100納米的粒度。粒徑小于100納米或者大于2000納米的的空隙膠乳粒子不能對該粘合劑層提供足夠的不透明性。優(yōu)選地,本發(fā)明方法中有用的空隙膠乳粒子具有單空隙??障赌z乳粒子的粒度和空隙分數可用公知的傳統(tǒng)技術測定,包括顯微鏡檢查和使用準-彈性光散射技術測定粒子尺寸的,由紐約Holtsville的Brookhaven儀器公司提供的Brookhaven型BI-90粒度儀(Brookhaven Model BI-90 Particle Sizer)。
當用差示掃描量熱法以20℃的速率測定時,本發(fā)方法中有用的空隙膠乳粒子具有至少20℃并且更優(yōu)選地至少50℃的玻璃化轉變溫度。更高的玻璃化轉變溫度有助于更硬的粒子,其崩塌的可能更小且因此不能促進乳蝕性。
適用于本發(fā)明中的空隙膠乳粒子可通過本領域公知的傳統(tǒng)聚合方法制備,例如在美國專利3,784,391,4,798,691,4,908,271,4,972,000和日本專利申請60/223873,61/62510,61/66710,61/86941,62/127336,62/156387,01/185311,02/140272中所公開的那些方法。優(yōu)選地,按照美國專利4,427,836,4,469,825,4,594,363,4,880,842和5,494,971制備該空隙膠乳粒子。
為了將該空隙膠乳粒子摻混入該粘合劑層中,可將它們加入PSA和其它粘合劑組分中并徹底且均勻地混合以使該空隙膠乳粒子遍布地分散于該配方中。該粘合劑配方可通過直接或轉移涂層傳統(tǒng)地涂覆于紙質面層上。
實施例實施例1-粘合劑配方制備本發(fā)明方法中有用的粘合劑配方用丙烯酸PSA和表1所示的不透明劑制備表1
1從羅門哈絲公司,費城,PA獲得從ECC International Inc.,Roswell,Georgia獲得的CarbiluxTMCCLI碳酸鈣淤漿用作對比不透明劑。用機械攪拌30分鐘將不透明劑與丙烯酸PSA混合并使其平衡12小時。
表2示出作空白對照的配方(兩種不同的丙烯酸PSA),10%和15%水平(固體重量/PSA固體重量)的對比碳酸鈣以及各為10%和15%水平(固體重量/PSA固體重量)的兩種不同類型的中空膠乳粒子。
表2粘合劑配方
實施例2-測試樣品的制備將粘合劑配方1,2,3a,3b,4a,4b,5a和5b用0.001英寸的Bird上膠機流延到60#無溶劑的剝離襯里上,并于180°F干燥5分鐘。然后干燥后的粘合劑配方用輕輥(light roller)轉移涂層到50#電子數據加工紙上。然后將粘合劑涂層后的紙切成1英寸寬的長條并在測試前對其進行調節(jié)。實施例3-90°剝離粘著力測試剝離粘著力是當以受控角度按標準的速率和條件向后剝離時,為解除PSA和表面間結合,單位寬度上所需要的力。用Instron張力試驗儀在不銹鋼(ss)和高密度聚乙烯(HDPE)板上使用PSTC-2測試協(xié)議對按照實施例2制備的測試樣品進行90°方向上的剝離粘著力測試。不銹鋼板上的測試采用20分鐘、24小時和1星期的采樣時間。高密度聚乙烯板上的測試采用20分鐘、24小時和1星期的采樣時間。結果示于表3。實施例4-循環(huán)粘性測試(Loop Tack Test)循環(huán)粘性測試允許最終用戶評價粘合劑的粘性或可潤濕性,表示出粘合劑的“快速粘著”。用Instron張力試驗儀在不銹鋼(ss)和高密度聚乙烯(HDPE)板上使用1994 TLMI Test L-IB2測試協(xié)議(除了樣品的長度調節(jié)為5英寸之外)對按照實施例2制備的測試樣品進行循環(huán)粘性測試。結果示于表3。實施例5-剪切粘著力測試剪切粘著力測定粘合劑在平行于粘合劑表面施加的載荷下保持粘附的保持力。使用PSTC-7(程序A)測試協(xié)議(改變?yōu)?.0英寸寬的樣品,1.0平方英寸測試面積以及1千克施加重量)對按照實施例2制備的測試樣品進行剪切粘著力測試。結果示于表3。
表3
實施例6-不乳濁性測試本發(fā)明空隙膠乳粒子所提供的不乳濁性通過目測以下的不乳濁性定量評價(a)涂覆到醋酸酯片材上直到干燥厚度達到1密耳的粘合劑配方2(空白對照)和4b;(b)涂覆到透明薄膜上達到相等干燥厚度的粘合劑配方3a(對比)、3b(對比),和5b;或者(c)涂覆到一印刷基底上的紙標簽,其中該紙標簽上已經被涂覆了粘合劑配方2(空白對照)、4a和4b。結果示于表3。
相對于空白對照(1,2)以及相對于對比(3a,3b),向粘合劑配方(4a,4b,5a,5b)中添加本發(fā)明的空隙膠乳粒子,改善了該粘合劑配方的乳濁性。向粘合劑配方(4a,4b,5a、5b)中添加本發(fā)明的空隙膠乳粒子,提高了該粘合劑配方的剪切粘著力,而對該粘合劑的其它粘接性能(剝離粘著力和循環(huán)粘性)不產生不可接受的影響。
權利要求
1.一種粘附品的改進方法,包括,a.提供至少一層紙質面層;并b.向所述紙質面層的至少一部分上涂覆至少一層粘合劑層,其中所述粘合劑層包含至少一種壓敏粘合劑;所述改進包括,向所述粘合劑層添加基于所述壓敏粘合劑固體重量1%固體重量至80%固體重量的空隙化膠乳粒子,所述粒子具有100納米至2000納米的粒徑,10%~75%的空隙分數,且玻璃化轉變溫度至少為20℃。
2.權利要求1的方法,其中所述空隙膠乳粒子具有500納米至1100納米的粒徑。
3.權利要求1的方法,其中所述空隙膠乳粒子以基于所述壓敏粘合劑固體重量的5%固體重量至50%固體重量的水平存在。
4.權利要求1的方法,其中所述空隙膠乳粒子以基于所述壓敏粘合劑固體重量的10%固體重量至25%固體重量的水平存在。
5.權利要求1的方法,其中所述空隙膠乳粒子的玻璃化轉變溫度至少為50℃。
6.權利要求1的方法,其中所述空隙膠乳粒子具有單一空隙。
7.權利要求1的方法,其中所述壓敏粘合劑為丙烯酸粘合劑。
8.權利要求1的方法,其中所述物品為帶。
9.權利要求1的方法,其中所述物品為標簽。
10.權利要求1的方法,其中所述物品為可復位紙。
全文摘要
公開了包含紙質面層和粘著層的例如帶、標簽或者可復位紙的一種粘附品的改進方法。該粘著層包含壓敏粘接劑和空隙化膠乳粒子。將該空隙化膠乳粒子摻混進該粘著層中能提供乳濁性并改進剪切強度,而對該粘著層的粘性和剝離粘著力性能沒有不可接受的危害,且與傳統(tǒng)填料相比,不對加工設備產生磨損。
文檔編號C09J7/04GK1264725SQ0010454
公開日2000年8月30日 申請日期2000年2月2日 優(yōu)先權日1999年2月5日
發(fā)明者J·D·懷特曼 申請人:羅姆和哈斯公司