TW202138511A - 丙烯酸微球體黏著劑及包括其等之安裝物品 - Google Patents
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Abstract
Description
本揭露大致上係關於可剝離黏著劑物品,其等能夠附接或黏附至一基材以將品項安裝至該基材,且其等可自該基材移除而不對該基材或該經安裝品項造成損傷。可剝離黏著劑物品通常包括施加至背襯基材之至少一黏著劑層。本揭露大致上亦係關於製作及使用此類黏著劑物品的方法。
現有可剝離黏著劑產品時常無法良好地作用於各種表面上,包括例如塗漆表面及粗糙表面(例如,乾牆(drywall))。此外,現有可剝離產品可能展現低剪切強度而因此僅能固持很小的重量,或替代地現有可剝離產品需要相對厚的構造,此可能造成當此類產品從一黏附體移除時損傷的可能性增加。紙及其他纖維狀表面特別易受一般安裝黏著劑組成物的損傷。嘗試減輕紙或安裝表面上的損傷通常會導致例如黏著劑物品的黏著性或剪切固持強度減損。即使對背襯材料或黏著劑組成物進行修飾,本發明人認為儘管有此類修飾,某些細緻表面(例如,紙及乾牆)仍經歷可見的損傷。由此,本揭露之發明人尋求調配具有下列中之至少一者之安裝產品及/或黏著劑物品:較高的剪
切強度、在塗漆或粗糙表面上良好地作用的能力、及/或能夠一致地固持較高的重量,所有這些產品及/或物品對彼等所施加的基材全都不會造成損傷。
本發明人發現某些丙烯酸微球體黏著劑組成物可在可接受的剪切強度及剝離黏著力與無損傷移除間取得平衡。再者,可將此等黏著劑組成物以較高的塗層重量施加至合適的背襯基材,得到更一致的黏著性及較高的重量固持能力。
在一個態樣中,本揭露提供壓敏性黏著劑組成物,其含有具有20μm至300μm之平均粒徑的聚合物微球體。此等聚合物微球體係使用所揭示之懸浮聚合技術合成,並且包括單體組成物,該單體組成物包括至少一種(甲基)丙烯酸酯單體,一般係二級甲基丙烯酸酯之至少一種結構異構物。所揭示之壓敏性黏著劑組成物例如用於安裝物品中時,所欲地對塗漆或其他細緻表面提供固持力及低表面能黏著性,並且提供優異的自塗漆或其他細緻表面的無損傷移除。
在另一態樣中,提供製造黏著劑物品之方法,該方法包含:形成根據本揭露之水性可聚合預黏著劑反應混合物;使該預黏著劑反應混合物中之該等單體聚合以形成經聚合混合物,其中該經聚合混合物中之聚合物的平均粒徑係20μm至300μm、可選地30μm至100μm;將該經聚合混合物塗佈至支撐物上以形成經塗佈混合物;及乾燥該經塗佈混合物。在一些實施例中,該方法進一步包括將黏合劑添加至經聚合混合物之步驟。
用語「聚合物(polymer)」及「聚合材料(polymeric material)」包括但不限於有機共聚物(諸如例如嵌段、接枝(包括星型嵌段(starblock))、隨機、及交替共聚物)、及其摻合物及改質體。此外,除非另有具體限定,用語「聚合物」應包括該材料之所有可能幾何組態。這些組態包括但不限於同排、對排、及雜排對稱。聚合物可係均聚物、共聚物、三共聚物等。本文中所使用之共聚物涵蓋由二或更多種不同單體所製成之聚合物,包括三聚物、四聚物等。無論分子量為何,均使用用語聚合物及/或共聚物,並且包括有時稱為寡聚物之聚合物及/或共聚物。
壓敏性黏著劑組成物係所屬技術領域中具有通常知識者所熟知,其具備包括下列之性質:(1)強力且持久的黏性,(2)以不超過手指壓力來黏附,(3)足以固持在黏附體上之能力,以及(4)足以自黏附體乾淨地移除之內聚強度。已發現作為壓敏性黏著劑功效良好的材料係經設計及配製以呈現必要黏彈性而導致膠黏性、剝離黏著性以及剪切保持力間之所欲平衡的聚合物。獲得適當的特性平衡不是一簡單的程序。
用語「玻璃轉移溫度(glass transition temperature)」及「Tg」係可互換地使用。一般而言,Tg值係使用動態機械分析(Dynamic Mechanical Analysis)(「DMA」)測量,除非另有說明。
用語「室溫(room temperature)」係指環境溫度,通常係20至23℃,除非另有說明。
用語「高Tg單體(high Tg monomer)」係指當均聚合時具有至少25℃、至少35℃、或至少50℃之玻璃轉移溫度的單體或單體單元。
用語「(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylate)」係指醇的單體丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯單體在本文統稱為「(甲基)丙烯酸酯((meth)acrylates)」。描述為「(甲基)丙烯酸酯系((meth)acrylate-based)」之聚合物係主要(大於50%重量%(wt-%)、大於60wt-%、大於70wt-%、大於80wt-%、大於90wt-%、大於95wt-%、或100wt-%)由(甲基)丙烯酸酯單體製備之聚合物或共聚物,並且可包括額外乙烯系不飽和單體,諸如不具有(甲基)丙烯醯基之各種(甲基)丙烯醯胺單體或各種乙烯基單體。
如本文中所使用,用語「可聚合(polymerizable)」或「可固化(curable)」適用於由於藉由熱分解、氧化還原反應、或光解起始而可聚合及/或可交聯的化合物,亦稱為「單體(monomer)」。此等化合物具有至少一個α,β-不飽和位點(亦即,乙烯系不飽和位點)。在一些實施例中,具有多於一個α,β-不飽和位點之單體稱為「交聯劑」,但將理解為,用語「單體(monomer)」在上下文中適當時包括具有多於一個此類位點之化合物。
如本文中所使用,用語「黏著劑組成物(adhesive composition)」或類似用語包括(1)式(I)之二級(甲基)丙烯酸酯之至少三種結構異構物:
如本文中所使用,用語「實質(substantial)」或「實質上(substantially)」意指與所述性質、值、範圍的值、內容、式、及類似者之相對較小的波動或偏差,且不排除不顯著影響給定組成物、物品、產品、或方法的所欲特性之額外材料、較寬範圍值、及類似者的存在。
在本文中,當用語「包含(comprises)」及「包括(includes)」及其變化形式出現於說明書及申請專利範圍中時,此等用語不具有限制性含義。這樣的用語將被理解為暗指包括所述的步驟或元件、或步驟或元件的群組,但不排除任何其他的步驟或元件、或步驟或元件的群組。所謂「由......組成(consisting of)」意指包括且限於片語「由......組成」之後的任何內容。因此,片語「由......組成」表示所標示的元件是必要的或強制性的,且沒有其他元件存在。所謂「基本上由......組成(consisting essentially of)」係指包括該用語後面所列
的任何元件,以及限於不干擾或促成所列元件於本揭露中所指明之功能或作用的其他元件。因此,片語「基本上由......組成」表示所列元件是必要的或強制性的,但其他元件是可選的,而且可存在或可不存在,而其取決於彼等是否實質上影響所列元件的功能或作用而定。
在本揭露之申請專利範圍中之用語「較佳(的)(preferred)」及「較佳(地)(preferably)」係指在某些情況下可提供某些效益。然而,其他申請專利範圍在同樣或其他情況下亦可能為較佳的。此外,對於一或多個較佳申請專利範圍之引述並不意味其他申請專利範圍非係有用的,也沒有意圖將其他申請專利範圍從本揭露之範疇中排除。
在此申請案中,用語諸如「一(a/an)」及「該(the)」不僅旨在意指單數的實體,還包括其具體實例可被用來作為說明之總體類別。用語「一(a/an)」及「該(the)」與用語「至少一(at least one)」可以互換使用。用在清單之後的片語「…中之至少一者(at least one of)」及「包括…中之至少一者(includes at least one of)」係指清單項目之任一者以及清單中二或更多個項目之任何組合。
如本文中所使用,除非內文明確另有所指,否則用語「或(or)」在使用時通常包括「及/或(and/or)」之意涵。
用語「及/或(and/or)」係指所列元件之一者或全部,或所列元件之任何二或更多者之組合。
亦在本文中,全部數字被假定為由用語「約(about)」以及在某些實施例中較佳地由用語「確切地(exactly)」所修飾。如本文
中所使用經測量之量相關聯之用語「約(about)」,係指該經測量之量的變異,該變異如同進行測量且行使與測量目的相當之謹慎程度之熟習此項技術者所預期以及所使用測量設備之精確度相關之變異。在本文中,「至多(up to)」一數字(例如,至多50)包括該數字(例如,50)。
同樣在本文中,以端點敘述之數字範圍包括所有歸於該範圍內的數字以及該等端點之數字(例如,1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5)。
本揭露之以上發明內容並非意欲描述本揭露之各個所揭示實施例或每個實施方案。以下實施方式更具體地例示說明性實施例。在本申請案全文的數個地方,指引係透過實例清單來提供,實例可以多種組合使用。在各種情況下,所引述的清單僅作為代表性群組,且不應將其詮釋為排他性的清單。
一旦將實施方式及所附申請專利範圍納入考量,將進一步理解本發明之特徵及優點。
將詳細描述多種實施例及實施方案。這些實施例不應解讀為以任何方式限制本申請案之範疇,且可做出變化及修改,而不偏離本發明之精神及範疇。此外,本文中僅描述一些最終用途,但本文中未具體述及之最終用途係包括於本申請案之範疇中。由此,本申請案之範疇應從申請專利範圍判定。
本揭露大致上係關於黏著劑物品,其等可在不損壞的情況下自一基材剝離。如本文中所使用,用語「可剝離的(peelable)」意指黏著劑物品可從一基材或表面藉由介於約1°與約180°之間的角度剝離而移除。在一些實施例中,黏著劑物品可自基材或表面藉由介於30°至約120°之間的角度剝離而移除。在一些實施例中,黏著劑物品可自基材或表面藉由至少約35°的角度剝離而移除。由此,本揭露之發明人發現了可黏附至各種基材並自各種基材剝離的黏著劑安裝物品而不會造成損傷,該等基材包括細緻表面。此等黏著劑安裝物品可懸掛或安裝各種重量的物品。如本文中所使用,用語「無損傷(without damage/damage-free)」或類似者意指可將黏著劑物品自基材分離而不會對漆料、塗層、樹脂、覆蓋物、或下面的基材造成可見損傷。基材之可見損傷可係下列形式:對基材之任何層造成(例如)刮痕、撕裂、脫層、斷裂、碎裂、應變、及其類似者。可見損傷亦可為變色、弱化、光澤度變化、霧度變化、或基材外觀的其他變化。
本揭露之安裝物品通常包括支撐基材(亦即,背襯),其具有相對的第一及第二主表面。包括聚合物微球體之黏著劑組成物係設置在主表面之一或二者上。黏著劑層可係彼此相同或彼此截然不同。在此背景下,截然不同係用來描述組成物或黏著劑性能有實質上的差異。黏著劑層可各自係單層或可係多層。黏著劑層可各自跨背襯之主表面係連續或不連續(例如,經圖案化)。主表面的可用黏合面積係用於將黏著劑物品連接到例如牆表面或待安裝之品項上。在其他例示性實施例中,黏著劑物品在第二主表面上可沒有黏著劑層。(多個)
黏著劑層的厚度不受特別限制,但一般至少跨背襯的主表面係實質上連續的。在典型的實施例中,一或兩個黏著劑層具有介於約1密耳與約3密耳之間的厚度。給定黏著劑層的厚度可與另一個不同或相同。在某些實施例中,可以一較黏著劑層更大的塗層重量施加另一層。塗層重量及/或層厚度的差異可允許安裝物品對給定基材(例如,安裝表面或經安裝品項之任一者)具有優先黏著性。
在下面更詳細地探討本文中所述之黏著劑物品的成分元件。
(多個)黏著劑層
本揭露提供黏著劑組成物,其包括具有20μm至300μm之平均粒徑的聚合物微球體。聚合物微球體係使用所揭示之懸浮聚合技術合成,並且係(甲基)丙烯酸酯系。一般而言,聚合物微球體包括式(I)之二級(甲基)丙烯酸酯之至少一種或至少三種結構異構物:
單體組成物
本揭露之聚合物微球體可係包括可聚合單體(亦即,單體組成物)之反應產物的共聚物,特別是式(I)之二級(甲基)丙烯酸酯之結構異構物:
其他潛在地可用於產生本揭露之聚合物微球體的單體包括丙烯酸烷酯(諸如丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、及丙烯酸2-乙基己酯)、甲基丙烯酸烷酯(諸如甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸丁酯)、極性共單體(諸如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、N-三級辛基丙烯醯胺、丙烯腈、丙烯醯胺、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、乙烯基磺酸鈉)、乙烯基酯(諸如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、新癸酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、及三甲基乙酸乙烯酯(vinyl pivalate)。
在一些實施例中,單體組成物可進一步包括一或多種與及/或交聯丙烯酸酯共聚的額外單體。通常選擇額外的(多個)單體以對所選基材提供相對於不具有一或多種額外單體之黏著劑聚合物之降低的可測量黏著性位準,同時又提供黏著劑聚合物(亦即,微球體聚合物)之黏性位準。在其他實施例中,選擇額外的(多個)單體以賦予所得黏著劑聚合物降低的黏性位準,同時相對於不具有一或多種額外單體之聚合物,維持對所選基材實質上恆定的黏著性位準。在又其他實施例中,選擇額外的(多個)單體以賦予所得黏著劑聚合物增加的黏性位準,同時相對於不具有一或多種額外單體之黏著劑聚合物,
維持對所選基材實質上恆定的黏著性位準。在一些實施例中,與丙烯酸酯共聚的單體可係高Tg單體。
在一些實施例中,高Tg單體係選自一或多種具有(甲基)丙烯醯基(亦即,單一(甲基)丙烯醯基)之高Tg單體。當與本文所述之式(I)之(甲基)丙烯酸酯單體組合使用時,此類高Tg單體可增加聚合物的整體Tg並且已發現增加添加其等的聚合物之模數,從而允許修飾材料的特性,諸如例如聚合物的柔軟度。
具有單一(甲基)丙烯醯基之例示性高Tg單體包括但不限於甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸二級丁酯、(甲基)丙烯酸三級丁酯、甲基丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸十八酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、3,3,5三甲基環己基(甲基)丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、及其混合物。用於本揭露之單體組成物之合適的高Tg單體通常具有至少25℃、可選地至少35℃、或可選地至少50℃之均聚物Tg。
對於意欲用在細緻表面上的某些安裝物品而言,使用缺乏額外雜原子極性而不依賴於(甲基)丙烯酸酯官能性的高Tg單體可係有利的。儘管有任何源自(甲基)丙烯酸酯的極性,但此類單體被視為「非極性(nonpolar)」。雖然不希望受理論束縛,但已觀察到使用非極性的單體會增加自至少紙及卡紙板移除黏著劑時造成損壞的可能性。合適的非極性高Tg單體包括但不限於丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸甲
酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、及苯乙烯。在一些目前較佳實例中,高Tg單體係丙烯酸異莰酯。
在其他實施例中,高Tg單體係選自一或多種具有二或更多個(甲基)丙烯醯基的高Tg單體。具有二或更多個(甲基)丙烯醯基的例示性高Tg單體係己二醇二丙烯酸酯(hexane diol diacrylate,HDDA),雖然亦可使用其他高Tg雙官能性(甲基)丙烯酸酯,包括但不限於三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。具有二或更多個(甲基)丙烯醯基之(甲基)丙烯酸酯單體可單獨使用或與具有單一(甲基)丙烯醯基之高Tg單體組合使用。
在一些實施例中,以預黏著劑反應混合物中之單體總重量計,高Tg單體可以大於0wt.%、或至少0.01wt.%、至少0.1wt%、或至少1wt.%、或至少2wt.%、或至少3wt.%、或至少5wt.%之量存在於該預黏著劑反應混合物中。在一些實施例中,以預黏著劑反應混合物中之單體總重量計,高Tg單體可以至多40wt.%、或至多20wt.%、或至多15wt.%、或至多10wt.%之量存在於該預黏著劑反應混合物中。各種中間位準亦係可能的,諸如4wt.%、6wt.%、11wt.%、13wt.%、16wt.%、19wt.%、25wt.%、35wt.%、及所有其他此類個別值,由例如介於0wt-%與40wt-%之間的1wt.%增量表示,以及在跨越這些個別值之任何範圍內,諸如2wt.%至4wt.%、11wt.%至20wt.%、7wt.%至17wt.%、及類似者的例如1wt.%增量、或0.1wt.%增量。這些量亦適用於本揭露之微球體聚合物中反應單體單元的量,其中重量百分比係以聚合物之重量計。一般而言,雖然非排他地,以
預黏著劑反應混合物中之單體總重量計,具有二或更多個(甲基)丙烯醯基的高Tg單體係以不大於1wt.%之量存在。
在包括式(I)之(甲基)丙烯酸酯及高Tg單體兩者的單體組成物之實施例中,單體組成物中的式(I)之(甲基)丙烯酸酯:高Tg單體的質量比一般係20:1、19:1、18:1、17:1、16:1、15:1、14:1、13:1、12:1、11:1、10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、或4:1。在一些較佳實施例中,單體組成物中的式(I)之(甲基)丙烯酸酯:高Tg單體係至少9:1或至少19:1。
在一些實施例中,以水性可聚合預黏著劑反應混合物之總重量計,單體組成物係以至少2重量百分比(wt.%)、或至少4wt.%、或至少6wt.%、或至少8wt.%、或至少10wt.%之量存在於該水性可聚合預黏著劑反應混合物中。在一些實施例中,以預黏著劑反應混合物中之單體總重量計,單體組成物係以至多60wt.%、或至多55wt.%、或至多50wt.%、或至多40wt.%、或至多35wt.%、或至多30wt.%之量存在於該水性可聚合預黏著劑反應混合物中。各種中間位準亦係可能的,諸如3wt.%、5wt.%、7wt.%、9wt.%、及所有其他此類個別值,由例如介於2wt.%與60wt.%之間的1wt.%增量表示,以及在跨越這些個別值之任何範圍內,諸如2wt.%至4wt.%、7wt.%至60wt.%、20wt.%至25wt.%、及類似者的例如1wt.%增量。
取決於這些單體在水中之溶解度,高Tg單體可溶解於水中、分散於水中、或兩者。
穩定劑
本揭露之水性預黏著劑反應混合物、該水性預黏著劑反應混合物之經聚合產物、及本揭露之黏著劑組成物包括一或多種穩定劑。可將穩定劑稱為「內部摻入(internally incorporated)」,其意指該穩定劑係包括在可聚合預黏著劑反應混合物中,並且在用來形成微球體聚合物之單體的聚合作用期間係存在的。
在一些實施例中,形成單體之懸浮液,且使用聚合反應之熱起始來進行聚合。懸浮液係油包水或水包油懸浮液。在一些此類實施例中,懸浮液係水包油懸浮液,其中單體藉由使用一或多種穩定劑而穩定於主體水相中。可用於本揭露之實施例中之穩定劑可包括例如無機穩定劑、界面活性劑、聚合物添加劑、及其組合。
在一些實施例中,穩定劑可係無機穩定劑,諸如在皮克林乳化聚合(Pickering emulsion polymerization)中使用者(例如,膠態二氧化矽)。
在一些實施例中,穩定劑可係聚合物黏著劑。可用於本揭露之實施例中之聚合物添加劑可包括例如聚丙烯醯胺、聚乙烯醇、部分乙醯化聚乙烯醇、羥乙基纖維素、N-乙烯基吡咯啶酮、羧甲基纖維素、***膠、及其混合物。在一些實施例中,聚合物添加劑包括以商品名稱SUPERFLOC(例如,SUPERFLOC N-300)由Kemira Oyj,Helsinki,Finland所販售者
在一些實施例中,穩定劑可係界面活性劑。在一些實施例中,界面活性劑本質上可係陰離子性、陽離子性、兩性離子性、或
非離子性,且其結構沒有另外特別限制。在一些實施例中,界面活性劑亦係單體,並且併入聚合物微球體分子內。在其他實施例中,界面活性劑係存在於聚合反應容器中,但由於聚合反應而不會併入聚合物微球體中。
可用於本揭露之實施例之陰離子界面活性劑的非限制性實例包括磺酸鹽、硫脂(sulfolipid)、磷脂(phospholipid)、硬脂酸鹽、月桂酸鹽、及硫酸鹽。可用於本揭露之實施例中之硫酸鹽包括以商品名稱STEPANOL由Stepan Company,Northfield IL,USA所銷售、及以商品名稱HITENOL由Montello,Inc.,Tulsa,OK,USA所銷售之硫酸鹽、及其混合物。
可用於本揭露之實施例中之非離子性界面活性劑的非限制性實例包括環氧乙烷與環氧丙烷之嵌段共聚物,諸如以商品名稱PLURONIC、KOLLIPHOR、或TETRONIC由BASF Corporation of Charlotte,N.C.,USA所銷售者;由環氧乙烷與脂肪醇、壬基酚、十二烷醇、及類似者反應所形成的乙氧基化物,包括以商品名稱TRITON由Dow Chemical Company of Midland,Mich.,USA所銷售者;油醇;山梨醇酐酯;烷基多糖苷(alkyl polyglycosides),諸如癸基葡萄糖苷;山梨醇酐三硬脂酸酯;及其一或多種組合。
可用於本揭露之實施例中之陽離子界面活性劑的非限制性實例包括可可烷基甲基[聚氧乙烯(15)]氯化銨(cocoalkylmethyl[polyoxyethylene(15)]ammonium chloride)、氯化苯二甲烴銨(benzalkonium chloride)、溴化十六烷基三甲銨(cetrimonium
bromide)、氯化二甲基二(十八烷基)銨、月桂基甲基葡糖醇聚醚-10羥丙基二甲基氯化銨(lauryl methyl gluceth-10 hydroxypropyl dimonium chloride)、氫氧化四甲基銨、氯化單烷基三甲基銨、氯化單烷基二甲基苄基銨、二烷基乙基甲基銨乙硫酸鹽(dialkylethylmethylammonium ethosulfate)、氯化三烷基甲基銨、氯化聚氧乙烯單烷基甲基銨、及二(四級銨鹽)氯化物;以商品名稱ETHOQUAD、ARQUAD及DUOQUA由Akzo Nobel N.V.of Amsterdam,the Netherlands所銷售之銨官能性界面活性劑;及其混合物。
在一些實施例中,其中穩定劑係用於水包油懸浮聚合反應,其係以水性可聚合預黏著劑反應混合物中之固體總重量計,至少0.01wt.%、或至少0.05wt.%、或至少0.1wt.%、或至少0.5wt.%、或至少1.0wt.%之量使用。在一些實施例中,其中穩定劑係用於水包油懸浮聚合反應,其係以水性可聚合預黏著劑反應混合物中之固體總重量計,至多5.0wt.%、或至多4.0wt.%之量使用。各種中間量亦係有用的,諸如,例如,1.1wt-%、1.2wt-%、1.3wt-%、1.4wt-%、1.5wt-%、1.6wt-%、1.7wt-%、1.8wt-%、1.9wt-%、2.1wt-%、2.2wt-%、及所有其他此類個別值,由例如介於0.01與5.0wt.%之間的0.01wt.%增量表示,以及在跨越這些個別值之任何範圍內,諸如2.3wt.%至4.6wt.%、4.5wt.%至4.7wt.%、及類似者的例如0.1wt.%增量。
聚合程序
可使用相關技術領域中具有通常知識者熟悉之習知懸浮聚合技術,進行水性可聚合預黏著劑反應混合物之聚合。
在使用熱分解來起始聚合的一些實施例中,用於製造本揭露之聚合物微球體的單體之懸浮聚合可藉由將(多種)穩定劑與水摻合以提供水相並摻合單體組成物及熱起始劑以提供油相來進行。然後可將水相及油相合併並充分劇烈攪拌以形成懸浮液。通常可藉由例如用3-刀片或4-刀片攪拌器以每分鐘500至900轉(「rpm」)之速度攪拌經合併之水相及油相來形成懸浮液。然後可將懸浮液以合適的速率加熱至起始劑發生分解的溫度以維持合適的聚合速率(例如,60℃)。
合適的熱起始劑之非限制性實例包括聚合之熱起始技術領域中具有通常知識者習知所使用之有機過氧化物或偶氮化合物,諸如雙異苯丙基過氧化物、苯甲醯基過氧化物、或2,2'-偶氮-雙(異丁腈)(「AIBN」)及可以商品名稱LUPEROX由Arkema,Inc.,King of Prussia,PA所銷售及VAZO由Chemours Canada Company,ON,Canada所銷售之熱起始劑。以單體組成物中之單體總重量計,起始劑的量一般係在0.05至2wt.%之範圍內、或在0.05至1wt.%之範圍內、或在0.05至0.5wt%之範圍內。
在一些實施例中,例如,在水中以至少15wt.%、或至少25wt.%、或至少30wt.%固體之固體含量形成高固體懸浮液。在一些實施例中,例如,在水中以至多60wt.%、或至多50wt.%固體之固體含量形成高固體懸浮液。各種中間位準係有用的,諸如16wt.%、17wt.%、18wt.%、19wt.%、20wt.%、21wt.%、22wt.%、23wt.%、
24wt.%、26wt.%、27wt.%、及所有其他此類個別值,由例如介於15wt.%與60wt.%固體於水中之間的1wt.%增量表示,以及在跨越這些個別值之任何範圍內,諸如23wt.%至46wt.%、45wt.%至57wt.%、及類似者的例如1wt.%增量。
在較佳實施例中,在水性可聚合預黏著劑反應混合物聚合期間所形成之固體如藉由習知手段使用例如Horiba LA910粒徑分析儀(Horiba,Ltd,Kyoto,Japan)測量可具有20μm至300μm、可選地30μm至100μm之平均粒徑。
在一些實施例中,例如,水係以至少39.99wt.%、或至少45wt.%、或至少50wt.%之量存在於可聚合預黏著劑反應混合物中。在一些實施例中,例如,水係以至多89.99wt.%、或至多80wt.%、或至多70wt.%、或至多60wt.%之量存在於可聚合預黏著劑反應混合物中。
一般而言,使用之懸浮聚合之條件及方法係與習知懸浮聚合方法中所使用者相同或相似。在一些實施例中,使用熱起始進行水包油懸浮聚合。在此類實施例中,一種有用的聚合起始劑係2-2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈),其係水不溶性起始劑(得自Chemours Canada Company,ON,Canada)。在一些此類實施例中,在聚合之前及在聚合期間,將懸浮液溫度調節至30℃至100℃、或40℃至80℃、或40℃至70℃、或至45℃至65℃(例如,60℃)。在一些實施例中,放熱期間的峰值溫度可達到高達110℃、或高達90℃、或高達75℃。
將懸浮液在升高溫度下進行攪拌一段合適的時間以實質上分解所有熱起始劑並且實質上反應所有添加至懸浮液之單體,以形成經聚合懸浮液。在一些實施例中,升溫維持1小時至48小時、2小時至24小時、或4小時至18小時、或8小時至16小時。
在聚合期間,在一些實施例中,可能需要添加額外的熱起始劑以完成實質上添加至反應容器中所有單體含量之反應。將理解的是,聚合的完成係藉由仔細調整條件來達成,並且標準分析技術(諸如殘餘單體含量之氣相層析分析)將使所屬技術領域中具有通常知識者知道關於聚合的完成。
在其他實施例中,聚合可發生在亦可包括有機溶劑的水性混合物中。在各種實施例中,合適的有機溶劑及溶劑混合物之實例包括下列中之一或多者:乙醇、甲醇、甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、異丙醇、四氫呋喃、1-甲基-2-吡咯啶酮、2-丁酮、乙腈、二甲基甲醯胺、二甲基亞碸、二甲基乙醯胺、二氯甲烷、三級丁醇、甲基異丁基酮、甲基三級丁基醚、及乙二醇。如果使用的話,在本文所述之預黏著劑反應混合物中使用不大於10wt-%有機溶劑。
黏著劑組成物及塗層
本揭露之黏著劑組成物包括(甲基)丙烯酸酯單體組成物,其一般包括式(I)之二級(甲基)丙烯酸酯之結構異構物:
交聯劑可係單體的、聚合的、寡聚物,或交聯劑包裝包括其組合。適用於作為交聯劑之單體可係單-、雙-、三-、或多官能性。例示性(但不包括意指排除的)交聯劑包括4-苯甲醯基苯基丙烯酸酯、二乙烯基苯、丁二醇二丙烯酸酯、及己二醇二丙烯酸酯。其他交聯劑包括某些上述高Tg單體。
在一些實施例中,聚合物具有單體組成物,該單體組成物包括式(I)之二級(甲基)丙烯酸酯之結構異構物:
在一些實施例中,懸浮液之乾燥亦將導致一些部分或實質部分的任何未反應的揮發性單體移除。在一些實施例中,將一或多種額外組分添加至包括單體組成物之懸浮聚合物,該單體組成物包括式(I)之二(甲基)丙烯酸酯之結構異構物:
在某些實施例中,黏著劑塗層含有包括式(I)之二級(甲基)丙烯酸酯之結構異構物的聚合物:
黏著劑組成物中任一者之聚合物可含有下列單體單元:
以單體單元之總重量計,75wt.%至95wt.%的式(I)之二級(甲基)丙烯酸酯之至少三種結構異構物:
在一些實施例中,本揭露之黏著劑組成物可進一步包含黏合劑、流變改質劑、及鹼中之至少一者。
可用於本揭露之實施例中的黏合劑可包括諸如在美國公開案第2003/0109630號(Smith等人)中所揭示之黏合劑。在一些實施例中,黏合劑可係樹脂、乳膠、或其組合。適用於作為本揭露之實施例中的黏合劑之樹脂可包括例如諸如環氧樹脂及硝化纖維素之相對硬的樹脂,及/或諸如丙烯酸酯及乙烯基醚之相對軟的樹脂。在一些實施例中,可使用以商品名稱HYCAR及CARBOTEC(例如,CARBOTEC 26222)購自Lubrizol Corporation,Wickliffe,OH,USA之樹脂。適用於作為本揭露之實施例中的黏合劑之乳膠可包括例如,如於美國專利第4,629,663號(Brown等人)、美國專利第3,857,731號(Merrill等人)、及美國再發專利第24,906號中所述製備的乳膠,或以商品名稱FASTBOND Insulation Adhesive 49購自3M Company,
Saint Paul MN,USA。通常,以黏著劑組成物中之固體總重量計,黏合劑係以1wt.%至40wt.%、或在一些實例中以1wt.%至20wt.%之量存在於黏著劑組成物中。
可用於本揭露之實施例中之流變改質劑可包括陰離子鹼溶性締合增稠劑,諸如例如可以商品名稱ACRYSOL(例如,ACRYSOL ASE 60、ACRYSOL TT935)及ACRYSOL HASE商購自Dow,Collegeville,PA,USA、黃原膠,諸如可以商品名稱KELZAN S購自CP Kelco,Atlanta,GA,USA者、經疏水性改質之丙烯酸可溶脹共聚物乳液(HASE)、及經疏水性改質之乙氧基化胺甲酸酯(HEUR),可以商品名稱RHEOVIS商購自BASF SE,Ludwigshafen,Germany、及其組合。額外合適的流變改質劑可包括聚乙烯醇(PVA)、黏土材料、酸衍生物、酸共聚物、胺甲酸酯相關增稠劑(UAT)、聚醚脲聚胺甲酸酯(PEUPU)、聚醚聚胺甲酸酯(PEPU)、或其混合物。通常,以黏著劑組成物中之固體總重量計,流變改質劑係以至多2wt.%之量存在於黏著劑組成物中。
可用於本揭露之實施例中之鹼可協助調整黏著劑組成物的厚度,並且可包括例如氫氧化鈉水溶液及/或氨水(例如,10% NH4OH水溶液)。
本揭露之黏著劑組成物的黏度及剪切穩定性在選擇用於將黏著劑組成物塗佈至一或多個支撐物上以形成遮蔽物品的塗佈方法方面提供廣泛的靈活性。與黏著劑組成物組合使用之有用塗佈程序之非限制性實例包括刮刀塗佈、狹縫塗佈、模具塗佈(die coating)、溢流
塗佈(flood coating)、棒塗、簾塗、噴塗、刷塗、浸塗、吻塗(kiss coating)、凹版塗佈、模具塗佈(die coating)、印刷塗佈操作(諸如柔版、噴墨、或網板印刷塗佈)、及類似者。在一些實施例中,將黏著劑組成物塗佈為連續塗層;在其他實施例中,彼等係經圖案塗佈。
在塗佈黏著劑組成物之後,接著使用合適的溫度及時間期間進行乾燥,該溫度及時間足以移除實質部分的水及與懸浮混合物相關聯之任何其他揮發性物質。
在一些實施例中,本揭露之黏著劑組成物可包括如上所述製備的第一聚合物及如上所述製備的第二聚合物,其中如藉由習知手段使用例如Horiba LA 910粒徑分析儀(Horiba,Ltd,Kyoto,Japan)測量,該第一聚合物可具有第一平均粒徑(例如,20μm至300μm),且該第二聚合物可具有第二平均粒徑(例如,30μm至100μm)。在一些實施例中,第一平均粒徑及第二平均粒徑可係不同的。在一些實施例中,第一聚合物及第二聚合物可具有相同的配方。在一些實施例中,第一聚合物及第二聚合物可具有不同的配方。
黏著劑物品
本揭露之黏著劑物品包括本揭露之至少一種黏著劑組成物。黏著劑物品可包括或可不包括背襯支撐物。如果使用背襯,本揭露的優點在於本揭露之黏著劑物品容易製造,在許多實施例中,使用單程塗佈操作來製造黏著劑物品。在將黏著劑組成物以懸浮液形式塗
佈之實施例中,單程塗佈之後接著係乾燥步驟。為了製造本揭露之黏著劑物品,不需要額外的步驟。
雖然本揭露之黏著劑物品在支撐物的類型或形狀上並無特別限制,但在許多實施例中,支撐物是適用於轉換成膠帶物品的片材或膜。該等支撐物亦可以捲筒形式提供。膠帶物品係矩形條帶,該等矩形條帶一般從較大的片材或捲筒轉換成所欲的寬度及長度。此類轉化一般係在將黏著劑組成物塗佈至膠帶膜或片材上之後進行。黏著劑塗佈程序中的變數包括支撐物的膜或片厚度、支撐物的化學組成、及待塗佈的黏著劑組成物之本質。
可以任何形式或形狀使用黏著劑物品,包括直線形狀、非直線形狀、及不規則形狀。用於形成本揭露之黏著劑物品的背襯一般係12微米至3公分(cm)厚。背襯可由任何所欲的材料製成。適合背襯之材料的代表性實例可包括例如聚烯烴,譬如聚乙烯(包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、以及線性超低密度聚乙烯)、聚丙烯、以及聚丁烯;乙烯共聚物,譬如聚氯乙烯(經塑化與未經非塑化兩者)、以及聚乙酸乙烯;烯烴共聚物,譬如乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物、以及乙烯/丙烯共聚物;丙烯酸聚合物及共聚物;聚胺甲酸酯;以及上述之組合。任何塑膠或塑膠與彈性體材料的混合物或摻合物亦可被使用,譬如聚丙烯/聚乙烯、聚胺基甲酸酯/聚烯烴、聚胺基甲酸酯/聚碳酸酯、聚胺基甲酸酯/聚酯。
在一些實施例中,背襯是或包括複合發泡體,複合發泡體包括撓性聚合發泡層、經層壓到發泡層之第一主表面的第一薄膜、以及經層壓到該發泡層之第二、對置主表面的第二薄膜。(多個)黏著劑可附接到膜以形成黏著劑-膜-發泡體-膜-黏著劑之結構。可選定撓性聚合發泡層以最佳化適形性與彈性性質,其等性質在將安裝總成黏附到具有表面不規則性的表面時係為有用。此係典型的牆表面例子。例示性可撓聚合發泡體層可以商標名稱「Command」商購自St.Paul,Minn的Minnesota Mining and Manufacturing Company(「3M」)。在一些實施例中,可撓背襯層的可撓聚合發泡體層可包括聚烯烴發泡體,其可以商標名稱「Volextra」與「Volara」購自Voltek,Sekisui America Corporation,Lawrence,Mass的子公司。在一些實施例中,背襯是金屬或類金屬。在一些實施例中,背襯是木材或類木材。
背襯可係或包括下列之任一者中所述之材料或背襯之任一者:美國專利第9,920,783號(Runge等人)以及國際公開案第WO/2018/183195號(Lehmann等人)及第WO2019/040862(Krull等人)。在具體實施例中,背襯可包括多層膜,其特徵在於芯與一或多個表層,如PCT申請案No.US2017/016039(Runge等人)中敘述的。在各種實施例中,該背襯可由微結構化膠帶材料製造或生產,該等材料描述於,例如美國專利第8,530,021號(Bartusiak等人)中。
在其他實施例中,背襯可包括非織造基材。非織造基材可係藉由生產非織造織物或網之任何通常已知程序來製造的一非織造織物或網。如本文中所使用,用語「非織造(nonwoven)」係指具有以
蓆狀方式隨機及/或單向交織的個別纖維或長絲結構的織物,但非以如在針織物中之可識別的方式。非織造織物或網可由各種製程形成,諸如熔噴程序、紡黏程序、噴網程序、及黏合梳理網程序、氣流成網程序、及濕式成網程序。在一些實施例中,該核包含多層之非織造材料,例如具有至少一層之熔噴非織造物及至少一層之紡黏非織造物,或非織造材料之任何其他合適組合。例如,背襯可係紡黏-熔黏-紡黏、紡黏-紡黏、或紡黏-紡黏-紡黏多層材料。或者,背襯可係複合網,其包含非織造層及膜層。非織物背襯的特徵及態樣係描述於國際公開案第WO2019040820號(Krull等人)中。
背襯可係單層或多層構造。在一些實施例中,兩個或多個子層可經共擠,以形成背襯。在一些實施例中,背襯係可撓。
一些實施例包括染料或顏料在背襯層中。一些實施例在該背襯的至少一層中包括至少一增黏劑。一些實施例包括塑化油在背襯的一或多個層中。
背襯可係任何所欲的形狀,包括例如正方形、矩形、三角形、多邊形、圓形、四邊形、梯形、圓柱形、半圓形、星形、半月形、四面體、其組合等。在一些實施例中,背襯具有介於約70mm2與約10,000,000mm2之間的尺寸。在一些實施例中,背襯具有介於約100mm2與約5,000mm2之間的尺寸。
在一些實施例中,背襯具有介於約100psi與約100,000psi之間的楊氏模數。在一些實施例中,該背襯在10%應變下展現1%
至100%之一彈性復原,如由ASTM D5459-95所測得者。在一些實施例中,該背襯在20%應變下展現1%至100%之一彈性復原。
在一些實施例中,該背襯具有介於約100psi與約15,000psi之間的一彈性模數及/或一正割模數,如藉由ASTM D638-14及ASTM D412-06a中之至少一者所判定者。在一些實施例中,背襯具有範圍介於100psi與15000psi之間的模數。在一些實施例中,該模數係大於100psi、大於500psi、大於1000psi。在一些實施例中,該背襯模數係小於15000psi、小於10000psi、小於8,000psi、小於5,000psi、小於3,500psi、小於2000psi、且小於1500psi。
在一些實施例中,該背襯及/或該等背襯層的至少一些係實質上光學透明的。如本文中所使用,用語「光學清透(optically clear)」意指具有至少約50%的一光透射度及/或不大於40%的一霧度。一些實施例具有至少約75%的光透射度。一些實施例具有不大於20%的霧度。該背襯的光透射度及霧度皆可使用例如ASTM D1003-95來判定。
在一些實施例中,該背襯具有介於約0.1密耳與約100密耳之間的厚度。在一些實施例中,該背襯具有大於1密耳、大於5密耳、大於8密耳、大於10密耳、大於12密耳、大於15密耳、大於20密耳、大於22密耳、或大於24密耳的厚度。在一些實施例中,背襯具有小於100密耳、小於90密耳、小於80密耳、小於75密耳、小於70密耳、小於65密耳、小於60密耳、小於55密耳、小於50密耳、
小於45密耳、小於40密耳、小於38密耳、小於35密耳、小於32密耳、小於30密耳、小於28密耳、或小於25密耳的厚度。
背襯可包括非膠黏性突片,其可由使用者抓住並拉動以在移除過程期間拉伸及/或剝離物品,以便自膠帶所固著之物體或基材移除膠帶。非膠黏性突片可係背襯材料的延伸或黏著劑的去膠黏部分。非膠黏性突片可使用產生非膠黏性區的任何已知方法來由膠黏黏著劑基材形成,已知方法包括例如施加減弱(deadening)材料或程序至該黏著劑使其呈非膠黏性。當存在時,突片可以是任何形狀或尺寸。突片可由與背襯相同的材料或不同的材料製成。在一些實施例中,突片具有介於黏著劑安裝總成的總面積的約5%與約25%之間的面積。在一些實施例中,沒有明顯的突片,且安裝裝置或鉤充當作突片。
黏著劑安裝物品可進一步包括相鄰於任何暴露的(多個)黏著劑區域的離型襯墊。離型襯墊在製造、運送期間、及使用之前保護黏著劑。當使用者欲使用黏著劑總成時,使用者可以剝離或移除離型襯墊以暴露黏著劑。合適襯墊的實例包括紙(例如牛皮紙)或聚合物膜(例如聚乙烯、聚丙烯、或聚酯)。該襯墊的至少一個表面可以經離型劑(諸如聚矽氧、含氟化合物、或其他基於低表面能之離型材料)處理以提供一離型襯墊。較佳的離型襯墊係氟烷基聚矽氧或聚矽氧聚塗佈紙(polycoated paper)。該離型襯墊可經印刷有線、品牌標記、或其他資訊。
在一些實施例中,背襯係壓紋或微壓紋;壓紋或微壓紋支撐物包括上文所述之背襯材料及構造之任一者。在一些此類實施例
中,壓紋或微壓紋特徵係設置在背襯接觸黏著劑組成物的主要側上。在其他實施例中,壓紋或微壓紋特徵係設置在背襯相對於塗佈有黏著劑組成物之側的主要側上。在又其他實施例中,壓紋或微壓紋特徵係設置在背襯的兩個主要側上;設置在該兩個主要側上的該等特徵在各種實施例中係相同或不同。在一些實施例中,黏著劑組成物本身包括壓紋特徵,其係憑藉塗佈在壓紋表面上,或藉由在背襯與壓紋離型襯墊之間設置黏著劑組成物。
賦予黏著劑組成物本身的壓紋特徵係有用的,例如,賦予本揭露之黏著劑物品的至少一定程度的可再定位性,或允許空氣自黏著劑物品與經遮蔽表面之間洩放。壓紋及微壓紋係使用所屬技術領域中具有通常知識者已知的技術完成,且包括使用圖案化夾輥進行夾輥壓紋、及輪廓擠壓;在一些實施例中,進一步使用諸如拉幅及切片之二次程序來修飾藉由壓紋或微壓紋程序所賦予之表面結構。特別合適的壓紋背襯描述於國際公開案第WO2019040820號(Krull等人)中。
本揭露之黏著劑物品的寬度及長度沒有特別限制。此外,在一些實施例中,將本揭露之黏著劑物品適當地轉換成較小的片材或捲筒,例如,20cm乘28cm片材,以供消費者使用。在一些實施例中,將片材或捲筒提供給消費者,然後消費者可自由地將片材或捲筒分成所欲的形狀及尺寸,以用於特定的應用。
就易於製造及甚至終端使用者將一種所供應的形狀轉換為客製化形狀(例如,用剪刀、美工刀、打孔機、模切機、或任何其
他切割工具藉由手切割)的便利性而言,易於與本揭露之黏著劑組成物塗佈於其上的背襯結合使用的形狀實際上係不受限制的。因此,例如,消費者可購買本揭露之安裝物品的20cm乘28cm片材,並且將其切成所欲形狀,以用於特定的應用。
在一些實施例中,在塗佈及乾燥背襯上之本揭露之黏著劑組成物之前,預處理該背襯。當需要增加背襯與黏著劑組成物之間的黏著劑接合,以防止安裝物品或其他黏著劑物品自其所施加之使用中的表面移除時背襯-黏著劑界面失效,而對將要塗佈黏著劑組成物的背襯之主表面施加預處理或在該表面上進行預處裡。
預處理包括施加至背襯表面之塗層。所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,此類「底漆」塗層的本質對於各背襯及特定黏著劑組成物係特定的,並且多種此類底漆塗層係可得的--事實上,為此目的可預先塗底漆一些背襯材料。另一類型合適的預處理係在塗佈前將背襯的表面粗糙化,其藉由本揭露之經塗佈黏著劑組成物增加用於黏著性的表面積。又另一類型合適的預處理係表面的電暈或電漿處理,以誘發可增加本揭露之黏著劑組成物對背襯之黏著性的化學變化。雖然此類預處理在一些實施例中係有用的,但在其他實施例中,在沒有任何類型之預處理的情況下,用組成物塗佈許多合適的背襯包括紙、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、及聚碳酸酯,以改善在背襯-黏著劑界面處的接合。
在一些實施例中,在黏著劑物品係膠帶的情況下,處理將要塗佈黏著劑組成物之與背襯側相對的主要側,以促進黏著劑在由
終端使用者展開膠帶期間,從與經黏著劑塗佈側相對的主要側上離型。此類塗層(在產業中常稱為「低黏著性背膠(low adhesion backside)」或LAB)係所屬技術中具有通常知識者所熟知,且可將任何習知使用的LAB處理及塗層適當地施加至所使用之膠帶支撐物以形成本揭露之遮蔽膠帶物品。在本揭露之各種實施例中適當地使用習知的LAB處理,以提供具有習知展開力值之膠帶物品,例如,在180°下以228.6cm/min之速率剝離且設定時間5秒測量為每公分50克(g/cm)至500g/cm、或100g/cm至350g/cm。
在一些實施例中,黏著劑物品包括離型襯墊。例如,在一些實施例中,所欲的是形成片材形式的黏著劑物品,或者由於一些其他原因可用於避免黏著劑物品像黏著劑膠帶一樣常發生自身纏繞。例如,若最終用途係模板應用,則通常所欲的是將離型襯墊--亦即,分離的支撐型片材或膜--施加至經塗佈及乾燥的黏著劑組成物上。在此類實施例中,將背襯用黏著劑組成物塗佈在其主要側上,若有需要,將黏著劑組成物乾燥,並且在經乾燥之黏著劑層的頂部上施加離型襯墊。離型襯墊係由當由終端用戶剝離時可乾淨地從黏著劑離型的材料形成,或塗佈有該種材料,在實施例中,實質上沒有離型襯墊材料之殘留轉移到黏著劑上或黏著劑中。此類離型襯墊係由所屬技術領域中具有通常知識者所熟知,且可將任何習知使用的離型襯墊適當地施加至所使用之膠帶支撐物以形成本揭露之遮蔽膠帶物品。
替代地,本揭露之黏著劑組成物可經塗佈或以其他方式直接形成在離型襯墊上。經黏著劑塗佈之離型襯墊可用於將黏著劑轉
移至背襯上。在某些實施例中,提供離型襯墊以在其層壓至背襯上之後覆蓋並保護黏著劑的外表面,使得當離型襯墊自黏著劑剝離時,黏著劑保留在背襯上。在其他實施例中,可暫時將分離的離型襯墊固定至經黏著劑塗佈的背襯。
在一些實施例中,本揭露之黏著劑組成物係以5克/平方公尺(g/m2)至90g/m2、或10g/m2至70g/m2、或15g/m2至50g/m2之塗層重量將支撐物上的乾燥黏著劑組成物塗佈在所選的支撐物上。然而,將理解的是,本揭露之黏著劑物品不限於安裝應用,並且對於各種應用而言,黏著劑之較厚或較薄塗層皆係有用的,並且可由所屬技術領域中具有通常知識者輕易地將其最佳化。
在一些實施例中,製造包括本揭露之黏著劑組成物的黏著劑物品之方法可包括下列步驟:1)形成如上揭露之水性可聚合預黏著劑反應混合物;2)使該預黏著劑反應混合物中之該等單體聚合以形成經聚合混合物,其中該經聚合混合物中之聚合物的平均粒徑係20μm至300μm、可選地30μm至100μm;3)將經聚合混合物塗佈至支撐物上以形成經塗佈混合物;及4)乾燥該經塗佈混合物。
在一些實施例中,且如上所述,本揭露之黏著劑組成物可進一步包含黏合劑、流變改質劑、及鹼中之至少一者。因此,在一些實施例中,製造包括本揭露之黏著劑組成物的黏著劑物品之方法可進一步包括添加黏合劑、流變改質劑、及鹼中之至少一者至經聚合混合物中之步驟,亦即,在步驟2完成之後,一種可稱為「混配(compounding)」的程序。
黏著劑物品之應用
在各種實施例中,將本揭露之黏著劑物品施加至所選基材,在其上該黏著劑組成物係作為壓敏性黏著劑。壓敏性黏著劑被認為是標準的材料類別。壓敏性黏著劑通常被認為在15℃至25℃的溫度範圍內具有黏性,並且僅在接觸時即可對各種不同表面具有黏著性而無需多加手動壓力。壓敏性黏著劑不需要藉由水、溶劑、或熱之活化來對材料諸如紙、塞洛凡、玻璃、塑膠、木頭、及金屬使出強勁的黏著劑固持力。壓敏性黏著劑具有足夠的內聚性固持力及彈性本質,儘管彼等的黏性很強,彼等可用手指處理並自平滑表面移除而不會留下實質的殘留物(參見,例如,Test Methods for Pressure sensitive Tapes,第6版,Pressure Sensitive Tape Council,1953)。壓敏性黏著劑及膠帶係眾所周知的,並且已良好地分析此類黏著劑中所欲之性質的廣泛範圍及平衡(參見,例如,U.S.Pat.No.4,374,883(Winslow等人);及「Pressure sensitive Adhesives」in Treatise on Adhesion and Adhesives Vol.2,「Materials,」R.I.Patrick,Ed.,Marcel Dekker,Inc.,N.Y.,1969)。
本揭露之黏著劑組成物在其上具有作為壓敏性黏著劑之良好性能的基材包括但不限於:紙、玻璃、金屬、木材(包括木材產品,諸如卡紙板或粒片板)、乾牆、合成或天然聚合物(包括經填充、經著色、經交聯或經表面改質之聚合物,其包括例如聚氯乙烯、聚酯(諸如聚對苯二甲酸乙二酯或聚乳酸))、天然或合成橡膠、聚醯胺、
聚烯烴(諸如聚乙烯或聚丙烯)、裝置或設備外殼材料(諸如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(「ABS」)共聚物、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、及類似者);及混合或複合材料,諸如聚合物-木材複合物、及類似者、以及其任何塗漆及/或塗底漆之表面。在一些實施例中,表面係塗有低或無揮發性有機化合物(VOC)之油漆。
具體而言,黏著劑物品可自纖維物品移除,諸如紙、構造紙、及具有最小損傷或無損傷的紙板。
本揭露之一些黏著劑物品具有優異之剪切強度。本揭露之一些實施例具有大於1600分鐘的剪切強度,如根據ASTM D3654測量。本揭露之一些實施例具有大於10,000分鐘的剪切強度,如根據ASTM D3654測量。本揭露的一些其他實施例具有大於100,000分鐘的剪切強度,如根據ASTM D3654-82測量。
本揭露之一些黏著劑物品在至少一個方向上具有大於50%之斷裂伸長率。本揭露的一些黏著劑物品在至少一個方向上具有介於約50%與約1200%之間的斷裂伸長率。
本揭露之一些黏著劑物品具有足夠高的斷裂拉伸強度,使得黏著劑物品在以35°或更大的角度自黏附體移除之前不會破裂。
在一些實施例中,本揭露之黏著劑物品展現對基材或表面的適形性比先前技術的黏著固定物品增強。在一些實施例中,當黏附或附接於基材或表面時,本揭露的黏著劑物品固持比先前技術的黏著固定物品更多的重量。在一些實施例中,當黏附或附接於基材或表面時,本揭露的黏著劑物品固持比先前技術的黏著固定物品更多的重
量持續更長的期間。在一些實施例中,本揭露的黏著劑物品維持黏附於有紋理、粗糙、或不規則表面的期間比先前技術的黏著固定物品更長。在一些實施例中,當黏附於有紋理、粗糙、或不規則表面時,本揭露的黏著劑物品固持比先前技術的黏著固定物品更高量的重量。
黏著劑物品可用於將各種物件及物體安裝至表面,諸如塗漆乾牆、灰泥、混凝土、玻璃、陶瓷、玻璃纖維、金屬、或塑膠。可安裝的品項包括但不限於壁掛、收納架、支架、籃子、容器、裝飾品(例如節日裝飾品)、日曆、海報、分配器、線夾、車身側面成型件(body side molding on vehicle)、提手、標誌應用(諸如道路標誌、車輛標記、運輸標記、及反光片)。
黏著劑物品可用於將品項及材料(諸如如防滑墊或抗疲勞墊)安裝到地板表面或浴缸或淋浴間的底部,或將諸如單條地毯(area rugs)的品項固定到地板上。黏著劑物品可用於各種接合及組裝應用,包括諸如黏附至少兩個容器(例如,盒)以便之後分離。黏著劑物品可用於各種緩衝及隔音應用,諸如用於放置在物體下方的緩衝材料、隔音片材、振動阻尼、以及其組合。黏著劑物品可用於各種閉合應用,包括容器閉合件(例如,盒閉合件,用於食品容器的閉合件、及用於飲料容器的閉合件)、尿布閉合件、及外科罩布閉合件。黏著劑物品可用於各種熱絕緣應用。黏著劑物品係可用於各種密封應用,諸如用於液體、蒸氣(例如,水氣)、及灰塵的墊圈。黏著劑物品係可用於各種標籤,諸如可移除標籤(例如,便箋、價格標籤、及容器上的識別標籤),並且用於標誌。黏著劑物品可用於各種醫療應用(例如,
繃帶、傷口護理、及諸如在醫院環境中的醫療裝置標記)。黏著劑物品可用於各種緊固應用,諸如將一個物體(例如,花瓶或其他易碎物體)緊固到另一個物體(例如,桌子或書架)。黏著劑物品係可用於各種固定應用,諸如將鎖定機構的一或多個組件緊固到一基材(例如,將一幼兒安全鎖黏附到衣櫃或櫥櫃)。黏著劑物品可用於各種篡改指示(tamper indicating)的應用(例如,物品之篡改指示)。亦可將黏著劑物品結合至各種其他構造體中,構造體包括但不限於磨料物品(例如,用於打磨)、用於打磨和拋光應用的物品(例如,擦光襯墊、盤襯墊、手墊、及拋光墊)、路面標記物品、地毯(例如,地毯的背襯)、及電子裝置(例如,將電池固定在手機或PDA(個人數位助理)的外殼內以防止非所要的移動)。
黏著劑物品(即,在黏著劑膠帶或單一物品中者)可以任何有用的形式提供,包括例如膠帶、條帶、片材(例如,穿孔片材)、標籤、捲筒、帶材、圓盤、及套組(例如,用於安裝的物體及用於安裝該物體的黏著劑膠帶)。同樣地,多個黏著劑物品可以任何合適的形式(包括例如膠帶、條帶、片材(例如,穿孔片材)、標籤、捲筒、帶材、圓盤、套組、堆疊、板體(tablet)、及其組合)於任何合適的包裝(包括例如施配器、袋、盒、及紙盒)中提供。黏著劑物品特別適於以捲筒形式提供,因為有效黏著區域的尺寸可基本上不受限制。
黏著劑物品亦可係最初可重新定位的並且甚至主要可重複使用好幾回直到黏著劑層中之一者失去黏性為止。如本文中所使
用,「可重新定位的(repositionable)」意指將一黏著劑物品施加到一基材上,然後移除並重新施用而不會扭曲、損傷、或破壞該黏著劑物品、或基材。
本揭露之目的及優點係藉由以下之非限定實例來進一步說明,但不應過度解讀這些實例中詳述的特定材料及其用量、以及其他條件及細節而限制本發明。°=度,in.=吋,lb.=磅,min.=分鐘,g=克,℃=攝氏度,RH=相對濕度,mL=毫升,%=百分比,L=公升,rpm=每分鐘轉數。
實例
除非另有說明,否則本說明書中之實例及其餘部分中的份數、百分率、比率等皆依重量計。
測試方法
粒徑測量
微球體粒徑測量係使用Horiba LA 910粒徑分析儀(Horiba,Ltd,Kyoto,Japan)來執行。
塗漆乾牆製備
使用3/8吋絨毛輥(nap roller)將3/8吋標準乾牆用底漆塗漆。允許底漆乾燥至少一天。兩個塗層的Valspar Ultra 2K油漆,允許油漆在塗層之間乾燥至摸起來係乾的。在測試之前,允許塗漆乾牆在環境條件下乾燥至少七天。
乾牆損傷測試
藉由將實例安裝方形物應用至塗漆乾牆板來進行損傷測試。在環境條件下將樣本留置5天。在至少90吋/分鐘之剝離速率,以適當的角度藉由手移除樣本。使用評分系統來評估損傷,其中0表示無損傷,1表示最小損傷(<10%的覆蓋面積),2表示大量損傷(10至50%的覆蓋面積),且3表示重大損傷(>50%的覆蓋面積)。
構造紙損傷測試
藉由將實例安裝方形物應用至構造紙來進行損傷測試。用15磅輥(12次)輥軋樣本。在環境條件下將樣本在環境條件下留置5天。在約90吋/分鐘之剝離速率下,以適當的角度藉由手移除樣本。使用評分系統來評估損傷,其中0表示無損傷,1表示最小損傷(<10%的覆蓋面積),2表示大量損傷(10至50%的覆蓋面積),且3表示重大損傷(>50%的覆蓋面積)。
海報懸掛測試
將含有高捲曲度的海報安裝至塗有Behr PPU FEN的乾牆板上。用四個¾"安裝方形物安裝海報(各隅角1個)。在懸掛1個月之後,將安裝方形物評為通過/失敗。如果未觀察到失效模式,則給予「通過」評分。將海報的任何失效模式評為「失敗」。
實例1:微球體黏著劑(「MSA」)A1至A2的製備
將500mL樹脂燒瓶(直徑4")裝入STEPANOL AMV、HITENOL BC 1025、及水,其量如表2所示,以提供水相。在另一個燒瓶中,藉由以如表2所示之量混合C12丙烯酸酯、BOA、MAA、tOACM、及VAZO 52來製備油相。在以TEFLON塗佈的磁性攪拌棒完全混合後,將油相全部一次添加至水相。使用配備有玻璃後緣攪拌棒的頂置式攪拌器以表3所揭示之速率混合相。在攪拌期間,藉由以氮氣吹掃30分鐘將多相混合物進行除氣。在除氣之後,將混合物加熱至60℃。在放熱期間的峰值溫度一般達到高達75℃。使混合物冷卻至60℃,然後維持在該溫度8小時。將混合物冷卻至室溫並如實例2中所述混配。
實例2:混配配方F1至F2的製備
攪拌非均質MSA黏著劑混合物A1至A2以在使用前立即分散粒子。將經攪拌的MSA黏著劑混合物添加至1000mL HDPE瓶中。在MSA黏著劑混合物中添加黏合劑乳膠(~50%固體在水中),接著添加ACRYSOL ASE-60。將溶液在滾罐機上混合約5分鐘,接著添加氨水(1mL,10%於水中)。將溶液在室溫下以10至30rpm在室溫下滾動至少12小時,然後塗佈。混配配方示於表4中。
實例3:安裝方形物實例E1至E2的製備
將黏著劑配方進行刮刀塗佈(4密耳濕間隙)至離型襯墊上,並使其通過烘箱以在70℃下乾燥15分鐘。將離型襯墊層壓至兩側上經塗底漆之膜-發泡體-膜構造。使用液壓機將安裝方形物沖壓成0.75 x 0.75吋的方形物。具有各種塗佈重量之實例構造示於表5中,且性能摘要示於表6中。
以上專利申請書中所引用的文獻、專利及專利申請案,全都以一致的方式引用全文併入本文中。若併入的文獻與本申請書之間存在不一致性或衝突之部分,應以前述說明中之資訊為準。前述為了讓該項技術領域中具有通常知識者能夠實行本揭露的實施方式,不應解讀為限制本發明之範疇,本發明之範疇係由申請專利範圍及所有其均等論述所界定。
Claims (34)
- 如請求項1之黏著劑安裝物品,其中該黏著劑之平均粒徑係20μm至300μm、可選地30μm至100μm。
- 如請求項1或請求項2之黏著劑安裝物品,其中該黏著劑組成物包含水 性可聚合預黏著劑反應混合物之第一經聚合產物及水性可聚合預黏著劑反應混合物之第二經聚合產物,該第一經聚合產物具有第一平均粒徑,該第二經聚合產物具有第二平均粒徑,其中該第一平均粒徑不同於該第二平均粒徑。
- 如請求項1至3之黏著劑安裝物品,其中以該黏著劑組成物中之固體總重量計,該組成物進一步包含1wt.%至40wt.%的黏合劑。
- 如請求項1至4中任一項之黏著劑安裝物品,其中以該黏著劑組成物中之固體總重量計,該黏著劑組成物進一步包含至多2wt.%的流變改質劑。
- 如請求項1至5之黏著劑安裝物品,其中該背襯包括發泡體及膜之至少一者。
- 如請求項6之黏著劑安裝物品,其中該背襯包含膜-發泡體-膜層壓體、發泡體-膜-發泡體層壓體、或多層發泡體層壓體。
- 如請求項1至5之黏著劑安裝物品,其中該背襯包括非織造物。
- 如請求項6或8之黏著劑安裝物品,其中該背襯係壓紋的。
- 如請求項1至9之黏著劑安裝物品,其中該穩定劑係選自由界面活性劑、聚合物添加劑、及其組合所組成之群組。
- 如請求項1至10之黏著劑安裝物品,其中該單體組成物進一步包含具有至少25℃、可選地至少35℃、或可選地至少50℃的均聚物Tg之高Tg單體。
- 如請求項11之黏著劑安裝物品,其中該高Tg單體係丙烯酸異莰酯。
- 如請求項1至12之黏著劑安裝物品,其中該反應混合物進一步包含油溶性起始劑。
- 如請求項1至13之黏著劑安裝物品,其中該反應混合物包含:以該水性可聚合預黏著劑反應混合物之總重量計,39.99wt.%至89.99wt.%的水;及以該水性可聚合預黏著劑反應混合物中之固體總重量計,0.01wt.%至5wt.%的該穩定劑。
- 如請求項1至14之黏著劑安裝物品,其中以該單體組成物之總重量計,該反應混合物包含至多40wt.%的該高Tg單體。
- 一種製造黏著劑物品之方法,該方法包含:形成如請求項1至8中任一項之水性可聚合預黏著劑反應混合物;使該預黏著劑反應混合物中之該等單體聚合以形成經聚合混合物,其中該經聚合混合物中之聚合物的平均粒徑係20μm至300μm、可選地30μm至100μm;將該經聚合混合物塗佈至背襯上以形成經塗佈混合物;及乾燥該經塗佈混合物。
- 如請求項16之方法,其進一步包括將黏合劑添加至該經聚合混合物之步驟。
- 一種黏著劑安裝物品,其包含:背襯,其具有第一主表面及第二主表面;黏著劑層,其設置在該等主表面之至少一者上,該黏著劑層包括黏著劑組成物,其中該黏著劑組成物包括具有20μm至300μm之平均粒徑的聚合物微球體;其中當自塗漆乾牆及構造紙之至少一者移除時,該安裝物品造成最小損傷或無損傷。
- 如請求項18之黏著劑安裝物品,其中該等聚合物微球體包括20μm至100μm之平均粒徑。
- 如請求項18之黏著劑安裝物品,其中當從塗漆乾牆及構造紙兩者移除該黏著劑安裝物品時,不會造成損傷。
- 如請求項18之黏著劑安裝物品,其中該黏著劑組成物包含水性可聚合預黏著劑反應混合物之經聚合產物,該混合物包含:穩定劑;及單體組成物,其包括二級(甲基)丙烯酸酯之至少一種結構異構物。
- 如請求項21之黏著劑安裝物品,其中該單體組成物包括二級甲基丙烯酸酯之至少三種結構異構物。
- 如請求項18之黏著劑安裝物品,其中該黏著劑組成物包含水性可聚合預黏著劑反應混合物之經聚合產物,該混合物包含:穩定劑;及單體組成物,其包括一或多種(甲基)丙烯酸酯。
- 如請求項18至24之黏著劑安裝物品,其中以該黏著劑組成物中之固體總重量計,該組成物進一步包含1wt.%至40wt.%的黏合劑。
- 如請求項18至25中任一項之黏著劑安裝物品,其中以該黏著劑組成物中之固體總重量計,該黏著劑組成物進一步包含至多2wt.%的流變改質 劑。
- 如請求項18至26之黏著劑安裝物品,其中該背襯包括發泡體及膜之至少一者。
- 如請求項27之黏著劑安裝物品,其中該背襯包含膜-發泡體-膜層壓體、發泡體-膜-發泡體層壓體、或多層發泡體層壓體。
- 如請求項18至27之黏著劑安裝物品,其中該背襯包括非織造物。
- 如請求項18至29之黏著劑安裝物品,其中該背襯包括圖案化形貌特徵。
- 如請求項30之黏著劑安裝物品,其中該背襯係壓紋的。
- 如請求項18至31之黏著劑安裝物品,其中該穩定劑係選自由界面活性劑、聚合物添加劑、及其組合所組成之群組。
- 如請求項18至32之黏著劑安裝物品,其中該單體組成物進一步包含具有至少25℃、可選地至少35℃、或可選地至少50℃的均聚物Tg之高Tg單體。
- 如請求項33之黏著劑安裝物品,其中該高Tg單體係丙烯酸異莰酯。
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