交联方法和相关装置的制造方法

文档序号:9721701阅读:798来源:国知局
交联方法和相关装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过加热使可交联的粘合剂组合物交联的新方法,和相关装置。
[0002] 本发明还涉及自粘合制品的制造方法,所述制品包含至少基材和粘合剂层。本发 明更具体涉及使可固化粘合剂组合物交联的新方法。其还涉及可通过该方法获得的改进的 自粘合制品。
【背景技术】
[0003] 压敏粘合剂(也称作自粘合剂)或PSA类是在室温下赋予用其涂布的载体即粘性 (也称作"粘着性")的物质,这使其能够在短暂的轻微压力作用下即时粘附到基材上。PSA类 广泛用于制造为了传达信息(如条形码、名称、价格)和/或为了装饰目的以及为了医疗目的 固定到制品上的自粘合标签。PSA类也用于制造各种用途的自粘合胶带。除日常生活中广泛 使用的透明胶带外,还可以提到例如:纸板包装的成形和组装;建筑中上漆作业的表面保 护;传输工业中的电缆固定;用双面胶带粘合地毯。
[0004] 关于自粘合标签和/或胶带的制造,通常通过连续涂布法将PSA类以一定量(通常 以克/平方米为单位并在下文中用术语"单位面积重量"表示)施加到(如果适当,可印刷的) 大尺寸载体层的整个表面上。该载体层由纸或具有一层或多层的聚合物材料膜构成。覆盖 该载体层的粘合剂层本身可以被例如由硅化膜构成的保护性不粘层(通常称作"离型衬 层")覆盖。所得多层体系通常通过以可以储存和运输的最多2米宽和1米直径的大卷轴形式 卷绕来包装。卷轴上的这些膜也可以通过以预定宽度和长度的卷形式切割和包装来转化成 自粘合胶带。在此阶段,该粘合剂层必须充分固化以避免渗液问题。渗液问题相当于粘合剂 材料因为缺乏机械抗剪切强度而从其原始位置流走。剪切条件可以由温度、辊张力、压力和 机械作用形成并通常在辊侧面出现渗液(也称作渗出现象),以造成操作、储存以及被灰尘 和不想要的粒子污染的问题。对制成的自粘合制品而言,粘合剂层还必须充分固化以避免 粘合剂材料转移到与其接触的物件,尤其是使用者皮肤上。另一方面,太强的固化会消除粘 合性。
[0005] 自粘合胶带和标签通常用在溶剂相中为反应性或非反应性的粘合剂制成。溶剂的 作用是在这些粘合剂的制造及其使用过程中促进混合、计量、栗送等,尤其利于它们以单层 涂布,这在蒸发后将产生自粘合表面。这些粘合剂的低干燥固体含量确保适合辊施胶 (sizing)和干燥的施用流变学(粘度)。但是,溶剂的使用受制于越来越严格的规章,并希望 溶剂消失。
[0006] 更最近,一些生产线已经用水相中的粘合剂操作。在这种情况下,尽管避免溶剂固 有的问题,但仍存在干燥涂层的整个问题。(出于外观原因,干燥必须渐进,水与那些普通溶 剂相比具有高蒸发洽,在此仍再次需要加热和有力的通风和抽气(extraction)。干燥还必 须完全)。
[0007] 在大多数情况下,适用于生产自粘合胶带和标签(特别是高性能的)的干燥炉具有 10至100米的有效长度,通过脉冲空气加热(80°C至180°C)并配有有力的抽气装置以完成干 燥,和在溶剂相中的粘合剂的情况下,使排放蒸气保持在它们的爆炸极限以下。这些方法非 常耗能,嘈杂并且维护要求高。实际上,从涂布的粘合剂组合物中蒸发水所需的能量极高; 因此,该方法在能量需求方面不令人满意,因此其从环境角度看不令人满意。
[0008] 无论使用有机溶剂还是水作为涂布粘合剂材料的介质,该液体形式妨碍达到极高 涂布重量。在高于150克/平方米,甚至在高于70克/平方米下,这些几乎为液体的涂料在发 生大部分蒸发之前极难在移动的不粘载体上保持原位并采用必要的机械步骤才能制造最 终组装件。
[0009] 因此,为了高涂布重量,必须在多于一个步骤中进行涂布,这不仅成为技术障碍, 还没有任何工业效率。
[0010] 最近,已经开发出具有100%干固体的无溶剂反应性技术,特别是HMPSA(Hot Melt PSA)和UV固化PSA(通常是可通过紫外线曝光交联的丙烯酸PSA类),甚至更最近的STPU-PSA Hot-Cure,例如可热交联的(和在水分存在下)组合物。为了获得令人满意的性质,这种技术 使用适合粘合剂量的水分含量(通常是化学计量)和相对较高的温度(50°C至180°C,优选80 °(3至160°(3,最通常100至140°C)以在与炉尺寸和生产线速度相容的指定时期中获得所需转 化率。
[0011] 尽管这种类型的粘合剂由于可以在涂布过程后在冷却条件下极快固化的事实而 通常可以高涂布重量涂布,实现机械和热耐受性方面的高性能仍有一些困难。
[0012] 尤其提到并非交联粘合剂的传统HMPSA,由于该粘合剂材料中所含的分子的分子 量水平,通常缺乏机械和热耐受性。以基于耐热性为例并且只有极少的难以被视为工业上 可行的例外,热熔粘合剂粘附溶液无法耐受超过150°C的温度多于几分钟。HMPSA的极大部 分用途在周围温度达到高于l〇〇°C后无法工作。总体而言,所涉聚合材料变软或极软至可能 为液体。
[0013] 因此,交联的目的是提高分子,通常聚合物的分子量,以提高粘合剂材料,和因此 提高粘合剂粘附的机械和热耐受性。可以在存在或不存在各种可能的化合物,包括催化剂、 助催化剂、水、酸性官能、过氧化物、过氧化物活化中间体等的情况下通过化学反应进行交 联。温度、辐射和压力条件可用于提高这些反应的速度或效果。
[0014] 特别地,用于粘合剂(无论是否是热熔压敏粘合剂(HMPSA))交联的方法是UV固化 法。根据通常采用100%固体粘合剂(无溶剂、无水作为辅助涂布过程的介质)的这种方法, 将该粘合剂组合物涂布到表面上并对涂布的载体施以紫外线辐射。例如,对于自由基聚合 法,只能在最多至大约100微米厚度的表面上实现交联;实际上,该辐射作用于浅表,一旦组 合物在表面上交联,交联表面阻碍辐射穿透并且不可能实现该组合物内层的交联。
[0015] 因此,对于高涂布重量,必须在数个或许多个连续步骤中进行交联。这种方法包括 一连串涂布步骤,各涂布步骤后接着一个UV固化步骤。采用自由基聚合过程的UV固化法的 另一缺点在于,一旦该组合物不再暴露在紫外线辐射下,交联就停止;因此,在产品离开生 产线终点后,例如在储存过程中,交联无法继续。
[0016] HMPSA的另一交联方法是电子束法。这种方法需要非常昂贵的系统,因此在经济上 不可行。
[0017] 尽管可能需要受控水分含量和高温确保反应迅速,但基于热交联的反应性技术不 含溶剂并且只需要极低抽气程度(主要可用于炉或室中的调节系统的令人满意的运行)。不 再像溶剂基或水基技术的情况中那样必须将涂层干燥的事实允许使用更小型的炉,即具有 炉或灶(stove)型设计并且不再具有干燥器类型。但该涂层的极粘性质严禁与表面的所有 接触,即使用不粘材料(例如碳氟化合物(Teflon?)或等离子体处理)处理。该系统可以是水 平或垂直的,但在所有情况下必须是线性的。
[0018] 在PSA类的一些应用领域中,希望制品上的标签和/或胶带的粘合强度耐受温度变 化。例如,希望在提供固定的粘结接点(和因此,被标签和/或胶带覆盖的制品)暴露在可在 宽范围内改变的温度下时保持粘合强度。可以提到例如用在位于发动机附近的机动车(或 其它交通工具)的某些部件上的贴纸,或设计为在其调节(conditioning)过程中容纳热液 体的包装上所用的贴纸、或在生产线终点趁热贴标签的制品(如轮胎)上所用的贴纸。也可 以使用自粘合胶带组装需要良好耐热性的部件,例如在飞机或其它交通工具的内饰的情况 下。
[0019] 文献W0 2009/106699描述了基于包含两个烷氧基硅烷型端基的聚氨酯的热-可交 联的粘合剂组合物。
[0020] 文献EP 2 336 208描述了热-可交联的粘合剂组合物,所述组合物基于包含两个 可水解的烷氧基硅烷型端基的聚酿。
[0021] 这两篇文献的组合物都在涂布在载体上、接着固化后产生具有有利的粘合强度和 粘性的压敏粘合剂。此外,使由此获得的提供自粘合载体粘着到制品上的粘结接点在宽温 度范围内保持所需粘合强度。
[0022] 这些文献没有提到可以在离开生产线后直接使用的自粘合制品的生产。此外,这 些文献没有教导如何获得涂布重量高于500克/平方米的自粘合制品。
[0023] 从自粘合制品的工业生产的角度看,获得这些有利粘合性质所需的固化时间是特 别重要的参数。这是因为其决定固化粘合剂组合物用的装置的尺寸以及涂布的粘合剂层的 相应停留时间或能量消耗,和因此整个过程的生产率。为了以工业规模使用,粘合制品的制 造法必须具有下列特征:在固化装置中的短停留时间和在生产线出口的高固化水平。尤其 期望可以在生产线出口后直接切断产物并运输,而没有任何渗液问题。
[0024] 图1显示基于真空箱抽吸的根据现有技术状况的系统,其能将胶带翻面,使涂有粘 合剂的侧面面向该回路(loop)内部。这种系统显然复杂,难控制和高成本。
[0025] 因此需要紧凑但仍避免粘合剂材料与该装置的不同元件之间的接触并具有简单 和稳健设计的热交联法。
[0026] 本发明的一个目的是使用单步涂布法获得具有均匀交联的压敏粘合剂。

【发明内容】
本发明涉及在膜上使无溶剂的可交联粘合剂组合物交联的方法,包括通过Caroll型驱 动装置或导向装置在气候室(climatic chamber)中驱动和/或引导所述膜。
[0028]具体实施方案如下: -该粘合剂组合物是HMPSA粘合剂组合物。
[0029] -该粘合剂组合物是包含20至85%的含有2个可水解烷氧基硅烷型端基的聚氨酯 或聚醚;15至80 %的相容性增粘树脂;和0.01至3 %的交联催化剂的粘合剂组合物。
[0030] -气候室中的温度包括在50°C至200°C,优选80°C至160°C,有利地100至150°C和/ 或相对湿度包括在30至90%RH,优选大约50%RH。
[0031 ]-该膜通过经过多个张力辊而形成平行或锯齿形波纹。
[0032] -气候室在底部包括一系列Caroll型辊或轮并在顶部包括一系列实心圆筒或另一 系列Caroll型辊或轮。
[0033] -所述辊或轮可活动地安装在支承轴上。
[0034] -所述辊或轮是机动的或自由运行的。
[0035] -该膜在Caroll型驱动装置或导向装置中被具有磁性圆筒和可拆卸板的旋转切割 系统切割。
[0036] -所述辊或轮与支承辊或支承轮相联。
[0037] -该方法包括在膜两面上都双涂布的阶段。
[0038] -该方法还进一步包括按尺寸修整的切割阶段。
[0039] -该室的入口和出口位于相同侧、相反侧或相邻侧上。
[0040] -在交联之前将该膜预热至接近该室温度的温度。
[0041] -该膜是穿孔的。
[0042] 本发明还涉及包括Caroll型驱动装置或导向装置的气候室。
[0043]具体实施方案如下: -气候室中的温度包括在50°C至200°C,优选80°
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