专利名称：弹性粘合膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及弹性粘合膜。该粘合膜包括弹性热固性芯层和在该芯层的至少一个侧 面上的热塑性粘合层。该热固性芯层是聚氨酯，该聚氨酯作为(i)多官能异氰酸酯和(ii) 多元醇组合的反应产物形成，该多元醇组合包含(a)聚酯二醇、(b)交联剂和(C)硬链段。 本发明还涉及结合有此类弹性粘合膜的制品，制品包括粘合到此膜的织物。
发明内容
简而言之，在一个方面，本发明提供一种弹性粘合膜，该弹性粘合膜包括粘合到至 少一个热塑性粘合层的弹性芯层。该芯层包含这样的组合物的固化反应产物，该组合物包 含多官能异氰酸酯和多元醇组合。该多元醇组合包括X当量摩尔份数(a)聚酯二醇，其中 χ在0.25至0.6之间(包括端值)；y当量摩尔份数(b)交联剂，其中y在0. 15至0. 4之 间(包括端值)；和ζ当量摩尔份数(c)硬链段；其中ζ在0. 2至0. 45之间(包括端值)； 其中x、y和ζ的总和为1。在一些实施例中，该组合物的体系官能度为至少2. 05。在一些实施例中，异氰酸酯 基团与多元醇组合中的羟基基团的比率为至少1.05。在一些实施例中，对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当量摩尔份数进行选择，使得 SRC 小于 30，其中 SRC = 72x+2378y+967z-4062x · y+247x · z_6445y · ζ。在一些实施例中，对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当量摩尔份数进行选择，使得 ELC在 500 至 2500kPa之间；其中；ELC = 4102x+25, 628y+75, 297ζ+44, 876χ ·γ-148, 769x ·ζ -199，804y · ζ。在一些实施例中，对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当量摩尔份数进行选择，使得 SLC在 500 至 2500kPa之间；其中SLC = 10, 203x+66, 635y+109, 567ζ-7632χ ·γ-194, 384x · z-345, 379y · z。在一些实施例中，聚酯二醇的当量摩尔份数χ在0. 25至0. 35之间(包括端值)。 在一些实施例中，交联剂的当量摩尔份数y在0.3至0.4之间(包括端值)。在一些实施例 中，硬链段的当量摩尔份数ζ在0. 35至0. 45之间。在一些实施例中，聚酯二醇为五碳二元酸聚酯多元醇。在一些实施例中，交联剂为 三元醇，例如甘油。在一些实施例中，硬链段为烷基二醇。在一些实施例中，烷基二醇的烷 基包含2至6个碳原子。在一些实施例中，热塑性层包含氨基甲酸酯。在一些实施例中，热塑性层为压敏粘 合剂。在一些实施例中，热塑性层为热活化的粘合剂。在一些实施例中，弹性粘合膜还包括 粘合到该弹性芯层的第二热塑性层。在另一方面，本发明提供一种制品，其包括织物和弹性粘合膜，其中该弹性粘合膜 的热塑性层粘合到该织物。在一些实施例中，该织物具有根据“Mress Relaxation Test Method”(应力弛豫测试方法)测量的应力弛豫(SRF)，并对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当 量摩尔份数进行选择，使得SRC小于1. 2SRF，其中SRC = 72x+2378y+967z-4062x *y+247x ·z-6445y · ζ。在一些实施例中，对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当量摩尔份数进行选择，使得 SRC 在 0. 8SRF 至 1. ISRF 之间。本公开的上述发明内容并不旨在描述本发明的每一个实施例。本发明的一个或多 个实施例的细节还在以下“具体实施方式
”中给出。本发明的其他特征、目标和优点从“具 体实施方式”和从权利要求书将显而易见。
图1示出了根据本发明某些实施例的示例性粘合膜。图2示出了一种制品，其包括根据本发明某些实施例的示例性粘合膜，该示例性 粘合膜粘合到基材。图3示出了一种制品，其包括根据本发明某些实施例的示例性微珠涂覆粘合膜。图4示出了一种制品，其包括根据本发明某些实施例的纹理化粘合膜。
具体实施例方式如本文所用，除非另外指明，否则所有百分比都是摩尔百分比。如本文所用，所有 范围都是闭区间，即所有范围都包括范围的端点。例如，词语“在1至10之间”包括值1和 10，以及在这两个端点之间的所有值。制衣行业的进步为辨识新的有用的材料从而改进服装和满足该行业中渴求已久 的需求创造了机会。例如，织物附连和服装构造在传统上一直是通过缝合操作实现的。最 近，一些服装制造商已使用热活化的粘合剂膜(例如热塑性聚氨酯)来将织物粘合在一起， 从而改善衣服的外观和感觉。织物本身已发展为能提供更高的耐久性和性能，并且允许作出新的设计选择。例 如，弹性织物已经用于生产包括(例如)内衣在内的紧身衣服。当应变为30%时，用于这些 应用的典型织物呈现出大约25%的应力松弛。使应力弛豫减至最低的主要原因是避免衣服 穿在身上时有好像变得松散的感觉。传统上，将宽紧线缝合到衣服中以提高贴合性并且允许单一衣服尺寸适应一定的 尺寸范围；从而减少了制造许多中间衣服尺寸的需要。还已将弹性膜附连(例如缝合)到 织物以实现这些目标。当应变为30%时，用于制备这些弹性膜(例如大多数热塑性聚氨酯 膜)的材料呈现出40%至50%的应力松弛，这显著大于织物本身通常大约25%的应力松 弛。一般来讲，本发明提供多层弹性粘合膜，该多层弹性粘合膜包括热固性芯层和至 少一个热塑性粘合层。在一些实施例中，粘合膜的弹性性能由芯层的性质控制，而该膜的粘 合性质可以通过修饰该热塑性粘合层来独立地调整。芯层还可防止该热塑性粘合层在粘合 过程中发生“挤出(squeezing-out)”。对于常规的热塑性粘合剂粘合膜，当熔化的粘合剂 被加热到过高的温度(其导致粘合剂的粘度过度降低)时，或者由于在粘合过程中施加过 高压力，可能发生挤出。通过控制粘合线条的几何形状，芯层的交联性质可防止挤出并且可 更好地控制粘合过程。本发明的热固性芯层包括聚氨酯，该聚氨酯作为(i)多官能异氰酸酯和(ii)多元 醇组合的反应产物形成，该多元醇组合包含(a)聚酯二醇、(b)交联剂和(c)硬链段。
一般来讲，可使用包括芳族和脂族异氰酸酯在内的任何多官能异氰酸酯(例如二 异氰酸酯)。示例性芳族异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯 (MDI)以及它们的能提供三个或更多个官能度的低聚形式。示例性脂族异氰酸酯包括1， 6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛乐酮二异氰酸酯(IPDI)以及它们的低聚形式。示例性聚酯多元醇包括五碳二元酸液态聚酯多元醇，例如以商品名“ toethHALL” 得自 HallMar Company (Chicago, Illinois)和以商品名 “raiPLAST” 得自 Uniqema (New Castle, Delaware)的那些；以及基于聚四亚甲基醚乙二醇的多元醇，例如以商品名 “polyTHF” 得自 BASF Company (Florham Park, New Jersey)的那些。此外，基于聚己酸内 酯的多元醇(例如得自Perstorp Polyols Inc.的那些)有多种官能度和分子量，从而在 配制交联聚氨酯组合物时提供很大的自由度。为了方便处理，可优选在室温下为液态的多 元醇；然而，在室温下为固体的多元醇也是可用的，特别是如果在处理之前其被暴露于足以 使其熔融的热量的话。在一些实施例中，可使用聚酯多元醇的组合。如本文所用，“当量摩尔数”是指官能团的摩尔数。因而，对于多元醇，它是羟基 (OH)的当量摩尔数，对于异氰酸酯，它是异氰酸酯基团(NCO)的摩尔数。例如，对于二醇或 二异氰酸酯，当量摩尔数应当分别等于二醇或二异氰酸酯的摩尔数的两倍。相似地，对于三 元醇，当量摩尔数应当等于三元醇的摩尔数的三倍。特定的多元醇的“当量摩尔份数”是该特定多元醇的当量摩尔数除以多元醇组合 中所有多元醇的当量摩尔数所得的比率。根据此定义，组合中所有多元醇的当量摩尔份数 的总和为1。在一些实施例中，按(a)聚酯二醇、(b)交联剂和(C)硬链段的当量摩尔数总数计， 多元醇组合包含0. 25至0. 60当量摩尔份数的聚酯二醇。在一些实施例中，多元醇组合包 含不大于0. 40 (例如不大于0. 35)当量摩尔份数的聚酯二醇。交联剂具有大于2.0的官能度(例如至少3的官能度)。在一些实施例中，交联剂 可具有更高的官能度(例如4)。在一些实施例中，交联剂是低分子量的三元醇，例如甘油 (即1，2，3_丙三醇)。其他示例性交联剂包括三羟甲基丙烷、1，2，6_己三醇、和三乙醇胺。 在一些实施例中，可使用交联剂的组合。在一些实施例中，按(a)聚酯二醇、(b)交联剂和(C)硬链段的当量摩尔总数计， 多元醇组合包含0. 14至0. 40当量摩尔份数的交联剂。在一些实施例中，多元醇组合包含 至少0. 2 (例如至少0. 3)当量摩尔份数的交联剂。一般来讲，“硬链段”是低分子量双官能材料，例如低分子量烷基二醇。在一些实施 例中，硬链段的分子量不大于250克/摩尔，在一些实施例中，不大于150克/摩尔，或甚至 不大于100克/摩尔。在一些实施例中，硬链段包含烷基二醇，其中烷基包含2至6个碳原 子，例如2-4个碳原子。在一些实施例中，硬链段为1，4_ 丁二醇。其他示例性硬链段包括 乙二醇(包括二乙二醇和更高级的乙二醇)、丙二醇(包括二丙二醇和更高级的丙二醇)、 1，3_丙二醇、1，3_ 丁二醇、新戊二醇、1，6_己二醇、乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺和苯基 二乙醇胺。在一些实施例中，可使用硬链段的组合。在一些实施例中，按(a)聚酯二醇、(b)交联剂和(C)硬链段的当量摩尔数总数计， 多元醇组合包含0. 19至0. 45当量摩尔份数的硬链段。在一些实施例中，多元醇组合包含 至少0. 25 (例如至少0. 35)当量摩尔份数的硬链段。
“体系官能度”定义为羟基基团和异氰酸酯基团的总当量摩尔数除以多元醇和多 官能异氰酸酯的总摩尔数。为了获得交联热固性体系，体系官能度应该大于2。如果体系 官能度为2或更小，交联会很弱或没有获得交联，从而材料通常是热塑性的。在一些实施例 中，体系官能度大于2，在一些实施例中，体系官能度为至少2. 05，或甚至至少2. 1。通常，更 高的体系官能度导致更多的交联和更硬挺的体系。为了实现所需的弹性行为，在一些实施 例中，体系官能度不大于2. 2，并且在一些实施例中，不大于2. 15。在一些实施例中，体系官 能度在2. 05至2.2之间(包括端值)，并且在一些实施例中，在2.1至2. 15之间(包括端 值)。一般来讲，异氰酸酯基团的当量摩尔数与羟基基团的当量摩尔数的比率(NC0/0H) 应为大约1，例如在0. 8至1. 2之间(包括端值)，并且在一些实施例中，在0. 9至1. 1之间 (包括端值)。如果NC0/0H比率大于1，交联密度将增加，从而导致更高的硬度和更低的伸 长率。如果NC0/0H比率小于1，体系将具有更低的交联密度，从而导致更软的体系和更高的 伸长率。因而，可以调整NC0/0H的恰当比率以获得所需的机械性能。此外，降低NC0/0H比 率趋于使体系具有更强的亲水性并且将通常具有更高的水汽透过率，这是在得益于“可透 气”结构的应用中所期望的。在一些实施例中，可取的是使用大于1的NC0/0H比率以确保完全的交联。例如， 多元醇通常具有吸湿性，可将水带入体系。此水趋于与可用的NCO部位迅速反应，使得这 些NCO部位不可用于与多元醇的羟基交联。在一些实施例中，可使用的NC0/0H比率为至少 1.02(例如在1.02至1.07之间(包括端值))并且在一些实施例中，为至少1.04(例如在 1.04至1.06之间(包括端值))。实例。使用表1中汇总的材料制备示例性弹性芯层。材料的官能度(Fn.)是每摩 尔材料的当量摩尔数，即每摩尔材料的羟基摩尔数。分子量(MW)以克/摩尔记录。当量重 量(EW)(等于MW除以官能度)以克/当量摩尔记录。用于制备示例性弹性芯层的材料。
权利要求
1.一种弹性粘合膜，包括粘合到至少一个热塑性粘合层的弹性芯层；其中所述芯层包括这样的组合物的固化反应产物，所述组合物包含(i)多官能异氰酸 酯和(ii)多元醇组合，所述多元醇组合包含χ当量摩尔份数的(a)聚酯二醇，其中χ在0. 25至0. 6之间，包括端值，y当量摩尔份数的(b)交联剂，其中y在0. 15至0. 4之间，包括端值；并且Z当量摩尔份数的(C)硬链段；其中Z在0. 2至0. 45之间，包括端值；其中x、y和ζ的 总和为1。
2.根据权利要求1所述的弹性粘合膜，其中所述组合物的体系官能度为至少2.05。
3.根据权利要求1或2所述的弹性粘合膜，其中异氰酸酯基团与所述多元醇组合中的 羟基基团的比率为至少1.05。
4.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中对聚酯二醇、交联剂和硬链段 的相对当量摩尔份数进行选择，使得SRC小于30，其中SRC = 72x+2378y+967z-4062x · y+247x · z_6445y · ζ。
5.根据权利要求4所述的弹性粘合膜，其中对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当量摩尔 份数进行选择，使得SRC在15至30之间，包括端值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中对聚酯二醇、交联剂和硬链段 的当量摩尔份数进行选择，使得ELC在500至2500kPa之间；其中ELC = 4102x+25, 628y+75, 297z+44, 876x · y-148, 769x · z-199, 804y · z。
7.根据权利要求6所述的弹性粘合膜，其中对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当量摩尔 份数进行选择，使得ELC在750至2000kPa之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中对聚酯二醇、交联剂和硬链段 的当量摩尔份数进行选择，使得SLC在500至2500kPa之间；其中SLC = 10，203x+66, 635y+109, 567z-7632x · y-194, 384x · z-345, 379y · z。
9.根据权利要求8所述的弹性粘合膜，其中对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当量摩尔 份数进行选择，使得SLC在750至2000kPa之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中聚酯二醇的当量摩尔份数χ 在0. 25至0. 35之间，包括端值。
11.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中交联剂的当量摩尔份数y在 0.3至0.4之间，包括端值。
12.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中硬链段的当量摩尔份数ζ在 0. 35至0. 45之间。
13.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中所述聚酯二醇为五碳二元酸聚酯多元醇。
14.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中所述交联剂为甘油。
15.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中所述硬链段为烷基二醇。
16.根据权利要求15所述的弹性粘合膜，其中所述烷基二醇的所述烷基包含2至6个 碳原子。
17.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中所述组合物的总官能度在. 1至2. 15之间，包括端值。
18.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中在所述组合物中NCO基团与 OH基团的比率在1.04至1.06之间，包括端值。
19.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中所述热塑性层包含氨基甲酸
20.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中所述热塑性层为压敏粘合剂。
21.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中所述热塑性层为热活化的粘 合剂。
22.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，还包括粘合到所述弹性芯层的第二热塑性层。
23.根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，还包括多个部分地嵌入所述弹性 芯层中的微珠。
24.根据权利要求1至22中任一项所述的弹性粘合膜，其中所述弹性芯层包括纹理化 表面，其中所述纹理化表面包括平均高度为至少10微米并且平均宽度为至少10微米的特 征物。
25.一种制品，包括织物和根据前述权利要求中任一项所述的弹性粘合膜，其中所述弹 性粘合膜的所述热塑性层粘合到所述织物。
26.根据权利要求25所述的制品，其中所述织物具有根据“应力弛豫测试方法”测量的 应力弛豫SRF，并且其中对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当量摩尔份数进行选择，使得SRC 小于 1. 2SRF，其中 SRC = 72x+2378y+967z-4062x · y+247x · z_6445y · ζ。
27.根据权利要求沈所述的制品，其中对聚酯二醇、交联剂和硬链段的当量摩尔份数 进行选择，使得SRC在0. 8SRF至1. ISRF之间。
全文摘要
本发明描述了弹性粘合膜，其包括弹性热固性芯层和位于芯层每一侧上的热塑性粘合层。所述热固性芯层是聚氨酯，该聚氨酯作为(i)多官能异氰酸酯和(ii)多元醇组合的反应产物形成，该多元醇组合包含(a)聚酯二醇、(b)交联剂和(c)硬链段。本发明还描述了结合有所述弹性粘合膜的制品，该制品包括粘合到所述膜的织物。
文档编号C09J7/02GK102105549SQ200980129235
公开日2011年6月22日 申请日期2009年6月30日 优先权日2008年7月25日
发明者迈克尔·A·约翰逊 申请人:3M创新有限公司