可发泡热熔粘合剂组合物及其用图_3

文档序号:9548452阅读:来源:国知局
029476描述了基于0BC的粘合剂组 合物。描述0BC和0BC的各种应用的其它参考文献包括WO2006/101966、W0 2006/102016、 TO2008/005501和TO2008/067503。
[0048] 优选的0BC聚合物组分的密度大于或等于0. 870克/cm3,在190°C根据ASTMD1238 测量的熔体指数等于或大于5克/10分钟,并且DSC熔点高于100°C。DSC熔融温度可通过 本领域中的各种已知方式进行测量。这里给出的DSC熔融温度值用TAInstrumentsQ200 差示扫描量热计测量。将约5-10mg样品封装在气密密封的铝盘中,并以空气(空盘)作为 参考进行,其中用氮气作为载气。将样品加热到高于样品熔点,通常不超过220Γ,并保持等 温5分钟。然后,将样品以10°C/min冷却到-50°C,并另外保持等温5分钟以结晶。将样 品以10°C/min的速率第二次加热。将所得DSC数据通过峰值程序以及通过程序软件测定 的峰值温度、起始温度和熔融温度进行分析。在一个实施方案中,0BC包含乙烯和至少一种 选自C31(]α-烯烃的共聚单体的共聚物。在另一个实施方案中,0BC包含丙烯和至少一种选 自C2,4 1(]α-烯烃的共聚单体的共聚物。在一个特定实施方案中,0BC组分是乙烯-辛烯共 聚单体。上述0BC可以商品名INFUSE?从Dow购买。
[0049] 优选地,对于所述可发泡热熔粘合剂中的聚合物,热熔粘合剂聚合物与交替嵌段 共聚物的比率为约20 : 1-约2 : 1。在另一个实施方案中,热熔粘合剂聚合物与交替嵌段 共聚物的比率为约15 : 1-3 : 1。
[0050] 尽管不受限于任何特定的理论,但相信,所述嵌段聚合物的存在增强热熔粘合剂 的粘合性、耐温性和固化时间,并且这进一步使性质即使在发泡状态也能够扩展。这也增强 热熔粘合剂的拉伸性质,可以实现良好的粘合性而不会发生已发泡的粘结的内聚破坏。相 信闭孔泡沫留在粘合剂基质中,并且不会聚集在一起上升到粘合剂的表面并破裂。因此,已 发泡的粘合剂可以闭孔结构施加并粘合到基材。已发泡的粘合剂具有凝胶状性质,并且即 使在压缩和升高的温度下也保持高模量。
[0051] 本发明的可发泡粘合剂通过以下方式来制备:掺合约100°C-约130°C的热熔粘合 剂组分以形成均匀的掺合物。特定的温度取决于发泡剂发泡的最低温度和热熔粘合剂的熔 融温度。各种掺合方法在本领域中是已知的。然后,将熔融掺合物冷却,并且可以形成为粒 状、块或膜以便储存或运输。然后,可将这些预先形成的粘合剂再加热和发泡以施加到基材 上。
[0052]根据设备,可以进行各种使可发泡热熔粘合剂发泡的方法。泡沫通常通过将热熔 粘合剂组合物第一次熔融或再熔融到熔融状态形成。优选的发泡方法用气体、发泡促进剂 或微球进行。
[0053]对于用气体发泡,将熔融的热塑性组合物在足够的压力下与合适的气体混合,以 形成气体在熔融的热塑性组合物中的溶液或分散体,从而形成可发泡混合物或溶液。在压 力足够降低时,由于在大气压力下分配混合物而引起以下现象:在熔融的热塑性组合物中, 气体以气泡的形式从溶液逸出和/或在溶液中膨胀,以在粘合剂基质中形成闭孔结构。
[0054]气体优选为非反应性的,特别是非氧化性的,包括氮气、二氧化碳、惰性气体例如 氩气和氦气,以及这些的混合物。尽管氧化性气体,例如空气通常不是优选的,但它们可用 于热稳定和低温适用(例如,130_250°C)的粘合剂。
[0055]将气体掺入可发泡热熔粘合剂中的一种合适的方法利用可商购自NORDSON?的Foam-Melter130系统。可将可发泡热恪粘合剂组合物与气体机械混合,以提供在一定 压力下的熔融粘合剂/气体溶液,以使当随后在大气压力下排放粘合剂/气体溶液时,气体 从溶液释放并被俘获在热塑性材料中以形成相对均匀的泡沫。
[0056] 热塑性粘合剂必须具有足够的机械强度或刚度,以保持泡沫在粘合剂基质中的稳 定性。低于500cP的粘合剂粘度不足以将泡沫保持在基质中,因为泡沫会破裂,然而对于粘 度大于1,000, 000的粘合剂,高压力是必需的。
[0057]在另一种方法中,将发泡促进剂加入可发泡热熔粘合剂中,以促进发泡。对于用 发泡促进剂进行的发泡,将温度升高到高于发泡促进剂的分解温度的温度,T2,可在可发 泡热熔粘合剂中产生气体并在粘合剂基质中形成闭孔结构。典型的发泡剂包括偶氮二甲 酰胺、氨基脲、四唑、苯并噁嗪、肼和液体碳氟化合物。优选的发泡促进剂包括偶氮二甲 酰胺、氧代双苯磺酰肼、甲苯磺酰肼、二苯基砜-3, 3' -二磺酰肼(diphenylsulfone-3, 3' -disulfohydrazide)、三肼基三嗪、对甲苯磺酰氨基脲、5-苯基四唑、衣托酸酐、碳酸氢 钠、柠檬酸以及它们的衍生物和组合。通过在给定的升高温度下发泡促进剂的分解来产生 泡沫。基于总的可发泡粘合剂,发泡促进剂可占约0. 05重量% -约10重量%,优选约0. 1 重量% -约8重量%,更优选约0. 5重量% -约7重量%。
[0058] 发泡促进剂的分解释放N2、C0、NH3、H20和/或C02气体/蒸气,从而形成泡沫基质 孔。基于发泡促进剂的分解温度,使可发泡热熔粘合剂的温度达到或高于发泡促进剂的分 解温度可在粘合剂中释放气体并产生泡沫。泡沫是闭孔结构。为使方法更有效,将可发泡 粘合剂在一个温度(T1)熔融,并将熔融粘合剂移动到设置为更高的温度(T2)的不同的腔 室或喷嘴,其中T2高于ΤΙ。T2通常基于发泡促进剂的分解温度选择和变化。在施加压力 的情况下,已发泡的粘合剂在环境压力中被压出到基材上。
[0059]T2的选择取决于发泡促进剂的分解温度和在应用温度下热熔体的粘度。软管/喷 嘴的T2必须接近、等于或高于发泡促进剂的分解温度,以引发发泡促进剂的分解和使粘合 剂发泡。然而,T2不应太高以致于将粘合剂的粘度降低到不能在粘合剂基质中支持泡沫的 水平,例如,小于500cP。
[0060] 为了改变发泡促进剂的分解温度,另外的添加剂,例如发泡催化剂(kicker)可与 发泡促进剂组合加入。示例性发泡催化剂包括氧化锌、硬脂酸锌、尿素和三乙醇胺等。
[0061] 预膨胀和可膨胀的微球也可加入可发泡热熔粘合剂中。在升高粘合剂的温度时, 可膨胀微球内的发泡剂发生热分解并使微球膨胀。根据热分解的发生温度,可控制粘合剂 的熔融和发泡以满足所需的应用需求。对于预膨胀微球,可将它们直接加入可发泡热熔粘 合剂中,以降低密度并具有闭孔发泡特性。
[0062] 已发泡的粘合剂含有约20-约80体积/体积%,优选约30%-约70%;更优选约 40%-约60%的已发泡气体或空气。
[0063] 尽管不受限于任何特定的理论,但相信,刚性链段和弹性链段的交替嵌段与热塑 性热熔粘合剂的组合提高了已发泡的粘合剂的拉伸性质,以便即使在粘合剂的密度降低时 使粘结的内聚强度保持在适当的水平。进一步认为,已发泡的粘合剂的闭孔结构的性质类 似于凝胶,因为已发泡的粘合剂在升高的温度下具有更高的压缩和模量值。
[0064] 在本发明的另一个实施方案中,本发明的已发泡的热熔粘合剂组合物的耐热性与 不具有刚性链段和弹性链段的交替嵌段的已发泡的热熔粘合剂相比得到改善。所述已发泡 的热熔粘合剂的耐热性与不具有含有刚性链段和弹性链段的交替嵌段的嵌段共聚物的已 发泡的热熔粘合剂相比升高了至少5°C或更多。本发明的已发泡的粘合剂与不具有所述嵌 段共聚物的粘合剂相比耐热性升高了至少5°C,优选至少10°C。理想的是,所述粘合剂可配 制用于常规和低温应用,即,可在约177°C(350°F)和低至约93°C(200°F)的温度下应 用的配制物。它们甚至在暴露于各种温度条件下也提供优异的粘合剂粘结。
[0065] 可发泡粘合剂的施加对于本领域技术人员而言是已知的。本发明的粘合剂可通 过本领域已知的任何方法施加到所需基材,并且包括但不限于用槽模(slotdyes),例如 NordsonFoammelt130。
[0066] 可将已发泡的粘合剂施加到纸板箱、袋、书、印刷制版(graphicarts)、托盘、纸盒 和密封件。也可将已发泡的粘合剂施加到膜、箱和非织造材料,以形成层合物。可将已发泡 的粘合剂形成为带。将可发泡粘合剂施加到膜上,冷却到指定的粘度或温度,并将第二膜直 接施加在已发泡的粘合剂上,充分冷却到室温,以形成为粘合剂带。所述带可以是粘性的并 且具有压敏性。可将所述带盘绕在一起并且运输和储存以备将来使用。根据粘合剂中的泡 沫的水平,粘合剂具有热绝缘、减震、保护和/或压敏特性。
[0067] 实施例
[0068] 用表1-5中所示的组分制备各种粘合剂样品。通过在130-170°C组合组分直到形 成均匀的混合物来制备所述粘合剂。
[0069]
[0070] 对于上述样品,在各种密度降低和应用温度下测量固化时间和纤维撕裂百分比。 密度降低百分比在表2中给出,其中0%表示在粘合剂中没有泡沫。用机械搅拌和施加器 NordsonFoammelt130降低样品的密度。降低百分比用密度杯通过控制粘合剂的体积和质 量进行测量。下文示出了泡沫粘合剂施加器的喷嘴温度作为应用温度。将珠粒(表2中列 出的重量)施加在5cm宽度的纸板基材上。然后,用手使该珠粒与另一纸板基材接触列出 的(表2中列出的)固化时间。然后,在用手将基材分离后通过检查覆盖有纤维的粘结的 面积%来测量纤维撕裂。纤维撕裂值(纤维撕裂%)与粘合剂的强度直接相关。
[0071]表2.
[0072]
[0073] 未发泡的比较例A的固化时间为3秒并且纤维撕裂为100%,但增加粘合剂中的泡 沫含量(增加密度降低百分比)导致更长的固化时间和更低的纤维撕裂%。此外,对于比 较例C,固化时间和纤维撕裂%
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