用于偏转系统的聚烯烃基热熔粘结剂的制作方法

专利名称：用于偏转系统的聚烯烃基热熔粘结剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于偏转系统的聚烯烃-型的热熔胶料。特别地用于偏转系统的聚烯烃-型热熔胶料的主要成分是重量百分比约5-25％的聚乙烯或聚丙烯基蜡组分；重量百分比约25-40％的松香基粘性树脂；重量百分比约10-50％的乙烯丙烯共聚物基原料聚合物；重量百分比约3-10％的苯乙烯基共聚物或嵌段共聚物橡胶；和至少选自由填料、塑化物、抗氧化剂、阻燃剂和色料组成的物料组的添加成分。
CRT用作为阴极射线管，它是一种用来通过电子束的作用将电信号转换成光学影像例如图像、图形或字符的特殊真空管。CRT的基本用途包括各种显像装置，例如电视机或电脑显示屏的显像管，以及工业显像管，例如用于校准电现象或波形的示波器、频率分析仪、或用在医学治疗中的屏幕显示器中的测量显像管。普通的显像管由涂在抽成高真空的玻璃外壳的面板内面上的荧光层、阴罩和电子枪组成。电子枪通过外加的电压从加热器产生热量而从阴极放射出热离子，从而控制、加速和聚焦电极将电子束照射到荧光屏上而发射出光线，形成影像。在此，在电子枪中形成的电子束从设置在合适角度或偏转线圈二个偏转板之间通过，并且通过外加到偏转板或偏转线圈的信号电压而偏转，结果明亮的光斑在荧光屏中上下左右移动而形成影像。偏转方法基本上属于静电偏转，此时电子束通过电场偏转；或属于电磁偏转，此时电子束通过将电流通入装在显像管的颈部的偏转线圈生成的磁场而偏转。静电偏转由于其较高的频率而被广泛用于测量显像管中，尽管与电磁偏转比较其只有较小的偏转角度。
在偏转系统的组成部分中，垂直偏转线圈产生水平磁场以上下偏转电子束，水平偏转线圈产生垂直磁场以左右偏转电子束。在垂直偏转线圈的情况下，工作频率维持在约60-70KHz的相对恒定的水平。而在水平垂直偏转线圈的情况下，对于传统的普通用途电视机工作频率为约15KHz，对于最新研制出来的HDTV电视机的工作频率约48KHz。特别地对于通常长时间使用的和需要非常高的分辨率的电脑显示器在非常高的频率下工作。所以，由于温度的增高和屏幕特性上的变化而使得偏转系统变形已经成为严峻的问题。还有因为显像管已经在各种气侯条件下广泛地应用，包括在热的、冷的、干燥的和潮湿的气侯条件下应用，所以更要注意偏转系统关键性能，例如耐寒性、耐热性、粘结剂强度、阻燃性、热冲击强度等等。
在偏转系统中，热熔化物被用来粘结密封和固定水平偏转线圈、垂直偏转线圈和铁芯。热熔粘结剂是一种在室温下具有100％固体成分无溶剂型粘结剂。其在使用时加热和熔化，粘结和使用到所要粘结的物体上，然后冷却固化，从而显示出粘结强度。热熔粘结剂已被广泛用于包装、图书装订或木材加工，以及家用电器中。因为热熔粘结剂在高温下被加热和熔化，接着在涂覆后立即冷却，所以允许一个连续的过程。另外，由于不产生挥发性成分，所以涂层厚度可容易地控制，并可得到完整均匀的涂层。此外，热熔粘结剂有较小的燃烧的危险。通常热熔胶料由原料聚合物、粘性树脂和蜡组成。在有些情况下进一步添加入抗氧化剂、塑化剂、阻燃剂或其他类似的物料。
热熔粘结剂主要由乙烯乙酸乙烯酯(EVA)共聚物构成，聚酰胺、聚酯、无规立构的聚丙烯也已经被用作为主要成分。用作为粘合剂的松香基树脂或石油树脂与主要成分混合，蜡、抗氧化剂、无机填料或塑化剂可联合添加到粘结剂中。
热熔粘结剂可以有各种不同形状，例如片、块等，根据用途或使用方式可选择所期望的形状。假如温度降低以后，热熔粘结剂快速粘结，通常在一秒钟之内，所以允许连续的粘结过程。即使液态的粘结剂也能被合适地应用到复杂的粘结对象上，例如垂直板平面或向下溅出的平面。因为热熔粘结剂在冷却后立即就具有最大的粘结强度，所以它能用于那些不能用普通的粘结剂，如聚乙烯或聚丙烯粘结的材料。
然而通常用于包装、书的装订、木材加工、电或电子领域的传统的热熔粘结剂在耐热性、耐寒性、粘结强度、阻燃性、热冲击等等方面有一些问题。由于作为传统热熔粘结剂的主要成分的聚酰胺在200℃或更高的温度下要碳化，所以热熔粘结剂的粘结强度降低。另外，传统的热熔粘结剂还有一个缺点，即其性能变化主要是由于聚酰胺的吸收。用作为粘结剂的基本材料的低密度的聚乙烯由于它的晶体的含量而是非常硬的，表现出了不期望的不良的低温粘结性。乙烯乙酸乙烯酯与其他的组分是较难相容的，所以它的结晶度降低。此外，丙烯酰基具有不良的粘结强度、耐剥离性、蠕变强度，所以它的应用被局限于液态的或水溶液体系中。虽然使用非晶态的聚烯烃可改善热稳定性，但是非晶态的聚烯烃也在种类、组成和粘度等方面表现出了不一致的性质。此外非晶态聚烯烃由于不均匀的枝分布和宽的分子重量分布，所以其粘结强度和拉伸强度是非常不良的，并且在剥离后要在基体表面留下残留物。为了克服这些缺点，已经提出了用相对均匀的线性乙烯/α-烯烃共聚物的具有很好的粘结强度的热熔胶料。可是，由于所提出的共聚物只由聚烯烃基树脂组成，所以他们具有不良的低温粘结，需要高温成形，从而导致在泡沫材料中的不规则性和不良的粘结强度。
特别地，虽然已知的热熔胶料大部分应用在不同领域的纸或非纺织工业中并且被广泛用作为汽车内部的装璜用的粘结材料，但是当他们应用于高温热发生的偏转系统，例如显像管或高频工作的显示器时，他们在耐寒性、耐热性和热冲击强度方面还不是令人满意的。因此已经有迫切的需求，研制出新的具有高温耐热性、耐寒性和热冲击强度的热熔胶料，这些性能对于电或电子仪器，如偏转系统来说是必需的性能。
本发明者主要研究和研制了一种用于偏转系统的热熔胶料，其显示出了在最低温度-40℃下的耐寒性，在最高温度120℃下的耐热性和即使在低温和高温反复的热冲击下牢固而不破碎或剥落的耐热强度。本发明者发现所研制的热熔胶料具有良好的耐寒性、耐热性和热冲击强度，并且具有非常好的连续过程的性能和涂层厚度的易控制性。胶料由重量百分比约5-25％的聚乙烯或聚丙烯基蜡组分，重量百分比约25-40％的松香基粘性树脂，重量百分比约10-50％的乙烯丙烯共聚物基原料聚合物，重量百分比约3-10％的苯乙烯基共聚物或嵌段共聚物橡胶，最后完成了本发明。
本发明的另一个目的在于提供一种用于偏转系统的具有非常好的耐寒性、耐热性和热冲击强度的热熔胶料以使其能用于由于高频工作而产生高温而易于变形和屏幕特性改变的偏转系统的显像管或显示器。
本发明的另一个目的在于提供一种用于偏转系统的热熔胶料，其允许通过在高温下加热熔化，在涂覆以后冷却并立即粘结的连续粘结过程，因为胶料不产生挥发性成分，所以可容易地均匀控制涂层的厚度。
为了完成上述目的，本发明提出了一种用于偏转系统的热熔胶料，其用聚烯烃作为基本材料而不是用聚酰胺。
详细地讲，根据本发明的热熔胶料由重量百分比约5-25％的聚烯烃基蜡组分，重量百分比约25-40％的松香基粘性树脂，重量百分比约10-50％的乙烯丙烯共聚物基原料聚合物，重量百分比约1-10％的的苯乙烯基共聚物橡胶的构成。
在此，聚烯烃基蜡组分优选为聚乙烯或聚丙烯基蜡，其含量范围为重量百分比约5-40％，以控制耐热性和熔液粘度。使用聚烯烃蜡成分还可改善可加工性。如果所用的蜡组分小于重量百分比5％，那么熔液的粘度的控制是困难的，可加工性差，并要发生悬挂周线现象。如果所用的蜡组分大于重量百分比40％，那么粘结强度就要减小，从而导致不良的低温粘结特性。
可用的粘性树脂包括天然或合成树脂和它们的衍生物，例如松香基树脂、萜基树脂、石油树脂等。特别是，使用松香酯基氢化树脂或具有500-50000的平均分子量的松香酚共聚物树脂可改善粘结强度。所用的粘性树脂的量优选为重量百分比25-40％。松香基树脂的使用可改善粘结强度、耐寒性和耐热性。
为了提高耐寒性和耐热性，使用了聚烯烃基共聚物基的原料聚合物。所用的原料聚合物优选为具有500-50000平均分子量的重量百分比约10-50％的量的乙烯丙烯共聚物。特别地，乙烯丙烯共聚物优选地具有3000-8000cps的熔液粘度，约120-160℃的软化点，约0.7-0.8g/cm3的熔液密度。聚烯烃基共聚物基原料聚合物的使用改善了柔韧性、内聚强度和粘结强度。
为了改善耐寒性，优选使用重量百分比约1-10％的橡胶，如苯乙烯丁二烯无规共聚物(SBR)、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)或苯乙烯乙基丁二烯共聚物(SEBS)。
此外，根据本发明的热熔胶料还可以包含有重量百分比约10-40％的用来减震的填料，重量百分比约1-5％的用来改善柔韧性和耐寒性的塑化剂，重量百分比约0.1-2％的用来对由于紫外线或在空气中的氧气而变形起维持稳定作用的抗氧化剂，重量百分比约3-15％的阻燃剂和重量百分比约0.2-3％的色料。
可用的填料包括碳酸钙或滑石。塑化剂是一种加入热塑树脂、橡胶或其他树脂的有机成分以改善挤压适应性、弯曲性、加工性能或柔韧性，例如包括石蜡或环烷基烃油和聚丁烯。特别地在本发明中优选使用的是苯二甲酸或聚丁烯基塑化剂。所用的阻燃剂的例子包括卤素、磷酸盐和类似物。此外，可添加入抗氧化剂。所加入的组分通常是惰性的并且不显著影响主要成分，如原料聚合物、蜡、粘性剂和橡胶的性能。所加入的成分并不限于上述的那些物质，这些种类的许多不同的材料都可用来改善根据本发明热熔胶料的性能。
热熔胶料的制备过程主要可分成二个步骤，加热熔化组分材料并且将它们混合，将混合物模塑并切成合适的大小。可能的模塑形状包括片、小片、块、膜和类似的形状。特别地，为了适用于根据本发明的偏转系统，优选用小片形的热熔胶料，但并不限于小片形。
为了制备根据本发明的热熔胶料，首先用一热熔搅拌桶加热和熔化各种组分材料。一个100-5000升的桶用作为加热熔化搅拌桶。熔融温度为约100-250℃。蜡组分和抗氧化剂以20-150rpm的速率注入桶中，并且当温度维持在150-250℃时熔化。然后注入要熔化的橡胶，再加入要熔化的粘性树脂，接着搅拌混合。
当主要组分加热、熔化和混合时，用来减震和改善耐热性的填料被注入和稀释，然后溶解原料聚合物。在原料聚合物完全熔化后，顺序注入塑化剂、色料和阻燃剂，搅拌约30-60分钟以制备热熔胶料。
在搅拌桶的内部温度保持在约150-250℃的情况下，用钢制传送带从制得的热熔胶料制备小片形的热熔粘结剂。
为了检验根据本发明的热熔胶料用于偏转系统的热熔粘结剂的各种特性，就要评定其耐寒性、耐热性、热冲击强度、粘结性质、阻燃性等。
首先，为了检验耐寒性，熔化根据本发明的热熔胶料以制做测试样品，将样品冷却至室温。将测试样品分放放置到-20℃、-30℃、-40℃的恒温室中约168小时，然后取出用肉眼观察破碎或剥离的情况。即使在-40℃下根据本发明的热熔胶料也不发生破碎或剥离。从而可确证根据本发明的热熔胶料具有良好的耐寒性，即至少可耐-40℃的低温。
为了检验耐热性，将根据本发明的热熔胶料放入高温干燥炉中，并置放约24小时，接着观察应变(碳化)的程度和沉淀析出的现象。观察结果表明在200℃下根据本发明的热熔胶料发生少量碳化或析出，这意味着根据本发明的热熔胶料与传统的热熔胶料相比具有非常好的耐热性。
通过将根据本发明的热熔胶料放入恒温恒湿室中约100小时，在室中低温和高温每一个小时转换一次，约100小时后观察破碎或剥离情况，以检测热冲击强度。根据本发明的热熔胶料即使当恒温恒湿室中的温度从约-40℃变到约110℃超过约100小时也不发生破碎或剥离，每个温度保持一小时，即温度变化发生50次。从该结果可确定根据本发明的热熔胶料具有优越的热冲击强度。
通过测量最大载荷进行粘结强度检验，即将检测样品放入约25℃的干燥炉中约1小时，取出，然后用拉抻仪在10秒钟之内以10mm/min的拉伸速率拉伸检0测样品直至样品破裂。结果根据本发明的热熔胶料显示出拉伸粘结强度为约70-75kgf/m2，而已知的热熔胶料具有约55kgf/m2的拉伸粘结强度。根据本发明的热熔胶料在拉伸粘结强度方面优于传统的热熔胶料。
为了检测阻燃性，将检测样品放入一阻燃检测器中，用火焰加热约10秒钟以检测火焰是否自动熄灭和后火焰的表现。检测结果表明，与传统的热熔胶料具有11秒或更长时间的二个后火焰相反，根据本发明的热熔胶料完全自动熄灭，没有后火焰。这个优越的性能可满足V0的UL-94标准。
发明的最佳方式现详细地通过优选的具体实施例来描述本发明。然而，本发明可能以不同的形式实施，不应理解为本发明仅局限于在此所述的实施例。
例1(1)偏转系统的热熔胶料的制备60kg的聚丙烯蜡和1.5kg的抗氧化剂在约200℃下以80rpm的速率被注入到500L的热熔搅拌桶中。蜡和抗氧化剂在约150-250℃下在搅拌桶中熔化，接着将6kg的苯乙烯丁二烯共聚物加入搅拌桶中并熔化。通过搅拌约2小时完全熔化这些组分后，再加入55kg分子量为1000-15000的松香酯共聚物树脂并熔化和充分混合。
加入87kg的作为填料的滑石，再加入64kg分子量为1000-10000的作为原料聚合物的乙烯丙烯共聚物并熔化。
在完全熔化原料聚合物以后，再加入5kg作为塑化剂的苯二甲酸，18kg的作为阻燃剂的磷酸盐，接着搅拌约45分钟。在进行这过程的时间里，搅拌桶的温度保持在约150-250℃。
在加热所有的组分材料都熔化后，所得产物用传送带冷却，并制成小片状的热熔胶料。
例2(2)偏转系统的执熔胶料的制备用不同种类的蜡、原料聚合物、橡胶和粘性树脂以实施例1的相同方式制备热熔小片。各个配方的组分和含量列于表1。
表1热熔胶料和含量


实验例1耐寒试验在例中所制备的热熔胶料在约180-220℃下熔化，用到偏转系统中以制做试验样品并冷却到室温。通过将约5-7g的热熔胶料用到一个偏转系统的连接部分和塑料板和偏转线圈的连接部分而制备偏转系统样品(

图1)。所制得的样品分别放入-20℃、-30℃、-40℃的恒温室中。约168小时后用肉眼观察破碎或剥离的情况。由聚酰胺作为主要基体材料制成的热熔胶料用作为比较组。传统的热熔胶料具有直至-20℃的耐寒性能，在-30℃或以下的温度下出现破碎和剥离。可是根据本发明的热熔胶料即使在-40℃下也不发生破碎或剥离。这就可确定根据本发明的热熔胶料具有至少耐-40℃的良好耐寒性。
实验例2耐热试验将100g根据本发明的热熔胶料放入玻璃或铁坩埚中，将坩埚放入约200℃的干燥炉中约24小时，接着观察应变(碳化)的程度和沉淀析出的情况。通过测量样品的碳化延伸程度，即试验样品的碳化区域的厚度就可确定碳化的程度。
观察结果表明根据本发明的热熔胶料有少量的沉淀析出和约1mm或更小的非常低的碳化程度。
实验例3热冲击强度试验根据本发明的热熔胶料在约180-220℃下熔化，涂覆到偏转系统上而制成试验样品并冷却到室温。通过将约5-7g的热熔胶料用到一个偏转系统的连接部分和塑料板和偏转线圈的连接部分而制备偏转系统样品(图1)。恒温室温度这样设置，即重复地设置成约-40℃和约110℃，每种温度的持续时间约1小时。然后将样品放入恒温室中，放置50个循环(100小时)。在将样品从室中取出后，检验破碎或剥离的情况。
结果表明根据本发明的热熔胶料即使当恒温室的温度在约-40℃(约1小时)和在约110℃(约1小时)时也没发生破碎和剥离，而在比较实施例中制备的热熔胶料只有在约-20℃(约1小时)和约110℃(约1小时)的较低和较高的极限下具有耐热冲击性能。
实验例4拉伸粘结强度试验根据本发明的热熔胶料在约180-220℃熔化，用到制备好了的目标物体上并在5秒钟内涂到粘结表面上(图2)，在室温下将粘结物体放置约1小时。通过放置二块钢制样品而制备目标物体，每块样品长100±0.5mm，宽25±0.5mm，一块样品在12.55±0.5mm下放在另一块样品上，二块样品之间涂上热熔粘结剂。然后将试验样品在一个约25℃的干燥炉中加热约1个小时。1小时后取出样品，在10秒钟内拉伸仪以10mm/min的拉伸速率测量样品的最大载荷直至试验样品破裂。测量结果见表2。
表2拉伸粘结强度试验

如表2所示，根据本发明的热熔胶料有约70-75kgf/m2的拉伸粘结强度，而已知的热熔胶料的拉伸强度约为55kgf/m2。在拉伸粘结强度方面根据本发明的热熔胶料优于传统的热熔胶料约15kgf/m2。
实验例5阻燃性试验根据本发明的热熔胶料在约180-220℃熔化，制做宽度125.0mm，长度12.7mm，厚度2.5mm的试验样品。将五个样品放入23±2℃和50±5％的恒温和恒湿室中。然后将这些样品放入约70±1℃的干燥炉中约168小时，在仪器(decicator)中预处理约4小时(见UL可燃性标准94 8.3.2)。
这些样品用夹子固定在距阻燃性试验仪的顶端6mm的位置。从顶端到底面的高度调节成300mm。各个样品间的间隔为10mm。燃烧器以45度角倾斜，火焰长度设置成20±1mm。试验仪的底部用宽50mm、长50mm和厚6mm的棉织品覆盖。火焰接触每个样品约10秒钟，然后让燃烧器自动熄灭。所测得的从样品产生后火焰到火焰自动熄灭所需要的时间为t1。然后，在调节了样品和燃烧器的高度后，火焰和相同的样品接触，然后熄灭燃烧器。所测得的从样品产生后火焰到火焰自动熄灭所需要的时间为t2。然后，当样品的后火焰自动熄灭和产生后发光，所测得的直到后发光消失所需要的时间为t3。用同样的方式对其他四个样品进行这个步骤(见UL阻燃性标准94 8.5)。
依照UL94 8.1测试标准，测试了涂覆有在比较实施例中制备的热熔胶料和涂覆有根据本发明的热熔胶料的样品阻燃性能。UL94 8.1测试标准列于表3中，阻燃性试验结果列于表4中。
表3UL94 8.1测试标准

表4阻燃性试验结果

试验结果表明，在比较例中所制备的二个样品有超过11秒的后火焰，也即不满足UL 94-V0的标准；然而，根据本发明的热熔胶料在加热和熄灭燃烧器后立即自动熄灭，符合UL 94-V0标准(见UL 94 8.1测试标准)。
工业应用根据本发明的热熔胶料具有优越的粘结强度、减震性能和阻燃性，用在电/电子领域的偏转系统中，所基本需要的耐热性和热冲击强度是优于传统的通用的热熔胶料。因此，根据本发明的热熔胶料在延长显像管或显示器的寿命、增强工作稳定性、防止过热短路和扩展在各种严酷的天气条件下可使用性是有效的。所以根据本发明的热熔胶料可有效的用在需要高水平的耐寒性、耐热性和热冲击强度的偏转系统中，从而改善显像管的质量。
权利要求
1.一种热熔胶料，包括重量百分比约5-25％的聚烯烃基蜡组分；重量百分比约25-40％的松香基粘性树脂；重量百分比约10-50％的乙烯丙烯共聚物基原料聚合物；和重量百分比约1-10％的苯乙烯基共聚物橡胶。
2.根据权利要求1的热熔胶料，其中聚烯烃基蜡组分是聚乙烯或聚丙烯基蜡。
3.根据权利要求1的热熔胶料，其中松香基粘性树脂是松香酯基氢化树脂或松香酚共聚物树脂。
4.根据权利要求3的热熔胶料，其中松香酚共聚物树脂具有500-50000的平均分子量。
5.根据权利要求1的热熔胶料，其中乙烯丙烯共聚物具有500-50000的平均分子量。
6.根据权利要求5的热熔胶料，其中乙烯丙烯共聚物具有3000-8000cps的熔液粘度，约120-160℃的软化点，约0.7-0.8g/cm3的熔液密度。
7.根据权利要求1的热熔胶料，其中苯乙烯基共聚物橡胶是选自包含苯乙烯丁二烯无规共聚物(SBR)、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯乙基丁二烯共聚物(SEBS)中的一种共聚物。
8.根据权利要求1的热熔胶料，其中还含有至少重量百分比10-40％的填料、重量百分比约1-5％的塑化剂、重量百分比约0.1-2％的抗氧化剂、重量百分比约3-15％的阻燃剂和重量百分比约0.2-3％的色料。
9.根据权利要求8的热熔胶料，其中填料是碳酸钙或滑石。
10.根据权利要求8的热熔胶料，其中塑化剂是苯二甲酸或聚丁烯基塑化剂。
11.根据权利要求8的热熔胶料，其中阻燃剂是卤素或磷酸盐。
12.根据权利要求1的热熔胶料，其中含有重量百分比约10-20％的聚乙烯蜡；重量百分比约30-35％的松香酯共聚物基粘性树脂；重量百分比约10-30％的乙烯丙烯共聚物基原料聚合物；和重量百分比约2-8％的苯乙烯丁二烯嵌段共聚物橡胶。
全文摘要
一种用于偏转系统的热熔胶料，其主要成分为重量百分比约5－25％的聚乙烯或聚丙烯基蜡组分、重量百分比约25－40％的松香基粘性树脂、重量百分比约10－50％的乙烯丙烯共聚物基原料聚合物、重量百分比约1－10％的苯乙烯基共聚物或嵌段共聚物橡胶和至少一种选自包括填料、塑化剂、抗氧化剂、阻燃剂和色料的物料组的添加成分。
文档编号C08L53/00GK1441833SQ01812525
公开日2003年9月10日 申请日期2001年5月30日 优先权日2000年6月24日
发明者崔淳哲, 郑夏升, 安一源 申请人:诚一化学株式会社