专利名称：Uv稳定的纤维制品及其制造方法
背景为使织物获得长期紫外线(即，UV)稳定性是多种室内和室外应用欲解决的问题，例如，横幅，标志，壁布，土工织物，和汽车及船泊内部织物。
使织物获得长期UV稳定性的一种方法是在纤维合成中将UV稳定剂加到单个的纤维中。然而，直接加到纤维中的UV稳定剂的量受到例如纤维组成，纤维厚度，纤维材料中的溶解度，和与纤维材料的相容性中的一种或多种因素的限制。此外，将大量的UV稳定剂加到纤维中会物理弱化纤维，并且在某些情况下，UV稳定剂不能经受制造纤维的加工条件。例如，UV线稳定剂不能经受在制造熔喷无纺织物中通常所用的高温。
使织物获得稳定性的另一种方法是在纤维或织物上将UV线稳定剂涂覆成基本上均匀的纤维涂层(例如，通过饱和涂覆或喷涂)。然而，为获得长期UV稳定性而在纤维表面上应用的相对大量UV稳定剂会使性能发生变化，例如，后来涂层(例如，油墨)的表面能和粘合性发生变化。
概述在一个方面，本发明提供一种稳定的纤维制品，其包括具有主表面的第一织物和与该主表面接触的压敏粘合剂层，其中按粘合剂总重计，压敏粘合剂包括从至少20wt.％到达到并包括40wt.％的至少一种紫外线稳定剂。
在一个实施方案中，该稳定的纤维制品还包括具有与该粘合剂层接触的主表面的基底。
在另一个方面，本发明提供一种制造稳定的纤维制品的方法，包括使压敏粘合剂与第一织物的主表面接触，其中按粘合剂总重计，粘合剂包括从大于20wt.％到达到并包括40wt.％的至少一种紫外线稳定剂。
本发明的UV稳定的纤维制品通常适于各种应用，包括例如其中可能直接接触阳光的那些应用。此外，本发明的方法适于各种纤维和织物类型。
本文中，术语″紫外线稳定剂″包括UV吸收剂和位阻胺光稳定剂(HALS)；″压敏粘合剂″指在室温下产生强劲的永久粘性，并在仅有不超过一根手指或一只手的压力接触下与各种相异表面稳定粘合的粘合剂，它具有足够的粘合保持性和弹性，从而可由手指控制并从光滑表面剥离，而不会留下残渣；和″织物″指具有相对两个相对的主表面的多个相互联接的纤维。术语″织物″不包括薄膜或微孔膜。
附图
简要说明附图是本发明的稳定的无纺制品的示意性侧视截面图。
详细说明参照附图，示例性的稳定的纤维制品100包括具有主表面120的织物110。压敏粘合剂层130与主表面120接触，并可选择地与基底140的主表面150接触。压敏粘合剂层130包括至少一种压敏粘合剂，和按压敏粘合剂层总重计至少20wt.％的至少一种UV稳定剂，例如，UV吸收剂，位阻胺光稳定剂，或其组合。在本发明一些实施方案中，基底140例如可以是剥离的衬垫或织物。
尽管不希望限于理论，但是可以认为，粘合剂层中的UV稳定剂逐渐从压敏粘合剂层移到织物中。在暴露于UV过程中，通常消耗扩散到织物纤维中的UV稳定剂。因为UV稳定剂逐渐释放，织物纤维具有相对连续的UV稳定剂供应。
有用的织物包括纺织，针织，和无纺织物。适合的纺织和针织织物包括例如从合成或天然材料的丝线或纱线制得的那些，这些材料包括棉，亚麻，人造丝，聚酰胺，聚酯，聚烯烃，聚氨酯，和其组合。适合的无纺织物包括例如普梳，气流成网，水刺，纺粘，和熔喷织物。例如，无纺织物可以包括多个连续的合成纤维。无纺织物可以是膨松的和开的(例如，内部空间体积至少达到75，80，或85％，包括95％或更多)，或可以部分增强，例如，用针缝和/或压花。适合的无纺织物包括例如从纤维或合成或天然材料的丝线制得的那些，这此材料包括棉，亚麻，人造丝，丙烯酸类，聚酰胺，聚酯，聚烯烃，纤维酯，聚氨酯，和其组合。织物上面可以带有图案，例如，通过印刷(例如，喷墨印刷或丝网印刷)或染色而成。
织物可以具有任何厚度，但通常厚度为从至少10，25，或1000微米，到包括0.5，2.5，或甚至5毫米或更多。
压敏粘合剂层包括至少一种具有压敏粘合剂性能的材料。例如，压敏粘合剂可以是一种压敏粘合剂，或压敏粘合剂可以是两种或多种压敏粘合剂的组合。有用的压敏粘合剂包括，例如，溶剂基压敏粘合剂，100％固体压敏粘合剂，乳胶基压敏粘合剂，热熔压敏粘合剂，微球压敏粘合剂，和其组合。
适合的压敏粘合剂包括例如基于天然橡胶，合成橡胶，苯乙烯嵌段共聚物，聚乙烯醚，聚(甲基)丙烯酸酯(包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)，聚烯烃，和聚硅氧烷的那些。压敏粘合剂可以包括固有粘性材料，或在需要时，增粘剂可以加到粘性或非粘性基材料，以形成压敏粘合剂。有用的增粘剂包括例如，松香酯树脂，芳香烃树脂，脂肪烃树脂，和萜烯树脂。可以根据特定需要加入其他材料，包括例如，增塑剂，氢化丁基橡胶，玻璃珠，导电粒子，填料，染料，颜料，和其组合。
压敏粘合剂可从多种商业来源得到，包括例如3M Company，SaintPaul，Minnesota。有用的压敏粘合剂的其他例子包括通常在美国专利4,112,213(Waldman)；4,917,928(Heinecke)；4,917,929(Heinecke)；5,141,790(Calhoun)；5,045,386(Stan等人)；5,229,207(Paquette等人)；5,296,277(Wilson等人)；5,670,557(Dietz等人)；和6,232,366(Wang等人)中所述的那些；所有这些文献在此引入作为参考。
压敏粘合剂层可以是任何厚度。例如，压敏粘合剂层的厚度可以从至少25，100，或250微米到达到并包括500，1000，或2500微米或更大。
取决于所选择的特定织物和预期应用，选择的压敏粘合剂层使得其在不损坏织物的情况下不能与织物机械分离。例如，在两种织物通过压敏粘合剂层粘合在一起的情况下，这可以是优选的。
压敏粘合剂层可以是连续的，例如，在织物的一个主表面的纤维上形成连续粘合剂薄膜或连续涂层。可选择地，压敏粘合剂层可以是不连续层。在一个实施方案中，压敏粘合剂层可以是文字或图案的形状。涂覆压敏粘合剂层适合的方法包括例如辊涂，照相凹板式涂敷，帘涂，喷涂，丝网印刷，并通常基于所需的涂层类型选择方法。
可选择的基底可以是任何固体材料，并可以具有任何形状。适合的基底材料包括例如陶瓷(例如，瓷砖，砖石)，玻璃(例如，窗)，金属，纸板，织物，和聚合物薄膜(例如，涂覆或未涂覆的聚合物薄膜)。更具体而言，基底可以是例如汽车、建筑、窗、布告板、小船、墙壁、地板、门或其组合。
在一个实施方案中，基底可以是剥离衬垫，例如，用于在使用之前保护粘合剂。剥离衬垫的例子包括聚硅氧烷涂覆的牛皮纸，聚硅氧烷涂覆的聚乙烯涂覆的纸，聚硅氧烷涂覆的或未涂覆的聚合材料，如聚乙烯或聚丙烯，以及用聚合剥离剂涂覆的上述基材，如聚硅氧烷脲，聚氨酯，和长链烷基丙烯酸酯，如通常公开在美国专利3,997,702(Schurb等人)；4,313,988(Koshar等人)；4,614,667(Larson等人)；5,202,190(Kantner等人)；和5,290,615(Tushaus等人)中的那些。适合的商业上可得到的剥离衬垫包括以商品名″POLYSLIK″从RexamRelease of Oakbrook，Illinois得到和以商品名″EXHERE″从P.H.Glatfelter Company of Spring Grove，Pennsylvania得到的那些。
在另一个实施方案中，基底可以是与第一织物相同或不同的织物。在这种实施方案中，纤维制品可以是外表面粘性很小或没有粘性的多层织物。由此，得到的稳定的纤维制品例如可用于各种已知的织物应用中，但与由制备其的成分织物相比，通常具有较长的UV稳定性。例如，可以通过用包括至少20wt.％的至少一种UV稳定剂的压敏粘合剂粘合两层熔喷织物制备稳定的熔喷织物。
适合的UV稳定剂包括紫外线吸收剂(UV吸收剂)和位阻胺光稳定剂(HALS)。尽管UV稳定剂可以包括一种或多种UV吸收剂而没有任何HALS成分，或反之亦然，但是通常UV吸收剂和HALS组分都包括在压敏粘合剂层中。例如，按重量计，HALS与UV吸收剂的比可以为至少1∶1，2∶1，或3∶1，4∶1，5∶1，6∶1，或更高。
用于加到压敏粘合剂层中的适合的UV吸收剂包括用于吸收UV射线并将其转化成无损害的能量形式(例如，热量)的那些化合物。UV吸收剂是公知的，并可从各种商业源得到，包括例如Mayzo，Inc.，Norcross，Georgia；Ciba Specialty Chemicals Corp.，Tarrytown，NewYork；和Clariant Corp.，Charlotte，North Carolina。
UV吸收剂的例子包括苯甲酮和其衍生物如，例如，2，2′-二羟基苯甲酮，2，2′，4，4′-四羟基苯甲酮，2，2′-二羟基-4，4′-二甲氧基苯甲酮，2-羟基-4-正辛氧基苯甲酮，2，2′-二羟基-4，4′-二乙氧基苯甲酮，2，2′-二羟基-4-甲氧基-4′-乙氧基苯甲酮，2-羟基-4，4′-5′-三甲氧基苯甲酮，2-羟基-4-丙氧基-4′，6′-二溴苯甲酮，2-羟基-4-乙氧基-4′-溴苯甲酮)；苯并三唑和其衍生物，例如，2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑，2-(2′-羟基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑，2-(2′-羟基-3′-甲基-5′-叔丁基苯基)苯并三唑，2-(2′-羟基-3′，5′-二甲基苯基)苯并三唑，2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑，2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-甲基苯基，2-(2′-羟基-3′，5′-二-叔戊基苯基)苯并三唑，α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧丙基]-ω-羟基聚(氧-1，2-乙烷二基)，α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧丙基]-ω-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧丙氧基]聚(氧-1，2-乙烷二基)，和2-(2′-羟基-3′-二-叔丁基苯基)苯并三唑；苯甲酸酯，水杨酸苯基酯，巴豆酸的衍生物(例如，α-β-甲基-β-(p-甲氧基苯基)巴豆酸甲基酯和α-氰基-β-N-(2-甲基-二氢吲哚基)巴豆酸甲基酯)，丙二酸酯，氰基丙烯酸酯；和其组合。
位阻胺光稳定剂(″HALS″)成分在本领域中是公知的，包括例如四甲基哌啶的衍生物(例如，取代的羟基四甲基哌啶，包括羟基哌啶与适合的酸或与三嗪的缩聚产物)，和可被认为是聚合叔胺的那些。广义来讲，这些包括高分子量(即，高于约500)的低聚的和聚合的化合物，它们含有聚烷基哌啶成分，包括聚酯，聚醚，聚酰胺，聚胺，聚氨酯，聚脲，聚氨基三嗪和其共聚物。关于位阻胺光稳定剂和其制备的详细说明公开在例如美国专利5,015,682(Galbo)；4,895,901(Ramey等人)；和4,895,901(Karrer)中。
许多HALS成分可从商业上得到，例如，以商品名″TINUVIN 152″，″TINUVIN 622″，″TINUVIN 770″，″TINUVIN 123″，″TINUVIN 292″，″TINUVIN 144″，″TINUVIN 765″，或″CHIMASSORB 119″从CibaSpecialty Chemicals Corporation，Tarrytown，New York得到。
按压敏粘合剂层总重计，UV稳定剂加到压敏粘合剂层中的量从大于20或25wt.％到达到并包括30，35，或40wt.％，只要能够保持压敏性质。UV稳定剂水平高于40wt.％时，压敏粘合剂性能通常基本上降级，而UV稳定剂水平低于20wt.％时，通常不足以获得长期UV稳定性。
为促进进入粘合剂和/或UV稳定剂的扩散速率，选择至少一种UV稳定剂成分(例如，所有的)，使得其在室温或接近于室温下是液体和/或在粘合剂混合物中溶解。
在将粘合剂涂覆到织物和/或基底之前，UV稳定剂通常与压敏粘合剂混合或充分共混。紫外线掩蔽剂与粘合剂材料的混合或共混可按如下实现，例如，先在溶剂中溶解粘合剂材料，如有机溶剂或水，然后将UV稳定剂混合进该溶液中。然后通过先前所述的任何方法将含有UV稳定剂的溶液涂覆到织物和/或基底上，蒸发溶剂，形成包括溶解和/或分散于其中的UV稳定剂的一层粘合剂。
本发明的稳定的纤维制品可用于各种应用，包括例如垫子，汽车内部，保护板，壁布，装潢，图画艺术展示材料(特别是室外展示材料，如标志和广告板和横幅)，和土工织物。
下面的非限制性实施例进一步阐明了本发明的目的和优点，但是这些实施例中所引述的特定材料和量以及条件和细节不应该被解释成对本发明不适当的限制。
实施例除非另有所指，实施例中所用的所有试剂都从常见的化学试剂供应商得到，如Sigma-Aldrich Corp.，Saint Louis，Missouri，或使用公知方法合成。
加速老化试验将粘合有织物样品的铝板置于加速老化试验装置中(以商品名″MODEL CI65A WEATHER-O-METER″从Atlas Electric DevicesCompany，Chicago，Illinois得到)，根据美国材料检测协会(ASTM)G155，Cycle 1(日光过滤器，辐照度0.35W/m2/nm，紫外线波长340nm，在63℃黑板温度下102分钟，18分钟光，水喷)进行测试。
在加速老化试验中，周期性检测织物样品的退化标志，如纤维脱落，断裂，和颜色变化。首先观察到的一种或多种退化标志记录为最大稳定性限度。
在全部实施例中使用下面的缩写″织物A″指水刺无纺织物，基重为55克/平方米(g/m2)，厚度为0.30毫米(mm)，通过高压喷水络合法以商品名″HERCULON OLEFINFIBER″从Fiber Visions，Inc.，Covington，Georgia得到的1.5旦×3.8厘米长聚丙烯短纤维的气流成网布制备。使用由6歧管/喷嘴(3个上和3个下)组成的常规水压缠绕系统。基本操作过程公开在美国专利5,389,202(Everhart等人)中。每个歧管孔径为120微米。各孔以单排分布，间距约16孔/厘米线性歧管。歧管水压连续升至127kg/cm2，产生高能细柱水射流。气流成网布以约10m/min的线速度通过歧管，然后干燥。
″织物B″指多组分纤维布，基重为100g/m2，厚度为0.30mm，根据美国专利6,107,219(Joseph)中所述的背衬样品16的过程通过熔喷纤维生产技术制备。多组分纤维包括热熔粘合剂组分(20wt.％)和聚氨酯组分(80wt.％)。
″织物C″指熔喷聚乙烯织物，基重为86g/m2，厚度为0.20mm，以商品名″TYPE TM07-27-98-02″从TransWeb，LLC，Vineland，NewJersey得到。
″织物D″指纺粘尼龙织物(基重＝65g/m2，厚度＝0.15毫米)，以商品名″CEREX G066380″从Western Nonwovens，Inc.，Carson，California得到。
″织物E″指水刺无纺织物，除了高压喷水络合之前，普梳网先通过炉子以熔融双组分纤维的壳组分，从而提供带一点粘性的气流成网布之外，基本上根据制备织物A所述的过程，通过高压喷水络合法由47.5wt.％的人造纤维(1.5旦×3.8cm长，商品名″TYPE B649″，从LenzingFiber Corporation，Lowland，Tennessee得到)，47.5％聚酯短纤维(2.0旦×3.8cm长，商品名″TYPE T224″，从KoSa B.V.，Houston，Texas得到)，和5wt.％PET/coPET壳/芯双组分纤维(2.0旦×3.8cm长，以商品名″CELBOND TYPE T254″从KoSa B.V.)制成的气流成网布来制备。无纺织物基重为57g/m2，厚度为0.25mm。
″薄膜F″指在2.5吨的力和170℃下热压15分钟，使其完成转化成0.06mm厚的薄膜的织物A。
″ADH1″指通常根据WO 01/81491 A1(Loncar)，实施例6和7所述的过程制备的水基乳胶粘合剂，通过混合通常按WO 92/13924(Steelman等人)，实施例1制备的42.7重量份的中空粘性微球分散体；从3M Company以商品名″FASTBOND 49″得到的48.8份丙烯酸酯压敏粘合剂；从Rohm & Haas Company，Philadelphia，Pennsylvania以商品名″ACRYSOLASE-60″得到的0.9重量份丙烯酸树脂溶液；2.5重量份正辛醇；5重量份由58份水，3份氢氧化锂一水合物，和39份氢氧化铵组成的混合物；和以商品名″FOAMASTER JMY″从Cognis Corp.，Ambler，Pennsylvania得到的0.1重量份消泡剂；″LS1″指位阻胺光稳定剂，被认为是双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，以商品名″TINUVIN 123″从Ciba Specialty ChemicalsCorporation得到。
″LS2″指UV吸收剂，以商品名″TINUVIN 1130″从Ciba SpecialtyChemicals Corporation得到，被认为是50重量份的α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧丙基]-ω-羟基聚(氧-1，2-乙烷二基)，38重量份的α-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧丙基]-ω-[3-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-5-(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]-1-氧丙氧基]聚(氧-1，2-乙烷二基)，和12重量份聚乙二醇300的混合物。
实施例1-5和比较例A-H将ADH1丙烯酸乳胶粘合剂与表1所示的一定量的UV吸收剂和/或HALS成分混合，并涂覆到聚酯剥离衬垫上，干燥，得到干厚度为0.06mm的薄膜。然后干薄膜与表1所示的薄膜或织物粘合，然后剥离聚酯薄膜，并将压敏粘合剂层与铝测试板粘合。接下来，对组件进行加速老化试验。
表1
本领域所属技术人员在不脱离本发明的范围和精神内，可以对本发明做出各种不可预见的修改和变化，并且应该理解，本发明不限于所述的示例性实施方案。
权利要求
1.一种稳定的纤维制品，其包括具有主表面的第一织物和与所述主表面接触的压敏粘合剂层，其中按粘合剂总重计，压敏粘合剂包括从至少20wt.％到达到并包括40wt.％的至少一种紫外线稳定剂。
2.如权利要求1所述的稳定的纤维制品，其中所述织物包括纺织或针织织物。
3.如权利要求1所述的稳定的纤维制品，其中所述织物包括无纺织物。
4.如权利要求3所述的稳定的纤维制品，其中所述无纺织物选自熔喷织物，纺粘织物，水刺织物，针刺粘纺织物，和其组合。
5.如权利要求3所述的稳定的纤维制品，其中所述无纺织物包括多个连续的合成纤维。
6.如权利要求3所述的稳定的纤维制品，其中所述无纺织物包括膨松开的无纺织物。
7.如权利要求1所述的稳定的纤维制品，其中所述粘合剂包括多于一种的压敏粘合剂材料。
8.如权利要求1所述的稳定的纤维制品，其中所述紫外线稳定剂包括至少一种紫外线吸收剂。
9.如权利要求8所述的稳定的纤维制品，其中按压敏粘合剂总重计，所述粘合剂包括大于20wt.％的至少一种紫外线吸收剂。
10.如权利要求1所述的稳定的纤维制品，其中所述紫外线稳定剂包括至少一种位阻胺光稳定剂。
11.如权利要求8所述的稳定的纤维制品，其中按粘合剂总重计，所述粘合剂包括从大于20wt.％到达到并包括30wt.％的至少一种位阻胺光稳定剂。
12.如权利要求1所述的稳定的纤维制品，其中所述紫外线稳定剂包括至少一种紫外线吸收剂和至少一种位阻胺光稳定剂。
13.如权利要求12所述的稳定的纤维制品，其中按粘合剂总重计，所述粘合剂包括从大于20wt.％到达到并包括30wt.％的至少一种紫外线稳定剂。
14.如权利要求1所述的稳定的纤维制品，其中所述压敏粘合剂层还接触基底的主表面。
15.如权利要求14所述的稳定的纤维制品，其中所述基底包括剥离衬垫。
16.如权利要求14所述的稳定的纤维制品，其中所述基底包括无纺织物。
17.如权利要求16所述的稳定的纤维制品，其中所述无纺织物选自熔喷织物、纺粘织物、水刺织物、针刺粘纺织物、和其组合。
18.如权利要求16所述的稳定的纤维制品，其中所述无纺织物包括多个连续的合成纤维。
19.如权利要求16所述的稳定的纤维制品，其中所述无纺织物包括膨松开的无纺织物。
20.如权利要求14所述的稳定的纤维制品，其中所述压敏粘合剂层包括多于一种的压敏粘合剂材料。
21.如权利要求14所述的稳定的纤维制品，其中所述紫外线稳定剂包括至少一种紫外线吸收剂。
22.如权利要求14所述的稳定的纤维制品，其中按粘合剂总重计，所述粘合剂包括大于20wt.％的至少一种紫外线吸收剂。
23.如权利要求14所述的稳定的纤维制品，其中所述紫外线稳定剂包括至少一种位阻胺光稳定剂。
24.如权利要求14所述的稳定的纤维制品，其中按粘合剂总重计，所述粘合剂包括从大于20wt.％到达到并包括30wt.％的至少一种位阻胺光稳定剂。
25.如权利要求14所述的稳定的纤维制品，其中所述紫外线稳定剂包括至少一种紫外线吸收剂和至少一种位阻胺光稳定剂。
26.如权利要求14所述的稳定的纤维制品，其中按粘合剂总重计，所述压敏粘合剂包括从大于20wt.％到达到并包括30wt.％的至少一种紫外线稳定剂。
27.一种制造稳定的纤维制品的方法，包括使压敏粘合剂与第一织物的主表面接触，其中按粘合剂总重计，粘合剂包括大于20wt.％的至少一种紫外线稳定剂。
28.如权利要求27所述的方法，还包括使压敏粘合剂与基底接触。
全文摘要
一种稳定的纤维制品，包括与含有一种或多种紫外线稳定剂的粘合剂层接触的织物。
文档编号C09J11/06GK1890340SQ200480036673
公开日2007年1月3日 申请日期2004年10月18日 优先权日2003年12月11日
发明者约翰·M·塞巴斯蒂安, 斯特凡·H·格里斯卡 申请人:3M创新有限公司