专利名称：非热塑性烃类弹性物的无溶剂混合和涂布的制作方法
发明范围本发明涉及一用于由粘结性的非热塑性烃类弹性物制备非热固性压敏粘合剂(PSA)的无溶剂热熔融方法。
背景技术：
在本发明领域已众所周知基于非热塑性烃类弹性体如天然橡胶、丁基橡胶、合成聚异戊二烯、乙烯-丙烯、聚丁二烯、聚异丁烯、或苯乙烯-丁二烯无规共聚物橡胶的压敏粘合剂。生产这类粘合剂的主要工序包括在一双辊合机或班伯里型内混炼机中素炼弹性物、将弹性物和其它粘结剂组分溶解于一烃类溶剂中、将此溶液涂在基材上，然后干燥已涂产品以除去溶剂，在《压敏粘合剂技术手册》D.Sstas(ed.)，p.268.Van Nostrand，N.Y.，(1989)中讨论了这一技术。溶剂法存在劳动强度大，生产速度低和因向大气中释放大量潜在毒性溶剂而需要昂贵设备进行溶剂回收和/或焚烧的缺点。并且由于世界范围增加环境及安全法规，在生产胶带中越来越不希望使用这类方法中的溶剂。
有时在需要相当厚的粘接层时使用这种加工方法。它包括如上述的素炼弹性物、在一内混合器如班伯里混炼机中将橡胶和其它粘接组分混合、用三个辊或四个辊的辊合机将固态粘合剂压延在基材上。压延方法不使用溶剂但却需要非常昂贵的设备。另外，这种方法很慢，而且只有在需要粘接涂层厚度大于2mils(51μm)时才为经济的。属于Morris的美国专利2,879,547中讨论了这种压延方法的应用。
由于对环境考虑，较低的首期投资，潜在的较高生产速度和较低的加工费用，人们对使用热塑性粘结组分的连续熔融混合和挤压涂布日益感兴趣。在这一技术中应用的弹性物为嵌段共聚物型的热塑性弹性体，如包括苯乙烯-二烯嵌段共聚物。温度高于100℃时，苯乙烯微区软化使这类物质的粘度迅速减小。冷却时，这一微区结构重新形成，这类物质重新获得橡胶特性和粘结强度。可找到这类粘合剂配方及加工方法的说明教材，如在属于Korpman的美国专利3,932,328、4,028,292、4,136,071中。在《压敏粘合剂技术手册》，pp.317-373，D.Sa-tas(ed.)，Van Nostrand，N.Y.，(1989)中进一步讨论了这一技术。
基于这些热塑性弹性物的热熔融压敏粘合剂已被包装标签和尿布密封件市场广泛接受。但在纸质贴封带的应用受到限制。由热塑性弹性物制备的压敏粘合剂的粘结性能不同于基于非热塑性高弹物的粘合剂的性能，而且在许多带类应用中不希望这类热塑性压敏粘合剂。
由于其独特的粘结性能，非热塑性烃类弹性物特别是使用了天然橡胶弹性物的粘结体系很可能重新获得许多热塑性弹性物体系不能满足的应用。因而，需要提供从这类非热塑性弹性物生产粘合剂的方法，这种方法应是环境允许的、经济可行和节省能源的。
已给出了使用非热塑性烃类弹性物如天然橡胶的压敏粘合剂的热熔融挤出方法。然而，低分子增塑剂如加工用油，弹性低聚物、腊或其它在《橡胶词典》K.F.Heinisch，pp.359-361，John Wiley & Sons，New York(1974)中定义并描述为增塑剂的物质可用作粘结配方中的主要组成部分。这些增塑剂便利了加工但就降低了粘合剂承受负荷的能力，本领域一般也知道这些增塑剂会降低粘结性能。
属于P.Beiersdorf & Co.的加拿大专利698,518揭示了一种用于涂布基于非热塑性弹性物包括天然和合成橡胶、高分子量聚异丁烯和聚乙烯基醚的PSA组分的无溶剂挤出涂布方法，弹性物经预素炼，在一单独的使用传统橡胶处理设备如一双辊合机或一班伯里混合器的间歇式操作单元中混合。预处理和混合后的混合物送入一加热单螺杆挤出机，熔融的涂料挤压在一移动片基上。使用的增塑剂占配方的54％以上。据信这类增塑助剂可协调通常伴随高粘度弹性物挤出带来的涂敷中的困难。
属于Fukugawa等的日本专利申请Shou 50-37692揭示了一相似的方法，预素炼压敏粘合剂组分的混合物25分钟，将预素炼后的混合物送入一加热的挤出机，在230℃将物料挤出在一衬层上，采用将挤出物置于电子辐射中的方法处理挤出物，以增强粘合剂的粘结强度和改进与基材的粘合。这篇专利描述了一较窄的材料范围，包括非热塑性弹性物、天然橡胶和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。在这两个使用了天然橡胶的例子中，天然橡胶与苯乙烯-丁二烯弹性物和一增塑剂混合。增塑剂相当于总橡胶量的约87.5％，不使用增粘剂树脂。在非天然橡胶例子中增塑剂量为25.8％。
属由Pyton AG的德国临时专利P-19 54 214.4揭示了不需单独的预素炼步骤的制备压敏粘合剂的挤出方法。使用一双螺杆挤出机将由五种不同类型的物质组成的配方连续混合和涂布。天然橡胶和/或部分硬化橡胶、胶乳、分子量在70,000到200,000之间的聚丁烯，和分子量在100,000到250,000之间的聚异丁烯构成了“粘结组成”。这一方法还需要其它四类组分配合。这些其它组分包括低分子量(小于15,000)聚丁烯和聚异丁烯或天然沥青，活性和/或非活性树脂、抗氧剂和各种金属氧化物填料。
属于Cunningham的美国专利2,199,099揭示了使用富集了空气和氧气的气体，有助于天然橡胶在内混器中的氧化断裂，降低橡胶的分子量。已知连续热熔融挤出方法，该方法使用了天然橡胶气助氧化断裂继之以添加增粘剂和酚类树脂硫化剂以形成热固性粘合剂。在这一方法中，天然橡胶的分子量可以降低到这样的程度即当加入酚类树脂时，橡胶和树脂的混合物可在低于发生硬化的温度下加工。
非热塑性烃类弹性物热熔融挤出法还未被证实是可以工业化生产具有PSA带类如贴封、包装和医用带所需要的性质的压敏粘合剂的方法。而且，不能预见这一加工技术能占据天然橡胶弹性物这类PSA带子的非热塑性烃类弹性物的唯一最大用途的主导地位，根据《压敏粘合剂技术手册》，PSA粘合剂的溶剂和/或水涂层是生产这类带子的唯一实际工艺。特别当PSA′S是基于高分子量烃类弹性物。如上讨论，这些工艺不能完全令人满意，因而，需要其分子量和组成能使PSA工业感兴趣的非热塑性烃类弹性物混合实施方法。
发明概要发现的这一方法克服了以前的缺点，并允许将非热塑性烃类弹性物特别是高分子量的非热塑性烃类弹性物如天然橡胶有效地和可控制地加工成粘性压敏粘合剂，而不必使用有机溶剂或大量低分子量增塑剂。
本发明包括无溶剂混合基于一非热塑性烃类弹性物非热固性PSA′S的方法，特别是粘性非热塑性烃类弹性物。这一方法应用了一连续混合装置和热熔融加工技术。无需单独的弹性体预素炼和大量增塑剂来减小组成的粘度，就能混合粘结剂组分。另外，直接将从混合装置来的粘结组分涂施到一移动片基上，从而提供了一个连续生产PSA带的方法。
本发明的方法可适用于分子量甚高的烃类弹性物如粘均分子量(Mv)为250,000或更高。如上讨论，以前一直认为，这样的弹性物只有使用溶剂或水加工技术或应用大量低分子量增塑剂才能混合。
这一方法可应用有氧或无氧处理。对本发明目的，有氧处理意指将含有有效量氧的气体(如压缩空气)喷射到混合装置以促进烃类弹性物的氧化断裂。无氧处理意指将无氧气体喷射到混合装置。然而在本发明的实际无氧处理中仍存在少量空气。
特别当烃类弹性物发生链的断裂而不是交联和/或链的增长时使用有氧处理具有优势。有氧处理可使弹性物在相当短的时间内分子量有较大的降低。另外，有氧处理允许在较低温度下生产。因此，热敏物质可以采用本发明的这一方法与烃类弹性物混合。
当使用在氧化条件下会交联的弹性物时，使用无氧处理具有优势。这减少了这些弹性物在加工过程中的交联问题。对在氧化条件下并不交联的弹性物，为了获得比有氧条件下(获得的)更高分子量也可使用无氧处理。这增加了粘合剂的粘结强度和减小了后面用来提供加强粘结强度所需的交联的程度。这两类弹性物每一种的无氧处理都可生产气味小、颜色淡的粘合剂。
本发明的实践中使用了一连续混合装置，该装置有一系列交替的传送和处理区域。弹性物由这个设备连续地从一个区域传送到另一区域。处理区域能够素炼弹性物。处理区域也能将添加物与弹性物混合。
在这一方法中，一非热塑性弹性物被送到混合装置的第一传送区域。第一传送区域将弹性物送到第一处理区域，在那儿素炼弹性物，素炼后的弹性物随后被送到第二传送区域，在那儿加入增粘剂，混合物送到第二处理区，在那儿增粘剂和素炼后弹性物相互混合形成两种物质的混合物。混合物从混合装置放出并储存以备后用。或者将混合物涂施到片基上，最好是一移动片基，呈薄膜状。
本发明另一方面拥有一新颖产品和方法，这一方法涉及使用少量化学“发泡”或“起泡”剂，这此“发泡”或“起泡”剂在热分解中释放出气体并在粘合剂中产生微孔结构。粘合剂中的微孔结构改变粘合剂的外形、密度、压缩系数和适型性，使用比粘合剂生产的带子表现出快速粘结，或“快速粘上”，其性能优于薄的，未起泡挤压粘合剂，可与用溶剂蒸发法制备的起泡粘合剂媲美。
发明的这一方面克服了典型的挤压粘合剂遇到的问题。这些问题是由较高密度、表面平滑无延展性的挤出粘合剂引起的，它导致了相对较差的“快速粘结”性能。在本发明的这一方面，增粘剂尽管是较好的组分，却是可选择的。
为了简化本发明的描述，本文中所使用的下列术语具有下面的意思非热固性PSA意指一种在加热中不会处于相当难熔和无粘性状态的PSA。
非热塑性烃类弹性物意指区别于嵌段共聚物的烃类均聚或共聚物。
压敏粘合剂意指在室温下具有一般的粘性无需大于手指或手掌压力就可粘结到表面的粘合剂。
增粘剂意指易与至少一种本发明中使用的烃类弹性物混溶的物质，其数均分子量Mn为10,000(g/mol)或再低些，玻璃态转变温度(Tg)为-30℃或更高，由差示扫描量热计测量(DSC)。
增塑剂意指数均分子量Mn低于50,000g/mol(Tg)如DSC测定低于-30℃的物质。
附图的简略说明
图1为本发明实施中使用的连续混合和涂布线的示意图。
图2为本发明实施中使用的另一种连续混合和涂布线的示意图。
图3为使用了9个区域的挤出机螺杆设计的示意图。
图4为使用11个区域的挤出机螺杆设计示意图。
发明的详细描述本发明的方法使用了一连续式混合装置。已知许多这类装置。它们可由一个单独单元或一系列相连的单元构成以便连续处理弹性体。这一装置具有一系列相连的交替传送和处理区域。本发明中使用的连续混合装置的一个例子是带有一系列传送和处理区域的双螺杆挤出机。沿着挤出机纵向提供了许多进料口，方便各种物料的添加如增粘树脂、填料、抗氧剂、增塑剂(如果需要)、辐射加强剂如电子束敏化剂、和光引发剂、其它本领域了解的辅助剂。(物料的添加)无论是弹性物、增粘剂还是其它辅助剂的添加都要通过进口部分到一个或多个部分填充的传送区域。熔体泵和过滤器要么可作为挤出机内部的一部分要么可作为单独的单元以方便从混合装置中移出粘合剂和从粘合剂气流中除去不希望的杂质。
在本方法的实施中，弹性物在一控制速度下加入到混合装置的第一传送区域，这样弹性物不会完全填充该区域。弹性物在送入混合装置前，由球磨或挤出造粒机将弹性物造粒。也可以无需球磨或造粒，使用一如Moriyama挤出机将弹性物直接送入混合装置。如果弹性物造粒，最好用如滑石粉类物质处理以防颗粒的积聚。
然后弹性物从第一传送区域移至第一处理区域，素炼弹性物。第一处理区域一般设计成基本填满以素炼弹性物。此外，处理区域将弹性物传送到下一区域。可能需要将第一处理区设置成其中相互之间由传送区分开的至少两个分离的处理区。这使弹性物逐步素炼，每步之间可以冷却素炼后的弹性物。
在本发明中如果处理两种或更多的弹性物它们可一起加入到第一传送区并在第一处理区素炼。也可选择将弹性物顺序加入不同传送区，顺序素炼。当使用同一种弹性物时，也能将弹性物顺序地加入到不同传送区。
如果需要有氧处理，可将含有有效量氧气的气体如压缩空气喷射入混合装置。最好空气要么喷射到传送区域，要么喷射到两个处理区间的传送区。也可选择将气体喷射到任一处理或传送区。如果气体由压缩空气构成，气体一般在5-100(psig)(30-700KPa)压力下喷射到混合装置。表1说明了空气压力与烟片天然橡胶特性粘度的关系。天然橡胶在实施例18使用的挤出机中素炼。螺杆转速为180rpm。在整个挤出机中维持熔融温度为163℃。喷入空气，空气从挤出机区域3放出。橡胶以57.8kg/hr的速度送入挤出机。一流量计用来调整进入混合装置的空气流。另外，使用压力控制阀在挤出机内提高空气压或减小空气压。
表1压缩空气压力 流速 IV(psig) (kPa) SCFM (l/hr)60414359921.5945310359921.6430207359921.7320138359921.781069 359921.810 0 359921.82素炼最好在无一能润滑弹性物并防止其分子量降低的物质存在下进行。然而并不排除少量这类物质的存在。只需存在的量不能明显降低素炼速度。一些其它固态辅助剂如滑石、无机填料、抗氧剂和诸如此类可送入混合装置，这样在素炼中存在这些辅助剂。
素炼后的弹性物比第一处理区域通到第二传送区。与第一传送区相似，弹性物不完全填充第二传送区。将增粘剂和选择的其它添加物一起送入第二传送区。产生的混合物送到下一处理区，在那儿混合形成混合物。可使用许多种工艺将这些物料送入混合装置。例如，一恒速进料器如K-Tron失重进料器用来加入固态物料。加热的桶式出料机、齿轮泵和其它适于以一定速度输送液体的设备都可用来将液体送入混合装置。为了加料更精确以低浓度存在的添加物可与一种或多种组分预混合。
尽管实质上所有的素炼都在第一处理区进行。还有某些素炼在混合装置的后面的弹性物处理中发生。这一附加素炼可能发生在随后的传送或处理区域。在任一情况下，本发明实施中弹性物必须素炼达到的程度随使用的每种弹性物和所需的最终产品变化。通常，弹性物必须充分素炼到(i)允许随后加入的增粘剂和其它辅助剂能与之充分混合形成一混合物和(ii)使混合物以基本上既无橡胶也无可见的未混合的增粘剂和其它辅助剂的流体挤出。
一旦素炼后弹性物、增粘剂和任何其它辅助剂形成了混合物，可把这一组成看作是一粘合剂。这种粘合剂一般在处理温度下的粘度范围为500-5000泊(在1000/秒的剪切速度下测量)。以本发明的方法也可处理高粘度粘合剂。粘合剂处理温度一般为100-200℃。
粘合剂可从混合装置放出到一储存容器，以备进一步加工或使用。也可选择将其直接放出到一薄膜状的支撑物上。支撑物最好由一移动片基构成。可借助齿轮泵或其它合适设备达到足够压力，将粘合剂泵送到一涂布模头上形成一薄的粘合剂膜。模头最好是接触型模头(不是滴加模头)，模头将粘合剂涂在由托膜辊支撑的移动片基上。模头有一个弹性刮板，一圆柱形橡胶擦，或一个旋转圆金属棒，放在模头的下游一边以铺展粘合剂。模头置于混合装置的出口使涂布与混合和挤出按顺序进行。也可选择将粘合剂从混合装置放出并使用具有能使粘合剂混合物通过模头的压力的单独的挤出机。熔化泵或挤出机和熔化泵的组合将粘合剂送入涂布模头。在送入涂布模头前粘合剂可选择过滤。
涂布后粘合剂可选择暴露在辐射下例如电子束或紫外辐射下交联，以增加粘结强度。交联与涂布操作可按顺序进行，或单独进行。要选择交联的程度而且它取决于许多因素如所需的最终产物、使用的弹性物、粘合剂层的厚度等。本领域的专家都知道经过暴露到辐射获得交联的技术。
也可选择将剥离涂料涂施到片基上，可以在涂施粘合剂前也可以在使用粘合剂之后。剥离涂料在片基上可以是连续的或断续的，通常置于相对于最后涂粘合剂的片基的表面。剥离涂料要么与涂布或交联操作按顺序进行，要么单独操作。
本发明中最好使用双螺杆挤出机作为混合装置。挤出机螺杆设计成能使弹性体在添加增粘剂之前的第一处理区内素炼。另外，如果粘合剂中使用的是弹性物的混合物，最好第一处理区允许素炼和混合弹性物组分。挤出机和螺杆的第一处理区后的部分必须设计成能在弹性物中添加增粘剂和其它添加物并使弹性物与这些物质很好混合。最好螺杆如此设计以得到一均相粘合剂组合物。
要获得素炼、传送和混合，螺杆的设计遵循本领域所知的通常的惯例。即，螺杆具有一系列传送和处理区提供节流和混合单元以便能获得沿螺杆的合适流动和合适的素炼及混合。传送区可含有普通的阿基米德螺杆单元。处理区可含有捏合段、栓式混合器和其它设计的素炼、共混和混合单元。节流单元如安置了反向螺距的捏合段、反向螺距传送螺杆、一盘式单元或其它设计用以调节物料流动的装置，也可出现在处理区以确保这些单元前的处理区趋于充满物料而这些单元后的传送区仅趋于部分填充状态。
本发明中可使用各种不同的非热塑性弹性物，在本发明的实施中这些物质可单独使用或混合在一起使用。这些弹性物例子包括天然橡胶、丁基橡胶、合成聚异戊二烯、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)、聚丁二烯、聚丁烯、聚(α-烯烃)和苯乙烯-丁二烯无规共聚物橡胶。这些弹性物不同于嵌段共聚物类型的热塑性弹性物如苯乙烯-二烯嵌段共聚物，它们具有连接到一中间橡胶嵌段上的玻璃态嵌段。
本发明中所用的增粘剂最好其分子量比烃类弹性物低，Tg比烃类弹性物的高。
使用的增粘剂例子包括松香和松香衍生物、烃类增粘树脂、芳香烃树脂、脂肪烃树脂、萜烯树脂等。一般，100份(重量)弹性物配以10-200份增粘剂。
当需要一发泡粘合剂时，在低于发泡剂分解温度下弹性体中加入发泡剂。然后在此温度下混合，使发泡剂以未分解形式分布在弹性物内。最好发泡剂为粘合剂层的0.5-5％(wt)，然而如果需要，其量可上下变化。
使用的发泡剂一般在140℃或140℃以上分解，这类物质的例子包括合成偶氮-、碳酸盐-、和酰肼基分子。其中一些特殊例子是CelogenTMOT(4，4′-二磺酰肼苯醚)，HydricerdTMBIF(由碳酸化合物和聚碳酸制备)、CelogenTMAZ(偶氮(二)酰胺)和CelogenTMRA(对甲苯磺酰氨基脲)。
一旦分散，在挤出后通过加热挤出物到高于发泡剂的分解温度使发泡剂活化。发泡剂分解放出气体如N2、CO2和/或H2O，并在整个粘合剂中产生微孔结构。在粘合剂固化前或后可进行分解。
粘合剂中也可使用各种辅助剂。辅助剂例子包括抗氧剂如受阻酚、胺、以及和亚磷的过氧氢分解剂；无机填料如滑石、氧化锌、二氧化钛、氧化铝和硅石；增塑剂如《橡胶词典》K.F.Heinisch，pp.359，John wiey & SOns，New York(1974)中描述为增塑剂的物质如油类、弹性低聚物和蜡；诸如此类。一般100份重量弹性物配至多5份重量的抗氧剂；100份重量弹性物配至多50份重量的无机填料；增塑剂最多为总粘合剂量的10％(wt)。如果加入增塑剂其量不超过粘合剂总重量的10％。较好情况下增塑剂量为粘合剂组分重量的0-8.5％，最好少于弹性物重量的10％。增塑剂可以在素炼弹性体之前、之中、之后加入。无论何时加入，它都不应妨碍弹性物的有效素炼。最好不必使用增塑剂。
本发明实施中可使用各种有机或无机材料作为片基。这样的物质包括聚合的膜、金属箔、纸、纤维素膜和诸如此类。并且片基可由以毡类结构的许多纤维构成。纤维可结合形成可纺片基或无纺(即无规排列的纤维聚集体)片基。
实际上，通过本发明的方法可制备出各种PSA带。这类带子的例子包括贴封带、包装带(如密封盒子和捆扎带)、装饰带、保护带和膜、标签原纸、尿布闭合带、医用带(如医院和运动员用带子)等。另外，这一方法可用于生产在基材上有一层基于烃类弹性物的PSA的任何制品。
本发明由下列实施例子说明，但在这些例子所列出的特殊材料及其用量、其它的条件及细节并不能解释对本发明的不适当的限制。
图1和图2给出了本发明中使用的连续集混、涂布和交联设备的构造示意图。实施例1-13使用了图1所示的构造。实施例14-19使用了图2所示的构造。所有实施例使用了各种螺杆构造。图3为实施例1-18中所用螺杆示意图。图4是实施例19所用螺杆示意图。
图1和图2中应用的混合装置为Werner-Pfleiderer顺转双螺杆挤出机20。实施例1-16中使用ZSK-30型挤出机。实施例17-19中使用ZSK-90型挤出机。
挤出机20和21装备一弹性物进料漏斗22和固态物进料漏斗24和26。进料漏斗22、24和26通过连续控制进料漏斗中物料的重量达到控制挤出机20和21的进料速度。在靠近挤出机20和21的每一出料末端设置一排气孔27。
由图1所示，提供一Zenith齿轮泵计量通过过滤30和模头32的粘合剂熔体。过量的粘合剂由挤出机20产生的压力将其通过倾泄阀倾泄。涂布模头32在片基34上涂一层达到所需厚度的粘合剂，片基34绕涂布辊36运行。模头32为一带有位于孔板下游的橡皮棒、宽为6英寸(15.2cm)的模头。涂布辊为镀铬钢辊，其内通循环热水来控制温度。还提供电子束交联站。
本发明实施中使用的另一设备构造示于图2。在这一结构中，一单螺杆挤出机23被置于22螺杆挤出机21和过滤器30之间。使用单螺杆挤出机23产生足够压力将粘合剂推过过滤器30。另外，在过滤器下游使用Zeinith齿轮泵28控制到模头33的粘合剂。模头33为宽24英寸(61cm)接触挤出式模头，在模头下游边有一旋转钢棒将粘合剂涂抹在片基上。涂布辊37为一控制温度的钢辊，其上有一橡胶包覆层。整个结构的线速度自动调节以得到所需的涂布厚度。
实施例中使用的螺杆设计示于图3-4。图3中螺杆设计包含9个区域。图4中螺杆设计包含11个区域。区域1、3、5、7、9和11(如果存在)构成传送区域。区域2、4、6、8和10(如果存在)构成处理区域。每一螺杆设计中各区域的尺寸以及使用这些设计的实施例列于表II，表II螺杆设计 图3图3 图3 图4使用的实施例1-1314-1617-18 19直径(mm)30 30 9090长度(mm)11601172 3380 3382区域1(mm) 186 168 1000 482区域2(mm) 70 84 260 240区域3(mm) 154 125 440 230区域4(mm) 56 84 200 240区域5(mm) 112 122 420 260区域6(mm) 84 42 320 40区域7(mm) 94 126 100 180区域8(mm) 84 70 160 240区域9(mm) 320 351 400 360区域10(mm) - -- 240区域11(mm) - -- 870实施例1用Moriyama造粒机将NatsynTM合成聚异戊二烯(可从Goodyear Tire andRubber Co得到)造粒并撒上滑石粉。用连续控制漏斗中物料量的K-Tron失重进料器将该物质以68.0克/分的速度送入双螺杆挤出机20的区域1。通过螺杆将弹性物和滑石从区域1传送至区域2并在区域2中素炼。传送弹性物通过区域3和4，在那儿弹性物再素炼后到达区域5，从区域5抽取样品，样品在每分升0.15克(g/dl)浓度的甲苯中测定的特性粘度(IV)为2.68(g/dl)。
ArkonTMP-115氢化增粘树脂(可从Arakawa Chamical Industries.Ltd得到)与IrganoxTM1010抗氧剂(可从Ciba-Geigy Corp.得到)干混合，比例为1份抗氧剂49份增粘树脂。这一混合物以36.7克/分速度通过进料漏斗24送入螺杆20的区域5。K-Tron失重进料器用于控制漏斗24中的量、将100份重量弹性物和53份重量增粘剂送入螺杆20。粘合剂被传送通过挤出机的其余区域，传递到计量泵28。设置计量泵28(见图1)将粘合剂以46.2克/分的速度送入挤出模头32，模头32在以30英尺/分(9.1米/分)速度移动的皱纸贴封带基材上涂布宽4.74英寸(12cm)平均涂层厚度1.65mils(41μm)的粘合剂。整个挤出机中的熔体温度控制在大约150℃。涂布辊36维持90℃。螺杆转速维持在400rpm。产生的涂布后的片基构成了一PSA贴封带。实施例2重复实施例1，不同之处为在皱纸基材上涂布后，基材继续以30英尺/分(9.1米/分)速度移动，将粘合剂层暴露在剂量为6MRads的电子束辐射中，辐射后的贴封带改善了粘结强度。实施例3实施例3重复实施例1中所使用的设备和条件，不同之处为将烟片天然橡胶(可从Ore and Chemical Company，Inc.得到)磨成直径大约为1/4英寸(0.63cm)的颗粒，再撒上滑石粉。将橡胶颗粒以68.0克/分速度送入双螺杆挤出机20的区域1。弹性物和滑石从区域1传送到区域2，在那儿素炼，弹性物随后传送弹性通过区域3和4。在区域3和4中弹性物再素炼后到达区域5。从区域5抽取样品，样品在0.15g/dl甲苯中测定特性粘度为4.7dl/g。
PiccolyteTMA-135 α-蒎烯增粘树脂(可从Hercules Chemical Company，Inc得到)与IrganoxTM1010抗氧剂干混合，增粘剂和抗氧剂的量比为55∶1。每100份弹性物(重量)配55份增粘剂(重量)一起送入挤出机20。增粘剂和抗氧剂混合物以38.1克/分速度送入挤出机的区域5。混合后的粘合剂通过挤出机的其余区域，将粘合剂以46.2克/分速度供给挤出机模头，在移动速度为30英尺/分(9.1米/分)的皱纸基材上涂布宽4.75英寸(12cm)的粘合剂。在整个挤出机维持粘合剂熔体温度大约为165℃。产生的粘合带可用作贴封带。实施例4重复实施例3，不同之处为粘合剂以46.2克/分速度挤出。在移动速度为30英尺/分(9.1米/分)的厚度为1.5mil(37μm)聚(对苯二甲酸乙二酯)基材上涂布4.75英寸(12cm)宽粘合剂。产生的涂布后片材以30英尺/分(9.1米/分)速度连续移动，粘合剂层暴露在剂量为5MRads的电子束辐射中。未辐射和辐射后的SPA带子都可用作保护带。辐射后带子改善了粘结强度。实施例5重复实施例3，不同之处涂布后，PSA带以30英尺/分(9.1米/分)速度连续移动，粘合剂层暴露在剂量为3MRads的电子束辐射中，产生的辐射后带子改善了粘结强度。实施例6重复实施例1，变动之处为将造粒的NatsynTM2210和磨过的烟片天然橡胶用不同进料漏斗送入双螺杆混合机20的区域1，NatsymTM2210以34.2克/分速度送入。天然橡胶以34.0克/分速度送入。弹性物和滑石从区域1送入区域2，在那儿素炼弹性物。
PocclyteTMA-135增粘剂与IrganoxTM1010抗氧剂以55∶1比例预混合，混合物以38.1克/分速度送入挤出机区域5，每100份弹性物(重量)配55份增粘剂(重量)一起送入挤出机20。粘合剂传送通过挤出机的其余区域，以46.2克/分速度传送入挤出模头。在线速30英尺/分(9.1米/分)的厚1.5mils(38μm)宽4.74英寸(12cm)的聚酯膜上涂布形成厚1.6mils(40μm)的粘合剂层。整个挤出机中维持熔体温度大约165℃。产生的PSA带可用作保护带。实施例7重复实施例6，不同之处为涂布后，PSA带以30英尺/分(9.1米/分)速度连续移动，粘合剂层暴露在剂量为6MRads的电子束辐射中，产生的PSA带改善了粘结强度。实施例8重复实施例1，变动之处为使用Moriyama造粒机将控制Mooney粘度的天然橡胶(SMR CV60)(可从The Ore and Chemical Company，Inc.得到)造粒，撒上滑石粉。相似的，将BudemTM1207顺式聚丁二烯，(可从Goodyear Tire& Rubber Company，Inc得到)造粒，撒上滑石粉。两种弹性物从不同加料漏斗送入22螺杆混合机20的区域1，CV60天然橡胶的送入速度为31.9克/分。Bu-deneTM1207的送入速度为36.5克/分。弹性物和滑石从区域1传送到区域2，在那儿素炼弹性物。
PentalynTMH松香酯增粘剂(可从Hercules Chemical Company，Inc得到)与IrganoxTM1010抗氧剂以65.7∶1的质量比干混合。混合物以45.6克/分速度送入双螺杆混合机的区域5。每100份重量的弹性物配66份重量的增粘剂一起加入到挤出机10，粘合剂被传送通过挤出机的其余区域，并以46.1克/分速度供给挤出模头。在一皱纸贴封带基材上涂布厚度为1.6mils(40μm)的粘合剂。片基以30英尺/分(9.1米/分)速度移动，涂布宽度为4.75英寸(12cm)。整个挤出机维持熔体温度大约为150℃。产生的粘合带可用作PSA贴封带。实施例9重复实施例8，不同之处为涂布后，PSA带以30英尺/分(9.1米/分)速度连续移动，粘合剂层暴露在剂量为4MRads的电子束辐射中，产生的PSA带改善了粘结强度。实施例10重复实施例1，变动之处为使用实施例3中描述的磨粉的烟片天然橡胶、Ameripol/Synpol 1011苯乙烯-丁二烯无规共聚物橡胶(SBR)，(可从Ameripol/Synpol Company得到)。使用Moriyama系统对SBR造粒和滑石涂布。两种橡胶从不同进料漏斗一起送入双螺杆混合机的区域1。天然橡胶以34.0克/分速度送入。SBR以34.2克/分速度送入。弹性物和滑石从区域1被传送到区域2，在那儿素炼弹性物。
EscorezTM1304石油衍生粘性树脂(可从Exxon Research & EngineeringCo.)与IrganoxTM1010抗氧剂以50∶1的比干混合。混合物以34.9克/分速度送入双螺杆混合机的区域5。每100份重量弹性物配50份重量增粘剂一起送入挤出机20。粘合剂被传送通过挤出机其余部分并以46.1克/分速度供给挤出模头。在以30英尺/分(9.1米/分)速度移动的宽4.75英寸(12cm)的皱纸贴封带基材上涂布粘合剂，得到平均厚度为1.6mils(40μm)的粘合剂层。整个挤出机熔体温度维持在大约140℃，产生的粘合剂带可用作PSA贴封带。实施例11重复实施例10，不同之处为涂布后，PSA带以30英尺/分(9.1米/分)速度连续移动，粘合剂层暴露在剂量为6MRads的电子束辐射中，产生的PSA带改善了粘结强度。实施例12重复实施例1，不同之处为可控Mooney粘度的天然橡胶(CV60)用Moriyama造粒机造粒并撒上滑石粉。弹性物以68.4克/分速度加入到挤出机区域1。弹性物和滑石从区域1传送到区域2，在那儿素炼。弹性物和滑石被传送通过区域3和4。在那儿再次素炼。从区域5抽以样品，当在0.15g/dl下测量，样品在甲苯中的IV为3.5dl/g。
EscorezTM1304增粘树脂与IrganoxTM1010抗氧剂和氧化锌按下面的量干混合。
组分 wt％EscorezTM1304 78.2氧化锌 20.8IrganoxTM1010 1.0这一混合物以70.6克/分速度加到双螺杆混合机的区域5。每100份重量的弹性物配以81份重量的增粘剂一起加到挤出机20。通过一喷射口(未标出)将白矿物油加入到挤出机的区域7。Zenoth齿轮泵将油从一敞开式不锈钢容器中送到挤出机。每100份重量弹性物配12份重量的油一起加入到挤出机。产生的粘合剂含有5.6％(wt)的油。粘合剂通过挤出机的其余区域并以104克/分速度供给挤出模头。在一以30英尺/分(9.1米/分)移动的棉织物基材上涂布宽4.75英寸(12cm)的粘合剂，形成平均厚度为3.6mils(91μm)的粘合剂层。整个挤出机维持熔体温度大约为165℃。产生的粘合剂带可用作医用带。这类带子包括其粘合剂层都是多孔的。这样的多孔可使汗水和皮肤油脂从带子中通过。实施例13重复实施例12，不同之处为涂布后，PSA带以30英尺/分速度连续移动，使用一175KV加速电压使粘合剂层暴露在剂量为2MRads的电子束辐射中，产生的PSA带改善了粘结强度。粘合剂层仍保持多孔。实施例14将皱纹烟片天然橡胶磨碎成直径大约为1/4英寸(0.63cm)颗粒，撒上滑石粉。这一混合物以68.0克/分速度送入双螺杆挤出机的区域1，区域2到区域4维持温度为168℃。区域5以后熔体温度维持在110℃。空气喷入挤出机区域3并从区域3放空。调整压力和流速，以获得在0.15g/dl测定时在甲苯中IV为2.1dl/g橡胶(按从区域5抽取样品的测量方法)。挤出机转速为320prm。Es-corezTM1310增粘剂与从Mitsui Petrochemical得到的Bismaleimide M-20以65∶1重量比混合。随后混合物以44.9克/分速度加入区域5。每一100份重量弹性物配65份重量的增粘剂一起加入。二氧化钛以6.1米/分速度加入区域7。液态亚磷酸三甲苯酯以2.0克/分速度加到区域9，液态亚磷酸三苯酯以0.3克/分速度加到同一区域。结果在粘合剂中总液态组分占2％。用一带有弹性钢叶片的模头将混合后的粘合剂涂布在一皱纸粘封带基材上。片基以60英尺/分(18.2米/分)速度移动，粘合剂涂布厚度为1.5mils(38μm)。将移动的片基上粘合剂层暴露在由剂量为2Mrads的165KV加速电压下操作的电子束中，接受辐射。产生的辐射过的PSA带可作用贴封带。实施例15用Moriyama造粒机将可控粘度天然橡胶(SMR CV60)造粒并以68.0克分速度送到挤出机的区域1。设定挤出机转速为470rpm。调整区域3的空气压和流速以得到当在以0.15g/dl浓度测定时IV为1.5dl/g的橡胶(按从区域5抽取样品的测定方法)。区域2到区域4温度维持在195℃。区域5之后熔体温度维持在100℃。从Goodyear得到的Wingtack Plus增粘树脂与从Ciba-Geigy得到的IrganoxTM1010以40.1∶1.3的重量比混合。混合物以50.5克/分速度加到区域5。每100份重量弹性物配72份重量增粘剂一起加入。混合后的粘合剂被涂布到厚2mils(51μm)的双轴取向聚丙烯薄膜，涂布厚度为1.5mils(38μM)。片材以30英尺/分(9.1米/分)速度运转。产物可用作包装带。实施例16重复实施例15，不同之处为涂布后，PSA带以30英尺/分(9.1米/分)速度连续移动，粘合剂层暴露在剂量为9MRads的电子束辐射中，产生的PSA带增加了粘结强度。实施例17CV60天然橡胶磨碎并撒上滑石粉。橡胶以116磅/小时(52.7公斤/小时)的速度加到区域1。挤出机螺杆在225rpm下操作。弹性物和滑石从区域1转送到区域2并在区域2素炼。EscorezTM1304增粘剂以34.8磅/小时(15.8公斤/小时)速度加到区域3。另外的EscorezTM1034以59.2磅/小时(26.9公斤/小时)速度加到区域5。IrganoxTM1010以1.2磅/小时(0.55公斤/小时)速度随增粘剂流一起加到区域5。氧化锌以24.9磅/小时(11.3公斤/小时)加入区域5。每100份重量弹性物配81份重量增粘剂、21份重量氧化锌一起加到挤出机。白矿物油以13.9磅/小时(6.3公斤/小时)加到区域7。产生的粘合剂含有5.6％(wt)的油。粘合剂供给宽为24英寸(61cm)的在其下游边带有一旋转钢棒的接触挤出模头，在片基上涂布粘合剂。粘合剂以250磅/小时(113.6公斤/小时)速度供给并在宽为24英寸(61cm)的棉织物基材上涂布。自动调节线速以得到厚度为3.7mils(94μm)的粘合剂涂层。整个挤出机中维持熔体温度大约为130℃。得到PSA带可用作多孔医用带。实施例18
重复实施例17，不同之处为涂布后，PSA带以可自动调节速度连续移动，以维持粘合剂层厚度为3.7mils(94cm)。移动的粘合剂层顺序暴露在剂量为5MRads电子束辐射中。辐射后的PSA带保持多孔并改善粘结强度。实施例19磨碎的皱纹烟片天然橡胶以79.35磅/小时(36公斤/小时)加到双螺杆混合机的区域1。空气喷入区域3并从区域3放出。调节空气压力和流速，以获得当在0.15克/分浓度测定时在甲苯中橡胶的IV为2.0dl/g(按从区域7抽取样品的测定方法)。螺杆转速为150rpm，在区域2到5的挤出机壁温维持200°F(93℃)。
EscorezTM1304增粘树脂以68.2磅/小时(31公斤/小时)速度加到区域9，二氧化钛以1.6磅/小时(0.7公斤/小时)速度加到区域9。IrganoxTM1010以0.8磅/小时(0.36公斤/小时)速度加到区域9，区域7到区域11的挤出机壁温维持250F(121℃)。泵式挤出机和输送管线也维持250F(121℃)。粘合剂以150磅/小时(68.1公斤/小时)供给模头，并在皱纸贴封带基材上涂布。自动调节线速以得到2mils(51μm)的涂层厚度，移动片基的粘合剂层顺序暴露在剂量为4MRads的电子束辐射中。PSA带用作贴封带。
尽管根据专门实施例描述了本发明，并不指定本发明限于那些实施例。本发明而是由权利和等效物来定义。实施例20CV60天然橡胶用Moryama造粒机造粒并撒上滑石粉。造粒后的CV60以68.0克/分速度送入挤出机区域1。弹性物被从区域1传送到区域2进行素炼。
EscorezTM1304增粘树脂与IrganoxTM1010抗氧剂和CelogemTMOT以下列配比干混合组分 wt％EscorezTM1304 96.7IrganoxTM1010 1.1CelogenTMOT 2.2这一混合物以63.2克/分速度加到双螺杆混合机区域5。粘合剂被传送通过挤出机其余区域并以46.1克/分速度供给挤出模头。在以30英尺/分(9.1米/分)移动的皱纸贴封带基材上涂布宽4.75英寸(12cm)平均厚度为1.6mils(40μm)的粘合剂。整个挤出机维持混合粘合剂的熔体温度低于140℃。得到PSA带以30英尺/分(9.1米/分)速度继续移动，粘合剂层顺序暴露在剂量为3MRads的电子束辐射中。
产生的粘合剂带一部分卷成一卷并在150℃(300°F)下加热1分钟以分解CelogenTMOT。用滚球式粘度(RBT)试验测试发泡的和未发泡的粘合剂带样品的快速抓取性能。这一测试按下述进行RBT在《压敏带测试方法》，10th Edotion，Pressure-Sensitive TapeCouncil，401，North Michigan Avenue，Chicago，Illinois 60611-4267中描述了RBT试验。这一试验在该书中称为PSTC-6。这一试验测量一小钢球从一固定高度的倾斜平板上加速落下后，在一水平放置的胶带表面的样品上穿行的距离；在粘合剂表面粘附时间越短，钢球减速就越快，钢球停止前在胶带表面穿行的距离也就越短。具有较好适型性和较短附着时间的胶带显示出较低的滚球粘着值。这一试验可用一7/16″(11.1mm)直径的7gm球在两种温度条件下进行。这些结果为
由此看出发泡带显示出比未发泡小的RBT值，这反映发泡处理改善粘合剂表面适型性。实施例21将CV60天然橡胶和Ameripol/SynpolTM1011A苯乙烯-丁二烯用Moriya-ma造粒机造粒，撒上滑石粉。利用不同的进料漏斗将两种橡胶都加到双螺杆混合物的区域1，CV60加入速度为37.4克/分，苯乙烯-丁二烯加入速度为30.6克/分。弹性物和滑石从区域1传送到区域2并素炼。
EscorexTM1304增粘树脂与IrganoxTM1010抗氧剂、三氧化钛着色剂和CelogenTMOT以下列配比干混合组分 wt％EscorexTM1304 91.7IrganoxTM1010 1.7二氧化钛TM3.3CelogenTM3.3
这一混合物以40.8克/分速度加到双螺杆混合机的区域5。粘合剂被传送通过挤出机的其余区域并以46.1克/分速度供给挤出模头。在以30英尺/分(9.1米/分)速度移动的皱纸贴封带基材上涂布宽4.75英寸(12cm)平均厚度为1.6mils(40μm)的粘合剂。整个挤出机维持混合后粘合剂熔体温度低于140℃。PSA带以30英尺/分(9.1米/分)速度连续移动，粘合剂层顺序暴露在剂量为4MRads的电子束辐射中。
产生的粘合带的一部分卷成卷，在150℃(300°F)下加热1分钟以分解Cel-ogenTMOT。随后对发泡和未发泡带的样品进行RBT值测定。结果如下
实施例22实施例20描述的粘合剂涂布在皱纸贴封带基材上并顺序进行电子束交联。一部分带子按实施例20涂布但不进行电子束交联。随后将未交联带子卷展开，以15英尺/分(4.6米/分)速度从两个电加热板间通过，这样带子被加热到230°F(160℃)以发泡粘合剂。随后发泡带继续移动并暴露在剂量为4MRads电子束辐射中。对发泡和未发泡带的样品进行RBT值测试。结果如下
实施例23将如实施例21所述的粘合剂涂布在皱纸贴封带基材上并在4MRads电子束中交联。取一部带子不进行电子束交联。将未交联带子卷展开，以15英尺/分(4.6米/分)速度从两个电子加热板间通过，这样带子被加热到230°F(160℃)以发泡粘合剂。随后发泡带以15英尺/分(4.6米/分)速度继续移动，粘合剂层暴露在剂量为4MRads电子束辐射中。对发泡和未发泡带的样品进行RBT值测试。结果如下
权利要求
1.一种从非热塑性烃类弹性物制备发泡的、非热固性压敏粘合剂的无溶剂热熔融方法，包括下面步骤(a)将非热塑性烃类弹性物加到一连续混合装置，该装置有一系列交替的传送和处理区域，处理区域能素炼和混合，(b)将一化学发泡剂加入连续混合装置并将发泡剂混合到非热塑性弹性物中，(c)维持非热塑性弹性物和发泡剂的温度低于发泡剂的分解温度，(d)将非热塑性弹性物和发泡剂的混合物从连续混合装置中放出；和(e)将放出的混合物加热到高于发泡剂分解温度，释放出气体，在非热塑性弹性物中产生微孔结构并形成发泡压敏粘合剂。
2.权利要求1的方法进一步包括在步骤(e)以后使弹性物交联的步骤。
3.权利要求1的方法也进一步包括在步骤(d)以后和步骤(e)以前使弹性物交联的步骤。
4.权利要求1的方法其特征在于使用了少于弹性物重量的10％的增塑剂。
5.权利要求1的方法其特征在于步骤(c)在低于140℃下进行。
6.权利要求1的方法其特征在于发泡剂为非热塑性弹性物重量的0.5-5％。
7.权利要求1的方法其特征在于发泡剂为偶氮-碳酸盐，或酰肼基分子。
8.权利要求7的方法其特征在于发泡剂从下列中选择，4，4′-二磺酰肼苯醚，偶氮(二)羰酰胺，对甲苯磺酰氨基脲和由碳酸化合物和聚碳酸制备的物质。
9.权利要求1的方法其特征在于素炼非热塑性弹性物后，在非热塑性弹性物中加入增粘剂。
10.权利要求1的方法制备的压敏粘合剂层的压敏粘合剂带，该压敏粘合剂层由非热塑性弹性物，通过化学起泡剂的热分解形成的大量微孔和任选的一种增粘剂构成。
全文摘要
一种用于由增粘非热塑性烃类弹性物制备一发泡的、非热固性压敏粘合剂的无溶剂热熔融方法。该方法使用了一连续混合装置(20)，装置具有一系列交替的传送和处理区域。在处理区域素炼和混合物质。以本方法可将具有高分子量的非热塑性弹性物混合成粘合剂。
文档编号C09J7/02GK1143972SQ95192161
公开日1997年2月26日 申请日期1995年2月9日 优先权日1994年3月21日
发明者T·D·布雷达和, H·W·莱佛特, R·L·史密斯, R·E·贝内特, D·J·亚鲁索, D·C·芒森, A·R·普莱培斯 申请人:美国3M公司