用於織物‑彈性體粘合的方法與流程

2023-10-04 03:47:19

已描述使用聚烯烴樹脂分散液粘合聚烯烴彈性體與織物。舉例來說，JP2002-012812披露用於在織物上施用皮膚塗層的水性聚烯烴分散液。然而，現有技術並未披露在本申請案中所披露的單組分粘合劑配製物。本發明解決的問題是提供織物與彈性材料的良好粘合。技術實現要素：本發明提供用於使織物與聚烯烴彈性體粘合的方法；所述方法包含對織物施用：(a)10到90重量％熱塑性聚合物的水性分散液；和(b)10到90重量％松香的水性分散液，其中百分比是基於熱塑性聚合物和松香的總乾重。具體實施方式除非另外規定，否則百分比是重量百分比(wt％)並且溫度以℃為單位。對室溫(RT)或環境溫度的參考表示20-25℃的溫度；除非另外說明，否則製備和測試是在環境溫度下進行。單體殘基的重量百分比是以聚合物中單體殘基的總重量計。聚合物和松香的重量百分比是以乾重計。織品優選是合成織物，即包含至少40重量％，優選至少50重量％，優選至少60重量％，優選至少70重量％，優選至少80重量％，優選至少90重量％合成聚合物的織物。優選合成織物包括包含聚醯胺纖維(例如NYLON)或聚酯纖維(優選聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET))的織物。織物優選具有100到500，優選150到400，優選200到350克/平方米(g/m2)的重量。聚烯烴彈性體是一種聚合物或共聚物，其包含至少一種非極性(即，僅含有碳和氫)的基於烯烴的聚合物。每種至少一種非極性的基於烯烴的聚合物包含至少50重量％烯烴單體的聚合單元和非極性組分(即，含有除碳和氫以外的元素的單體單元)。優選的是，非極性的基於烯烴的聚合物包含丙烯/α-烯烴共聚物，優選丙烯/乙烯共聚物，和以下各者中的至少一個：(i)苯乙烯嵌段共聚物，(ii)均質分支鏈乙烯/α-烯烴共聚物，(iii)烯烴嵌段共聚物和(iv)無規聚丙烯共聚物。中間泡沫層優選包含丙烯/α-烯烴共聚物和組分(i)-(iv)中的至少兩種、三種或全部四種。至少一種非極性的基於烯烴的聚合物可包含單丙烯/α-烯烴共聚物或兩種或更多種丙烯/α-烯烴共聚物的摻合物。類似地，(i)苯乙烯類嵌段共聚物，(ii)均質分支鏈乙烯/α-烯烴共聚物，(iii)烯烴嵌段共聚物和(iv)無規聚丙烯共聚物中的每一種可以純淨形式存在或以兩種或更多種共聚物的摻合物形式存在。至少一種非極性的基於烯烴的聚合物還可以包含一或多種任選的添加劑，如加工助劑、延長劑、封閉劑、顏料和/或染料、抗氧化劑、UV穩定劑和/或吸收劑、阻燃劑、填充劑(如滑石、碳酸鈣)等。優選的是，所述至少一種非極性的基於烯烴的聚合物包含至少30，優選至少40，優選至少50重量百分比(wt％)丙烯/α-烯烴共聚物。所述至少一種極性的基於烯烴的聚合物中的丙烯/α-烯烴共聚物的最大量優選不超過90，優選不超過80，優選不超過70重量％。除可歸因於起泡過程的氣體和副產物以外，中間泡沫層可在成分上與頂部皮膚層相同。所述至少一種極性的基於烯烴的聚合物中(i)苯乙烯類嵌段共聚物，(ii)均質分支鏈、直鏈乙烯/α-烯烴共聚物，(iii)烯烴嵌段共聚物和(iv)無規聚丙烯共聚物的總量優選是至少10，優選至少20，優選至少30重量％。中間泡沫層中(i)苯乙烯類嵌段共聚物，(ii)均質分支鏈乙烯/α-烯烴共聚物，(iii)烯烴嵌段共聚物和(iv)無規聚丙烯共聚物的最大總量優選不超過70，優選不超過60，優選不超過50重量％。丙烯/α-烯烴共聚物優選表徵為具有實質上等規丙烯序列。「實質上等規丙烯序列」意指通過13CNMR測量，序列具有大於0.85；優選大於0.90；優選大於0.92；優選大於0.93的等規三單元組(mm)。等規三單元組在所屬領域中是眾所周知的並且在例如美國專利案5,504，172和國際公開案第WO00/01745號中描述，其是指通過13CNMR光譜測定，就共聚物分子鏈中的三單元組單元來說的等規序列。丙烯/α-烯烴共聚物優選具有在0.1到25g/10min範圍內的熔體流動速率(MFR)，根據ASTMD-1238(在230℃/2.16Kg下)測量。這一範圍包括和披露從0.1到25g/10min的所有個別值和子範圍；舉例來說，MFR可以從下限0.1g/10min、0.2g/10min或0.5g/10min到上限25g/10min、15g/10min、10g/10min、8g/10min或5g/10min。舉例來說，丙烯/α-烯烴共聚物可具有0.1到10g/10min範圍內的MFR；或丙烯/α-烯烴共聚物可具有0.2到10g/10min範圍內的MFR。在一個優選實施例中，丙烯/α-烯烴是丙烯/乙烯共聚物。優選的是，丙烯/α-烯烴共聚物具有0.85到0.89g/cc的密度。本文中包括和披露從0.85到0.89g/cc的所有個別值和子範圍；舉例來說，密度可以從下限0.85、0.86、0.87或0.88g/cc到上限0.855、0.865、0.875、0.885或0.89g/cc。舉例來說，密度可以是0.85到0.89g/cc，或在替代方案中，0.85到0.87g/cc，或在替代方案中，0.87到0.89g/cc，或在替代方案中，0.86到0.888g/cc。丙烯/α-烯烴優選是丙烯/乙烯共聚物。丙烯/α-烯烴共聚物包含來源於丙烯和一或多種α-烯烴共聚單體的單元。用於製造丙烯/α-烯烴共聚物的例示性共聚單體是C2到C10α-烯烴；例如C2、C4、C6和C8α-烯烴。丙烯/α-烯烴共聚物包含1到30重量％一或多種來源於一或多種α-烯烴共聚單體的單元。丙烯/α-烯烴共聚物具有3.5或更低；或3.0或更低；或1.8到3.0的分子量分布(MWD)，定義為重量平均分子量除以數目平均分子量(Mw/Mn)。在另一實施例中，丙烯/α-烯烴是丙烯/乙烯共聚物。這類丙烯/α-烯烴共聚物進一步描述於美國專利案6,960,635和6,525，157中。這類丙烯/α-烯烴共聚物可以商標名VERSIFYTM從TheDowChemicalCompany購得，或以商標名VISTAMAXXTM從ExxonMobilChemicalCompany購得。優選的是，以上組分(a)中的熱塑性聚合物是C2-C8(優選C2-C4)脂肪族α-烯烴的均聚物或共聚物，如乙烯、丙烯、1-丁烯等，或其組合；α-烯烴的官能化(順丁烯二酸酐和/或羧酸)均聚物或共聚物；C2-C8(優選C2-C4)脂肪族α-烯烴與苯乙烯的共聚物；聚氨基甲酸酯；環氧化物，或其組合。如本文中所使用，術語用酸酐和/或羧酸官能化的基於烯烴的聚合物是指內部或上面接枝有順丁烯二酸酐和/或羧酸官能團的基於烯烴的聚合物。接枝反應描述於例如美國專利案8,450,430和7,763,692中。或者，官能團可存在於共聚物中(即，羧酸官能團)，其與烯烴單體共聚合以形成基於烯烴的聚合物。尤其優選的熱塑性聚合物包括例如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物(優選具有不超過35重量％的苯乙烯含量)和經順丁烯二酸酐改性的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物。優選的是，熱塑性聚合物的Mw是20,000到100,000；優選是至少25,000，優選是至少30,000；優選不超過85,000，優選不超過70,000。優選的是，熱塑性聚合物是苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物，其具有等於或小於35重量％的苯乙烯含量，並且優選楊氏模數(Young′smodulus)等於或小於10MPa。本文中包括和披露等於或小於10MPa的所有個別值和子範圍；舉例來說，熱塑性彈性體的楊氏模數可以等於或小於10MPa，或在替代方案中，等於或小於9MPa，或在替代方案中，等於或小於8MPa，或在替代方案中，等於或小於6MPa，或在替代方案中，等於或小於4MPa。在一個優選實施例中，熱塑性聚合物的楊氏模數不小於0.5MPa。本文中包括和披露等於或小於35重量％的苯乙烯含量的所有個別值和子範圍。舉例來說，苯乙烯含量可以從上限35重量％，或在替代方案中，30重量％，或在替代方案中，25重量％開始。優選的是，聚苯乙烯飽和聚丁二烯-聚苯乙烯和聚苯乙烯飽和聚異戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物包含具有5,000到35,000的數目平均分子量的聚苯乙烯末端嵌段和具有20，000到170，000的數目平均分子量的飽和聚丁二烯或飽和聚異戊二烯中間嵌段。飽和聚丁二烯嵌段優選具有35-55％1，2-構形並且飽和聚異戊二烯嵌段優選具有大於85％1，4-構形。如果共聚物具有直鏈結構，那麼苯乙烯類嵌段共聚物的總數目平均分子量優選是30,000到250,000。這類嵌段共聚物優選具有10重量％到30％，優選10重量％到20重量％的平均聚苯乙烯含量。優選熱塑性聚合物的水性分散液含有分散劑。在一個優選實施例中，分散劑是C18-C32脂肪族羧酸，優選是C18-C28脂肪族羧酸，優選是C20-C26脂肪族羧酸。在本發明的一個優選實施例中，分散劑是烯烴-丙烯酸共聚物，優選是具有10重量％到30重量％、優選15重量％到25重量％丙烯酸的烯烴-丙烯酸共聚物。在本發明的優選實施例中，也可以使用其它材料作為分散劑，如部分水解的聚乙烯醇、苯乙烯順丁烯二酸酐共聚物、順丁烯二酸酐改性的聚乙烯、聚丙烯，或聚烯烴共聚物、順丁烯二酸酐改性的苯乙烯-二烯嵌段共聚物，或其混合物。任選地，常規陽離子性、離子性或非離子性表面活性劑可與上述聚合分散劑組合使用。優選的是，熱塑性聚合物的水性分散液包含30到70重量％熱塑性聚合物(以水性分散液的總重量計)，優選40到60重量％，優選45到55重量％。當分散劑是C18-C32脂肪族羧酸時，以熱塑性聚合物的重量計，其優選以2到10重量％，優選2到8重量％，優選3到7重量％的量存在。當分散劑是烯烴-丙烯酸共聚物時，以熱塑性聚合物的重量計，其優選以15到35重量％，優選20到30重量％，優選22到28重量％的量存在。優選的是，水性分散液實質上不含有機溶劑，即以總分散液重量計，其含有小於3重量％，優選小於2重量％，優選小於1重量％，優選小於0.5重量％，優選小於0.2重量％，優選小於0.1重量％有機溶劑。優選的是，可以所述界限存在於水性分散液(由熱塑性聚合物的製備)或組合物中的溶劑是烴基溶劑，優選是芳香族溶劑，優選是甲苯。優選的是，熱塑性共聚物和松香的組合水性分散液包含至少20重量％，優選至少30重量％，優選至少35重量％，優選至少40重量％；優選不超過80重量％，優選不超過70重量％，優選不超過65重量％，優選不超過60重量％熱塑性聚合物，百分比是以乾燥熱塑性聚合物和松香的總重量計。優選的是，熱塑性共聚物和松香的水性分散液包含至少20重量％，優選至少30重量％，優選至少35重量％，優選至少40重量％；優選不超過80重量％，優選不超過70重量％，優選不超過65重量％，優選不超過60重量％松香，百分比是以乾燥熱塑性聚合物和松香的總重量計。優選的是，水性松香分散液包含松香酯樹脂、非氫化脂肪族C5樹脂、氫化脂肪族C5樹脂、芳香族改性的C5樹脂、萜類樹脂、氫化C9樹脂或其組合，其中「C5」和「C9」是指所用起始物質中碳原子的數量。優選的是，松香具有25到180℃，優選65到160℃，優選90到140℃的軟化點。優選的是，松香的密度是0.92g/cc到1.06g/cc且熔融粘度在175℃下小於1000帕斯卡秒(Pa·s)。優選的是，松香重均分子量(Mw)是300到2，000。優選的是，松香實質上不含有機溶劑，如上文關於熱塑性聚合物所定義。優選的是，熱塑性共聚物和松香的水性分散液(統稱為「粘合劑」)在室溫下混合在一起，優選使用常規混合設備。在室溫下在織物襯底上塗布粘合劑。織物上粘合劑的塗層厚度優選是2到30微米，優選是4到15微米，優選是5到10微米。優選的是，乾燥經塗布的織物以移除水，優選在烘箱中在低於150℃，優選低於140℃，優選低於130℃，優選低於120℃；優選至少100℃，優選至少110℃的溫度下。經塗布的乾燥織物與聚烯烴彈性體層合，優選在80到180℃，優選100到160℃，優選115到155℃的溫度下。優選的是，在層合期間的壓縮力是2到50kN，優選4到25kN，優選8到20kN。實例·塗布程序1)在印刷紙上通過膠帶固定織物(尺寸是約20×19cm)。2)將來自步驟1的樣品固定到塗布機上。選擇線杆。固定杆並且留下膠布的空間以固定膠。3)在具有覆蓋膠帶的區域上添加足夠的粘合劑。4)啟動發動機並且快速施用膠粘劑。5)釋放線杆並且將其快速清潔。取出樣品並且將其放入罩蓋中約5分鐘並且接著移至熱烘箱中在80-120℃下保持2分鐘。6)取出樣品並且放入罩蓋中並且使其冷卻到室溫。7)測試塗層重量(15-20gsm)並且收集樣品。·層合程序1)應在層合之前製備POE薄片。2)將熱壓機設定在所需溫度(例如120℃)、壓力(例如500kg)下。將PET襯墊放在壓機的底部平臺上。在設定溫度下關閉平臺。3)將POE薄片(15x15cm)放在織物的經底塗的側面的頂部上。在層合物的一個開始部分中，在薄片與織物之間插入紙條以便在層合之後易於釋放。4)打開壓機並且將POE//織物放到板上。用鋁箔覆蓋POE薄片以防止POE粘住平臺。快速關閉壓機。5)開始計時並且在設定時間(30-60s)打開壓機。6)取出樣品並且使其在室溫下冷卻，同時使箔側面向下對著實驗臺表面。7)移除箔並且收集樣品。A)原料·織物：在本研究中使用的織物是典型市售黑色PET織物。·POE薄片：POE薄片由Dow產品XUS57551(0.87g/cc，3.35MFR)製成，其是INFUSETM與VERSIFYTM的摻合物。·水性分散液1-1：分散液的基底樹脂是FUSABONDC250，一種經順丁烯二酸酐(MAH)改性的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)共聚物，並且分散液的表面活性劑封裝是DMEA中和的乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物。分散液1-1的平均粒度是約550nm，固體含量是50.0重量％並且粘度是約380cp。·水性分散液1-2：分散液的基底樹脂是KRATONG1643，一種苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物，其苯乙烯含量是16.6-20.6％，並且分散液的表面活性劑封裝是DMEA中和的乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物。分散液1-2的平均粒度是約960nm，固體含量是50.0重量％並且粘度是約295cp。·水性分散液2：使用水性松香分散液作為增粘劑分散液，並且分散液的表面活性劑封裝是DMEA中和的乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物。分散液2的平均粒度是約550nm，固體含量是50.0重量％並且粘度是約580cp。注意：所有上文提及的水性分散液是使用Dow的機械分散液技術生產。B)粘合劑製備和應用1)粘合劑配製上述FUSABONDC250分散液(水性分散液1-1)或SEBS(水性分散液1-2)和松香分散液(水性分散液2)在攪拌下，在設計的質量比下冷摻合。在塗布和層合試驗之前，關於平均粒度測試摻合物的穩定性，並且測試目的是確保不存在相分離問題。2)塗層和層合根據上述過程，用所製備的粘合劑塗布織物，接著將經塗布的織物置放於烘箱中在120℃下保持3分鐘，以用於水分蒸發和薄膜形成目的。接著使用壓縮模製器在115℃下將經塗布的織物與POE薄片層合在一起，其中壓力是4kN。3)剝離強度測試(ASTMD751-06，ASTMD2724-03)將層合的POE到PET織物樣品切割成3cm×15cm矩形樣品並且使用Instron通過180度剝離測試來測量剝離強度，其中十字頭速度是300mm/min。記錄平均負載(kgf)並且計算平均剝離強度(Kgf/3cm)。C)實例說明松香分散液是以商標名ROSINGLYCEROLESTER202出售的水性松香酯膠。實例1水性FUSABONDC250/松香分散液(固體質量比，50/50)摻合物；其中固體含量是45.0重量％。實例2水性KRATONG1643/松香分散液(固體質量比，50/50)摻合物；其中固體含量是45.0重量％。比較實例1水性FUSABONDC250分散液，其中固體含量是45.0重量％。比較實例2水性KRATONG1643分散液，其中固體含量是45.0重量％。比較實例3水性松香分散液，其中固體含量是45.0重量％。D)結果和論述表1展示通過使用不同粘合劑製備的層合樣品的粘合強度。也呈現空白樣品(POE薄片與織物直接層合，兩者之間無任何粘合劑)。表1樣品平均剝離強度(Kgf/3cm)實例12.49實例22.71比較實例10.84比較實例20.82比較實例30.12空白0.48觀察結果：·從表1觀察到，實例展示超過2.0Kgf/3cm的剝離強度，其可符合剝離強度要求，但比較實例不符合效能要求。·相信SEBS或EVA-g-MAH分散液和松香分散液的摻合物在塗布過程期間對織物結構具有良好滲透，並且在乾燥過程之後充當熱熔融粘合劑。松香可以是基底樹脂的有效增粘劑，並且出人意料的協同作用增強粘附作用。結論：本發明的實例(SEBS或EVA-g-MAH分散液和松香分散液的摻合物)提供效能與成本(包括環境效益)的良好平衡。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp