熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物的製作方法

2023-06-25 03:13:41

專利名稱:熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物，尤其是關於一種通過將含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚而製得的熱熔型水分散性共聚多酯樹脂組合物。
背景技術：
一般地，印刷後的膜用於通過包裝內容物並使用諸如熱封方法完成的包裝應用。然而，由於大部分膜都由樹脂組合物製成，因此不可能在膜表面直接印刷，也很難單獨對膜進行熱封。為了解決這些問題，已經使用例如包括將樹脂組合物與另一種樹脂組合物共擠出的方法或者將另一種樹脂組合物施用於膜表面的方法。然而，在這些方法中出現了各種問題。關於這些問題，由於膜和與膜共擠出或施用於膜上的樹脂組合物之間的收縮量不同，會在膜中形成皺褶。此外，由於物理性能如對印刷油墨組合物的親合性以及熱封性能差，施用表面還易於破碎。另外，施用膜的透明度或光澤度低，並且不可能使用諸如熔解的方法對施用的樹脂組合物進行再加工，因此不可能回收該膜。而且，由於使用有機溶劑，該膜還會引起環境汙染問題。
為了改善出現在膜塗覆樹脂組合物中的上述問題，韓國專利特許公報93-5141、日本專利特許公報昭47-40873、日本專利特許公報昭56-5476、日本專利特許公報昭56-88454、日本專利公開特許公報平4-226562等公開了一種製備水分散性共聚多酯樹脂組合物的方法，該方法包括將含磺酸金屬基(sulfonic acid metal base)的二羧酸或其衍生物與另一種二羧酸或其衍生物和二醇組分共聚，以製備水分散性樹脂組合物；將製得的樹脂組合物單獨或與其它添加劑一起分散到水中或水與醇的混合溶劑中。然而，如果使用該製備方法製得的樹脂的玻璃化轉變溫度(glass transition temperature，Tg)足夠高，則將出現通過將該樹脂塗覆到膜等上而形成的層容易破碎或熱封性不夠的問題。而且，如果樹脂的玻璃化轉變溫度很低，則當塗覆有樹脂的膜疊合在另一張膜上或者一起卷繞成卷狀時，將出現膜彼此粘合的問題。
如果不使用載體流體將熱熔粘合劑形成粘合層，則很難獲得薄的粘合層；如果使用溶劑作為載體流體塗覆熱熔粘合劑並乾燥形成粘合層，則雖然可能獲得薄的粘合層，但有機溶劑會引起環境汙染且對工作環境有不利影響。為此，需要開發一種能溶於水同時又可熱熔的粘合劑。

發明內容本發明人進行了廣泛的研究，結果發現通過將二羧酸和含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物與二元醇在酸組分緩衝劑(acid component buffer)存在下共聚以儘可能減少乙二醇的生成並調整原料的組成，能夠製得可分散在水中同時本質上為晶態的樹脂組合物。
本發明提供了熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物，尤其提供了一種通過將含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚而製得的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物。根據本發明的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物具有優異的水分散性，塗覆在待層壓的層上並乾燥後還顯示優異的金屬粘合性。因而，本發明的共聚多酯樹脂組合物與各種材料牢固地粘合在一起。
此外，由於本發明的組合物粘合後快速結晶，因此由本發明的組合物形成的粘合層還具有優異的耐熱性、對有機溶劑的化學耐受性、耐水解性、機械強度和暴露在外界環境時的不粘著性(tack free property)。而且還確保了對外部應力(熱衝擊)和內部應力(由基材樹脂結晶所產生的收縮)的耐受性(尺寸穩定性)，以及優異的彈性模量和彎曲強度。由於這些性能，本發明的組合物可用作聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基膜，鐵片，鋁片，各種合金片(如不鏽鋼片、錫板、電解鍍鋅(EGI)鋼片等)，或者紙片的層合中的粘合層。本發明的組合物也可用作除了上述基體材料外的其它材料的層合中的粘合層。
根據本發明，所述熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物含有(a)酸組分，該酸組分包括100重量份不含磺酸金屬基的二羧酸和5-30重量份含磺酸金屬基的二羧酸；(b)20-100重量份的二醇組分；以及(c)酸組分緩衝化合物，以所述酸組分的含量為基準，該酸組分緩衝化合物的含量為0.1-0.4摩爾％。
在本發明的組合物中，酸組分緩衝化合物(c)優選為弱酸的鹽(共軛鹼)的形式，所述鹽選自由乙酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、磷酸氫鈉、硼酸鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、及它們的混合物所組成的組中。
所述樹脂組合物優選還含有通過將水和溶劑組分以100∶0至50∶50的混合比互相混合而製得的混合溶劑，所述溶劑組分選自由具有1-15個碳原子的包括甲醇、乙醇、異丙醇和正丙醇在內的一價醇(monovalent alcohol)，乙二醇如乙二醇一丁醚，二乙二醇如二乙二醇一丁醚，以及酮如丙酮和甲乙酮所組成的組中。
優選情況下，樹脂組合物的特性粘度為0.2-0.6分升/克(30℃下測定)、玻璃化轉變溫度(Tg)為-30℃至10℃、結晶溫度(Tc)為50-80℃、熔解溫度(Tm)為110-150℃。
具體實施方式下面將進一步詳細描述本發明。
本發明提供了由含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚製得的共聚多酯樹脂組合物，其中，100重量份二羧酸與5-30重量份含二羧酸金屬基的二羧酸或其衍生物和20-100重量份二醇組分在酸組分緩衝化合物存在下共聚。
用於本發明的酸組分緩衝化合物為弱酸的鹽(共軛鹼)的形式，所述鹽選自乙酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、磷酸氫鈉、硼酸鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、及它們的混合物所組成的組中。以酸組分的含量為基準，酸組分緩衝化合物的含量為0.1-0.4摩爾％。
下面參照實施例進一步詳細描述本發明。然而，應當理解的是，這些實施例不能理解為限制本發明的範圍。
實施例1在帶有控溫柱和冷凝器的反應器中加入對苯二甲酸二甲酯(100克)、5-磺酸鈉間苯二甲酸二甲酯(15克)、癸二酸(50克)、乙二醇(40克)和1，4-丁二醇(30克)，然後在攪拌的同時將反應器內的溫度慢慢升至150℃。隨後將作為催化劑的乙酸鋅(0.2克)、鈦酸四丁酯(0.1克)和乙酸鈉(2克)加入到反應器中，在攪拌的同時將反應器內的物質加熱到235℃，然後在該溫度下進行酯化反應。當反應過程中作為反應副產物的甲醇開始流出時，柱中的溫度保持在100℃以防止二羧酸或二醇組分升華或蒸發。當反應持續5小時，水和甲醇不再流出時，反應產物也由白色不透明態轉變為檸檬黃色透明的低聚物，表明酯化反應完成。
將氧化銻(0.3克)作為催化劑加入到低聚反應產物中，然後對反應器抽真空，同時小心確保反應物料不被分散，並升高反應器內的溫度，這樣反應器內的壓力維持在1託而且反應物料的溫度達到265℃。使反應物料在上述溫度和壓力下反應2小時，從而製得水分散性共聚多酯樹脂組合物。同時，在上述步驟中加入的二醇組分乙二醇和1，4-丁二醇作為反應副產物流出。由此所得的水分散性共聚多酯樹脂組合物在30℃下用特性粘度計測得的特性粘度為0.5分升/克，玻璃化轉變溫度(Tg)為-25℃、結晶溫度(Tc)為80℃、熔解溫度(Tm)為125℃，上述溫度均由差示掃描量熱計測得。
隨後，將上述製得的共聚多酯樹脂組合物(25克)在水(70克)與異丙醇(5克)的混合溶劑中在80℃下攪拌3小時，從而製得檸檬黃色的透明水分散性共聚多酯分散體。由布魯克菲爾德粘度計(Brookfield viscometer)在30℃下測得該分散體的特性粘度為250釐泊(cps)。
使用繞線棒刮塗器(bar coater)將所得分散體以20微米的厚度塗布在188微米厚的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)膜上，然後在120℃下用熱空氣乾燥3分鐘。將所得的其上具有粘合膜的PET膜放置在另一188微米厚的PET膜上，並使用乾式層壓機(dry laminator)在130℃下以2米/分鐘的速度和3千克力的負載將它們層合在一起，其中的粘合強度提高了，所得結果在下表1中給出。
用於測量粘合強度的裝置為UTM(INSTRON；200千克力的測壓元件和20毫米/分鐘的機頭速度)，並測定T-剝離強度(180°剝離強度)。
實施例2採用與實施例1相同的方式製備共聚多酯樹脂組合物。將製得的共聚多酯樹脂組合物(60克)加入到水(105克)和二甘醇一丁醚(35克)的混合溶劑中，並在80℃下攪拌3小時，從而製得白色分散體。由布魯克菲爾德粘度計在30℃下測得該分散體的特性粘度為320cps。
使用繞線棒刮塗器將所得分散體以20微米的厚度塗布在188微米厚的PET膜上，然後在120℃下用熱空氣乾燥3分鐘。將所得的其上具有粘合膜的PET膜放置在另一188微米厚的PET膜上，並使用乾式層壓機在130℃下以2米/分鐘的速度和3千克力的負載將它們層合在一起，其中的粘合強度提高了，所得結果在下表1中給出。
實施例3採用與實施例1相同的方式製備共聚多酯樹脂組合物。將製得的共聚多酯樹脂組合物(60克)加入到水(105克)和乙二醇二丁醚(35克)的混合溶劑中，並在80℃下攪拌3小時，從而製得白色分散體。由布魯克菲爾德粘度計在30℃下測得該分散體的特性粘度為310cps。
使用繞線棒刮塗器將所得分散體以20微米的厚度塗布在188微米厚的PET膜上，然後在120℃下用熱空氣乾燥3分鐘。將其上具有粘合膜的所得PET膜放置在另一188微米厚的PET膜上，並使用乾式層壓機在130℃下以2米/分鐘的速度和3千克力的負載將它們層合在一起，其中的粘合強度提高了，所得結果在下表1中給出。
實施例4採用與實施例1相同的方式製備共聚多酯樹脂組合物。將製得的共聚多酯樹脂組合物(60克)加入到水(105克)和乙醇(35克)的混合溶劑中，並在80℃下攪拌3小時，從而製得白色分散體。由布魯克菲爾德粘度計在30℃下測得該分散體的特性粘度為330cps。
使用繞線棒刮塗器將所得分散體以20微米的厚度塗布在188微米厚的PET膜上，然後在120℃下用熱空氣乾燥3分鐘。將其上具有粘合膜的所得PET膜放置在另一188微米厚的PET膜上，並使用乾式層壓機在130℃下以2米/分鐘的速度和3千克力的負載將它們層合在一起，其中的粘合強度提高了，所得結果在下表1中給出。
表1
如上所述，本發明提供了一種熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物，尤其提供了一種通過將含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚而製得的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物。本發明的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物具有優異的水分散性，塗覆到待層壓的材料上並乾燥後還顯示出優異的熔解粘合性。因而，本發明的共聚多酯樹脂組合物與各種材料牢固地粘合在一起。
而且，因為本發明組合物粘合後快速結晶，因此本發明組合物形成的粘合層具有優異的耐熱性、對有機溶劑的化學耐受性、耐水解性、機械強度和暴露在外界環境下的不粘著性。由於本發明的組合物粘合後快速結晶，因此由本發明的組合物形成的粘合層還具有優異的耐熱性、對有機溶劑的耐化學性、耐水解性、機械強度和暴露在外界環境時的不粘著性(tack free property)。而且還確保了對外部應力(熱衝擊)和內部應力(由基材樹脂結晶引起的收縮)的耐受性(尺寸穩定性)，以及優異的彈性模量和彎曲強度。由於這些性能，本發明的組合物可用作PVC、PET、PC或PMMA基膜，鐵片，鋁片，各種合金片(如不鏽鋼片、錫板、EGI鋼片等)，或者紙片的層合中的粘合層。該組合物也可用作除了上述基體材料外的其它材料的層合中的粘合層。
雖然為闡述目的而描述了本發明的優選方式，但本領域技術人員將體會到在不背離如隨附權利要求
所公開的本發明的範圍和精神的條件下，可以進行各種修改、添加和替換。
權利要求
1.一種熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物，該組合物含有(a)酸組分，該酸組分包括100重量份不含磺酸金屬基的二羧酸和5-30重量份含磺酸金屬基的二羧酸；(b)20-100重量份二醇組分；和(c)酸組分緩衝化合物，以所述酸組分的含量為基準，該酸組分緩衝化合物的含量為0.1-0.4摩爾％。
2.根據權利要求
1所述的組合物，其中，所述酸組分緩衝化合物(c)為選自由乙酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、磷酸氫鈉、硼酸鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、及它們的混合物所組成的組中的弱酸鹽的形式。
3.根據權利要求
1所述的組合物，其中，該組合物還包括通過水和溶劑組分彼此以100∶0至50∶50的混合比混合而製得的混合溶劑，所述溶劑組分選自由具有1-15個碳原子的醇、乙二醇、二乙二醇和酮所組成的組中。
4.根據權利要求
3所述的組合物，其中，所述溶劑組分選自由甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、乙二醇一丁醚、二乙二醇一丁醚、丙酮、甲乙酮所組成的組中。
5.根據權利要求
1所述的組合物，其中，所述樹脂組合物在30℃下測得的特性粘度為0.2-0.6分升/克，玻璃化轉變溫度為-30℃至10℃，結晶溫度為50-80℃，溶解溫度為110-150℃。
專利摘要
在此公開了一種通過將含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚而製得的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹脂組合物。該組合物具有優異的水分散性，塗覆到待層壓的材料上並乾燥後還顯示出優異的熔融粘合性，因而與各種材料牢固地粘合在一起。而且，因為本發明組合物粘合後快速結晶，因此本發明組合物形成的粘合層具有優異的耐熱性、對有機溶劑的化學耐受性、耐水解性、機械強度和暴露在外界環境時的不粘著性。而且還確保了對外部應力(熱衝擊)和內部應力(由基材樹脂結晶引起的收縮)的耐受性(尺寸穩定性)，以及優異的彈性模量和彎曲強度。由於這些性能，本發明的組合物可用作PVC、PET、PC或PMMA基膜，鐵片，鋁片，各種合金片(如不鏽鋼片、錫板、EGI鋼片等)，或者紙片的層合中的粘合層。該組合物也可用作除了上述基體材料外的其它材料的層合中的粘合層。
文檔編號C09J167/00GK1990808SQ200610090245
公開日2007年7月4日 申請日期2006年7月7日
發明者金東鎮, 李啟允, 盧載鏡, 李太雄 申請人:Sk化學株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan