包覆的psa顆粒的製作方法

2023-06-02 02:35:36

包覆的psa顆粒的製作方法
【專利摘要】顆粒狀熱熔壓敏粘合劑(PSA)，所述顆粒包含由熱熔壓敏粘合劑形成的核以及包圍所述核的外層，所述外層由不是壓敏粘合劑的組合物形成，其中所述外層包含：5-35重量％的氫化苯乙烯嵌段共聚物，20-65重量％的至少一種油，以及0-15重量％的添加劑。
【專利說明】包覆的PSA顆粒
[0001]本發明涉及顆粒狀抗粘連熱熔粘合劑,其中所述顆粒分別被殼(casing)包圍。優選該殼與熱熔粘合劑相容，並且在熔化在一起時將形成均一的粘合劑。
[0002]EP1812297描述了一種包覆熱熔粘合劑的方法，其中通過一種包含至少25重量％蠟的殼包覆粘合劑。特定的聚乙烯，以及彈性嵌段共聚物被描述為進一步的組分。
[0003]EP0469564描述了包覆熱熔粘合劑的方法。據稱此處的包覆材料與粘合劑相容。所述粘合劑單元的量為100g-4kg。因此粘合劑中殼材料的比例較小。聚烯烴被進一步描述為優選的殼材料。
[0004]EP1196509描述了顆粒狀熱熔粘合劑。此處提供了一種在冷卻後具有特定塗層的顆粒。所述塗層以液體形式施加到各粒子上，進而在顆粒上形成塗層。所述塗層的組分被描述為非粘合劑。
[0005]已知的殼材料的缺點在於加工和組成。當製備大塊粘合劑時，所述粘合劑通常只能手動計量。進而不能進行自動加工。如果生成較小的顆粒，殼材料相對於核的比例是相當大的。因此殼材料不僅必須在粘合劑中可溶，同時還必須不劣化作為PSA的性能。這是很困難的，特別是當本身不具有粘性的組分，例如蠟用作殼材料時尤其如此。如果選擇的塗層較薄，則由於在破損或貯存時這些層會失去抗粘連性，因此其運輸成為問題。在此情況下已知的是，粘性物質會從核向外擴散進入殼中，因此降低抗粘連性。
[0006]因此本發明的目的是提供一種顆粒狀熱熔粘合劑，以便所述顆粒能夠在自動傳輸系統中輸送。為了達到該目的，其在貯存時顯示出抗粘連性，同時選擇殼材料以便在顆粒均勻融化時不會損害粘合性。也優選殼材料與粘合劑混溶。
[0007]本發明的目的通過顆粒狀熱熔粘合劑來實現，所述顆粒包含由熱熔壓敏粘合劑形成的核，並且具有包圍所述核 的外層(outer layer)，該外層由不是壓敏粘合劑的組合物形成，其中所述外層包含5-30重量％的氫化苯乙烯嵌段共聚物，20-65重量％的至少一種油，以及0-15重量％的添加劑。
[0008]根據本發明的熱熔粘合劑必須以顆粒形式存在。「顆粒」理解為尺寸小且可以流動的粒子。由固體材料形成的這些顆粒原則上是已知的。其尺寸可以為l_20mm ;優選2_10mm。根據本發明，顆粒的重量為例如小於20g，特別地為小於10g。形狀可以在寬範圍內變化，並且受製備工藝的影響。所述顆粒優選像墊狀(cushion-like)，柱狀或像球狀；該形狀也可以偏離理想形狀，並可以變形。根據本發明，所述粒子必需具有非粘性表面以確保顆粒具有流動性能。
[0009]在本發明中，「可流動」指的是從-10°C到+40°C，在50cm填充高度的固有壓力下，顆粒在自身重量下仍然可以流經直徑5cm的開口。如果顆粒在此情況下沒有互相粘附，其表面是抗粘連的。
[0010]根據各個組分的性質和用量，顆粒的核的材料相應於通常的熱熔粘合劑組合物，特別是熱熔壓敏粘合劑(PSA)。熱熔粘合劑包括多種基礎聚合物(base polymers),所述基礎聚合物與其他組分例如增塑劑、樹脂(增粘劑)、和添加劑混合，從而構成所述粘合劑。基礎聚合物基本上決定了粘合劑在粘合性、強度和溫度特性方面的性能。也可以使用混合物，前提是它們彼此相容。
[0011]合適的基礎聚合物，例如是彈性嵌段共聚物如苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異戍二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯；烯烴共聚物如乙烯-醋酸乙烯聚合物、乙烯-甲基丙烯酸酯、乙烯-丙烯酸正丁酯、或乙烯-丙烯酸聚合物；聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯、及共聚物；聚丙烯酸酯；聚醯胺；聚酯；聚乙烯醇及共聚物；聚氨酯。
[0012]特別合適的，例如是乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、(部分)結晶的聚丙烯(共)聚合物、非晶態聚烯烴(APAO)、聚乙烯及共聚物、聚烯烴如統計或嵌段共聚物或星型聚合物、苯乙烯嵌段共聚物如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、聚丁烯、聚(甲基)丙烯酸酯如包含C4-C16烷基的(甲基)丙烯酸酯。通過縮合製得的聚合物也是適合的，例如特別是由二異氰酸酯和多元醇製成的熱塑性非反應性聚氨酯。本發明的一個【具體實施方式】中使用了惰性的基礎聚合物，另一個【具體實施方式】使用了包含可交聯官能團的聚合物，其在施用後可以進行交聯反應。
[0013]前述基礎聚合物以及能夠影響粘合劑特定性能，例如粘結強度、粘合性、軟化點或加工粘度的添加劑，可作為進一步的組分包含在核的合適的熱熔粘合劑中。這些添加劑例如可以是增塑劑、穩定劑、臘、粘合促進劑、抗氧劑、光防護劑(light protection agents)、顏料、填料或類似的添加物。其用量最多可為70重量％。多種添加劑也可作為混合物使用。
[0014]作為進一步的組分，根據本發明所述的合適的熱熔粘合劑包含至少一種增粘樹月旨。所述樹脂使得粘合劑更加粘稠。其用量為5-50重量％，優選10-40重量％。本發明的上下文中的樹脂可以選自芳族、脂肪族、或脂環族烴樹脂、及其改性的或氫化的衍生物。本發明的上下文中可用的其他樹脂是聚萜烯樹脂、苯酚或芳香改性的聚萜烯樹脂、改性的天然樹脂，例如得自香脂樹脂(balsam resin),塔爾樹脂(tall resin)或木松香的樹脂酸、也可以任選氫化松香醇及其酯、丙烯酸共聚物例如苯乙烯-丙烯酸共聚物、和基於官能烴樹脂的樹脂。根據本發明，優選這些樹脂的軟化點為50-130°C (環球法)
[0015]優選使用增塑劑來調整粘度或柔性，通常增塑劑的濃度為0-30重量％，優選2-20重量％。合適的增塑劑，例如是藥用白油、環烷基礦物油、聚丙烯、聚丁烯、聚異戊二烯低聚物、氫化聚異戊二烯和/或聚丁二烯低聚物、石蠟烴油、苯甲酸酯、苯二甲酸酯、己二酸酯、甘油酯、植物油或動物油及它們的衍生物、聚丙二醇、聚丁二醇、聚亞甲基二醇(polymethylene glycol)。增塑劑也可以增加粘合劑組合物的粘性。
[0016]所述熱熔粘合劑可以任選地包含0-20重量％的蠟。調節蠟的用量，從而方面將粘度降低到所需的範圍內，而另一方面對粘合性沒有負面影響。蠟可以是天然的或合成的來源。植物蠟、動物蠟、天然石蠟或石化蠟可作為天然蠟使用。硬質蠟例如褐煤酯蠟(montanester wax)、沙索蠟等可作用化學改性蠟使用。聚烯烴蠟以及聚乙二醇蠟可以作為合成蠟使用。優選使用石化蠟例如凡士林、微蠟，以及合成蠟，特別是聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、費託蠟、石蠟、或微晶蠟。
[0017]穩定劑是另一組添加劑。其目的是防止聚合物在加工過程中分解。此處特別提及抗氧劑。其在熱熔壓敏粘合劑中的添加量通常最高為3重量％，優選約0.1-1.0重量％。
[0018]這些類型的添加劑和熱熔粘合劑原則上是本領域技術人員已知的，本領域技術人員可以基於熱熔粘合劑需要的性能進行選擇。[0019]特別地，選擇為高度壓敏粘合劑的熱熔粘合劑，例如壓敏粘合劑(PSA)，作為核材料的熱熔粘合劑。這些PSA可以理解為，作為層施加到表面上，通過輕壓可以粘合到各種基材上的那些粘合劑。但是，也可以相應地包覆其它的熱熔粘合劑。本發明的一個【具體實施方式】使用惰性熱熔壓敏粘合劑作為核。另一個【具體實施方式】使用反應性熱熔壓敏粘合劑，其在施加後可以進一步交聯。其實例為還包含可輻射交聯基團的熱熔粘合劑、能夠通過自由基聚合進行進一步交聯的熱熔粘合劑、或通過縮聚反應可以交聯的熱熔粘合劑。
[0020]特別合適的熱熔粘合劑是具有低軟化點例如60_130°C，特別是70_120°C (軟化溫度通過環球法測定，IS04625-1)的那些。
[0021]與之相反，包圍例如由熱熔壓敏粘合劑形成的核的層必須顯示為非粘性的。外部包覆層的組分優選與核的熱熔粘合劑相容。這可以理解為，當兩種組分熔化時，能夠得到均勻的熔融組合物。在本文所述的製備和加工中，均勻的熔融組合物在熔融狀態將不會弓I起相分離。這可以通過使用原則上常規和已知的，並且與核的熱熔粘合劑相容的組分來實現。
[0022]本發明的包覆層(encasing layer)包含苯乙烯嵌段共聚物。其為基於烯烴和苯乙烯的共聚物。它們是二嵌段或多嵌段聚合物，且具有彈性。也可以使用氫化嵌段共聚物。氫化嵌段共聚物是本領域技術人員已知的，並且能夠商購得到。例如，可以是SIS，SBS，SIBS，SIPS, SEBS, SEPS0基於殼(casing)組合物，苯乙烯嵌段共聚物的量為5_35重量％，優選10-25 重量％。
[0023]本發明的包覆層必須進一步包含20-65重量％的至少一種油。上述增塑油原則上可用作油。氫化增塑劑是特別適合的，例如礦物油、烴類、或烯烴低聚物。油優選自烴油、石蠟油、環烷油、或藥用白油。這些油與苯乙烯嵌段共聚物高度相容。沒有觀察到「滲出(sweating) 」 (即油聚集在相應層的表面)。
[0024]特別地,包覆層中油的用量優選為30-50重量％。包覆層中油的用量優選不大於熱熔壓敏粘合劑組合物中增塑劑或油的用量。
[0025]外層可進一步包含0-15重量％的添加劑，特別地為不大於5重量％。「添加劑」例如可以理解為增塑劑、光防護劑、氧化劑、以及類似的物質。
[0026]在本發明一個【具體實施方式】中，包覆層也可以包含5-30重量％的聚烯烴共聚物。這指的是軟化點為90-130°C的那些聚合物。這些聚烯烴是已知的；特別地，它們選自聚乙烯或聚丙烯或共聚物，特別優選LDPE或EVA。共聚物與蠟不同的地方在於其通常具有較高的分子量，例如15，000-150，OOOg / mol。根據本發明，包覆層的組合物可進一步包含0_25重量％的蠟。這裡的蠟可以使用上述用作粘合劑組分的蠟。特別地，用量為5-20重量％。選擇蠟的用量以便基本上不損害核和殼的全部熔融混合物的壓敏粘合性。可以在前述用量範圍內獨立選擇殼組合物的各個組分的用量，前提是混合物具有所需的性能。殼的組分之和為100%。
[0027]在一個【具體實施方式】中，外層由以下混合物組成:5-30重量％的苯乙烯嵌段共聚物，5-30重量％的聚烯烴共聚物，0-20重量％的蠟，0-15重量％的添加劑，和20-65重量％的至少一種選自石蠟油或環烷油或藥用白油的油。
[0028]包覆層的軟化點小於135°C，優選小於125°C，特別優選小於115°C。然而，其通常大於80°C，優選大於90°C，特別優選大於100°C。包覆層是抗粘連的，即作為顆粒，在不超過40°C的溫度下，其在自身重量下不發生粘連。在貯存期間同樣存在抗粘連性。特別是，根據本發明的顆粒在貯存2個月，特別是4個月之後仍然可以流動。
[0029]基於粘合劑的總重量，外部包覆層的重量比例為5-20重量％，特別地為7-12重量％。顆粒的外層厚度為10-300 μ m，特別地為30-150 μ m。核因此足夠穩定，在對顆粒進行常規操作，例如運輸、貯存、以及傾倒的情況下具有穩定的表面，並且不發生相互粘連。
[0030]本發明的進一步的目的是提供一種由完全被包覆的熱熔壓敏粘合劑粒子製備顆粒的方法。製備熱熔粘合劑組合物以及顆粒的殼組合物的方法是已知的。通常熔化所述組分，並在熔融狀態下將它們混合。可以在容器中間歇進行，也可以在擠出機中進行連續製備。核材料和殼材料的混合物在室溫下各自為固體。它們通常不含有機溶劑。
[0031]在一個優選的製備方式中，通過共擠出來加工顆粒的熔融組分(核、殼)。此處熱熔粘合劑以股(strand)狀從中央噴嘴擠出，與此同時，殼材料通過另一個環形噴嘴擠出，並置於所述股狀物的周圍。已知擠出操作在水中進行，或在基礎之後立即在水中或其它液體中冷卻擠出的股。
[0032]為了製備顆粒，需要將股狀物分成單獨的粒子。原則上可以使用已知的方法例如切割或擠壓(pinching)來進行，由核和殼組成的股狀物一起分開。分離發生在材料仍然是塑性的時候，即核和殼仍然可以發生變形。從而此時的柔性足以使得包覆層全部包覆住核材料的切割末端。對切割的末端進行密封，例如粘合連接，熔合，或焊接，不需要進一步的加工步驟。這確保各顆粒完全被外殼材料的層覆蓋。因此各顆粒在殼中僅僅有兩個細的接縫。
[0033]根據本發明 得到的粘合劑顆粒較小。尺寸可以是，例如，IOX IOX 15mm ;粒子的重量小於20g，優選為0.l-10g，特別地為0.3-5g。
[0034]根據本發明的顆粒在製備後進行冷卻。因此它們是尺寸穩定的，不再互相粘附。然後這些顆粒可以倒入已知的包裝裝置中，例如桶，罐，硬紙盒，袋或容器中。根據本發明的顆粒可以貯存在這些包裝裝置中。已經發現這些顆粒在不超過40°C的溫度下不會發生粘連，即甚至在相應的溫度下長期貯存或運輸後，顆粒仍可以自由流動，並且可以從容器中取出。根據本發明的熱熔粘合劑顆粒將在應用前進行熔化。為了達到該目的，將顆粒從容器中取出，並例如通過機械傳輸設備輸送到熔融罐中。在那裡這些顆粒熔融並且被輸送到施加位置，任選同時進行混合。
[0035]由於顆粒重量非常輕，可以僅僅熔融和施加少量的熱熔粘合劑。根據本發明的熱熔粘合劑顆粒上的熱應力在本文中是減少的。另外可以使用自動傳輸設備運輸這些顆粒，例如壓縮空氣或真空傳輸設備。因此可以增加粘合劑應用工藝的自動化。另外，消費者可以購買較大量的粘合劑，但相對於實際的需求可能僅僅使用少量的粘合劑。這改善了粘合劑的貯存管理和物流。
[0036]本發明的熱熔粘合劑的進一步的優點在於改善的貯存穩定性。避免了增加表面粘性的物質遷移到外部包覆層，並因此改善了顆粒的抗粘連性進。
[0037]實施例旨在解釋本發明。
[0038]熱熔壓敏粘合劑的製備方法
[0039]於180°C在實驗室攪拌器中熔化和混合聚合物。然後加入進一步的配方組分，使其充分混合均勻，並任選脫氣。倒出熔融混合物並冷卻，由此固化。
[0040]表1:熱熔粘合劑的組成
[0041]
【權利要求】
1.顆粒狀熱熔壓敏粘合劑(PSA)，所述顆粒包含由熱熔壓敏粘合劑形成的核以及包圍所述核的外層，所述外層由不是壓敏粘合劑的組合物形成，其中所述外層包含: -5-35重量％的苯乙烯嵌段共聚物， -20-65重量％的至少一種油，以及 -0-15重量％的添加劑。
2.根據權利要求1所述的熱熔壓敏粘合劑，其中所述組合物進一步包含5-30重量％的聚烯烴共聚物，特別是進一步包含LDPE或EVA作為所述聚烯烴共聚物。
3.根據權利要求1或2所述的熱熔壓敏粘合劑，其中所述油選自烴油、石蠟油、環烷油、或藥用白油。
4.根據權利要求3所述的熱熔壓敏粘合劑，其中所述外層中油的量大於所述核中熱熔壓敏粘合劑所含的油和增塑劑的比例。
5.根據權利要求1-4所述的熱熔壓敏粘合劑，其中所述外層佔所述顆粒的5-20重 量％。
6.根據權利要求1-5所述的熱熔壓敏粘合劑，其中所述外層的混合物的軟化點為80-135°C。
7.根據權利要求1-6所述的熱熔壓敏粘合劑，其中所述顆粒是自由流動的。
8.根據權利要求1-7所述的熱熔壓敏粘合劑，其中殼組合物由以下物質構成: -5-30重量％的苯乙烯嵌段共聚物， -5-30重量％的聚烯烴共聚物， -20-65重量％的至少一種油， -0-20重量％的蠟，以及 -0-15重量％的添加劑。
9.根據權利要求1-8所述的熱熔壓敏粘合劑，其中所述顆粒的重量小於20g，特別是小於 IOgo
10.根據權利要求1-9所述的熱熔壓敏粘合劑，其中所述顆粒完全被非壓敏粘合劑的外層包圍，並且所述殼包括兩個實質上封閉的分隔接縫。
11.製備前述權利要求中任一項所述的顆粒的方法，其中通過共擠出將核組合物和殼組合物以熔融形式的股狀物擠出，隨後分離所述顆粒的被包覆的股狀物，由此製備所述顆粒。
12.根據權利要求11所述的方法，其中分離時，通過熔化、密封或焊接來封閉外層的封閉接縫。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其中通過擠壓或切割來分離所述股狀物。
14.根據權利要求1-10中任一項的熱熔粘合劑用於壓縮空氣傳輸或真空傳輸粘合劑顆粒的用途。
【文檔編號】C08J3/12GK103443235SQ201280013388
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月6日 優先權日:2011年3月17日
【發明者】G·彼得裡, E·普爾克奈爾, S·哈特菲爾德 申請人:漢高股份有限及兩合公司