可貼合的隔離帶的制作方法

專利名稱：可貼合的隔離帶的制作方法
技術領域：
本發明的領域本發明涉及一種用于墊在相鄰部件之間以降低由部件表面相互摩擦引起的噪聲的壓敏粘合劑帶。
本發明的背景有許多工業和汽車應用領域中是將部件彼此相互靠近地進行裝配，當部件經受振動時，由于部件相互之間摩擦而使它們產生煩人的噪聲例如卡嗒聲和尖銳的聲響。目前在市場上可購得的用于降低或抑制這些噪聲的產品包括毛氈，植絨布，天鵝絨和絲絨，它們都含有一層壓敏粘合劑。這些材料的應用很有限，因為這些材料比較厚，且由于這些材料不具有足夠的伸長性而不能貼合不規則形狀的表面。因此仍有對可施加在部件之間以抑制由部件振動引起的噪聲的合適的帶的需求。
本發明的概述本發明提供一種控制噪聲的方法，該方法包括在部件之間插入一片合適的片材料，該片材料是可伸長的材幅，在所述材幅至少一個表面上覆有粘合劑，使由部件產生的噪聲得以防止，降低或消除。粘合劑包含起始物料的聚合反應產物，所述起始物料包含(a)至少一種非叔醇丙烯酸酯的可聚合組分，其中所述醇的烷基含1-14個碳原子和(b)增強的共聚單體。
本發明也提供一種含非織造材幅和在所述材幅至少一個表面上的粘合劑的合適的片材料。所述粘合劑包含可聚合組分的起始物料的聚合反應產物，所述可聚合組分包含(a)至少一種非叔醇丙烯酸酯，其中所述醇的烷基含約4-14個碳原子，(b)丙烯酸，(c)至少一種自由基引發劑和(d)交聯劑。丙烯酸酯與丙烯酸的重量比為91∶9-96∶4。非織造材幅包含直徑小于約50微米的熱塑性高彈性熔噴小直徑纖維，所述熱塑性高彈性小直徑纖維選自高彈性聚氨酯，高彈性聚酯，高彈性聚酰胺，乙烯和至少一種乙烯基單體的高彈性共聚物，乙烯和至少一種氨基甲酸乙酯的高彈性共聚物，或高彈性A-B-A′嵌段共聚物(其中A和A′為相同或不同的熱塑性聚合物，B為高彈性聚合物嵌段)。片材料防止，降低或消除了部件之間產生的噪聲。
本發明的詳細描述在本發明的一個較好的實施方案中，將合適的片材料施加在第一部件的曲形或不規則形狀的表面上，所述合適的片材料具有足夠的貼合于表面輪廓的延展性和足夠的使片緊密地粘合在表面上的粘合力并可防止片回復時發生的脫離。然后安裝第二部件使之與第一部件相鄰，這樣當部件振動時片材料防止第一部件的表面與第二部件的表面相接觸，防止、消除或降低了由于第一部件在第二部件上摩擦產生的任何噪聲。
在此所說的可貼合是指可被拉伸或延展使片緊密地貼合于曲形或不規則形狀表面的輪廓的片材料。
用于本發明的片材料是其至少一個主表面上含壓敏粘合劑的可伸長的材幅。在此所用的術語可伸長的與可拉伸的是同義詞，是指在約1.2N/100mm的力下可被拉伸或伸長至少5％的材幅，例如可將10.0cm長的片拉伸到至少10.5cm。有用的拉伸量取決于被覆蓋表面的形狀。具有大光滑曲線的表面對片材料只需要較少的拉伸度就可貼合得很好，例如只需約5％-10％的拉伸度。對于具有小的不規則和復雜輪廓的表面，須將材幅拉伸達至少30％，大于100％則較好，大于200％則更好。
較好的片材料也是具有彈性的。在此所說的彈性是指材料被拉伸或伸長，而當拉伸材料的力釋放時回復到小于拉伸長度的某一長度的能力。較好的彈性材料具有的回復百分數至少為10％，例如當將10.0cm長的材幅拉伸50％到15cm長，然后釋放，該材幅將回復到小于14.5cm的長度。該材料回復百分數為至少25％較好，至少80％則更好。
對于實施本發明有用的材幅包括可伸長的織造織物，彈性織造織物如那些以商品名為Lycra和Spandex銷售的織物，可伸長的非織造織物，彈性非織造織物，可伸長的薄膜，彈性薄膜例如聚氨酯薄膜，等等。
在本發明的實踐中，彈性材幅較好地是每平方米基重為約80-150克，且斷裂伸長至少為250％，大于300％則更好的非織造材幅。同樣也希望它具有足夠的抗張強度，使它從卷繞展開出來，施加到被復蓋表面上去時不會斷裂。
非織造材幅由可制成纖維直徑大于1微米而小于約50微米的高彈性微纖維的高彈性熱塑性材料制成。纖維直徑在約2-30微米范圍內較好，約3-15微米是最好的。
適合制成本發明非織造材幅纖維的高彈性熱塑性材料包括高彈性聚氨酯，高彈性聚酯，高彈性聚酰胺，乙烯和至少一種乙烯基單體的高彈性共聚物，乙烯和至少一種氨基甲酸乙酯單體的高彈性共聚物，和高彈性A-B-A′嵌段共聚物，其中A和A′為相同或不同的熱塑性聚合物嵌段和B為高彈性聚合物嵌段。典型地，A和A′為苯乙烯部分，B可為聚異戊二烯，聚丁二烯等。高彈性聚酯和高彈性聚酰胺包括共聚酯(例如聚醚酯)和共聚酰胺。
非織造材幅可以含有由聚乙烯，聚酯或聚丙烯等材料制成的非彈性纖維。非彈性材料也可與一種高彈性材料一起被共擠壓形成二組分或層狀纖維。二組分纖維可包括0-約70％，較好的約50-70％的非彈性材料。
非織造材幅纖維還可含有適量的填料，染料，顏料等，只要它們對非織造材幅的所需性能不會產生不利影響。
由熔噴法制造非織造材幅的合適方法由Van A.Wente在In-dustrial Engineering Chemistry，Vol.48，1342及以后頁(1956)題為“超細熱塑性纖維”，或由Van A.Wente，C.D.Boone和E.L.Fluharty在1954年5月25日出版的Naval Research Laboratories報告號4364，題為“超細有機纖維的制造”中有描述，所不同的是最好模子的模孔是鉆出的。通過模孔將熱塑性高彈性材料擠壓進一股高速熱空氣流，該熱空氣流將熱塑性材料拉伸成細纖維后固化。以無規形式收集纖維，例如在纖維完全固化前在多孔篩網圓筒上收集，結果不使用粘合劑纖維就相互粘合在一起形成內部有粘著力的材幅。也可直接將纖維熔噴到載體材幅上的粘合劑薄膜而制成片。
非織造材幅也可用已有技術的方法(包括氣流法，紡粘法，射流噴網法，滾壓粘合法和針刺法)制得。非織造材幅可用粘合劑用任何已知方法進行涂覆，所述的已知方法包括層壓至轉移帶上，將粘合劑輥涂或刮涂到非織造材幅上，以及將粘合劑噴到非織造材幅上。
本發明所用的較好的粘合劑包括粘性交聯丙烯酸酯粘合劑。這種丙烯酸酯粘合劑為一種或多種含1-14個碳原子非叔醇的單官能團甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯與增強共聚單體的聚合反應產物。含4-14個碳原子的酯是較好的。合適的丙烯酸酯的例子包括丙烯酸2-乙己酯，丙烯酸正丁酯，丙烯酸異辛酯，丙烯酸異壬酯，丙烯酸癸酯，丙烯酸十二烷酯，丙烯酸己酯及其混合物。較好的丙烯酸酯包括丙烯酸異辛酯。
增強共聚單體是具有比丙烯酸酯均聚物更高均聚物玻璃化轉變溫度的單體。合適的單體包括丙烯酸。
丙烯酸酯單體與共聚單體的比率以每一百份聚合物為基準計，丙烯酸酯可為約60-99重量份，而共聚單體可為約40-1重量份。當使用丙烯酸作為共聚單體時，丙烯酸酯單體與共聚單體的比率較好地為88-99份的丙烯酸酯和12-1份的共聚單體。
在一更好的實例中，所用的丙烯酸酯的量為每一百重量份丙烯酸酯和共聚單體中有大于90至小于97重量份，所用的共聚單體的量為每一百重量份丙烯酸酯和共聚單體中有小于10至大于3重量份。
壓敏粘合劑最好用合適的增粘劑進行增粘，該增粘劑是溶于單體，并與粘合劑中的聚合物相容。合適的增粘劑加入后不應顯示出單體渾濁或呈糊漿狀或增粘劑在粘合劑中起霜這些顯著的相分離現象。合適的增粘劑為由Hercules，Inc.銷售的商品名為ForalTM85的甘油松香酯。所用的增粘劑的量較好地為每一百份丙烯酸酯和共聚單體總量中小于25份，小于15份則更好。
交聯劑最好也包括在壓敏粘合劑中以改進粘合劑的粘結強度。有用的交聯劑在已有技術中是眾所周知的，它包括多官能團丙烯酸酯例如1，6-己二醇二丙烯酸酯和三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，取代的三嗪例如2，4-二(三氯甲基)-6-(4-甲氧苯基)-s-三嗪，金屬乙酰基丙酮酸鹽，鈦酸鄰烷酯，過氧化物，酰胺樹脂，蜜胺樹脂等。丙烯酸酯粘合劑可由粘合劑工業已知的方法，例如溶劑聚合，輻射聚合和使用合適引發劑的類似方法來制備。有用的引發劑包括2，2′-偶氮雙(異丁腈)和購自Ciba-Geigy商品名為Igracure的光引發劑。在較好的實例中，粘合劑是由紫外光照射對單體進行聚合的反應產物。
對于某些機器內部的用途(例如汽車的內部件)，應選用含非常少量的揮發性物質并通過下述起霧試驗的壓敏粘合劑。
本發明進一步地由下述不起限制作用的實施例來闡述。
試驗方法壓力板試驗(試驗方法A)本試驗是在下面所述環境循環試驗的較高溫度下置放后，經過伸長5％，10％，15％和25％的片材料性能的一種衡量。在10cm×30.5cm的金屬板上壓出一些圓形凹陷制得試驗板，具體的制法是將一圓柱體先后橫放在金屬板的四個不同位置上緊壓，獲得尺寸分別為深0.15cm，凹陷頂部寬1.5cm(5％)，深0.4cm，凹陷頂部寬2.0cm(10％)；深0.5cm，凹陷頂部寬2.2cm(15％)和深0.7cm，凹陷頂部寬2.4cm(25％)的圓柱面形凹陷。凹陷的尺寸是這樣的，當將片放在凹陷上并拉伸進入凹陷中時，片伸長至上面指定的一些百分數，即5％，10％等。然后用購自PPG Industries的白色高固體含量搪瓷料WAEM 3967涂覆于板上，在121℃下固化35分鐘。
然后用含50％異丙醇和50％水的溶液擦拭，再用不起毛的布擦干上了搪瓷的板。將2.54cm×25.4cm的帶條垂直于板的長度置于板的凹陷上面，在板的相鄰凹陷的橋接面上用PA-1塑料涂料器(購自Minnesota Mining & Manufacturing Co.)將帶條壓平。然后將板置于70℃的烘箱內1分鐘。當板仍在烘箱內時，用手指將帶條壓入板的各個凹陷內。然后將板從烘箱中取出，再用涂料器將凹陷上的帶條滾平。將這個在其凹陷中壓入帶條的板在21℃下置放72小時后，再進行環境循環試驗。
在環境循環試驗中所用的試驗是在此結合參考引用的GeneralMotors Engineering Standards Test Number GM9505P(1987年7月)Cycle D，但第6步不同，如下所述。該循環是由下述6步組成的(1)在38℃的濕氣中24小時；(2)在85℃時4小時，然后冷至室溫；(3)在85℃時17小時；(4)在70℃時7天；(5)在-30℃時4小時；(6)在70℃時100小時。然后對板進行檢查，看帶是否從板的各個凹陷中脫離。合格(P)是指經過上述環境循環試驗后帶條仍貼合在板的凹陷中，不合格(F)是指帶條從板的凹陷中鼓脹脫離。較好的情況是環境循環試驗后本發明的帶對至少15％的凹陷是合格的。
起霧試驗(試驗方法B)本試驗是片材料在玻璃表面產生光散射膜(即起霧)趨勢的衡量。所用的過程是在此結合參考引用的General Motors EngineeringStandard Test Number GM9305P(1992年1月)Type A。將干凈的玻璃板與試驗材料一起置于燒杯中，密封，加熱至85℃。任何揮發性物質會在玻璃板的表面凝結使板起霧。將起霧板的反射率表示成干凈板反射率的百分數并記為起霧值。起霧值較好地為大于80％。
抗張強度抗張強度按ASTM D1 682-64進行測定，樣品寬度為2.5cm，夾距為2.5cm及夾頭速率為25cm/min。結果以kPa來表示。
斷裂伸長斷裂伸長百分數按ASTM D1 682-64進行測定，樣品寬度為2.5cm，夾距為2.5cm及夾頭速率為25cm/min。
回復百分數回復百分數在室溫下進行測量。將2.54cm×10cm長的片材料條拉伸至15cm長(50％伸長率)，保持1分鐘，然后釋放條的兩端。10分鐘后，測量條的長度，按下述公式計算回復％ 其中 X＝起初長度Y＝拉伸至50％伸長率的長度Z＝10分鐘后的長度剝離粘著力本試驗測量粘合劑在玻璃，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚丙烯板上的90°剝離粘著力。將粘合劑涂覆或層壓至0.038mm厚的聚酯膜上制得粘合劑帶。將粘合劑帶切成1.27cm×15.2cm的樣條，然后粘合至試驗板上，用2kg的輥筒，以30.5cm/min的速率滾壓一次。樣品在試驗前于21℃下置放24小時。然后將板裝在拉伸試驗機上，令帶以0.1016cm/min的速率以90°的角度揭下，進行測定。試驗結果以牛頓/分米(N/dm)來表示。
在敷貼上粘合劑帶之前對玻璃板和聚丙烯板進行清洗，用雙丙酮醇洗滌，用商標為KleenexTM的棉紙擦干，用甲乙酮洗滌3次并用棉紙擦干。用雙丙酮醇，以類似的方法對ABS板進行清洗，但用正庚烷洗滌3次。
ABS板為White Smooth Finish ABS(購自Cadillac PlasticsNo.167150)。實施例1先制備丙烯酸酯糊料，具體方法是混和93.5份IOA(丙烯酸異辛酯)，6.5份AA(丙烯酸)和0.04份光引發劑(購自Ciba Geigy的IrgacureTM184)，再將混合物在氮氣中暴露于熒光黑光，形成粘度為約3000厘泊的糊料。在100份糊料中另加入0.35份IrgacureTM184，0.15份交聯劑(2，4-二(三氯甲基)-6-(4-甲氧苯基)-s-三嗪)和10份甘油松香酯增粘劑(購自Hercules，Inc.的ForalTM85)，制備出壓敏粘合劑組合物。將組合物刮涂到經防粘劑處理過的牛皮紙上，厚度為0.127mm在氮氣中用90％300至400nm(納米)發射光譜、最大為351nm且強度為約0.7毫瓦/平方厘米的熒光黑燈固化，獲得壓敏粘合劑轉移帶。用于制造粘合劑帶的總能量為357毫焦耳/平方厘米，這是按購自E.I.T.型號為UR365CHI的UV Integrating Ra-diometer測量的。
非織造帶是使用熱塑性聚氨酯(購自Morton International，Seabrook，NH的Morthane PS440-200)和2重量份的黑色著色劑(購自BASF的BASF Euthelyn Black 00-6005 C-4)制備的，上述帶的制備方法與Van A.Wente在Industrial Engineering Chem-istry，Vo1.48，1342(1956)題為“超細熱塑性纖維”，或由Van A.Wente，C.D.Boone和E.L.Fluharty在1954年5月25日出版的Naval Research Laboratories報告號4364題為“超細有機纖維的制造”中所描述的相類似，不同的是熔噴模的口(10/cm)內壁光滑，長度與直徑之比為5∶1。模口溫度保持在235℃-239℃，聚合物的通過率為179gm/hr/cm模寬度，紡得的纖維沉積于壓敏粘合劑轉移帶上。通過模口將熱塑性材料擠壓進入一股高速熱空氣流(溫度為約230℃，壓力為150kPa)，該熱空氣流將熱塑性材料熔體拉伸成細纖維才固化，結果纖維相互粘合在一起，形成基重為125.9g/m2的粘結非織造材幅。
這樣制成的壓敏粘合劑帶的抗張強度為5,964kPa，斷裂伸長率為400％和回復百分數為92％。
將兩個帶樣品在上述環境環境條件下進行了壓力板試驗。兩個樣品都通過15％凹陷合格率，其中一個樣品通過25％的凹陷率，只是在另一個25％凹陷樣品的兩邊稍微翹了起來。帶的平均起霧值為93。
權利要求
1.一種噪聲控制的方法，它是在部件之間插入一片可貼合的片材料，該片材料是一可伸長的材幅，在其至少一個表面上覆有粘合劑；所述粘合劑是由下述起始物料聚合得到的反應產物，所述起始物料包含(a)含至少一種非叔醇丙烯酸酯的可聚合組分，其中所述醇的烷基含1-約14個碳原子；(b)增強的共聚單體；這樣所述部件之間產生的噪聲就得以防止，降低或消除。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述可伸長的材幅為非織造材幅。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述粘合劑為壓敏粘合劑。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述片材料在伸長15％和施加在ABS基材上之后仍粘合在所述基材上。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述片材料在伸長15％和施加在聚丙烯基材上之后仍粘合在所述基材上。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述片材料在伸長15％和施加在試驗方法A中所述涂有高固體含量的汽車搪瓷漆的基材板上之后仍粘合在所述基材上，并且在按試驗方法A放置之后仍粘合于其上。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述醇的所述烷基含約4-14個碳原子，所述的增強共聚單體為丙烯酸。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述起始物料還包含有效量的自由基光引發劑，且所述起始物料由紫外光輻射進行聚合。
9.如權利要求2所述的方法，其中所述非織造材幅是由直徑小于約50微米的熱塑性高彈性熔噴細纖維組成，所述熱塑性高彈性細纖維選自高彈性聚氨酯，高彈性聚酯，高彈性聚酰胺，乙烯和至少一種乙烯基單體的高彈性共聚物，乙烯和至少一種氨基甲酸乙酯的高彈性共聚物，或高彈性A-B-A′嵌段共聚物，其中A和A′為相同或不同的熱塑性聚合物，B為高彈性聚合物嵌段。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述非織造材幅的材料是高彈性聚氨酯或高彈性聚氨酯/聚烯烴共聚物。
11.如權利要求1所述的方法，其中所述片材料可通過試驗方法B中所述的起霧試驗。
12.一種可貼合的片材料，它是一種非織造材幅，其至少一個表面上覆有粘合劑；所述粘合劑是含有下述可聚合組分的起始物料聚合反應的產物，所述可聚合組分包含(a)至少一種非叔醇丙烯酸酯，其中所述醇的烷基含約4-14個碳原子，(b)丙烯酸，(c)至少一種自由基引發劑和(d)交聯劑；其中丙烯酸酯與丙烯酸的重量比為91∶9-96∶4；其中所述非織造材幅是由直徑小于約50微米的熱塑性高彈性熔噴細纖維組成，所述熱塑性高彈性細纖維選自高彈性聚氨酯，高彈性聚酯，高彈性聚酰胺，乙烯和至少一種乙烯基單體的高彈性共聚物，乙烯和至少一種氨基甲酸乙酯的高彈性共聚物，或高彈性A-B-A′嵌段共聚物，其中A和A′為相同或不同的熱塑性聚合物，B為高彈性聚合物嵌段；當將所述片材料置于部件之間時該片材料就可防止，降低或消除噪聲。
全文摘要
本發明提供了一種噪聲控制的方法，該方法是將由可伸長的材幅和粘合劑制成的合適的片材料插入部件之間，使由部件產生的噪聲得以防止，降低或消除，本發明也提供了一種適合于該方法使用的合適的片材料。
文檔編號C09J7/02GK1137804SQ95191114
公開日1996年12月11日 申請日期1995年1月4日 優先權日1994年1月5日
發明者J·N·托迪, K·M·施羅德, J·F·里德, N·C·勞申伯格, D.A.多爾尼, I·E·布萊爾 申請人:美國3M公司