利用可膨脹微球使聚合物分散體凝結的方法
【專利說明】利用可膨脹微球使聚合物分散體凝結的方法
[0001] 本發明涉及一種使聚合物水分散體凝結的方法，其中聚合物水分散體包含分散于 水相中的聚合物，以及還包含可熱膨脹的熱塑性微球，所述聚合物分散體通過能量輸入而 凝結，并且凝結的組合物通過出口孔輸出。
[0002] 在工業規模上以連續涂裝線來處理水性粘合劑，例如層壓粘合劑和壓敏黏合劑。 在這些線上，使用合適的涂裝系統將水性粘合劑以所需層厚度施用至快速移動的網狀的載 體（例如由紙或熱塑性聚合物（聚合物膜）構成）。該操作之后必須盡可能快地干燥。為此 目的，使經涂覆的載體以同樣的速度通過干燥設備。在干燥后，通常將載體卷繞并隨后進行 進一步加工而形成自粘制品，更特別是通過印刷和被切成一定形狀（format)。干燥需要非 常大量的熱。在干燥期間，粘結劑經成膜而形成內聚聚合物膜（coherent polymer film); 干燥的持續時間和干燥條件同樣影響所得聚合物膜的質量并因此還影響自粘制品的后續 性能特性。
[0003] 熱熔性粘合劑或簡稱熱熔膠不含溶劑和水。它們被稱為100%體系。在無后續化 學交聯的情況下，熱熔性粘合劑當然最高僅對其凝固溫度的最大值具有耐熱性，并且在無 后續交聯的情況下，粘合強度有限。雖然可以通過后續交聯，例如通過使用環氧交聯劑或異 氰酸酯交聯劑，或使用可UV交聯熱熔性粘合劑消除這些缺點，但所述后續交聯在時間和/ 或設備方面牽涉到成本和復雜性的增加。
[0004] 因此，本發明的目的在于提供一種方法，其盡可能地將一方面使用熱熔性粘合劑 的特定的優點與基于分散體的粘合劑的特定的優點相結合，并且同時其盡可能使特定的缺 點最小化。因此，本發明的具體的目的在于提供一種用于施用基于聚合物水分散體的粘合 劑體系的方法，其可使聚合物分散體有針對性地（deliberately)凝結并且在合成期間沒 有顯示出任何穩定性問題一一也就是，在施用之前對于過早凝固是穩定的。使聚合物分散 體有針對性的凝結的目的在于應盡可能地以與在熱熔性體系的情況下相同的速度建立粘 合強度。
[0005] 出人意料地發現，用以下更詳細描述的方法，通過優選在可加熱噴嘴中凝結，可制 備具有與常規制備并干燥的薄膜粘合劑的粘接性能類似、但是在明顯更短的時間內建立粘 合強度的聚合物股料（polymer strand)。
[0006] 本發明提供一種使聚合物水分散體凝結的方法，步驟是
[0007] -提供聚合物水分散體，其包含至少一種分散于水相的聚合物并且還包含可熱膨 脹的熱塑性微球，
[0008] -通過能量輸入使聚合物分散體凝結，以及
[0009] -通過出口孔（優選以噴嘴的形式）輸出凝結的組合物。
[0010] 用于凝結的能量優選熱輸入或通過剪切輸入，更優選同時熱輸入和通過剪切輸 入。
[0011] 涂料或粘合結合組合物（以下統稱為涂料組合物）的重要組分是粘結劑或粘合結 合劑（以下統稱為粘結劑）。水性涂料組合物優選包含聚合物水分散體作為其粘結劑。
[0012] 水分散體中的聚合物（粘結劑）的量優選為20至70重量％，更優選50至65重 量％。
[0013] 分散于水分散體中的聚合物可特別通過可自由基聚合的化合物（單體）的聚合而 得到，或包含可通過縮聚而得到的聚合物，例如聚氨酯。優選通過乳液聚合制備聚合物水分 散體。因此，優選地，分散于水分散體中的聚合物為乳液聚合物。
[0014] 在下文中，表述"（甲基）丙烯酰基…"和類似的表述為"丙烯酰基…或甲基丙烯 酰基…"的縮寫。
[0015] 所述聚合物含有優選至少40重量％，更優選至少60重量％，非常優選至少80重 量％的已知主要單體。所述主要單體選自（甲基）丙烯酸C 1-C2。烷基酯、含有最多20個C 原子的羧酸的乙烯酯、具有最多20個C原子的乙烯基芳族化合物、烯鍵式不飽和腈、乙烯基 鹵化物、含有1至10個C原子的醇的乙烯基醚、具有2至8個C原子和一個或兩個雙鍵的 脂族烴、或這些單體的混合物。分散的聚合物含有優選大于40重量％的（甲基）丙烯酸 C1-C2。烷基酯。
[0016] 實例包括具有C1-C1。烷基基團的（甲基）丙烯酸烷基酯，例如甲基丙烯酸甲酯、丙 烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸2-乙基己酯。還特別適合的為（甲基）丙 烯酸烷基酯的混合物。具有1至20個C原子的羧酸的乙烯酯為例如月桂酸乙烯酯、硬脂酸 乙稀酯、丙酸乙稀酯、叔羧酸（versatic acid)乙稀酯、和乙酸乙稀酯。合適的乙烯基芳族 化合物包括乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯和對甲基苯乙烯、α-丁基苯乙烯、4-正丁基苯乙 稀、4-正癸基苯乙烯和優選的苯乙稀。腈的實例為丙烯腈和甲基丙烯腈。乙烯基化物為 被氯、氟或溴取代的烯鍵式不飽和化合物，優選氯乙烯和偏二氯乙烯。乙烯基醚的實例包括 乙烯基甲基醚和乙烯基異丁基醚。優選的乙烯基醚為含有1至4個C原子的醇的乙烯基醚。 具有2至8個C原子和一個或兩個烯雙鍵的烴包括丁二烯、異戊二烯、氯丁二烯、乙烯或丙 烯。隨后還可使由丁二烯或異戊二烯制得的聚合物或共聚物氫化。
[0017] 優選的主要單體為乙烯酯，優選乙酸乙烯酯，還特別優選與乙烯結合（簡稱乙酸 乙烯酯/乙烯共聚物）；丁二烯，還特別優選與苯乙烯結合（簡稱丁二烯/苯乙烯共聚物）； 以及（甲基）丙烯酸CgC 1。烷基酯，更特別是（甲基）丙烯酸C 烷基酯（簡稱聚丙 烯酸酯），在每種情況下特別優選聚丙烯酸酯。
[0018] 特別優選作為主要單體的是（甲基）丙烯酸(^至C i。烷基酯；可特別提及的為丙 烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸辛酯和丙烯酸2-乙基己酯， 以及這些單體的混合物。乳液聚合物含有大于40重量％，更特別是大于60重量％，更優選 大于80重量％的（甲基）丙烯酸C 1-C2。烷基酯。
[0019] 除主要單體之外，聚合物還可包括其他單體，實例為具有羧酸、磺酸或膦酸基團的 單體。優選羧酸基團。實例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、馬來酸或富馬酸。其他單體 為，例如，還含有羥基的單體、特別是（甲基）丙烯酸C 1-C1。羥烷基酯、（甲基）丙烯酰胺以 及含有脲基的單體如脲基（甲基）丙烯酸酯。此外，可提及的其他單體為單（甲基）丙烯酸 苯氧基乙基二醇酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和氨基（甲基）丙烯酸酯如 (甲基）丙烯酸2-氨基乙酯。除雙鍵之外還帶有其他官能團（例如異氰酸酯基-、氨基-、 羥基_、酰胺基-或縮水甘油基_)的單體可具有例如提高對基材的粘合力的作用。還特別 考慮的是環內酰胺如N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基己內酰胺。
[0020] 本發明的分散于聚合物水分散體中的另一類聚合物為聚氨酯，更特別是在室溫下 (20°C )帶粘著性的聚氨酯。優選考慮的是主要由多異氰酸酯（更特別是二異氰酸酯）和 作為共反應物的聚酯二醇、聚醚二醇或它們的混合物組成的聚氨酯。聚氨酯優選由至少40 重量％，更優選至少60重量％，以及非常優選至少80重量％的二異氰酸酯、聚醚二醇和/ 或聚酯二醇構成。聚氨酯優選包含大于10重量％，更優選大于30重量％，更特別是大于40 重量％或大于50重量％，非常優選大于60重量％的量的聚酯二醇，基于聚氨酯計。聚酯二 醇特別用作合成組分。如果聚酯二醇以與聚醚二醇的混合物形式使用，則優選聚酯二醇和 聚醚二醇的混合物的至少50mol %，更優選至少80mol %，非常優選IOOmol %為聚酯二醇。
[0021] 總之，聚氨酯優選由以下組分合成：
[0022] a)二異氰酸酯，
[0023] b)如下的二醇
[0024] bl) 10至IOOmol %的具有500至5000g/mol的分子量的二醇，基于二醇（b)的總 重量計，
[0025] b2) 0至90mol %的具有60至500g/mol的分子量的二醇，基于二醇（b)的總重量 計，
[0026] c)不同于單體（a)和（b)的單體，其具有至少一個異氰酸酯基或至少一個對異氰 酸酯基具有反應性的基團，并且還帶有至少一個親水基團或一個潛在的親水基團以使聚氨 酯可在水中分散，
[0027] d)任選的不同于單體（a)至（c)的其他化合物，其為多價的且具有反應性基團，所 述反應性基團為醇羥基、伯氨基或仲氨基、或異氰酸酯基，以及
[0028] e)任選的不同于單體（a)至（d)的化合物，其為一價的并具有反應性基團，所述反 應性基團為醇羥基、伯氨基或仲氨基、或異氰酸酯基。
[0029] 所述聚合物水分散體或水性粘結劑優選包含粘合劑，更優選壓敏粘合劑。術語壓 敏粘合劑（PSA)指的是在室溫下（20°C )具有永久粘性的粘合劑。PSA特征在于足夠的粘 著力（粘性）與必要的內聚力（粘合劑層內的內部強度）相結合。
[0030] 對于粘合劑，聚合物（粘結劑）的玻璃化轉變溫度（Tg)通常小于或等于+15°C，而 對于PSA，