專利名稱：改進(jìn)的粘合劑的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的粘合劑。特別地是，本發(fā)明涉及改進(jìn)的粘合劑，其具有改進(jìn)的分配性能。
通常消耗的粘合劑或白膠的配方有40～60％的固體和具有通過(guò)布魯克菲爾德粘度計(jì)測(cè)量為2,000～300,000cP的粘度。這些粘合劑或白膠具有多種缺點(diǎn)，例如，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)施加到垂直面上時(shí)，不管粘度如何，膠流動(dòng)或下垂。此外，這些膠水具有不精確的分配性能。低粘度的膠水是過(guò)度流動(dòng)的，而高粘度的膠水是過(guò)度粘稠的。
通常，更粘稠的膠水易于緩慢的“定型”和難以獲得薄片，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)谄胀ǖ膲毫ο虏蝗菀讛U(kuò)展。厚膠片可能是不符合要求的，這是因?yàn)槠涓稍镏螅鼈兗又貙?duì)紙基材的卷曲和皺紋作用。因而，需要改進(jìn)的粘合劑。
概述通常，本發(fā)明涉及改進(jìn)的粘合劑、它們的制造，和用于分配改進(jìn)的粘合劑的裝置。在一個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施方案中，一種粘合劑組合物包括聚合物粘合劑材料和增稠劑。該粘合劑組合物具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度(stringing length)和45度或更小的相位差(phase lag)，δ(在下文中稱為“相位差”)，或者5mm或更小的垂掛距離(sag distance)。該粘合劑可以通過(guò)結(jié)合醋酸乙烯酯聚合物、堿性可溶脹的增稠劑、堿性材料和水而形成。
在另一個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施方案中，一種制品包括具有分配開口的分配容器和位于分配容器中的粘合劑組合物。該粘合劑組合物包括聚合物粘合劑材料和增稠劑。該粘合劑組合物具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度和45度或更小的相位差。
在又一個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施方案中，粘合劑組合物包括醋酸乙烯酯聚合物、堿性可溶脹的增稠劑和水。醋酸乙烯酯聚合物是分散在水中的，并且粘合劑組合物的pH為4～10。
本發(fā)明的上述概述不是用來(lái)描述本發(fā)明的每個(gè)公開的實(shí)施方案或每個(gè)設(shè)備。下述的附圖、詳細(xì)的說(shuō)明書和實(shí)施例更特別地舉例說(shuō)明這些實(shí)施方案。
附圖簡(jiǎn)述考慮到本發(fā)明下述的各種各樣的實(shí)施方案的詳述和附圖可以更完全地理解本發(fā)明，其中

圖1是說(shuō)明性的粘合劑分配器的示意圖。
當(dāng)本發(fā)明進(jìn)行各種各樣的修改和替換時(shí)，其詳細(xì)說(shuō)明通過(guò)附圖中的例子來(lái)表示，并將會(huì)詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)該理解的是其目的不是把本發(fā)明限制為所述的特定實(shí)施方案。相反，其目的是覆蓋在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有修改、等價(jià)替換和備選方案。
詳述據(jù)信本發(fā)明通常適用于粘合劑以及它們的制造，以及用于分配所述改進(jìn)的粘合劑的裝置。當(dāng)本發(fā)明不是如此被限制時(shí)，通過(guò)下述的實(shí)施例的討論將會(huì)得到本發(fā)明各方面的理解。
對(duì)于下述定義的術(shù)語(yǔ)，這些定義將被應(yīng)用，除非在權(quán)利要求書或在說(shuō)明書中的其他地方給出了不同的定義。
術(shù)語(yǔ)“聚合物”將被理解為包括聚合物、共聚物(如使用兩種或更多種不同的單體形成的聚合物)、低聚物及其組合，以及以可互溶的混合物通過(guò)，如共擠出或包括酯交換的反應(yīng)，所形成的聚合物、低聚物或共聚物。包括嵌段和無(wú)規(guī)共聚物，除非另有說(shuō)明。
除非另有說(shuō)明，在說(shuō)明書和權(quán)利要求書中用來(lái)表示成分的量、性能如分子量、反應(yīng)條件等的所有數(shù)值應(yīng)被理解為在一切情況下通過(guò)術(shù)語(yǔ)“約”修正的。相應(yīng)地，除非有相反的說(shuō)明，在前述的說(shuō)明書和附加的權(quán)利要求書中列舉的數(shù)字參數(shù)是可變化的近似值，其變化取決于本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本發(fā)明的教導(dǎo)獲得的需要的性能。最低限度地，和不是為了限制與權(quán)利要求范圍等效原則的應(yīng)用，每個(gè)數(shù)字參數(shù)應(yīng)該至少按照記錄的有效數(shù)字和通過(guò)應(yīng)用普通的舍入技術(shù)來(lái)進(jìn)行分析。盡管陳述本發(fā)明寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是在特定實(shí)施例中的數(shù)值是盡可能精確地記錄。然而，任何數(shù)值本質(zhì)上包括一定的誤差，這是由它們各自的測(cè)試測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差必定會(huì)產(chǎn)生的。
重量百分?jǐn)?shù)、重量計(jì)的百分?jǐn)?shù)，重量％等是同義詞，其指的是物質(zhì)的濃度，以物質(zhì)的重量除以組合物的重量并乘以100。
有端點(diǎn)的數(shù)值范圍的列舉包括包含在該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(例如1～5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。
如在本說(shuō)明書和附加的權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式“一(a)”、“一(an)”和“該(the)”包括復(fù)數(shù)指示物，除非該內(nèi)容另外有清楚地指定。因而，例如，對(duì)于包含“化合物(a compound)”的組合物包括兩種或多種化合物的混合物。如在本說(shuō)明書和附加的權(quán)利要求書中所使用的，術(shù)語(yǔ)“或”通常以包括“和/或”的意義使用，除非該內(nèi)容另外有清楚地指定。
本發(fā)明提供了改進(jìn)的粘合劑。改進(jìn)的粘合劑包括聚合物粘合劑材料和增稠劑。改進(jìn)的粘合劑具有兩種或多種下述的物理性質(zhì)有限的粘連長(zhǎng)度；有限的相位差；有限的垂掛距離；使得粘合劑易流動(dòng)的粘度；有限的固化時(shí)間；一定范圍的復(fù)數(shù)剪切模量；并且粘合劑組合物可以不是觸變性的。許多這些性能可以通過(guò)下述方法部分記載的方法來(lái)測(cè)定。
粘合劑組合物可以具有有限的粘連長(zhǎng)度。粘合劑的粘連長(zhǎng)度可以通過(guò)在下述方法部分定義的粘連長(zhǎng)度方法來(lái)測(cè)定。有限的粘連長(zhǎng)度有助于可流動(dòng)粘合劑的精確放置。在一些實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以具有0～9cm，或0～5cm，0～3cm，或0～2cm的粘連長(zhǎng)度。
粘合劑組合物可以具有有限的剪切模量相位差。剪切模量相位差或“相位差”可以通過(guò)下述方法部分定義的相位差方法來(lái)測(cè)定。在一些實(shí)施方案中，粘合劑組合物具有0～45度，或0～30度，或0～20度的相位差。
當(dāng)粘合劑組合物放置在垂直面上時(shí)，其可以具有有限的垂掛距離。垂掛距離或抗流掛性可以通過(guò)下述方法部分定義的垂掛距離方法來(lái)測(cè)定。有限的垂掛距離可有助于將粘合劑保持在其放置的表面上。在一些實(shí)施方案中，粘合劑組合物具有0～10mm，或0～5mm或0～2mm的垂掛距離。
粘合劑組合物可能具有使得粘合劑可流動(dòng)的粘度。粘度可以通過(guò)Brookfield RVT用#6錠子以20rpm在環(huán)境條件下來(lái)測(cè)定。在一些實(shí)施方案中，粘合劑組合物可能具有3,000～50,000cP，或3,000～30,000cP或10,000～30,000cP的粘度。
粘合劑組合物可以具有有限的固化時(shí)間。粘合劑的固化時(shí)間可以通過(guò)下述方法部分定義的固化時(shí)間方法來(lái)測(cè)定。在一些實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以具有0～180秒的固化時(shí)間，或0～60秒，或0～45秒。
粘合劑組合物可以具有一定范圍的復(fù)數(shù)剪切模量G*。復(fù)數(shù)剪切模量G*可以通過(guò)下述方法部分定義的復(fù)數(shù)剪切模量方法來(lái)測(cè)定。在一些實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以具有50～1000Pa，或100～600Pa的復(fù)數(shù)剪切模量G*。
在一些實(shí)施方案中，粘合劑組合物包括聚合物粘合劑材料和增稠劑，其中粘合劑組合物具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度和45度或更小的相位差。在另一個(gè)實(shí)施方案中，粘合劑組合物包括聚合物粘合劑材料和增稠劑，其中粘合劑組合物具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度和10mm或更小的垂掛距離。在其它的實(shí)施方案中，上述指定的物理性質(zhì)的兩種或多種可以隨意地組合。
改進(jìn)的粘合劑組合物可以通過(guò)組合粘合劑聚合物、增稠劑和水來(lái)形成。粘合劑聚合物可以是醋酸乙烯酯聚合物。增稠劑可以是堿性可溶脹的增稠劑。在一些實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以具有-60～100℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或者-50～50℃，或-20～30℃。在此，粘合劑組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是自干燥的粘合劑組合物獲得的。在說(shuō)明性的實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以根據(jù)需要具有5～85wt％，或30～85wt％，或60～80wt％的總固含量。
在一些說(shuō)明性的實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以具有4～10，或5～10，或6～9的pH。在其它的實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以認(rèn)為是“無(wú)酸的”并具有7～9的pH。在一些實(shí)施方案中，堿或堿性材料可以任何有用的量加到粘合劑組合物中。
醋酸乙烯酯聚合物包括，例如，醋酸乙烯酯均聚物和醋酸乙烯酯共聚物，例如，舉例來(lái)說(shuō)，醋酸乙烯酯-乙烯(VAE)。這些醋酸乙烯酯聚合物可以與水結(jié)合形成聚合物分散體。醋酸乙烯酯基聚合物可以通過(guò)常規(guī)的乳液聚合來(lái)獲得和從各種各樣的來(lái)源購(gòu)買得到。
一種或多種共聚單體可以和醋酸乙烯酯共聚。在一些實(shí)施方案中，醋酸乙烯酯聚合物包括醋酸乙烯酯、乙烯、和任選地一種或多種其它的烯鍵式不飽和單體。其它的烯鍵式不飽和單體的說(shuō)明性實(shí)例是C3～C10鏈烯酸，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、異丁烯酸和其與C1～C18鏈烷醇的酯，所述醇如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和2-乙基己醇；乙烯基鹵化物，如氯乙烯；α、β-不飽和的C4-C10烯烴二酸，如馬來(lái)酸、富馬酸和衣康酸以及它們與相同的C1-C18鏈烷醇的單酯和二酯；和含氮的單烯鍵式不飽和單體，如腈；酰胺；N-羥甲基酰胺；N-羥甲基酰胺和烯丙基氨基甲酸酯的低級(jí)鏈烷酸酯，如丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、N-羥甲基烯丙基氨基甲酸酯、以及N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺和N-羥甲基烯丙基氨基甲酸酯的低級(jí)烷基酯或低級(jí)鏈烷酸酯。用于本發(fā)明中的說(shuō)明性的醋酸乙烯酯-乙烯(乳液)聚合物是市場(chǎng)上可買到的產(chǎn)品。其實(shí)例是全部購(gòu)自Air Products Polymers，LP.，(Allentown，PA)的AIRFLEXTM320、AIRFLEXTM323、AIRFLEXTM400、AIRFLEXTM400H、AIRFLEXTM401、AIRFLEXTM405、AIRFLEXTM410、AIRFLEXTM420、AIRFLEXTM423、AIRFLEXTM426、AIRFLEXTM460、AIRFLEXTM465、AIRFLEXTM7200、AIRFLEXTM920、AIRFLEXTMEN421、AIRFLEXTMEP17、AIRFLEXTM315、AIRFLEXTM418、AIRFLEXTMEF350和AIRFLEXTMEF940，和購(gòu)自Forbo Adhesives，LLC(Durham，NC)的ELVACETM722、ELVACETM725、ELVACETM731、ELVACETM732、ELVACETM733、ELVACETM734、ELVACETM735、ELVACETM736、ELVACETM737、ELVACETM739、ELVACETM741和ELVACETM758和購(gòu)自Vinamul Polymers，(Enoree，SC)的DUR-O-SETTME-200、DUR-O-SETTME-200、DUR-O-SETTME-230、DUR-O-SETTME-130、DUR-O-SETTME-200HV、DUR-O-SETTME-150、DUR-O-SETTME-260、DUR-O-SETTME-100、DUR-O-SETTME-220、DUR-O-SETTME-171HS、DUR-O-SETTMC-325、DUR-O-SETTMC-310、DUR-O-SETTMC-335、RESYNTM1025、RESYNTM1072、RESYNTM1601和RESYNTMSB-321，以及購(gòu)自H.B.Fuller Co.(St Paul，MN)的WB-3621。如果是市場(chǎng)上可買到的醋酸乙烯酯，其通?？删哂?00～3000cP的粘度。
醋酸乙烯酯聚合物可以任意有用的量存在于粘合劑組合物中。在一些實(shí)施方案中，醋酸乙烯酯聚合物根據(jù)需要以5～75wt％，或20～75wt％，或50～75wt％的量存在于粘合劑組合物中。
堿性可溶脹的增稠劑包括堿性可溶脹的丙烯酸增稠劑。這些丙烯酸增稠劑可以稱為“締合性增稠劑”，并可以是包括羧酸基團(tuán)的陰離子的堿性可溶脹的丙烯酸水乳液共聚物。這些堿性可溶脹的增稠劑可以是充分交聯(lián)的。合適的堿性可溶脹的丙烯酸增稠劑的一部分清單包括從市場(chǎng)上可買到的商標(biāo)為從Rohm and Hass Co.(Philadelphia，PA)的RhoplexTMASE-60，從Polymer Latex GmbH & Co.KG，(Marl，DE)買到的RohagitTMSD15和從Noveon，Inc(Cleveland，OH)買到的CarbopolTM和PemulenTM系列增稠劑的那些。
堿性可溶脹的增稠劑可以任何有用量存在粘合劑組合物中。在一些實(shí)施方案中，堿性可溶脹的增稠劑根據(jù)需要以0.1～10wt％，或0.1～5wt％，或0.1～3wt％的量存在于粘合劑組合物中。
在形成粘合劑組合物的過(guò)程中，堿性可溶脹的增稠劑可以結(jié)合堿性材料或堿源(alkalinity source)。堿源可以是強(qiáng)堿材料或可以是堿的有機(jī)源或堿的無(wú)機(jī)源的堿源。為了本發(fā)明的目的，已知作為堿性材料的堿源還是可以加入含水體系并導(dǎo)致pH大于約7的組合物。堿的有機(jī)源經(jīng)常是強(qiáng)氮堿，其包括，例如氨、單乙醇胺、單丙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺、三乙醇胺、三丙醇胺等等。堿源也可以包括無(wú)機(jī)堿。無(wú)機(jī)堿可以源自氫氧化鈉或氫氧化鉀，其可以液態(tài)(約10～60wt％的水溶液)或固態(tài)(粉末、薄片或顆粒)使用。其它的無(wú)機(jī)堿源是可溶的硅酸鹽組合物，例如偏硅酸鈉，或者是可溶的磷酸鹽組合物，例如磷酸三鈉，或者是任何其它的衍生自磷酸的緩沖劑。示范性的堿源包括氨或三乙醇胺。堿源可以包括碳酸堿金屬鹽。其中，可以使用的所述碳酸堿金屬鹽包括碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉或碳酸氫鉀或倍半碳酸鈉或倍半碳酸鉀。堿性材料可以任何有用的量存在于粘合劑組合物中。
本發(fā)明的粘合劑組合物可以任選地包括填料。填料可以是無(wú)機(jī)或有機(jī)填料，并且可以任何有用量存在粘合劑中。填料可以是任何有機(jī)或無(wú)機(jī)的添加劑，例如，舉例來(lái)說(shuō)，抗氧化劑、穩(wěn)定劑、抗臭氧劑、增塑劑、染料、紫外吸收劑、HALS和顏料。在一個(gè)實(shí)施方案中，粘合劑組合物包括“發(fā)光”材料作為填料。發(fā)光材料可以根據(jù)需要增加粘合劑的閃光和/或顏色。本發(fā)明的粘合劑組合物可以任選地包括著色劑，例如顏料或染料，來(lái)提供粘合劑組合物的色調(diào)或顏色。
在一些實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以包括5～75wt％的醋酸乙烯酯聚合物，0.1～10wt％的堿性可溶脹的增稠劑和平衡量的水。在其他的實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以包括20～75wt％的醋酸乙烯酯聚合物，0.1～5wt％的堿性可溶脹的增稠劑和平衡量的水。在另外的實(shí)施方案中，粘合劑組合物可以包括50～75wt％的醋酸乙烯酯聚合物，0.1～3wt％的堿性可溶脹的增稠劑和平衡量的水。在這些實(shí)施方案的一些中，粘合劑組合物的配方可以包括添加堿性材料，其可以活化或溶脹堿性可溶脹的增稠劑材料，并提供pH可為7～9的所得粘合劑組合物。在說(shuō)明性的實(shí)施方案中，堿性可溶脹的增稠劑材料是充分交聯(lián)的。這些實(shí)施方案可以具有兩種或多種下述的物理性質(zhì)(如上所述)有限的粘連長(zhǎng)度、有限的相位差、有限的垂掛距離、使粘合劑易流動(dòng)的粘度、有限的固化時(shí)間、一定范圍的復(fù)數(shù)剪切模量，并且粘合劑組合物可以不是觸變性的。
圖1表示了說(shuō)明性的粘合劑分配器100，其能存放和分配在此描述的改進(jìn)的粘合劑。分配器100可以包括粘合劑容納部分120，其容納分配之前的粘合劑。在一些實(shí)施方案中，容納部分120是由撓性材料形成的，例如聚合材料。該分配器可以包括任何有用量的粘合劑，例如0.5～5000ml，或0.5～1000ml，或50～500ml。分配器100可以包括配置在容納部分120上的分配部分130。分配部分130可以包括分配開口140。在一個(gè)實(shí)施方案中，粘合劑可以通過(guò)使用者施加指壓到撓性容納部分120上由使用者分配，所述指壓促使粘合劑材料朝向和通過(guò)分配器開口140到達(dá)應(yīng)用目標(biāo)。在一些實(shí)施方案中，分配器開口140根據(jù)需要具有0.05～40mm2，0.1～30mm2，0.1～10mm2，0.2～1.8mm2，0.5～1.5mm2或0.75～1.25mm2的面積。
在這里描述的粘合劑組合物顯示出流變性和快速固化時(shí)間的獨(dú)特組合，當(dāng)施加到紙基材上時(shí)，其能減小所觀察到的卷曲/皺紋的量。通過(guò)僅使用手施加壓力，這些粘合劑組合物容易地和精確地從精細(xì)的尖端供料器(fine tipped applicator)進(jìn)行分配。這樣的粘合劑/分配器組合通常用于進(jìn)行手工方案、家用修理或剪貼活動(dòng)。
粘合劑的流變性和精細(xì)的尖端供料器的組合在粘合劑分配過(guò)程中提供了優(yōu)秀的控制能力，并且允許使用者不費(fèi)力地以任何需要的形式(細(xì)點(diǎn)或粗點(diǎn)、條紋、線等)來(lái)施加粘合劑。粘合劑流變學(xué)也可有助于制造細(xì)的粘合線，這是由于當(dāng)膠粘體之間用適度的層壓壓力輕輕地加壓時(shí)，粘合劑容易擴(kuò)展，所述層壓壓力例如為用于把卡片紙層壓到一起的輕的手壓。這樣的細(xì)的粘合劑粘合線也可有助于粘合劑的快速干燥，這是由于粘合劑的細(xì)的截面面積增加了濕氣從粘合劑去除的速度。此外，當(dāng)以小液滴或以細(xì)的連續(xù)珠的形式施加時(shí)，由在此描述的締合性增稠的粘合劑聚合物提供的流變性也最小化/消除粘合劑向線或支線發(fā)展的趨勢(shì)，因此允許粘合劑更精確地應(yīng)用。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)通過(guò)下述的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明。然而，在這些實(shí)施例中列舉的特定材料及其用量，以及其他的條件和細(xì)節(jié)，是用來(lái)解釋在本領(lǐng)域中廣泛地應(yīng)用的，而不應(yīng)該解釋為對(duì)本發(fā)明不適當(dāng)?shù)南拗啤?br> 方法固化時(shí)間該測(cè)試包括下述步驟1.在第一片測(cè)試紙(6″寬的IP Thilmany 50# Bleached AndroBase Paper)上涂覆一條(5～10cm寬)粘合劑(～3克)以獲得0.23mm厚的濕粘合劑涂層；2.當(dāng)粘合劑是濕的時(shí)候，將第二片測(cè)試紙層壓到第一片測(cè)試紙上，其中第二片測(cè)試紙層已被預(yù)先切成0.5″寬的條；3.用4.5磅的橡膠輥通過(guò)卷動(dòng)把兩片層壓到一起；和4.以規(guī)則的時(shí)間間隔從層壓件剝離0.5″寬的紙條來(lái)確定需要多長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度來(lái)撕開測(cè)試紙條。
抗流掛性或垂掛距離粘合劑的抗流掛性是通過(guò)在靠近水平放置的2密耳清潔的厚條狀(測(cè)試為～15cm×25cm)的聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(PET)膜的末端沉積0.1ml的粘合劑滴進(jìn)行評(píng)價(jià)。
在粘合劑沉積后，立即將PET膜豎直放置，使粘合劑滴位于薄片的頂部，這允許粘合劑沿著膜條狀物的長(zhǎng)度方向向下流動(dòng)。
當(dāng)粘合劑流動(dòng)停止時(shí)，以毫米(mm)測(cè)量并記錄粘合劑流動(dòng)的距離。測(cè)量的特定距離是從在垂直取向之前初始粘合劑滴的底部邊緣到粘合劑流動(dòng)停止時(shí)粘合劑流的最底部邊緣的距離。
粘連長(zhǎng)度該測(cè)試方法提供了評(píng)價(jià)分配時(shí)粘合劑粘連程度的方法。通常測(cè)試方法包括通過(guò)垂直取向的注射器針頭以固定的速度來(lái)分配膠水，并測(cè)量當(dāng)膠水從針頭延伸并落到下面的平臺(tái)而形成的膠纖維/膠束的長(zhǎng)度。
膠束越長(zhǎng)，粘連的程度越大，膠束越短，粘連的程度越小。該測(cè)試方法是在22℃、50％相對(duì)濕度的恒溫室中進(jìn)行的，并且使用下述的設(shè)備。
1.注射泵，catalog#55-2226，Harvard Apparatus，So Natick，MA017602. 16ga×38mm PrecisionGlideTMNeedle 16G1一次性的注射器針頭，1.19mm ID，Becton Dickinson & Co，F(xiàn)ranklin Lakes，NJ07417-18843. 10ml Luer Norm-Ject一次性注射器，Henke Sass Wolf GMBH，Tuttlingen，Germany4. 在相對(duì)的兩端配備陰/陽(yáng)(male/female)Luer連接器以提供在注射器和針頭之間撓性連接的Teflon管3.2mm ID×152mm長(zhǎng)5. 實(shí)驗(yàn)室千斤頂6. 實(shí)驗(yàn)室千斤頂支架7. 小型實(shí)驗(yàn)室?jiàn)A子8. 由0.45mm厚的純聚碳酸酯制造的圓柱形套筒，～14cm直徑×38cm高，并適當(dāng)?shù)亻_槽以使得夾子和Teflon管間隙之間具有間隙設(shè)備準(zhǔn)備和排列注射器/管道/針頭組合的排列是在注射泵中水平裝配注射器，并垂直取向針頭，以至擠出的粘合劑從針尖垂直向下排出。
小夾子固定到千斤頂支架的垂直構(gòu)件上，針頭用夾子保護(hù)以在測(cè)試過(guò)程中保持取向。實(shí)驗(yàn)室千斤頂放置在針頭下的千斤頂支架上來(lái)提供活動(dòng)的平臺(tái)，流動(dòng)的粘合劑在該平臺(tái)上撞擊。實(shí)驗(yàn)室千斤頂移動(dòng)的范圍是總計(jì)～38cm，也就是千斤頂可以升高到接觸針頭和能夠降低到針尖下面的38cm。
聚碳酸酯套筒用作通風(fēng)消除器來(lái)減小任何空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)粘合劑下降束的影響。套筒放置在千斤頂上，以至使其與針筒的圓周是同心的。在套筒上需要兩個(gè)縱向狹縫來(lái)使得套筒穿過(guò)小夾子，并且作為實(shí)驗(yàn)室千斤頂?shù)膿闲怨苁巧叩幕蚪档偷摹?br> 使用配有薄片切割砂輪的模具研磨機(jī)來(lái)縮短針頭，以在針筒上提供6.4mm長(zhǎng)的方頭，即從中心軸(hub)伸出6.4mm的針頭。縮短的針筒用320粗砂砂紙清理毛刺。方頭的針筒允許粘合劑從針頭均勻地流出，并使擠出的粘合劑在離開針頭后牽引或變形的任何趨勢(shì)最小化。
測(cè)試步驟粘合劑在進(jìn)行測(cè)試之前是無(wú)泡的。該注射器充滿粘合劑是通過(guò)將注射器頂部浸入粘合劑中并輕輕地取出柱塞來(lái)填充注射器。在該操作過(guò)程中必須小心地避免空氣進(jìn)入粘合劑，因?yàn)檫@有害地影響測(cè)試結(jié)果，即在流出的粘合劑中的氣泡可能在膠流中產(chǎn)生裂紋，這導(dǎo)致下降流的過(guò)早斷裂。
填充的注射器配有撓性連接管和針頭，并固定在注射泵中。啟動(dòng)注射泵以提供1.75毫升/分鐘(ml/min)的粘合劑流。注射器針頭最初用手固定并定向以垂直向上排出，以便清除撓性管線、接線或針頭的空氣。當(dāng)觀察到無(wú)泡粘合劑流離開針頭時(shí)，停止注射泵，倒轉(zhuǎn)針頭方向(為垂直向下的排出)，在測(cè)試位置加緊的針頭，千斤頂和圓柱型套筒如上放置。為了進(jìn)行測(cè)試，在針尖2.5cm的距離放置平臺(tái)，啟動(dòng)注射泵，觀察粘合劑流。如果粘合劑流是穩(wěn)定的和連續(xù)的，平臺(tái)以1cm的增量慢慢地降低，每個(gè)高度需要5秒的觀察時(shí)間，直到膠流斷裂為止。然后升高平臺(tái)直到膠流重新連接而提供連續(xù)的膠流。平臺(tái)逐步地降低到膠流斷裂的點(diǎn)，記錄連續(xù)流出現(xiàn)的距離(即從針尖到平臺(tái)的距離)。
這個(gè)流程(protocol)再重復(fù)2次以獲得總共3次獨(dú)立的可以觀察到連續(xù)流的最大距離的測(cè)量。如果一開始測(cè)試時(shí)膠流就是不連續(xù)的，升高平臺(tái)到膠流連接的點(diǎn)以提供連續(xù)流和然后進(jìn)行上述的流程以完成測(cè)試。對(duì)于確定的粘合劑，在測(cè)試過(guò)程中，在平臺(tái)上分配的粘合劑堆可能趨于堆積，這樣當(dāng)記錄連續(xù)流出現(xiàn)的最大距離時(shí)，必須考慮在平臺(tái)上的任何聚集物，即從全部的測(cè)量距離減去堆積距離(從平臺(tái)到粘合劑堆頂?shù)母叨?。三次測(cè)量的平均值記錄作為“連續(xù)纖維的粘連長(zhǎng)度”和以厘米為單位記錄。如果測(cè)試在單一的注射器填充物下沒(méi)有完成，測(cè)試可以用在前述的平臺(tái)高度的另外的注射器填充物重新開始并達(dá)到完成。
剪切模量(相位差“δ”和復(fù)數(shù)剪切模量“G*”)使用Bohlin CVO 120 HR NF流變儀測(cè)量樣品的動(dòng)力學(xué)性能。Bohlin流變儀購(gòu)自Malvern Instruments Ltd.，Enigma Bussiness Park，Grovewood Road，Malvern，Worcestershire，United Kingdom，WR141XZ。使用Bohlin C25 Mooney-Coutte geometry在25℃進(jìn)行所有的測(cè)量。把汽水閥(trap)放置在C25杯的頂部以延遲樣品干燥。蒸發(fā)閥購(gòu)自Malvern Instruments。
動(dòng)力學(xué)性能的重要性是復(fù)數(shù)剪切模量，G*，和相位差，相位差有時(shí)也被稱為相移。這兩種參數(shù)通常用于描述材料的應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系，特別是對(duì)于粘彈性材料。具有高模量的材料比具有低模量的那些材料提供對(duì)外加應(yīng)力更大的阻力，導(dǎo)致更小的應(yīng)變。根據(jù)定義，相位差的界限為0～90度，其表示樣品對(duì)外加應(yīng)力的彈性和粘性響應(yīng)的相對(duì)水平。對(duì)振蕩應(yīng)力，純彈性(即Hookean)材料具有0度相位差，而純粘性材料具有90度相位差。
通過(guò)對(duì)在流變儀中的每個(gè)樣品加載17克來(lái)測(cè)量G*和δ。樣品平衡在25℃，以50s-1剪切30秒，然后在每次測(cè)試進(jìn)行之前進(jìn)行休息30秒。正弦形振蕩應(yīng)力以1Hz的頻率施加到每個(gè)樣品。選擇十組應(yīng)力振幅作為測(cè)試條件，十組應(yīng)力振幅作從0.1Pa～100Pa對(duì)數(shù)性地增大。在此使用通過(guò)儀器記錄的在1.7Pa的G*和δ的值。
實(shí)施例原料
AirflexTM7200，VAE共聚物乳液，其以～72.5％的固體提供，pH4.5～5.5，Tg 0℃，Air Products Polymers，L.P.，Allentown，PA。
AirflexTM465，VAE共聚物乳液，其以～67％的固體提供，pH4.5～5.5，Air Products Polymers，L.P.，Allentown，PA。
ElvaceTM737，VAE共聚物乳液，其以67～70％的固體提供，pH4～5，F(xiàn)orbo Adhesives，LLC，Durham，NC。
RhoplexTMASE-60，堿性可溶脹的締合性增稠劑，其以28％的固體提供，Rohm and Hass Co.，Philadelphia，PA。
氫氧化銨，28～30％NH3，EM Science，Gibbstown，NJ。
Aleene′s Fast Grab Tacky GlueTM，Duncan Enterprises，F(xiàn)resno，CA。
Aleene′s Original Tacky GlueTM，Duncan Enterprises，F(xiàn)resno，CA。
Aleene′s Quick Dry Tacky GlueTM，Duncan Enterprises，F(xiàn)resno，CA。
Elmer′s Glue-AllTM，Elmer′s Products，Inc.，Columbus，OH。
KelzanTMS，黃原膠，批號(hào)40863A，CP Kelco U.S.，Inc.，SanDiego，CA。
羧甲基纖維素鈉(Na CMC)，7H4XF型，批號(hào)83724，AqualonDivision of Hercules Inc.，Wilmington，DE。
KelginTMMDH，海藻酸鈉，批號(hào)281211，ISP Technologies Inc.，SanDiego，CA。
LaponiteTMRD，合成的層狀硅酸鹽，Southern Clay Products，Inc.，Gonzales，TX。
一般的制備步驟在此描述的本發(fā)明粘合劑實(shí)施例典型地包括粘合劑聚合物、締合性增稠劑、水和堿。這樣的樣品制備是通過(guò)在容器中結(jié)合粘合劑聚合物、增稠劑和水，并用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的船用螺旋槳均勻地混合以獲得均勻的組合物。在連續(xù)攪拌的同時(shí)，單獨(dú)加入堿并繼續(xù)攪拌直到粘合劑組合物均勻混合為止。
實(shí)施例1、2、3、5、6、7、8這些實(shí)施例的制備是通過(guò)前述的步驟和由表1中所示的原料及其量(以克表示)組成。最后得到的粘合劑用根據(jù)上述測(cè)試方法測(cè)量的布魯克菲爾德粘度(Brookfield viscosity)、固化時(shí)間、粘連性和流變性來(lái)表征。結(jié)果記錄在表4中。
表1

實(shí)施例4如下所述中和ElvaceTM737樣品。將用機(jī)械攪拌器攪拌的175份ElvaceTM737加入0.56ml NH4OH。均勻混合的溶液的pH用pH計(jì)測(cè)量為7.63。將2.67份RhoplexTMASE-60加到100份用機(jī)械攪拌器攪拌的中和的ElvaceTM737中。在均勻混合之后，再加入0.25份NH4OH溶液并均勻混合以完成實(shí)施例4的制備，提供pH為7.12的粘合劑。實(shí)施例4用布魯克菲爾德粘度(Brookfield viscosity)、固化時(shí)間、粘連性和流變性來(lái)表征。結(jié)果記錄在表4中。
比較例C4、C5、C6、C7這一系列的比較例包括在表2中列出的普通市場(chǎng)上可購(gòu)買到的白膠。這些實(shí)施例用布魯克菲爾德粘度(Brookfield viscosity)、固化時(shí)間、粘連性和流變性來(lái)表征。結(jié)果記錄在表4中。
表2

比較例C8、C9、C10、C11這一系列的比較例使用實(shí)施例4中的中和的ElvaceTM737作為粘合劑。每個(gè)比較例的粘合劑、增稠劑及其量提供在表3中。樣品的制備是通過(guò)將增稠劑進(jìn)料慢慢地加入用機(jī)械攪拌器攪拌的ElvaceTM737，并混合15分鐘直到添加劑均勻結(jié)合。在靜置24小時(shí)之后，一些樣品看來(lái)似乎包括小的膠粒，其可能是增稠劑的結(jié)果，增稠劑是溶脹的或最初不是完全分散的。每個(gè)樣品再次混合15分鐘，此時(shí)所有的樣品看起來(lái)非常光滑。另外用磨削計(jì)(Precision Gage & Tool Co，Dayton，OH)的光潔度來(lái)評(píng)價(jià)樣品的均勻性，其表明所有的樣品是光滑的、均勻的和無(wú)顆粒的。此時(shí)，一些樣品包括如表4中所示的另外加入其中的ElvaceTM737，并均勻混合。這些樣品用布魯克菲爾德粘度(Brookfieldviscosity)、固化時(shí)間、粘連性和流變性來(lái)表征。結(jié)果記錄在表4中。
表3

表4

1-用布魯克菲爾德RVT，#6錠子，20rpm測(cè)量的數(shù)據(jù)，除C4在5rpm測(cè)量之外在此引用的所有的專利、專利文獻(xiàn)和出版物的全部公開內(nèi)容引入作為參考。上述記載的詳細(xì)說(shuō)明書和實(shí)施例僅用于清楚的理解。對(duì)其理解沒(méi)有不必要的限制。本發(fā)明沒(méi)有限制所示的和所描述的確切的細(xì)節(jié)，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的變化將包括在用權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種粘合劑組合物，其包括聚合物粘合劑材料；和增稠劑；其中粘合劑組合物具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度和45度或更小的相位差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有5cm或更小的粘連長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有3cm或更小的粘連長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有30度或更小的相位差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有20度或更小的相位差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有10mm或更小的垂掛距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有5mm或更小的垂掛距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有3,000～50,000cP的粘度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有3,000～30,000cP的粘度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有10,000～30,000cP的粘度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有180秒或更小的固化時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有60秒或更小的固化時(shí)間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有50～1000Pa的復(fù)數(shù)剪切模量。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物具有100～600Pa的復(fù)數(shù)剪切模量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中粘合劑組合物不是觸變性的。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑，其中聚合物粘合劑材料包括醋酸乙烯酯。
17.一種粘合劑組合物，其包括聚合物粘合劑材料；和增稠劑；其中粘合劑組合物具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度和10mm或更小的垂掛距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的粘合劑，其中粘合劑組合物具有5mm或更小的垂掛距離。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的粘合劑，其中粘合劑組合物具有5cm或更小的粘連長(zhǎng)度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的粘合劑，其中粘合劑組合物具有3cm或更小的粘連長(zhǎng)度。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的粘合劑，其中粘合劑組合物不是觸變性的。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的粘合劑，其中聚合物粘合劑材料包括醋酸乙烯酯。
23.一種制備粘合劑組合物的方法，該方法包括步驟結(jié)合聚合物粘合劑材料和增稠劑以形成具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度和45度或更小的相位差的粘合劑組合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中粘合劑組合物具有10mm或更小的垂掛距離。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中粘合劑組合物不是觸變性的。
26.一種制品，其包括具有分配開口的分配容器；和位于分配容器中的粘合劑組合物，該粘合劑組合物包括聚合物粘合劑材料和增稠劑；其中粘合劑組合物具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度和45度或更小的相位差。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的制品，其中分配器開口具有0.2～1.8mm2的截面面積。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的制品，其中粘合劑組合物具有10mm或更小的垂掛距離。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的制品，其中粘合劑組合物不是觸變性的。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的制品，其中聚合物粘合劑材料包括醋酸乙烯酯。
31.一種粘合劑組合物，其包括醋酸乙烯酯聚合物；和堿性可溶脹的增稠劑；和水；其中醋酸乙烯酯聚合物分散在水中，并且粘合劑組合物的pH為4～10。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物包括5～75wt％的醋酸乙烯酯聚合物；0.1～10wt％的堿性可溶脹的增稠劑；和平衡量的水。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物包括20～75wt％的醋酸乙烯酯聚合物；0.1～5wt％的堿性可溶脹的增稠劑；和平衡量的水。
34.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物包括50～75wt％的醋酸乙烯酯聚合物；0.1～3wt％的堿性可溶脹的增稠劑；和平衡量的水。
35.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物的pH為6～9。
36.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中堿性可溶脹的增稠劑包括陰離子的堿性可溶脹的丙烯酸增稠劑。
37.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物的總固含量為5～85％。
38.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物的總固含量為30～85％。
39.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物的總固含量為60～80％。
40.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-60℃～100℃。
41.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物進(jìn)一步包括填料。
42.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中組合物進(jìn)一步包括堿性材料。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的粘合劑，其中堿性材料選自氨、三乙醇胺、磷酸酯及其混合物。
44.根據(jù)權(quán)利要求41的粘合劑，其中填料包括閃光劑。
45.根據(jù)權(quán)利要求31的粘合劑，其中醋酸乙烯酯聚合物包括醋酸乙烯酯-乙烯共聚物。
46.一種制造粘合劑組合物的方法，其包括步驟結(jié)合醋酸乙烯酯聚合物、堿性可溶脹的增稠劑、堿性材料和水以形成具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度和45度或更小的相位差的粘合劑組合物。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中粘合劑組合物具有5mm或更小的垂掛距離。
48.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中粘合劑組合物具有5cm或更小的粘連長(zhǎng)度。
49.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中粘合劑組合物具有3cm或更小的粘連長(zhǎng)度。
50.根據(jù)權(quán)利要求46的方法，其中粘合劑組合物不是觸變性的。
全文摘要
一種粘合劑組合物包括聚合物粘合劑材料和增稠劑。該粘合劑組合物具有9cm或更小的粘連長(zhǎng)度、和45度或更小的相位差或者5mm或更小的垂掛距離。該粘合劑可以通過(guò)結(jié)合醋酸乙烯酯聚合物、堿性可溶脹的增稠劑、堿性材料和水而形成。
文檔編號(hào)C08L23/08GK1981012SQ200580022551
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月2日
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