專利名稱：可拉伸剝離的泡沫材料,含有該泡沫材料的制件及它們的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可拉伸剝離的泡沫材料粘合基片，包含該泡沫材料基片的制件以及制備該可拉伸剝離的泡沫材料基片和制件的方法。
背景技術(shù)：
包含聚合物泡沫芯材的制件的特征是，這種發(fā)泡的聚合物的密度小于該預(yù)發(fā)泡的聚合基質(zhì)的密度?？梢酝ㄟ^(guò)一些已知方法使該泡沫材料的密度降低，比如使用一種發(fā)泡劑在該基質(zhì)中形成充滿氣體的空隙，或在該基質(zhì)中分布微球體，這些微球體通常是由玻璃或某些聚合材料制成的。
包含聚合泡沫材料的制件如在2000年8月15日公布的Gehlsen等的美國(guó)專利6103152中所述。Gehlsen的‘152專利描述了包含一種聚合泡沫材料的制件，特征是聚合基質(zhì)和一種或多種可膨脹聚合物微球體。這種泡沫材料微結(jié)構(gòu)的特征是，有大量膨脹的聚合微球體分布在整個(gè)聚合物基質(zhì)中。至少有一種微球體仍是可膨脹的，即，加熱時(shí)會(huì)進(jìn)一步膨脹而不會(huì)破裂。該泡沫可以具有一個(gè)粘合表面，其特征是該表面是基本平滑的。
各種制件都可包括聚合泡沫芯材，比如減振制件，醫(yī)用敷料，逆向反射片，膠帶，抗疲勞墊，研磨制件，墊片，密封層等。在航空和航天，電子和汽車工業(yè)中，例如泡沫芯材膠帶可以被用于組裝和/或固定部件與面板。但是，目前可用的這種泡沫芯材膠帶產(chǎn)品所提供的貼合表面之間的粘合或多或少是永久的，以后很難分離這些部件，因此，很難重復(fù)利用這些部件。在某些地區(qū)，比如在歐洲，要求產(chǎn)品壽命管理，在這個(gè)方面，材料混雜是個(gè)問(wèn)題。
市售的粘合劑材料，包括壓敏粘合劑，可用于各種應(yīng)用中。某些壓敏粘合劑包含如美國(guó)專利申請(qǐng)09/764,478所述的纖維增強(qiáng)材料。該專利申請(qǐng)描述了，壓敏粘合劑中的纖維增強(qiáng)物能提供“可拉伸剝離”特性。這種纖維增強(qiáng)的粘合組合物包含一種其中具有纖維增強(qiáng)材料的壓敏粘合劑基質(zhì)。所述纖維增強(qiáng)的粘合組合物所提供的粘結(jié)強(qiáng)度超過(guò)僅有壓敏粘合劑的粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)這些纖維的存在能使該壓敏粘合劑的粘性基本上保持而不降低。
為了滿足制造和使用粘合劑，特別是泡沫芯材膠帶的需要，最好提供在施加于表面時(shí)具有強(qiáng)粘合性能的膠帶。也最好提供一種用于泡沫材料膠帶的粘合組合物，其中該粘合劑的配方使該泡沫材料膠帶能通過(guò)拉伸剝離機(jī)理容易地從上述基材上被剝離。對(duì)發(fā)泡的拉伸剝離膠帶的技術(shù)要求包括(1)泡沫材料劈裂強(qiáng)度(Split strenpth)至少是約10磅/英寸(1.76千牛/米)；(2)90度剝離粘合性大于約10磅/英寸(1.76千牛/米)，(3)通常大于從表面上剝離該膠帶所需力的高拉伸強(qiáng)度，使該膠帶不會(huì)在拉伸剝離時(shí)斷裂；(4)包括屈服應(yīng)力低，伸長(zhǎng)好(比如，＞200％)的機(jī)械性能和(5)具有顯著的應(yīng)變硬化特性或高彈性回復(fù)率。
傳統(tǒng)泡沫材料膠帶通常被設(shè)計(jì)用來(lái)在各種工業(yè)應(yīng)用中提供較永久的(如，不可剝離的)固定體系。因此，以高強(qiáng)度固定系統(tǒng)提供的這種固定體系通常不能容易地從基材上剝離。而且，傳統(tǒng)泡沫材料膠帶提供的高強(qiáng)度粘合不適于制造具有理想粘合劑特性的可拉伸剝離的泡沫材料膠帶。
最好提供可拉伸剝離的泡沫芯材基片，包括這種基片的制件(如，膠帶)，和制造這種制件的方法。同樣，最好能用軟的壓敏粘合泡沫材料基質(zhì)提供這些能使能量耗散并具有高拉伸強(qiáng)度，對(duì)各種表面都能提供強(qiáng)粘合性的基片。
發(fā)明概述本發(fā)明一方面提供一種泡沫材料粘合制件，其包含具有一個(gè)外表面的一種聚合泡沫材料，該聚合泡沫材料的外表面具有粘合性；纖維增強(qiáng)材料，該纖維增強(qiáng)材料分散在該聚合泡沫材料中，使該制件具有拉伸剝離特性。該纖維增強(qiáng)材料可以是彈性或粘彈性的。
本發(fā)明在這個(gè)方面上提供的聚合泡沫材料可以是片材，該片材外表面包括第一主表面和第二主表面，在第一或第二主表面中的一個(gè)主表面的至少一部分上具有粘合表層。在該粘合層上可以放置剝離襯墊，該纖維增強(qiáng)材料通常具有至少約200％的斷裂伸長(zhǎng)。當(dāng)該纖維增強(qiáng)材料是粘彈性的時(shí)，該材料包含具有屈服強(qiáng)度和拉伸斷裂強(qiáng)度的基本連續(xù)纖維，其中，拉伸斷裂強(qiáng)度約為0.7兆帕或更高，并至少約為該屈服強(qiáng)度的150％。當(dāng)該纖維增強(qiáng)材料是彈性的時(shí)，該材料包含伸長(zhǎng)100％之后回復(fù)率大于約50％的基本連續(xù)纖維。該聚合泡沫材料通常約占該泡沫材料粘合制件的80到50重量％，該纖維增強(qiáng)材料約占該泡沫材料粘合制件的20到約占該泡沫材料粘合制件50重量％。纖維增強(qiáng)材料包含直徑小于約5微米，長(zhǎng)徑比大于約1000的微纖維。該微纖維是粘彈性或彈性的。粘彈性微纖維可以包括選自乙烯，丙烯，丁烯，戊烯，己烯，庚烯，辛烯，壬烯，癸烯等樹脂的均聚物，共聚物，三元共聚物和四元共聚物以及其他聚合物。彈性微纖維可以包含選自聚氨酯和合成嵌段共聚物的熱塑性彈性體。這種泡沫材料粘合制件還可以包含大量微球體，這些微球體在制造該制件時(shí)作為發(fā)泡劑，并在上述泡沫材料中，會(huì)在最終制件中至少部分膨脹。
這里使用了某些術(shù)語(yǔ)來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例。所有這些術(shù)語(yǔ)的解釋都與本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)其的用法一致。為了方便起見(jiàn)，通過(guò)舉例而不是限制說(shuō)明如下“基本連續(xù)的”是指對(duì)以加工方向取出的至少0.5厘米長(zhǎng)的粘合組合物樣品而言，樣品中有至少50％的纖維沒(méi)有斷裂。
“拉伸斷裂強(qiáng)度”是按照測(cè)試方法ASTM D 882-97以12英寸/分(30厘米/分)的十字頭速度所測(cè)得斷裂時(shí)的最大拉伸強(qiáng)度。
“拉伸剝離”是指粘合制件的一種特性，即，當(dāng)以30厘米/分的速度和不超過(guò)45°的角度從一個(gè)表面上扯去該制件時(shí)，制件離開基材表面沒(méi)有在表面上殘留明顯可見(jiàn)的殘余物。
本發(fā)明另一方面提供制備泡沫材料粘合制件的制備方法，包括(a)將可發(fā)泡聚合組合物，發(fā)泡劑，和微纖維成形樹脂熔融混合成可擠出的組合物；和(b)將該可擠出組合物擠出通過(guò)模頭，形成該泡沫材料粘合制件。
在本發(fā)明的這個(gè)方面中，可以使用可膨脹的微球體作為發(fā)泡劑，并與步驟(a)中的可發(fā)泡聚合物組合物和微纖維成形樹脂混合。包括這種微球體時(shí)，至少部分可膨脹微球體會(huì)在步驟(b)中發(fā)生膨脹，使這種可膨脹可擠出的組合物發(fā)生膨脹，形成泡沫材料粘合制件。換句話說(shuō)，這種可膨脹的微球體起到可發(fā)泡聚合物組合物的發(fā)泡劑的作用?？梢允褂萌缁瘜W(xué)發(fā)泡劑和高壓注入氣體等其他發(fā)泡劑并在步驟(a)中加入。
根據(jù)上述方法制備的制件包括可拉伸剝離膠帶。這種膠帶通常具有小于60的肖氏A硬度，能從一對(duì)剛性部件或面板之間等各種表面上拉伸剝離。這種膠帶可成形成包括小突出部。總的來(lái)說(shuō)，根據(jù)上述方法制備的制件如本發(fā)明第一方面所述。
通過(guò)以下對(duì)優(yōu)選實(shí)例的說(shuō)明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。
附圖簡(jiǎn)述對(duì)優(yōu)選實(shí)例的各種特征進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，要參考各附圖，其中用相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件，其中附

圖1是一種泡沫材料的透視圖；附圖2是具有圖案表面的一種泡沫材料的透視圖；附圖3是一種制件的透視圖，其特征是具有大量泡沫材料條紋的泡沫芯材；附圖4是一種制件的透視圖，其特征是泡沫材料與粘合表層相復(fù)合；附圖5是一種制件的透視圖，其特征是具有大量泡沫條紋泡沫芯材和與多種附加聚合組合物相復(fù)合；和附圖6是制備本發(fā)明制件的擠出加工設(shè)備的示意圖。
較佳實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提供了一種拉伸剝離泡沫材料。這種泡沫材料可以被制成粘合劑形式，或者通過(guò)與粘合表層結(jié)合，或者將其施加在該泡沫材料的外表面上產(chǎn)生粘合性。該泡沫材料包括在其制造過(guò)程中因?yàn)榘l(fā)泡劑的加入而發(fā)泡的聚合物基質(zhì)?？梢允褂每膳蛎浀奈⑶蝮w以及化學(xué)發(fā)泡劑和高壓注入氣體等從初始聚合物材料制備泡沫材料產(chǎn)物。該泡沫材料的外表面可以是基本平滑的或是具有圖案的。本發(fā)明的聚合物泡沫材料產(chǎn)物提供一種使各種表面貼合在一起的手段，便于使這些表面之間既能形成強(qiáng)烈的粘合又提供了拉伸剝離特性，使泡沫材料能被除去而不在表面上留下可見(jiàn)殘余物。最好其中包括小突出部以幫助除去。
參見(jiàn)附圖，本發(fā)明材料制件泡沫的第一實(shí)例如附圖1所示。該泡沫材料是片材10形式，具有第一平面12和與第一表面12相反的第二表面(未示出)。泡沫片材10的表面可以如圖所示是基本平滑的，或者具有表面結(jié)構(gòu)或是類似物。泡沫片材10包括聚合物基質(zhì)和在該基質(zhì)中分布的大量可膨脹泡孔或空隙14。這些泡孔或空隙是發(fā)泡過(guò)程的產(chǎn)物，可以包括例如可膨脹的聚合微球體。另外，該聚合物基質(zhì)包括大量以加工方向取向的粘彈性和/或彈性微纖維16，使該片材10在粘合于表面時(shí)具有可拉伸剝離特性。通常該片材10以具有能進(jìn)行粘合的表面的粘合制件(比如，膠帶)提供，該表面可以是室溫下的粘性表面(比如，壓敏粘合制件)，或是加熱后具有粘性的表面(比如，熱活化粘合制件)。泡沫片材表面12可以本身就具有足夠的粘性，容易在表面12和基材表面之間產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼澈?。泡沫片?0還可以包括小突出部(未示出)，其位置使得能以與微纖維取向相同的方向，即加工方向，取下該片材。
片材10可以包含一種或多種以被施加在至少部分表面12上的粘合層的形式與該泡沫材料粘合的附加粘合組合物。在這種結(jié)構(gòu)中，泡沫材料本身不必是粘合劑。在這后一種結(jié)構(gòu)中，通過(guò)將上述粘合層與片材10將要粘合的基材接觸，可以將片材10粘合于基材的表面上。在這種意義上，片材10是具有一個(gè)能用來(lái)粘合的表面12的“粘合制件”，該表面在室溫下是粘性的(即，壓敏粘合制件)或在加熱時(shí)會(huì)變粘(即，熱活化粘合制件)。本發(fā)明的粘合制件還包括具有功能用途的制件，泡沫片材10仍作為基片，其具有粘合表面12的一種或多種附加結(jié)構(gòu)。
在一些實(shí)例中，片材10在至少部分表面12上還包括粘合表層，該粘合劑可以包含各種下文將進(jìn)一步說(shuō)明的粘合劑材料。該粘合表層可以是連續(xù)或不連續(xù)的。最典型的是，該粘合劑是壓敏粘合劑。任選地還包括剝離襯墊，用來(lái)在將其施加到基材或類似物之前對(duì)該粘合劑進(jìn)行保護(hù)。能夠理解可以將其他層和/或結(jié)構(gòu)被施加于或粘貼于片材10一個(gè)主表面的至少一部分上。而且，片材10可以是一種兩面膠帶，在兩個(gè)主表面的至少一部分上具有粘合層，和與粘合層有關(guān)的剝離襯墊或類似物。這些粘合層可以是相同或不同的組成，是連續(xù)或不連續(xù)的，是平滑或具有結(jié)構(gòu)的。
各種不同的聚合物樹脂，包括粘合劑及其混合物，都可以用于配制本發(fā)明的聚合物基質(zhì)，比如，與該纖維增強(qiáng)材料相容但不混溶的熱塑性聚合物。特典型的適用于熔融擠出加工的這種聚合物樹脂，如于2000年8月15日公布的美國(guó)專利6103152(Gehlsen等)中所述(全文參考結(jié)合于此。最好將具有不同化學(xué)組成的兩種或多種聚合物混合?？梢酝ㄟ^(guò)改變制造泡沫材料時(shí)的組分種類和通過(guò)改變其相對(duì)濃度，優(yōu)化制得的泡沫材料基質(zhì)的物理特性。通常根據(jù)對(duì)最終可拉伸剝離泡沫材料制件的所需特性，選擇具體的樹脂。設(shè)計(jì)一種可接受的拉伸剝離泡沫材料制件的通用標(biāo)準(zhǔn)包括(1)對(duì)于所需的粘合性能而言，泡沫材料劈裂強(qiáng)度應(yīng)該大于約1.76千牛/米(10磅/英寸)，典型值大于約2.64千牛/米(15磅/英寸)，常常大于3.52千牛/米(20磅/英寸)；(2)肖氏A硬度應(yīng)該小于約60；(3)如果有粘合表層的話，不應(yīng)與泡沫材料分層；(4)該泡沫材料制件應(yīng)從一對(duì)剛性板之間拉伸剝離而不斷裂也不留下明顯的粘合劑殘余物；(5)當(dāng)該拉伸剝離泡沫材料制件包含粘彈性微纖維時(shí)，拉伸斷裂強(qiáng)度應(yīng)該是該制件屈服強(qiáng)度的至少約150％，伸長(zhǎng)大于約200％伸長(zhǎng)100％之后的回復(fù)率小于約50％，當(dāng)該拉伸剝離泡沫材料制件包含彈性纖維時(shí)，該泡沫材料制件具有大于約200％的伸長(zhǎng)，伸長(zhǎng)100％之后的回復(fù)率大于約50％；和(6)對(duì)不銹鋼或玻璃的90度剝離粘性通常應(yīng)該大于約1.76千牛/米(10磅/英寸)，典型值大于約2.64千牛/米(15磅/英寸)，常常大于3.52千牛/米(20磅/英寸)。
適用于制造本發(fā)明泡沫材料的一組聚合物包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物和共聚物和其混合。這些聚合物可以通過(guò)聚合非叔烷基醇的一種或多種單體丙烯酸或甲基丙烯酸酯而形成，其中的烷基具有1到20個(gè)碳原子(比如，3到18個(gè)碳原子)。適用丙烯酸酯單體包括丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸正丁酯，丙烯酸月桂酯，丙烯酸2-乙基己酯，丙烯酸環(huán)己酯，丙烯酸異辛酯，丙烯酸十八烷酯，丙烯酸壬酯，丙烯酸癸酯，和丙烯酸十二烷酯。還可以使用相應(yīng)的甲基丙烯酸酯。芳香族丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，比如丙烯酸芐酯，也是適用的。
任選地，一種或多種單烯鍵不飽和共聚單體與丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體聚合。共聚單體的量取決于該聚合物要求的性質(zhì)。一類可用共聚單體包括那些均聚物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于丙烯酸酯均聚物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的物質(zhì)。適用共聚單體的實(shí)例包括丙烯酸，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，取代丙烯酰胺比如N，N-二甲基丙烯酰胺，衣康酸，甲基丙烯酸，丙烯腈，甲基丙烯腈，乙酸乙烯酯，N-乙烯基吡咯烷酮，丙烯酸異冰片酯，丙烯酸氰基乙酯，N-乙烯基己內(nèi)酰胺，馬來(lái)酸酐，丙烯酸羥基烷酯，(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨乙酯，N，N-二乙基丙烯酰胺，丙烯酸β-羧乙酯，新癸酸，新壬酸，新戊酸，2-乙基己酸，或丙酸的乙烯基酯，偏二氯乙烯，苯乙烯，乙烯基甲苯，和烷基乙烯基醚。
另一類可以與丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體聚合的單烯鍵不飽和共聚單體包括那些均聚物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度小于丙烯酸酯均聚物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的物質(zhì)。這種適用共聚單體的實(shí)例包括丙烯酸乙基氧乙氧基乙酯(Tg＝-71℃)和甲氧基聚乙二醇400丙烯酸酯(Tg是-65℃；從Shin Nakamura Chemical Co.，Ltd.以商品名“NK Ester AM-90G”獲得)和其混合。
另一類適用于泡沫材料聚合物基質(zhì)的聚合物包括不混溶于丙烯酸聚合物但是與其相容的聚合物。其實(shí)例包括半結(jié)晶聚合物樹脂，比如聚烯烴和聚烯烴共聚物(比如，基于具有2到8個(gè)碳原子的單體，比如低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，聚丙烯，乙烯-丙烯共聚物等)，聚酯和共聚聚酯，聚酰胺和共聚酰胺，氟化均聚物和共聚物，聚環(huán)氧烷(比如，聚環(huán)氧乙烷和聚環(huán)氧丙烷)，聚乙烯醇，離聚物(比如，堿中和的乙烯-甲基丙烯酸共聚物)，和纖維素乙酸酯及其混合。其他不溶于丙烯酸酯的聚合物實(shí)例包括溶解度參數(shù)(按照Fedor技術(shù)測(cè)量)小于8或大于11的無(wú)定形聚合物，比如聚丙烯腈，聚氯乙烯，熱塑性聚氨酯，芳香族環(huán)氧化物，聚碳酸酯，無(wú)定形聚酯，無(wú)定形聚酰胺，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物，聚苯醚合金，離聚物(比如，鹽中和的乙烯-甲基丙烯酸共聚物)，氟化彈性體，和聚二甲基硅氧烷及其混合。
另一類適用于泡沫材料聚合物基質(zhì)的聚合物包括含有紫外輻射活化基團(tuán)的熱塑性彈性體。其實(shí)例包括聚丁二烯，聚異戊二烯，聚氯丁烯，苯乙烯和二烯的無(wú)規(guī)與嵌段共聚物(比如，SBR)，和乙烯-丙烯-二烯單體橡膠及其混合。
另一類適用于泡沫材料聚合物基質(zhì)的聚合物包括從非光聚合單體制備的壓敏和熱熔粘合劑。這些聚合物可以是粘合劑聚合物(即，本身是粘合劑的聚合物)，或本身不是粘合劑但是與增粘劑混合后能形成壓敏粘合組合物的聚合物。具體實(shí)例包括聚α-烯烴(比如，聚辛烯，聚己烯，和無(wú)規(guī)聚丙烯)，增粘的嵌段共聚物基粘合劑，天然和合成橡膠，聚硅氧烷，乙烯-乙酸乙烯酯，聚氨酯，和包含環(huán)氧結(jié)構(gòu)的混合物(比如，環(huán)氧-丙烯酸酯和環(huán)氧-聚酯混合物)和上述物質(zhì)的混合。
聚合物泡沫材料中通常包括一種或多種膨脹的聚合物微球體。一種可膨脹聚合微球體包括聚合物外殼和氣體、液體或其混合狀態(tài)的芯材料。在加熱至或低于該聚合外殼的熔融或流動(dòng)溫度時(shí)，該聚合物外殼會(huì)發(fā)生膨脹。適用芯材料的實(shí)例包括丙烷，丁烷，戊烷，異丁烷，新戊烷，異戊烷或類似物質(zhì)及其混合。用于聚合物微球體外殼的熱塑性樹脂本身會(huì)影響泡沫材料的機(jī)械性能，可以通過(guò)選擇微球體，或通過(guò)使用不同種類微球體的混合物，來(lái)調(diào)節(jié)該泡沫材料的性質(zhì)。例如要求一種低密度泡沫材料制件具有高拉伸和粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)，可以使用含有丙烯腈的樹脂。丙烯腈含量占用于聚合物外殼中樹脂重量的至少50％，通常是至少重量60％，典型值是至少70重量％，這是特別適用的。
用作可膨脹微球體外殼的適用的熱塑性樹脂實(shí)例包括丙烯酸和甲基丙烯酸酯，比如聚丙烯酸酯；丙烯酸酯-丙烯腈共聚物；和甲基丙烯酸酯-丙烯酸共聚物。還可以使用含有偏二氯乙烯的聚合物，比如偏二氯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物，偏二氯乙烯-丙烯腈共聚物，丙烯腈-偏二氯乙烯-甲基丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物，和丙烯腈-偏二氯乙烯-甲基丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物，但是如果要求高強(qiáng)度時(shí)則不合適?？傮w而言，要求高強(qiáng)度時(shí)，微球體外殼具有不超過(guò)20重量％的偏二氯乙烯，通常不超過(guò)15重量％的偏二氯乙烯。高強(qiáng)度應(yīng)用可能要求微球體中基本不含偏二氯乙烯。本發(fā)明泡沫材料中還可以使用不含鹵素的微球體。
如上所述，本發(fā)明制件中的泡沫材料可以包含可膨脹聚合微球體。適用的市售可膨脹聚合微球體實(shí)例包括從Pierce Stevens(Buffalo，N.Y.)以商品名“F30D”，“F80SD”和“F100D”獲得的微球體。適用可膨脹聚合微球體還能從Akzo-Nobel以商品名EXPANCEL 551，EXPANCEL 461，EXPANCEL 091和EXPANCEL 092 MB 120獲得。
根據(jù)泡沫制劑要求的性質(zhì)選擇可膨脹微球體的量?？傮w而言，微球體含量越高，則泡沫材料密度越低。聚合樹脂中微球體的量通常約在0.1到20重量份范圍內(nèi)(基于100份聚合物樹脂)，典型值約是0.5到10重量份，常常約是0.5到3重量份?？傮w而言，微球體含量應(yīng)足以提供最終泡沫材料要求的性質(zhì)，而不會(huì)影響所述微纖維的形成，能提供本發(fā)明拉伸剝離特性。
其他適用于本發(fā)明的發(fā)泡劑是化學(xué)發(fā)泡劑，和高壓注入氣體?；瘜W(xué)發(fā)泡劑實(shí)例包括水和偶氮，碳酸酯，和酰肼基分子，比如包括4，4’-氧雙(苯磺酰)肼，比如從Uniroyal Chemical Company，Inc.，Middlebury，CT獲得的CELOGENOT，4，4’-氧苯磺?；被?，偶氮二甲酰胺，對(duì)-甲苯磺?；被?，偶氮二羧酸鋇，偶氮二異丁腈，苯磺酰肼，三肼基三嗪，偶氮二羧酸的金屬鹽，草酸酰肼，1，2-亞肼基羧酸酯，二苯醚-4，4’-二磺酰肼，四唑化合物，碳酸氫鈉，碳酸氫銨，碳酸酯化合物與聚碳酸的制劑，和檸檬酸與碳酸氫鈉的混合物，N，N’-二甲基-N，N’-二亞硝基-對(duì)苯二甲酰胺，N，N’-二亞硝基五亞甲基四胺，及其混合。高壓注入氣體的實(shí)例包括氮?dú)猓諝?，二氧化碳，和其他相容氣體。
泡沫材料還可以包括一些其他添加劑。適用添加劑的實(shí)例包括增粘劑(比如，松香酯，萜烯，酚，和脂肪族，芳香族，或脂肪族與芳香族合成烴樹脂的混合物)，增塑劑，顏料，染料，不可膨脹聚合或玻璃微球體，增強(qiáng)劑，憎水或親水二氧化硅，碳酸鈣，增韌劑，抗氧化劑，磨得很細(xì)的聚合顆粒，比如聚酯，尼龍或聚丙烯，穩(wěn)定劑，導(dǎo)電顆粒，填料，非聚合纖維，阻燃劑，及其混合。上述添加劑和組分的添加量通常足以獲得具有所需的最終特性，但是不至于影響上述微纖維形成的泡沫材料。優(yōu)選全部添加劑加上可膨脹微球體的總體積百分比小于50體積％。另外，優(yōu)選這些添加劑的粒度很小(即，不超過(guò)約100微米，典型值不超過(guò)約10微米，常常不超過(guò)約5微米，最優(yōu)選不超過(guò)約1微米)，以不影響微纖維的形成。
在本發(fā)明中，泡沫片材10包括大量彈性，粘彈性，或混合的彈性與粘彈性微纖維16，增強(qiáng)泡沫片材10的同時(shí)還使其具有拉伸剝離特性。任選地該泡沫材料和可能存在的與泡沫材料表面粘合的表層中也都含有這些彈性，粘彈性，或混合的彈性與粘彈性微纖維。微纖維是在制造該泡沫材料時(shí)由聚合物樹脂原位形成的。適用微纖維包括根據(jù)待審的美國(guó)專利申請(qǐng)09/764478(全文參考結(jié)合在此)所述方法制造的微纖維。
在具體實(shí)施例中，這些增強(qiáng)微纖維是粘彈性的，并且包含半結(jié)晶聚合物(比如，同時(shí)具有無(wú)定形和晶體微區(qū))。包含半結(jié)晶聚合物的具體實(shí)例包括聚己內(nèi)酯(PCL)，聚丁烯(PB)，由乙烯和至少一種其他α-烯烴單體制備的共聚物(比如，聚(乙烯-1-鏈烯)和聚(乙烯-1-鏈烯-1-鏈烯))，比如以商品名ATTANE 4202從Dow Chemical Co.購(gòu)得的密度低于0.915克/立方厘米的超低密度聚乙烯，比如從Dupont-Dow Elastomers購(gòu)得的ENGAGE系列茂金屬共聚物，或商品名是EXACT 3024，3040和3139的茂金屬聚烯烴(從ExxonMobil Company購(gòu)得)，線型低密度聚乙烯(比如，密度在0.915和0.94克/立方厘米之間，從ExxonMobil Company以商品名LL-3003，ECD-125，377D60，369G09，363C32，361C33，357C32，350D65，350D64，350D60，LL-3013，和LL-3001購(gòu)得)，和以商品名DOWLEX從Dow Chemical Co.獲得的材料。
在其他特定實(shí)施例中，增強(qiáng)微纖維是彈性的。適用彈性增強(qiáng)微纖維的實(shí)例包括熱塑性彈性體，比如包括聚氨酯，合成嵌段共聚物，和上述材料的混合。
粘彈性增強(qiáng)微纖維材料通常具有可測(cè)量的屈服強(qiáng)度。在某些實(shí)例中，該增強(qiáng)材料的屈服強(qiáng)度小于約30兆帕。該粘彈性增強(qiáng)微纖維材料的拉伸斷裂強(qiáng)度通常至少約是其屈服強(qiáng)度的150％。在特定實(shí)例中，該增強(qiáng)微纖維材料(按照ASTM D 882-97在12英寸/分(30厘米/分)的十字頭速度下測(cè)得)的拉伸斷裂強(qiáng)度高于粘合劑和/或可膨脹泡沫材料的拉伸斷裂強(qiáng)度。彈性增強(qiáng)微纖維材料在伸長(zhǎng)100％之后應(yīng)該具有大于約50％的回復(fù)率。該增強(qiáng)微纖維材料的熔點(diǎn)應(yīng)該高于該粘合組合物的使用溫度，并且高于該粘合組合物或用其制造的任何制件的儲(chǔ)存溫度。
最典型的是，粘合劑和/或泡沫材料中的增強(qiáng)微纖維材料以基本連續(xù)的纖維形式存在。特別是，根據(jù)本發(fā)明一方面，該微纖維沿著該粘合劑或泡沫材料基質(zhì)的加工方向能保持不斷裂至少約0.5厘米，優(yōu)選至少約是2厘米。在其他優(yōu)選實(shí)例中，該基本連續(xù)的微纖維能至少連續(xù)約5厘米，優(yōu)選至少是約8厘米。根據(jù)本發(fā)明另一方面中，該基本連續(xù)的微纖維通常具有約0.05到5微米的最大直徑，典型值約是0.1到1微米。根據(jù)本發(fā)明另一方面，該基本連續(xù)微纖維的長(zhǎng)徑比(即，長(zhǎng)度對(duì)直徑的比值)大于約1000?？傮w而言，該聚合泡沫材料約占最終泡沫材料粘合制件的80到50重量％，而該纖維增強(qiáng)材料約占最終泡沫材料粘合制件的20到50重量％。當(dāng)增強(qiáng)材料的量約占最終泡沫材料制件的40到50重量％時(shí)，該泡沫材料制件可能具有較低的泡沫劈裂強(qiáng)度。這樣就提供了另一種通過(guò)使該泡沫材料劈裂和對(duì)每個(gè)部分分別予以拉伸剝離的剝除方法。當(dāng)泡沫材料制件用于兩個(gè)大表面之間時(shí)，這種剝除方法是有利的。
據(jù)發(fā)現(xiàn)，一種適用于本發(fā)明的拉伸剝離化學(xué)品包含聚鏈烯樹脂的特定均聚物，共聚物，三元共聚物，和四元共聚物的粘彈性微纖維，包括聚辛烯-乙烯和/或聚己烯-乙烯的共聚物等。該微纖維在制造過(guò)程中形成，使泡沫和/或粘合劑材料能在從基材上被剝除時(shí)拉伸，應(yīng)變硬化和剝離，而不會(huì)斷裂。總體而言并且無(wú)限制，和乙烯的C3-C10共聚物適用于本發(fā)明。上述聚辛烯-乙烯和/或聚己烯-乙烯共聚物相容于但不混溶于許多丙烯酸和橡膠/樹脂基嵌段共聚粘合劑中，可以在本文所述雙螺桿擠出機(jī)中混合，原位形成微纖維。
用于本發(fā)明泡沫材料制件的一種配方包含95/5重量比的丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸；以泡沫材料層中泡沫材料粘合劑重量計(jì)1.0重量％的F100D聚合的可膨脹微球體；以泡沫材料層總重量計(jì)35重量％的EXACT 3040茂金屬聚烯烴聚合物；和PCT國(guó)際公報(bào)WO01/57152稱為熱熔組合物K的丙烯酸粘合劑與橡膠基粘合劑混合物的表層粘合劑。
本發(fā)明泡沫材料基片的另一種實(shí)例如附圖2所示，片材100具有均勻的排列在其至少一個(gè)表面101上的突起部分102的圖案。這種制件通常是由差異發(fā)泡造成突起表面102的密度不同于周圍區(qū)域104的密度而制備的。該聚合物基質(zhì)包含大量以加工方向取向的彈性，粘彈性，或混合的彈性與粘彈性微纖維106，并且這些微纖維嵌入整個(gè)泡沫制件中，使該片材100具有拉伸剝離特性。該泡沫材料可以配制成一種粘合劑，使表面101和與其相反的表面具有將片材100粘貼至基材上所需要的粘合性。粘合表層可與該片材共擠出或者可與相差的剝離襯墊一起施加到片材體與表面101相反的表面。這種粘合層和剝離襯墊與附圖1所示制件10中的相同。
可以在泡沫材料中混合一種或多種聚合組合物，調(diào)節(jié)本發(fā)明泡沫材料制件的特性。這些附加組合物可以采用若干形式，包括層狀，條紋狀，點(diǎn)狀，等?？梢允褂冒l(fā)泡的或未發(fā)泡的組合物。組合物可以直接施加用于該泡材料或者間接地，比如通過(guò)單獨(dú)的粘合劑施加。在一些實(shí)例中，該附加聚合組合物被可剝除地粘合于該泡沫材料上，隨后能從該泡沫材料上剝離該附加組合物。
由泡沫材料和一種或多種附加聚合組合物形成的制件實(shí)例如附圖3-5所示。參見(jiàn)附圖3，所示為制件200，其特點(diǎn)是大量泡沫條紋202以一定圖案排列并被復(fù)合在單獨(dú)聚合層204中。條紋202的密度不同于該條紋周圍聚合層204的密度。在上述實(shí)例中，由于該聚合物泡沫片材200的配方原因或由于有一個(gè)附加粘合層與該片材200的一個(gè)或兩個(gè)主表面粘合，使泡沫片材200的主表面具有粘合性?？梢詫冸x襯墊施加于該片材200的一個(gè)或兩個(gè)主表面上，覆蓋其上面的粘合表面，直到該片材200被施加基材上。該泡沫材料聚合物基質(zhì)包含大量彈性，粘彈性，或混合的彈性與粘彈性的微纖維206，使該片材200在被粘貼于表面時(shí)具有可拉伸剝離特性。
本發(fā)明另一種泡沫片材制件300如附圖4所示，其中大量泡沫材料條紋302排列成圖案并被復(fù)合在單獨(dú)聚合物層304中。然后將層304的反面粘合于另一個(gè)聚合物層306上。條紋302的密度不同于條紋周圍層304的密度。另外，聚合物基質(zhì)包含大量彈性，粘彈性，或混合的粘性與粘彈性的微纖維308，使該片材300在粘合于表面時(shí)具有可拉伸剝離特性。在上述實(shí)例中，由于聚合物泡沫片材300的配方原因，或者由于在該片材300的一個(gè)或兩個(gè)主表面上粘合有一個(gè)附加粘合表層，所以該泡沫片材300的主表面具有粘合性?？梢栽谠撈?00的一個(gè)或兩個(gè)主表面上施加剝離襯墊，覆蓋其上面的粘合表面，直到將該片材300施加于基材上。還可以在該片材300的主表面上粘合其他層或其他結(jié)構(gòu)。
另一種泡沫片材400如附圖5所示，其中有大量泡沫材料條紋402被嵌在聚合層404，406，和408的多層結(jié)構(gòu)中。條紋402的密度不同于層404，406，和408的密度。另外，該聚合物基質(zhì)包含大量彈性，粘彈性，或混合的彈性與粘彈性的微纖維410，使該片材400在粘合于表面時(shí)具有可拉伸剝離特性?？梢匀缫陨蠈?shí)例所述，配制層408和/或?qū)?04提供發(fā)泡的粘合表面。粘合層可與該片材共擠出或可以與相關(guān)的剝離襯墊一起施加于該片材400表面的層408，或?qū)?04上，或同時(shí)施加于408和404兩個(gè)層上。這種粘合層和剝離襯墊與附圖1所示制件10的相同。還可以在片材400的層404和408的主表面上粘合附加層或附加結(jié)構(gòu)。
其他聚合組合物可與該泡沫芯材共擠出，比如用于硬化該泡沫芯材的較高模量聚合組合物(半結(jié)晶聚合物，比如聚酰胺和聚酯)，用于增加泡沫芯材柔性的較低模量聚合組合物(比如，增塑的聚氯乙烯)，和其他泡沫材料組合物。
參見(jiàn)附圖6，所示為一種制備本發(fā)明泡沫材料制件的擠出過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明的方法，聚合物樹脂或粘合劑聚合物被送入第一擠出機(jī)510中(通常是單螺桿擠出機(jī))，使樹脂軟化，磨碎，或熔融成一種適合擠出的形式。制得的聚合物樹脂形成該泡沫材料的聚合物基質(zhì)?？梢杂萌魏畏奖愕男问綄⒕酆衔飿渲尤霐D出機(jī)510中，比如粒料，短條，包狀，股狀，袋狀和繩狀。
然后，將聚合物樹脂送入第二擠出機(jī)512(比如，通常是雙螺桿擠出機(jī))。聚合物樹脂可以直接從擠出機(jī)510通過(guò)接口511送入第二擠出機(jī)512中。其他添加劑可以加入任何入口，通常是在入口513加入第二擠出機(jī)512中，并且在加入可膨脹聚合微球體之前在捏合區(qū)進(jìn)行充分混合。選擇組分添加順序和混合條件(比如，螺桿速度，螺桿長(zhǎng)度，和溫度)以獲得最佳的混合。通常，混合是在低于使微球體膨脹所需要的臨界溫度之下進(jìn)行的。但是，所用溫度也可以高于微球體的膨脹溫度，這時(shí)，通常需要在混合之后和向擠出機(jī)512中加入微球體之前進(jìn)行降溫。否則，要在混合微球體時(shí)保持高擠出壓力，以防止在模頭之前發(fā)生明顯的預(yù)膨脹。能夠理解如果聚合物樹脂的形式適于進(jìn)行擠出，則可以省略第一擠出步驟，直接將樹脂加入擠出機(jī)512中。
可以在緊靠最后傳送區(qū)之前，通向擠出機(jī)512的下游入口517處的一個(gè)獨(dú)立區(qū)，向第二擠出機(jī)512中加入可膨脹聚合微球體。加入之后，可膨脹聚合微球體和聚合物樹脂熔融混合成可膨脹可擠出的組合物。還可以在下游入口513處向擠出機(jī)512中加入合適的樹脂以形成微纖維。該熔融混合步驟制備了一種可膨脹可擠出的組合物，在整個(gè)熔融聚合樹脂中分散有微球體，微纖維成形材料和其他添加劑。通常，熔融混合操作利用入口517下游的一個(gè)傳送區(qū)對(duì)可膨脹聚合微球體進(jìn)行充分混合。對(duì)熔融混合時(shí)使用的溫度，壓力，剪切速率，和混合時(shí)間進(jìn)行選擇，制備出一種可膨脹可擠出的組合物，而不會(huì)使微球體發(fā)生膨脹或破裂。根據(jù)所加工材料的具體化學(xué)組成，選擇具體的添加順序，區(qū)溫度，壓力，剪切速率，和混合時(shí)間，這些條件的選擇是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┑摹?br> 當(dāng)該發(fā)泡劑是化學(xué)發(fā)泡劑或高壓注入氣體時(shí)，要改進(jìn)上述過(guò)程以適應(yīng)這些發(fā)泡劑的使用，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
這些增強(qiáng)微纖維最好是在上述方法的熔融混合溫度下，其熔體粘度(用毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)量)類似于可發(fā)泡聚合材料的材料形成。選擇的增強(qiáng)微纖維材料不混溶于但是相容于可發(fā)泡聚合物材料。微纖維形成的好壞會(huì)影響可拉伸剝離泡沫材料的物理性能，而加工條件和與泡沫芯材聚合物樹脂的相容性會(huì)影響微纖維的形成。重要的是，具有熔體粘度的微纖維成形樹脂是與泡沫芯材聚合物相容的，而且加工條件對(duì)形成連續(xù)微纖維是適當(dāng)?shù)?。該微纖維材料通常以基本球形的樹脂液滴形式被熔融，混合和分散在可發(fā)泡材料中。這些液滴通常具有小于約20微米的平均直徑，有時(shí)小于約10微米。
熔融混合之后，可以使用齒輪泵516通過(guò)傳送管518將制得的可膨脹可擠出組合物計(jì)量送入擠出模頭514(比如，一種接觸模頭或鍛模(drop die))中。模頭514中的溫度基本保持與傳送管518中的相同。模頭514中的溫度等于或高于使可膨脹微球體發(fā)生膨脹所需要的溫度。同時(shí)管道518中的溫度也等于或高于引起微球體膨脹所需要的臨界溫度，傳送管518中的壓力通常高到足以防止微球體發(fā)生膨脹。模頭514內(nèi)的容積通常大到足以使模頭514中的壓降低達(dá)到于傳送管518中的壓力。當(dāng)該可膨脹可擠出組合物進(jìn)入模頭514時(shí)，模頭514中的壓力的降低和沖熱量會(huì)使微球體在模頭中發(fā)生膨脹?？膳蛎浛蓴D出的組合物以這種方式開始發(fā)泡。隨著可膨脹可擠出組合物接近模頭514的出口515處，模頭514中的壓力持續(xù)降低。壓力的持續(xù)降低進(jìn)一步促使微球體在模頭中發(fā)生膨脹。保持可膨脹可擠出組合物通過(guò)擠出機(jī)512和模頭514的流動(dòng)速率，使模腔中的壓力保持足夠低，以促使微球體在可膨脹可擠出組合物離開模頭514之前發(fā)生膨脹?？蛇x擇或制造模頭514的形狀能提供最終泡沫材料要求的形狀?？梢灾圃旄鞣N形狀的泡沫材料，包括連續(xù)或不連續(xù)的片材。
選擇制造過(guò)程溫度通常使每個(gè)溫度區(qū)的溫度在彈性，粘彈性，或混合的彈性與粘彈性的聚合物樹脂的熔點(diǎn)(下限)和發(fā)泡劑(比如，可膨脹聚合微球體，化學(xué)發(fā)泡劑等)的活化溫度(上限)之間。而且，模頭514(附圖6)的溫度通常比微纖維聚合物的熔點(diǎn)高不超過(guò)約60℃，所以微纖維能在被冷卻成較長(zhǎng)纖維時(shí)發(fā)生結(jié)晶而固結(jié)。用于制造微纖維的聚合物的熔點(diǎn)應(yīng)該低于所用發(fā)泡劑的活化溫度，使發(fā)泡劑，成纖聚合物和泡沫基質(zhì)材料能均勻地混合，而不會(huì)使發(fā)泡劑在傳送區(qū)發(fā)生預(yù)膨脹。用于制造微纖維的聚合樹脂的熔點(diǎn)通常至少比發(fā)泡劑的活化溫度低20℃。如果用于形成微纖維的聚合樹脂的熔點(diǎn)至少比發(fā)泡劑的活化溫度低30℃或可能低40℃，則能獲得更好的結(jié)果。另外，優(yōu)選成纖聚合物在模頭溫度下的粘度類似于泡沫基質(zhì)材料的粘度，從而便于纖維形成。可以通過(guò)所形成微纖維的物理尺寸來(lái)影響本發(fā)明可拉伸剝離泡沫材料制件的物理性能。再通過(guò)加工條件和纖維增強(qiáng)材料與聚合泡沫材料的相容性來(lái)影響這些尺寸。纖維增強(qiáng)材料和聚合泡沫材料的熔體粘度在模頭溫度下和所選形成連續(xù)微纖維的加工條件下應(yīng)該是類似的。
如果需要，可以在泡沫材料離開模頭514之后，使用夾輥將泡沫材料滾壓在冷卻輥上，或者在每個(gè)泡沫材料表面使用平滑襯墊并使復(fù)合制件通過(guò)輥隙，增加泡沫材料的一個(gè)或兩個(gè)表面的平滑性。也可以在泡沫材料離開模頭514之后，使該泡沫材料與刻有圖案的輥筒接觸，或者使用2001年3月6日公布的如Sher等美國(guó)專利6197397中所述的帶有圖案或微結(jié)構(gòu)襯墊，在泡沫材料的一個(gè)或兩個(gè)表面上壓印圖案。
還可以用擠出方法制造適用于墊圈或其他縫隙密封制件應(yīng)用的“現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡”制件。可以通過(guò)控制模頭514和傳送管518中的壓力與溫度，使微球體不發(fā)生任何可察覺(jué)程度的膨脹，制造現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡制件。然后將制得制件置于指定位置，比如一個(gè)凹陷位置處，將其加熱至足以使微球體發(fā)生膨脹的溫度。還可以通過(guò)向可膨脹可擠出組合物中加入化學(xué)發(fā)泡劑的方法制造現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡制件，發(fā)泡劑可以是，4，4’-氧雙(苯磺酰肼)。在擠出之后活化該發(fā)泡劑，使進(jìn)一步發(fā)生膨脹，從而使該制件填充其被放置的區(qū)域。
還可以用擠出方法制備如附圖2中所示帶有圖案的泡沫材料，在不同區(qū)域具有不同的密度。比如，在該制件離開模頭514(附圖6)的下游位置處，對(duì)該制件進(jìn)行選擇性加熱，比如，使用刻有圖案的輥或紅外掩模蔽劑，在該制件的指定區(qū)域中發(fā)生差異的微球體膨脹。
在要求附加材料層的應(yīng)用中，泡沫芯材可以與一個(gè)或多個(gè)附加層復(fù)合，比如位于泡沫材料主表面上的粘合表層。附圖6還顯示出一種可用于本發(fā)明的共擠出過(guò)程。在所示系統(tǒng)中，首先通過(guò)向擠出機(jī)530(比如，單螺桿擠出機(jī))中加入樹脂或粘合劑聚合物，將一層材料(比如，表層粘合劑)引入該系統(tǒng)。該材料在擠出機(jī)530中被軟化，混合或熔融，然后送入第二擠出機(jī)532(比如，單或雙螺桿擠出機(jī))中?？梢栽谙掠稳肟?29處向擠出機(jī)532中添加上述微纖維樹脂，增粘劑等添加劑，與粘合劑材料混合。根據(jù)粘合劑配方選擇添加劑的數(shù)量，添加順序，及其添加位置。將粘合劑材料配制成能提供適合于最終產(chǎn)物預(yù)期應(yīng)用要求的粘合性。
混合之后，使用齒輪泵536將可擠出組合物通過(guò)傳送管534從擠出機(jī)532計(jì)量送入合適的模頭514腔中。該組合物與泡沫材料一起共擠出通過(guò)模頭514上的出口515，使該組合物直接施加于膨脹泡沫材料的外表面上。當(dāng)泡沫材料以具有兩個(gè)主外表面的片材形式提供時(shí)，可以將附加組合物施加于該泡沫材料的一個(gè)或兩個(gè)主外表面上。用粘合劑涂覆制件的共擠出方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，不需要進(jìn)一步說(shuō)明。如果附加組合物(比如，粘合劑)要施加于泡沫材料的兩個(gè)主外表面上，則制得的制件是三層制件，包括泡沫芯材和在泡沫材料的各主表面上的粘合表層。對(duì)三層A/B/C結(jié)構(gòu)(粘合劑A/泡沫材料B/粘合劑C)而言，可以通過(guò)一種已知方式向附圖6的系統(tǒng)中添加附加擠出機(jī)和相關(guān)設(shè)備，在泡沫材料的另一個(gè)主表面上施加另一粘合表層?；蛘?，可以通過(guò)層壓，涂覆，或噴涂的方法將附加組合物施加于該泡沫芯材上。粘合總層可以是連續(xù)的或不連續(xù)的，在每個(gè)表面上的組合物可以是相同或不同的，并可具有一個(gè)三維表面結(jié)構(gòu)。采取這種結(jié)構(gòu)時(shí)，泡沫材料的主表面可以粘合于各種表面上，用于對(duì)泡沫材料特性有要求和/或有需要的應(yīng)用中。優(yōu)選為了具有拉伸剝離特性，該表層粘合劑具有小于該泡沫芯材撕裂強(qiáng)度的剝離粘合強(qiáng)度。
適用于本發(fā)明制件的粘合表層包括任何能對(duì)各種極性和非極性基材提供能讓人接受的粘合性，同時(shí)以所述方式與可發(fā)泡組合物相容的粘合劑。粘合表層的厚度對(duì)剝離粘合性有影響。因此，粘合表層的厚度應(yīng)該至少約是0.025毫米(1密耳)，典型值至少約是0.051毫米(2密耳)。要一次性完全剝除拉伸剝離制件，優(yōu)選該粘合表層并未過(guò)強(qiáng)地與基材粘合，即，90度剝離粘合性小于約7千牛/米(40磅/英寸)，優(yōu)選小于約5.3千牛/米(30磅/英寸)，更優(yōu)選小于約4.4千牛/米(25磅/英寸)。在粘合表皮層與基材，特別是高表面能基材形成一種接近永久的粘合時(shí)，要?jiǎng)兂靹冸x制件，可以通過(guò)把粘合表層與發(fā)泡的聚合物基質(zhì)分開來(lái)完成剝除。該粘合表層會(huì)保留在基材上，可能會(huì)用第二操作剝除。壓敏粘合劑通常是可接受的并且是所需的。適用的壓敏粘合劑包括任何如基于丙烯酸粘合劑，聚氨酯，熱塑性彈性體比如苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，及其混合，和其他嵌段共聚物，聚烯烴比如聚α-烯烴和無(wú)定形聚烯烴，聚硅氧烷，橡膠基粘合劑(包括天然橡膠，聚異戊二烯，聚異丁烯，丁基橡膠等)和上述粘合劑的組合及混合物的粘合劑。粘合劑組分可以包括增粘劑，增塑劑，流變改性劑，填料，非聚合纖維，交聯(lián)劑，陶瓷微球體，玻璃微球體，導(dǎo)電顆粒，抗氧化劑，染料，顏料，穩(wěn)定劑，表面活性劑和其他添加劑以及活性組分比如抗菌劑或類似物。一類已知適用于本發(fā)明的已知壓敏粘合劑是如美國(guó)專利RE24906中所述的丙烯酸酯共聚物，特別是包括約90∶10到約98∶2重量比的丙烯酸異辛酯∶丙烯酸共聚物的共聚物和包括約90∶10到約98∶2重量比的丙烯酸2-乙基己酯∶丙烯酸共聚物的共聚物。還可以是一種65∶32的丙烯酸2-乙基己酯∶丙烯酸異冰片酯共聚物?？捎玫恼澈蟿┤缑绹?guó)專利5,804,610和5,932,298所述(全文參考結(jié)合于此)。在粘合劑中加入抗菌劑也在美國(guó)專利4310509和4323557(該兩個(gè)專利全文參考結(jié)合于此)中有所提及。
可以將剝離襯墊520施加于泡沫材料粘合劑上，或施加于與泡沫材料的一個(gè)或兩個(gè)主表面相粘合的一個(gè)或兩個(gè)粘合表層上?？梢詮乃土陷佂?22分送剝離襯墊520，并施加于泡沫材料表面或與泡沫材料相粘合的粘合表層上。適用于襯墊520的材料包括硅氧烷剝離襯墊，聚酯膜(比如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜)，和聚烯烴膜(比如，聚乙烯膜)。襯墊和泡沫材料在夾輥524之間被層壓在一起。任選的第二剝離襯墊540被施加于擠出泡沫材料的另一個(gè)主表面上。可以從第二送料輥筒542處將襯墊540送至夾輥524來(lái)分送襯墊540。然后在泡沫材料進(jìn)入夾輥524之間時(shí)，將襯墊施加于擠出泡沫材料或粘合表層上。來(lái)自?shī)A輥524的壓力將剝離襯墊520和540層壓至擠出泡沫材料上。而且，第二剝離襯墊540的一個(gè)表面上可以涂覆或施加有一粘合層。以這種方式，第二粘合層(未示出)也可以施加于泡沫材料的第二主表面上。第二粘合層可以與上述共擠出粘合劑相同或不同。通常，該粘合層包含壓敏粘合劑。剝離襯墊520的一個(gè)表面上也可以涂覆或施加有一粘合層。
在夾輥524之間層壓之后，任選地將擠出泡沫材料置于電子束源526發(fā)出的輻射中，使泡沫材料交聯(lián)以提高粘結(jié)強(qiáng)度。也可以使用其他輻射源(比如，電子束，γ輻射，和紫外輻射)，只要輻射的能量足以穿透泡沫材料厚度，引發(fā)并完成交聯(lián)反應(yīng)即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知一定厚度的擠出泡沫材料需要在泡沫材料的兩面進(jìn)行輻射或電子束曝射，以進(jìn)行充分交聯(lián)。用電子束或其他輻射源進(jìn)行曝射之后，將制得的層壓體在卷繞輥筒528上卷起。在選將泡沫材料先卷成卷材然后再進(jìn)行輻射。
剝離襯墊通常涂有剝離劑，比如氟化合物或硅氧烷。比如，美國(guó)專利4,472,480描述了低表面能全氟化合物襯墊。適用的剝離襯墊包括紙，聚烯烴膜，或涂覆有硅氧烷剝離物質(zhì)的聚酯膜。市售硅氧烷涂覆的剝離襯墊實(shí)例是從James River Co.，H.P.Smith Division(Bedford Park，IL.)獲得的POLYSLIKTM硅氧烷剝離紙，和由現(xiàn)名為L(zhǎng)oparex Inc.(Willobrook，IL)的DCP-Lohja(Dixon，IL.)提供的硅氧烷剝離紙。一種具體的剝離襯墊的商品名是1-60BKG-157，是從Daubert Chemical Co.獲得的具有水基硅氧烷剝離表面的超級(jí)砑光牛皮紙。本發(fā)明還可以使用其他類型穩(wěn)定的，不含雜質(zhì)的剝離襯墊，如美國(guó)專利申請(qǐng)09/775955(參考結(jié)合于此)中所述。
通過(guò)上述共擠出方法能制得雙層制件，或者具有三層或更多層的制件?？梢栽谀ｎ^514上裝配合適的進(jìn)料頭，或者使用多葉片或多料道模頭來(lái)制造這種多層結(jié)構(gòu)。也可以在含有泡沫材料的制件離開沖頭模514之后，將附加聚合層層壓，涂覆，或噴涂至泡沫芯材上，或至任何共擠出聚合層上，制造出多層的泡沫材料制件。比如，可以將泡沫材料層直接涂覆在有粘合涂層的剝離襯墊上。其他可用技術(shù)包括圖案涂覆。也可以對(duì)泡沫材料制件采用后處理步驟，比如沖切，加熱促進(jìn)制件進(jìn)一步膨脹，添加附加層等。
這種包含泡沫材料的制件適用于各種應(yīng)用中，包括航天航空，電子，汽車和醫(yī)學(xué)應(yīng)用?？梢哉{(diào)整該制件的特性以符合所需應(yīng)用的要求。具體應(yīng)用實(shí)例包括可剝除標(biāo)簽，減振制件，緩沖制件，消音制件，組合件，醫(yī)用敷料，膠帶，逆向反射片背襯，抗疲勞墊，研磨制件背襯，墊圈，和密封劑。它們也可以用作固定系統(tǒng)或用作固定各種制件，比如標(biāo)牌，可反復(fù)粘合的扣件，車身側(cè)面模塑件，面板，吊鉤，夾子等的手段。其他應(yīng)用包括密封應(yīng)用，比如容器密封，紙巾密封，和手術(shù)單密封。如果該制件是膠帶，則優(yōu)選該膠帶中包括一個(gè)小空出部，能通過(guò)粘合表層粘合在泡沫材料上，或者可能是膠帶的一個(gè)整體部分?；蛘?，可以由最后使用者加上這個(gè)小突出部。當(dāng)這種膠帶包含粘彈性微纖維時(shí)，可以將其用作拆封指示膠帶。
以下非限制性實(shí)例將進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)例的特征。
實(shí)施例除非另有指明，實(shí)施例中所列出的全部量都以重量計(jì)。在以下測(cè)試方法和實(shí)施例中，除了寬度以外，所有樣品的尺寸(通常是指長(zhǎng)度)都是大致的尺寸，因?yàn)閷挾瓤蓽y(cè)量到切割工具的精度。
測(cè)試方法90度剝離粘合性測(cè)試從制件上切割25.4毫米(1英寸)寬、約152毫米(6英寸)長(zhǎng)的樣品進(jìn)行測(cè)試，并將該制件滾壓在鋁箔的陽(yáng)極化面上，將其層壓在約165毫米(6.5英寸)長(zhǎng)、約28.6毫米(1.125英寸)寬0.127毫米(0.005英寸)厚的陽(yáng)極化鋁箔上，要注意不要在箔和制件之間夾帶氣泡。然后將箔/制件層壓件置于清潔干燥的51毫米(2英寸)寬約127毫米(5英寸)長(zhǎng)的玻璃或不銹鋼基板上，其具體規(guī)格如以下實(shí)施例中所述，使該層壓體位于該板中心，部分層壓件超出該板作為一個(gè)小突出部。用一個(gè)2千克(4.5磅)的硬橡膠輥在每個(gè)方向上滾壓兩遍，將層壓體滾壓在該板上。注意不要在該板和層壓件之間夾帶氣泡。如此制備的樣品在室溫(約22℃)下保留約72到約96小時(shí)。然后在室溫(約22℃)下按照壓敏膠帶協(xié)會(huì)測(cè)試方法PSTC-5“壓敏膠帶快速粘貼”，在30厘米/分(12英寸/分)的十字頭速度用INSTRON拉伸試驗(yàn)儀，對(duì)樣品進(jìn)行90度剝離粘合性測(cè)試。即，不計(jì)前25.4厘米(1英寸)剝離長(zhǎng)度獲得的剝離值。記錄后89厘米(3.5英寸)或“剝離區(qū)”的剝離值。記錄值是積分的剝離粘合性值。還要記錄破壞的方式，和可見(jiàn)的接觸面積百分率或潤(rùn)濕百分率。
泡沫材料劈裂強(qiáng)度測(cè)試采用90度剝離粘合性測(cè)試概述的步驟測(cè)量泡沫材料劈裂強(qiáng)度，區(qū)別在于所用的基板是1.52毫米(0.060英寸)厚的陽(yáng)極化鋁。記錄值是積分的剝離粘合性值。還要記錄破壞方式。
拉伸斷裂強(qiáng)度和伸長(zhǎng)(斷裂時(shí))測(cè)試將一個(gè)硅氧烷剝離襯墊施加于該制件的無(wú)襯墊面上。從待測(cè)制件上以加工方向切割1.27厘米(0.5英寸)寬約12.7厘米(5英寸)長(zhǎng)的樣品，制成測(cè)試樣品。剝除一個(gè)襯墊，在測(cè)試樣品的中心處量取5.1厘米(2英寸)長(zhǎng)度，并作標(biāo)記，求得初始間距。將2.54厘米(1英寸)寬，約7.62厘米(3英寸)長(zhǎng)的掩蔽膠帶置于泡沫材料制件上，使膠帶邊緣位于兩個(gè)標(biāo)記處，使標(biāo)記為5.1厘米(2英寸)長(zhǎng)的部分上沒(méi)有覆蓋膠帶。然后剝除另一個(gè)襯墊，并用掩蔽膠帶完全繞該制件包裹，確保掩蔽膠帶在制件上對(duì)準(zhǔn)位置。使用這種膠帶來(lái)防止樣品與INSTRON的夾頭粘合，并防止樣品在被夾頭夾住的位置處斷裂。將INSTRON設(shè)置為以下條件夾頭距離5.1厘米(2英寸)十字頭速度30.48厘米/分(12英寸/分)然后將測(cè)試樣品置于INSTRON夾頭處，使夾頭與掩蔽膠帶的邊緣對(duì)齊。以30.5厘米/分(12英寸/分)的十字頭速度對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試直到樣品斷裂。以磅為單位記錄拉伸斷裂強(qiáng)度(隨后換算成千克)并且記錄伸長(zhǎng)距離。用伸長(zhǎng)距離除以初始間距乘以100計(jì)算斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)百分率。測(cè)試三個(gè)樣品并取平均值，計(jì)算拉伸斷裂強(qiáng)度和百分伸長(zhǎng)。
屈服強(qiáng)度測(cè)試本測(cè)試方法基于ASTM D 882-97“塑料薄片的拉伸特性標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法”。
利用在拉伸斷裂強(qiáng)度測(cè)試中獲得的數(shù)據(jù)作出負(fù)載-伸長(zhǎng)(應(yīng)力-應(yīng)變)曲線，估計(jì)該曲線線性部分終端處的拉伸力，確定屈服強(qiáng)度。(終端值×2)等于屈服時(shí)的拉伸力。然后利用下式計(jì)算屈服強(qiáng)度并換算成兆帕(Mpa)。
屈服強(qiáng)度(磅/平方英寸)＝屈服點(diǎn)拉伸力(磅)/預(yù)拉伸樣品截面積(平方英寸)
模量測(cè)試用拉伸斷裂強(qiáng)度測(cè)試中獲得的數(shù)據(jù)作應(yīng)力-應(yīng)變曲線利用基于該曲線的計(jì)算機(jī)程序計(jì)算彈性模量。該計(jì)算機(jī)程序求得應(yīng)力-應(yīng)變曲線線性部分的切線，取切線上的一個(gè)點(diǎn)，并用選定點(diǎn)處的拉伸強(qiáng)度除以對(duì)應(yīng)應(yīng)變。
結(jié)果用磅/平方英寸(psi)表示并轉(zhuǎn)換成兆帕(Mpa)。
硬度測(cè)試測(cè)量并記錄約5.1厘米(2英寸)乘2.54厘米(1英寸)制件樣品的厚度。然后將該樣品層壓至一個(gè)清潔干燥的玻璃板上，注意防止在樣品和玻璃之間夾帶氣泡。將附加制件樣品片層壓至第一制件上，直到總厚度為至少0.34厘米(0.135英寸)。使用肖氏A硬度測(cè)試儀(從Shore Instrument Mfg.Co.Inc.，F(xiàn)reeport，NY獲得的CV型臺(tái)和A ASTM D2240標(biāo)準(zhǔn)型硬度計(jì))，對(duì)該制件的初始硬度測(cè)量三次，然后對(duì)測(cè)得的最大硬度值求平均值。
拉伸剝離測(cè)試從測(cè)試樣品中切割兩個(gè)12.5毫米(0.5英寸)寬，76.2毫米(3英寸)長(zhǎng)的條帶，切割長(zhǎng)度是該樣品的加工方向。
將一個(gè)條帶層壓至50.8毫米(2英寸)寬×127毫米(5英寸)長(zhǎng)×4.76毫米(3/16英寸)厚的清潔丙烯酸板上，使該條帶位于該板的中央以下，大約有25.4毫米(1英寸)的條帶超過(guò)板端部。注意確保在條帶和該板之間形成最大潤(rùn)濕或接觸。要求達(dá)到100％的接觸。
同樣，將第二個(gè)條帶層壓至該丙烯酸板的另一端。然后直接用第二個(gè)丙烯酸板覆蓋該第一個(gè)丙烯酸板，確保在兩根條帶和第二個(gè)板之間沒(méi)有夾帶氣泡。將粘合的樣品在室溫(約22℃)下放置24到72小時(shí)。
用手以大約30厘米/分(約12英寸/分)的速度在基本平行于板的方向上拉動(dòng)測(cè)試條帶的自由端，引起拉伸剝離，直到粘合失效。然后目視檢查該板上是否存在殘余物并且記錄破壞方式。
材料
實(shí)施例1-10在這些實(shí)例中制備了三層制件，每一制件的聚合泡沫材料的兩個(gè)外表面上都具有壓敏粘合表層。該聚合泡沫材料包含原位形成的微纖維。制備這些制件并對(duì)拉伸剝離和粘合性進(jìn)行測(cè)試。
制備封裝的壓敏粘合劑A將90份丙烯酸2-乙基己基酯(2-EHA)，10份丙烯酸(AA)，0.15份IRGACURE651和0.03份巰基乙酸異辛酯(IOTG)混合，制備壓敏粘合組合物。將該組合物置于如美國(guó)專利5804610(Hamer等)中所述的約10厘米×5厘米×0.5厘米厚度的包裝中。包裝膜是0.0635厚度的VA-24膜(從Dallas，TX的CT Film獲得的乙烯乙酸乙烯酯共聚物)。將該包裝物浸沒(méi)在水浴中，同時(shí)置于強(qiáng)度是3.5毫瓦/平方厘米而且用NIST單元測(cè)得總能量為1627毫焦/平方厘米的紫外輻射中，形成“封裝的壓敏粘合劑A”。
制備預(yù)混合粘合表層A從“封裝的壓敏粘合劑A”按照以下步驟制備預(yù)混合粘合表層將“封裝的壓敏粘合劑A”通過(guò)第一個(gè)51毫米的單螺桿擠出機(jī)(Bonnot)送入雙螺桿擠出機(jī)的第二進(jìn)料口中。Bonnot擠出機(jī)的各區(qū)溫度設(shè)置如下區(qū)1＝149℃(300°F)，區(qū)2＝163℃(325°F)，區(qū)3＝177℃(350°F)。將泵和加熱軟管設(shè)定為177℃(350°F)。使用以300轉(zhuǎn)/分的螺桿速度操作的30毫米同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)(Werner Pfleider)對(duì)粘合劑“A”進(jìn)行預(yù)混合。將雙螺桿擠出機(jī)中的六個(gè)區(qū)溫度設(shè)定為區(qū)1＝163℃(325°F)，區(qū)域2到6＝121℃(350°F)。將該粘合劑通過(guò)設(shè)定為121℃(350°F)的加熱軟管送入硅氧烷涂覆的紙盒中。該表層粘合劑被稱為“預(yù)混合粘合劑A”。
制備可拉伸剝離泡沫材料三層制件向30毫米的同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的第一進(jìn)料口以表1指定的種類和數(shù)量加入干燥固體形式的微纖維成形樹脂，該擠出機(jī)有三個(gè)加料口(WernerPfleider)，以200轉(zhuǎn)/分的螺桿速度操作。調(diào)節(jié)微纖維成形樹脂的進(jìn)料速度，獲得要求量或基于“封裝的壓敏粘合劑A”流動(dòng)速度的重量百分比，該流動(dòng)速度設(shè)定約為7磅/小時(shí)(3.18千克/小時(shí))。雙螺桿擠出機(jī)中全部六個(gè)區(qū)的溫度都被設(shè)定為93.3℃(200°F)。擠出機(jī)接口中的溫度設(shè)定為135℃(275°F)，擠出機(jī)出口處端的軟管設(shè)定為171.1℃(340°F)。用Zenith齒輪泵控制流速。
通過(guò)第一個(gè)51毫米的單螺桿擠出機(jī)(Bonnot)將“封裝的壓敏粘合劑A”送入雙螺桿擠出機(jī)的第二進(jìn)料口，單螺桿擠出機(jī)具有與“制備預(yù)混合表皮層粘合劑A”中所述相同的區(qū)溫度，流速如上所述約為7磅/小時(shí)(3.18千克/小時(shí))。
將表1中指定量的F100D可膨脹聚合微球體送入沿?cái)D出機(jī)機(jī)筒約四分之三處傳送區(qū)之前的第三進(jìn)料口的下游，將微球體均勻地混入“封裝的壓敏粘合劑A”中。用泵將擠出物通過(guò)加熱軟管送至約203.2毫米(8英寸)寬CLOEREN多層進(jìn)料頭的中心中間層上和約1毫米(0.04英寸)縫隙的模頭(從The CloerenCompany，Orange，TX獲得)中。模頭溫度設(shè)定為193.3℃(380°F)。
同時(shí)，用第二個(gè)51毫米單螺桿擠出機(jī)(Bonnot)將“預(yù)混合的表層粘合劑A”送入多層進(jìn)料頭的各外層和模頭，并與上述擠出物進(jìn)行共擠出，形成粘合表層。Bonnot擠出機(jī)三個(gè)區(qū)的溫度都被設(shè)定為149℃(300°F)。泵和加熱軟管被設(shè)定為163℃(325°F)。調(diào)節(jié)流速，使每個(gè)粘合表層的厚度都約是0.05-0.1毫米(2-4密耳)。
制得三層片材的厚度約是0.94毫米(37密耳)到約1.19毫米(47密耳)。擠出片被鑄塑在設(shè)定為7.2℃的冷卻輥上，冷卻至約25℃，然后轉(zhuǎn)移至0.127毫米厚的美國(guó)專利申請(qǐng)09/775955實(shí)施例10a和10b的聚乙烯剝離襯墊上，并卷成卷材以備隨后進(jìn)行交聯(lián)。從卷材上切割約0.914米(3英尺)長(zhǎng)的樣品。將聚酯剝離襯墊施加于經(jīng)過(guò)曝光的粘合層上。然后用電子束處理單元(ESIElectro Curtain)對(duì)擠出片進(jìn)行交聯(lián)，該電子束處理單元工作時(shí)的加速電壓為300千電子伏特，速度是6.1米/分。各面上測(cè)得的電子束劑量約是6兆拉德。
表1
(1)A＝封裝的壓敏粘合劑A
然后對(duì)制得制件進(jìn)行拉伸斷裂強(qiáng)度，伸長(zhǎng)，屈服強(qiáng)度，模量，泡沫材料劈裂強(qiáng)度，硬度，和拉伸剝離的測(cè)試。結(jié)果示于表2中。
表2
(a)FS＝泡沫材料劈裂(b)ARF＝泡沫材料從粘合層剝離粘合劑(c)NT＝未作測(cè)試從測(cè)試板之間扯去泡沫樣品時(shí)，在拉伸剝離測(cè)試之后表層粘合劑留一塊或兩塊面板上(實(shí)施例3，5，和7)。由于微纖維在樣品末端處中斷，所以殘留表層粘合劑的百分率較小(約10％或更小)。這是另一種分離兩個(gè)基材的拉伸剝離方法，可以在附加步驟中剝除表層粘合劑。
實(shí)施例11-20實(shí)施例1-10中制備的十個(gè)三層制件樣品各制件，在含有微纖維的聚合泡沫材料的兩個(gè)外表面上都具有壓敏粘合層。
制備封裝的壓敏粘合劑B按照與封裝的壓敏粘合劑A相同的方法制備封裝的壓敏粘合組合物，區(qū)別在于用95份2-EHA，5份AA，和0.01份IOTG代替90份2-EHA，10份AA，和0.03份IOTG，形成“封裝的壓敏粘合劑B”。
制備可拉伸剝離的泡沫材料三層制件向具有三個(gè)進(jìn)料口(Werner Pfleider)的30毫米同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的第一進(jìn)料口中以表3指定的種類和數(shù)量加入干燥固體形式的微纖維成形樹脂，使用與實(shí)施例1-10，制備可拉伸剝離的泡沫材料三層制件相同的加工設(shè)備和加工條件。
通過(guò)第一個(gè)51毫米的單螺桿擠出機(jī)(Bonnot)將“封裝的壓敏粘合劑B”送入雙螺桿擠出機(jī)的第二進(jìn)料口。
按照與實(shí)施例1-10相同的方法，將F100D可膨脹聚合微球體送入治擠出機(jī)機(jī)筒約四分之三處的第三進(jìn)料口的下游，區(qū)別在于微球體的量是基于100份“封裝的壓敏粘合劑B”的。
同時(shí)，采用與實(shí)施例1-10，制備可拉伸剝離泡沫材料三層制件相同的加工設(shè)備和加工條件，將“預(yù)混合的表層粘合劑A”送入三層鍛模的各外層，形成粘合表層。
擠出片被鑄型在冷卻輥上，然后用與實(shí)施例1-10，制備可拉伸剝離泡沫材料三層制件相同的加工設(shè)備和加工條件進(jìn)行交聯(lián)。
表 3
(1)B＝封裝的壓敏粘合劑B然后對(duì)制得的制件進(jìn)行拉伸斷裂強(qiáng)度，伸長(zhǎng)，屈服強(qiáng)度，模量，泡沫材料劈裂強(qiáng)度，硬度，和拉伸剝離的測(cè)試。結(jié)果列在表4中。
表4
(a)FS＝泡沫材料劈裂(b)ARF＝泡沫材料從粘合層剝離粘合劑實(shí)施例21-24實(shí)施例21-24中制備了三個(gè)三層制件樣品。每個(gè)制件在含有微纖維的聚合泡沫材料的兩個(gè)外表面上都具有壓敏粘合層。用實(shí)施例1-10中的方法制備用于這些制件的泡沫材料。
制備封裝的壓敏粘合劑C按照與封裝的壓敏粘合劑A相同的方法制備封裝的壓敏粘合組合物，區(qū)別在于用97份2-EHA，3份AA，和0.01份IOTG代替90份2-EHA，10份AA，和0.03份IOTG，形成“封裝的壓敏粘敏劑C”。
制備可拉伸剝離的泡沫材料三層制件向具有三個(gè)加料口(Werner Pfleider)的30毫米同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的第一進(jìn)料口以表5指定的種類和數(shù)量加入干燥固體形式的微纖維成形樹脂，使用與實(shí)施例1-10，制備可拉伸剝離的泡沫材料三層制件相同的加工設(shè)備和加工條件。
采用與制備壓敏粘合劑A相同的加工條件，通過(guò)第一個(gè)51毫米的單螺桿擠出機(jī)(Bonnot)將“封裝的壓敏粘合劑C”送入雙螺桿擠出機(jī)的第二進(jìn)料口。
按照與實(shí)施例1-10相同的方法，將F100D可膨脹聚合微球體送入沿?cái)D出機(jī)機(jī)筒約四分之三處的第三進(jìn)料口的下游，區(qū)別在于微球體的量是基于100份“封裝的壓敏粘合劑C”的。
同時(shí)，采用與實(shí)施例1-10，制備可拉伸剝離的泡沫材料三層制件相同的加工設(shè)備和加工條件，將“預(yù)混合的粘合劑A”送入三層鍛模的各外層，形成粘合表層。
擠出片被鑄塑在冷卻輥上，然后用與實(shí)施例1-10，制備可拉伸剝離的泡沫材料三層制件相同的加工設(shè)備和加工條件進(jìn)行交聯(lián)。
表5
(1)C＝封裝的壓敏粘合劑c然后對(duì)制件進(jìn)行拉伸斷裂強(qiáng)度，伸長(zhǎng)，屈服強(qiáng)度，模量，泡沫材料劈裂強(qiáng)度，硬度，和拉伸剝離的測(cè)試。結(jié)果列在表6中。
表6
(a)FS＝泡沫劈裂(b)ARF＝泡沫材料從粘合層剝離粘合劑從數(shù)據(jù)可見(jiàn)，泡沫芯材聚合物的選擇對(duì)泡沫制件的特性有影響，比如屈服強(qiáng)度，拉伸斷裂強(qiáng)度，模量，和硬度。實(shí)施例2(90/10 2-EHA/AA)，11(95/52-EHA/AA)，和21(97/3 2-EHA/AA)僅在泡沫材料聚合物的組成上有所不同。隨著泡沫材料聚合物中AA量的增加，屈服強(qiáng)度，拉伸斷裂強(qiáng)度，模量，和硬度也增加。
實(shí)施例25-36在這些實(shí)施例中的各例中，所制備的三層制件在含有原位形成微纖維的聚合泡沫材料的兩個(gè)外表面上，都具有壓敏粘合層。對(duì)每個(gè)制件都進(jìn)行拉伸剝離和粘合性的測(cè)試。按照實(shí)施例1-10的方法和表7中指定的單體和用量，制備用于這些制件的泡沫材料。
預(yù)混合表層粘合劑D“預(yù)混合表層粘合劑D”是PCT國(guó)際公報(bào)WO01/57152的熱熔組合物K，這是增粘的丙烯酸粘合劑和嵌段共聚橡膠基粘合劑的混合物。
制備可拉伸剝離的泡沫材料三層制件向以200轉(zhuǎn)/分螺桿速度操作的具有三個(gè)加料口(Werner Pfleider)的30毫米同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)的第一進(jìn)料口以表7指定的量加入干燥固體形式的EXACT 3040微纖維成形樹脂。調(diào)節(jié)微纖維成形樹脂的進(jìn)料速度，獲得要求量或基于“封裝的壓敏粘合劑A”流動(dòng)速度的重量百分比，在實(shí)施例25-29中，微纖維成形樹脂的流動(dòng)速度被設(shè)定約為7磅/小時(shí)(3.18千克/小時(shí))，在實(shí)施例30-36中，微纖維成形樹脂的流動(dòng)速度被設(shè)定約為14磅/小時(shí)(6.36千克/小時(shí))。雙螺桿擠出機(jī)中六個(gè)區(qū)的溫度被設(shè)定為區(qū)1是37.5℃(100°F)，區(qū)2是99℃(210°F)，區(qū)3是104.4℃(220°F)，區(qū)4是110℃(230°F)，區(qū)5是115.6℃(240°F)，區(qū)6是121℃(250°F)。擠出機(jī)接口中的溫度設(shè)定為135℃(275°F)，擠出機(jī)出口端的軟管設(shè)定為182.2℃(360°F)。用Zenith齒輪泵控制流速。
在實(shí)施例25-29中，通過(guò)第一個(gè)51毫米的單螺桿擠出機(jī)(Bonnot)以上述約7磅/小時(shí)(3.18千克/小時(shí))的指定流速將實(shí)施例1-10的“封裝的壓敏粘合劑A”送入雙螺桿擠出機(jī)的第二進(jìn)料口。在實(shí)施例30-36中，通過(guò)第一個(gè)51毫米的單螺桿擠出機(jī)(Bonnot)以上述約14磅/小時(shí)(6.36千克/小時(shí))的指定流速將實(shí)施例11-20的“封裝的壓敏粘合劑B”送入雙螺桿擠出機(jī)的第二進(jìn)料口。
Bonnot擠出機(jī)中全部三個(gè)區(qū)的溫度都被設(shè)定為176.7℃(350°F)。
將F100D可膨脹聚合微球體以表7中指定的量送入沿?cái)D出機(jī)機(jī)筒約四分之三處位于傳送區(qū)之前第三進(jìn)料口的下游，將微球體均勻地混入“封裝的壓敏粘合劑A”(實(shí)施例25-29)或“封裝的壓敏粘合劑B”(實(shí)施例30-36)中。
模頭溫度設(shè)定為182.2℃(360°F)。用泵將擠出物通過(guò)加熱軟管送入約203.2毫米(8英寸)寬的縫隙大約是1毫米(0.04英寸)的CLOEREN三層模頭(從The Cloeren Company，Orange，TX獲得)的中心/中央層中。
同時(shí)，用51毫米的單螺桿第二擠出機(jī)(Bonnot)將“預(yù)混合的表層粘合劑D”送入三層模頭的各外層，擠出成粘合表層，并與上述擠出物進(jìn)行共擠出。單螺桿擠出機(jī)中三個(gè)區(qū)的溫度形設(shè)定為區(qū)域1是165.6℃(330°F)，區(qū)2是171.1℃(340°F)，區(qū)3是176.7℃(350°F)。
擠出片被鑄塑在設(shè)定為7.2℃的冷卻輥上，冷卻至約25℃，然后轉(zhuǎn)移至0.127毫米厚的美國(guó)專利申請(qǐng)09/775955實(shí)施例10a和10b的聚乙烯剝離襯墊上，并卷成卷材以備隨后進(jìn)行交聯(lián)。然后用電子束處理單元(ESI ElectroCurtain)對(duì)擠出片進(jìn)行交聯(lián)，該電子束處理單元工作時(shí)的加速電壓為300千電子伏特，速度是6.1米/分。每個(gè)面上測(cè)得的電子束劑量約是6兆拉德。
表7
(1)A＝封裝的壓敏粘合劑A(2)B＝封裝的壓敏粘合劑b然后對(duì)制得制件進(jìn)行拉伸斷裂強(qiáng)度，伸長(zhǎng)，屈服強(qiáng)度，模量，泡沫材料劈強(qiáng)度，硬度，和拉伸剝離的測(cè)試。結(jié)果列在表8中。
表8
(a)FS＝泡沫材料劈裂(b)ARF＝泡沫材料從粘合層上剝離粘合劑(c)NT＝未作測(cè)試**在該實(shí)施例中，注意到泡沫材料劈裂成層狀，內(nèi)聚破壞。這可以作為提供具有高剝離粘合強(qiáng)度的拉伸剝離泡沫材料制件的方法。其余部分可以通過(guò)拉伸剝離方法除去。
實(shí)施例16-18，21-23，25-26，28，和30-36按照上述“90度剝離粘合性”的測(cè)試方法，對(duì)實(shí)施例16-18，21-23，25-26，28，和30-36的樣品進(jìn)行對(duì)玻璃和不銹鋼的剝離粘合性測(cè)試。另外，還測(cè)量了粘合表層和泡沫材料基質(zhì)的厚度。結(jié)果列在表9中。
表9
(a)AR＝從基材上的剝離粘合劑(b)FS＝泡沫材料劈裂(c)ARF＝泡沫材料從粘合層上剝離粘合劑總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的泡沫材料制件最好具有平滑的外表面，以使泡沫材料制件與其所粘合基材之間的接觸最大，粘合性最大。對(duì)于實(shí)施例30-36的樣品，注意到其肖氏A硬度降低(即，柔軟性增加)，而且％接觸增加。拉伸斷裂強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，和模量都受到泡沫芯材厚度的影響。雖然用泡沫材料制件的芯厚度來(lái)計(jì)算上述值，但是泡沫芯材厚度的變化所產(chǎn)生的影響大于粘合表層厚度變化產(chǎn)生的影響。
雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)例的特征進(jìn)行了討論和詳細(xì)說(shuō)明，要理解對(duì)所述實(shí)例所作的各種改進(jìn)都屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)，這些改進(jìn)和變化都在所附權(quán)利要求書所進(jìn)一步限定的本發(fā)明范圍和精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種泡沫材料粘合制件，包括具有一個(gè)外表面的聚合泡沫材料，該聚合泡沫材料的外表面具有粘合性；和分散在該聚合泡沫材料中的纖維狀增強(qiáng)材料，該纖維狀增強(qiáng)材料使該制件具有拉伸剝離特性。
2.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，該泡沫材料制件具有大于約1.76千牛/米(10磅/英寸)的泡沫材料劈裂強(qiáng)度，小于約60的肖氏A硬度，對(duì)玻璃或不銹鋼大于約1.76千牛/米(10磅/英寸)的90度粘合性。
3.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，所述制件還包括小突出部。
4.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，該聚合泡沫材料是片材，而且其外表面包括第一主表面和第二主表面，粘合層位于第一或第二主表面中的一個(gè)主表面的至少一部分上，以提供粘合性。
5.如權(quán)利要求4所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，第一粘合層位于至少部分第一主表面上，第二粘合層位于至少部分第二主表面上。
6.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，該纖維增強(qiáng)材料包括具有屈服強(qiáng)度和拉伸斷裂強(qiáng)度的基本連續(xù)的粘彈性纖維，其拉伸斷裂強(qiáng)度約為0.7兆帕或更大，并且至少約為該屈服強(qiáng)度的150％。
7.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，該纖維增強(qiáng)材料包括基本連續(xù)的彈性纖維，該纖維伸長(zhǎng)100％之后具有大于約50％的回復(fù)率。
8.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，該纖維增強(qiáng)材料具有至少約200％的伸長(zhǎng)。
9.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于該纖維增強(qiáng)材料包括至少一種直徑小于約5微米的纖維。
10.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，該纖維增強(qiáng)材料包括含有熱塑性彈性體的彈性微纖維。
11.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，該纖維增強(qiáng)材料包括含有聚辛烯和乙烯共聚物的粘彈性微纖維。
12.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，所述制件還包括大量可膨脹的聚合微球體。
13.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，該聚合泡沫材料包括選自彈性體，橡膠，熱塑性彈性體，橡膠基和丙烯酸粘合劑，聚烯烴聚合物，丙烯酸酯聚合物和甲基丙烯酸酯聚合物，丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯共聚物，及其混合的材料。
14.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，該聚合泡沫材料是壓敏粘合劑。
15.如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件，其特征在于，所述制件還包括一種與該外表面粘合的壓敏粘合劑，該粘合劑包括選自丙烯酸聚合物，聚氨酯，熱塑性彈性體，嵌段共聚物，聚烯烴，聚硅氧烷，橡膠基粘合劑，丙烯酸乙基己酯和丙烯酸的共聚物，丙烯酸異辛酯和丙烯酸的共聚物，丙烯酸粘合劑和橡膠基粘合劑的混合物，以及上述混合的材料。
16.一種制備泡沫材料粘合制件的方法，包括(a)將可發(fā)泡的聚合組合物，發(fā)泡劑，和成纖樹脂熔融混合成可膨脹可擠出的組合物；和(b)將該可膨脹可擠出的組合物擠出通過(guò)模頭，形成如權(quán)利要求1所述的泡沫材料粘合制件。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該發(fā)泡劑包括大量可膨脹微球體，化學(xué)發(fā)泡劑，高壓注入氣體，或其混合。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括(c)將粘合劑施加于該泡沫材料的至少部分外表面上。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括(d)使該可膨脹可擠出的組合物受到輻射，使該組合物交聯(lián)形成泡沫材料。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該成纖樹脂包括選自乙烯，丙烯，丁烯，戊烯，己烯，庚烯，辛烯，壬烯，癸烯，乙酸乙烯酯，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，熱塑性彈性體，以及上述混合物質(zhì)的均聚物，共聚物，三元共聚物，和四元共聚物。
21.如權(quán)利要求1所述的膠帶形式的制件，其特征在于，所述制件具有小于約60的肖氏A硬度，至少約是該膠帶屈服強(qiáng)度的150％的拉伸斷裂強(qiáng)度，大于約200％的斷裂伸長(zhǎng)，并使其構(gòu)造成能從一對(duì)剛性板之間拉伸剝離。
全文摘要
提供了一種泡沫材料粘合制件，其包含具有一個(gè)外表面的聚合泡沫材料，該聚合泡沫材料的外表面具有粘合性；纖維增強(qiáng)材料，該纖維增強(qiáng)材料分散在該聚合泡沫材料中并使該制件具有拉伸剝離特性。還說(shuō)明了一種制備該泡沫材料粘合制件的方法，包括(a)將可發(fā)泡聚合組合物，和成纖樹脂熔融混合成可膨脹可擠出組合物，和(b)使該可膨脹可擠出組合物擠出通過(guò)模頭形成該泡沫材料粘合制件。
文檔編號(hào)C09J175/04GK1617914SQ02827798
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月4日
發(fā)明者J·J·科比, J·D·拉皮里, 周治明 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司