專(zhuān)利名稱(chēng)：熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物，尤其是關(guān)于一種通過(guò)將含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚而制得的熱熔型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物。
背景技術(shù)：
一般地，印刷后的膜用于通過(guò)包裝內(nèi)容物并使用諸如熱封方法完成的包裝應(yīng)用。然而，由于大部分膜都由樹(shù)脂組合物制成，因此不可能在膜表面直接印刷，也很難單獨(dú)對(duì)膜進(jìn)行熱封。為了解決這些問(wèn)題，已經(jīng)使用例如包括將樹(shù)脂組合物與另一種樹(shù)脂組合物共擠出的方法或者將另一種樹(shù)脂組合物施用于膜表面的方法。然而，在這些方法中出現(xiàn)了各種問(wèn)題。關(guān)于這些問(wèn)題，由于膜和與膜共擠出或施用于膜上的樹(shù)脂組合物之間的收縮量不同，會(huì)在膜中形成皺褶。此外，由于物理性能如對(duì)印刷油墨組合物的親合性以及熱封性能差，施用表面還易于破碎。另外，施用膜的透明度或光澤度低，并且不可能使用諸如熔解的方法對(duì)施用的樹(shù)脂組合物進(jìn)行再加工，因此不可能回收該膜。而且，由于使用有機(jī)溶劑，該膜還會(huì)引起環(huán)境污染問(wèn)題。
為了改善出現(xiàn)在膜涂覆樹(shù)脂組合物中的上述問(wèn)題，韓國(guó)專(zhuān)利特許公報(bào)93-5141、日本專(zhuān)利特許公報(bào)昭47-40873、日本專(zhuān)利特許公報(bào)昭56-5476、日本專(zhuān)利特許公報(bào)昭56-88454、日本專(zhuān)利公開(kāi)特許公報(bào)平4-226562等公開(kāi)了一種制備水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物的方法，該方法包括將含磺酸金屬基(sulfonic acid metal base)的二羧酸或其衍生物與另一種二羧酸或其衍生物和二醇組分共聚，以制備水分散性樹(shù)脂組合物；將制得的樹(shù)脂組合物單獨(dú)或與其它添加劑一起分散到水中或水與醇的混合溶劑中。然而，如果使用該制備方法制得的樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(glass transition temperature，Tg)足夠高，則將出現(xiàn)通過(guò)將該樹(shù)脂涂覆到膜等上而形成的層容易破碎或熱封性不夠的問(wèn)題。而且，如果樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度很低，則當(dāng)涂覆有樹(shù)脂的膜疊合在另一張膜上或者一起卷繞成卷狀時(shí)，將出現(xiàn)膜彼此粘合的問(wèn)題。
如果不使用載體流體將熱熔粘合劑形成粘合層，則很難獲得薄的粘合層；如果使用溶劑作為載體流體涂覆熱熔粘合劑并干燥形成粘合層，則雖然可能獲得薄的粘合層，但有機(jī)溶劑會(huì)引起環(huán)境污染且對(duì)工作環(huán)境有不利影響。為此，需要開(kāi)發(fā)一種能溶于水同時(shí)又可熱熔的粘合劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人進(jìn)行了廣泛的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)將二羧酸和含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物與二元醇在酸組分緩沖劑(acid component buffer)存在下共聚以盡可能減少乙二醇的生成并調(diào)整原料的組成，能夠制得可分散在水中同時(shí)本質(zhì)上為晶態(tài)的樹(shù)脂組合物。
本發(fā)明提供了熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物，尤其提供了一種通過(guò)將含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚而制得的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物。根據(jù)本發(fā)明的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物具有優(yōu)異的水分散性，涂覆在待層壓的層上并干燥后還顯示優(yōu)異的金屬粘合性。因而，本發(fā)明的共聚多酯樹(shù)脂組合物與各種材料牢固地粘合在一起。
此外，由于本發(fā)明的組合物粘合后快速結(jié)晶，因此由本發(fā)明的組合物形成的粘合層還具有優(yōu)異的耐熱性、對(duì)有機(jī)溶劑的化學(xué)耐受性、耐水解性、機(jī)械強(qiáng)度和暴露在外界環(huán)境時(shí)的不粘著性(tack free property)。而且還確保了對(duì)外部應(yīng)力(熱沖擊)和內(nèi)部應(yīng)力(由基材樹(shù)脂結(jié)晶所產(chǎn)生的收縮)的耐受性(尺寸穩(wěn)定性)，以及優(yōu)異的彈性模量和彎曲強(qiáng)度。由于這些性能，本發(fā)明的組合物可用作聚氯乙烯(PVC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基膜，鐵片，鋁片，各種合金片(如不銹鋼片、錫板、電解鍍鋅(EGI)鋼片等)，或者紙片的層合中的粘合層。本發(fā)明的組合物也可用作除了上述基體材料外的其它材料的層合中的粘合層。
根據(jù)本發(fā)明，所述熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物含有(a)酸組分，該酸組分包括100重量份不含磺酸金屬基的二羧酸和5-30重量份含磺酸金屬基的二羧酸；(b)20-100重量份的二醇組分；以及(c)酸組分緩沖化合物，以所述酸組分的含量為基準(zhǔn)，該酸組分緩沖化合物的含量為0.1-0.4摩爾％。
在本發(fā)明的組合物中，酸組分緩沖化合物(c)優(yōu)選為弱酸的鹽(共軛堿)的形式，所述鹽選自由乙酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、磷酸氫鈉、硼酸鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、及它們的混合物所組成的組中。
所述樹(shù)脂組合物優(yōu)選還含有通過(guò)將水和溶劑組分以100∶0至50∶50的混合比互相混合而制得的混合溶劑，所述溶劑組分選自由具有1-15個(gè)碳原子的包括甲醇、乙醇、異丙醇和正丙醇在內(nèi)的一價(jià)醇(monovalent alcohol)，乙二醇如乙二醇一丁醚，二乙二醇如二乙二醇一丁醚，以及酮如丙酮和甲乙酮所組成的組中。
優(yōu)選情況下，樹(shù)脂組合物的特性粘度為0.2-0.6分升/克(30℃下測(cè)定)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為-30℃至10℃、結(jié)晶溫度(Tc)為50-80℃、熔解溫度(Tm)為110-150℃。
具體實(shí)施例方式
下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。
本發(fā)明提供了由含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚制得的共聚多酯樹(shù)脂組合物，其中，100重量份二羧酸與5-30重量份含二羧酸金屬基的二羧酸或其衍生物和20-100重量份二醇組分在酸組分緩沖化合物存在下共聚。
用于本發(fā)明的酸組分緩沖化合物為弱酸的鹽(共軛堿)的形式，所述鹽選自乙酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、磷酸氫鈉、硼酸鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、及它們的混合物所組成的組中。以酸組分的含量為基準(zhǔn)，酸組分緩沖化合物的含量為0.1-0.4摩爾％。
下面參照實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施例不能理解為限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1在帶有控溫柱和冷凝器的反應(yīng)器中加入對(duì)苯二甲酸二甲酯(100克)、5-磺酸鈉間苯二甲酸二甲酯(15克)、癸二酸(50克)、乙二醇(40克)和1，4-丁二醇(30克)，然后在攪拌的同時(shí)將反應(yīng)器內(nèi)的溫度慢慢升至150℃。隨后將作為催化劑的乙酸鋅(0.2克)、鈦酸四丁酯(0.1克)和乙酸鈉(2克)加入到反應(yīng)器中，在攪拌的同時(shí)將反應(yīng)器內(nèi)的物質(zhì)加熱到235℃，然后在該溫度下進(jìn)行酯化反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)過(guò)程中作為反應(yīng)副產(chǎn)物的甲醇開(kāi)始流出時(shí)，柱中的溫度保持在100℃以防止二羧酸或二醇組分升華或蒸發(fā)。當(dāng)反應(yīng)持續(xù)5小時(shí)，水和甲醇不再流出時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物也由白色不透明態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闄幟庶S色透明的低聚物，表明酯化反應(yīng)完成。
將氧化銻(0.3克)作為催化劑加入到低聚反應(yīng)產(chǎn)物中，然后對(duì)反應(yīng)器抽真空，同時(shí)小心確保反應(yīng)物料不被分散，并升高反應(yīng)器內(nèi)的溫度，這樣反應(yīng)器內(nèi)的壓力維持在1托而且反應(yīng)物料的溫度達(dá)到265℃。使反應(yīng)物料在上述溫度和壓力下反應(yīng)2小時(shí)，從而制得水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物。同時(shí)，在上述步驟中加入的二醇組分乙二醇和1，4-丁二醇作為反應(yīng)副產(chǎn)物流出。由此所得的水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物在30℃下用特性粘度計(jì)測(cè)得的特性粘度為0.5分升/克，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為-25℃、結(jié)晶溫度(Tc)為80℃、熔解溫度(Tm)為125℃，上述溫度均由差示掃描量熱計(jì)測(cè)得。
隨后，將上述制得的共聚多酯樹(shù)脂組合物(25克)在水(70克)與異丙醇(5克)的混合溶劑中在80℃下攪拌3小時(shí)，從而制得檸檬黃色的透明水分散性共聚多酯分散體。由布魯克菲爾德粘度計(jì)(Brookfield viscometer)在30℃下測(cè)得該分散體的特性粘度為250厘泊(cps)。
使用繞線棒刮涂器(bar coater)將所得分散體以20微米的厚度涂布在188微米厚的PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)膜上，然后在120℃下用熱空氣干燥3分鐘。將所得的其上具有粘合膜的PET膜放置在另一188微米厚的PET膜上，并使用干式層壓機(jī)(dry laminator)在130℃下以2米/分鐘的速度和3千克力的負(fù)載將它們層合在一起，其中的粘合強(qiáng)度提高了，所得結(jié)果在下表1中給出。
用于測(cè)量粘合強(qiáng)度的裝置為UTM(INSTRON；200千克力的測(cè)壓元件和20毫米/分鐘的機(jī)頭速度)，并測(cè)定T-剝離強(qiáng)度(180°剝離強(qiáng)度)。
實(shí)施例2采用與實(shí)施例1相同的方式制備共聚多酯樹(shù)脂組合物。將制得的共聚多酯樹(shù)脂組合物(60克)加入到水(105克)和二甘醇一丁醚(35克)的混合溶劑中，并在80℃下攪拌3小時(shí)，從而制得白色分散體。由布魯克菲爾德粘度計(jì)在30℃下測(cè)得該分散體的特性粘度為320cps。
使用繞線棒刮涂器將所得分散體以20微米的厚度涂布在188微米厚的PET膜上，然后在120℃下用熱空氣干燥3分鐘。將所得的其上具有粘合膜的PET膜放置在另一188微米厚的PET膜上，并使用干式層壓機(jī)在130℃下以2米/分鐘的速度和3千克力的負(fù)載將它們層合在一起，其中的粘合強(qiáng)度提高了，所得結(jié)果在下表1中給出。
實(shí)施例3采用與實(shí)施例1相同的方式制備共聚多酯樹(shù)脂組合物。將制得的共聚多酯樹(shù)脂組合物(60克)加入到水(105克)和乙二醇二丁醚(35克)的混合溶劑中，并在80℃下攪拌3小時(shí)，從而制得白色分散體。由布魯克菲爾德粘度計(jì)在30℃下測(cè)得該分散體的特性粘度為310cps。
使用繞線棒刮涂器將所得分散體以20微米的厚度涂布在188微米厚的PET膜上，然后在120℃下用熱空氣干燥3分鐘。將其上具有粘合膜的所得PET膜放置在另一188微米厚的PET膜上，并使用干式層壓機(jī)在130℃下以2米/分鐘的速度和3千克力的負(fù)載將它們層合在一起，其中的粘合強(qiáng)度提高了，所得結(jié)果在下表1中給出。
實(shí)施例4采用與實(shí)施例1相同的方式制備共聚多酯樹(shù)脂組合物。將制得的共聚多酯樹(shù)脂組合物(60克)加入到水(105克)和乙醇(35克)的混合溶劑中，并在80℃下攪拌3小時(shí)，從而制得白色分散體。由布魯克菲爾德粘度計(jì)在30℃下測(cè)得該分散體的特性粘度為330cps。
使用繞線棒刮涂器將所得分散體以20微米的厚度涂布在188微米厚的PET膜上，然后在120℃下用熱空氣干燥3分鐘。將其上具有粘合膜的所得PET膜放置在另一188微米厚的PET膜上，并使用干式層壓機(jī)在130℃下以2米/分鐘的速度和3千克力的負(fù)載將它們層合在一起，其中的粘合強(qiáng)度提高了，所得結(jié)果在下表1中給出。
表1

如上所述，本發(fā)明提供了一種熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物，尤其提供了一種通過(guò)將含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚而制得的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物。本發(fā)明的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物具有優(yōu)異的水分散性，涂覆到待層壓的材料上并干燥后還顯示出優(yōu)異的熔解粘合性。因而，本發(fā)明的共聚多酯樹(shù)脂組合物與各種材料牢固地粘合在一起。
而且，因?yàn)楸景l(fā)明組合物粘合后快速結(jié)晶，因此本發(fā)明組合物形成的粘合層具有優(yōu)異的耐熱性、對(duì)有機(jī)溶劑的化學(xué)耐受性、耐水解性、機(jī)械強(qiáng)度和暴露在外界環(huán)境下的不粘著性。由于本發(fā)明的組合物粘合后快速結(jié)晶，因此由本發(fā)明的組合物形成的粘合層還具有優(yōu)異的耐熱性、對(duì)有機(jī)溶劑的耐化學(xué)性、耐水解性、機(jī)械強(qiáng)度和暴露在外界環(huán)境時(shí)的不粘著性(tack free property)。而且還確保了對(duì)外部應(yīng)力(熱沖擊)和內(nèi)部應(yīng)力(由基材樹(shù)脂結(jié)晶引起的收縮)的耐受性(尺寸穩(wěn)定性)，以及優(yōu)異的彈性模量和彎曲強(qiáng)度。由于這些性能，本發(fā)明的組合物可用作PVC、PET、PC或PMMA基膜，鐵片，鋁片，各種合金片(如不銹鋼片、錫板、EGI鋼片等)，或者紙片的層合中的粘合層。該組合物也可用作除了上述基體材料外的其它材料的層合中的粘合層。
雖然為闡述目的而描述了本發(fā)明的優(yōu)選方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將體會(huì)到在不背離如隨附權(quán)利要求所公開(kāi)的本發(fā)明的范圍和精神的條件下，可以進(jìn)行各種修改、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物，該組合物含有(a)酸組分，該酸組分包括100重量份不含磺酸金屬基的二羧酸和5-30重量份含磺酸金屬基的二羧酸；(b)20-100重量份二醇組分；和(c)酸組分緩沖化合物，以所述酸組分的含量為基準(zhǔn)，該酸組分緩沖化合物的含量為0.1-0.4摩爾％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述酸組分緩沖化合物(c)為選自由乙酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、磷酸氫鈉、硼酸鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、及它們的混合物所組成的組中的弱酸鹽的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，該組合物還包括通過(guò)水和溶劑組分彼此以100∶0至50∶50的混合比混合而制得的混合溶劑，所述溶劑組分選自由具有1-15個(gè)碳原子的醇、乙二醇、二乙二醇和酮所組成的組中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合物，其中，所述溶劑組分選自由甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、乙二醇一丁醚、二乙二醇一丁醚、丙酮、甲乙酮所組成的組中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述樹(shù)脂組合物在30℃下測(cè)得的特性粘度為0.2-0.6分升/克，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-30℃至10℃，結(jié)晶溫度為50-80℃，溶解溫度為110-150℃。
全文摘要
在此公開(kāi)了一種通過(guò)將含磺酸金屬基的二羧酸或其衍生物、二羧酸和二醇組分共聚而制得的熱熔粘合型水分散性共聚多酯樹(shù)脂組合物。該組合物具有優(yōu)異的水分散性，涂覆到待層壓的材料上并干燥后還顯示出優(yōu)異的熔融粘合性，因而與各種材料牢固地粘合在一起。而且，因?yàn)楸景l(fā)明組合物粘合后快速結(jié)晶，因此本發(fā)明組合物形成的粘合層具有優(yōu)異的耐熱性、對(duì)有機(jī)溶劑的化學(xué)耐受性、耐水解性、機(jī)械強(qiáng)度和暴露在外界環(huán)境時(shí)的不粘著性。而且還確保了對(duì)外部應(yīng)力(熱沖擊)和內(nèi)部應(yīng)力(由基材樹(shù)脂結(jié)晶引起的收縮)的耐受性(尺寸穩(wěn)定性)，以及優(yōu)異的彈性模量和彎曲強(qiáng)度。由于這些性能，本發(fā)明的組合物可用作PVC、PET、PC或PMMA基膜，鐵片，鋁片，各種合金片(如不銹鋼片、錫板、EGI鋼片等)，或者紙片的層合中的粘合層。該組合物也可用作除了上述基體材料外的其它材料的層合中的粘合層。
文檔編號(hào)C09J167/00GK1990808SQ20061009024
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者金東鎮(zhèn), 李啟允, 盧載鏡, 李太雄 申請(qǐng)人:Sk化學(xué)株式會(huì)社