壓敏膠粘性是物質(zhì)即使在相對(duì)弱的施用壓力下也能實(shí)現(xiàn)對(duì)基底的永久粘結(jié)的性質(zhì)。具有這種性質(zhì)的物質(zhì)被稱作壓敏膠粘劑。壓敏膠粘劑是早為人知的產(chǎn)品。通常，它們?cè)谑褂煤罂苫緹o(wú)殘留地從基底再次分離。通常，壓敏膠粘劑在室溫下具有永久的固有粘性，因此具有一定的粘度和接觸粘性，從而即使在低的施用壓力下它們也潤(rùn)濕相應(yīng)基底的表面。壓敏膠粘劑粘附至材料和傳遞力的能力來(lái)源于壓敏膠粘劑的粘附能力和內(nèi)聚力。
壓敏膠粘劑可被視為具有彈性組分的粘度極高的液體。因此，壓敏膠粘劑具有特定的特征性粘彈性性質(zhì)，其導(dǎo)致永久的固有粘性和膠粘性。
壓敏膠粘劑的特征是，當(dāng)它們機(jī)械變形時(shí)，不僅存在粘性流動(dòng)過(guò)程還存在彈性恢復(fù)力的構(gòu)成。這兩種過(guò)程在它們各自的份額方面相互具有一定的比例關(guān)系，這不但取決于壓敏膠粘劑的精確組成、結(jié)構(gòu)和交聯(lián)度，還取決于變形的速率和持續(xù)時(shí)間，以及取決于溫度。
成比例的粘性流動(dòng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)粘附性是必要的。只有由具有相對(duì)大的遷移性的大分子所產(chǎn)生的粘性組分允許在待粘結(jié)的基底上的有效潤(rùn)濕和有效流動(dòng)。高粘性流動(dòng)的組分導(dǎo)致高的粘性(也稱為表面粘性)，并且因此通常也具有高的粘結(jié)強(qiáng)度。高度交聯(lián)的體系、結(jié)晶聚合物、或玻璃狀的固化的聚合物缺少可流動(dòng)的組分，并且因此通常缺乏粘性或至少僅具有很小的粘性。
成比例的彈性恢復(fù)力對(duì)于內(nèi)聚的實(shí)現(xiàn)是必要的。它們例如由高度卷曲的、鏈非常長(zhǎng)的以及通過(guò)物理或化學(xué)的方式交聯(lián)的大分子而產(chǎn)生，并且它們?cè)试S傳遞作用于粘結(jié)的力。它們導(dǎo)致，粘結(jié)能夠充分地承受作用在其上的長(zhǎng)期負(fù)載(例如以長(zhǎng)期剪切負(fù)載的形式)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間。
為了更精確地描述和量化彈性和粘性組分的程度，以及各組分之間的關(guān)系，可使用儲(chǔ)能模量(G')和損耗模量(G”)的變量(大小)，其可通過(guò)動(dòng)態(tài)機(jī)械分析(DMA)測(cè)定。G'是物質(zhì)的彈性組分的量度，G”是粘性組分的量度。兩個(gè)變量均取決于形變頻率和溫度。
所述變量可借助于流變儀來(lái)測(cè)定。在該情況下，例如，使待研究的材料(例如平面-平行層的形式)在板-板布置中暴露于正弦振蕩剪切應(yīng)力。在受剪切應(yīng)力控制的儀器中，測(cè)量形變作為時(shí)間的函數(shù)，并且測(cè)量相對(duì)于引入的剪切應(yīng)力的該形變的時(shí)間偏移。所述時(shí)間偏移稱作相位角δ。
儲(chǔ)能模量G'如下定義：G'＝(τ/γ)·cos(δ)(τ＝剪切應(yīng)力，γ＝形變，δ＝相位角＝剪切應(yīng)力向量和形變向量之間的相位移)。損耗模量G”的定義如下：G”＝(τ/γ)·sin(δ)(τ＝剪切應(yīng)力，γ＝形變，δ＝相位角＝剪切應(yīng)力向量和形變向量之間的相位移)。
如果在室溫(此處定義為23℃)下，在100至101rad/秒的形變頻率范圍內(nèi)，G'和G"分別至少部分位于103至107Pa的范圍內(nèi)，則物質(zhì)和由其產(chǎn)生的層通常被認(rèn)為是壓敏膠粘劑性的，并且在本發(fā)明的意義上被定義為壓敏膠粘劑性的。
在該范圍內(nèi)，其在G'和G”(G'作為G”的函數(shù)繪制)的矩陣圖中也可被稱作壓敏膠粘劑應(yīng)用的粘彈性窗口或根據(jù)粘彈性標(biāo)準(zhǔn)的壓敏膠粘劑窗口，依次存在不同的扇區(qū)和象限，這些扇區(qū)和象限更詳細(xì)地表征相關(guān)物質(zhì)所需的壓敏膠粘劑性質(zhì)。在該窗口內(nèi)，具有高G”和低G'的物質(zhì)通常例如以高的粘結(jié)強(qiáng)度和低的剪切強(qiáng)度為特征，而具有高G”和高G'的物質(zhì)則以高的粘結(jié)強(qiáng)度和高的剪切強(qiáng)度為特征。
關(guān)于流變學(xué)和壓敏膠粘性之間的相關(guān)性的發(fā)現(xiàn)通常是現(xiàn)有技術(shù)并且描述于例如Satas，“Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology”，第三版(1999)，第153頁(yè)至第203頁(yè)中。
當(dāng)粘結(jié)材料或壓敏膠粘劑通過(guò)與交聯(lián)劑的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到使其不再能熔化且不再能溶于有機(jī)溶劑的狀態(tài)時(shí)，該粘結(jié)材料或壓敏膠粘劑被化學(xué)交聯(lián)。然后，只能通過(guò)分解進(jìn)行液化，這是不可逆的。預(yù)期的交聯(lián)劑包括至少二官能度的并且能夠與壓敏膠粘劑的官能團(tuán)進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)的所有物質(zhì)。根據(jù)壓敏膠粘劑的官能團(tuán)選擇交聯(lián)劑。攜帶羧基的壓敏膠粘劑典型地與二-或多環(huán)氧化物交聯(lián)(或者在另外的催化劑下，例如通過(guò)叔胺)或與金屬乙酰丙酮化物、金屬醇鹽以及烷氧基-金屬乙酰丙酮化物交聯(lián)。對(duì)于攜帶羥基的壓敏膠粘劑的交聯(lián)，例如二-或多異氰酸酯是合適的。
具有可熔化并因此可熱塑性加工的性質(zhì)的聚合物或預(yù)聚物在本說(shuō)明書(shū)中被稱為熱熔體，如本領(lǐng)域技術(shù)人員的術(shù)語(yǔ)中所習(xí)慣的。
在本說(shuō)明書(shū)的意義上，聚氨酯預(yù)聚物應(yīng)理解為至少是低聚類的，但優(yōu)選地其本身已經(jīng)是聚合物，通過(guò)一種或多種多元醇與一種或多種多異氰酸酯的化學(xué)反應(yīng)獲得的，更特別地是可熔化的反應(yīng)產(chǎn)物，并且其(伴隨摩爾質(zhì)量的顯著增加)可轉(zhuǎn)化目標(biāo)聚合物。聚氨酯包含通過(guò)氨基甲酸酯(尿烷)部分-NH-CO-O-彼此連接的單元。
在本說(shuō)明書(shū)的意義上，聚氨酯熱熔預(yù)聚物在室溫下是固體且尺寸(形狀)穩(wěn)定的，使得在室溫下在已知的混合組件(Mischaggregate)中，其與其它物質(zhì)的連續(xù)均勻混合以及特別地成型或類似的加工步驟在不加熱聚氨酯熱熔預(yù)聚物或不添加溶劑的情況下是不可能的，稀釋劑或其它降低粘度的添加劑是必須的。已知的混合組件的實(shí)例是混配機(jī)、內(nèi)混合器、擠出機(jī)、行星輥式擠出機(jī)、行星式混合器、蝶型混合器或溶解器。在本說(shuō)明書(shū)的意義上，聚氨酯熱熔預(yù)聚物僅在聚氨酯熱熔預(yù)聚物溶解于溶劑中或被加熱的情況下才能被加工，其中可從外部通過(guò)加熱提供熱，或可通過(guò)剪切產(chǎn)生熱。在本說(shuō)明書(shū)的意義上，聚氨酯熱熔預(yù)聚物的典型加工溫度為70℃至160℃，并且為至少40℃。在本說(shuō)明書(shū)中將室溫理解為23℃。在此意義上的熔化不一定意指在從固體、尺寸穩(wěn)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w、可混合的狀態(tài)的時(shí)刻需要超過(guò)結(jié)晶熔化溫度或玻璃狀凝固溫度。在此處意指粘度的充分降低。
在本說(shuō)明書(shū)的意義上的聚氨酯熱熔預(yù)聚物具有至少1000Pa*s、優(yōu)選至少3000Pa*s的復(fù)合粘度，其在板/板布置中在正弦振蕩剪切應(yīng)力下的振蕩測(cè)試中用流變儀在23℃溫度和10rad/s的振蕩頻率下測(cè)得。
復(fù)合粘度η*定義如下：η*＝G*/ω
(G*＝復(fù)合剪切模量，ω＝角頻率)。
進(jìn)一步定義如下：
(G”＝粘度模量(損耗模量)，G'＝彈性模量(儲(chǔ)能模量))。
G”＝τ/γ·sin(δ)(τ＝剪切應(yīng)力，γ＝形變，δ＝相位角＝剪切應(yīng)力向量和形變向量之間的相位移)。
G'＝τ/γ·cos(δ)(τ＝剪切應(yīng)力，γ＝形變，δ＝相位角＝剪切應(yīng)力向量和形變向量之間的相位移)。
ω＝2π·f(f＝頻率)。
裝配有壓敏膠粘劑的膠帶，已知為壓敏膠帶，現(xiàn)廣泛用于工業(yè)和私人領(lǐng)域。壓敏膠帶通常由載體膜組成，其在單面或雙面上裝配有壓敏膠粘劑。還存在僅由壓敏膠粘劑層組成而沒(méi)有載體膜的壓敏膠帶，這種帶稱為轉(zhuǎn)移帶。壓敏膠帶的組成可極大地變化，并且受各種應(yīng)用的相應(yīng)要求的指導(dǎo)。載體通常由聚合物膜(塑料膜)例如聚丙烯、聚乙烯、聚酯或由紙或紡織或非紡織纖維組成。
壓敏膠粘劑通常包括丙烯酸酯共聚物、硅酮、天然橡膠、合成橡膠、苯乙烯嵌段共聚物、或聚氨酯。
在考慮到環(huán)境和可持續(xù)性的基礎(chǔ)上，和在日益稀缺的石油資源和另一方面在全世界塑料消耗的急劇增長(zhǎng)的背景下，已為在可再生原料基礎(chǔ)上生產(chǎn)塑料努力多年。這對(duì)于生物可降解的聚合物尤其如此，其用于包裝應(yīng)用或膜應(yīng)用。同樣對(duì)于醫(yī)療應(yīng)用，生物可降解的產(chǎn)品正起著越來(lái)越重要的作用。現(xiàn)今，某些生物基或生物可降解的塑料可商購(gòu)得到。生物基意為“由可再生原料生產(chǎn)”。
將術(shù)語(yǔ)“生物可降解的聚合物”用于具有像塑料的性質(zhì)(缺口沖擊強(qiáng)度、熱塑性)的天然和合成聚合物，但是與常規(guī)塑料相比，其在生物活性的環(huán)境(堆肥、消化污泥、土壤、廢水)中被多種微生物降解；這不一定發(fā)生在常規(guī)家庭條件下(花園堆肥)。生物可降解性的定義在歐洲標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 13432(包裝的生物降解)和DIN EN 14995(塑料的可堆肥性)中給出。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將分解和生物可降解性區(qū)分開(kāi)來(lái)。
分解是指物理分解成非常小的碎片。
特別地，在DIN EN ISO 20200中描述了聚合物的可分解性的測(cè)定。在該情況下，將待分析的樣品在58±2℃下儲(chǔ)存在限定的人造固體廢物體系中達(dá)至少45天并且不超過(guò)90天。然后，使整個(gè)樣品通過(guò)2mm篩，并且分解度D如下測(cè)定：
此處
mi是樣品材料的初始干質(zhì)量
和
mr是通過(guò)篩分獲得的殘留樣品材料的干質(zhì)量。
生物可降解性通常被理解為：在氧存在下，通過(guò)微生物將化合物或有機(jī)材料分解成二氧化碳、水和其它存在的元素的鹽(礦化)，以形成新的生物質(zhì)的能力，或在不存在氧的情況下轉(zhuǎn)化為二氧化碳、甲烷、礦物鹽和新的生物質(zhì)的能力。生物降解在細(xì)胞外和/或細(xì)胞內(nèi)通過(guò)細(xì)菌、真菌和微生物以及它們的酶來(lái)實(shí)現(xiàn)。
包裝材料的生物可降解性由DIN EN 13432“Requirements for packaging recoverable through composting and biodegradation”的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理。在此，根據(jù)ISO 14855:1999“Determination of the ultimate aerobic biodegradability of plastic materials under controlled composting conditions”使待測(cè)試的材料進(jìn)行好氧降解測(cè)試，并且在最多六個(gè)月內(nèi)與合適的參照物質(zhì)相比，必須實(shí)現(xiàn)至少90％的降解度。這里的降解度由測(cè)量的二氧化碳的演變來(lái)確定。將粉碎的樣品與蛭石或高功能的充氣堆肥作為接種物一起在58±2℃下儲(chǔ)存在裝配有氣源的容器中，并且連續(xù)記錄CO2的演變。鑒于設(shè)備的復(fù)雜性，存在許多專門從事測(cè)試并隨后頒發(fā)相應(yīng)的證書(shū)的測(cè)試機(jī)構(gòu)，例如，來(lái)自的OK compost。
在測(cè)試結(jié)束后，獲得如下分解速率Dt：
此處
(CO2)T是包含測(cè)試物質(zhì)的各個(gè)堆肥容器中形成的二氧化碳的累積量，以克/容器計(jì)；
(CO2)B是空白值容器中形成的二氧化碳的平均累積量，以克/容器計(jì)；
ThCO2可由測(cè)試物質(zhì)形成的二氧化碳的理論量，以克/容器計(jì)。
除了生物可降解性之外，DIN EN 13432還包括用于測(cè)定由降解產(chǎn)生的堆肥的質(zhì)量的測(cè)試。該堆肥不允許對(duì)植物生長(zhǎng)有任何不利影響。
一般而言，生物可降解的組分也具有高的分解速率，而材料的分解并不自動(dòng)意味著地暗示其生物可降解性。
由于與生物可降解性有關(guān)的環(huán)境因素對(duì)壓敏膠帶而言也越來(lái)越重要，因而過(guò)去也曾見(jiàn)過(guò)使用生物可降解的膜作為載體材料的壓敏膠帶的介紹。使用的膜經(jīng)常是基于聚乳酸的化合物。如同適合應(yīng)用的其它生物可降解的熱塑性聚合物，聚乳酸是相對(duì)硬且脆的。為了適用于膜應(yīng)用，這些預(yù)期生物可降解的聚合物必須與較軟的、在許多情況下缺乏或具有較差的生物可降解性的聚合物配混。
在壓敏膠粘劑方面，可能性進(jìn)一步受到限制。壓敏膠粘劑是具有低玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)的無(wú)定形材料。
根據(jù)在歐洲適用的標(biāo)準(zhǔn)，例如DIN EN 13432，常規(guī)的骨架聚合物(例如天然橡膠、苯乙烯嵌段共聚物或聚丙烯酸酯)不是生物可降解的。對(duì)于常規(guī)的增粘劑樹(shù)脂(例如松香衍生物、烴類樹(shù)脂或萜烯-酚醛樹(shù)脂)也是如此。硅酮壓敏膠粘劑由于其出色的老化穩(wěn)定性而完全不是問(wèn)題。生物可降解性的標(biāo)準(zhǔn)通常是在主碳鏈中存在雜原子。碳原子和雜原子(例如氧或氮)之間的化學(xué)鍵比兩個(gè)碳原子之間的鍵更不穩(wěn)定，并且因此更易于生物降解。
鑒于這些情況，聚酯壓敏膠粘劑適用于相應(yīng)的應(yīng)用。然而聚酯壓敏膠粘劑的常見(jiàn)缺點(diǎn)在于，這些膠粘劑體系的接觸粘結(jié)強(qiáng)度處于相對(duì)低的水平。添加常見(jiàn)的相容的增粘劑(例如增粘樹(shù)脂)在此一方面可提供補(bǔ)救，但另一方面可導(dǎo)致生物可降解性的劣化。此外，聚酯壓敏膠粘劑對(duì)許多基底的錨定經(jīng)常太弱，從而在膠帶的相應(yīng)負(fù)荷下觀察到所謂的錨固破裂。
JP 2007 070 422 A1中描述了一種基于聚酯-聚氨酯的生物可降解的壓敏膠粘劑，然而其具有可熔化的缺點(diǎn)。使用可熔化的壓敏膠粘劑，原則上不能在相對(duì)高的溫度下實(shí)現(xiàn)良好粘結(jié)強(qiáng)度。
JP 63 189 486 A公開(kāi)了一種基于聚酯-聚氨酯的濕固化壓敏膠粘劑。由于在施用之前需要有效防止水分進(jìn)入，所以濕固化壓敏膠粘劑在膠帶中使用是存在問(wèn)題的。
JP 08 157 798 A提出使液體聚己內(nèi)酯二醇和二羧酸與二-或多異氰酸酯反應(yīng)以得到壓敏膠粘劑。所述的反應(yīng)體系最初是液體。固化僅在通過(guò)所述的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生壓敏膠粘劑之后發(fā)生。液體反應(yīng)性體系在連續(xù)涂布(其通常代表常規(guī)的膠帶制造中的中心操作步驟)方面的缺點(diǎn)是在該狀態(tài)下，它們無(wú)法被卷繞，或至少在載體材料上不具有恒定的層厚度，特別地在所討論的層厚度是高的的情況下。
本發(fā)明的目的在于提供表面保護(hù)帶，其能夠容易地且很大程度上無(wú)殘留地從待保護(hù)的表面分離。為此，膠粘劑首先需要具有足夠的內(nèi)聚力，并且其次需要實(shí)現(xiàn)膠粘劑在載體上的有效錨定。為此所需的膠粘劑對(duì)載體的膠粘劑的親和力可通過(guò)例如測(cè)量膠粘劑對(duì)載體的瞬間粘結(jié)強(qiáng)度來(lái)確定。
此外，膠帶基本是生物可降解的。此外，膠帶應(yīng)具有常規(guī)的機(jī)械性能。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供如下膠帶，其基于生物可降解的載體材料和基于線性聚酯-聚氨酯預(yù)聚物的壓敏膠粘劑。因此，本發(fā)明的第一和總的主題是用于保護(hù)表面的膠帶，其包括
-壓敏膠粘劑H，其包括至少60重量％的至少一種聚氨酯P，所述聚氨酯P可通過(guò)聚氨酯預(yù)聚物的化學(xué)交聯(lián)獲得，所述聚氨酯預(yù)聚物可通過(guò)以下的化學(xué)反應(yīng)獲得
a)一種或多種脂族聚酯多元醇A，其具有從1.8至最高達(dá)且包括2的羥基官能度和大于或等于1000g/mol的數(shù)均分子量；
b)一種或多種化合物B，其具有從1.8至最高達(dá)且包括2的羥基官能度和小于1000g/mol的數(shù)均分子量；
c)一種或多種脂族二異氰酸酯C；
其中參與構(gòu)成預(yù)聚物的化學(xué)反應(yīng)的化合物中的異氰酸酯基團(tuán)的總數(shù)與羥基基團(tuán)的總數(shù)的比率大于或等于0.4且小于1；和
-生物可降解的載體。
出人意料地，本發(fā)明的膠帶比較快地產(chǎn)生膠粘劑對(duì)載體材料的強(qiáng)的錨定力。這使得能夠首先在生產(chǎn)后很短的時(shí)間內(nèi)使用膠帶，而沒(méi)有較大的儲(chǔ)存需求；和其次，使得膠帶能夠以少量殘留或無(wú)殘留地從待保護(hù)的表面上除去。
聚酯多元醇A的數(shù)均分子量?jī)?yōu)選地大于1500g/mol且更優(yōu)選地大于2000g/mol。
羥基官能度理解為每分子多元醇的羥基基團(tuán)的數(shù)量(羥基值)。在本說(shuō)明書(shū)中，其以各多元醇的數(shù)均分子量計(jì)，并且根據(jù)下式計(jì)算：
f＝Mn[g/mol]×OHZ[mmol OH/kg]/106
f為羥基官能度。Mn是以單位[g/mol]計(jì)的各多元醇的數(shù)均分子量，并且OHZ是以單位[mmol OH/kg]計(jì)的多元醇的羥基值。
羥基值是多元醇中羥基的量的量度。在此，羥基值根據(jù)DIN 53240測(cè)定。根據(jù)該方法，羥基值(OHZ)以單位[mg KOH/g]表示。其對(duì)應(yīng)于KOH的量，以[mg]表示，其等于在1g多元醇的乙?；薪Y(jié)合的乙酸的量。為了簡(jiǎn)化公式計(jì)算，將本說(shuō)明書(shū)中的羥基值轉(zhuǎn)化為單位[mmol OH/kg]。
這根據(jù)下式來(lái)完成：
OHZ[mmol OH/kg]＝OHZ[mg KOH/g]×1000/56.1
其中56.1為KOH的摩爾質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明，聚酯多元醇A的1.8至2的羥基官能度表示高度的雙官能度，從而容許構(gòu)造線性預(yù)聚物。
合適的聚酯多元醇A包括具有所述分子量的所有市售的脂族聚酯多元醇，條件是它們具有根據(jù)本發(fā)明的羥基官能度?？筛鶕?jù)本發(fā)明使用的聚酯多元醇通常通過(guò)二醇和二羧酸的縮聚，或在聚己內(nèi)酯-多元醇的情況下，通過(guò)ε-己內(nèi)酯和雙官能起始分子的開(kāi)環(huán)聚合獲得。
聚酯-多元醇A、更優(yōu)選地聚酯多元醇A的至少一種為一種或多種有機(jī)二羧酸與一種或多種二醇的化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，所述有機(jī)二羧酸選自：己二酸、馬來(lái)酸、琥珀酸、己內(nèi)酯、富馬酸、庚二酸、辛二酸和戊二酸，更優(yōu)選地選自：己二酸，琥珀酸，己內(nèi)酯、富馬酸、庚二酸、辛二酸和戊二酸，所述二醇選自：乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、和2-乙基-1,3-己二醇。
特選優(yōu)選地，聚酯多元醇的二羧酸單元為己二酸和/或ε-己內(nèi)酯。因此，優(yōu)選的聚酯多元醇是聚己二酸多元醇和/或聚己內(nèi)酯多元醇。
聚酯多元醇的醇單元優(yōu)選地為乙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇和/或1,6-己烷二醇。特別優(yōu)選地，聚酯多元醇的至少一種是聚己二酸酯多元醇，其包含乙二醇和/或二乙二醇作為單體單元。
進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，攜帶甲基的聚酯多元醇，換而言之包含例如2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇或新戊二醇作為醇單元的聚酯多元醇對(duì)于實(shí)現(xiàn)期望的膠粘性能可為有利的，但對(duì)于用它們制備的聚氨酯的快速生物可降解性是更不利的。然而，令人驚奇地，即便由含有這種單元的預(yù)聚物構(gòu)成的聚氨酯也可與本文所述的其它組分組合以足夠的速度被生物降解。
聚酯多元醇A優(yōu)選地由可再生原料來(lái)源制備，例如通過(guò)淀粉或糖的發(fā)酵。
化合物B優(yōu)選地選自具有最高達(dá)600g/mol、更優(yōu)選地最高達(dá)450g/mol的數(shù)均分子量的聚酯二醇；2-甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,6-己烷二醇、2-乙基-1,3-己烷二醇、和2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇。更優(yōu)選地，化合物B選自具有最高達(dá)450g/mol的數(shù)均分子量的聚酯二醇、2-甲基-1,3-丙二醇(CAS編號(hào):2163-42-0)、3-甲基-1,5-戊二醇(CAS編號(hào):4457-71-0)、乙二醇(CAS編號(hào):107-21-1)、二乙二醇(CAS編號(hào):111-46-6)、三乙二醇(CAS編號(hào):112-27-6)、和四乙二醇(CAS編號(hào):112-60-7)。更特別地，化合物B是具有最高達(dá)450g/mol的數(shù)均分子量的二乙二醇和/或聚酯二醇。
合適的二異氰酸酯C的實(shí)例如下：丁烷-1,4-二異氰酸酯、四甲氧基丁烷-1,4-二異氰酸酯、己烷-1,6-二異氰酸酯、亞乙基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基-六亞甲基二異氰酸酯、乙基亞乙基二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、1,4-二異氰酸酯環(huán)己烷、1,3-二異氰酸基環(huán)己烷(diisocyanatocyclohexane)、1,2-二異氰酸基環(huán)己烷、1,3-二異氰酸基環(huán)戊烷、1,2-二異氰酸基環(huán)戊烷、1,2-二異氰酸基環(huán)丁烷、1-異氰酸基甲基-3-異氰酸基-1,5,5-三甲基環(huán)己烷(1-isocyanatomethyl-3-isocyanato-1,5,5-trimethylcyclohexane)(異佛爾酮二異氰酸酯)、1-甲基-2,4-二異氰酸基環(huán)己烷、1,6-二異氰酸基-2,2,4-三甲基己烷、1,6-二異氰酸基-2,4,4-三甲基己烷、5-異氰酸基-1-(2-異氰酸基乙-1-基)-1,3,3-三甲基環(huán)己烷、5-異氰酸基-1-(3-異氰酸基丙-1-基)-1,3,3-三甲基環(huán)己烷、5-異氰酸基-1-(4-異氰酸基丁-1-基)-1,3,3-三甲基環(huán)己烷、1-異氰酸基-2-(3-異氰酸基丙-1-基)環(huán)己烷、1-異氰酸基-2-(2-異氰酸基乙-1-基)環(huán)己烷、2-庚基-3,4-雙(9-異氰酸基壬基)-1-戊基環(huán)己烷、降冰片烷甲基二異氰酸酯、氫化的二苯基甲烷二異氰酸酯例如4,4'-二異氰酸基二環(huán)己基甲烷，以及氯化、溴化、含硫或含磷的脂族二異氰酸酯。
更優(yōu)選地，二異氰酸酯C選自：異佛爾酮二異氰酸酯、4,4'-二異氰酸基二環(huán)己基甲烷和己烷-1,6-二異氰酸酯。
獲得聚氨酯預(yù)聚物的化學(xué)反應(yīng)優(yōu)選地在至少一種含羧酸鉍或羧酸鉍衍生物的催化劑或催化劑混合物的存在下進(jìn)行，其用于加速聚氨酯反應(yīng)基本上是已知的。這種催化劑顯著地控制待由預(yù)聚物制備的聚氨酯P的壓敏膠粘劑性質(zhì)以實(shí)現(xiàn)壓敏膠粘劑性質(zhì)的表面特異性的選擇性。這種催化劑的實(shí)例為三十二酸鉍、三癸酸鉍、三新癸酸鉍、三辛酸鉍、三異辛酸鉍、三己酸鉍、三戊酸鉍、三丁酸鉍、三丙酸鉍和三乙酸鉍。
然而，也可使用其它已知的催化劑，例如叔胺或有機(jī)錫化合物。
參與構(gòu)成聚氨酯預(yù)聚物的化學(xué)反應(yīng)的化合物中的異氰酸酯基團(tuán)的總數(shù)與羥基基團(tuán)的總數(shù)的比率優(yōu)選地大于或等于0.7且小于1、更優(yōu)選地大于或等于0.7且小于或等于0.95、特別優(yōu)選地大于或等于0.75且小于或等于0.9。表述“參與化學(xué)反應(yīng)的化合物”是指根據(jù)本發(fā)明的所有如下反應(yīng)物：其出于預(yù)期的化學(xué)反應(yīng)目的而彼此接觸，不論相應(yīng)的物質(zhì)的分子事實(shí)上是全部還是僅部分地被反應(yīng)消耗。
化合物B的整體或總和與聚酯多元醇A的整體或總和的物質(zhì)的量的比率優(yōu)選地為0.30至2.33、更優(yōu)選地為0.45至1.5、和更特別地為0.5至1。
本發(fā)明膠帶的壓敏膠粘劑H所基于的聚氨酯P具有非常好的生物可降解性。由于高的線性結(jié)構(gòu)比例，期望聚氨酯至少僅具有弱的粘附的壓敏膠粘，或完全不具有。然而，令人驚訝的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)聚氨酯在寬范圍內(nèi)具有非常好的壓敏膠粘劑性質(zhì)。
得到聚氨酯P的化學(xué)交聯(lián)優(yōu)選地與至少一種具有三個(gè)或更多個(gè)異氰酸酯基團(tuán)的多異氰酸酯D進(jìn)行。所有多異氰酸酯C和D的異氰酸酯基團(tuán)的總和與組分A和B的羥基基團(tuán)的總和的比率優(yōu)選地為0.95至1.05。
得到聚氨酯P的化學(xué)交聯(lián)可無(wú)溶劑地進(jìn)行(換而言之在熔體中)、或在有機(jī)溶劑中或在水性分散體中進(jìn)行。在后兩種情況下，聚氨酯預(yù)聚物和交聯(lián)劑，因此優(yōu)選地多異氰酸酯D溶解在有機(jī)溶劑中或在水中以分散的形式存在。為了改善預(yù)聚物在水中的分散性，優(yōu)選地二羥甲基丙酸或類似構(gòu)造的物質(zhì)(如現(xiàn)有技術(shù)中已知的)是化合物B的至少一部分，其中(同樣如現(xiàn)有技術(shù)中已知的)構(gòu)成預(yù)聚物的反應(yīng)可容易地進(jìn)行，使得僅OH基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，但羧基官能團(tuán)保持不參與。
本發(fā)明膠帶的壓敏膠粘劑H包括優(yōu)選地至少70重量％、更優(yōu)選地至少80重量％、更特別地至少90重量％、非常優(yōu)選地至少95重量％、例如至少97重量％的聚氨酯P。最優(yōu)選地，壓敏膠粘劑H由一種或多種聚氨酯P組成。該壓敏膠粘劑的優(yōu)點(diǎn)(至少在大部分情況下)在于其在水性介質(zhì)中是生物可降解的并且可在標(biāo)準(zhǔn)化堆肥中分解。
正如已經(jīng)提及的，聚氨酯P本身是壓敏膠粘劑性的。通過(guò)對(duì)聚氨酯預(yù)聚物的交聯(lián)和構(gòu)成的反應(yīng)的受控指導(dǎo)，可在寬的范圍內(nèi)設(shè)定聚氨酯的壓敏膠粘劑性質(zhì)。為了調(diào)節(jié)壓敏膠粘劑H的性質(zhì)，聚氨酯可與一種或多種添加劑(例如增粘劑(增粘樹(shù)脂)、增塑劑和/或老化抑制劑)混合。
然而，優(yōu)選地，本發(fā)明的膠帶的壓敏膠粘劑H不含增粘劑(增粘樹(shù)脂)和增塑劑，更優(yōu)選地不含增粘劑(增粘樹(shù)脂)、增塑劑和老化抑制劑，和更特別地不含任何添加劑。在本文中，由生產(chǎn)或其它原因產(chǎn)生的主要由不完全除去而導(dǎo)致的任何物質(zhì)的殘留物，以及在常規(guī)濃度范圍內(nèi)的物質(zhì)含量是無(wú)關(guān)緊要的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，術(shù)語(yǔ)“增粘樹(shù)脂”是指增加粘性的基于樹(shù)脂的物質(zhì)。
增粘劑是例如烴樹(shù)脂(例如，基于不飽和C5或C9單體的聚合物)、萜烯酚醛樹(shù)脂、基于α-蒎烯和/或β-蒎烯和/或δ-檸檬烯的聚萜烯樹(shù)脂、芳香族樹(shù)脂例如香豆酮-茚樹(shù)脂，或基于苯乙烯或α-甲基苯乙烯的樹(shù)脂、以及松香及其衍生物例如歧化、二聚或酯化的樹(shù)脂，例如與二醇、甘油或季戊四醇的反應(yīng)產(chǎn)物。優(yōu)選的是使用天然樹(shù)脂，例如松香及其衍生物。
可在不損失壓敏膠粘劑的生物可降解性的情況下添加少量的、最高達(dá)1重量％的增粘劑。然而，在相對(duì)大量地被添加至膠粘劑的情況下，組合物可能不再具有其生物可降解性。因此，優(yōu)選地，不使用增粘劑。
合適的可混溶的增塑劑的實(shí)例為脂族和芳族礦物油，聚乙二醇和聚丙二醇，鄰苯二甲酸、檸檬酸、偏苯三酸或己二酸的聚酯或二酯，液態(tài)橡膠(例如低分子量的丁腈橡膠或聚異戊二烯橡膠)，異丁烯和/或丁烯的液態(tài)聚合物，丙烯酸酯，聚乙烯醚，基于增粘劑樹(shù)脂、羊毛蠟和其它蠟的原料的軟樹(shù)脂和液體樹(shù)脂、或液體硅酮。特別優(yōu)選的是使用包含可再生原料的增塑劑，例如來(lái)自DuPont的生物基聚氧化三亞甲基二醇植物油、優(yōu)選地精煉植物油例如菜籽油和大豆油，脂肪酸或脂肪酸酯，或環(huán)氧化的植物油例如環(huán)氧化的大豆油。
更特別地，使用生物可降解增塑劑，優(yōu)選地檸檬酸或己二酸的二酯或聚酯。
進(jìn)一步優(yōu)選的增塑劑、更特別地生物可降解的增塑劑以最高達(dá)10重量％(基于壓敏膠粘劑)、非常優(yōu)選地以最高達(dá)5重量％(基于壓敏膠粘劑)、和甚至特別優(yōu)選地最高達(dá)2.5重量％(基于壓敏膠粘劑)的量使用。
對(duì)于增粘劑，可在不損失壓敏膠粘劑的生物可降解性的情況下添加少量的、最高達(dá)1重量％的任何增塑劑。此處同樣是這種情況，在更大量的添加至膠粘劑的情況下，組合物將不再是生物可降解的。
因此，優(yōu)選地，不使用增塑劑，或使用生物可降解的增塑劑。
壓敏膠粘劑H中的其它可能的添加劑是填料例如纖維、炭黑、氧化鋅、二氧化鈦、白堊、其它材料的微珠、實(shí)心或空心玻璃珠、微球、二氧化硅、硅酸鹽、納米顆粒、木粉、淀粉和淀粉化合物和其它生物基填料；配混劑和/或老化抑制劑，后者為例如主和輔抗氧化劑的形式，實(shí)例為空間位阻酚例如Irganox 1010和更優(yōu)選地生育酚(維生素E)。也可添加光穩(wěn)定劑。
對(duì)于添加劑，對(duì)增粘劑和增塑劑也適用：在不顯著損害膠粘劑H的生物可降解性的情況下，可添加少量的、最高達(dá)1重量％的非生物可降解的填料。在更大量的添加至聚氨酯P的情況下，壓敏膠粘劑將不再能充分地生物降解。因此，優(yōu)選地，不使用填料尤其是非生物可降解的那些。相反，也可使用相對(duì)大量的生物可降解的填料。
生物可降解的載體優(yōu)選地包括至少一種聚酯PolE，其至少95摩爾％的程度可源自由以下組成的單體混合物MonZ：
-至少一種C2至C12烷二醇和
-至少一種選自如下的二羧酸：草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸、α-酮戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十三烷二酸、富馬酸、2,2-二甲基戊二酸、辛二酸、二甘醇酸、草酰乙酸、谷氨酸、天冬氨酸、衣康酸、馬來(lái)酸和對(duì)苯二甲酸，或
其為聚己內(nèi)酯。
特別優(yōu)選地，單體組合物MonZ包括丁二醇和至少一種選自如下的二羧酸：己二酸、對(duì)苯二甲酸、和琥珀酸。
本發(fā)明的膠帶的生物可降解的載體優(yōu)選地包括聚酯PolE至總共至少40重量％的程度，基于生物可降解的載體的總重量。生物可降解的載體可進(jìn)一步包括例如填料。生物可降解的載體優(yōu)選地包含最高達(dá)60重量％的選自以下的一種或多種填料：纖維、炭黑、氧化鋅、二氧化鈦；碳酸鈣，尤其是白堊；其它材料的微珠、微球、實(shí)心或空心玻璃珠、二氧化硅、硅酸鹽、納米顆粒、木粉、淀粉和淀粉化合物、聚乳酸和聚羥基鏈烷酸酯。特別優(yōu)選地，生物可降解的載體包含最高達(dá)60重量％的至少一種填料，其選自聚乳酸和聚羥基鏈烷酸酯。
特別優(yōu)選地，生物可降解的載體包括至少95重量％、更特別地至少98重量％、非常優(yōu)選地至少100重量％的聚丁二酸丁二醇酯、丁二醇-己二酸-對(duì)苯二甲酸共聚物、或丁二醇-己二酸-對(duì)苯二甲酸共聚物和聚乳酸的共混物，在各自情況下基于生物可降解的載體的總重量。根據(jù)本發(fā)明，生物可降解的載體優(yōu)選地為膜。
生物可降解的載體可包括添加劑，實(shí)例為在塑料技術(shù)中常用的助劑例如穩(wěn)定劑；成核劑；潤(rùn)滑劑和脫模劑例如硬脂酸鹽(特別是硬脂酸鈣)；增塑劑(增塑劑)例如檸檬酸酯(特別是檸檬酸乙?；□?，甘油酯例如三乙酰甘油或乙二醇衍生物，表面活性劑例如聚山梨醇酯、棕櫚酸酯或月桂酸酯；蠟例如芥酸酰胺、硬脂酰胺或山萮酸酰胺、蜂蠟或蜂蠟酯；抗靜電劑、UV吸收劑；UV穩(wěn)定劑；防霧劑或染料。添加劑優(yōu)選地以0至5重量％、更特別地0.1至2重量％的濃度存在，基于生物可降解的載體的總重量。
載體可在單面或雙面上配備壓敏膠粘劑。在用壓敏膠粘劑雙面配置的情況下，第二壓敏膠粘劑優(yōu)選地同樣為壓敏膠粘劑H。更特別地，壓敏膠粘劑包括一種或多種聚氨酯P。
本發(fā)明的膠帶優(yōu)選地通過(guò)將壓敏膠粘劑部分地或在整個(gè)區(qū)域上施加在載體上形成。涂布也可在縱向(機(jī)器方向)上、任選地在橫向上、但更特別地在整個(gè)區(qū)域上以一種或多種條帶的形式進(jìn)行。此外，壓敏膠粘劑可通過(guò)絲網(wǎng)印刷以圖案化的點(diǎn)格式(在該情況下膠粘劑點(diǎn)也可在尺寸和/或分布上不同)、或通過(guò)凹版印刷在縱向和橫向連接的線、通過(guò)雕刻輥印刷或通過(guò)柔性版印刷來(lái)施加。壓敏膠粘劑可以圓頂(通過(guò)絲網(wǎng)印刷產(chǎn)生)的形式存在，或以另一種圖案(例如網(wǎng)格、條帶、之字形線)而的形式存在。此外，例如，其也可通過(guò)噴涂來(lái)施加，這產(chǎn)生不規(guī)則的應(yīng)用圖案。
壓敏膠粘劑的涂層重量(涂層厚度)優(yōu)選地為10至200g/m2、更優(yōu)選地15至75g/m2、非常優(yōu)選地20至50g/m2。
有利的是在載體材料和壓敏膠粘劑之間使用被稱作底漆涂層的粘附促進(jìn)劑或?qū)d體表面進(jìn)行物理預(yù)處理以改善膠粘劑對(duì)載體材料的粘附。以上所述的壓敏膠粘劑在載體上的施加還包括施加至設(shè)有底漆涂層的載體。
可使用的底漆是已知的基于分散體和溶劑的體系，例如基于含異戊二烯或丁二烯的橡膠，丙烯酸酯橡膠，聚乙烯、聚偏氯乙烯和/或環(huán)橡膠。異氰酸酯或環(huán)氧樹(shù)脂作為添加劑來(lái)改善粘附并且在一些情況下還有利地提高壓敏膠粘劑的剪切強(qiáng)度。粘附促進(jìn)劑同樣可通過(guò)共擠出層施用至載體膜上。從本發(fā)明的膠帶的生物可降解性的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選的是使用至少部分生物可降解的底漆。特別優(yōu)選的是不使用底漆。在本發(fā)明的膠帶中，可實(shí)現(xiàn)的膠粘劑和載體之間的錨定力通常是足夠的，因此可有利地在無(wú)底漆的情況下進(jìn)行。任選地，用于表面處理的物理方法采用例如燃燒、電暈和等離子體。
此外，在背面或上面上、換而言之與膠粘劑側(cè)相對(duì)的載體材料可已經(jīng)歷了抗粘附的物理處理或涂布，更特別地裝備有脫模劑(任選地與其它聚合物混合)。
分離層(同義地稱為剝離層)的實(shí)例為包括十八烷基化合物(例如，聚乙烯基十八烷基氨基甲酸酯，過(guò)渡金屬例如Cr或Zr的十八烷基化合物，由聚乙烯亞胺和十八烷基異氰酸酯所形成的脲)或聚硅氧烷的那些。術(shù)語(yǔ)“硬脂基”("stearyl")代表所有具有為至少10的碳數(shù)的線性或支化的烷基或烯基(例如十八烷基,octadecyl)的同義詞。
合適的脫模劑進(jìn)一步包括基于長(zhǎng)鏈烷基的表面活性劑型剝離體系，例如十八烷基磺基琥珀酸酯或十八烷基磺基琥珀酰胺酸酯、以及選自以下的聚合物：聚乙烯基十八烷基氨基甲酸酯例如得自Mayzo的Escoat 20，聚乙烯亞胺-十八烷基氨基甲酸酯、C14-C28脂肪酸的鉻絡(luò)合物和硬脂基共聚物，如DE28 45 541A中所述的那些。同樣合適的是基于具有全氟化烷基的丙烯酸類聚合物、基于例如聚(二甲基硅氧烷)的聚硅氧烷、和氟硅氧烷化合物的脫模劑。
載體材料可被進(jìn)一步預(yù)處理和/或后處理。常規(guī)的預(yù)處理是疏水化；常規(guī)的后處理是壓延、加熱、層壓、模切和封裝。
膠帶可以與市售的剝離膜或剝離紙層壓，所述剝離膜(紙)通常由包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯或在一側(cè)或兩側(cè)上涂布有聚硅氧烷的紙的基礎(chǔ)材料構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)通常也稱作剝離襯墊并且不是本發(fā)明的膠帶的組分。
本發(fā)明的膠帶可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)涂布方法制備。在該情況下，溶解在合適的溶劑中的聚氨酯P、任選地包括添加劑、可通過(guò)例如雕刻輥涂布、棒涂布、多輥涂布的方式或在印刷工藝中涂布至載體上，并且之后可在干燥隧道或干燥爐中除去溶劑。替代地，也可在物溶劑的方法中進(jìn)行載體的涂布。為此，在擠出機(jī)中制備聚氨酯。在擠出機(jī)內(nèi)，可存在另外的操作步驟，例如與所述添加劑混合、過(guò)濾或脫氣。然后，使用狹縫涂布將熔體涂布在載體上。
本發(fā)明膠帶優(yōu)選地對(duì)鋼基底上具有至少0.1N/cm的粘結(jié)強(qiáng)度和在25g/m2的涂層重量下不超過(guò)500μm的剪切形變。這些值優(yōu)選地甚至在23℃、40℃或70℃下儲(chǔ)存3個(gè)月之后實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明意義上的一般表述“膠帶”包括所有片狀結(jié)構(gòu)，例如二維延伸的膜或膜部段、具有延伸長(zhǎng)度和有限寬度的帶、帶部段、模切、標(biāo)簽等。膠帶可以固定的長(zhǎng)度提供，例如作傳輸制品(Meterware)，或作為輥上的連續(xù)產(chǎn)品(阿基米德螺旋)。
實(shí)施例：
聚氨酯預(yù)聚物通過(guò)如下制備：首先，稱量聚酯多元醇A，并且在常規(guī)的可加熱和可抽真空的實(shí)驗(yàn)室混合器(例如得自PC Laborsystem)中在減壓和70℃的溫度下混合約2小時(shí)。然后，添加二醇B，并且在沒(méi)有減壓下?lián)交爝_(dá)20分鐘。隨后，任選地，以實(shí)施例中所示的比例添加剩余物質(zhì)，并且通過(guò)摻混20分鐘。最后，添加至少一種二異氰酸酯C，并且均勻摻混20分鐘。將化學(xué)反應(yīng)混合物在40℃下的加熱箱中儲(chǔ)存7天以完成反應(yīng)。
對(duì)于交聯(lián)，首先將制備的聚氨酯-預(yù)聚物溶解在丙酮中。每100g預(yù)聚物添加25g丙酮。使用N3300(多異氰酸酯D)進(jìn)行交聯(lián)。
在向聚氨酯預(yù)聚物的丙酮溶液中添加Desmodur N3300之后，將混合物攪拌5分鐘。隨后，在市售的實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式涂布機(jī)(例如得自SMO(Sondermaschinen Oschersleben GmbH))上借助于涂布刀將化學(xué)反應(yīng)的混合物在反應(yīng)階段期間涂布至23μm厚的經(jīng)三氯乙酸蝕刻過(guò)的PET膜上。將丙酮在60℃下的通風(fēng)干燥箱中蒸發(fā)10分鐘，調(diào)節(jié)涂布的狹縫寬度使得在溶劑蒸發(fā)之后產(chǎn)生厚度為25μm(對(duì)應(yīng)于約25g/m2)的壓敏膠粘劑膜。隨后，用硅化PET膜襯墊不含溶劑的帶，并且將它們?cè)?0℃下的加熱箱中儲(chǔ)存7天以完成反應(yīng)。
表1列出了用于制造預(yù)聚物和交聯(lián)的聚氨酯的物質(zhì)。所述原料均可商購(gòu)得到。
表1：用于制造實(shí)施例樣品的材料
除表1之外：
Bester 15:基于乙二醇/己二酸的支化聚酯多元醇，OH值:1053mmol OH/kg；官能度3，Mw約3100g/mol
測(cè)試方法
除非另外指明，否則測(cè)量在23±1℃和50±5％相對(duì)濕度的測(cè)試條件下進(jìn)行。
使用以下測(cè)試方法表征初始材料以及根據(jù)所述方法制造的樣品。
分子量Mn
根據(jù)本發(fā)明通過(guò)凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)定數(shù)均分子量Mn。使用的洗脫劑為具有0.1體積％的三氟乙酸的THF(四氫呋喃)。測(cè)量在25℃進(jìn)行。使用的預(yù)備柱是這樣的柱：型號(hào)PSS-SDV，5μm，ID 8.0mm×50mm。分離使用這樣的柱：型號(hào)PSS-SDV，5μm，103以及105和106，各自具有ID 8.0mm×300mm。樣品濃度為4g/l，流量為1.0ml/分鐘。測(cè)量對(duì)照PMMA標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行。
羥基值
根據(jù)DIN 53240測(cè)定羥基值。根據(jù)該方法，羥基值(OHZ)以單位[mg KOH/g]計(jì)。為了簡(jiǎn)化在給出的實(shí)施例中的公式計(jì)算，將羥基值轉(zhuǎn)換為單位[mmol OH/kg]。
這根據(jù)下式完成：
OHZ[mmol OH/kg]＝OHZ[mg KOH/g]×1000/56.1
其中56.1為KOH的摩爾質(zhì)量。
羥基官能度(f)
根據(jù)下式由數(shù)均分子量Mn和OH值(OHZ)計(jì)算出羥基官能度(f)：
f＝Mn[g/mol]×OHZ[mmol OH/kg]/106。
表面張力
表面張力根據(jù)DIN ISO 8296使用得自Ahlbrandt(Lauterbach，Germany)的特定測(cè)試油墨測(cè)定。測(cè)量在30至72mN/m的范圍內(nèi)按兩個(gè)步驟進(jìn)行。
長(zhǎng)度上的改變(熱穩(wěn)定性)
使用膜標(biāo)記筆和尺子，在各載體膜的條(20cm長(zhǎng))上以10mm的距離繪出兩條平行線。這些線在其機(jī)器方向上(md)或垂直該方向(cd)。隨后，將薄膜在沒(méi)有張力或應(yīng)力的情況下固定至基底上，接著在所示的特定溫度下在通風(fēng)烘箱中儲(chǔ)存5分鐘。在膜冷卻后，再次測(cè)量先前畫(huà)出的線之間的距離(L1)，并且長(zhǎng)度變化百分比計(jì)算如下：
因此，長(zhǎng)度上的負(fù)變化代表膜的收縮，而正標(biāo)記代表拉伸。
瞬間粘結(jié)強(qiáng)度
在基于PSTC-1的方法中測(cè)試不同的壓敏膠粘劑對(duì)相應(yīng)的載體材料的初始粘結(jié)強(qiáng)度。如上所述，首先以25g/m2的涂布量將壓敏膠粘劑施加在23μm厚的已經(jīng)用三氯乙酸蝕刻過(guò)的PET薄膜上，并將其進(jìn)行儲(chǔ)存。通過(guò)用5kg輥來(lái)回碾壓5次，將由施加了壓敏膠粘膜(25g/m2)的PET膜組成的2cm寬的壓敏膠帶的條帶粘結(jié)在相應(yīng)的載體膜上。將所述膜夾住，并且使用拉伸試驗(yàn)機(jī)以90°的剝離角和300mm/分鐘的速度經(jīng)由自膠粘帶的自由端將其剝離下。測(cè)定實(shí)現(xiàn)剝離所需的力。測(cè)量結(jié)果由三次測(cè)量中取平均值，并且標(biāo)準(zhǔn)化至條帶的寬度，以N/cm報(bào)告。
生物可降解性的測(cè)定
根據(jù)DIN EN 13432通過(guò)堆肥測(cè)定生物可降解性。這種情況為化學(xué)測(cè)試，其中在六個(gè)月的測(cè)試期間，相對(duì)于在微生物或真菌的存在下的參照物質(zhì)必須實(shí)現(xiàn)90％的降解度。在這里精確地定義條件(溫度、氧含量和水分含量)。必須降解成水、二氧化碳和生物質(zhì)。隨后，對(duì)堆肥的質(zhì)量進(jìn)行化學(xué)分析和評(píng)價(jià)。
同樣作為該研究的一部分，存在對(duì)分解行為的測(cè)試。分解指材料物理分解成非常小的碎片。此處，至少90％的塑料必須在12周內(nèi)被破碎成小于2mm的顆粒。僅當(dāng)通過(guò)這兩個(gè)測(cè)試時(shí)，物質(zhì)才會(huì)被分類成根據(jù)DIN標(biāo)準(zhǔn)的“生物可降解的”。
由于高的復(fù)雜性和所導(dǎo)致的高成本，因此該測(cè)試僅對(duì)一些選擇的實(shí)施例進(jìn)行。
分解行為的測(cè)定
對(duì)于所有測(cè)試樣品，進(jìn)行根據(jù)DIN EN ISO 20200的分解行為的單獨(dú)測(cè)試。
該標(biāo)準(zhǔn)描述了在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上在模擬堆肥條件下的聚合物的可分解性(分解程度)的測(cè)定。
使用市售的堆肥土進(jìn)行研究，在這種情況下，堆肥土具有來(lái)自VKN-Vertriebsgesellschaft Kompostprodukte Nord mbH的商標(biāo)名所述公司位于Schleswig-Holstein的Tangstedt，并且從Hamburg周圍的區(qū)域獲得其原始堆肥材料。堆肥土壤中的水含量被調(diào)節(jié)為55至60％。為了確定水含量，將三個(gè)10g的堆肥土壤樣品各自在120℃下干燥2小時(shí)，隨后測(cè)定水分損失和由此的土壤的水含量。以未氯化的自來(lái)水補(bǔ)充水分不足。
在250mL PE燒杯中首先稱量50g調(diào)節(jié)至60％的水含量的堆肥土。隨后，在該第一土壤層上放置一段待研究的約9cm2大小的樣品。然后，將同樣重50g的第二堆肥土層置于所述樣品上。用蓋子封閉PE燒杯。為了使堆肥通氣，事先為蓋子提供三個(gè)孔，每個(gè)孔直徑為2.0mm。將以這種方式準(zhǔn)備的樣品在58±2℃下儲(chǔ)存不超過(guò)90天，通過(guò)每2至3天添加水來(lái)補(bǔ)償水損失。一周一次通過(guò)目測(cè)確定樣品的分解進(jìn)展，并且記錄完全分解所需的時(shí)間(分解時(shí)間)。
物質(zhì)1(本發(fā)明的壓敏膠粘劑)
聚氨酯預(yù)聚物1具有下列組分：
NCO:OH＝0.8
交聯(lián)步驟
聚氨酯1a：
NCO:OH＝0.89。
物質(zhì)2(非本發(fā)明的壓敏膠粘劑)
聚氨酯預(yù)聚物2具有下列組分：
NCO:OH＝0.8.
交聯(lián)步驟
聚氨酯2a:
NCO:OH＝0.9。
使用的載體膜為下列材料：
30μmF Film C2331(得自BASF，以下為)
19μm聚乙烯膜(PE)
40μm聚丁二酸丁二醇酯膜(PBS)
結(jié)果
聚丙烯酸酯壓敏膠粘劑的聚丙烯酸酯具有下列單體組分：
丙烯酸 0.7重量％
丙烯酸正丁酯 34.7重量％
丙烯酸2-乙基己酯 34.6重量％.
膠粘劑包含聚丙烯酸酯和30重量％的萜烯酚醛樹(shù)脂。
根據(jù)上述方法，膠粘劑和載體的組合得到生物可降解且可分解的膠帶：
PBS-聚氨酯1a
PBS-聚氨酯2a
-聚氨酯1a
-聚氨酯2a。