粘扣带用热熔压敏胶应具备的特性
粘扣带用热熔压敏胶除了应提供适当的基本接着物性,如初期粘着力、剥离力、及保持力外,还需具备有下列特性:
1)良好的热安定性:
一般高分子在170℃以上的环境作业时会产生断键或键结现象。一个品质好的热熔压敏胶必需在提供给涂布应用厂商时仍具有甚佳的抗老化、裂解的热安定特性。热安定不佳的热熔压敏胶会在上胶系统高温作业其间快速碳化而附着于熔胶槽壁、模头内部或上胶辊轮上。这些焦化的热熔胶会影响热媒或电热系统的热传导,使得上胶时必需不断的加高作业温度来熔解热熔胶,更加速了热熔胶的劣化。一个热安定性佳的热熔压敏胶,应具备下列基本条件:
a.热熔压敏胶配方必需添加适当且适量的抗氧化剂。当热塑性高分子在高温、高剪切力下作业时,会因断链而产生了活性极强、可造成劣解连锁反应的各种自由基(R,JROO,RO,OH)。添加适当且适量的抗氧化剂可用来终止劣解连锁反应。
b.热熔压敏胶各成分必需有极佳的相溶性。相溶性佳的热熔压敏胶系统呈清澈透明状,可长时间储存于胶槽内而不轻易发生相分离、导致碳化。反之,相溶性不佳的热熔压敏胶系统呈现半透明雾状或甚至于完全不透明。此类热熔压敏胶在高温胶槽长时间作业时,会逐渐发生成分间的相分离进而产生焦化现象。
c.制造热熔压敏胶过程中应填充氮气或抽真空。氧气是造成热熔压敏胶氧化的必要元素。为了防止热熔压敏胶在制造过程中与氧气接触而被氧化,在混合过程中填充氮气于胶槽内阻绝氧气或抽真空生产实为必要的加工程序。
d.热熔压敏胶混合完成之后,必须将无法熔解的杂质过滤清除。热熔压敏胶内杂志可能为投料时不慎带入的异物,如纸削、纺织物、粉尘或金属;亦可能为从槽壁剥落已碳化的热熔压敏胶或分子量过高而无法熔解的高分子。如果没有适当的过滤程序,杂质将被带入下游的熔胶作业系统,造成滤网阻塞或进一步劣化热熔胶。假如熔胶作业系统亦没有过滤设备,则杂质或焦化物会被带至被涂物表面上。杂质除了会造成涂布面污染、产生刮痕外还可能磨损模头或上胶轮及刮刀,造成严重损失。
2)外观:透明、浅色的热熔压敏胶涂布于各种颜色的织带不会影响整体织带的外观。接着剂本身的颜色源自于高分子中活性较高的分子键。当高分子中的变键经过氢化处理后会饱和而变成单键。氢化后的高分子颜色变浅、活性降低、安定性增加、耐热、耐候性均可提高。但是接着粘性会因活性降低而相对减弱。必需依靠调整热熔压敏胶的粘弹性来改善接着物性。
3)特殊接着物性:没有任何一个接着剂是万能的。粘扣带用热熔压敏胶的基本物性要求为热熔胶与被接着物间的抓力必须大于织带(钩、毛)间的拉力(剥离力)及剪切刀(平等力)。然而,在许多特殊应用市场,粘扣带用热熔压敏胶还须考虑耐热、耐寒性及对低极性物质的接着力。
a)耐热性的来源与限制:热熔压敏胶的强度及耐热性主要来自高分子量的TPR,以SiS为例,“I”(isoprene)为橡胶相,给予柔软性,着锚、流动及接着等物性;“S”(styrene)为塑胶相,在其软化点之下具有物理性架桥功能。可提供硬度、内聚力与耐热性。但“S”相本身之软化点介于90--110℃间。如果要以此类TPR为主体,再经低分子量之增粘剂及矿物油来改质使其增粘、软化等,通常会进一步降低TPR的耐热性。欲制造一耐高温达90'C以上的热熔压敏胶有本质上限制。一般型热熔压敏胶的剪切耐热温度通常在85℃以下。但添加适量的特殊补强树脂于配方内可使热熔压敏胶的SAFT提高至90℃上下。如需超过100℃的高耐热性,则要选用可辐射架桥的热熔压敏胶。耐温性与接着剂厚度亦有关,通常试片的厚度愈高,胶愈容易滑动,耐热温度愈低。粘扣带之标准上胶厚度约为250μ(0.25mm),以此高厚度所测得的SAFT会比标准测试厚度(0.025mm)低约10℃。
b)耐寒性的来源及限制:耐寒性主要取决于热熔压敏胶配方Tg(玻璃点)的高,低及在低温环境下的流动性。TPR的Isoprene相,以流变仪测得Tg约零下55℃。增粘剂的Tg视分子量高低、类别,通常介于5℃至120℃间。当TPR与可相溶的增粘剂混合时,Isoprene相的玻璃点会上升,硬度会下降而产生感应粘性。室温(25℃)用的热熔压敏胶,其最佳Tg点为5-10℃。Tg在此范围内的热熔压敏胶的(Peel)均达最佳(Optimum)状态。如果耐寒性为一重要诉求,则必须在设计配方时,将Tg往低温方向移动。比方说,如果想在O℃的环境下获得最佳感应接着性,热熔胶的Tg应当在约-18℃上下。然而,当此热熔压敏胶被应用于室温时,则其初期粘着力及剥离力会大幅降低,就如同一具有低粘着力的可重复贴(Removable)接着剂。同理,将室温用的热熔压敏胶拿到较高温(如40-50℃)环境使用,接着后的Tack及Peel亦大幅降低。从上述研究结果,欲得到一兼具室温及低温高初期粘着力及剥离力的热熔压敏胶有本质上的困难。
c.对低极性材质(如PE、PP)的接着性:在前段物理性吸附一节里已讨论过低极性材质因表面能量低而不易被接着剂润湿、密着。为了弥补此低表面能,除了可在褙胶前以电极(Corona treatment)处理来增加低极性材质的表面能外,通常还需选用极性较高的树脂于接着剂内来改善两介面间的物理吸附性。另外,调整压敏接着剂的流变性亦为增进表面润湿的良方。通常粘性较高(相对于弹性)的压敏接着剂对低极性材质的密着性较佳,接着力也因此提高。