[发明专利]用于胶带的取向聚丙烯基背衬膜

说明书

发明领域

本发明涉及双轴取向的聚丙烯膜，具体是双轴取向的涂有聚丙烯粘合剂的胶带。

发明背景

市售的压敏粘合剂胶带通常以取带器上的带卷形式提供(参见美国专利4,451,533和4,908,278)。取带器一般具有金属或塑料的齿状切割刀片。胶带的“可切断性”是指通过用所需量的能或功将胶带拉过取带器齿状切割刀片的齿，能够切割即切断一定长度的胶带。可切断性也被称为“可分配性”。需要被切断的胶带不会以不可预见的方式产生碎片、纵裂(sliver)、破裂和断裂(参见美国专利4,451,533和4,908,278)。该可切断性能最好能够在被切断的胶带条上产生干净的齿形切割边。可切断性主要由胶带背衬的性能所决定。被切断边缘的质量被认为主要受制于引发切断所需的力和随后在半结晶膜中的裂纹扩展行为。参见G.L.A.Sims，材料科学杂志，10，647-657(1975)；K.Friedrich，胶体和聚合物科学的进展.64，103-112(1978)；J.Snyder等，聚合物工程和科学.34(4)，269-278(1994)。干净的齿形边缘对于诸如礼品包装、修补等用途由于美观原因是较好的。切断膜所需的能量越大，对该膜产生的损坏就广泛，所得被切断的边缘就越不美观。据认为部分原因是当超过膜的固有强度极限时，在变形过程中积累的弹性应变能突然且破坏性地释放。随后的破裂以撕裂方式无法控制地扩散，使得切割边缘未能严密地符合取料器(dispenser)的齿轮廓。所述扩散是沿下层原纤取向分布方向的，而不是紧密地符合取料器的齿轮廓的。

诸如玻璃纸和乙酸纤维素的玻璃态无定形胶带背衬流延薄膜的切断被认为是通过脆性破坏而发生的，也就是说该膜在能够变形之前就在负荷下发生了断裂。这类膜具有成本高、强度低、湿气不稳定性、不可接受的雾度(haze)和容易褪色的缺点。此外，在试图从带卷上剥离下胶带时，背衬膜往往会“纵裂”即纵向裂开。这使得使用者难以从新的边缘重新开始使用该胶带。

与此相比，市售的双轴取向的聚丙烯膜由于其韧性、湿气稳定性、良好的颜色、防湿性和抗纵裂性和透明度为人们所熟知，并长期被用作胶带背衬(参见美国专利3,241,662和3,324,218)。然而，由这些膜制得的胶带在负荷之下时往往会在断裂前显著拉伸，并且其韧性使得这些膜非常难以断裂，尤其是在塑料齿的取料器上。变形至断裂需要使用者作广泛的功，因此是不希望的。

市售的具有塑料切割刀片的胶带取料器通常用于手持装置，如产品目录No.104 3M Magic^TM胶带取料器，得自美国3M公司，圣保罗，明尼苏达。然而，具有塑料切割刀片的取料器通常不够锋利和耐用，难以可接受地切断取向的聚丙烯胶带。基于这一原因，市售的双轴取向的聚丙烯胶带的取料器通常是装配有锋利的金属刀片的。这些具有金属刀片的取料器比具有塑料刀片的取料器成本更高且更难制造。

已有技术中试图改进聚丙烯基胶带可切断性的例子揭示了硬化和/或脆化聚丙烯膜的方法，这些方法主要属于两大类方法。第一种方法依靠用脆性或玻璃状树脂或其它改性剂对膜进行改性，以使其基本具有玻璃态性能，以有助于断裂。第二种方法通常包括在膜的纵向方向上的最终拉伸步骤，它赋予膜以高刚度和非常低的拉伸断裂伸长。

膜的化学改性通常通过混入软化点为约100℃-180℃、低分子量在约10²-10³g/mol的范围内的脆性或玻璃状材料(如天然或合成烃类树脂)来完成。这些材料通常在物理混合物中与全同立构聚丙烯基体混合，或者以浓集的形式存在于多层结构的一层或多层中。

可以对膜进行加工，以提高膜的刚度，并降低膜的拉伸断裂伸长。在一些情况下，高程度的横向(即在横穿膜基料的方向)拉伸被认为是需要的(参见美国专利4,513,028)，而在另一些情况下，高程度的纵向拉伸被认为是需要的(参见美国专利4,414,261)。

上述化学的和机械的方法通常得到的膜具有不适宜的刚性或脆性，由于频繁的基料破裂而难以制造和转化成胶带，所述膜取料时所用力和能量高得不合要求，当在塑料取料器上切断时不具有干净的齿形边缘，对胶带取料器的齿(尤其是塑料刀片取料器)产生更快的摩擦磨损。

美国专利3,241,662说明了一种以双轴取向的聚丙烯胶带背衬为基的压敏粘合剂胶带。该膜经过处理，以得到抗边缘撕裂性与抗横向撕裂性的比值约为10∶1。此外，当作为胶带切割时，该膜不应拉伸至超过其初始长度的约1.4倍，其纵向的伸长和模量值可以高于或低于横向的这些值。该专利中未说明较佳方法和结构信息。