[发明专利]用于将聚合物层压到金属基板的水基粘合剂

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种将塑料膜粘接到金属基板的粘合剂，具体而言，涉及用于在层压过程中将诸如聚烯烃膜等塑料膜粘接到金属基板的薄层粘合剂。

背景技术

用于将诸如聚烯烃膜等塑料膜粘接或层压到金属的许多粘合剂不是水基的。这些粘合剂经常使用除水以外的溶剂，例如，有机溶剂等，它们往往易燃且不环保。在这些粘合剂中，溶剂用作活性粘合剂成分溶解或分散于其中的载体，并且这种溶剂必须在应用和层压工艺期间去除。这些溶剂的去除引发了对环境的关注，并要求来源于溶剂可燃性的处理注意事项。此外，从设备清洁不是水基的粘合剂可能很困难并且费时。用于将塑料膜粘接到金属表面的许多方法涉及需要在层压步骤之前进行的其他步骤。这些步骤可能包括无机转化涂布的涂布，如磷酸盐预处理；底胶层如溶剂基底胶的涂布和干燥；以及粘合剂的涂布和干燥。在这些预处理步骤后，使用预制的塑料板/膜将塑料膜层压到层状金属表面，或者将塑料挤出在粘合剂涂布的金属基板上。在这种情况下，金属和塑料膜之间的制备层的总厚度可以为8~40微米或更多。对于使用这些现有技术粘合剂的许多应用而言，这些多重涂层要求在膜与金属表面的粘合性和层压板的耐腐蚀性之间获得适当平衡。

在卷起的金属卷领域中，非常希望的是具有在卷起之前涂布到金属上的粘合剂，其中粘合剂涂布的卷起的金属以后可以展开并可以用于将塑料膜层压到金属。一个障碍是，很多目前的粘合剂表现出在本领域中作为粘连的现象。在卷起的金属的情形下，术语“粘连”是指许多粘合剂具有的金属自身粘接使得卷不能展开的效果。当具有粘合剂涂层的依然温的金属卷成盘卷时，发生这种效果。温的金属引起粘合剂的足够活化，使得盘卷不能随后展开，因为它自身被粘合剂粘住。这在卷起的金属领域中被称为粘连。一种目前防止粘连的方法包括在粘合剂涂布后的额外的极端冷却步骤，以防止其活化。使用软化温度低的粘合剂聚合物，粘连更严重，因为在卷起步骤中金属温度往往接近于聚合物软化温度。因此，许多可取的粘合剂聚合物不能被用于将要被卷起的金属，除非包括额外的快速冷却步骤。粘连也是工业中的问题，因为往往希望的是制备金属基板，用粘合剂涂布，然后卷成盘卷运输到不同位置，在那里进一步处理，然后将塑料膜层压到基板上。在这个过程中，如果粘合剂导致粘连，那么在没有额外的冷却步骤时这个过程不能进行，因为形成的盘卷不能展开。

希望的是，可以制备不依赖于如目前在使用的那些非水溶剂的粘合剂组合物，因为这些溶剂具有环境、清理和可燃性问题。为此，希望的是，研发对环境的影响最小、容易清理和非易燃的水基粘合剂组合物。此外，希望的是，制备可以在更薄涂层中使用并优选还同时提供粘合性和耐腐蚀性的粘合剂组合物。此外，希望的是，制备一种粘合剂组合物，其可以涂布到温的金属基板、在原位干燥、然后基板在金属仍然温的同时重新卷起，并且粘连作用减少或根本没有。还希望的是，提供一种粘合剂组合物，其可适应具有低软化温度的粘合剂聚合物的加入，而不会导致已卷起的金属卷在温时重新展开时的粘连。最后，希望的是，减少将塑料膜粘接到金属的成本并缩短处理时间。

发明内容

总体而言，本发明提供一种水基粘合剂组合物，其可用于将塑料膜层压到金属基板。金属可以是在涂布粘合剂组合物之前未经处理的、用任选地含有聚合物成分的无机转化涂布预处理的、和/或任选地用有机底胶层涂布的。本发明包括水基粘合剂组合物，其含有：具有粘合剂官能团的功能聚合物成分的水性分散体或乳液，所述的粘合剂官能团在制备的粘合剂组合物中可逆地失活；和具有官能团的水溶性或水分散的交联剂成分，其中所述交联剂官能团在制备的粘合剂组合物中也以可逆方式失活，并且所述粘合剂组合物的pH为7~12。组合物中的活性基团的可逆的粘连或失活是化学领域中已知的。在本发明中，反应性基团的失活优选由粘合剂组合物中的挥发性成分实现，挥发性成分可以在加热干燥期间排出或其可以响应热活化。活性官能团可逆失活的粘合剂组合物可以涂布到金属基板或塑料膜，然后官能团可以被活化，使得粘合剂将塑料膜粘接到金属基板。本发明可以提供不依赖于之前的非水基粘合剂而进行层压的有效手段。在优选的实施方案中，本发明可以提供金属处理，其也可以作为底胶发挥作用，以及在单层中的粘合剂。本发明作为唯一的处理可以用作针对所用金属的粘合剂和保护涂层，涂布厚度象许多常规转化涂布那样低，在干涂布状态下可以低至100毫克/平方英尺。由于本发明在非常薄的涂布厚度下的有效性，本发明对于许多应用能够使得成本和/或重量显著节省。多层系统可以用单一的、更薄的层替换，该层提供同等或更好的粘合性和耐腐蚀性。据预计，本发明通过利用具有较少单元操作的简化过程可以降低处理成本和时间。