本发明涉及胶粘带，其包含含有超高分子量聚乙烯的层和含有粘合剂的层。此外，本发明涉及所述胶粘带在不同应用中的用途。
这种包含含有UHMWPE膜的层和含有粘合剂的层的胶粘带在现有技术中是已知的，例如从文件JP2003277702已知。本领域已知的这种胶粘带在一个平面上具有基本各向同性的性能，因此所述胶粘带可以在两个方向(即纵向和横向)上荷载，从而它们不能用在所有类型的应用中，特别是在纵向或横向需要高强度的应用中。已知的胶粘带还显示出粘合表面之间的低载荷传递能力，并且当粘附在不同类型的基材上时具有有限的剥离强度。
因此，本发明的目标是提供与已知的胶粘带相比具有改善的性能的胶粘带。特别是提供具有至少一种以下性能的胶粘带：在纵向和/或横向上具有更高的强度，提供充分利用胶粘带的强度的可能性并因此还在除现有技术中已知的应用之外的其它应用中使用所述带，显示出粘合表面之间更高的载荷传递能力和在不同类型的基材上更高程度的剥离强度，更加坚固且同时具有更低程度的原纤化和分裂。
该目标通过提供下述胶粘带得以实现，其包含：a)包含至少一个各向异性带的层A，其中所述各向异性带含有超高分子量聚乙烯且层A覆盖层B表面积的至少60％，b)包含第一粘合剂的层B，所述第一粘合剂是压敏粘合剂。
出乎意料地，根据本发明的胶粘带在纵向和/或横向上具有更高的强度，从而提供了充分利用其强度的可能性，因此还可以在除现有技术中已知的应用之外的其它应用(例如，结构修复)中使用所述带，尽管具有多层结构但更加坚固，显示出粘合表面之间更高的载荷传递能力和在不同类型的基材上更高程度的剥离强度(即，在基材上、包括在低能量基材上更高的粘附力，在恶劣的环境条件下亦是如此)，并且同时具有低程度的原纤化和分裂(尤其是在其长度方向上)。根据本发明的胶粘带的另外的优点包括更高的导热性。
文件WO2009/008922A2和WO2010/090627A2描述了包含片材的弹道板，所述片材包含多个交错且有角度地放置的非纤维UHMWPE带层，所述层通过热熔性粘合剂彼此粘合，仅仅是为了防止片材中的带重叠。此外，文件EP0397013A2公开了通过将取向的UHMWPE层压到热熔性粘合剂层上而制备的层压制品。然而，这些文件均没有公开胶粘带，也没有公开下述胶粘带，所述胶粘带包含：至少一种各向异性带，其含有超高分子量聚乙烯且纵向拉伸强度与横向拉伸强度之比为至少为10；和第一粘合剂，其是压敏粘合剂。
“粘合剂”在本文中是指能够通过表面处理将两种材料保持在一起的物质。
“带”在本文中被理解为具有长度尺寸、宽度尺寸和厚度尺寸的细长体，其中带的长度尺寸至少与其宽度尺寸大约相同，但优选大于其宽度尺寸，并且其中所述长度尺寸远远大于其厚度尺寸。优选地，术语“带”也包括丝带、条、膜的实施方式，并且可以具有带有规则或不规则横截面的连续或不连续的长度。优选地，带的宽度尺寸远远大于其厚度尺寸。优选地，宽度与厚度的比例为至少10，更优选至少50，甚至更优选至少100，最优选至少500。“宽度”在本文中被理解为带的横截面周界上的两个点之间的最大尺寸，所述横截面垂直于带的长度。“厚度”在本文中被理解为所述横截面周界上的两个点之间的距离，所述距离垂直于带的宽度。带的宽度和厚度都可以通过现有技术中已知的方法测得，例如分别借助于尺子和显微镜或千分尺。
“胶粘带”在本文中是指可以粘附到任何类型基材的多层带。
“压敏粘合剂”(PSA)在本文中是指在室温下(例如在最低15℃且最高30℃的温度下)通常为粘性的粘合剂，其在仅仅接触的情况下就能够牢固地粘附到各种不同的表面上而不需要多于指压或手压，因此不需要向所述粘合剂施加热或提高其应用温度，因此不需要将熔融状态的所述粘合剂施加到表面上。“粘性”在本文中是指粘合剂能够与基材一接触就形成结合的状态。压敏粘合剂的另一合适定义为：PSA是在施加压力时形成结合的粘合剂(也称为自粘粘合剂)。术语“压敏粘合剂”是本领域技术人员公知的。
“热熔性粘合剂”在本文中是指在室温下(例如在最低15℃且最高30℃的温度下)为固体的粘合剂，其以熔融状态被施加到基材上。换句话说，热熔性粘合剂是当在等于或高于其熔融温度的温度下施加在基材上时润湿并形成结合的粘合剂。结合通常在由于冷却至室温而凝固之后提供全部强度。术语“热熔性粘合剂”是本领域技术人员公知的。
本领域技术人员公知术语“膜”是通常薄且柔性的材料层。
“各向异性”在本文中是指，两个相互垂直的方向可被限定在带的平面内，对于该带，在纵向(即，第一方向)上的取向(胶粘)带的拉伸强度与在横向(垂直于第一方向的方向)上的带的拉伸强度之比对于层A中的带而言为至少为10，对于胶粘带而言为至少5。各向异性带的所述第一方向在本领域中也被称为机器方向或拉伸方向(或取向方向)。术语“各向异性”在本文中也可以与术语“取向”交换使用。
优选地，根据本发明的胶粘带中的层A由至少一个各向异性带组成。更优选地，根据本发明的胶粘带中的层A由至少一个各向异性带组成，该带由UHMWPE组成。层A在本文中可以被称为支撑层或赋予胶粘带强度的层。
优选地，层A中的至少一个各向异性带在纵向的拉伸强度与层A中的所述带在横向的拉伸强度之比为至少20，更优选至少30，甚至更优选至少为50，最优选至少80。较低值的所述比例导致在纵向或横向上较低的强度，同时粘合表面之间较低的传递能力以及胶粘带在不同基材上较低程度的剥离强度。优选地，所述带在纵向的拉伸强度与所述带在横向的拉伸强度之比为至多100。较高的比值可能破坏胶粘带的横向性能。拉伸强度可以根据下文的测量方法部分中所述的方法进行测量。
优选地，层A覆盖层B表面积的至少70％，甚至更优选至少80％，最优选至少90％，仍然最优选至少95％。最优选地，层A覆盖层B表面积的至多100％。较低的值可能导致胶粘带的粘合表面之间的较低的传递能力和胶粘带在不同类型的基材上较低程度的剥离强度。
层A中的带的厚度可以在至少0.005mm(5微米)和至多0.5mm(500微米)的范围内，优选在0.015mm(15微米)至0.3mm(300微米)的范围内，甚至更优选在0.02mm(20微米)至0.15mm(150微米)之间的范围内，更优选在0.025mm至0.1mm之间的范围内，还更优选在0.025mm(25微米)至0.08mm(80微米)之间的范围内，最优选在至少0.03mm(30微米)和至多0.05mm(50微米)之间的范围内。
层A中的带的宽度可因其应用而异。例如，带的宽度可以介于2mm和1m之间，优选介于4mm和300mm之间，更优选介于20mm和200mm之间，甚至更优选介于30mm和150mm之间，最优选介于40mm和120mm之间。
层A或层A中的带的宽度和长度与胶粘带的宽度和长度基本相同。因此，层A或层A中的带的宽度(w)和长度(1)的尺寸取决于本发明的胶粘带的尺寸，而本发明的胶粘带的尺寸反过来又取决于其应用。技术人员能够常规地确定所述层A或层A中的带的横向尺寸(lateral dimension)w和l。
层A可包含一个各向异性带(在本文中也被称为“单个带”)或至少两个各向异性带(在本文中也被称为“多个带”)。层A优选地包含一层含有UHMWPE的各向异性带或由一层含有UHMWPE的各向异性带组成。所述多个带可以被堆叠，以使得两个相邻单层中的带的取向方向(即，机器方向)的角度α优选介于45°和135°之间，更优选介于65°与115°之间，最优选介于80和100°之间。例如WO2010/066819中公开了制备这种带的方法，所述文件通过引用并入本文。多个带中的带可被编织成编织层。合适的编织结构包括平纹编织、方平编织、缎纹编织。最优选地，编织结构是平纹编织。优选地，编织层的厚度为带的厚度的1.5倍至3倍，更优选为包含UHMWPE的带的厚度的约2倍。
单个带或多个带中的带优选地在优选至少一个层中单向排列，其长度限定单一平面并为该单一平面所包含。两个相邻的带之间可能存在间隙，所述间隙优选为所述两个相邻带的最窄宽度的至多10％、更优选至多5％、最优选至多1％。优选地，多个带是邻接关系。更优选地，层A包含在其表面的一部分上沿着其长度彼此重叠的相邻带，优选地，重叠部分为所述两个重叠的相邻带的最窄宽度的至多50％、更优选至多25％，最优选至多10％。优选地，层A包含至少一个各向异性单向排列的带，其中所述层中的带的总质量的至少70质量％，更优选至少90质量％，最优选约100质量％沿着共同的方向延伸。优选地，包括单向排列的带的层A中的多于两种各向异性带的取向方向与相邻层中的带的取向方向成角度β，其中β优选介于5-90°之间，更优选介于45°-90°，最优选介于75-90°之间。
多个带也可以形成片材。片材可以包含至少2层各向异性带或至少一个各向异性带的编织层。优选地，片材由2层各向异性带或一个多种各向异性带的编织层组成。优选地，两个相邻层中的各向异性带的取向方向相差角度β，其中β优选为5-90°，更优选为45-90°，最优选为75-90°。制备所述片材的方法不限于任何特定方法。可以通过下述方法来生产这种片材：提供至少一个层，所述层包含至少一种根据下文的测量方法部分中所述的方法测量的抗拉强度为至少0.8GPa且面密度为5-300g/m2的带，然后堆叠至少一个含有带的层以形成片材。任选地，所述方法还可以包括加热和/或压缩步骤。压缩期间的温度通常通过辊或压力机的温度来控制。应用加热和/或压缩步骤的优点是：片材显示出改进的完整性，即片材不太易于分解成其各自组分。
层A中的至少一个各向异性带包含以下组分或由以下组分组成：UHMWPE和任选的任何常规量(即添加在UHMWPE中的本领域的常见添加剂的常用量)的任何常规添加剂(即添加在UHMWPE中的本领域的常见添加剂)，例如各种填料、颜料和添加剂，稳定剂(例如紫外线(UV)稳定剂)，着色剂，颜料(例如白色颜料)，染料，促进剂。各种填料、颜料和添加剂的量可以介于0重量％至30重量％之间，更优选介于0.05重量％至10重量％之间。优选地，层A包含至少一个各向异性带，其中所述带由超高分子量聚乙烯和任选的常规添加剂组成。
超高分子量聚乙烯可以是线性或支化的，但优选使用线性聚乙烯。线性聚乙烯在本文中被理解为是指每100个碳原子具有小于1个侧链的聚乙烯，优选每300个碳原子具有小于1个侧链；侧链或支链通常包含至少10个碳原子。侧链可以适当地通过FTIR测量。线性聚乙烯还可含有至多5摩尔％的一种或多种可与其共聚的其它烯烃，例如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯、辛烯。优选地，线性聚乙烯具有高摩尔质量，其特性粘度(IV，在135℃下十氢化萘的溶液中测定)为至少4dl/g，更优选为至少8dl/g，最优选为至少10dl/g。这种聚乙烯也被称为超高分子量聚乙烯。特性粘度是分子量的量度，其比实际摩尔质量参数(如Mn和Mw)更容易测定。
可以通过本领域中已经描述的多种方法来制备根据本发明的胶粘带中的层A中的至少一个各向异性带。
用于生产所述带的优选方法是以固态进行的方法，其包括：将UHMWPE粉末进料到环带组合之间，在低于聚合物粉末熔点的温度下对其进行压缩模制；并且辊压所得到的压缩模制聚合物，随后拉伸。例如US5091133中描述了这种方法，其通过引用并入本文。如果期望，在将聚合物粉末进料和压缩模制之前，可将聚合物粉末与沸点高于所述聚合物的熔点的合适的液体有机化合物混合。压缩模制也可以通过如下进行：将聚合物粉末暂时保留在环带间，同时运送该聚合物粉末。这可以例如通过提供与环带相关联的挤压压盘和/或辊来实现。所获得的胶粘带也被称为“固态胶粘带”。优选地，层A中的各向异性带是固态带。优选地，根据本发明的胶粘带中的层(A)包含含有UHMWPE的固态带或由含有UHMWPE的固态带组成。这种固态带具有均匀的结构，其在胶粘带中提供更均匀的强度分布。
用于生产层A中的至少一种各向异性带的另一种优选方法是通过熔融纺丝，其包括：将UHMWPE粉末进料到挤出机中，在高于带的熔点的温度下挤出带，并在低于挤出的聚合物带的熔融温度下拉伸以获得熔纺UHMWPE带。所获得的熔纺UHMWPE带通常基本上不含任何溶剂。
在另一优选方法中，通过凝胶纺丝法制备层A中的至少一个各向异性带，例如，胶粘带包含凝胶纺丝UHMWPE。例如GB-A-2042414、GB-A-2051667、EP 0205960 A和WO 01/73173 A1中以及“Advanced Fibre Spinning Technology”，T.Nakajima编，Woodhead Publ.Ltd(1994)，ISBN 185573 182 7中描述了合适的凝胶纺丝法。简而言之，凝胶纺丝法包括：制备高特性粘度聚合物(例如UHMWPE)的溶液，在高于溶解温度的温度下将溶液挤出成为带，将膜冷却至低于胶凝温度下从而使带至少部分胶凝，并在至少部分除去溶剂之前、期间和/或之后拉伸带。获得的(UHMWPE)产品，即包含UHMWPE的带可含有处于ppm水平，例如至多500ppm的某种溶剂。
在所述制备所述带的方法中，可以通过本领域已知的任何方式拉伸、优选地单轴拉伸所产生的带。这种方法包括在合适的拉伸单元上的挤出拉伸和伸长拉伸。为了获得提高的机械强度和刚度，可以在多个步骤中进行拉伸。优选地，通常在多个拉伸步骤中单轴拉伸超高分子量聚乙烯带。第一拉伸步骤可以例如包括拉伸至伸长系数为3。对于高达120℃的拉伸温度而言，多次拉伸通常可导致伸长系数为9；对于高达140℃的拉伸温度而言，多次拉伸通常可导致伸长系数为25；对于高达150℃的拉伸温度而言，多次拉伸通常可导致伸长系数为50。通过在提高的温度下多次拉伸，可达到约50和更大的伸长系数。
用于制备层A中的带的另一种优选方法包括：在压力、温度和时间的组合下，机械融合单向取向的纤维。EP2205928中描述了这种带和制备这种带的方法，其通过引用并入本文。优选地，单向取向的纤维包含超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。优选使用通过例如GB 2042414 A或WO 01/73173 A1中所述的凝胶纺丝法制备的由聚乙烯长丝组成的UHMWPE纤维。凝胶纺丝法本质上由以下步骤组成：制备具有高特性粘度的线性聚乙烯的溶液，在高于溶解温度的温度下将所述溶液纺丝成长丝，将长丝冷却至低于其胶凝温度以使得胶凝发生，并在除去溶剂之前、期间和/或之后拉伸长丝。
根据本发明的胶粘带的层A中的至少一个各向异性带的面密度可以在宽范围内选择。但带的面密度优选不超过500g/m2，更优选不超过300g/m2，甚至更优选不超过100g/m2，甚至更优选不超过50g/m2。出于实际的原因，这种面密度优选为至少5g/m2，更优选为至少10g/m2。当面密度不超过250g/m2，更优选不超过100g/m2时，可获得良好的性能。
层A中的至少一个各向异性带的强度可以为至少0.8GPa，优选至少1.2GPa，甚至更优选至少1.8GPa，甚至更优选至少2.1GPa，最优选至少3GPa，所述强度是根据下文的测量方法部分中所述的方法测量的。
可以使用本领域已知的任何方法表面处理层A中的各向异性带以获得至少一个包含UHMWPE并且具有较高表面张力的各向异性带，例如通过使用电晕处理、等离子体处理、火焰处理、氧化处理，施加粘合促进剂或通过使用底漆溶液活化带表面，或通过添加增容剂例如聚合物(例如马来酸酐接枝聚乙烯或树脂例如)或通过用水基聚烯烃分散体处理。层A中的至少一个各向异性带可以具有大于84.5°，优选至少85°，还更优选至少90°，最优选至少95°，还最优选至少98°的接触角，所述接触角是根据下文的测量方法部分中所述的方法测量的。通过使用这种带，获得了更高的胶粘带的疏水性。通过应用表面处理、优选电晕处理，可以在稳定的工艺条件下生产至少一个各向异性带，并且所获得的胶粘带不撕裂(尤其是在其长度方向上)，不起皱并且不分成薄片。这使得整齐地切割最终的胶粘带更加容易。
根据本发明的胶粘带中的层B包含第一粘合剂，所述第一粘合剂是可以呈固态或液态的压敏粘合剂。第一粘合剂的合适实例包括丙烯酸基粘合剂(特别是基于(聚)(甲基)丙烯酸树脂的粘合剂)、橡胶基粘合剂或水基粘合剂。优选地，第一粘合剂是丙烯酸基粘合剂。本领域已知的任何压敏粘合剂均可用于根据本发明的胶粘带中。丙烯酸基粘合剂的合适实例包括能够通过本领域技术人员已知的任何方法制成的本领域已知的任何丙烯酸基粘合剂，例如，由选自以下的单体制成的均聚物：(甲基)丙烯酸单体，例如(甲基)丙烯酸；(甲基)丙烯酸烷基酯，例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯和(甲基)丙烯酸异辛酯；单(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯；二(甲基)丙烯酸酯，例如二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯和己二醇二(甲基)丙烯酸酯；三(甲基)丙烯酸酯，例如季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯；(甲基)丙烯酰胺类，例如(甲基)丙烯酰胺和N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺；和多因子聚合物，例如由两种或更多种选自上述(甲基)丙烯酸单体的单体制成的共聚物和三元共聚物。此外，可用聚合物的实例包括上述(甲基)丙烯酸单体和不同于所述(甲基)丙烯酸单体的乙烯基化合物的共聚物，所述乙烯基化合物例如乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基哌啶酮、N-乙烯基己内酰胺或苯乙烯。根据本发明的胶粘带中使用的压敏实例可以通过本领域已知的任何方法制备。例如文件US20150344747、US5874143A、US5308887A、EP19980114808中广泛描述了压敏粘合剂及其制备方法，其通过引用并入本文。
层B的厚度可以在0.005mm至1mm之间的范围内。优选地，层B的厚度高于0.01mm，优选为至少0.02mm，更优选为低于0.3mm，进一步优选为低于0.1mm。层B的厚度优选低于0.7mm，更优选低于0.5mm，最优选在0.025mm至0.1mm的范围内，还要最优选在0.03mm至0.07mm的范围内。
根据本发明的胶粘带还可以包含含有载体的层C。层C优选由载体组成。当层C存在时，第一粘合剂或第二粘合剂在本文中也可以被称为层A和层C之间的结合层。通过使用载体，减少了胶粘带的裂开或撕裂(尤其是在纵向上)和胶粘带的原纤化。层C中的载体可以是具有基本上各向同性的性能或各向同性的性能的任何材料，这意味着材料在平面内的所有方向上都具有(基本上)相同的机械性能。这种材料的合适实例包括聚合物，如聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚酰胺，聚烯烃，例如聚丙烯，例如双轴取向的聚丙烯或聚乙烯，聚碳酸酯及其共混物；纸，纸巾，聚合物泡沫，编织织物，无纺材料，例如玻璃的面罩，PET，尼龙，纤维素基材料和/或这些材料的任何混合物。所有这些材料可以在面向外部的顶部上设置有脱模剂；脱模剂的实例可以包括硅基聚合物或氟基聚合物。载体也可以是薄的编织结构，例如包含聚合物的基布或网。可以制成编织结构的纱线的纤度优选低于110dtex。优选地，载体是PET，因为其中使用PET作为载体的胶粘带显示出较低程度的裂开(尤其是在纵向上)，较低程度的原纤化和较高水平的在各种类型基材上的剥离强度。
层C的厚度可以在0.005mm至1mm之间的范围内。优选地，层C的厚度高于0.01mm，还优选高于0.02mm，更优选低于0.3mm，还更优选低于0.1mm。层C的厚度优选低于0.7mm，更优选低于0.5mm，最优选在0.025mm至0.1mm之间的范围内，最优选在0.03mm至0.07mm之间的范围内。较薄的层C可能难以生产，并且胶粘带会裂开和/或原纤化并且不太坚固。较厚的层C可能导致胶粘带体积太大(例如具有太高的面密度值)，并且难以施加在基材上。
根据本发明的胶粘带还可以包括层D，层D包括第二粘合剂。层D优选由第二粘合剂组成。层D中的第二粘合剂可以是选自包含以下化合物的组或由以下化合物组成的组的化合物：压敏粘合剂、热熔性粘合剂、热固性聚合物(包括室温固化的热固性聚合物)、弹性体和热塑性聚合物。压敏粘合剂和热敏熔融粘合剂是本领域技术人员公知的。压敏粘合剂的合适实例包括丙烯酸基粘合剂、橡胶基粘合剂、水基粘合剂、溶剂基粘合剂、热塑性聚合物基粘合剂和/或其混合物。优选地，第二粘合剂是压敏粘合剂，更优选(甲基)丙烯酸基粘合剂。
本发明中可以使用本领域已知的任何热熔性粘合剂。现有技术中，例如文件EP0397013A2、US5360854A、WO2010/090627A2和WO2009/008922A1中广泛描述了热熔性粘合剂及其制备方法。热熔性粘合剂在现有技术中通常被分成两种类型：即使在粘合剂已凝固之后仍摸上去有粘性的热熔性压敏粘合剂和非粘性热熔性压敏粘合剂。通常首先将热熔性粘合剂在熔融槽中熔融，然后以熔融态施加(例如，通过涂布)在需要结合的最终位置处。熔融粘合剂可以以熔融态被施加在不同的基材上，通常通过在低于基材的熔融温度的温度下喷涂或涂布为膜或薄层。热熔性粘合剂的合适实例可以包括(共)聚合物，例如聚烯烃(例如基于乙烯或丙烯的(共)聚合物)；聚酰胺；官能化聚烯烃(例如带有含氧单体的乙烯或丙烯共聚物；用不饱和羧酸改性的聚烯烃)；乙烯乙酸乙烯酯共聚物；聚氨酯；乙烯丙烯酸共聚物；含有至少一个橡胶相的苯乙烯嵌段共聚物，例如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物；无定形聚丙烯(APP)；无定形聚α烯烃，其通常使用Ziegler-Natta催化剂生产并且可以使用各种单体制备，所述单体包括但不限于丙烯、乙烯和丁烯。此外，可被用作热熔性粘合剂的各种共聚物和三元共聚物由许多制造商生产，包括生产聚合物的Evonik Industries；生产系列材料的REXtac，LLC和系列聚合物的制造商Eastman Chemical。热熔性粘合剂可以与各种添加剂(例如增粘剂、增塑剂、蜡和填料)组合。优选地，根据本发明的胶粘带中的热熔性粘合剂是聚烯烃，更优选聚乙烯，最优选低密度聚乙烯(LDPE)。
层D的厚度可以在0.005mm至1mm之间的范围内。层D的厚度优选为至少0.01mm，还优选为至少0.02mm，且更优选为至多0.1mm，还更优选为至多0.3mm。层D的厚度优选为至多0.7mm，更优选为至多0.5mm，最优选为至多0.3mm。层D的厚度优选介于15微米(0.015mm)至300微米(0.3mm)之间，更优选介于25微米(0.025mm)至200微米(0.2mm)之间，还更优选介于15微米(0.015mm)至70微米(0.07mm)，最优选在0.025mm至0.08mm之间的范围内，最优选在0.03mm至0.07mm的范围内。较薄的层D难以生产。较厚的层D导致粘性带体积太大(例如具有太高的面密度值)，并且难以施加在基材上。
根据本发明的胶粘带中的第一粘合剂和第二粘合剂可以是不同的类型或相同的类型。
根据本发明的胶粘带还可包含含有材料的层E。层E通常具有释放要施加在表面上的胶粘带的作用，因此在本文中也可以被称为“释放衬里”。优选地，层E包含不粘附到第二粘合剂的材料，如基于纤维素的纸例如硅化纸，聚合物例如氟聚合物或长链烷基，金属例如铝。优选地，层E由所述材料组成。层E通常在将胶粘带施加在基材上时被除去。
层E的厚度可以在0.01mm至低于5mm的范围内。优选地，层E的厚度低于2mm，更优选低于1mm，最优选低于0.5mm，还最优选在0.1mm至0.5mm的范围内。太厚的E层可能会导致体积太大的胶粘带。太薄的层E可能太脆弱，可能会裂开。
对于本发明来说，胶粘带中的各层A-E的厚度在其每个位置上都基本相同不是必需的。然而，为了易于制造胶粘带和将其涂覆在不同的基材上，优选地，当在所述层的各个位置测量时，层的厚度大致相同。
优选地，胶粘带在纵向的拉伸强度与该胶粘带在横向的拉伸强度之比至少为5，优选为至少30，更优选为至少50，还更优选为至少100，最优选为至少150，所述拉伸强度是根据下文的测量方法部分中所述的方法测量的。
形成根据本发明的胶粘带的每个层通常具有上表面(在本文中也可以被称为“上面”)和与所述上表面相对的下表面(在本文中也可以被称为“下面”)。不言而喻，虽然被称为上表面和下表面，但这些名称并不是限制性的，它们是可互换的。
根据本发明的胶粘带中的层A-E可以形成堆叠，所述堆叠具有上堆叠表面和与所述上堆叠表面相对的下堆叠表面，其中所述上堆叠表面是一个层E，所述下堆叠表面是一个层A(例如，在单面胶粘带的情况下)或所述上堆叠表面和所述下堆叠表面均为一个层E，其中层A为核(例如，在双面胶粘带的情况下)。优选地，根据本发明的胶粘带是由层A、层B、层C、层D和层E组成的五层堆叠胶粘带。不言而喻，虽然被称为上堆叠表面和下堆叠表面，但这些名称并不是限制性的，它们是可互换的。
根据本发明的胶粘带可以包含层A、层B和任选的层E或由这些层组成。这种胶粘带在本文中也可以被称为单面胶粘带(即它仅粘附表面上的一面)。
优选地，根据本发明的胶粘带包含位于层B和外部之间的层A、层A上面的层B或位于层A和任选的层E之间的层B。当胶粘带中还存在层C和D时，根据本发明的胶粘带包含位于层B和外部之间的层A，其中层A是胶粘带的最上层；位于层A和层C之间的层B；位于层B和层D之间的层C；位于层C和外部之间的层D，其中层D是胶粘带的最下层。当还存在层E时，层D位于层C和层E之间，层E位于层D和外部之间，其中层E是胶粘带的最下层。胶粘带中优选使用许多每一个层A-E。这种带可以是单面胶粘带。
胶粘带包含位于层B和外部之间的层A，层A是胶粘带的最上层；位于层A和层C之间的层B；位于层D和层E之间的层C；位于层B和层C之间的层D以及位于层C和外部之间的层E，其中当存在层E时，层E是胶粘带的最下层；或其中当不存在层E时，层C是胶粘带的最下层。这种优选实施方式的胶粘带中的每个层A-E的数量优选为1。这种带也可以是单面胶粘带。
根据本发明的胶粘带更优选地包含位于层B和外部之间的层C，其中层C是胶粘带的最上层，位于层C和层A之间的层B；位于层D和层B之间的层A；位于层A和外部之间的层D，在这种情况下层D为胶粘带的最下层，或者当存在层E时位于层A和层E之间的层D，其中在这种情况下层E为胶粘带的最下层。优选地，层D是热熔性粘合剂，更优选LDPE。通过使用这种胶粘带构造，胶粘带的成本降低，层A不发生原纤化，并且可以在顶层C上进行不同的印刷。这种类型的双面胶粘带也可以具有所述组成，并且除此之外，可以具有第一粘合剂的第二层作为位于层C上面的胶粘带的最上层。
根据本发明的胶粘带最优选包含位于层D和外部之间的层C，其中层C是胶粘带的最上层，位于层C和层A之间的层D；位于层D和层B之间的层A；位于层A和外部之间的层B，在这种情况下层B为胶粘带的最下层，或者当存在层E时位于层A和层E之间的层B，其中在这种情况下层E为胶粘带的最下层。优选地，层D是压敏粘合剂，更优选改性的丙烯酸粘合剂。通过使用这种胶粘带构造，层C对层A的粘附性增强，层A不发生原纤化，并且可以在顶层C上进行不同的印刷。这种类型的双面胶粘带也可以具有所述组成，并且除此之外，可以具有第一粘合剂的第二层作为位于层C上面的胶粘带的最上层。
根据本发明的胶粘带可以包含一个层A、两个层B和任选的两个层E或者由所述层组成。优选地，根据本发明的胶粘带包含一个层A、两个层B、两个层C、两个层D或者由所述层组成，其中在这种情况下层D是胶粘带的最下层和最上层，以及任选的两个层E，在这种情况下，层E是胶粘带的最下层和最上层。这样的胶粘带在本文中也可以称为双面胶粘带，即其两侧粘附在表面上。更优选地，双面胶粘带可以包含层A作为芯和两个层B，每个层B位于层A的每一侧上，层B在这种情况下是胶粘带的最下层和最上层，任选地两个层E，每个层E位于一个层B和外部之间，其中存在的层E是胶粘带的最下层和最上层。当层C和D另外存在时，双面胶粘带包含层A作为芯和两个层B，每个层B位于层A的每一侧上；两个层C，每个层C位于一个层B和一个层D之间；两个层D，每个层D位于一个层C和一个层E之间；以及两个层E，每个层E位于一个层D和外部之间，其中层E为胶粘带的最下层和最上层，或当层E不存在时，则层D是胶粘带的最下层和最上层。
优选地，根据本发明的胶粘带中的所有层在其表面的主要部分上重叠，因为这样的胶粘带显示出合适的性质，例如在大量应用中使用时的高强度，例如，超过其表面的至少60％，优选超过80％，优选地使得这些层基本上在其整个表面上重叠(在其整个表面上约100％)重叠。层A、B、C、D和E优选为宽度上连续的层。
根据本发明的胶粘带还可以包含多层膜，所述多层膜可以位于形成胶粘带的所有层的顶部(介于胶粘带的上层或最下层和外部之间)并且是胶粘带的最上层，例如位于层A的顶部(例如介于层A和外部之间)，其中所述多层膜包含至少一个含有聚烯烃的膜层(B1)和任选的至少一个含有聚合物的膜层(B2)。所述多层膜可用于防止形成松散的带长丝，并使得胶粘带更适合于施加涂料或染料并且更耐划伤。
膜层(B1)的厚度可以在0.005mm-0.5mm之间，更优选在0.006-0.4mm之间，最优选在0.004-0.08mm之间，甚至最优选在0.005-0.04mm之间。优选地，膜层(B1)的厚度为至少0.006mm，还更优选至少0.007mm，还更优选至少0.01mm，最优选至少0.02mm，还最优选至多0.04mm，甚至最优选地至少0.06mm。较薄的膜层(B1)可能会使其与根据本发明的胶粘带中的层A的粘附性变差。优选地，膜层(B1)的厚度为至多0.3mm，更优选为至多0.2mm，还更优选为至多0.1mm，还更优选为至多0.09mm或甚至最优选为至多0.08mm或至多0.04mm。膜层(B1)可包含聚乙烯，更优选低分子量聚乙烯，甚至更优选低密度聚乙烯(LDPE)或线性优选低密度聚乙烯LLDPE，最优选LDPE，这是因为胶粘带的机械性能得以改善，即所述胶粘带中各层之间的裂缝和/或分层的量减少，并且各层之间的粘合性增加。此外，包含聚乙烯、优选LDPE的膜层(B1)防止在层A上形成松散的长丝。另外，其改善了根据本发明的胶粘带的美观性和表面的耐擦伤性、平滑度、耐磨性。所述多层膜可包含1-7个膜层(B1)，更优选1-5个膜层(B1)，还更优选1个或3个膜层(B1)。
所述膜层(B2)中的聚合物可以是选自聚烯烃和极性聚合物的聚合物，所述极性聚合物优选为聚酰胺或聚酯。优选地，所述膜层(B2)中的聚合物是选自聚烯烃和极性聚合物的聚合物。最优选地，所述膜层(B2)包含选自以下的聚合物：聚乙烯，优选高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯，例如聚丙烯均聚物或基于丙烯的共聚物。最优选地，所述膜层(B2)包含选自以下的聚合物；聚丙烯；聚乙烯，例如高密度聚乙烯(HDPE)；聚氨酯，例如包含醚基或酯基的脂族或芳族聚氨酯；聚丙烯酸酯，例如PMMA；环氧树脂；聚乙酸酯，例如乙酸乙烯酯；聚碳酸酯；聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；聚酰胺，例如聚酰胺-6、聚酰胺-6，6；丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)；聚苯乙烯、聚胺。所述多层膜可包含1-7个膜层(B2)，更优选1-3个膜层(B2)。
层(B1)和(B2)均还可以包含任何常规量的本领域已知的任何添加剂，例如各种填料、颜料和添加剂，例如阻燃剂、稳定剂(例如紫外线(UV)稳定剂)、着色剂、颜料(例如白色颜料)、染料。各种填料、颜料和添加剂的量可以介于0重量％至30重量％之间，更优选介于0.05重量％至20重量％之间。
本发明还涉及如本文所述的胶粘带，所述胶粘带包含含有至少一个各向异性带的层A，其中所述各向异性带包含超高分子量聚乙烯；和含有第一粘合剂的层B，所述第一粘合剂为压敏粘合剂。
本发明还涉及制造根据本发明的胶粘带的方法，所述方法包括以下步骤：形成包含下述层的堆叠物的组装体：包含至少一个各向异性带的层A，其中所述带包含超高分子量聚乙并且层A覆盖层B表面积的至少60％；至少一个包含第一粘合剂的层B，任选的至少一个包含载体的层C，任选的至少一个包含第二粘合剂的层D和任选的至少一个包含材料的层E。
可通过本领域已知的任何方法施加每个层A-E以形成本发明的胶粘带，例如通过层压形成独立的涂膜。例如，可以通过热熔融来分别施加B层和D层。例如，层的堆叠可以通过本领域已知的任何方法进行，例如，通过施加压力(例如约1MPa)并/或施加温度，例如低于层A和C的熔点或玻璃化转变温度，但高于层B和D的熔点或玻璃化转变温度。在按压各层的堆叠物之后，可将组装体在压力下冷却至优选室温，之后可以释放压力。
优选地，进行层A-E的堆叠以使得层A-E在其表面的主要部分上重叠，例如，超过其表面的至少60％，优选超过80％，优选地使得这些层基本上在其整个表面上重叠(在其整个表面上约100％)重叠。
此外，本发明还涉及通过本文所述方法能够获得的胶粘带，其中所述胶粘带包含：包含至少一个各向异性带的层A，其中所述各向异性带含有超高分子量聚乙烯；和包含第一粘合剂的层B；任选的包含载体的层C；任选的包含第二粘合剂的层D；和任选的包含材料的层E，其中层A覆盖层B表面积的至少60％。这种胶粘带的组分(例如A-E层)、其特征和优选实施方案如本文所述。
本发明还涉及制品，其包含如本文所述的根据本发明的胶粘带或通过根据本发明的方法能够获得的胶粘带。
此外，本发明还涉及根据本发明的胶粘带特别是作为修理工具、作为构造部件和作为加固件在以下领域中的用途：例如电子领域中的热管理(热点减少)；天线罩；运动(例如帆、曲棍球和长曲棍球杆、冲浪板、皮划艇)、机动车(汽车中使用的板)；航空；海运业(例如在船上，撞击损坏后修理船体)；可再生能源(例如风力叶片修理)；在防冰应用中；作为对抗恶劣环境条件(例如直升机叶片的沙土侵蚀)的侵蚀保护；服装；损坏的金属(例如连续皮带中的拼接带)；纸和印刷；过滤和排气；家具(例如更换组装家具中的螺丝，胶合板木材的加固)；包装；行李；医疗(例如矫形术)；电缆；吊索拼接(例如至少2圈胶粘带的吊索)；构造；基础设施修复；地震保护；风暴和飓风保护；防雪栅栏和帐篷；汽车航空修补；宇宙飞船；管道；容器；捆扎带(例如更换绑索或打包带)；物流(例如托板)。胶粘带的易用性以及卓越的载荷传递性能使得其特别适用于恶劣环境下的临时修理。根据本发明的胶粘带也可以用于耐切割的应用中。根据本发明的胶粘带在上述应用中更加坚固，其显示出粘合表面之间更高的载荷传递能力和在不同类型基材上更高程度的剥离强度(即，在基材上、包括在低能量基材上更高的附着力，在恶劣的环境条件下亦是如此)，并且同时具有低程度的原纤化和分裂(尤其是在其长度方向上)。根据本发明的胶粘带的另外的优点包括更高的导热性。
应当注意，本发明涉及权利要求中所述特征的所有可能的组合。说明书中描述的特征可以进一步组合。
还应注意，术语“包含”、“包括”、“含有”不排除存在其它要素的存在。然而，还应当理解，对包含某些组件的产品的描述也公开了由这些组件组成的产品。类似地，还应当理解，对包括某些步骤的方法的描述也公开了由这些步骤组成的方法。
将通过以下实施例进一步阐明本发明，但本发明不限于此。
实施例
测量方法
●根据本发明的胶粘带中的任何一个层的厚度用千分尺在原始位置以及8个外周的位置上测量，所述外周位置在距原始位置至多0.5厘米的半径内，并且对数值求平均。
●根据本发明的胶粘带、带和膜的拉伸性能，例如拉伸强度和拉伸模量由拉伸试验限定。用精度为1微米的千分尺测量带的厚度，用精度为100微米的游标卡尺测量带的宽度。通过将宽度和厚度相乘得到横截面积，表示为平方毫米(mm2)。以防止夹紧损伤的方式进行夹紧，例如，通过将带的端部覆盖在圆杆周围，从而允许通过绞盘效应引入载荷。围绕圆杆环绕180度，然后以机械方式夹紧杆。选择440mm的带的标称隔距长度和50mm/min的十字头速度。如下获得拉伸强度：测量断裂力，以牛顿表达断裂力并将断裂力除以横截面积。所得的以N/mm2计的断裂应力与以MPa(1MPa＝1N/mm2)表示的应力相同。通过在带上添加反射标记并用光学方法测量伸长(标记之间距离的增加)来获得模量。然后通过将距离增加除以原始距离来获得应变。通过将应力差除以相应的应变来获得模量。通常，在约0.15％的应变下获得模量，其中完成了夹具中样品的初步设定和校正，但不存在在较高应变下出现的非线性。
●如下测量剥离强度：在不同条件(温度、时间、相对湿度)下，使用测试设备Dynamo Tester Zwicki TRB43/009，在剥离角度为180°、剥离速度为300mm/min的条件下，测量胶粘带在不同基材上的附着力(以cN/20mm单位带宽计)。首先使用醇(例如异丙醇)清洗要施加胶粘带的基材，然后利用2kg手动辊将胶粘带施加在每种基材上。
●通过用胶粘带连接两根铝条来进行剪切试验。仅在铝条的一侧施加胶粘带。然而，对于对比实验而言，强度非常低，因此在铝条的两侧施加带，从而使强度加倍。然后将连接的条张紧。因此，迫使张力负载通过粘合剂界面从铝条转移到带。每个条的长度为150mm。用异丙醇清洗市售铝条的表面，然后干燥直到看不到湿点。在铝条之间的间隙长度为1mm的两个铝条上，贴上宽25mm的根据本发明的或作为比较实验的胶粘带(因此覆盖条的整个宽度)并用手动辊固定，所述带具有不同的重叠长度(每个铝条上25mm；35mm；45mm和50mm)。72小时后，通过测量这些样品以及以相同方法制备的市售胶粘带的样品的拉伸强度来进行剪切试验。观察断裂力和断裂位置。强度结果可被重新计算为断裂时胶粘带中的平均剪切应力。这是通过将断裂时的力除以一条带上由胶粘带覆盖的总表面来实现的。该平均剪切应力是胶粘带性能的量度。
●UHMWPE的特性粘度(IV)根据方法PTC-179(如Hercules Inc.Rev.1982年4月29日中所述)来测定，测试条件为：在135℃下，十氢化萘中，溶解时间为16小时，采用用量为2g/l溶液的DBPC作为抗氧剂，将在不同浓度下测量的粘度外推得到零浓度下的粘度。
●如下测定接触角：首先用醇清洗样品(例如如下文的生产包含UHMWPE的固态带的部分中所公开而获得的带)的表面。选择醇以使得其不溶解样品。用于清洗样品的醇是乙醇。然后，将小滴(优选3-5微升)水添加到样品的表面。液滴尺寸为5微升。随后，使用显微镜测量液滴与样品之间的接触角。该测量可以重复至少3次(在本文中重复5次)，并且测量由结果获得的接触角值的平均值。
生产包含UHMWPE的固态带
在压强为40bar、温度为130℃的条件下，在双带压机中压实UHMWPE粉末的粉末床。粉末床的空气密度为1kg/m2。将所得产物在135℃的温度下在两个压延辊之间压缩至厚度为0.27mm(270微米)，随后在147℃的烘箱中以10的系数拉伸，然后再次在温度为150℃的另一烘箱中以2.5的系数拉伸。得到的取向带的厚度为0.042mm(42微米)，拉伸强度为1.7GPa，拉伸模量为115GPa，宽度为35cm。带在纵向的拉伸强度与带在横向的拉伸强度之比为150。
生产包含UHMWPE的编织片材
将4个单层的如生产包含UHMWPE的固态带之下所公开而获得的带编织成两种平纹编织结构，其中每个单层含有宽10cm且厚0.042mm的如上文所述而产生的固态UHMWPE带，其中每种平纹编织结构包含2个由所述带组成的单层。将两种编织平纹结构在环境条件下以0，90°交叉方式堆叠在彼此之上，以产生一个具有4个单层的织物片层，每个单层均由所述带组成。将所得到的片材切割成宽度为40cm、长度为40cm、厚度为0.168mm、带的0，90°方向上的韧度为8.5cN/dTex、面积密度为168g/m2的片材样品。
实施例1
如下获得胶粘带：将由0.044mm(44微米)厚的改性丙烯酸粘合剂层(层B)、0.012mm(12微米)厚的PET载体层(层C)和0.044mm(44微米)厚的改性丙烯酸粘合剂(层D)制成的双面0.1mm(100微米)厚的粘合片(可以以商品名5015P从Nitto商购)施加在如上文生产包含UHMWPE的固态带之下所述而获得的带上，如上文所述而获得的带(层A)预先通过以400瓦特min/m2施加电晕处理而进行处理以增加其表面张力。层A带覆盖了第一粘合剂层B的表面积的约100％。然后将可从Mondi商购的硅化纸(层E)(为超压延牛皮纸衬里的S型衬里)施加在层D和外部之间的粘合片上作为释放衬里。所得到的带具有以下结构：位于层B和外部之间的层A，其中层A是胶粘带的最上层；位于层A和层C之间的层B；位于层B和层D之间的层C；位于层C和层E之间的层D且层E位于层D和外部之间，其中层E是胶粘带的最下层。所有层A-E均基本上在其整个宽度上重叠。实施例1中的UHMWPE带(层A)的取向方向为负载方向。胶粘带在纵向的拉伸强度与胶粘带在横向的拉伸强度之比为21。表1示出了利用实施例1获得的胶粘带的拉伸强度的测量结果。表2示出了利用实施例1获得的胶粘带的剪切试验的测量结果。
实施例2
重复实施例1，唯一的区别是：以两步法获得胶粘带。在第一步中，将可以以商品名EK Ester 12/30从EK-Pack Folien商购的市售双层压板，其包含厚度为30微米(0.03mm)的LDPE热熔性粘合剂(层D)和厚度为12微米(0.012mm)的包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的层(层C)，施加在如上文生产包含UHMWPE的固态带之下所述而获得的带(层A)上，层A未通过施加电晕处理而进行处理。在第二步中，通过以400瓦特min/m2施加电晕处理来处理层A(一侧有层C-D)，以提高带(层A)的表面张力，然后施加厚度为0.04mm(40微米)的压敏粘合剂层(层B)，PSA为可以以商品名5015T从Nitto商购的改性丙烯酸酯粘合剂。然后将厚度为0.1mm的硅化纸(层E)施加在层B和外部之间的胶粘带的外侧作为释放衬里。胶粘带具有以下结构：位于层D和外部之间的层C，其中层C是胶粘带的最上层；位于层C和层A之间的层D；位于层D和层B之间的层A；位于层A和层E之间的层B，其中层E是胶粘带的最下层。所有层A-E均基本上在其整个宽度上重叠。实施例2中的UHMWPE带(层A)的取向方向为负载方向。胶粘带在纵向的拉伸强度与胶粘带在横向的拉伸强度之比为21。利用实施例1获得的胶粘带显示出与利用实施例1获得的胶粘带相似的拉伸强度(表1)。表2示出了利用实施例2获得的胶粘带的剪切试验的测量结果。
对比实验1(CE1)
分析如上文生产包含UHMWPE的固态带之下所述而获得的固态带，结果示于表1中。
对比实验2(CE2)
分析可以以名称No.443从Nitto商购的胶粘带。其是具有释放衬里和超高分子量聚乙烯各向同性膜基础的压敏胶粘带，并且包含厚度为0.17mm的丙烯酸粘合剂层。
对比实验3(CE3)
分析可以以名称No.4430从Nitto商购的胶粘带。其是具有释放衬里和超高分子量聚乙烯各向同性膜基材的压敏胶粘带，并且包含厚度为0.03mm的丙烯酸粘合剂层。
对比实验4(CE4)
分析可商购的胶粘带Duct带(CE3)。结果示于表2。
对比实验5(CE5)
分析可商购的胶粘带Marko superkraftband带(CE4)。结果示于表2。
对比实验6(CE6)
将5层可商购的胶粘带Duct带(CE3)施加在彼此之上，彼此重叠。这是为了利用商业胶粘带达到更高强度而进行的另一尝试。分析所得胶粘带。结果示于表2。
对比实验7(CE7)
将7层可商购的胶粘带Duct带(CE3)施加在彼此之上，彼此重叠。这是为了利用商业胶粘带达到更高强度而进行的另一尝试。分析所得胶粘带。结果示于表2。
对比实验8(CE8)
利用与本发明相同的胶粘带重复实施例1，但现在带层A的取向方向垂直于负载方向。
表1
表2
表1中的结果清楚显示：根据本发明的胶粘带(实施例1和实施例2)比CE 1的带坚固约25％。另外，与现有技术的胶粘带相比，根据本发明的胶粘带显示出更高的粘合表面之间的传递能力(表2)。此外，根据本发明的胶粘带的拉伸强度远高于商业胶粘带的拉伸强度。如果根据断裂时的平均剪切应力来判断，根据本发明的胶粘带相较于商业胶粘带改进了约十倍。即使通过施加5倍或7倍的商业胶粘带，这种胶粘带的载荷转移也远低于根据本发明的胶粘带的载荷转移。