JP2004501249A - ポリアクリレートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
・ ポリアクリレートを製造するための単量体混合物が一般式(I)の少なくとも1種のアクリル単量体を少なくとも70重量%含み、但し式中R1はHまたはCH3、R2はHまたは炭素数1〜20のアルキル鎖であり、該単量体を少なくとも1種のフリーラジカル反応開始剤の存在下においてフリーラジカル重合により重合連鎖移動剤としての少なくとも1種のチオエステルと共に重合させ、ここでポリアクリレートの平均分子量は250,000〜1,000,000g/モルであり、ポリアクリレートの分子量分布はMw/Mn<4であることを特徴とする方法。
Description
本発明は平均分子量が250,000g/モル〜1,000,000g/モルで狭い分子量分布をもつポリアクリレートの製造法に関する。
【0002】
被覆方法に関する技術的な発展が進んだため、圧感性接着剤(PSA)の分野においても新しい発展が常に要求されている。工業的にはPSAを製造するために溶媒を用いない被覆を行う高温熔融(ホットメルト)被覆法が次第に重要な意味をもつようになっている。何故ならば環境的な制限が次第に厳しくなっており、溶媒の価格も上昇しているからである。高温熔融被覆法はSIS接着剤に対しては既に現行の技術になっている。これとは対照的にアクリル系のPSAは大部分溶液から被覆される。この点に関しては平均分子量が大きすぎることが依然として問題になっている。何故なら、剪断強度が高いことは重要であるが、それによって流動粘度が急激に増加し、平均分子量が1,000,000g/モルよりも大きいアクリルの高温熔融物は熔融状態から処理を行うのが困難だからである。
【0003】
他方、低分子量のアクリルの高温熔融物は高温熔融被覆用のPSAとして既に実用に成功している(BASF AG、例えばUV 203 AC樹脂)。この場合アクリル化された光反応促進剤としてベンゾフェノン誘導体またはアセトフェノン誘導体をアクリル重合鎖の中に混入し、次いで紫外線を用いて交叉結合させる(米国特許5,073,611号)。しかしながら、平均分子量が低い(約250,000g/モル)結果として流動粘度が比較的低いにも拘わらず、このような系で得られる剪断強度は依然として満足すべきものではない。
【0004】
平均分子量が比較的高い(平均分子量が250,000〜1,000,000g/モル)アクリルPSAの製造には特殊な重合方法が必要である。重合は溶媒なしで行うことはできない。何故なら、或る時点において流動粘度が高くなり過ぎ、反応の進行が非常に遅くなるからである。残留した単量体は高温熔融被覆工程を妨害するであろう。従ってアクリル単量体は通常溶液中で重合させた後、濃縮押出し機中で濃縮を行う(ヨーロッパ特許0621 326B1号)。
【0005】
しかしこのアクリル系PSAには問題がある。何故なら、環境的な理由により例えば特殊な沸点をもったアルコールとアセトンのような溶媒混合物がしばしば使用されるからである(当業界の現状)。トルエンは発癌性の疑いがあり、従ってもはや使用されていない。溶媒混合物は濃縮過程中において連続的な沸点を示さない原因となり、その結果0.5%(重合体に関する重量%)の割合まで溶媒を除去することは非常に困難である。従って唯1種の溶媒の中で1種の調節剤を使用してアクリレートを重合させることが試みられた。調節剤はゲル化を防ぎ、平均分子量を低下させ、初期過程において放出される熱を吸収し、分子量分布を低くし、しかも高い変化率を保証する機能を果たす。
【0006】
使用される調節剤は一般にチオール、アルコールまたはハロゲン化物、例えば四臭化炭素である(例えばH.−G.Elias著、”Makromolekule”,BasleのHuthig & Wepf Verlag 1990年発行、第5版参照のこと)。しかしハロゲン化物の調節剤の使用は環境的な配慮のために次第に減少している。チオールおよびアルコールは調節剤として適しており、濃度に依存して重合体の平均分子量を著しく低下させるが、分子量分布を著しく広くする。このことはアクリル系のPSAに対しては望ましくない。何故なら分子量が低すぎるポリアクリレートは急激に凝集力を減少させ、分子量が高すぎるポリアクリレートは熔融粘度のために高温熔融物として処理する上で妨害因子になるからである。
【0007】
これとは対照的に最近になって非常に狭い分子量分布をもつ多数の重合体を製造できる新しい重合方法が開発された(Macromolecules誌,1999年,32巻,5457〜5459頁;国際特許公開明細書98/01478)。しかしここに記載された重合体はすべて分子量が低い(<200,000g/モル)。さらにすべての場合変化率は90%よりかなり低い。残留単量体の割合および低い分子量の両方のために高温熔融法おいて、またPSAとして使用されていない。
【0008】
本発明の目的は、圧感性接着剤として使用できるほど十分に高い分子量をもち、しかも狭い分子量分布をもつ重合過程において高い変化率を達成することにより高温熔融法で処理できる能力を保持しているポリアクリレート組成物を提供することである。
【0009】
この目的は、驚くべきことに且つ当業界の専門家にも予測できないことには、主請求項記載の方法によって達成される。副請求項は該方法の更なる発展および該方法によって製造されるポリアクリレートの用途に関する。
【0010】
請求項1は、ポリアクリレートの製造法において、ポリアクリレートを製造するための単量体混合物が一般式
【0011】
【化4】
【0012】
但し式中R1はHまたはCH3、R2はHまたは炭素数1〜20のアルキル鎖である、
の少なくとも1種のアクリル単量体を少なくとも70重量%含み、該単量体を少なくとも1種のフリーラジカル反応開始剤の存在下においてフリーラジカル重合により重合調節剤としての少なくとも1種のチオエステルと共に重合させ、重合はポリアクリレートの平均分子量が250,000〜1,000,000g/モルになり、ポリアクリレートの分子量分布がMw/Mn<4になるように行われることを特徴とする方法に関する。
【0013】
フリーラジカル重合に対するフリーラジカル反応開始剤としては、アクリレートに対しこの目的に公知の任意の通常の反応開始剤を使用することができる。C−中心ラジカルの製造はHouben Weyl著、Methoden der Organischen Chemie,E 19a巻,60〜147頁に記載されている。これらの方法を同様に使用することができる。ラジカル原料の例は過酸化物、ヒドロパーオキシド、およびアゾ化合物である。典型的なラジカル反応開始剤の本発明を限定しない例としては、パーオキソジ硫酸カリウム、過酸化ジベンゾイル、クミンヒドロパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、過酸化ジ−t−ブチル、アゾジイソブチロニトリル、過酸化シクロヘキシルスルフォニルアセチル、過炭酸ジイソプロピル、過オクタン酸t−ブチル、およびベンズピナコールを挙げることができ、一好適具体化例においては反応開始剤は変化率を90%以上に増加させるように数段階に亙って加えられる。この方法により重合体の残留単量体含量は10重量%以下に減少する。残留単量体含量が低いためにポリアクリレートの性質は高温熔融法による以後の処理に関し著しく改善される。
【0014】
最初に加える反応開始剤は重合体中に側鎖を生じる傾向が低くなるように選ぶことが好ましい。そのグラフト化活性は、反応開始剤を加えた際の反応混合物の温度においてε<5の低いレベルであることが好ましい。絶対的なグラフト化活性(交叉結合の効率)は分解した反応開始剤100モル単位当たりの生成した化学的な側鎖の数として定義される。van DrumptおよびOosterwijk(Journal of Polymer Science,Polymer Chemistry Edition,14巻(1976年)1495〜1511頁)に倣い、反応開始剤の一定の溶液中の二量体を決定することによってこの数の値を規定することができる。またドイツ特許43 40 297 A1号参照のこと。
【0015】
反応開始剤の正確に0.1モル濃度の溶液をHe雰囲気下においてn−ペンタデカン中で分解させる。反応時間は選ばれた温度において個々の反応開始剤の半減寿命の10倍に相当するように選ぶ。これによって反応開始剤が完全に分解することが保証される。次いで生成したペンタデカン二量体の割合をGLC(ガスクロマトグラフ)によって測定する。百分率による割合εをグラフト化活性の目安にする。反応温度は通常その温度における試験反応開始剤の半減寿命が15分になるように選ばれる。グラフト化活性に対するε値が高いことはこの重合反応において反応開始剤が側鎖をつくる傾向が大きいことを意味し、εが小さいことは選択的に線状の重合体が生じることを意味する。
【0016】
一好適方法においては、工程の順序は次のようになる。
【0017】
・ 使用する反応溶液は少なくとも50%の濃度の単量体溶液であり、これに反応開始剤およびチオエステルが加えられている。
【0018】
・ フリーラジカル重合は50〜90℃の温度において行われる。
【0019】
・ 重合中側鎖を生じる傾向が少ない(主反応温度におけるε<5)フリーラジカル重合反応開始剤を用いて少なくとも1回バッチの反応を再開始させる。
【0020】
・ 必要に応じ重合体の粘度に従って反応溶液を希釈することにより反応を抑制する。
【0021】
・ 抑制された反応の再開始は、側鎖を生じる傾向が大きい(主反応温度におけるグラフト化活性ε>10)の反応開始剤を単量体混合物に関し最高2重量%使用して行なう。
【0022】
・ 重合は変化率が90%より、好ましくは95%より大きくなるまで行う。
【0023】
低いε値(ε<5)をもつ好適な反応開始剤は、そのラジカルが低いエネルギー含量をもっているために、もしあったとしても稀にしか重合鎖から水素を引き抜かないような反応開始剤である。この場合例えばアゾイソブチロジニトリルまたはその誘導体、例えば2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル(Vazo 67,DuPont)のようなアゾ系の反応開始剤が好適である。
【0024】
側鎖を生じる傾向が大きい(高いε値、ε>10)反応開始剤は比較的低温においても高いグラフト化収率を与える。この場合ビス(4−t−ブチルシクロへキシル)パーオキシジカーボネート(Perkadox 16,Akzo Chemie)、過酸化ジベンゾイル等を使用すると特に好適である。
【0025】
重合は有機溶媒の存在下において、或いは水または有機溶媒および/または水の混合物の存在下において行うことができる。重合用の溶媒としてはフリーラジカル重合に適した、または普通に使用されるすべての溶媒を用いることができ、アセトン、酢酸エチル、石油スピリット、トルエンまたはこれらの溶媒の任意の混合物が特に適している。溶媒はできるだけ少量で使用することが好ましい。変化率、温度および反応開始剤に依存して重合時間は6〜48時間である。
【0026】
製造された圧感性接着剤のポリアクリレートは平均分子量が250,000〜1,000,000g/モルである。この平均分子量はSECまたはGPCによって測定される。製造された(共)重合体は、一般に通常の調節剤を用いて同様に行われる重合で得られたものに比べ分子量分布が狭い。多分散度は4よりも小さいレベルまで減少させることができる。分子量分布が狭いために圧感性接着剤の流動粘度が減少し、高温熔融PSAは高温熔融物として著しく容易に処理できる(必要な熔融温度が低いほど濃縮の処理量は高い)。
【0027】
特に好適な一具体化例においては、使用するチオエステルは下記一般構造式の化合物から成っている。
【0028】
【化5】
【0029】
ここでRおよびR’は互いに独立に選ばれ、Rは下記の基(i)〜(iv)の中の一つの基、R’は下記の基(i)〜(iii)の中の一つの基である。
【0030】
(i)それぞれ直鎖または分岐したC1〜C18−アルキル、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル;アリール、フェニル、ベンジル、脂肪族または芳香族の複素環式の基、
(ii)
【0031】
【化6】
【0032】
ここでR1およびR2は基(i)とは独立に選ばれる基である。
【0033】
(iii)−S−R3、−S−C(S)−R3
ここでR3は基(i)および(ii)とは独立に選ばれる基である。
【0034】
(iv)−O−R3、−O−C(O)−R3
ここでR3は基(i)および(ii)とは独立に選ばれる基である。
【0035】
従って調節剤としてジチオエステルおよびトリチオカーボネートを使用することが好ましい。
【0036】
このようにして選ばれた方法の結果として、所望のPSA特性をもった圧感性接着剤を非常に効果的に製造することができる。
【0037】
本発明方法の一具体化例においては、使用する単量体はさらに最高30重量%の割合でビニル化合物、特に下記の群から選ばれ1種またはそれ以上のビニル化合物を含んでいる。ビニルエステル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、エチレン型不飽和の炭化水素のニトリル。このようなビニル化合物の例としては酢酸ビニル、N−ビニルフォルムアミド、ビニルピリジン、アクリルアミド、アクリル酸、エチルビニルエーテル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、マレイン酸無水物、およびスチレンを挙げることができるが、これらのリストは本発明を不必要に限定するものではない。また上記の範疇の中に入るすべての他のビニル化合物、および上記の化合物の種類の一つに入らなかった他のすべてのビニル化合物も使用することができる。
【0038】
非常に好適な一方法においては、本発明方法において最初に単量体溶液に加えられる反応開始剤は側鎖を生成する傾向が低い(反応溶液の主温度におけるグラフト化活性ε<5)反応開始剤である。反応開始剤は好ましくは単量体混合物に関して0.001〜1重量%、さらに好ましくは0.05重量%の割合で使用される。
【0039】
本発明方法のさらに他の有利な変形においては、チオエステルは0.001〜5重量%、特に0.025〜0.25重量%の割合で使用される。本発明の意味においてフリーラジカル対チオエステルのモル比は50:1〜1:1、特に10:1〜2:1の範囲である場合に特に有利である。
【0040】
圧感性接着剤として本発明によりつくられたポリアクリレートの使用に対しては、ポリアクリレートは随時少なくとも1種の樹脂と配合することによって最適化される。添加する粘着化樹脂としては例外なく既に公知の文献に記載されたすべての樹脂を使用することができる。挙げることができる代表的なものはピネン樹脂、インデン樹脂およびロジン、それらの不均化、水素化、重合化、エステル化誘導体および塩、脂肪族および芳香族炭化水素樹脂、テルペン樹脂およびテルペン−フェノール樹脂、C5樹脂、C9樹脂、および他の炭化水素樹脂である。これらの樹脂および他の樹脂の任意所望の組み合わせを使用し、需要に従い得られる接着剤の性質を設定することができる。一般に、対応するポリアクリレートと相容性のある任意の(可溶性)樹脂を使用することができる。特にすべての脂肪族、芳香族およびアルキル芳香族炭化水素樹脂、簡単な単量体をベースにした炭化水素樹脂、水素化された炭化水素樹脂、官能基をもった炭化水素樹脂、および天然樹脂を挙げることができる。当業界の現状に関してはDonatas Satasによる”Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology”(van Nostrand、1989年発行)の明確な文献を参照されたい。
【0041】
さらに他の有利な発展においては、PSAを1種またはそれ以上の可塑剤、例えば低分子量のポリアクリレート、フタレート、ポリ(エチレングリコール)またはアミノ官能基をもったポリ(エチレングリコール)、或いは可塑剤樹脂と混合する。好適なさらに他の好適な発展においては、アクリル高温熔融物に対して燐酸塩/ポリ燐酸塩を使用する。
【0042】
アクリルの高温熔融物はさらに1種またはそれ以上の添加剤、例えば老化防止剤、光安定剤、オゾン防止剤、脂肪酸、樹脂、造核剤、膨張剤、配合剤および/または促進剤と配合することができる。
【0043】
高温熔融物にはさらに1種またはそれ以上の充填剤、例えば繊維、カーボンブラック、酸化亜鉛、二酸化チタン、中空または中の詰まったガラスの(マイクロ)ビーズ、他の材料からつくられたマイクロビーズ、シリカ、珪酸塩および白亜と混合することができ、ブロック化しないイソシアネートを添加することも可能である。
【0044】
特にPSAとして使用するため、本発明方法においてポリアクリレートを選択的に溶液からフィルムとして支持材または裏地材料に被覆することが有利である。
【0045】
本発明方法の他の有利な発展の一つは、上記のようにしてつくられたポリアクリレートを濃縮し、溶媒含量が2重量%より少ないポリアクリレート組成物をつくる工程を含んでいる。この工程は濃縮押出し機で行うことが好ましい。この方法の有利な一変形においては、次にポリアクリレート組成物を高温熔融組成物としてフィルムの形で支持材または裏地材料に被覆する。
【0046】
本発明の後の二つの変形法に対し、例えば接着テープに対して使用される好適な裏地材料は通常使用される当業界の専門家には馴染み深い材料、例えばフィルム(ポリエステル、PET、PE、PP、BOPP、PVC)、不織布、発泡体、織物および織物シート、並びに剥離紙(グラシン、HDPE、LDPE)である。このリストは全部を包含するものではない。
【0047】
PSAの使用に対してはポリアクリレートを交叉結合させた後、支持材または裏地材料に被覆することが特に有利である。この目的に対してはPSAテープをつくるために随時上記重合体を交叉結合剤と配合する。交叉結合は熱的に或いは高エネルギー輻射線により誘起することが有利であり、後者の場合、特に電子ビームを使用するか、或いは適切な光反応開始剤を加えた後紫外線を用いる。
【0048】
本発明による好適な輻射線で交叉結合させた物質には例えば二官能性または多官能性のアクリレートまたは二官能性または多官能性のウレタンアクリレート、二官能性または多官能性のイソシアネート、或いは二官能性または多官能性のエポキシドが含まれる。金属キレート化合物も非常に有利に使用できる。しかしこの場合当業界の専門家に馴染みでありポリアクリレートを交叉結合させ得る任意の他の二官能性または多官能性の化合物を使用することができる。
【0049】
適当な光反応開始剤には好ましくはNorrishのI型およびII型の開裂剤が含まれる。両方の種類のいくつかの可能な例にはベンゾフェノン誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンジル誘導体、ベンゾイン誘導体、ヒドロキシアルキルフェノン誘導体、フェニルシクロへキシルケトン誘導体、アントラキノン誘導体、チオキサンソン誘導体、トリアジン誘導体、またはフルオレン誘導体があるが、このリストは完全なものではない。
【0050】
特許請求の範囲には圧感性接着剤として本発明方法によってつくられたポリアクリレートの使用も請求されている。特に有用な使用は上記の方法で製造されたポリアクリレートPSAの接着テープとしての使用である。この場合ポリアクリレートPSAは支持材の片側または両側に被覆することができる。
【0051】
(実施例)
試験方法
製造されたPSAの接着性および一般的性質を下記の試験法を使用して評価した。
【0052】
180°接合強度試験(試験A)
ポリエステルにフィルムとして被覆されたアクリルPSAの20mmの細片を鋼板に被覆する。PSA細片を2kgの錘りを用いて2回基質の上に圧し付ける。次いで接着テープを直ちに基質から300mm/分の速度、180°の角度でで引きはがす。鋼板をアセトンで2回、イソプロパノールで1回洗滌する。結果をN/cm単位で報告し3回の測定値の平均をとる。すべての測定は室温で行った。
【0053】
剪断強度(試験B)
接着テープの13mmの細片を、予めアセトンで3回、イソプロパノールで1回洗滌した滑らかな鋼板に被覆する。被覆面積は20×13mm(長さ×幅)であった。2kgの被覆圧をかけて鋼の支持材の上に接着テープを4回圧し付ける。80℃において接着テープに1kgの錘りを固定し、また室温において1kgまたは2kgの錘りを固定した。測定した剪断安定時間は分単位で報告する。これは3回の測定値の平均に相当している。
【0054】
残留単量体含量(試験C)
残留単量体含量は使用したPSAを液体で抽出した後毛管クロマトグラフ法で化学的に決定した。
【0055】
レオロジー(試験D)
測定はRheometrics社製のDynamic Stress Rheometer instrumentを用いて行った。0.1〜100ラジアン/秒の周波数範囲を25℃において走査した。温度の掃引は−25〜130℃の温度範囲で10ラジアン/秒で行った。すべての実験は平行板の配置で行った。
【0056】
ゲル透過クロマトグラフGPC(試験E)
平均分子量Mwおよび多分散度PDは次の方法で決定した。使用した溶離剤は0.1容積%のトリフルオロ酢酸を含むTHFであった。測定は25℃で行った。使用したプレカラムはPSS−SDV,5μ,103Å、内径8.0mm×50mmであった。分離はやはりそれぞれ内径8.0mm×300mmのPSS−SDV,5μ,103、105および106を用いて行った。試料の濃度は4g/リットル、流速は1.0ml/分であった。PMMAの標準に対して測定を行った。
【0057】
調節剤の調製
Houben Weyl著、Methoden der Organischen Chemie,第4版、E5巻、第1部、912頁およびその中に引用された文献記載の方法でジチオ安息香酸ベンジルを合成した。13.78g(85.0ミリモル)のGDIおよび10.0g(81.ミリモル)の安息香酸を100mlの無水DMFの中で−10℃において2時間水分を存在させずに撹拌する。次いで10ml(85ミリモル)のベンジルメルカプタンを加え、この混合物を−10℃において1時間撹拌する。100mlの酢酸エチルを加えた後、この混合物を飽和NaCl溶液で洗滌し、硫酸マグネシウム上で乾燥し、回転蒸発器の中で処理し、酢酸エチルを除去し、減圧下において濃縮する。結晶化させて11.64g(収率62%)のチオエステルの無色針状結晶を得た。このチオエステルはこれ以上精製せずにジチオエステルの製造に使用される。
【0058】
11.32g(49.6ミリモル)のチオエステルおよび20.37g(50.36ミリモル)のLawesonの試薬を150mlの無水トルエンの中で110℃において17時間撹拌した。反応混合物を室温において一晩放置した後、過剰のLaweson試薬を吸引して抜き取り、残りの生成物を回転蒸発器中で処理してトルエンを除去した。溶離剤のジクロロメタン/石油エーテル(1:1)を使用し、シリカゲル60(Merck)を充填した分離カラム上でジチオエステルを精製した。溶離剤を蒸発させた後、11.79gのジチオエステルを分離した(収率97%)。
【0059】
1H−NMR(CDCI3)δ(ppm):7.94〜7,99(d,2H),7.24〜7.49(m,8H),4.57(s,2H)。
【0060】
ビス−2,2’−フェニルエチルチオカーボネートは臭化2−フェニルエチルを原料とし二硫化炭素および水酸化ナトリウムを用い、Synth.Communications誌、18巻(13号),1531〜1536頁,1988年記載の方法に従って合成した。蒸溜後の収率72%。
【0061】
1H−NMR(CDCI3)δ(ppm):7.20〜7.40(m,10H),1.53,1.59(2×d,6H),3.71,3.81(2×m,2H)。
【0062】
実施例製品の製造法
実施例1
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に4gのアクリル酸、4gのマレイン酸無水物、32gのN−t−ブチルアクリルアミド、180gのアクリル酸2−エチルヘキシル、180gのアクリル酸n−ブチル、150gのアセトンおよび0.2gのジチオ安息香酸ベンジルを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後この混合物を150gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0063】
実施例2(対照例)
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に4gのアクリル酸、4gのマレイン酸無水物、32gのN−t−ブチルアクリルアミド、180gのアクリル酸2−エチルヘキシル、180gのアクリル酸n−ブチル、および150gのアセトン/イソプロパノール(97:3)を装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を150gのアセトン/イソプロパノール(97:3)で希釈した。6時間後および8時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。12時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0064】
実施例3(対照例)
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に4gのアクリル酸、4gのマレイン酸無水物、32gのN−t−ブチルアクリルアミド、180gのアクリル酸2−エチルヘキシル、180gのアクリル酸n−ブチル、および150gのアセトンを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後バッチはゲル化し、重合を終結させた。
【0065】
実施例4
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に4gのアクリル酸、4gのマレイン酸無水物、32gのN−t−ブチルアクリルアミド、180gのアクリル酸2−エチルヘキシル、180gのアクリル酸n−ブチル、150gのアセトンおよび0.5gのドデカンチオールを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を150gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0066】
実施例5
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に4gのアクリル酸、4gのマレイン酸無水物、32gのN−t−ブチルアクリルアミド、180gのアクリル酸2−エチルヘキシル、180gのアクリル酸n−ブチル、150gのアセトンおよび0.6gのジチオ酢酸エチルを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を150gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0067】
実施例6
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に4gのアクリル酸、4gのマレイン酸無水物、32gのN−t−ブチルアクリルアミド、180gのアクリル酸2−エチルヘキシル、180gのアクリル酸n−ブチル、150gのアセトンおよび0.4gのビス−2,2’−フェニルエチルチオカーボネートを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を150gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0068】
実施例7
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に8gのアクリル酸、4gのアクリル酸メチル、40gのN−t−ブチルアクリルアミド、348gのアクリル酸2−エチルヘキシル、175gのアセトンおよび0.2gのジチオ安息香酸ベンジルを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を175gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0069】
実施例8
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に8gのアクリル酸、4gのアクリル酸メチル、40gのN−t−ブチルアクリルアミド、348gのアクリル酸2−エチルヘキシル、175gのアセトンおよび0.5gのドデカンチオールを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を175gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0070】
実施例9
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に12gのアクリル酸、194gのアクリル酸2−エチルヘキシル、194gのアクリル酸t−ブチル、175gのアセトンおよび0.2gのジチオ安息香酸ベンジルを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を175gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0071】
実施例10
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に12gのアクリル酸、194gのアクリル酸2−エチルヘキシル、194gのアクリル酸t−ブチル、175gのアセトンおよび0.5gのドデカンチオールを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を175gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0072】
実施例11
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に12gのアクリル酸、32gのアクリル酸t−ブチル、360gのアクリル酸2−エチルヘキシル、175gのアセトンおよび0.2gのビス−2,2’−フェニルエチルチオカーボネートを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を175gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0073】
実施例12
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に8gのアクリル酸、32gのアクリル酸t−ブチル、360gのアクリル酸2−エチルヘキシル、175gのアセトンおよび0.5gのドデカンチオールを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を175gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。試験法CおよびEにより重合体を分析した。
【0074】
実施例13
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に28gのアクリル酸、60gのアクリル酸メチル、312gのアクリル酸2−エチルヘキシル、200gのアセトンおよび0.2gのビス−2,2’−フェニルエチルチオカーボネートを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を200gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。次に100gのPSA(固体部分に関し)を0.5重量部のアルミニウムトリアセチルアセトネートと混合し、溶液からプライマーを施したPETの支持材に被覆し、120℃で10分間乾燥する。被覆速度は50g/m2であった。接着特性を試験法AおよびBにより評価した。
【0075】
実施例14
フリーラジカル重合に通常使用される2リットルのガラス製反応器に40gのアクリル酸、360gのアクリル酸2−エチルヘキシル、200gのアセトンおよび0.2gのビス−2,2’−フェニルエチルチオカーボネートを装入する。撹拌しながら窒素ガスを反応器に45分間通し、反応器を58℃に加熱した後、0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。1時間反応させた後、0.2gのVazo 52TM(DuPont)を加え、1.30時間後に0.4gのVazo 52TMを、2時間後に0.6gのVazo 52TMを加えた。2.5時間の反応時間の後、さらに0.2gのアゾイソブチロニトリル(AIBN)を加えた。4時間後、この混合物を200gのアセトンで希釈した。24時間後および36時間後、0.4gのPerkadox 16TM(Akzo)をそれぞれ加えた。48時間の反応時間後、重合を終結させ、バッチを室温に冷却した。次に100gのPSA(固体部分に関し)を0.5重量部のアルミニウムトリアセチルアセトネートと混合し、溶液からプライマーを施したPETの支持材に被覆し、120℃で10分間乾燥する。被覆速度は50g/m2であった。接着特性を試験法AおよびBにより評価した。
【0076】
結果
実施例1、2および4、5並びに6の接着剤の評価に対し、試験法AおよびBを行った。120℃において10分間乾燥した後50g/m2の被覆速度においてこの実施例を溶液からプライマーを施したPETに被覆した。この実施例の製品は230kVの加速電圧で異なった照射量を用いEBを使用して交叉結合させた(交叉結合からのEB単位)。
【0077】
重合の結果を表1に示す。
【0078】
【表1】
【0079】
表1は、純粋な溶媒中の重合(実施例3)には問題があることを示している。高い変換率を得るためには、比較的多量の反応開始剤が必要であり、この場合丁度4時間の反応時間後バッチはゲル化するので重合を終結させたなければならない。実施例1、2および4の重合は調節剤がゲル化を防ぎ、同時に多数の段階でかつ種々の反応開始剤を用いて反応を開始させることにより98%よりも高い変化率がなお達成されることを示している。それにも拘わらず例えばイソプロパノールのようなアルコールは極めて限られた適用性しかもっていない。何故ならばこの調節剤はPSAの中に混入され、従って溶媒の中に残るからである。濃縮して高温熔融を行うためには低圧で溶媒混合物を蒸溜し去る必要がある。この場合沸点が変化する結果処理量は著しく減少する。他方チオールおよびジチオエステル(実施例1、4、5および6)は重合過程中に重合体の中に混入され、濃縮工程に悪影響を与えない。これらの基準に加えて達成し得る平均分子量および分子量分布(分散度)も接着特性に対して極めて重要である。実施例1、5および6は、チオエステルが最も効率的な調節剤であり、従って対応するポリアクリレートPSAに対し最低の多分散度が得られる。
【0080】
接着特性にに対する多分散度の効果を表2に示す。
【0081】
【表2】
【0082】
ジチオ安息香酸ベンジルは他の重合調節剤に比べて最大の剪断強度を与える。平均分子量は実施例番号2および4では実質的に等しいから、凝集力が増加した積極的な効果は分子量分布が狭いことに帰すことができる。さらに実施例5および6は、チオエステルで調節した結果平均分子量が低い場合でもアクリルPSAをつくることができることを示しており、これは分子量分布が狭いために、通常の方法で調節された平均分子量が大きい実施例2および4よりもなお大きな剪断強度をもっている。
【0083】
本発明の調節剤を使用することは他の実施例によっても下記のように支持される。
【0084】
実施例7〜12の接着性試験に対しては方法AおよびBを使用した。実施例7〜12は高温において大気圧よりも低い圧力で溶媒を除去し、約135℃においてProels製の溝孔からプライマーを施したPETの裏地に50g/m2の被覆速度で高温熔融物として(熔融状態から)被覆を行った。方法Dを用いて流動粘度を決定した。次にこれらの実施例では異なった照射量のEBを用い加速電圧230kVで交叉結合させた(CrosslinkingのEBユニット)。
【0085】
重合の結果を表3に示す。
【0086】
【表3】
【0087】
表3は、重合度が著しく低い場合、ジチオエステルで調節したアクリルPSAの多分散度はチオールで調節した接着剤の多分散度よりも十分低い値まで低下することを示している。またトリチオカーボネートは効率的な調節剤として使用できる(実施例11)。異なった開始段階でAIBN、Vazo 52TM、およびPerkadox 16TMを加えた結果、すべての反応において変化率は99%よりも大きくなっている。接着剤としての評価に対しては試料を熔融物から被覆し、試験Dによって流動粘度を決定した。対応する結果を表4に示す。
【0088】
【表4】
【0089】
流動粘度は個々のポリアクリレートの多分散度と関連している。分子量分布が狭く分子量が低い結果として流動粘度は低下し、従ってPSAは遥かに容易に熔融物から被覆される。他の有利な特徴は、ジチオエステルまたはジチオカーボネートで調節された重合体がチオールで調節された組成物に比べ剪断試験において大きな凝集力を示すことである。接合強度は分子量分布によって実質的に影響を受けない。
【0090】
次に実施例11および12の結果を評価を説明する。表5はトリチオカーボネートで調節されたアクリルPSAの溶液からの接着性を示す。この試料はアルミニウムキレートを用いて熱的に交叉結合させた。この接着剤の凝集力が大きいことは、溶液から被覆するための通常のポリアクリレートにも本発明の調節剤が適していることを示している。
【0091】
【表5】
Claims (11)
- ・ 使用する反応溶液は反応開始剤およびチオエステルが加えられた少なくとも50%濃度の単量体溶液であり、
・ フリーラジカル重合は50〜90℃の温度範囲内で行われ、
・ 重合中側鎖を生じる傾向が少ないフリーラジカル重合反応開始剤(主反応温度におけるグラフト化活性ε<5)を用いてバッチの反応を少なくとも1回再開始させ、
・ 必要に応じ重合体の粘度に従って反応溶液を希釈することにより反応を抑制し、
・ 抑制された反応の再開は、側鎖を生じる傾向が大きい反応開始剤(主反応温度においてグラフト化活性ε>10)を単量体混合物に関して最高2重量%用いて行い、
・ 重合は変化率が90%より、好ましくは95%より大きくなるまで行う
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 使用するチオエステルは下記一般式
(i)それぞれ直鎖または分岐したC1〜C18−アルキル、C2〜C18−アルケニル、C2〜C18−アルキニル;アリール、フェニル、ベンジル、脂肪族および芳香族の複素環基、
(ii)
(iii)−S−R3,−S−C(S)−R3であり、ここでR3は群(i)および(ii)から選ばれた基、および
(iv)−O−R3,−O−C(O)−R3であり、ここでR3は群(i)および(ii)から選ばれた基、
であることを特徴とする請求項1または2記載の方法。 - 単量体混合物は最高30重量%のビニル化合物、特にビニルエステル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、エチレン型不飽和炭化水素のニトリルから成る群から選ばれる1種またはそれ以上のビニル化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 最初に単量体混合物に加える反応開始剤は側鎖を生じる傾向が少ない反応開始剤(主反応温度におけるグラフト化活性ε<5)であるか、および/または該反応開始剤は単量体混合物に関して0.001〜1重量%、好ましくは0.05重量%で使用されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- チオエステルは単量体混合物に関し0.001〜5重量%、特に0.025〜0.25重量%の割合で使用されるか、および/またはフリーラジカル反応開始剤対チオエステルのモル比が50:1〜1;1、特に10:1〜2:1であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜6の1つに記載のポリアクリレートを溶液からフィルムとして支持材または裏地材料に被覆することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- このようにしてつくられたポリアクリレートを濃縮して溶媒含量が2重量%より少ないポリアクリレート組成物をつくり、次ぎにこれを高温熔融物として支持材または裏地材料にフィルムとして被覆することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 支持材または裏地材料に被覆されたポリアクリレート・フィルムを、特に熱的方法により、交叉結合させることを特徴とする請求項4または5記載の方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の方法でつくられたポリアクリレートの圧感性接着剤としての使用。
- 請求項10記載のポリアクリレート圧感性接着剤が支持材の片面または両面に被覆されていることを特徴とする接着テープ。
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