JP2004505164A - P(b)−p(a/c)−p(b)構造を有するブロック共重合体が基になった接着性材料 - Google Patents
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Abstract
本発明は、各ブロック共重合体が中心の共重合体ブロックP(A/C)と末端の重合体ブロックP(B)で構成されている一般型P(B)−P(A/C)−P(B)で表されるブロック共重合体が基になった接着性材料に関する。本発明は、P(A/C)が単量体AとCから作られた0℃から−80℃のガラス転移温度を示す共重合体を表し、成分Cがラジカル重合反応に不活性な様式で挙動しかつ前記ブロック共重合体の凝集力を向上させる目的用いられる少なくとも1種の官能基を含有し、P(B)が単量体Bから作られた20℃−175℃のガラス転移温度を示す重合体を表し、重合体ブロックP(B)が共重合体ブロックP(A/C)に不溶でありかつP(B)とP(A/C)が混ざり合わないことを特徴とする。
Description
【0001】
本発明は、一般型P(B)−P(A/C)−P(B)のブロック共重合体が基になった感圧接着剤(pressure sensitive adhesives)に関する。
【0002】
感圧接着剤(PSA)の分野で被覆技術の技術的進展が継続して起こっていることは新しい進展が継続して求められていることを意味する。本産業では環境規制が益々厳しくなってきておりかつ溶媒の価格が高くなり続けていることから、PSAを製造する時に無溶媒被覆技術を用いるホットメルト(hotmelt)方法の重要性が増大してきている。従って、PSAテープ製造操作から溶媒をできるだけ排除すべきである。それに関連してホットメルト技術が導入されたことから接着剤に課せられる要求が更に大きくなってきている。特にアクリル系(acrylic)PSAが改良の目的で非常に広範に調査された主題である。高いレベルの産業用途では、透明性および気候安定性が理由でポリアクリレートが好適である。しかしながら、アクリル系PSAは、そのような利点に加えてまたせん断強度および結合強度に関する厳格な要求も満足させる必要がある。ポリアクリレートに高い分子量と高い極性を持たせることに加えてそれを後で効率良く架橋させると、そのようなプロファイル(profile)の要求が満たされる。しかしながら、そのように高いせん断強度を有する極性PSAはホットメルト押出し加工機操作にあまり適さないと言った欠点を有する、と言うのは、塗布温度を高くする必要がありかつ更に押出し加工機内で起こるせん断によって重合体の分子量が低くなってしまうからである。そのような損傷によって接着剤の特性のレベルが有意に低下してしまう。そのように接着剤に極性部分を持たせるとガラス転移温度が相対的に高くなることから一般に結合強度と粘着性が低くなってしまう。特にホットメルト被覆された(hotmelt−coated)アクリル系PSAが示すせん断強度は溶媒被覆された元々のPSAに比較して顕著に低い。従って、現時点では、PSAの押出し加工被覆(extrusion coating)を容易に行うことができるように流動粘度を下げることを目的としたいろいろな概念が調査されている。
【0003】
本産業は前記目的を達成するいろいろな概念を探求している。1つの可能性は、支持体に付着させるまでは粘度が低くて非極性のアクリル系接着剤を非常に効率良く架橋させることにある。電子供与基を含むアクリレートを共重合させると、それらはUVまたはEBC(EBC:電子ビーム硬化)で架橋させている間に生じるフリーラジカルを安定にする。その例は第三級アミン単量体[WO 96/35725]、第三ブチルアクリルアミド単量体[米国特許第5,194,455号]およびアクリル酸テトラヒドロフリル[EP 0 343 467 B1]である。有効なさらなる架橋概念は、紫外光開始剤を共重合でポリアクリレート鎖に組み込むことにある。例えば、ベンゾインのアクリレートを共重合用単量体として用いそして紫外光を用いて架橋を支持体上で起こさせることが行われた[DE 27 43 979 A1]。他方、米国特許第5,073,611号には、ベンゾフェノンおよびアセトフェノンが共重合性単量体として用いられている。
【0004】
放射線による化学架橋は二重結合を含有するポリアクリレートの場合に非常に効率良く起こる[米国特許第5,741,543号]。
【0005】
それとは対照的に、ホットメルト加工可能PSAではスチレン−イソプレン−スチレン(SIS)ブロック共重合体が普及している弾性重合体である[製造方法:米国特許第3,468,972号、米国特許第3,595,941号、PSA用途:米国特許第3,239,478号、米国特許第3,935,338号]。分子量を比較的低くしかつ特定の形態を持たせると良好な加工特性が達成される[EP 0 451 920 B1]。このようなPSAは、中央ブロックに二重結合が多数含まれていることから、光開始剤の存在下で紫外光を用いるか或は電子ビーム(EB)を用いることで非常に効率良く架橋し得る。
【0006】
それにも拘らず、そのような弾性重合体は欠点を有し、例えば酸素/オゾンを含有する大気中では紫外光の下で(言い換えれば昼光でも同様に)ひどい老化を起こすなどの欠点を有する。適用に非常に不利な別の特性は熱せん断強度が相対的に低い点にある。従って、そのようなPSAは屋外で比較的長期に渡って接着させる場合には適さずかつ温度が比較的高い範囲の用途にも適さない。このことはまた二重結合を少なくとも1つ含有する中央ブロックを有する他のブロック共重合体にも当てはまる[米国特許第5,851,664号]。
【0007】
老化、ホットメルト加工性、高い凝集力および放射線による効率良い化学架橋に関する問題の1つの解決法は、SIS重合体とポリアクリレートを組み合わせることで与えられた解決法である。従って、特許US H1,251には、アクリレートを含有するジエン共重合体をホットメルトで用いることが記述されているが、そのような共重合体も同様に二重結合が多数残存していることが理由で老化を起こし易い。
【0008】
米国特許第5,314,962号にA−B−Aブロック共重合体が接着剤用弾性重合体として記述されているが、それらが凝集力をもたらす基準(cohesion−forming criterion)として有するのはAドメイン(domain)の生成のみであり、従って、特に温度が高い時に高いせん断強度を示さない。
【0009】
EP 0 921 170 A1にもA−B−Aブロック共重合体が記述されており、そこでは、それに樹脂を添加することによる修飾を受けさせている。そこでは架橋が全く実施されておらず、その結果として、この場合に記述されたPSAのせん断強度も同様に非常に低い。
【0010】
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を示すとしても低い度合のみでありかつ凝集力向上の達成を可能にしそして特にホットメルト工程による加工に適しかつPSAとして用いるに有利な特性を失うことなくホットメルト接着剤として用いるに適したポリアクリレートが基になった改良感圧接着剤を提供することにある。
【0011】
本目的を本主請求項に明記する如き発明の感圧接着剤を用いて達成するが、これは驚くべきことでありかつ予想外のことである。副請求項は本感圧接着剤の改良態様、これらの製造方法およびこれらの使用に関する。
【0012】
従って、本主請求項は、一般型P(B)−P(A/C)−P(B)で表されるブロック共重合体[各ブロック共重合体は1つの中央共重合体ブロックP(A/C)と2つの末端重合体ブロックP/(B)で構成されている]が基になった感圧接着剤に関し、ここで、
・ P(A/C)は、単量体AとCから作られた0℃から−80℃のガラス転移温度を示す共重合体を表し、成分Cは、フリーラジカル重合反応に不活性な挙動を示しかつ前記ブロック共重合体の凝集力を向上させる働きをする少なくとも1種の官能基を有し、
・ P(B)は、単量体Bから作られた20℃から175℃のガラス転移温度を示す重合体を表し、
・ 重合体ブロックP(B)は共重合体ブロックP(A/C)に不溶でありかつブロックP(B)とP(A/C)は混和しない。
【0013】
本発明の意味で非常に有利には、個々のブロック共重合体P(B)−P(A/C)−P(B)の間の結合に伴って1つのブロック共重合体高分子の成分Cの官能基がさらなるブロック共重合体高分子と相互作用することで、前記共重合体P(A/C)の凝集力向上効果がもたらされる。
【0014】
この種類の結合は、本発明の意味で、単純に物理的引力から化学的反応に由来する結合(例えば共有結合、イオン結合、ファンデルワールス結合)に至る範囲のあらゆる結合である。ここでは、高分子またはこれに存在する側鎖の間のインターリンク(interlinks)、インターループ(interloops)、インターフック(interhooks)などもまた結合を構成する機能として働き得ると述べることができる。
【0015】
本発明の1つの有利な1番目の態様における成分Cは、双極子−双極子相互作用および/または水素結合を生じ得る官能基を少なくとも1つ含有し、この成分Cの官能基は、そのような双極子−双極子相互作用および/または水素結合、特にさらなるブロック共重合体との水素結合によって凝集力の向上をもたらす。この場合、成分Aの場合に比べてガラス転移温度が高くなる。
【0016】
本発明の非常に有利な2番目の態様は、成分Cの官能基が架橋反応を起こす能力を有し(これは適宜先行する活性化後のみであるが)そして成分Cの官能基がそのような架橋反応によって凝集力の向上をもたらす感圧接着剤を用いて与える態様である。
【0017】
そのような先行する活性化または架橋の開始を有利には供給するエネルギーに差を付けることで起こさせることができる。
【0018】
本感圧接着剤の1つの変形における成分Cの架橋性官能基は、放射線−化学架橋、特に紫外線照射または電子ビーム照射による架橋を起こし得る不飽和基である。
【0019】
この場合の成分Cの架橋性官能基は、非常に有利には、C−C二重結合を少なくとも1つ含む炭素原子数が3から20の不飽和アルキル基である。
【0020】
二重結合による修飾を受けているアクリレートでは、アクリル酸アリルおよびアクリレート化(acrylated)桂皮酸エステルが本発明の意味で特に有利である。
【0021】
成分Cとして、アクリル系単量体に加えて、また、(フリーラジカル)重合中に反応を起こさない二重結合を有するビニル化合物も非常に有利に使用可能である。特に好適な例はイソプレンおよびブタジエンである。
【0022】
架橋性基による修飾を受けている感圧接着剤のさらなる変形における成分Cの架橋性官能基は、熱エネルギーの影響下で架橋反応を起こし得る基である。
【0023】
前記2つの変形では、成分Cの架橋性官能基としてヒドロキシル、カルボキシル、エポキシ、酸アミド、イソシアナトまたはアミノ基を選択するのが非常に有利であることを確認した。
【0024】
成分Cとして、アクリル系単量体またはビニル単量体を単独または単量体Aと組み合わせて用いて共重合体ブロックP(A/C)のガラス転移温度を0℃未満にまで下げるのが好適である。本発明の方法の1つの有利な変法では、アクリル系単量体、特に下記の一般式
【0025】
【化3】
【0026】
[式中、R1=HまたはCH3であり、そして基−OR2は、本感圧接着剤の凝集力を向上させる官能基を表すか或は含有する]
に相当するアクリル系単量体を用いる。成分Cの例はアクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタアクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸、メタアクリル酸、メタアクリル酸メチル、アクリル酸t−ブチル、アリルアルコール、無水マレイン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、ベンゾインのアクリレート、アクリレート化ベンゾフェノン、アクリルアミド(例えばN−t−ブチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミドなど)、およびメタアクリル酸グリセリジルであるが、このリストは確定的ではない。
【0027】
これに関連して、
a)双極子−双極子相互作用および/または水素結合形成特性に関しては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸ばかりでなくまたアクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アリルアルコール、アクリルアミド、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタアクリル酸メチルを選択し、
b)高エネルギー放射線による架橋では、ベンゾインのアクリレート、アクリレート化ベンゾフェノンを選択し、
c)熱による架橋では、アクリル酸ヒドロエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタアクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸、メタアクリル酸、アリルアルコール、無水マレイン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、メタアクリル酸グリセリジルばかりでなくまた全てのアクリルアミドを選択する、
のが好適である。アクリル酸t−ブチルと例えばアクリル酸ステアリルを用いるとガラス転移温度の追加的上昇がもたらされる。その結果として生じる重合体は相対的に高い分子量と制限された可動性を示す。
【0028】
単量体Aとして、アクリル系単量体またはビニル単量体の使用が有利であり、特にそれらを単独または成分Cと組み合わせて用いて共重合体ブロックP(A/C)のガラス転移温度を0℃未満にまで下げるのが好適である。
【0029】
本発明の感圧接着剤の成分Aとして、下記の一般式:
【0030】
【化4】
【0031】
で描写可能な1種以上の化合物を用いるのが非常に有利である。ここで、RI=HまたはCH3であり、基R2は、炭素原子数が4から14の分枝もしくは未分枝の飽和アルキル基から成る群から選択される。
【0032】
本発明の感圧接着剤の成分Aとして優先的に用いるアクリル系単量体には、炭素原子数が4から14、好適には炭素原子数が4から9のアルキル基を有するアクリル酸エステルおよびメタアクリル酸エステルが含まれる。具体例は、下記のリストで限定することを望むものでないが、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸n−ヘプチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸n−ノニルおよびそれらの分枝異性体、例えばアクリル酸2−エチルヘキシルなどである。
【0033】
単量体Aとして追加的に場合により下記の群のビニル単量体を用いることも可能である:ビニルエステル、ビニルエーテル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、α位に芳香環を有するビニル化合物およびα位に複素環を有するビニル化合物。
【0034】
ここでも再び排他的でない下記のいくつかの例を挙げることができる:酢酸ビニル、ビニルホルムアミド、ビニルピリジン、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。
【0035】
成分Bとして、共重合体ブロックP(A/C)と一緒になって2相ドメイン(2−phase domain)構造を形成し得る単量体を選択するのが好適である。それにはブロックP(B)とブロックP(A/C)が混和しないことが前提条件である。そのような2相ドメイン構造の中に異なる(およびまた適宜同じ)鎖を有するP(B)ブロックが互いに混ざり合っている領域を生じさせる。そのようなドメインは、公知のように、P(A/C)マトリックスの中に埋め込まれている。この種類の2相ドメイン構造物は特徴的にガラス転移温度を2つ示す。
【0036】
異なる特性を有する2つの相が生じるように軟質ブロックP(A/C)の横側に硬質ブロックP(B)を生じさせる。
【0037】
成分Bとして使用可能な化合物の有利な例は、ビニル芳香族、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸シクロヘキシル、メタアクリル酸イソボルニルである。成分Bの特に好適な例はメタアクリル酸メチルおよびスチレンである。
【0038】
そのようなブロック共重合体P(B)−P(A/C)−P(B)の好適なさらなる特徴は、その分子量が5,000から600,000g/モル、より好適には10,000から300,000g/モルの範囲である点にある。重合体ブロックP(B)の分率を有利にはブロック共重合体全体の10から60重量パーセント、より好適には15から40重量%の範囲にする。成分Aに対する成分Cの重量分率を非常に有利には0.1から20、より好適には0.5から5の範囲にする。
【0039】
本発明のブロック共重合体の調製では、フリーラジカル機構に従って進行する如何なる成長制御(controlled−growth)重合も使用可能であり、例えばATRP(原子移動ラジカル重合)、ニトロキサイドまたはTEMPO(2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシピロリジニルオキシル)および/またはこれの誘導体で制御する重合、またはRAFT方法[迅速添加フラグメンテーション(rapid addition−fragmentation)連鎖移動]などによる重合も使用可能である。この調製では、例えば、1番目の段階で単量体AとCの(共)重合を開始させた後に2番目の段階で成分Bを共重合させて末端ブロック(II)の導入をもたらす二官能開始剤を用いることができるが、この場合、任意選択として、中間体を単離することも可能である。以下に示す反応式中のI−R−Iは官能基Iを含有する二官能開始剤を表す。
【0040】
【化5】
【0041】
加うるに、巨大単量体P(B)−P(A/C)*(III)をフリーラジカルで再化合させることでトリブロック共重合体を生じさせることも可能である。
【0042】
【化6】
【0043】
そのようなブロック共重合体の重合では、フリーラジカルを制御する目的でニトキサイドである調節剤(regulators)を用いるのが好適である。この重合を1種以上の有機溶媒の存在下および/または水の存在下または無溶媒で実施してもよい。溶媒の使用量をできるだけ少なくするのが好適である。重合時間は変換率および温度に応じて6から48時間の範囲である。
【0044】
溶液重合の場合に用いる好適な溶媒は、飽和カルボン酸のエステル(例えば酢酸エチル)、脂肪族炭化水素(例えばn−ヘキサンまたはn−ヘプタン)、ケトン(例えばアセトンまたはメチルエチルケトン)、特別な沸点を示すスピリット、またはこのような溶媒の混合物である。重合を水性媒体または有機溶媒と水性溶媒の混合物中で行う場合には、乳化剤および重合用安定剤を添加するのが好適である。用いる重合開始剤にはラジカルを発生する通常の化合物、例えば過酸化物、アゾ化合物およびペルオキソ硫酸塩などが含まれる。また、開始剤の混合物の使用も卓越して適する。フリーラジカルの安定化では、タイプ(IVa)または(IVb)のニトロキサイド:
【0045】
【化7】
【0046】
[ここで、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、互いに独立して、下記の化合物または原子を表す:
i)ハライド、例えば塩素、臭素またはヨウ素など、
ii)飽和、不飽和および芳香族であってもよい炭素原子数が1−20の線状、分枝、環状および複素環式炭化水素、
iii)エステル−COOR9、アルコキサイド−OR10および/またはホスホネート−PO(OR11)2(ここで、R9、R10またはR11は群iiの基を表す)]
を用いる。
【0047】
化合物(IVa)または(IVb)はまた如何なる種類の重合体鎖に結合していてもよく、従って、それらを本ブロック共重合体合成時に巨大ラジカル(macroradicals)または巨大調節剤(macroregulators)として用いることも可能である。この種類の巨大分子は例えば重合操作中に生じ得る。
【0048】
重合を制御する調節剤として下記のリストの化合物を用いるのがより好適である:
・ 2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジニルオキシル(PROXYL)、3−カルバモイル−PROXYL、2,2−ジメチル4,5−シクロヘキシル−PROXYL、3−オキソ−PROXYL、3−ヒドロキシルイミン−PROXYL、3−アミノメチル−PROXYL、3−メトキシ−PROXYL、3−t−ブチル−PROXYL、3,4−ジ−t−ブチル−PROXYL、
・ 2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシピロリジニルオキシ(TEMPO)、4−ベンゾイルオキシ−TEMPO、4−メトキシ−TEMPO、4−クロロ−TEMPO、4−ヒドロキシ−TEMPO、4−オキソ−TEMPO、4−アミノ−TEMPO、2,2,6,6−テトラエチル−1−ピペリジニルオキシル、2,2,6−トリメチル−6−エチル−1−ピペリジニルオキシル、
・ N−t−ブチル−1−フェニル−2−メチルプロピルニトロキサイド、
・ N−t−ブチル−1−(2−ナフチル)−2−メチルプロピルニトロキサイド、
・ N−t−ブチル−1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキサイド、
・ N−t−ブチル−1−ジベンジルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキサイド、
・ N−(1−フェニル−2−メチルプロピル)−1−ジエチルホスホノ−1−メチルエチルニトロキサイド、
・ ジ−t−ブチルニトロキサイド、
・ ジフェニルニトロキサイド、
・ t−ブチル t−アミルニトロキサイド。
【0049】
さらなる制御重合方法として原子移動ラジカル重合(ATRP)を用いることも可能であり、この場合には、一官能性もしくは二官能性の第二もしくは第三ハロゲン化物を開始剤として用いるのが好適であり、そしてこのようなハロゲン化物のオブストラクション(obstruction)でCu、Ni、Fe、Pd、Pt、Ru、Os、Rh、Co、Ir、Cu、AgまたはAuの錯体を用いるのが好適である[EP 0 824 111、EP 0 826 698、EP 0 824 110、EP 0 841 346、EP 0 850 957]。ATRPのいろいろな可能性が米国特許第5,945,491号、米国特許第5,854,364号および米国特許第5,789,487号に記述されている。
【0050】
好適な製造変法としてRAFT方法[リバーシブルアディションフラグメンテーション(reversible addition−fragmentaion)連鎖移動]を実施する。このような方法はWO 98/01478およびWO 99/31144に詳述されている。ブロック共重合体を生じさせる時にはトリチオカーボネート[Macromolecules 2000、33、234−245]が特に有利に適切であり、この場合には、1番目の段階でタイプAおよびCの単量体をランダムに共重合させ、そしてその後に単離を行うか或は直接用いて、次に単量体Bを重合させる。
【0051】
感圧接着剤を生じさせる時、この上に記述したブロック共重合体を溶液または溶融物の状態で更に処理する。適切な溶媒は1種以上の有機溶媒である。感圧接着テープを製造する時、前記ブロック共重合体に有利には樹脂による修飾を受けさせる。使用可能な樹脂の例にはテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、C5およびC9炭化水素樹脂、ピネン樹脂、インデン樹脂およびロジンが含まれ、これらは単独または互いの組み合わせで使用可能である。しかしながら、原則として、相当するポリアクリレートP(A/C)に可溶なあらゆる樹脂を用いることができるが、特に、脂肪族、芳香族、アルキル芳香族炭化水素樹脂、純粋な単量体が基になった炭化水素樹脂、水添炭化水素樹脂、官能炭化水素樹脂およびまた天然樹脂の全部を挙げることができる。
【0052】
前記ブロック共重合体に含める樹脂の重量分率を好適には0から50重量%、より好適には20から40重量%の範囲にする。
【0053】
加うるに、場合により添加剤、例えば老化抑制剤、配合剤、光安定剤、オゾン保護剤、脂肪酸、可塑剤、核形成剤、発泡剤、促進剤および/またはいろいろな充填材(例えばカーボンブラック、TiO2、ガラスまたは他の材料の固体状もしくは中空球、核形成剤)を製造および/または加工操作過程中に添加してもよい。
【0054】
本発明の1つの有利な進展、特に2番目の有利な態様では、P(A/C)に可溶であるか或はP(A/C)に相溶し得る架橋剤物質を添加する。適切な架橋剤の例には、金属のキレート化合物、多官能イソシアネート、多官能アミンまたは多官能アルコールが含まれる。また、有利には多官能アクリレートを架橋剤として添加することも可能である。
【0055】
紫外光を用いて架橋を起こさせる場合の1つの有利な進展では、紫外光開始剤を前記ブロック共重合体に添加する。本発明の意味で非常に良好な効果で使用可能な有用な光開始剤は、ベンゾインのエーテル、例えばベンゾインメチルエーテルおよびベンゾインイソプロピルエーテルなど、置換アセトフェノン、例えば2,2−ジエトキシアセトフェノン(Ciba GeigyからIrgacure 651として入手可能)、2,2−ジメトキシ−2−フェニル−1−フェニルエタノン、ジメトキシヒドロキシアセトフェノンなど、置換アルファ−ケトール、例えば2−メトキシ−2−ヒドロキシプロピオフェノンなど、芳香族スルホニルクロライド、例えば2−ナフチルスルホニルクロライドなど、そして光活性オキシム、例えば1−フェニル−1,2−プロパンジオンの2−(O−エトキシカルボニル)オキシムなどである。
【0056】
本発明の方法が特に接着テープなどの製造にとって有利である1つのさらなる進展の特徴は、述べた態様および変法の全部に関して、本感圧接着剤を溶融物の状態で更に加工しそしてそれを特に支持体に塗布することにある。
【0057】
本文脈では、例えば接着テープ用の支持体材料として、技術者に良く知られている通常の材料、例えばフィルム(ポリエステル、PET、PE、PP、BOPP、PVC)、不織布、発泡体、織物および織りフィルムなど、そしてまた剥離紙(グラシン、HDPE、LDPE)などを用いることができる。このリストは決定的ではない。
【0058】
本発明のホットメルト感圧接着剤を架橋させる場合、これを、出力が例えば80から200W/cmの市販の標準的高圧もしくは中圧水銀ランプを用いて200−400nmの範囲の紫外線照射を短時間行うか或は70−140℃の範囲の温度の熱で架橋を起こさせるか或はイオン化放射線、例えば電子ビームなどによる硬化で達成する。紫外線による架橋では、ランプの出力をウエブ(web)の速度に適合させるか或はウエブの移動速度が遅い場合にはそれをある程度遮蔽することでそれが受ける熱応力を低くするのが適切であり得る。照射時間を個々のランプの構造および出力で管理する。
【0059】
本発明は、更に、そのようにして得た感圧接着剤を接着テープで用いることにも関し、この場合には、本アクリル系感圧接着剤を支持体の片面または両面に膜として存在させる。
【0060】
本発明の感圧接着剤は、異なる2種類の有利な態様を有する結果として、異なる特性を有する2つの群に分類分け可能である。即ち、1番目の有利な態様では、本質的に高分子間の物理的相互作用を通して凝集力の向上をもたらす。そのような凝集力の向上をもたらす操作が可逆的であるように熱エネルギーおよび/または水分の導入を通してそのような相互作用をなくさせることができる。2番目の有利な態様は架橋が化学的に不可逆的な点にあり、その結果として、本発明の相当する感圧接着剤は熱せん断強度に関して良好な特性を有することに加えて高い熱安定性を有することで区別される。本発明を従来技術と比較した時の実質的な利点は、官能基を適切に選択することで本発明の感圧接着剤が感圧接着剤の凝集力の可逆的向上から不可逆的向上に至る範囲を網羅する点にあり、その結果として、この感圧接着剤を個々の最終使用に最適に適合させることができる点にある。
【0061】
以下に示す多数の実施例の意図は本発明を説明することにあり、それに不必要な制限を受けさせることを決して望むものでない。
【0062】
アクリル系ホットメルト(acrylic hotmelts)で望まれる技術的接着特性の関数として、アクリル系単量体およびビニル系単量体の選択を用いる。量、比率およびパーセント分率は単量体の総量を基準にしている。
【0063】
ここで、実施例1.1から1.7に1番目の有利な態様を記述し、実施例2.1から2.12に本発明の2番目の有利な態様を記述する。
【0064】
(実施例)
試験方法
調製したPSAの技術的接着特性を評価する目的で下記の試験方法を用いた。試験では、ポリエチレングリコールテレフタレート製フィルム(実施例1から6)またはシリコン被覆(siliconized)剥離紙(実施例7から12)を接着剤で50g/m2の比率になるように覆った。
せん断強度(試験A1、A2、A3)
幅が13mmの接着テープ片を奇麗にしておいた滑らかな鋼表面に付着させた。付着面積は20mmx13mm(長さx幅)であった。その後、下記の手順を実施した:
試験A1:室温で1kgの重りを接着テープに固定しそしてこの重りが落下するまでの時間を記録した。
試験A2:室温で2kgの重りを接着テープに固定しそしてこの重りが落下するまでの時間を記録した。
試験A3:70℃で1kgの重りを接着テープに固定しそしてこの重りが落下するまでの時間を記録した。
【0065】
測定せん断安定性時間(shear stability times)の各々を分で記録し、これは3回行った測定の平均に相当する。
180゜結合強度試験(試験B)
幅が20mmのアクリレート感圧接着剤片をポリエステルに膜として塗布した後、これを鋼板に付着させた。2kgの重りを用いて前記PSA片を前記基質の上に2回押し付けた。その後直ちに前記接着テープを前記基質から180゜の角度で300mm/分で剥がした。前記鋼板をアセトンで2回そしてイソプロパノールで1回洗浄した。全ての測定を気候制御(climate−controlled)条件下室温で実施した。測定結果をN/cmで報告し、これは3回行った測定の平均である。
ローリングボール(Rolling ball)(試験C)
幅が25mmの接着剤片を測定用レールの上に試験接着剤付着側が下方に向くように置く。遮断具を解放するとV2A鋼で出来ている直径が11mmの測定用ボールが傾斜路を転がり落ちそして接着剤で覆っておいた水平領域を転がる。接着剤膜の上を移動した距離(mm)を粘着性の尺度として用いる。
ゲル指数(試験D)
注意深く乾燥させた後の無溶媒接着剤サンプルをポリエチレン製不織布(Tyvekウエブ)で出来ているパウチの中に入れて溶着させる。トルエンを用いた抽出を受けさせる前のサンプルの重量と抽出を受けさせた後のサンプルの重量の差、言い換えればトルエンに不溶な重合体の重量分率を用いてゲル指数を決定する。
サンプルの調製
使用したアクリレート、メタアクリレートおよびスチレンは商業的に入手可能である。ベンゾインのアクリレートの調製をDE 27 43 979 A1に従って行った。これらの単量体を使用する前に蒸留による精製を行った。
トリチオカーボネートの調製:
調節剤としてのトリチオカーボネート(V)の調製をMacromolecules 2000、33、243−245およびSynth.Commun.1988、18、1531−1536に従って行った。
【0066】
【化8】
【0067】
二官能アルコキシアミン(VI)の調製:
Journal of American Chemical Society、121、16、3904−3920、1999の実験指示に類似した手順に従った。1,4−ジビニルベンゼンとニトロキサイド(VI)を出発材料として用いた。
【0068】
【化9】
【0069】
ニトロキサイド(VII)(2,2,5−トリメチル−4−フェニル−3−アザ ヘキサンの3−ニトロキサイド)の調製:
Journal of American Chemical Society、121、16、3904−3920、1999の実験指示に類似した手順に従った。
【0070】
【化10】
【0071】
重合手順
トリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A):
500mlのSchlenk容器にスチレンを400mlおよびトリチオカーボネート(V)を3.47g(0.01172モル)仕込んで、この容器に脱気を3回受けさせた後、重合をアルゴン下で実施した。反応混合物を撹拌しながら110℃に加熱することで重合を開始させて重合を30時間実施した。単離では、反応混合物をRTに冷却し、重合体を1000mlのジクロロメタンに溶解させた後、激しく撹拌しながら7.5Lのメタノールを用いて沈澱させた。この沈澱物をフリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=34,200、Mw/n=1.17)。
トリチオカーボネート官能化ポリメタアクリル酸メチル(B):
1000mlのSchlenk容器にメタアクリル酸メチルを351g、トルエンを500ml、トリチオカーボネート(V)を1.34g(0.0056モル)および1,1’−アザビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)[Du PontのVazo 88(商標)]を1.00g(0.0037モル)仕込んで、この容器に脱気を3回受けさせた後、重合をアルゴン下で実施した。この反応混合物を撹拌しながら80℃に加熱することで重合を開始させて4時間実施した。単離では、反応混合物をRTに冷却し、重合体を800mlのジクロロメタンに溶解させた後、激しく撹拌しながら8.0Lのメタノールを用いて沈澱させた。この沈澱物をフリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=27,500、Mw/n=1.30)。
実施例2.7から2.12(C)の一般的重合手順
アルコキシアミン(VI)とニトロキサイド(VII)[アルコキシアミン(VI)を基準にして10モル%]の混合物を単量体AおよびCと一緒に混合し、その結果として得た混合物を−78℃に冷却しながらこれに脱気を数回受けさせた後、加圧下の密封容器内で110℃に加熱する。36時間の反応時間後に単量体Bを加えて重合を前記温度で24時間継続する。分子量の測定および多分散性の測定をGPCで行う。
ブロック共重合体
比較実施例1.1
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを357gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0072】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−PBuA−PSをGPCで分析した(Mn=181,000、Mw/n=1.39)。
【0073】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
比較実施例1.2
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸2−エチルヘキシルを447gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0074】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−PEHA−PSをGPCで分析した(Mn=169,000、Mw/n=1.38)。
【0075】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
実施例1.3
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを352g、アクリル酸を7gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0076】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−P(BuA/AA)−PSをGPCで分析した(Mn=174,000、Mw/n=1.51)。
【0077】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
実施例1.4
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸2−エチルヘキシルを442g、N−t−ブチルアクリルアミドを4.5gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0078】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−P(EHA/NTBAM)−PSをGPCで分析した(Mn=173,000、Mw/n=1.47)。
【0079】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
実施例1.5
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを352g、アクリル酸ヒドロキシエチルを7gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0080】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−P(BuA/HEA)−PSをGPCで分析した(Mn=178,000、Mw/n=1.48)。
【0081】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
比較実施例1.6
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリメタアクリル酸メチル(B)を32g、アクリル酸n−ブチルを357gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0082】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PMMA−PBuA−PMMAをGPCで分析した(Mn=173,000、Mw/n=1.43)。
【0083】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
実施例1.7
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリメタアクリル酸メチル(B)を32g、アクリル酸n−ブチルを352g、アクリル酸を7gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0084】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PMMA−P(BuA/AA)−PMMAをGPCで分析した(Mn=172,000、Mw/n=1.53)。
【0085】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
比較実施例2.1
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを357gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0086】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−PBuA−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=180,000、Mw/n=1.39)。
【0087】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
比較実施例2.2
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸2−エチルヘキシルを447gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0088】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−PEHA−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=169,000、Mw/n=1.38)。
【0089】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.3
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを355g、アクリル酸ヒドロキシエチルを2gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0090】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(BuA/HEA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=174,000、Mw/n=1.51)。
【0091】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率、Catenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率および1,6−ジイソシアナトヘキサンを1.45g添加した。この溶解させてブレンドした接着剤をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.4
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸2−エチルヘキシルを442g、アクリル酸を4.5gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0092】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/AA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=173,000、Mw/n=1.47)。
【0093】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率、アセチルアセトンアルミニウムを0.3g(25mlのトルエンに入っている溶液の状態)およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.5および2.5’
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を38g、アクリル酸2−エチルヘキシルを450g、ベンゾインのアクリレートを2.8gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0094】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/BzA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=191,000、Mw/n=1.45)。
【0095】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Norsolene M1080(商標)(Cray Valleyの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃で15分間乾燥させた後、これに中圧水銀ランプ(120W/cm)を用いた照射を受けさせたが、この照射では、それを前記ランプに20m/分で4回通すことで照射を行った。参考として、照射を受けさせていないPSAテープにも同様な試験を受けさせた(実施例5’)。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.6および2.6’
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を38g、アクリル酸2−エチルヘキシルを450g、アクリレート化ベンゾフェノン[UCBのEbecryl 36(商標)]を2.8gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0096】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/BnA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=199,000、Mw/n=1.53)。
【0097】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Norsolene M1080(商標)(Cray Valleyの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊から溶媒を除去した後、シリコン被覆剥離紙の上に145℃の溶融物の状態でホットメルトとして50g/m2になるように被覆し、これに中圧水銀ランプ(120W/cm)を用いた照射を受けさせたが、この照射では、それを前記ランプに20m/分で4回通すことで照射を行った。参考として、照射を受けさせていないPSAテープにも同様な試験を受けさせた(実施例6’)。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.7
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸n−ブチルを480g、イソプレンを20gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(BuA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=230,000、Mw/n=1.59)。
【0098】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
比較実施例2.8
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸n−ブチルを500gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(BuA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=220,000、Mw/n=1.45)。
【0099】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
実施例2.9
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸n−ブチルを240g、アクリル酸2−エチルヘキシルを240g、イソプレンを20gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(BA/EHA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=2,150,000、Mw/n=1.63)。
【0100】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
実施例2.10
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸2−エチルヘキシルを480g、イソプレンを20gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=2,080,000、Mw/n=1.57)。
【0101】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
実施例2.11
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸2−エチルヘキシルを460g、イソプレンを40gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=2,150,000、Mw/n=1.63)。
【0102】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
実施例2.12
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸2−エチルヘキシルを480g、イソプレンを20gおよびスチレンを120g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=2,460,000、Mw/n=1.68)。
【0103】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
結果
実施例1.1から1.5:
下記の表に前記組成物の技術的接着特性を挙げる。
【0104】
【表1】
【0105】
塗布率:50g/m2
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
実施例1.1および1.2は通常通り製造したポリスチレン−ポリアクリレート−ポリスチレンPSAである。せん断荷重(shear wieght)を1kgにした時のせん断強度には大きな差がないことは明らかである。差を引き出すことができたのは荷重をより大きくした時のみである。実施例1.3から1.5で荷重を2kgにするとせん断強度が顕著に高くなったが、これは、凝集力を向上させる共重合用単量体であるアクリル酸、N−t−ブチルアクリルアミドおよびアクリル酸ヒドロキシエチルを用いたことによる。その上、架橋を全く起こさせなくても高い凝集力が達成される。
実施例1.6および1.7
下記の表2にこれらの実施例の技術的接着特性を挙げる。
【0106】
【表2】
【0107】
塗布率:50g/m2
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
実施例1.6と1.7を比較することにより、PMMA末端ブロックを伴わせた時にも中央ブロックに修飾を受けさせることで凝集力の向上が同様に得られることを示している。ここでも再び実施例1.7では20N試験でせん断強度が顕著に高くなる。
実施例2.1から2.4
下記の表3に前記組成物の技術的接着特性を挙げる。
【0108】
【表3】
【0109】
塗布率:50g/m2
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
RB:ローリングボール試験
実施例2.1および2.2は通常様式でブレンドしたポリスチレン−ポリアクリレート−ポリスチレンPSAである。架橋用の官能基を全く存在させていないことから、良好なせん断強度が達成されたのは室温の時のみである。実施例2.3および2.4では、中央ブロックにアクリル酸ヒドロキシエチルまたはアクリル酸を共重合用単量体として含有させた。ヒドロキシル基およびカルボン酸基は両方とも架橋で利用され得ることから、ポリスチレン単位によるドメインが生じることに加えてまた凝集力(せん断強度)を向上させる目的で2番目の架橋機構を用いることが可能になる。実施例2.3では二官能性イソシアネートを用いて熱による架橋を起こさせ、実施例2.4ではアルミニウムのキレート化合物を用いて熱による架橋を起こさせた。70℃におけるせん断安定性時間は、接着剤を追加的に架橋させると凝集力が顕著に高くなることを示している。
実施例2.5および2.6
下記の表4にこれらの実施例の技術的接着特性を挙げる。
【0110】
【表4】
【0111】
塗布率:50g/m2
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
RB:ローリングボール試験
これらの実施例は、光開始剤をランダム共重合で中央ブロックの中に入り込ませることも同様に可能であることを示している。その上、PMMAもまた安定化およびドメイン生成用の末端ブロックとして用いるに適する。中央ブロックを紫外線照射で効率良く架橋させることができ、従って、それによって熱せん断強度が顕著に上昇する(実施例2.5および2.6を2.5’および2.6’と比較することで分かる)。実施例2.6では被覆をホットメルトとして行ったが、これは前記ブロック共重合体を溶融物の状態で加工することができることを示している。
実施例2.7および2.8
表5に試験方法A−Dで得た技術的接着剤評価結果を示す。
【0112】
【表5】
【0113】
塗布率:50g/m2;電子ビーム線量30kGy
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
RB:ローリングボール試験
実施例2.7と2.8を比較することで、二重結合を中央ブロックに沿って導入すると電子ビームによる架橋が顕著に向上することが分かる。EB線量を30kGyにした時に実施例2.7が達成したゲル指数は35%であったが、二重結合を伴わない比較実施例2.8が達成したゲル指数は10%である。架橋効率が高ければ高い程結果として凝集力が高くなり、特に熱い条件下の凝集力が高くなる。従って、硬質ポリスチレンドメインを生じさせかつ電子ビームによる架橋を効率良く起こさせると、結果として高いせん断強度を有する感圧接着剤を生じさせることが可能になる。
実施例2.9から2.12
表6に試験方法A−Dで得た技術的接着剤評価結果を示す。
【0114】
【表6】
【0115】
塗布率:50g/m2;電子ビーム線量30kGy
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
RB:ローリングボール試験
実施例2.9から2.12は、本発明の感圧接着剤は多様性を有することを示している。実施例2.9では、アクリル酸ブチルとアクリル酸2−エチルヘキシルとイソプレンがランダムに重合した中央ブロックを用いた。実施例2.11では、中央ブロックに含まれる二重結合の分率を高くした。電子ビームによる架橋を起こさせると再びゲル指数が他の実施例に比較して顕著に高くなった。比較的長いPS末端ブロックを伴う重合体もまた感圧接着剤用弾性重合体として使用可能である。
本発明は、一般型P(B)−P(A/C)−P(B)のブロック共重合体が基になった感圧接着剤(pressure sensitive adhesives)に関する。
【0002】
感圧接着剤(PSA)の分野で被覆技術の技術的進展が継続して起こっていることは新しい進展が継続して求められていることを意味する。本産業では環境規制が益々厳しくなってきておりかつ溶媒の価格が高くなり続けていることから、PSAを製造する時に無溶媒被覆技術を用いるホットメルト(hotmelt)方法の重要性が増大してきている。従って、PSAテープ製造操作から溶媒をできるだけ排除すべきである。それに関連してホットメルト技術が導入されたことから接着剤に課せられる要求が更に大きくなってきている。特にアクリル系(acrylic)PSAが改良の目的で非常に広範に調査された主題である。高いレベルの産業用途では、透明性および気候安定性が理由でポリアクリレートが好適である。しかしながら、アクリル系PSAは、そのような利点に加えてまたせん断強度および結合強度に関する厳格な要求も満足させる必要がある。ポリアクリレートに高い分子量と高い極性を持たせることに加えてそれを後で効率良く架橋させると、そのようなプロファイル(profile)の要求が満たされる。しかしながら、そのように高いせん断強度を有する極性PSAはホットメルト押出し加工機操作にあまり適さないと言った欠点を有する、と言うのは、塗布温度を高くする必要がありかつ更に押出し加工機内で起こるせん断によって重合体の分子量が低くなってしまうからである。そのような損傷によって接着剤の特性のレベルが有意に低下してしまう。そのように接着剤に極性部分を持たせるとガラス転移温度が相対的に高くなることから一般に結合強度と粘着性が低くなってしまう。特にホットメルト被覆された(hotmelt−coated)アクリル系PSAが示すせん断強度は溶媒被覆された元々のPSAに比較して顕著に低い。従って、現時点では、PSAの押出し加工被覆(extrusion coating)を容易に行うことができるように流動粘度を下げることを目的としたいろいろな概念が調査されている。
【0003】
本産業は前記目的を達成するいろいろな概念を探求している。1つの可能性は、支持体に付着させるまでは粘度が低くて非極性のアクリル系接着剤を非常に効率良く架橋させることにある。電子供与基を含むアクリレートを共重合させると、それらはUVまたはEBC(EBC:電子ビーム硬化)で架橋させている間に生じるフリーラジカルを安定にする。その例は第三級アミン単量体[WO 96/35725]、第三ブチルアクリルアミド単量体[米国特許第5,194,455号]およびアクリル酸テトラヒドロフリル[EP 0 343 467 B1]である。有効なさらなる架橋概念は、紫外光開始剤を共重合でポリアクリレート鎖に組み込むことにある。例えば、ベンゾインのアクリレートを共重合用単量体として用いそして紫外光を用いて架橋を支持体上で起こさせることが行われた[DE 27 43 979 A1]。他方、米国特許第5,073,611号には、ベンゾフェノンおよびアセトフェノンが共重合性単量体として用いられている。
【0004】
放射線による化学架橋は二重結合を含有するポリアクリレートの場合に非常に効率良く起こる[米国特許第5,741,543号]。
【0005】
それとは対照的に、ホットメルト加工可能PSAではスチレン−イソプレン−スチレン(SIS)ブロック共重合体が普及している弾性重合体である[製造方法:米国特許第3,468,972号、米国特許第3,595,941号、PSA用途:米国特許第3,239,478号、米国特許第3,935,338号]。分子量を比較的低くしかつ特定の形態を持たせると良好な加工特性が達成される[EP 0 451 920 B1]。このようなPSAは、中央ブロックに二重結合が多数含まれていることから、光開始剤の存在下で紫外光を用いるか或は電子ビーム(EB)を用いることで非常に効率良く架橋し得る。
【0006】
それにも拘らず、そのような弾性重合体は欠点を有し、例えば酸素/オゾンを含有する大気中では紫外光の下で(言い換えれば昼光でも同様に)ひどい老化を起こすなどの欠点を有する。適用に非常に不利な別の特性は熱せん断強度が相対的に低い点にある。従って、そのようなPSAは屋外で比較的長期に渡って接着させる場合には適さずかつ温度が比較的高い範囲の用途にも適さない。このことはまた二重結合を少なくとも1つ含有する中央ブロックを有する他のブロック共重合体にも当てはまる[米国特許第5,851,664号]。
【0007】
老化、ホットメルト加工性、高い凝集力および放射線による効率良い化学架橋に関する問題の1つの解決法は、SIS重合体とポリアクリレートを組み合わせることで与えられた解決法である。従って、特許US H1,251には、アクリレートを含有するジエン共重合体をホットメルトで用いることが記述されているが、そのような共重合体も同様に二重結合が多数残存していることが理由で老化を起こし易い。
【0008】
米国特許第5,314,962号にA−B−Aブロック共重合体が接着剤用弾性重合体として記述されているが、それらが凝集力をもたらす基準(cohesion−forming criterion)として有するのはAドメイン(domain)の生成のみであり、従って、特に温度が高い時に高いせん断強度を示さない。
【0009】
EP 0 921 170 A1にもA−B−Aブロック共重合体が記述されており、そこでは、それに樹脂を添加することによる修飾を受けさせている。そこでは架橋が全く実施されておらず、その結果として、この場合に記述されたPSAのせん断強度も同様に非常に低い。
【0010】
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を示すとしても低い度合のみでありかつ凝集力向上の達成を可能にしそして特にホットメルト工程による加工に適しかつPSAとして用いるに有利な特性を失うことなくホットメルト接着剤として用いるに適したポリアクリレートが基になった改良感圧接着剤を提供することにある。
【0011】
本目的を本主請求項に明記する如き発明の感圧接着剤を用いて達成するが、これは驚くべきことでありかつ予想外のことである。副請求項は本感圧接着剤の改良態様、これらの製造方法およびこれらの使用に関する。
【0012】
従って、本主請求項は、一般型P(B)−P(A/C)−P(B)で表されるブロック共重合体[各ブロック共重合体は1つの中央共重合体ブロックP(A/C)と2つの末端重合体ブロックP/(B)で構成されている]が基になった感圧接着剤に関し、ここで、
・ P(A/C)は、単量体AとCから作られた0℃から−80℃のガラス転移温度を示す共重合体を表し、成分Cは、フリーラジカル重合反応に不活性な挙動を示しかつ前記ブロック共重合体の凝集力を向上させる働きをする少なくとも1種の官能基を有し、
・ P(B)は、単量体Bから作られた20℃から175℃のガラス転移温度を示す重合体を表し、
・ 重合体ブロックP(B)は共重合体ブロックP(A/C)に不溶でありかつブロックP(B)とP(A/C)は混和しない。
【0013】
本発明の意味で非常に有利には、個々のブロック共重合体P(B)−P(A/C)−P(B)の間の結合に伴って1つのブロック共重合体高分子の成分Cの官能基がさらなるブロック共重合体高分子と相互作用することで、前記共重合体P(A/C)の凝集力向上効果がもたらされる。
【0014】
この種類の結合は、本発明の意味で、単純に物理的引力から化学的反応に由来する結合(例えば共有結合、イオン結合、ファンデルワールス結合)に至る範囲のあらゆる結合である。ここでは、高分子またはこれに存在する側鎖の間のインターリンク(interlinks)、インターループ(interloops)、インターフック(interhooks)などもまた結合を構成する機能として働き得ると述べることができる。
【0015】
本発明の1つの有利な1番目の態様における成分Cは、双極子−双極子相互作用および/または水素結合を生じ得る官能基を少なくとも1つ含有し、この成分Cの官能基は、そのような双極子−双極子相互作用および/または水素結合、特にさらなるブロック共重合体との水素結合によって凝集力の向上をもたらす。この場合、成分Aの場合に比べてガラス転移温度が高くなる。
【0016】
本発明の非常に有利な2番目の態様は、成分Cの官能基が架橋反応を起こす能力を有し(これは適宜先行する活性化後のみであるが)そして成分Cの官能基がそのような架橋反応によって凝集力の向上をもたらす感圧接着剤を用いて与える態様である。
【0017】
そのような先行する活性化または架橋の開始を有利には供給するエネルギーに差を付けることで起こさせることができる。
【0018】
本感圧接着剤の1つの変形における成分Cの架橋性官能基は、放射線−化学架橋、特に紫外線照射または電子ビーム照射による架橋を起こし得る不飽和基である。
【0019】
この場合の成分Cの架橋性官能基は、非常に有利には、C−C二重結合を少なくとも1つ含む炭素原子数が3から20の不飽和アルキル基である。
【0020】
二重結合による修飾を受けているアクリレートでは、アクリル酸アリルおよびアクリレート化(acrylated)桂皮酸エステルが本発明の意味で特に有利である。
【0021】
成分Cとして、アクリル系単量体に加えて、また、(フリーラジカル)重合中に反応を起こさない二重結合を有するビニル化合物も非常に有利に使用可能である。特に好適な例はイソプレンおよびブタジエンである。
【0022】
架橋性基による修飾を受けている感圧接着剤のさらなる変形における成分Cの架橋性官能基は、熱エネルギーの影響下で架橋反応を起こし得る基である。
【0023】
前記2つの変形では、成分Cの架橋性官能基としてヒドロキシル、カルボキシル、エポキシ、酸アミド、イソシアナトまたはアミノ基を選択するのが非常に有利であることを確認した。
【0024】
成分Cとして、アクリル系単量体またはビニル単量体を単独または単量体Aと組み合わせて用いて共重合体ブロックP(A/C)のガラス転移温度を0℃未満にまで下げるのが好適である。本発明の方法の1つの有利な変法では、アクリル系単量体、特に下記の一般式
【0025】
【化3】
【0026】
[式中、R1=HまたはCH3であり、そして基−OR2は、本感圧接着剤の凝集力を向上させる官能基を表すか或は含有する]
に相当するアクリル系単量体を用いる。成分Cの例はアクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタアクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸、メタアクリル酸、メタアクリル酸メチル、アクリル酸t−ブチル、アリルアルコール、無水マレイン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、ベンゾインのアクリレート、アクリレート化ベンゾフェノン、アクリルアミド(例えばN−t−ブチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミドなど)、およびメタアクリル酸グリセリジルであるが、このリストは確定的ではない。
【0027】
これに関連して、
a)双極子−双極子相互作用および/または水素結合形成特性に関しては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸ばかりでなくまたアクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アリルアルコール、アクリルアミド、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタアクリル酸メチルを選択し、
b)高エネルギー放射線による架橋では、ベンゾインのアクリレート、アクリレート化ベンゾフェノンを選択し、
c)熱による架橋では、アクリル酸ヒドロエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタアクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸、メタアクリル酸、アリルアルコール、無水マレイン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、メタアクリル酸グリセリジルばかりでなくまた全てのアクリルアミドを選択する、
のが好適である。アクリル酸t−ブチルと例えばアクリル酸ステアリルを用いるとガラス転移温度の追加的上昇がもたらされる。その結果として生じる重合体は相対的に高い分子量と制限された可動性を示す。
【0028】
単量体Aとして、アクリル系単量体またはビニル単量体の使用が有利であり、特にそれらを単独または成分Cと組み合わせて用いて共重合体ブロックP(A/C)のガラス転移温度を0℃未満にまで下げるのが好適である。
【0029】
本発明の感圧接着剤の成分Aとして、下記の一般式:
【0030】
【化4】
【0031】
で描写可能な1種以上の化合物を用いるのが非常に有利である。ここで、RI=HまたはCH3であり、基R2は、炭素原子数が4から14の分枝もしくは未分枝の飽和アルキル基から成る群から選択される。
【0032】
本発明の感圧接着剤の成分Aとして優先的に用いるアクリル系単量体には、炭素原子数が4から14、好適には炭素原子数が4から9のアルキル基を有するアクリル酸エステルおよびメタアクリル酸エステルが含まれる。具体例は、下記のリストで限定することを望むものでないが、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸n−ヘプチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸n−ノニルおよびそれらの分枝異性体、例えばアクリル酸2−エチルヘキシルなどである。
【0033】
単量体Aとして追加的に場合により下記の群のビニル単量体を用いることも可能である:ビニルエステル、ビニルエーテル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、α位に芳香環を有するビニル化合物およびα位に複素環を有するビニル化合物。
【0034】
ここでも再び排他的でない下記のいくつかの例を挙げることができる:酢酸ビニル、ビニルホルムアミド、ビニルピリジン、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。
【0035】
成分Bとして、共重合体ブロックP(A/C)と一緒になって2相ドメイン(2−phase domain)構造を形成し得る単量体を選択するのが好適である。それにはブロックP(B)とブロックP(A/C)が混和しないことが前提条件である。そのような2相ドメイン構造の中に異なる(およびまた適宜同じ)鎖を有するP(B)ブロックが互いに混ざり合っている領域を生じさせる。そのようなドメインは、公知のように、P(A/C)マトリックスの中に埋め込まれている。この種類の2相ドメイン構造物は特徴的にガラス転移温度を2つ示す。
【0036】
異なる特性を有する2つの相が生じるように軟質ブロックP(A/C)の横側に硬質ブロックP(B)を生じさせる。
【0037】
成分Bとして使用可能な化合物の有利な例は、ビニル芳香族、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸シクロヘキシル、メタアクリル酸イソボルニルである。成分Bの特に好適な例はメタアクリル酸メチルおよびスチレンである。
【0038】
そのようなブロック共重合体P(B)−P(A/C)−P(B)の好適なさらなる特徴は、その分子量が5,000から600,000g/モル、より好適には10,000から300,000g/モルの範囲である点にある。重合体ブロックP(B)の分率を有利にはブロック共重合体全体の10から60重量パーセント、より好適には15から40重量%の範囲にする。成分Aに対する成分Cの重量分率を非常に有利には0.1から20、より好適には0.5から5の範囲にする。
【0039】
本発明のブロック共重合体の調製では、フリーラジカル機構に従って進行する如何なる成長制御(controlled−growth)重合も使用可能であり、例えばATRP(原子移動ラジカル重合)、ニトロキサイドまたはTEMPO(2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシピロリジニルオキシル)および/またはこれの誘導体で制御する重合、またはRAFT方法[迅速添加フラグメンテーション(rapid addition−fragmentation)連鎖移動]などによる重合も使用可能である。この調製では、例えば、1番目の段階で単量体AとCの(共)重合を開始させた後に2番目の段階で成分Bを共重合させて末端ブロック(II)の導入をもたらす二官能開始剤を用いることができるが、この場合、任意選択として、中間体を単離することも可能である。以下に示す反応式中のI−R−Iは官能基Iを含有する二官能開始剤を表す。
【0040】
【化5】
【0041】
加うるに、巨大単量体P(B)−P(A/C)*(III)をフリーラジカルで再化合させることでトリブロック共重合体を生じさせることも可能である。
【0042】
【化6】
【0043】
そのようなブロック共重合体の重合では、フリーラジカルを制御する目的でニトキサイドである調節剤(regulators)を用いるのが好適である。この重合を1種以上の有機溶媒の存在下および/または水の存在下または無溶媒で実施してもよい。溶媒の使用量をできるだけ少なくするのが好適である。重合時間は変換率および温度に応じて6から48時間の範囲である。
【0044】
溶液重合の場合に用いる好適な溶媒は、飽和カルボン酸のエステル(例えば酢酸エチル)、脂肪族炭化水素(例えばn−ヘキサンまたはn−ヘプタン)、ケトン(例えばアセトンまたはメチルエチルケトン)、特別な沸点を示すスピリット、またはこのような溶媒の混合物である。重合を水性媒体または有機溶媒と水性溶媒の混合物中で行う場合には、乳化剤および重合用安定剤を添加するのが好適である。用いる重合開始剤にはラジカルを発生する通常の化合物、例えば過酸化物、アゾ化合物およびペルオキソ硫酸塩などが含まれる。また、開始剤の混合物の使用も卓越して適する。フリーラジカルの安定化では、タイプ(IVa)または(IVb)のニトロキサイド:
【0045】
【化7】
【0046】
[ここで、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、互いに独立して、下記の化合物または原子を表す:
i)ハライド、例えば塩素、臭素またはヨウ素など、
ii)飽和、不飽和および芳香族であってもよい炭素原子数が1−20の線状、分枝、環状および複素環式炭化水素、
iii)エステル−COOR9、アルコキサイド−OR10および/またはホスホネート−PO(OR11)2(ここで、R9、R10またはR11は群iiの基を表す)]
を用いる。
【0047】
化合物(IVa)または(IVb)はまた如何なる種類の重合体鎖に結合していてもよく、従って、それらを本ブロック共重合体合成時に巨大ラジカル(macroradicals)または巨大調節剤(macroregulators)として用いることも可能である。この種類の巨大分子は例えば重合操作中に生じ得る。
【0048】
重合を制御する調節剤として下記のリストの化合物を用いるのがより好適である:
・ 2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジニルオキシル(PROXYL)、3−カルバモイル−PROXYL、2,2−ジメチル4,5−シクロヘキシル−PROXYL、3−オキソ−PROXYL、3−ヒドロキシルイミン−PROXYL、3−アミノメチル−PROXYL、3−メトキシ−PROXYL、3−t−ブチル−PROXYL、3,4−ジ−t−ブチル−PROXYL、
・ 2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシピロリジニルオキシ(TEMPO)、4−ベンゾイルオキシ−TEMPO、4−メトキシ−TEMPO、4−クロロ−TEMPO、4−ヒドロキシ−TEMPO、4−オキソ−TEMPO、4−アミノ−TEMPO、2,2,6,6−テトラエチル−1−ピペリジニルオキシル、2,2,6−トリメチル−6−エチル−1−ピペリジニルオキシル、
・ N−t−ブチル−1−フェニル−2−メチルプロピルニトロキサイド、
・ N−t−ブチル−1−(2−ナフチル)−2−メチルプロピルニトロキサイド、
・ N−t−ブチル−1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキサイド、
・ N−t−ブチル−1−ジベンジルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキサイド、
・ N−(1−フェニル−2−メチルプロピル)−1−ジエチルホスホノ−1−メチルエチルニトロキサイド、
・ ジ−t−ブチルニトロキサイド、
・ ジフェニルニトロキサイド、
・ t−ブチル t−アミルニトロキサイド。
【0049】
さらなる制御重合方法として原子移動ラジカル重合(ATRP)を用いることも可能であり、この場合には、一官能性もしくは二官能性の第二もしくは第三ハロゲン化物を開始剤として用いるのが好適であり、そしてこのようなハロゲン化物のオブストラクション(obstruction)でCu、Ni、Fe、Pd、Pt、Ru、Os、Rh、Co、Ir、Cu、AgまたはAuの錯体を用いるのが好適である[EP 0 824 111、EP 0 826 698、EP 0 824 110、EP 0 841 346、EP 0 850 957]。ATRPのいろいろな可能性が米国特許第5,945,491号、米国特許第5,854,364号および米国特許第5,789,487号に記述されている。
【0050】
好適な製造変法としてRAFT方法[リバーシブルアディションフラグメンテーション(reversible addition−fragmentaion)連鎖移動]を実施する。このような方法はWO 98/01478およびWO 99/31144に詳述されている。ブロック共重合体を生じさせる時にはトリチオカーボネート[Macromolecules 2000、33、234−245]が特に有利に適切であり、この場合には、1番目の段階でタイプAおよびCの単量体をランダムに共重合させ、そしてその後に単離を行うか或は直接用いて、次に単量体Bを重合させる。
【0051】
感圧接着剤を生じさせる時、この上に記述したブロック共重合体を溶液または溶融物の状態で更に処理する。適切な溶媒は1種以上の有機溶媒である。感圧接着テープを製造する時、前記ブロック共重合体に有利には樹脂による修飾を受けさせる。使用可能な樹脂の例にはテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、C5およびC9炭化水素樹脂、ピネン樹脂、インデン樹脂およびロジンが含まれ、これらは単独または互いの組み合わせで使用可能である。しかしながら、原則として、相当するポリアクリレートP(A/C)に可溶なあらゆる樹脂を用いることができるが、特に、脂肪族、芳香族、アルキル芳香族炭化水素樹脂、純粋な単量体が基になった炭化水素樹脂、水添炭化水素樹脂、官能炭化水素樹脂およびまた天然樹脂の全部を挙げることができる。
【0052】
前記ブロック共重合体に含める樹脂の重量分率を好適には0から50重量%、より好適には20から40重量%の範囲にする。
【0053】
加うるに、場合により添加剤、例えば老化抑制剤、配合剤、光安定剤、オゾン保護剤、脂肪酸、可塑剤、核形成剤、発泡剤、促進剤および/またはいろいろな充填材(例えばカーボンブラック、TiO2、ガラスまたは他の材料の固体状もしくは中空球、核形成剤)を製造および/または加工操作過程中に添加してもよい。
【0054】
本発明の1つの有利な進展、特に2番目の有利な態様では、P(A/C)に可溶であるか或はP(A/C)に相溶し得る架橋剤物質を添加する。適切な架橋剤の例には、金属のキレート化合物、多官能イソシアネート、多官能アミンまたは多官能アルコールが含まれる。また、有利には多官能アクリレートを架橋剤として添加することも可能である。
【0055】
紫外光を用いて架橋を起こさせる場合の1つの有利な進展では、紫外光開始剤を前記ブロック共重合体に添加する。本発明の意味で非常に良好な効果で使用可能な有用な光開始剤は、ベンゾインのエーテル、例えばベンゾインメチルエーテルおよびベンゾインイソプロピルエーテルなど、置換アセトフェノン、例えば2,2−ジエトキシアセトフェノン(Ciba GeigyからIrgacure 651として入手可能)、2,2−ジメトキシ−2−フェニル−1−フェニルエタノン、ジメトキシヒドロキシアセトフェノンなど、置換アルファ−ケトール、例えば2−メトキシ−2−ヒドロキシプロピオフェノンなど、芳香族スルホニルクロライド、例えば2−ナフチルスルホニルクロライドなど、そして光活性オキシム、例えば1−フェニル−1,2−プロパンジオンの2−(O−エトキシカルボニル)オキシムなどである。
【0056】
本発明の方法が特に接着テープなどの製造にとって有利である1つのさらなる進展の特徴は、述べた態様および変法の全部に関して、本感圧接着剤を溶融物の状態で更に加工しそしてそれを特に支持体に塗布することにある。
【0057】
本文脈では、例えば接着テープ用の支持体材料として、技術者に良く知られている通常の材料、例えばフィルム(ポリエステル、PET、PE、PP、BOPP、PVC)、不織布、発泡体、織物および織りフィルムなど、そしてまた剥離紙(グラシン、HDPE、LDPE)などを用いることができる。このリストは決定的ではない。
【0058】
本発明のホットメルト感圧接着剤を架橋させる場合、これを、出力が例えば80から200W/cmの市販の標準的高圧もしくは中圧水銀ランプを用いて200−400nmの範囲の紫外線照射を短時間行うか或は70−140℃の範囲の温度の熱で架橋を起こさせるか或はイオン化放射線、例えば電子ビームなどによる硬化で達成する。紫外線による架橋では、ランプの出力をウエブ(web)の速度に適合させるか或はウエブの移動速度が遅い場合にはそれをある程度遮蔽することでそれが受ける熱応力を低くするのが適切であり得る。照射時間を個々のランプの構造および出力で管理する。
【0059】
本発明は、更に、そのようにして得た感圧接着剤を接着テープで用いることにも関し、この場合には、本アクリル系感圧接着剤を支持体の片面または両面に膜として存在させる。
【0060】
本発明の感圧接着剤は、異なる2種類の有利な態様を有する結果として、異なる特性を有する2つの群に分類分け可能である。即ち、1番目の有利な態様では、本質的に高分子間の物理的相互作用を通して凝集力の向上をもたらす。そのような凝集力の向上をもたらす操作が可逆的であるように熱エネルギーおよび/または水分の導入を通してそのような相互作用をなくさせることができる。2番目の有利な態様は架橋が化学的に不可逆的な点にあり、その結果として、本発明の相当する感圧接着剤は熱せん断強度に関して良好な特性を有することに加えて高い熱安定性を有することで区別される。本発明を従来技術と比較した時の実質的な利点は、官能基を適切に選択することで本発明の感圧接着剤が感圧接着剤の凝集力の可逆的向上から不可逆的向上に至る範囲を網羅する点にあり、その結果として、この感圧接着剤を個々の最終使用に最適に適合させることができる点にある。
【0061】
以下に示す多数の実施例の意図は本発明を説明することにあり、それに不必要な制限を受けさせることを決して望むものでない。
【0062】
アクリル系ホットメルト(acrylic hotmelts)で望まれる技術的接着特性の関数として、アクリル系単量体およびビニル系単量体の選択を用いる。量、比率およびパーセント分率は単量体の総量を基準にしている。
【0063】
ここで、実施例1.1から1.7に1番目の有利な態様を記述し、実施例2.1から2.12に本発明の2番目の有利な態様を記述する。
【0064】
(実施例)
試験方法
調製したPSAの技術的接着特性を評価する目的で下記の試験方法を用いた。試験では、ポリエチレングリコールテレフタレート製フィルム(実施例1から6)またはシリコン被覆(siliconized)剥離紙(実施例7から12)を接着剤で50g/m2の比率になるように覆った。
せん断強度(試験A1、A2、A3)
幅が13mmの接着テープ片を奇麗にしておいた滑らかな鋼表面に付着させた。付着面積は20mmx13mm(長さx幅)であった。その後、下記の手順を実施した:
試験A1:室温で1kgの重りを接着テープに固定しそしてこの重りが落下するまでの時間を記録した。
試験A2:室温で2kgの重りを接着テープに固定しそしてこの重りが落下するまでの時間を記録した。
試験A3:70℃で1kgの重りを接着テープに固定しそしてこの重りが落下するまでの時間を記録した。
【0065】
測定せん断安定性時間(shear stability times)の各々を分で記録し、これは3回行った測定の平均に相当する。
180゜結合強度試験(試験B)
幅が20mmのアクリレート感圧接着剤片をポリエステルに膜として塗布した後、これを鋼板に付着させた。2kgの重りを用いて前記PSA片を前記基質の上に2回押し付けた。その後直ちに前記接着テープを前記基質から180゜の角度で300mm/分で剥がした。前記鋼板をアセトンで2回そしてイソプロパノールで1回洗浄した。全ての測定を気候制御(climate−controlled)条件下室温で実施した。測定結果をN/cmで報告し、これは3回行った測定の平均である。
ローリングボール(Rolling ball)(試験C)
幅が25mmの接着剤片を測定用レールの上に試験接着剤付着側が下方に向くように置く。遮断具を解放するとV2A鋼で出来ている直径が11mmの測定用ボールが傾斜路を転がり落ちそして接着剤で覆っておいた水平領域を転がる。接着剤膜の上を移動した距離(mm)を粘着性の尺度として用いる。
ゲル指数(試験D)
注意深く乾燥させた後の無溶媒接着剤サンプルをポリエチレン製不織布(Tyvekウエブ)で出来ているパウチの中に入れて溶着させる。トルエンを用いた抽出を受けさせる前のサンプルの重量と抽出を受けさせた後のサンプルの重量の差、言い換えればトルエンに不溶な重合体の重量分率を用いてゲル指数を決定する。
サンプルの調製
使用したアクリレート、メタアクリレートおよびスチレンは商業的に入手可能である。ベンゾインのアクリレートの調製をDE 27 43 979 A1に従って行った。これらの単量体を使用する前に蒸留による精製を行った。
トリチオカーボネートの調製:
調節剤としてのトリチオカーボネート(V)の調製をMacromolecules 2000、33、243−245およびSynth.Commun.1988、18、1531−1536に従って行った。
【0066】
【化8】
【0067】
二官能アルコキシアミン(VI)の調製:
Journal of American Chemical Society、121、16、3904−3920、1999の実験指示に類似した手順に従った。1,4−ジビニルベンゼンとニトロキサイド(VI)を出発材料として用いた。
【0068】
【化9】
【0069】
ニトロキサイド(VII)(2,2,5−トリメチル−4−フェニル−3−アザ ヘキサンの3−ニトロキサイド)の調製:
Journal of American Chemical Society、121、16、3904−3920、1999の実験指示に類似した手順に従った。
【0070】
【化10】
【0071】
重合手順
トリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A):
500mlのSchlenk容器にスチレンを400mlおよびトリチオカーボネート(V)を3.47g(0.01172モル)仕込んで、この容器に脱気を3回受けさせた後、重合をアルゴン下で実施した。反応混合物を撹拌しながら110℃に加熱することで重合を開始させて重合を30時間実施した。単離では、反応混合物をRTに冷却し、重合体を1000mlのジクロロメタンに溶解させた後、激しく撹拌しながら7.5Lのメタノールを用いて沈澱させた。この沈澱物をフリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=34,200、Mw/n=1.17)。
トリチオカーボネート官能化ポリメタアクリル酸メチル(B):
1000mlのSchlenk容器にメタアクリル酸メチルを351g、トルエンを500ml、トリチオカーボネート(V)を1.34g(0.0056モル)および1,1’−アザビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)[Du PontのVazo 88(商標)]を1.00g(0.0037モル)仕込んで、この容器に脱気を3回受けさせた後、重合をアルゴン下で実施した。この反応混合物を撹拌しながら80℃に加熱することで重合を開始させて4時間実施した。単離では、反応混合物をRTに冷却し、重合体を800mlのジクロロメタンに溶解させた後、激しく撹拌しながら8.0Lのメタノールを用いて沈澱させた。この沈澱物をフリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=27,500、Mw/n=1.30)。
実施例2.7から2.12(C)の一般的重合手順
アルコキシアミン(VI)とニトロキサイド(VII)[アルコキシアミン(VI)を基準にして10モル%]の混合物を単量体AおよびCと一緒に混合し、その結果として得た混合物を−78℃に冷却しながらこれに脱気を数回受けさせた後、加圧下の密封容器内で110℃に加熱する。36時間の反応時間後に単量体Bを加えて重合を前記温度で24時間継続する。分子量の測定および多分散性の測定をGPCで行う。
ブロック共重合体
比較実施例1.1
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを357gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0072】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−PBuA−PSをGPCで分析した(Mn=181,000、Mw/n=1.39)。
【0073】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
比較実施例1.2
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸2−エチルヘキシルを447gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0074】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−PEHA−PSをGPCで分析した(Mn=169,000、Mw/n=1.38)。
【0075】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
実施例1.3
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを352g、アクリル酸を7gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0076】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−P(BuA/AA)−PSをGPCで分析した(Mn=174,000、Mw/n=1.51)。
【0077】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
実施例1.4
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸2−エチルヘキシルを442g、N−t−ブチルアクリルアミドを4.5gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0078】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−P(EHA/NTBAM)−PSをGPCで分析した(Mn=173,000、Mw/n=1.47)。
【0079】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
実施例1.5
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを352g、アクリル酸ヒドロキシエチルを7gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0080】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PS−P(BuA/HEA)−PSをGPCで分析した(Mn=178,000、Mw/n=1.48)。
【0081】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
比較実施例1.6
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリメタアクリル酸メチル(B)を32g、アクリル酸n−ブチルを357gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0082】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PMMA−PBuA−PMMAをGPCで分析した(Mn=173,000、Mw/n=1.43)。
【0083】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
実施例1.7
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリメタアクリル酸メチル(B)を32g、アクリル酸n−ブチルを352g、アクリル酸を7gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に24時間保持した。
【0084】
単離では、反応混合物をRTに冷却した後、ブロック共重合体PMMA−P(BuA/AA)−PMMAをGPCで分析した(Mn=172,000、Mw/n=1.53)。
【0085】
その後、前記ブロック共重合体をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法AおよびBを実施した。
比較実施例2.1
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを357gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0086】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−PBuA−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=180,000、Mw/n=1.39)。
【0087】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
比較実施例2.2
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸2−エチルヘキシルを447gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0088】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−PEHA−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=169,000、Mw/n=1.38)。
【0089】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.3
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸n−ブチルを355g、アクリル酸ヒドロキシエチルを2gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0090】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(BuA/HEA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=174,000、Mw/n=1.51)。
【0091】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率、Catenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率および1,6−ジイソシアナトヘキサンを1.45g添加した。この溶解させてブレンドした接着剤をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.4
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を32g、アクリル酸2−エチルヘキシルを442g、アクリル酸を4.5gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0092】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/AA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=173,000、Mw/n=1.47)。
【0093】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率、アセチルアセトンアルミニウムを0.3g(25mlのトルエンに入っている溶液の状態)およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆した後、120℃で15分間乾燥させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.5および2.5’
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を38g、アクリル酸2−エチルヘキシルを450g、ベンゾインのアクリレートを2.8gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0094】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/BzA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=191,000、Mw/n=1.45)。
【0095】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Norsolene M1080(商標)(Cray Valleyの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃で15分間乾燥させた後、これに中圧水銀ランプ(120W/cm)を用いた照射を受けさせたが、この照射では、それを前記ランプに20m/分で4回通すことで照射を行った。参考として、照射を受けさせていないPSAテープにも同様な試験を受けさせた(実施例5’)。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.6および2.6’
フリーラジカル重合用の通常の反応槽にトリチオカーボネート官能化ポリスチレン(A)を38g、アクリル酸2−エチルヘキシルを450g、アクリレート化ベンゾフェノン[UCBのEbecryl 36(商標)]を2.8gおよびアゾイソブチロニトリル(AIBN)を0.12g仕込んだ。この反応槽にアルゴンを20分間通しそして反応槽に脱気を受けさせることを2回行った後、これを撹拌しながら60℃に加熱して、この温度に10時間保持した。
【0096】
単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/BnA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した後、GPCで分析した(Mn=199,000、Mw/n=1.53)。
【0097】
200gのトルエンに前記ブロック共重合体を100g溶解させた後、Norsolene M1080(商標)(Cray Valleyの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)(Shellの)を5重量分率添加した。この複合塊から溶媒を除去した後、シリコン被覆剥離紙の上に145℃の溶融物の状態でホットメルトとして50g/m2になるように被覆し、これに中圧水銀ランプ(120W/cm)を用いた照射を受けさせたが、この照射では、それを前記ランプに20m/分で4回通すことで照射を行った。参考として、照射を受けさせていないPSAテープにも同様な試験を受けさせた(実施例6’)。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A、BおよびCを実施した。
実施例2.7
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸n−ブチルを480g、イソプレンを20gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(BuA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=230,000、Mw/n=1.59)。
【0098】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
比較実施例2.8
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸n−ブチルを500gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(BuA)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=220,000、Mw/n=1.45)。
【0099】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
実施例2.9
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸n−ブチルを240g、アクリル酸2−エチルヘキシルを240g、イソプレンを20gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(BA/EHA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=2,150,000、Mw/n=1.63)。
【0100】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
実施例2.10
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸2−エチルヘキシルを480g、イソプレンを20gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=2,080,000、Mw/n=1.57)。
【0101】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
実施例2.11
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸2−エチルヘキシルを460g、イソプレンを40gおよびスチレンを80g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=2,150,000、Mw/n=1.63)。
【0102】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
実施例2.12
一般的重合手順(C)と同様にして、二官能開始剤(VI)を0.739g、遊離ニトロキサイド(VII)を0.0287g、アクリル酸2−エチルヘキシルを480g、イソプレンを20gおよびスチレンを120g用いた。重合体の単離では、反応混合物をRTに冷却し、ブロック共重合体PS−P(EHA/I)−PSを750mlのジクロロメタンに溶解させた後、6.0Lのメタノール(−78℃に冷却)を用いて激しく撹拌しながら沈澱させた。この沈澱物を冷却フリットで濾別した。GPCで分析した(Mn=2,460,000、Mw/n=1.68)。
【0103】
200gのトルエンにその調製したブロック共重合体を100g溶解させた後、Foral 85(商標)(Herculesの)を25重量分率およびCatenex 945(商標)を5重量分率添加した。この複合塊をシリコン被覆剥離紙の上に溶液の状態で50g/m2になるように被覆し、120℃の乾燥用オーブン内で乾燥させた後、これを30kGyのEB線量で230kVの加速電圧を伴わせて架橋させた。技術的接着特性を分析する目的で試験方法A−Dを実施した。
結果
実施例1.1から1.5:
下記の表に前記組成物の技術的接着特性を挙げる。
【0104】
【表1】
【0105】
塗布率:50g/m2
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
実施例1.1および1.2は通常通り製造したポリスチレン−ポリアクリレート−ポリスチレンPSAである。せん断荷重(shear wieght)を1kgにした時のせん断強度には大きな差がないことは明らかである。差を引き出すことができたのは荷重をより大きくした時のみである。実施例1.3から1.5で荷重を2kgにするとせん断強度が顕著に高くなったが、これは、凝集力を向上させる共重合用単量体であるアクリル酸、N−t−ブチルアクリルアミドおよびアクリル酸ヒドロキシエチルを用いたことによる。その上、架橋を全く起こさせなくても高い凝集力が達成される。
実施例1.6および1.7
下記の表2にこれらの実施例の技術的接着特性を挙げる。
【0106】
【表2】
【0107】
塗布率:50g/m2
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
実施例1.6と1.7を比較することにより、PMMA末端ブロックを伴わせた時にも中央ブロックに修飾を受けさせることで凝集力の向上が同様に得られることを示している。ここでも再び実施例1.7では20N試験でせん断強度が顕著に高くなる。
実施例2.1から2.4
下記の表3に前記組成物の技術的接着特性を挙げる。
【0108】
【表3】
【0109】
塗布率:50g/m2
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
RB:ローリングボール試験
実施例2.1および2.2は通常様式でブレンドしたポリスチレン−ポリアクリレート−ポリスチレンPSAである。架橋用の官能基を全く存在させていないことから、良好なせん断強度が達成されたのは室温の時のみである。実施例2.3および2.4では、中央ブロックにアクリル酸ヒドロキシエチルまたはアクリル酸を共重合用単量体として含有させた。ヒドロキシル基およびカルボン酸基は両方とも架橋で利用され得ることから、ポリスチレン単位によるドメインが生じることに加えてまた凝集力(せん断強度)を向上させる目的で2番目の架橋機構を用いることが可能になる。実施例2.3では二官能性イソシアネートを用いて熱による架橋を起こさせ、実施例2.4ではアルミニウムのキレート化合物を用いて熱による架橋を起こさせた。70℃におけるせん断安定性時間は、接着剤を追加的に架橋させると凝集力が顕著に高くなることを示している。
実施例2.5および2.6
下記の表4にこれらの実施例の技術的接着特性を挙げる。
【0110】
【表4】
【0111】
塗布率:50g/m2
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
RB:ローリングボール試験
これらの実施例は、光開始剤をランダム共重合で中央ブロックの中に入り込ませることも同様に可能であることを示している。その上、PMMAもまた安定化およびドメイン生成用の末端ブロックとして用いるに適する。中央ブロックを紫外線照射で効率良く架橋させることができ、従って、それによって熱せん断強度が顕著に上昇する(実施例2.5および2.6を2.5’および2.6’と比較することで分かる)。実施例2.6では被覆をホットメルトとして行ったが、これは前記ブロック共重合体を溶融物の状態で加工することができることを示している。
実施例2.7および2.8
表5に試験方法A−Dで得た技術的接着剤評価結果を示す。
【0112】
【表5】
【0113】
塗布率:50g/m2;電子ビーム線量30kGy
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
RB:ローリングボール試験
実施例2.7と2.8を比較することで、二重結合を中央ブロックに沿って導入すると電子ビームによる架橋が顕著に向上することが分かる。EB線量を30kGyにした時に実施例2.7が達成したゲル指数は35%であったが、二重結合を伴わない比較実施例2.8が達成したゲル指数は10%である。架橋効率が高ければ高い程結果として凝集力が高くなり、特に熱い条件下の凝集力が高くなる。従って、硬質ポリスチレンドメインを生じさせかつ電子ビームによる架橋を効率良く起こさせると、結果として高いせん断強度を有する感圧接着剤を生じさせることが可能になる。
実施例2.9から2.12
表6に試験方法A−Dで得た技術的接着剤評価結果を示す。
【0114】
【表6】
【0115】
塗布率:50g/m2;電子ビーム線量30kGy
SST:せん断安定性時間(分)
RT:室温
BS:鋼への接着強度
RB:ローリングボール試験
実施例2.9から2.12は、本発明の感圧接着剤は多様性を有することを示している。実施例2.9では、アクリル酸ブチルとアクリル酸2−エチルヘキシルとイソプレンがランダムに重合した中央ブロックを用いた。実施例2.11では、中央ブロックに含まれる二重結合の分率を高くした。電子ビームによる架橋を起こさせると再びゲル指数が他の実施例に比較して顕著に高くなった。比較的長いPS末端ブロックを伴う重合体もまた感圧接着剤用弾性重合体として使用可能である。
Claims (21)
- 各ブロック共重合体が1つの中央共重合体ブロックP(A/C)と2つの末端重合体ブロックP/(B)で構成されている一般型P(B)−P(A/C)−P(B)で表されるブロック共重合体が基になった感圧接着剤であって、
・ P(A/C)が単量体AとCの共重合体を表し、ここで、重合体P(A/C)が0℃から−80℃のガラス転移温度を示し、成分Cが、フリーラジカル重合反応に不活性な挙動を示しかつ前記ブロック共重合体の凝集力を向上させる働きをする少なくとも1種の官能基を有し、
・ P(B)が単量体Bの重合体を表し、ここで、重合体P(B)が20℃から175℃のガラス転移温度を示し、
・ 重合体ブロックP(B)が共重合体ブロックP(A/C)に不溶でありかつブロックP(B)とP(A/C)が混和しない、
ことを特徴とする感圧接着剤。 - 前記共重合体P(A/C)の凝集力向上効果が個々のブロック共重合体P(B)−P(A/C)−P(B)の間の結合に伴って1つのブロック共重合体高分子の単量体Cの官能基が少なくとも1つのさらなるブロック共重合体高分子と相互作用することでもたらされたものであることを特徴とする請求項1記載の感圧接着剤。
- 単量体Cの官能基が双極子/双極子相互作用および/または水素結合で前記凝集力向上をもたらしていることを特徴とする前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- 単量体Cの官能基がカルボン酸基、ヒドロキシル基または第三ブチル基であることを特徴とする前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- 下記の群:アクリル酸、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタアクリル酸、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸ヒドロキシエチル、メタアクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸t−ブチル、無水イタコン酸、イタコン酸、アクリルアミド、例えばN−t−ブチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミドまたはジメチルアクリルアミドなど、および無水マレイン酸の群の少なくとも1種の化合物が単量体Cとして用いられていることを特徴とする前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- 単量体Cの官能基が架橋反応で前記凝集力向上をもたらしているが、適宜先行する活性化の後までは凝集力向上をもたらしていなかったことを特徴とする請求項1または2記載の感圧接着剤。
- 前記単量体Cの架橋性官能基が放射線−化学架橋を起こし得る不飽和基、特に紫外線照射または電子ビーム照射によって架橋を起こし得る不飽和基であることを特徴とする請求項6記載の感圧接着剤。
- 前記単量体Cの架橋性官能基がC−C二重結合を少なくとも1つ含む炭素原子数が3から8の不飽和アルキル基であることを特徴とする請求項6または7記載の感圧接着剤。
- 前記単量体Cの架橋性官能基が熱エネルギーの影響によって架橋反応を起こし得る基であることを特徴とする請求項6記載の感圧接着剤。
- 前記単量体Cの架橋性官能基がヒドロキシル、カルボキシル、エポキシ、酸アミド、イソシアナトまたはアミノ基であることを特徴とする請求項6から9のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- 前記共重合体ブロックP(A/C)のガラス転移温度Tgを<0℃にまで下げる少なくとも1種の化合物が単量体Cとして用いられたことを特徴とする前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- 結果として生じる重合体ブロックP(B)が共重合体ブロックP(A/C)と一緒に2相ドメイン構造を形成し得るようにする少なくとも1種の単量体が単量体Bとして用いられたことを特徴とする前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- この感圧接着剤が5,000から600,000g/モル、特に10,000から300,000g/モルの範囲の平均分子量を有することを特徴とする前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- 前記重合体ブロックP(B)の分率が前記ブロック共重合体全体の10から60重量%、特に15から40重量%の範囲であることを特徴とする前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- 単量体Aの重量分率に対する単量体Cの重量分率が0.1から20、特に0.5から5の範囲であることを特徴とする前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- 前記ブロック共重合体に樹脂が0から50重量%、特に20から40重量%混合されていることを特徴とする前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤。
- 前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤の製造方法であって、前記感圧接着剤に添加剤、例えば老化抑制剤、光安定剤、オゾン保護剤、脂肪酸、可塑剤、核形成剤、発泡剤、促進剤および/または充填材を製造および/または加工操作過程中に添加することを特徴とする方法。
- 前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤の製造方法であって、前記感圧接着剤を溶融状態で更に加工し、これを特に支持体に付着させることを特徴とする方法。
- 前請求項のいずれか1項記載の感圧接着剤の使用であって、前記アクリル系感圧接着剤を支持体の片面または両面に膜として存在させて接着テープで用いる使用。
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