JP2004512417A5 - - Google Patents
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Description
【書類名】 明細書
【発明の名称】 潜在性の過剰粘着付与された接着剤の使用方法
【特許請求の範囲】
【請求項1】 基材を提供する工程と、
潜在性の過剰粘着付与された接着剤を基材に適用する工程と、
可塑剤を塗布して潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化して感圧接着剤を形成する工程と
を含む、感圧接着剤を基材に適用する方法。
【請求項2】 潜在性の過剰粘着付与された接着剤および可塑剤が同時に基材に適用される、請求項1に記載の方法。
【請求項3】 可塑剤に熱を加えて潜在性の過剰粘着付与された接着剤の活性化を引き起こし、感圧接着剤を形成する、請求項2に記載の方法。
【請求項4】 第1の基材を提供する工程と、
潜在性の過剰粘着付与された接着剤を第1の基材に適用する工程と、
可塑剤を適用して潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化して感圧接着剤を形成する工程と、
第2の基材を適用して第1の基材上に付着された感圧接着剤に接触させる工程とを含む、基材を貼り合わせる方法。
【請求項5】 基材上に付着された潜在性の過剰粘着付与された接着剤の選択された領域に可塑剤が塗布される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【0001】
発明の分野
本発明は、可塑剤によって活性化でき、潜在性の接着性、特に感圧接着性を有する過剰粘着付与された接着剤に関する。
【0002】
背景
感圧接着剤は、多種多様の形態および応用において幅広い用途を有する。しかし感圧接着剤(PSA)に固有な粘着性は、それらを加工してデリバリするのを困難にする。例えばPSA−被覆されたテープの基材へのデリバリは、テープを断片で使用する場合は剥離ライナーによって、あるいはテープをロール形態で使用する場合は、剥離ライナーまたは低粘着性裏のりのどちらかによって、粘着性を有するPSA表面を保護することを必要とする。
【0003】
粘着性を有さない接着剤コーティングから感圧接着剤を製造する一技術は、熱を用いて接着剤を活性化することである。加熱によって被覆された接着剤は粘着性を有するようになり、それにより結合が生じるようになり、表面を冷却すると粘着性を有さない状態に戻る。
【0004】
しかしPSAの熱活性化には、いくつかの限界がある。PSA特性は一過性であるために、この技術は、永久粘着性を有する材料を調製するのには有用でない。すなわちこのような接着剤は、加熱されたときだけ粘着性を有する。さらに、被覆された接着剤表面を加熱によって選択的に粘着性にすることも困難である。使用者によって基材への適用前に接着剤が活性化される場合は、適用に先だつ接着剤コーティングの加熱は、都合が良くないあるいは可能なですらないことがある。さらに接着剤が電子機器または低融点ポリマーフィルムなどの感熱性の基材に塗布される場合は、熱による活性化は望ましくないことがある。
【0005】
発明の概要
本発明は、可塑剤によってオンデマンドで活性化され、感圧接着剤を形成できる潜在性の過剰粘着付与された接着剤、および使用方法に向けたものである。
【0006】
一実施態様では、基材を提供する工程と、基材に潜在性の過剰粘着付与された接着剤を適用する工程と、可塑剤を塗布して潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化して感圧接着剤を形成する工程とを含む、感圧接着剤を基材に適用する方法が提供される。好ましくは可塑剤を適用する工程が、潜在性の過剰粘着付与された接着剤を基材に適用する工程に引き続いて起きる。所望するならば、基材上に付着された潜在性の過剰粘着付与された接着剤の選択された領域に、可塑剤が適用される。
【0007】
別の実施態様では、潜在性の過剰粘着付与された接着剤および可塑剤が基材に同時に適用される。この実施態様では、可塑剤は好ましくは固体である。好ましくは可塑剤に熱が加えられて溶かされ、それが潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化して感圧接着剤を形成する。所望するならば、基材上に付着された可塑剤および潜在性の過剰粘着付与された接着剤の選択された領域に熱を加えることができる。
【0008】
別の実施態様では、第1の基材を提供する工程と、潜在性の過剰粘着付与された接着剤を第1の基材に適用する工程と、可塑剤を潜在性の過剰粘着付与された接着剤に適用して活性化して感圧接着剤を形成する工程と、第2の基材を適用して第1の基材上に付着された感圧接着剤に接触させる工程とを含む、基材を貼り合わせる方法が提供される。
【0009】
本発明は、これらの方法によって調製された接着剤物品も提供する。好ましくは接着剤物品はテープの形態である。
【0010】
ここでの用法では、「接着剤」とは、接着剤組成物を指し、接着剤製品の接着層を指すこともある。
「潜在性の過剰粘着付与された接着剤」とは、比較的大量の粘着付与剤のために接着性を有さない(例えば粘着性を有さない)が、可塑剤の適用によって活性化されると接着性を獲得する接着剤を指す。
「感圧接着剤」または「PSA」とは、以下の特性を有する粘弾性材料を指す。(1)乾燥粘着性および永久粘着性、(2)指先の圧力以下での付着性、(3)基材を保持する十分な能力、および(4)基材からきれいに除去される十分な凝集強さ。
「適合性」とは、(1)所定量で混合した際に潜在性の過剰粘着付与された接着剤から著しい相分離を示さず、(2)潜在性の過剰粘着付与された接着剤に混合すると熟成時にそれから顕著な相分離をぜず、(3)可塑化組成物が上で定義されたような感圧特性を示すように、潜在性の過剰粘着付与された接着剤のための流動学的改質剤として機能する、可塑剤を指す。
「不揮発性」とは、本発明の潜在性の過剰粘着付与された接着剤と組み合わせた際に、3%未満のVOC(揮発性有機含量)を発生する可塑剤を指す。VOC含量は強制排気炉内で被覆された組成物を100±5℃に1時間曝すことで、ASTM D 5403−93と同様にしてに定量できる。3%未満の可塑剤が潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物から失われるならば、可塑剤は「不揮発性」とみなされる。
【0011】
好適な実施態様の説明
本発明は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤、およびこのような接着剤を適用し、接着剤を活性化して、例えば基材を貼り合わせる方法に関する。本発明の方法では、潜在性の過剰粘着付与された接着剤が基材に適用されて、連続または不連続であることができるコーティングが形成され、可塑剤(ここでは活性化助剤と称される)が使用され、活性化されて接着性、好ましくは感圧接着性が提供される。
【0012】
ここで説明する潜在性の過剰粘着付与された接着剤を使用する利点としては、使用に先だって接着剤を保護するライナーが必要ないこと、接着剤をオンデマンドで活性化する能力、および画像形式に接着剤を選択的に活性化する能力が挙げられる。
【0013】
本発明の潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、典型的に少なくとも約10μm、そして好ましくは少なくとも約20μmの厚さで適用される。潜在性の過剰粘着付与された接着剤の複数層は、同一のまたは異なる潜在性の過剰粘着付与された接着剤を使用して基材に適用できる。所望するならばこれらの層は非接着層によって任意に隔離できる。
【0014】
可塑剤を適用すると、潜在性の過剰粘着付与された接着剤の全てまたは一部が、感圧接着性を有する材料に活性化される。可塑剤を任意に圧力をかけることで補足して、例えば2つの基材を貼り合わせることができる。それは多様なやり方で適用できる。例えば可塑剤は固体または液体の形態で適用できる。それは所望するならばカプセル化できる。それは潜在性接着剤上にスプレーでき、あるいは別な方法で潜在性接着剤を可塑剤(例えば粉末またはフィルム形態)でオーバーレイできる。それは所望するならば画像形式に適用できる。それは基材上への潜在性接着剤の付着に先だって、あるいはそれと同時に、あるいはそれに引き続いて適用できる。例えば潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、粉末、フィルム、粒子などの形態の固形可塑剤と組み合わせ(混合し、上適用し、または下適用し)て、可塑剤を融解し接着剤を活性化して、組み合わせられた潜在性の過剰粘着付与された接着剤および可塑剤に感圧接着性を形成するのに十分な温度に加熱することができる。あるいは、スプレー、流し塗り、またはその他の液体デリバリ技術(インクジェットなど)の手段によって、潜在性の過剰粘着付与された接着剤の領域に、液体可塑剤が適用できる。
【0015】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤
潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、エラストマーおよび大量の粘着性付与樹脂を含むものであり、後者は接着剤に可塑剤活性化可能な強力な結合能力を残しながら、接着剤で被覆されたシートを都合よく効率的に室温で取り扱うのに必要なレベルにまで、接着剤のガラス転移温度(Tg)を上昇させるのに十分な量で含まれる。このような接着剤はここでは「過剰粘着付与された」接着剤と称される。例は、米国特許第4,248,748号(McGrathら)で開示されている。
【0016】
このような「過剰粘着付与された」接着剤では、粘着性付与樹脂は概して周知の樹脂であり、それらは典型的にエラストマーのガラス転移温度(Tg)および粘着性を上昇させる能力によって特徴づけられる、熱可塑性で樹脂質の室温固体である。粘着性は、試験される混合物で被覆されたテープがその底に保持される傾斜トラフ内にステンレス鋼球を転がり落とす「傾斜トラフ」、または「転動球」試験などの多様な試験によって測定できる。有用な粘着性付与樹脂は、100部の接着剤ポリマーあたり約20〜100部の典型的な量で添加すると、通常、従来の感圧接着剤ポリマーの粘着性を増大させる。通常、感圧接着剤を製造するのに必要なよりも高い量で粘着性付与樹脂を添加すると、過剰粘着付与された接着剤が得られる。
【0017】
典型的に、高分子量有機酸とそれに関連した自然材料の複雑な混合物である天然材料が、粘着性付与樹脂の一般的形態である。木材またはその他のロジン、または例えば水素化またはエステル化ロジンなどのこのような天然ロジンの改質形態が特に有用である。テルペン−、フェノール−、またはスチレン変性テルペン−ポリマー、および低分子量スチレン樹脂もまた有用である。その他の適切な粘着性付与樹脂の例を下に列挙する。
【0018】
過剰粘着付与された接着剤は、典型的に感圧接着剤中で使用されるエラストマーから誘導できる。このような過剰粘着付与された接着剤は、室温(すなわち約20℃〜約25℃)で低粘着性または完全に非粘着性である。それらは室温において、高いガラス転移温度(典型的に少なくとも約10℃)および/または高い剪断貯蔵弾性係数(典型的に23℃および1Hzで少なくとも5×105パスカル)から、低粘着性または非粘着特性を得る。過剰粘着付与された接着剤を感圧接着性を示す材料に転換するには、可塑剤が使用される。適切な可塑剤は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤のTgを約10℃未満、好ましくは0℃未満に低下でき、その剪断貯蔵弾性係数をHandbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology、Donatas Satas(編)第2版172〜173ページ、Van Nostrand Reinhold、ニューヨーク州ニューヨーク、1989年、で定義されるダルキスト基準未満に低下できるものである。
【0019】
本発明で有用な潜在性の過剰粘着付与された接着剤の例としては、天然ゴム、合成ゴム、スチレンブロック共重合体、(メタ)アクリル、ポリ(α−オレフイン)、およびシリコーンが挙げられる。
【0020】
潜在性の過剰粘着付与された天然ゴム接着剤は、制御粘度ゴム等級であるCV−60、およびリブドスモークドシートゴム等級であるSMR−5などの例を含む淡色ペールクレープ等級から暗色リブドスモークドシートの間で等級が変動しても良い天然ゴムを含む。天然ゴムに過剰粘着性付与するために使用される粘着性付与樹脂としては、概してウッドロジンおよびその水素化誘導体、様々な軟化点のテルペン樹脂、および鉱油ベースの樹脂が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0021】
潜在性の過剰粘着付与された合成ゴム接着剤としては、ブチルゴム、イソプレンが3%未満であるイソブチレンコポリマー、ポリイソブチレン、イソプレンホモポリマー、ポリブタジエン、スチレン/ブタジエンゴム、ポリブタジエン、またはスチレン/ブタジエンゴムなどの概してゴム状エラストマーである合成ゴムが挙げられる。合成ゴムの実施例は、B.F.Goodrichから商品名「AMERIPOL 101 IA」の下に市販されるスチレン/ブタジエンゴムである。合成ゴムに過剰粘着性付与するのに有用な粘着付与剤としては、ロジン誘導体、ポリテルペン、C5脂肪族オレフィン由来樹脂、およびC9芳香族/C5脂肪族オレフィン由来樹脂が挙げられる。
【0022】
潜在性の過剰粘着付与されたスチレンブロック共重合体接着剤は、A−BまたはA−B−Aタイプ(式中、Aは熱可塑性ポリスチレンブロックを表し、Bはポリイソプレン、ポリブタジエン、またはポリ(エチレン/ブチレン)と、樹脂とのゴム状ブロックを表す。)のエラストマーを概して含む。接着剤中で有用な種々のブロック共重合体の例としては、Shell Chemical Co.から「KRATON D1107」、「KRATON G1657」、「KRATON G1750」、および「KRATON D1118」の商品名の下に市販されるものなどの、直鎖、放射状、星状、およびテーパースチレン−イソプレンブロック共重合体が挙げられる。ポリスチレンブロックは、球状、円柱またはラメラの形状の領域を形成しがちであるため、ブロック共重合体接着剤は2相構造を有するようになる。ゴム相と結びつく樹脂は概して感圧接着剤中で粘着性を生じる。ゴム相と結びつく樹脂の例としては、Goodyearから商品名「ESCOREZ 1300」および「WINGTACK」の下に市販されるものなどの脂肪族オレフィン由来樹脂、Hercules,Inc.から商品名「FORAL」および「STAYBELITE ESTER 10」の下に市販されるものなどのロジンエステル、Exxonから商品名「ESCOREZ 5000」の下に市販されるもののような水素化炭化水素、Hercules,Inc.から商品名「PICCOLYTE A」の下に市販されるもののようなポリテルペン、および商品名「PICCOFYN A100」の下に市販されるもののような鉱油またはテレビン油原料から誘導されるテルペンフェノール樹脂が挙げられる。熱可塑性相と結びつく樹脂は、感圧接着剤を堅くする傾向がある。
【0023】
潜在性の過剰粘着付与された(メタ)アクリル接着剤は、例えばイソオクチルアクリレート、2−エチル−ヘキシルアクリレート、およびn−ブチルアクリレートなどの概して100〜80重量%のC4〜C12アルキルエステル構成要素、および例えばアクリル酸、メタクリル酸、酢酸ビニル、N−ビニルピロリドン、およびスチレンマクロマーなどの0〜20重量%の極性構成要素または結合力強化構成要素を含む。好ましくは(メタ)アクリル感圧接着剤は、0〜20重量%のアクリル酸および100〜80重量のイソオクチルアクリレート、ブチルアクリレート、またはエチルヘキシルアクリレートを含む。これらの材料に過剰粘着性付与するのに使用できる有用な粘着付与剤は、Hercules,Inc.から商品名「FORAL 85」の下に市販されるもののようなロジンエステル、Hercules,Inc.から商品名「PICCOTEX LC−55WK」の下に市販されるもののような芳香族樹脂、およびArizona Chemical Co.から商品名「SYLVAREZ 2019」および「ZONAREZ B−100」の下に市販されるもののようなテルペン樹脂などである。
【0024】
ポリ(l−アルケン)接着剤とも称される潜在性の過剰粘着付与されたポリ(α−オレフイン)接着剤は、概して実質的に非架橋ポリマーか、あるいは米国特許第5,112,882号(Babuら)に記載されるようにその上にグラフトされた放射線活性化可能な官能基を有しても良い非架橋ポリマーのどちらかを含む。このような接着剤を過剰粘着性付与するのに使用できる粘着性付与材料は、典型的にポリ(α−オレフイン)ポリマーに混和性の樹脂である。有用な粘着性付与樹脂としては、C5〜C9不飽和炭化水素モノマー、ポリテルペン、フェノール−またはスチレン変性ポリテルペンなどの重合によって誘導される樹脂が挙げられる。このタイプのC5オレフィン分画をベースとするこのような樹脂の例は、Goodyearから商品名「WINGTACK」の下に市販されるものが挙げられる。
【0025】
潜在性の過剰粘着付与されたシリコーン接着剤は、ポリマーまたはガムと、粘着性付与樹脂との2つの主要構成要素を含む。ポリマーは典型的に、ポリマー鎖の両端に残留シラノール官能性(SiOH)か、あるいはポリジオルガノシリキサン軟質断片および尿素末端硬質断片をはじめとするブロック共重合体を含有する高分子量ポリジメチルシロキサンまたはポリジメチルジフェニルシロキサンである。これらの接着剤を過剰粘着性付与するのに使用できる粘着性付与樹脂は、トリメチルシロキシ基(OSiMe3)でエンドキャップされ、さらにいくらかの残留シラノール官能基を含有する三次元ケイ酸塩構造を含む。粘着性付与樹脂の例としては、ニューヨーク州ウォーターフォードのGeneral ElectricCo.,Silicone RresinsDivisionから商品名「SR545」の下に市販されるもの、カリフォルニア州トランスのShin−Etsu Silicones of America,Inc.から商品名「MQD−32−2」の下に下に市販されるものが挙げられる。典型的にシリコーン樹脂を過剰粘着性付与するためには、粘着付与剤が少なくとも約50重量%の量で存在する。典型的なシリコーン感圧接着剤の製造については、米国特許第2,736,721号(Dexter)に記載されている。シリコーン尿素ブロック共重合体感圧接着剤の製造については、米国特許第5,214,119号(Leirら)に記載されている。
【0026】
本発明の過剰粘着付与された接着剤は、室温(すなわち約20℃〜約25℃)で粘着性が低く、あるいは完全に粘着性がない。室温における低粘着性または非粘着性は、高いTgおよび/または高い剪断貯蔵弾性係数に由来する。概して、高いTgおよび/または高い弾性係数の過剰粘着付与された接着剤は、顕著なガラス質の性質を有し、性質が非エラストマー性である。低粘着性または非粘着性を有する潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、少なくとも約10℃であるTgを有するのに加えて、23℃および1Hzで少なくとも5×105パスカルの剪断貯蔵弾性係数も有する。過剰粘着付与された接着剤を感圧接着性を示す材料に転換するためには、可塑剤は、潜在性接着剤のTgを約10℃未満、好ましくは0℃未満になるように低下させ、その剪断貯蔵弾性係数をDahlquist基準未満にするように選択されなくてはならない。
【0027】
重合方法
発明の実施において、可塑剤活性化可能な潜在性の過剰粘着付与された接着剤のエラストマーは、溶剤重合、分散重合、エマルジョン重合、懸濁重合、無用剤バルク重合、そして紫外線、電子ビーム、およびγ放射線を使用する工程をはじめとする放射線重合などの従来の技術をはじめとするがこれに限定されるものではない技術によって重合できる。これらの方法は当業者には周知である。
【0028】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤の適用方法
溶剤コーティング:
潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物は、あらゆる従来のコーティング技術を使用して、水および/または有機溶剤を含むことができる溶剤溶液からターゲット基材に適用できる。有用なコーティング技術としては、刷毛、ロール、スプレー、引き塗り、ワイヤ、グラビア、転写ロール、エアナイフ、カーテンまたはドクターブレードコーティングが挙げられる。
【0029】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物は、シート、繊維、または造形品であることができるあらゆる適切な基材に適用できる。しかし好ましい基材は、感圧接着剤製品のために使用されるものである。潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物は、適切な可撓性のまたは可撓性でないバッキング材料の少なくとも1主要面に適用できる。有用な可撓性バッキングとしては、例えば紙や、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、酢酸セルロース、エチルセルロースなどの可塑性フィルムなどが挙げられる。
【0030】
バッキングはまた、織布、不織布、紙、あるいは粗い表面を有するその他の材料などの不規則な表面を有する構造物であっても良い。このような織布は、合成または天然材料(例えば綿、ナイロン、レーヨン、ガラス、またはセラミック材料)の糸から形成できる。このような不織布としては、バッキング材料中へのコーティング材料の実質的移行を防ぐため、ウェブの孔隙率が高すぎなければ、天然または合成繊維またはそれらの配合物のエアレイドウェブが挙げられる。紙それ自体は高い孔隙率のために、コーティング材料が紙にしみこむのを埋め合わせるために1μmを越える厚いコーティングが適用されない限り、通常適切でない。しかしグラシン、プラスチック被覆された、または含浸紙は適切である。これらのバッキングの多くは、一般に舗装道路マーキングテープで使用される。さらに適切なバッキングは、金属、金属化ポリマーフィルム、天然または合成ゴム、またはセラミックシート材料から形成できる。プライマーを使用することもできるが必ずしも必要ではない。
【0031】
コーティング厚は、例えば特定の用途、コーティング調合物、および基材の性質(例えばその吸収能、孔隙率、粗面度、クレープ、化学組成など)などの種々の要素次第で変化する。典型的に多孔性基材あるいは粗面は、孔隙率がより低い基材またはより滑らかな表面よりも厚いコーティングを必要とする。過剰粘着付与された接着剤コーティングは、典型的に約25μm〜約250μmの厚さを有する。
【0032】
ホットメルトコーティング:
当業者には既知の技術によって、潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物を使用して、コーティング可能な熱可塑性ホットメルト接着剤を製造しても良い。このようなコーティング可能なホットメルト接着剤を使用して、シート材料または別の適切な基材上に溶融した接着剤をコーティングして、潜在性の過剰粘着付与された接着剤シートを形成しても良い。シート材料は好ましくは、テープバッキング、フィルムバッキング、または剥離ライナーから選択される。
【0033】
潜在性の過剰粘着付与された熱可塑性ホットメルト接着剤をフィルムダイからデリバリし、引き続いて引き出される接着剤を移動する可塑性ウェブまたはその他の適切な基材と接触させることで被覆できる。関連したコーティング方法は、コーティング可能な熱可塑性ホットメルト潜在性の過剰粘着付与された接着剤、および同時押出しされたバッキング材料をフィルムダイから押出して、層状の生成物を冷却して、潜在性接着剤テープを形成することを伴う。別の形成方法は、コーティング可能な熱可塑性ホットメルト潜在性の過剰粘着付与された接着剤を、迅速に移動する可塑性ウェブまたはその他の適切な予備成形された基材に直接接触させることを伴う。この方法を使用して、回転ロッドダイなどの可撓性のダイリップを有するダイを使用して、潜在性の過剰粘着付与された接着剤が、移動する予備成形されたウェブに適用される。これらの連続方法のいずれかによって形成した後、潜在性の過剰粘着付与された接着剤フィルムまたは層は、直接法(例えば冷却ロールまたは水浴)および関節法(例えば空気またはガス衝突)の双方を使用して、急冷によって固化される。
【0034】
粉末コーティング:
本発明の潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物を使用することの利点の1つは、粉末コーティング技術を使用して、それらを固形粉末材料としてデリバリする能力である。当業者に既知の直接重合方法(例えばスプレー乾燥エマルジョン、懸濁、または分散重合)に加えて、粉末形態の材料は、溶剤またはホットメルト被覆されたフィルムを調製し、そして次に機械的な技術などの凍結粉砕またはハンマーミリングを使用してこれらのを材料を粉砕して調製できる。固形粉末可塑剤は、同様の機械的な方法を使用して調製できる。
【0035】
発明の一実施態様では、粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤と可塑剤粉末の混合物が、基材全体またはその一部に粉末被覆される。次に粉末コーティングを十分な熱に曝して可塑剤を融解し、潜在性の過剰粘着付与された接着剤に吸収させ、そのTgおよび剪断貯蔵弾性係数を変更して、感圧接着剤材料を形成する。熱源は、粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤コーティングの広範囲を活性化するように拡散させることができ、あるいは粉末コーティングの離散した所定部分を活性化させるように集中させることができる。熱によってコーティングを滑らかな感圧接着剤コーティングに融合でき、あるいは潜在性の過剰粘着付与された接着剤の粒子特性の全てまたは一部を保持することができる。
【0036】
発明のさらに別の実施態様は、基材の全てまたは一部に対する粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤の初期コーティングを伴う。次にスプレー、流し塗り、またはその他の液体デリバリ技術(インクジェットなど)の手段によって、液体可塑剤を粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤コーティングの領域に導入することで、粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤コーティングの全てまたは一部を活性化して、感圧接着性を有する材料にできる。このようにして粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤上への液体可塑剤のスプレーによって、パターン層を作り出せる。
【0037】
あるいは,パターン層は、IRレーザーなどの集束熱源で、あるいは模様付きマスクまたはオーバーレイを使用して拡散熱源で、固形可塑剤(粉末またはフィルム)でオーバーレイされた粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤を加熱することによって作り出せる。粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、可塑剤の塗布に先だって、部分的にまたは完全に滑らかなコーティングに融合されても良い。
【0038】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤粉末コーティングの一部のみが可塑化される、これらの粉末コーティング工程に結びついた追加的利点は、非可塑化粒子を基材から容易に除去できる能力である。基材から除去すると可塑化感圧材料が残り、活性化されていない潜在性の過剰粘着付与された接着剤粒子は、後で使用するために再利用できる。パターン化された感圧接着剤で被覆された製品をデリバリまたは作り出すのに従来法で使用されるホットメルトスプレーまたはスクリーン印刷などのその他の方法は、再利用できない接着剤材料をもたらす。
【0039】
これらの粉末コーティング技術を使用して調製されたコーティングと同様に、ホットメルトまたは溶剤被覆された潜在性の過剰粘着付与された接着剤フィルムを以下に説明する活性化方法による固形可塑剤または液体可塑剤の熱活性化を使用して選択的に活性化して、感圧接着性を示すようにできる。
【0040】
さらに可塑化されていない潜在性の過剰粘着付与された接着剤粒子またはフィルムを粉末、フィルム、粒子などの形態の固形可塑剤で被覆して、可塑剤を融解して、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と可塑剤との混合物の感圧特性を活性化するのに十分な温度に加熱できる。
【0041】
粉末形態の潜在性の過剰粘着付与された接着剤のさらに別の利点は、1つ以上の潜在性の過剰粘着付与された接着剤とその他の粉末構成要素とを混合する容易さである。あるいは、粉末構成要素は、可塑化されると本発明の可塑化ポリマー組成物を通じて共に結合する複合材料を生じる、その他のポリマーまたは無機材料であることができる。
【0042】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤の粉末コーティングのために有用な技術としては、流動床コーティング、静電コーティング工程、スキャッターコーティング、分散液のスラリーコーティング、およびスクリーン印刷と同様のやり方で粉末を付着させる篩の使用が挙げられるが、これに限定されるものではない。流動床コーティング工程では、多孔性プレートを底に有する容器に粉末材料を入れる。空気がプレートを通過すると、粉末の体積が膨張して流動化が引き起こされる。この状態では、粉末は流体特性のいくつかを有する。基材は粉末の融点を越える温度にオーブン内で加熱され、流動床内に浸漬されると、粒子が表面で融解してコーティングを形成する。あるいは摩擦荷電してしてウェブに付着する流動化粒子の床上に、冷たい基材を通過させることができる。次に加熱ゾーンまたはニップに、粉末被覆された基材を通過させて粒子を溶融できる。静電コーティング工程では粉末材料を気流中に分散し、コロナ放電領域に通過させて粒子を帯電させる。帯電粒子は、接地した基材上に引きつけられて付着する。通常、室温で静電気的に被覆される基材は、次にオーブンに入れると、粉末が融解してコーティングを形成する。例えばKirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology第4版、Wiley、1993年、第6巻、635〜636ページを参照されたい。
【0043】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤を画像形式に形成する方法については本願と同日付で出願された、「Imagewize Printing of Adhesives and Limited Coalescence Plymerization Method」(代理人整理番号55695 USA 8A)と題された出願人の譲受人の同時継続出願の米国特許出願第__________号に記載されている。
【0044】
上述のような基材への潜在性の過剰粘着付与された接着剤のコーティングに加えて、低粘着性裏のりプライマーコーティングなどのその他の従来のコーティングを基材上にコーティングできる。このようなコーティングは当業者には既知であり、被覆されたシート材料の意図される用途を示す。さらに基材を使用に先だって前処理しても良い。潜在性の過剰粘着付与された接着剤被覆されたシート材料は、ラベル、テープ、転写テープ(少なくとも1つの剥離ライナー上にあるPSAのフィルムをはじめとする)、標識、カバー、マーキングインデックスなどの従来法で既知のPSA組成物と共に使用することがが知られているあらゆる製品の形態を取ることができる。
【0045】
活性化助剤および活性化方法
ここで説明する方法は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化するための活性化助剤の使用を含む。活性化助剤は接着剤を活性化して、例えば2つの基材を貼り合わせるのに使用される。活性化助剤は可塑剤である。概して可塑剤は様々な分子量および構造を有し、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と適合性である液体または固体であることができる。それらはモノマーまたはポリマー、揮発性または不揮発性、反応性または非反応性であることができる。さらに可塑剤混合物も本発明で使用できる。
【0046】
概して液体可塑剤は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と容易に組み合わせられる。使用は幾分困難であるが、潜在性の過剰粘着付与された接着剤の制御された可塑化が所望される用途、工程または製品で、固形可塑剤が有利に使用できる。固形可塑剤の融解またはガラス転移温度に加熱されると、潜在性の過剰粘着付与された接着剤は可塑化して混合物は、感圧接着性を示す。
【0047】
さらに可塑剤は、様々な分子量および構造を有することができる。すなわち可塑剤は、本質的にポリマーまたはモノマーのどちらかであることができる。典型的にモノマー可塑剤は、低分子量酸またはアルコールから誘導され、それは次にそれぞれ単官能アルコールまたは単官能酸でエステル化される。有用なポリマー可塑剤は、典型的にカチオンまたはラジカル重合性、縮合重合性、または低分子量ポリマーを作る開環重合性モノマーから誘導される。
【0048】
有用な可塑剤は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と適合性であり、可塑剤が潜在性の過剰粘着付与された接着剤中に拡散すると、可塑剤は潜在性の過剰粘着付与された接着剤から相分離しない。「相分離(phase separation)」または「相分離(phase separate)」とは、可塑化接着剤組成物中の純粋な可塑剤について、示差走査熱量測定(DSC)によって融解またはガラス転移温度などの検知できる熱転移が見いだされないことを意味する。組成物平衡または温度影響による微量の分離など、可塑化感圧接着剤からの、または可塑化感圧接着剤全体へのいくらかの可塑剤移行は許容できるが、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と可塑剤との間で相分離が起きる程度までには、可塑剤は移行しない。ポリマー可塑剤を使用する場合、それらの応用はモノマー可塑剤よりもさらに限られる傾向があり、概してポリマー可塑剤の分子量が低いほど、潜在性の過剰粘着付与された接着剤との適合性が高くなり、潜在性の過剰粘着付与された接着剤中への拡散性が高くなる。潜在性の過剰粘着付与された接着剤との可塑剤適合性は、可塑剤の化学特性、および潜在性の過剰粘着付与された接着剤のモノマー含量にも依存する。例えばポリエーテル主鎖(ポリエチレングリコールなど)ベースのポリマー可塑剤は、特により高レベルの酸性コモノマーが使用される場合に、ポリエステル可塑剤よりも適合性がさらに高いことが観察されている。
【0049】
適切な可塑剤は好ましくは不揮発性であり、可塑化接着剤中に存在し続け安定している。接着剤組成物中の可塑剤の存在は、接着剤組成物の接着特性を保持するように作動する。しかし一過性の接着が所望される場合は、揮発性可塑剤を使用できる。
【0050】
さらに、有用な可塑剤は反応性または非反応性であることができる。好ましくはそれらは非反応性である。アクリレート官能基、メタクリレート官能基、スチレン官能基、またはその他のエチレン性不飽和、ラジカル反応性官能基を有する可塑剤は、潜在性の過剰粘着付与された,接着剤存在下で概して反応性である。このような可塑剤としては、アクリル化ポリエステルおよびアクリル化ウレタンが挙げられる。
【0051】
好ましい可塑剤の例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレングリコールなどの約150〜約5,000、好ましくは約150〜約1,500の重量平均分子量を有するポリアルキレンオキシドと、ICI Chemicalsから商品名「PYCAL 94」(ポリエチレンオキシドのフェニルエーテル)の下に市販されるものなどのアルキルまたはアリール官能性付与ポリアルキレンオキシドと、Velsicol Chemicalsから商品名「BENZOFLEX 400」(ポリプロピレングリコールジベンゾエート)の下に市販されるものなどのベンゾイル官能性付与ポリエーテルと、ポリエチレンオキシドのモノメチルエーテルと、ジオクチルアジペート、ジブチルアジペート、ジブトキシエトキシエチルアジペート、およびジブトキシプロポキシプロピルアジペートなどの低分子量アジペートと、ポリエステルアジペートなどの高分子量アジペートと、アセチルクエン酸トリ−n−ブチルなどのシトレートと、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソオクチル(diisoctyl phthalate)、トリメリテートなどのフタレートと、セバシン酸ジブチルなどのセバケートと、ミリスチン酸イソプロピルなどのミリステートと、C.P.Hall Co.から商品名「PARAPLEX」の下に市販されるものなどのポリエステルと、Monsantoから商品名「SANTICIZER」(例えば2−エチルヘキシルジフェニルホスフェートおよびt−ブチルフェニルジフェニルホスフェート)の下に市販されるものなどのホスフェートと、C.P.Hall Co.から商品名「PLASTHALL 7050」(ジアルキルジエーテルグルタラート)の下に市販されるものなどのグルタラートと、鉱油などの油と、ポリウレタン、ポリウレア、ポリビニルエーテル、ポリエーテル、ポリアクリレートなどのその他のポリマー可塑剤と、それらの混合物とが挙げられる。
【0052】
使用される可塑剤の量は、得られる活性化される接着剤(すなわち可塑化感圧接着剤)中の所望の粘着性レベル、所望の引きはがしおよび剪断強さレベル、所望の耐久度レベル、および潜在性の過剰粘着付与された接着剤の粘着性付与レベルに左右される。例えば潜在性の過剰粘着付与された接着剤の弾性係数が増大すると、接着剤弾性係数を感圧結合形成のために有用な範囲(すなわちDahlquist基準未満の剪断貯蔵弾性係数)に引き下げるために、より高レベルの可塑剤が必要になる。感圧接着剤中の可塑剤量が増大すると凝集強さを維持することが次第に困難になるので、最終感圧接着剤中で許容される実際的な可塑剤量の上限が作り出される。乾燥粘着性、低温性能、または滑らかなな引きはがしなどの特性が必要な場合、高レベルの可塑剤は有益かもしれない。感圧接着剤調合物の実際的制約を考えると、潜在性の過剰粘着付与された接着剤の剪断弾性係数にも最初から、100pph以下の可塑剤添加で感圧挙動をなおも可能にする上限があることは、明らかである。実際の弾性係数値は、可塑剤タイプ、可塑性付与効率、および可塑剤と潜在性の過剰粘着付与された接着剤との適合性に強く左右されるので、定義するのが困難である。
【0053】
あらゆる従来の技術を使用して、潜在性接着剤の基材への付着の前、最中、または後に、可塑剤を潜在性の過剰粘着付与された接着剤に適用できる。例えば可塑剤は、固体または液体形態で適用できる。それは任意にカプセル化でき、それは本願と同日付で出願された「Imagewise Printing of Adhesive and Limited Coalescence Polymerization」と題された、出願人の譲受人の同時係属出願の米国特許出願第__________号(代理人整理番号55695 USA 8A)に記載された、潜在性接着剤トナーを画像形式で印刷するのに使用されるのと同一または類似の技術を使用して、画像形式に適用できる。液体可塑剤を使用する場合、スプレー、流し塗り、刷毛、ロール、引き塗り、ワイヤ、グラビア、転写ロール、エアナイフ、カーテン、ドクターブレードコーティング、または潜在性の過剰粘着付与された接着剤の領域へのその他の液体デリバリ技術(インクジェットなど)の手段によって適用できる。固形粉末可塑剤を使用する場合、従来の粉末コーティング技術の手段によって適用できる。固形粉末可塑剤は、凍結粉砕またはハンマーミリングなどの機械的な技術を使用して、調製できる。次に粉末コーティングを典型的に、可塑剤を融解するのに十分な熱に曝し、潜在性の過剰粘着付与された接着剤に吸収させ、そのTgおよび剪断貯蔵弾性係数を変更して、感圧接着剤材料を形成する。熱源は潜在性の過剰粘着付与された接着剤の広範囲を活性化するように拡散性であることができ、あるいはその離散した所定部分を活性化するように集束であることができる。
【0054】
実施例
発明の範囲の限定を意図するものでない以下の実施例によって、本発明をさらに例証する。これらの例は単に例証を目的とし、添付の特許請求範囲の限定を意図するものではない。特に断りのない限り、実施例および明細書のその他の部分においてあらゆる部、百分率、比率などは重量を基準にする。
【0055】
【表1】
【表2】
【0056】
試験方法
180°引きはがし粘着力
この引きはがし粘着力試験は、試験で記載される基材のステンレス鋼にガラス基材を置き換えた、ASTM D 3330−90に記載された試験方法と同様である。
【0057】
ポリエステルフィルム上の接着剤コーティングを1.27cm×15cmのストリップに切断した。次に2kgのローラーをストリップ上に1回通過させて、各ストリップを10cm×20cmの清潔な溶剤洗浄したガラスクーポンに付着させた。結合したアセンブリを室温で約1分間静置してから、IMASS滑り/引きはがし試験機(モデル3M90、オハイオ州ストロングズビルのInstrumentors Inc.から市販される)を使用して、5秒間のデータ収集時間にわたり30cm/分(12インチ/分)または2.3m/分(90インチ/分)の速度で、180°引きはがし粘着力について試験した。2個のサンプルを試験した。報告した引きはがし粘着力は、それぞれ2つのサンプルからの引きはがし粘着力の平均である。
【0058】
指粘着性試験
接着剤に指で触れて、粘着性をスケール0=粘着性なし、3=極度に粘着性を有するの0〜3のスケールで格付けし、被覆された接着層の粘着性を推定した。
【0059】
実施例1
約0.50dl/gの固有粘度(温度27℃における酢酸エチル中濃度0.2g/dlでの測定)を有する、比率70/23/7のIOA/MA/AAモノマー組成物から調製された100重量部のポリマーを含有する酢酸エチル中のアクリル感圧接着剤溶液を150部のSYLVAREZ2019と混合した。コーティングする直前に、2部(100部の接着剤ポリマーを基準にして)のトルエン中5%固形分のアジリジン架橋剤溶液を添加した。ナイフコーターを使用して溶液をPETフィルム上にキャストし、70℃で15分間オーブン乾燥した。得られた非粘着性コーティングは約25μmの厚さであった。可塑剤の添加に際して、非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、非粘着性コーティングのサンプルを表面に平らにのせた。綿が飽和するように綿棒を可塑剤に浸して、過剰量を除去した。綿棒によって可塑剤をコーティングに適用し、室温で浸透させた。サンプルに粘着性が出現するまでの所要時間を表1に列挙する。サンプル表面が油状のままであれば、活性化時間は記載されていない。同様に、サンプルが粘着性を24時間保たなければ、それらは記載されていない。
【0060】
実施例2
30%固形分のトルエン溶液として100部のKRATON 1107および140部のREGALREZ 1126を混合して、278Kの計算されたTgを有するブロック共重合体接着剤を調合した。ナイフコーターを使用して溶液をPETフィルム上にキャストし、70℃で15分間オーブン乾燥した。得られる非粘着性コーティングは約25μmの厚さであった。可塑剤の添加に際して非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1に記載したようにして綿棒によって可塑剤を適用した。サンプル中に粘着性が出現するまでの所要時間を第I表に列挙する。
【0061】
実施例3
30%固形分のトルエン溶液として100部のKRATON G1650および115部のREGALREZ 1126を混合して、278Kの計算されたTgを有するブロック共重合体接着剤を配合した。ナイフコーターを使用して溶液をPETフィルム上にキャストし、70℃で15分間オーブン乾燥した。得られる非粘着性コーティングは厚さが約25μmであった。可塑剤の添加に際して非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1に記載したようにして綿棒によって可塑剤を適用した。サンプル中に粘着性が出現するまでの所要時間を第I表に列挙する。
【0062】
実施例4
反応容器内に11.77部のPDMSジアミン33,000、および30.00部のトルエン中60%のSR−545溶液、および0.04部のDytek Aを入れた。トルエン(37.00部)および2−プロパノール(21.00部)を添加して固形分を30%にした。溶液を室温で撹拌し、0.19部のH−MDIを添加し、得られる混合物を2時間撹拌して、エラストマー対SR−545(粘着付与剤樹脂)の重量比が40:60であるPSA溶液を得た。得られる溶液を剥離ライナー上に溶剤被覆して70℃で10分間乾燥した。得られたPSAコーティングをPETフィルム上にラミネートして非粘着性コーティングを形成した。可塑剤の添加に際して、非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1に記載したようにして綿棒によって可塑剤を適用した。サンプル中に粘着性が出現するまでの所要時間を第I表に列挙する。
【0063】
【表3】
【0064】
実施例5
2.5cmあたりの解像度300ドットを有するインクジェット印刷ヘッドを使用して、例1および4からの表面積413cm2の非粘着性接着剤コーティングのストリップに、可塑剤を印刷した。印刷ヘッドをSANTICIZER 141またはIPMのどちらかを充填した。特定の印刷条件についてヘッドから射出された可塑剤の重量を測定し、非粘着性接着剤コーティング上に印刷された可塑剤の実際の重量を測定した。印刷後、21℃および50%相対湿度で24時間接着剤を平衡化した。上述のように180°引きはがし力試験を実施した。データを第II表に示す。
【0065】
【表4】
【0066】
実施例6および比較例C1
8.58部のPERKADOX PD−50S−ps−a、528.7部のトルエン、および0.343部のUVITEX OBの溶液を2905部のPSA6573A SILGRIPシリコーン接着剤に添加し、良く混合して均質な接着剤溶液を得た。この触媒された接着剤溶液を剥離ライナー上に、厚さ80μmの乾燥接着剤を提供するのに適した厚さにナイフコーティングして、区画1、2、および3がそれぞれ3、3、および6mの長さを有し、それぞれ38、70、150℃の温度に設定された3区画のオーブン内において、ライン速度3.7m/分で乾燥した。得られたPSAコーティングをPETフィルムにラミネートした。指粘着性および180°引きはがしを試験し、データを表3に記録した。可塑剤の添加に際して、非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1で記載したようにして綿棒によって可塑剤を適用した。得られる指先粘着性および180°引きはがしデータを第III表に列挙する。
【0067】
【表5】
【0068】
実施例7および比較例C2
反応容器内に15.37部のPDMSジアミン10,000を入れた。トルエン(27.50部)および2−プロパノール(27.50部)を入れて固形分45%にした。溶液を室温で撹拌して0.38部のm−TMXDIを添加し、得られる混合物を6時間撹拌してエラストマー溶液を得た。この溶液に29.25部のSR−1000を添加した。得られたPSA溶液は、35:65のエラストマー対SR−1000(粘着付与剤樹脂)の重量比を有した。得られた溶液をPETフィルム上に溶剤被覆して、70℃で10分間乾燥して非粘着性コーティング形成した。可塑剤の添加に際して、非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1で記載したように綿棒によって可塑剤を適用した。粘着性を生じるまでの所要時間、180°引きはがし、および指粘着性試験データを下の第IV表に示す。
【0069】
【表6】
【0070】
本発明の範囲と精神を逸脱することなく、本発明の様々な変更と修正ができることは当業者には明らかであり、本発明は上述した例証を意図する実施態様によって不当に限定されないものであることを理解されたい。あらゆる出版物、特許出願、および特許は、個々の出版物または特許が具体的かつ個別的に参照文献として組み込まれたように、その内容を本願明細書に引用したものとする。
【発明の名称】 潜在性の過剰粘着付与された接着剤の使用方法
【特許請求の範囲】
【請求項1】 基材を提供する工程と、
潜在性の過剰粘着付与された接着剤を基材に適用する工程と、
可塑剤を塗布して潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化して感圧接着剤を形成する工程と
を含む、感圧接着剤を基材に適用する方法。
【請求項2】 潜在性の過剰粘着付与された接着剤および可塑剤が同時に基材に適用される、請求項1に記載の方法。
【請求項3】 可塑剤に熱を加えて潜在性の過剰粘着付与された接着剤の活性化を引き起こし、感圧接着剤を形成する、請求項2に記載の方法。
【請求項4】 第1の基材を提供する工程と、
潜在性の過剰粘着付与された接着剤を第1の基材に適用する工程と、
可塑剤を適用して潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化して感圧接着剤を形成する工程と、
第2の基材を適用して第1の基材上に付着された感圧接着剤に接触させる工程とを含む、基材を貼り合わせる方法。
【請求項5】 基材上に付着された潜在性の過剰粘着付与された接着剤の選択された領域に可塑剤が塗布される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【0001】
発明の分野
本発明は、可塑剤によって活性化でき、潜在性の接着性、特に感圧接着性を有する過剰粘着付与された接着剤に関する。
【0002】
背景
感圧接着剤は、多種多様の形態および応用において幅広い用途を有する。しかし感圧接着剤(PSA)に固有な粘着性は、それらを加工してデリバリするのを困難にする。例えばPSA−被覆されたテープの基材へのデリバリは、テープを断片で使用する場合は剥離ライナーによって、あるいはテープをロール形態で使用する場合は、剥離ライナーまたは低粘着性裏のりのどちらかによって、粘着性を有するPSA表面を保護することを必要とする。
【0003】
粘着性を有さない接着剤コーティングから感圧接着剤を製造する一技術は、熱を用いて接着剤を活性化することである。加熱によって被覆された接着剤は粘着性を有するようになり、それにより結合が生じるようになり、表面を冷却すると粘着性を有さない状態に戻る。
【0004】
しかしPSAの熱活性化には、いくつかの限界がある。PSA特性は一過性であるために、この技術は、永久粘着性を有する材料を調製するのには有用でない。すなわちこのような接着剤は、加熱されたときだけ粘着性を有する。さらに、被覆された接着剤表面を加熱によって選択的に粘着性にすることも困難である。使用者によって基材への適用前に接着剤が活性化される場合は、適用に先だつ接着剤コーティングの加熱は、都合が良くないあるいは可能なですらないことがある。さらに接着剤が電子機器または低融点ポリマーフィルムなどの感熱性の基材に塗布される場合は、熱による活性化は望ましくないことがある。
【0005】
発明の概要
本発明は、可塑剤によってオンデマンドで活性化され、感圧接着剤を形成できる潜在性の過剰粘着付与された接着剤、および使用方法に向けたものである。
【0006】
一実施態様では、基材を提供する工程と、基材に潜在性の過剰粘着付与された接着剤を適用する工程と、可塑剤を塗布して潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化して感圧接着剤を形成する工程とを含む、感圧接着剤を基材に適用する方法が提供される。好ましくは可塑剤を適用する工程が、潜在性の過剰粘着付与された接着剤を基材に適用する工程に引き続いて起きる。所望するならば、基材上に付着された潜在性の過剰粘着付与された接着剤の選択された領域に、可塑剤が適用される。
【0007】
別の実施態様では、潜在性の過剰粘着付与された接着剤および可塑剤が基材に同時に適用される。この実施態様では、可塑剤は好ましくは固体である。好ましくは可塑剤に熱が加えられて溶かされ、それが潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化して感圧接着剤を形成する。所望するならば、基材上に付着された可塑剤および潜在性の過剰粘着付与された接着剤の選択された領域に熱を加えることができる。
【0008】
別の実施態様では、第1の基材を提供する工程と、潜在性の過剰粘着付与された接着剤を第1の基材に適用する工程と、可塑剤を潜在性の過剰粘着付与された接着剤に適用して活性化して感圧接着剤を形成する工程と、第2の基材を適用して第1の基材上に付着された感圧接着剤に接触させる工程とを含む、基材を貼り合わせる方法が提供される。
【0009】
本発明は、これらの方法によって調製された接着剤物品も提供する。好ましくは接着剤物品はテープの形態である。
【0010】
ここでの用法では、「接着剤」とは、接着剤組成物を指し、接着剤製品の接着層を指すこともある。
「潜在性の過剰粘着付与された接着剤」とは、比較的大量の粘着付与剤のために接着性を有さない(例えば粘着性を有さない)が、可塑剤の適用によって活性化されると接着性を獲得する接着剤を指す。
「感圧接着剤」または「PSA」とは、以下の特性を有する粘弾性材料を指す。(1)乾燥粘着性および永久粘着性、(2)指先の圧力以下での付着性、(3)基材を保持する十分な能力、および(4)基材からきれいに除去される十分な凝集強さ。
「適合性」とは、(1)所定量で混合した際に潜在性の過剰粘着付与された接着剤から著しい相分離を示さず、(2)潜在性の過剰粘着付与された接着剤に混合すると熟成時にそれから顕著な相分離をぜず、(3)可塑化組成物が上で定義されたような感圧特性を示すように、潜在性の過剰粘着付与された接着剤のための流動学的改質剤として機能する、可塑剤を指す。
「不揮発性」とは、本発明の潜在性の過剰粘着付与された接着剤と組み合わせた際に、3%未満のVOC(揮発性有機含量)を発生する可塑剤を指す。VOC含量は強制排気炉内で被覆された組成物を100±5℃に1時間曝すことで、ASTM D 5403−93と同様にしてに定量できる。3%未満の可塑剤が潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物から失われるならば、可塑剤は「不揮発性」とみなされる。
【0011】
好適な実施態様の説明
本発明は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤、およびこのような接着剤を適用し、接着剤を活性化して、例えば基材を貼り合わせる方法に関する。本発明の方法では、潜在性の過剰粘着付与された接着剤が基材に適用されて、連続または不連続であることができるコーティングが形成され、可塑剤(ここでは活性化助剤と称される)が使用され、活性化されて接着性、好ましくは感圧接着性が提供される。
【0012】
ここで説明する潜在性の過剰粘着付与された接着剤を使用する利点としては、使用に先だって接着剤を保護するライナーが必要ないこと、接着剤をオンデマンドで活性化する能力、および画像形式に接着剤を選択的に活性化する能力が挙げられる。
【0013】
本発明の潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、典型的に少なくとも約10μm、そして好ましくは少なくとも約20μmの厚さで適用される。潜在性の過剰粘着付与された接着剤の複数層は、同一のまたは異なる潜在性の過剰粘着付与された接着剤を使用して基材に適用できる。所望するならばこれらの層は非接着層によって任意に隔離できる。
【0014】
可塑剤を適用すると、潜在性の過剰粘着付与された接着剤の全てまたは一部が、感圧接着性を有する材料に活性化される。可塑剤を任意に圧力をかけることで補足して、例えば2つの基材を貼り合わせることができる。それは多様なやり方で適用できる。例えば可塑剤は固体または液体の形態で適用できる。それは所望するならばカプセル化できる。それは潜在性接着剤上にスプレーでき、あるいは別な方法で潜在性接着剤を可塑剤(例えば粉末またはフィルム形態)でオーバーレイできる。それは所望するならば画像形式に適用できる。それは基材上への潜在性接着剤の付着に先だって、あるいはそれと同時に、あるいはそれに引き続いて適用できる。例えば潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、粉末、フィルム、粒子などの形態の固形可塑剤と組み合わせ(混合し、上適用し、または下適用し)て、可塑剤を融解し接着剤を活性化して、組み合わせられた潜在性の過剰粘着付与された接着剤および可塑剤に感圧接着性を形成するのに十分な温度に加熱することができる。あるいは、スプレー、流し塗り、またはその他の液体デリバリ技術(インクジェットなど)の手段によって、潜在性の過剰粘着付与された接着剤の領域に、液体可塑剤が適用できる。
【0015】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤
潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、エラストマーおよび大量の粘着性付与樹脂を含むものであり、後者は接着剤に可塑剤活性化可能な強力な結合能力を残しながら、接着剤で被覆されたシートを都合よく効率的に室温で取り扱うのに必要なレベルにまで、接着剤のガラス転移温度(Tg)を上昇させるのに十分な量で含まれる。このような接着剤はここでは「過剰粘着付与された」接着剤と称される。例は、米国特許第4,248,748号(McGrathら)で開示されている。
【0016】
このような「過剰粘着付与された」接着剤では、粘着性付与樹脂は概して周知の樹脂であり、それらは典型的にエラストマーのガラス転移温度(Tg)および粘着性を上昇させる能力によって特徴づけられる、熱可塑性で樹脂質の室温固体である。粘着性は、試験される混合物で被覆されたテープがその底に保持される傾斜トラフ内にステンレス鋼球を転がり落とす「傾斜トラフ」、または「転動球」試験などの多様な試験によって測定できる。有用な粘着性付与樹脂は、100部の接着剤ポリマーあたり約20〜100部の典型的な量で添加すると、通常、従来の感圧接着剤ポリマーの粘着性を増大させる。通常、感圧接着剤を製造するのに必要なよりも高い量で粘着性付与樹脂を添加すると、過剰粘着付与された接着剤が得られる。
【0017】
典型的に、高分子量有機酸とそれに関連した自然材料の複雑な混合物である天然材料が、粘着性付与樹脂の一般的形態である。木材またはその他のロジン、または例えば水素化またはエステル化ロジンなどのこのような天然ロジンの改質形態が特に有用である。テルペン−、フェノール−、またはスチレン変性テルペン−ポリマー、および低分子量スチレン樹脂もまた有用である。その他の適切な粘着性付与樹脂の例を下に列挙する。
【0018】
過剰粘着付与された接着剤は、典型的に感圧接着剤中で使用されるエラストマーから誘導できる。このような過剰粘着付与された接着剤は、室温(すなわち約20℃〜約25℃)で低粘着性または完全に非粘着性である。それらは室温において、高いガラス転移温度(典型的に少なくとも約10℃)および/または高い剪断貯蔵弾性係数(典型的に23℃および1Hzで少なくとも5×105パスカル)から、低粘着性または非粘着特性を得る。過剰粘着付与された接着剤を感圧接着性を示す材料に転換するには、可塑剤が使用される。適切な可塑剤は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤のTgを約10℃未満、好ましくは0℃未満に低下でき、その剪断貯蔵弾性係数をHandbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology、Donatas Satas(編)第2版172〜173ページ、Van Nostrand Reinhold、ニューヨーク州ニューヨーク、1989年、で定義されるダルキスト基準未満に低下できるものである。
【0019】
本発明で有用な潜在性の過剰粘着付与された接着剤の例としては、天然ゴム、合成ゴム、スチレンブロック共重合体、(メタ)アクリル、ポリ(α−オレフイン)、およびシリコーンが挙げられる。
【0020】
潜在性の過剰粘着付与された天然ゴム接着剤は、制御粘度ゴム等級であるCV−60、およびリブドスモークドシートゴム等級であるSMR−5などの例を含む淡色ペールクレープ等級から暗色リブドスモークドシートの間で等級が変動しても良い天然ゴムを含む。天然ゴムに過剰粘着性付与するために使用される粘着性付与樹脂としては、概してウッドロジンおよびその水素化誘導体、様々な軟化点のテルペン樹脂、および鉱油ベースの樹脂が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0021】
潜在性の過剰粘着付与された合成ゴム接着剤としては、ブチルゴム、イソプレンが3%未満であるイソブチレンコポリマー、ポリイソブチレン、イソプレンホモポリマー、ポリブタジエン、スチレン/ブタジエンゴム、ポリブタジエン、またはスチレン/ブタジエンゴムなどの概してゴム状エラストマーである合成ゴムが挙げられる。合成ゴムの実施例は、B.F.Goodrichから商品名「AMERIPOL 101 IA」の下に市販されるスチレン/ブタジエンゴムである。合成ゴムに過剰粘着性付与するのに有用な粘着付与剤としては、ロジン誘導体、ポリテルペン、C5脂肪族オレフィン由来樹脂、およびC9芳香族/C5脂肪族オレフィン由来樹脂が挙げられる。
【0022】
潜在性の過剰粘着付与されたスチレンブロック共重合体接着剤は、A−BまたはA−B−Aタイプ(式中、Aは熱可塑性ポリスチレンブロックを表し、Bはポリイソプレン、ポリブタジエン、またはポリ(エチレン/ブチレン)と、樹脂とのゴム状ブロックを表す。)のエラストマーを概して含む。接着剤中で有用な種々のブロック共重合体の例としては、Shell Chemical Co.から「KRATON D1107」、「KRATON G1657」、「KRATON G1750」、および「KRATON D1118」の商品名の下に市販されるものなどの、直鎖、放射状、星状、およびテーパースチレン−イソプレンブロック共重合体が挙げられる。ポリスチレンブロックは、球状、円柱またはラメラの形状の領域を形成しがちであるため、ブロック共重合体接着剤は2相構造を有するようになる。ゴム相と結びつく樹脂は概して感圧接着剤中で粘着性を生じる。ゴム相と結びつく樹脂の例としては、Goodyearから商品名「ESCOREZ 1300」および「WINGTACK」の下に市販されるものなどの脂肪族オレフィン由来樹脂、Hercules,Inc.から商品名「FORAL」および「STAYBELITE ESTER 10」の下に市販されるものなどのロジンエステル、Exxonから商品名「ESCOREZ 5000」の下に市販されるもののような水素化炭化水素、Hercules,Inc.から商品名「PICCOLYTE A」の下に市販されるもののようなポリテルペン、および商品名「PICCOFYN A100」の下に市販されるもののような鉱油またはテレビン油原料から誘導されるテルペンフェノール樹脂が挙げられる。熱可塑性相と結びつく樹脂は、感圧接着剤を堅くする傾向がある。
【0023】
潜在性の過剰粘着付与された(メタ)アクリル接着剤は、例えばイソオクチルアクリレート、2−エチル−ヘキシルアクリレート、およびn−ブチルアクリレートなどの概して100〜80重量%のC4〜C12アルキルエステル構成要素、および例えばアクリル酸、メタクリル酸、酢酸ビニル、N−ビニルピロリドン、およびスチレンマクロマーなどの0〜20重量%の極性構成要素または結合力強化構成要素を含む。好ましくは(メタ)アクリル感圧接着剤は、0〜20重量%のアクリル酸および100〜80重量のイソオクチルアクリレート、ブチルアクリレート、またはエチルヘキシルアクリレートを含む。これらの材料に過剰粘着性付与するのに使用できる有用な粘着付与剤は、Hercules,Inc.から商品名「FORAL 85」の下に市販されるもののようなロジンエステル、Hercules,Inc.から商品名「PICCOTEX LC−55WK」の下に市販されるもののような芳香族樹脂、およびArizona Chemical Co.から商品名「SYLVAREZ 2019」および「ZONAREZ B−100」の下に市販されるもののようなテルペン樹脂などである。
【0024】
ポリ(l−アルケン)接着剤とも称される潜在性の過剰粘着付与されたポリ(α−オレフイン)接着剤は、概して実質的に非架橋ポリマーか、あるいは米国特許第5,112,882号(Babuら)に記載されるようにその上にグラフトされた放射線活性化可能な官能基を有しても良い非架橋ポリマーのどちらかを含む。このような接着剤を過剰粘着性付与するのに使用できる粘着性付与材料は、典型的にポリ(α−オレフイン)ポリマーに混和性の樹脂である。有用な粘着性付与樹脂としては、C5〜C9不飽和炭化水素モノマー、ポリテルペン、フェノール−またはスチレン変性ポリテルペンなどの重合によって誘導される樹脂が挙げられる。このタイプのC5オレフィン分画をベースとするこのような樹脂の例は、Goodyearから商品名「WINGTACK」の下に市販されるものが挙げられる。
【0025】
潜在性の過剰粘着付与されたシリコーン接着剤は、ポリマーまたはガムと、粘着性付与樹脂との2つの主要構成要素を含む。ポリマーは典型的に、ポリマー鎖の両端に残留シラノール官能性(SiOH)か、あるいはポリジオルガノシリキサン軟質断片および尿素末端硬質断片をはじめとするブロック共重合体を含有する高分子量ポリジメチルシロキサンまたはポリジメチルジフェニルシロキサンである。これらの接着剤を過剰粘着性付与するのに使用できる粘着性付与樹脂は、トリメチルシロキシ基(OSiMe3)でエンドキャップされ、さらにいくらかの残留シラノール官能基を含有する三次元ケイ酸塩構造を含む。粘着性付与樹脂の例としては、ニューヨーク州ウォーターフォードのGeneral ElectricCo.,Silicone RresinsDivisionから商品名「SR545」の下に市販されるもの、カリフォルニア州トランスのShin−Etsu Silicones of America,Inc.から商品名「MQD−32−2」の下に下に市販されるものが挙げられる。典型的にシリコーン樹脂を過剰粘着性付与するためには、粘着付与剤が少なくとも約50重量%の量で存在する。典型的なシリコーン感圧接着剤の製造については、米国特許第2,736,721号(Dexter)に記載されている。シリコーン尿素ブロック共重合体感圧接着剤の製造については、米国特許第5,214,119号(Leirら)に記載されている。
【0026】
本発明の過剰粘着付与された接着剤は、室温(すなわち約20℃〜約25℃)で粘着性が低く、あるいは完全に粘着性がない。室温における低粘着性または非粘着性は、高いTgおよび/または高い剪断貯蔵弾性係数に由来する。概して、高いTgおよび/または高い弾性係数の過剰粘着付与された接着剤は、顕著なガラス質の性質を有し、性質が非エラストマー性である。低粘着性または非粘着性を有する潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、少なくとも約10℃であるTgを有するのに加えて、23℃および1Hzで少なくとも5×105パスカルの剪断貯蔵弾性係数も有する。過剰粘着付与された接着剤を感圧接着性を示す材料に転換するためには、可塑剤は、潜在性接着剤のTgを約10℃未満、好ましくは0℃未満になるように低下させ、その剪断貯蔵弾性係数をDahlquist基準未満にするように選択されなくてはならない。
【0027】
重合方法
発明の実施において、可塑剤活性化可能な潜在性の過剰粘着付与された接着剤のエラストマーは、溶剤重合、分散重合、エマルジョン重合、懸濁重合、無用剤バルク重合、そして紫外線、電子ビーム、およびγ放射線を使用する工程をはじめとする放射線重合などの従来の技術をはじめとするがこれに限定されるものではない技術によって重合できる。これらの方法は当業者には周知である。
【0028】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤の適用方法
溶剤コーティング:
潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物は、あらゆる従来のコーティング技術を使用して、水および/または有機溶剤を含むことができる溶剤溶液からターゲット基材に適用できる。有用なコーティング技術としては、刷毛、ロール、スプレー、引き塗り、ワイヤ、グラビア、転写ロール、エアナイフ、カーテンまたはドクターブレードコーティングが挙げられる。
【0029】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物は、シート、繊維、または造形品であることができるあらゆる適切な基材に適用できる。しかし好ましい基材は、感圧接着剤製品のために使用されるものである。潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物は、適切な可撓性のまたは可撓性でないバッキング材料の少なくとも1主要面に適用できる。有用な可撓性バッキングとしては、例えば紙や、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、酢酸セルロース、エチルセルロースなどの可塑性フィルムなどが挙げられる。
【0030】
バッキングはまた、織布、不織布、紙、あるいは粗い表面を有するその他の材料などの不規則な表面を有する構造物であっても良い。このような織布は、合成または天然材料(例えば綿、ナイロン、レーヨン、ガラス、またはセラミック材料)の糸から形成できる。このような不織布としては、バッキング材料中へのコーティング材料の実質的移行を防ぐため、ウェブの孔隙率が高すぎなければ、天然または合成繊維またはそれらの配合物のエアレイドウェブが挙げられる。紙それ自体は高い孔隙率のために、コーティング材料が紙にしみこむのを埋め合わせるために1μmを越える厚いコーティングが適用されない限り、通常適切でない。しかしグラシン、プラスチック被覆された、または含浸紙は適切である。これらのバッキングの多くは、一般に舗装道路マーキングテープで使用される。さらに適切なバッキングは、金属、金属化ポリマーフィルム、天然または合成ゴム、またはセラミックシート材料から形成できる。プライマーを使用することもできるが必ずしも必要ではない。
【0031】
コーティング厚は、例えば特定の用途、コーティング調合物、および基材の性質(例えばその吸収能、孔隙率、粗面度、クレープ、化学組成など)などの種々の要素次第で変化する。典型的に多孔性基材あるいは粗面は、孔隙率がより低い基材またはより滑らかな表面よりも厚いコーティングを必要とする。過剰粘着付与された接着剤コーティングは、典型的に約25μm〜約250μmの厚さを有する。
【0032】
ホットメルトコーティング:
当業者には既知の技術によって、潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物を使用して、コーティング可能な熱可塑性ホットメルト接着剤を製造しても良い。このようなコーティング可能なホットメルト接着剤を使用して、シート材料または別の適切な基材上に溶融した接着剤をコーティングして、潜在性の過剰粘着付与された接着剤シートを形成しても良い。シート材料は好ましくは、テープバッキング、フィルムバッキング、または剥離ライナーから選択される。
【0033】
潜在性の過剰粘着付与された熱可塑性ホットメルト接着剤をフィルムダイからデリバリし、引き続いて引き出される接着剤を移動する可塑性ウェブまたはその他の適切な基材と接触させることで被覆できる。関連したコーティング方法は、コーティング可能な熱可塑性ホットメルト潜在性の過剰粘着付与された接着剤、および同時押出しされたバッキング材料をフィルムダイから押出して、層状の生成物を冷却して、潜在性接着剤テープを形成することを伴う。別の形成方法は、コーティング可能な熱可塑性ホットメルト潜在性の過剰粘着付与された接着剤を、迅速に移動する可塑性ウェブまたはその他の適切な予備成形された基材に直接接触させることを伴う。この方法を使用して、回転ロッドダイなどの可撓性のダイリップを有するダイを使用して、潜在性の過剰粘着付与された接着剤が、移動する予備成形されたウェブに適用される。これらの連続方法のいずれかによって形成した後、潜在性の過剰粘着付与された接着剤フィルムまたは層は、直接法(例えば冷却ロールまたは水浴)および関節法(例えば空気またはガス衝突)の双方を使用して、急冷によって固化される。
【0034】
粉末コーティング:
本発明の潜在性の過剰粘着付与された接着剤組成物を使用することの利点の1つは、粉末コーティング技術を使用して、それらを固形粉末材料としてデリバリする能力である。当業者に既知の直接重合方法(例えばスプレー乾燥エマルジョン、懸濁、または分散重合)に加えて、粉末形態の材料は、溶剤またはホットメルト被覆されたフィルムを調製し、そして次に機械的な技術などの凍結粉砕またはハンマーミリングを使用してこれらのを材料を粉砕して調製できる。固形粉末可塑剤は、同様の機械的な方法を使用して調製できる。
【0035】
発明の一実施態様では、粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤と可塑剤粉末の混合物が、基材全体またはその一部に粉末被覆される。次に粉末コーティングを十分な熱に曝して可塑剤を融解し、潜在性の過剰粘着付与された接着剤に吸収させ、そのTgおよび剪断貯蔵弾性係数を変更して、感圧接着剤材料を形成する。熱源は、粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤コーティングの広範囲を活性化するように拡散させることができ、あるいは粉末コーティングの離散した所定部分を活性化させるように集中させることができる。熱によってコーティングを滑らかな感圧接着剤コーティングに融合でき、あるいは潜在性の過剰粘着付与された接着剤の粒子特性の全てまたは一部を保持することができる。
【0036】
発明のさらに別の実施態様は、基材の全てまたは一部に対する粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤の初期コーティングを伴う。次にスプレー、流し塗り、またはその他の液体デリバリ技術(インクジェットなど)の手段によって、液体可塑剤を粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤コーティングの領域に導入することで、粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤コーティングの全てまたは一部を活性化して、感圧接着性を有する材料にできる。このようにして粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤上への液体可塑剤のスプレーによって、パターン層を作り出せる。
【0037】
あるいは,パターン層は、IRレーザーなどの集束熱源で、あるいは模様付きマスクまたはオーバーレイを使用して拡散熱源で、固形可塑剤(粉末またはフィルム)でオーバーレイされた粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤を加熱することによって作り出せる。粉末状潜在性の過剰粘着付与された接着剤は、可塑剤の塗布に先だって、部分的にまたは完全に滑らかなコーティングに融合されても良い。
【0038】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤粉末コーティングの一部のみが可塑化される、これらの粉末コーティング工程に結びついた追加的利点は、非可塑化粒子を基材から容易に除去できる能力である。基材から除去すると可塑化感圧材料が残り、活性化されていない潜在性の過剰粘着付与された接着剤粒子は、後で使用するために再利用できる。パターン化された感圧接着剤で被覆された製品をデリバリまたは作り出すのに従来法で使用されるホットメルトスプレーまたはスクリーン印刷などのその他の方法は、再利用できない接着剤材料をもたらす。
【0039】
これらの粉末コーティング技術を使用して調製されたコーティングと同様に、ホットメルトまたは溶剤被覆された潜在性の過剰粘着付与された接着剤フィルムを以下に説明する活性化方法による固形可塑剤または液体可塑剤の熱活性化を使用して選択的に活性化して、感圧接着性を示すようにできる。
【0040】
さらに可塑化されていない潜在性の過剰粘着付与された接着剤粒子またはフィルムを粉末、フィルム、粒子などの形態の固形可塑剤で被覆して、可塑剤を融解して、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と可塑剤との混合物の感圧特性を活性化するのに十分な温度に加熱できる。
【0041】
粉末形態の潜在性の過剰粘着付与された接着剤のさらに別の利点は、1つ以上の潜在性の過剰粘着付与された接着剤とその他の粉末構成要素とを混合する容易さである。あるいは、粉末構成要素は、可塑化されると本発明の可塑化ポリマー組成物を通じて共に結合する複合材料を生じる、その他のポリマーまたは無機材料であることができる。
【0042】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤の粉末コーティングのために有用な技術としては、流動床コーティング、静電コーティング工程、スキャッターコーティング、分散液のスラリーコーティング、およびスクリーン印刷と同様のやり方で粉末を付着させる篩の使用が挙げられるが、これに限定されるものではない。流動床コーティング工程では、多孔性プレートを底に有する容器に粉末材料を入れる。空気がプレートを通過すると、粉末の体積が膨張して流動化が引き起こされる。この状態では、粉末は流体特性のいくつかを有する。基材は粉末の融点を越える温度にオーブン内で加熱され、流動床内に浸漬されると、粒子が表面で融解してコーティングを形成する。あるいは摩擦荷電してしてウェブに付着する流動化粒子の床上に、冷たい基材を通過させることができる。次に加熱ゾーンまたはニップに、粉末被覆された基材を通過させて粒子を溶融できる。静電コーティング工程では粉末材料を気流中に分散し、コロナ放電領域に通過させて粒子を帯電させる。帯電粒子は、接地した基材上に引きつけられて付着する。通常、室温で静電気的に被覆される基材は、次にオーブンに入れると、粉末が融解してコーティングを形成する。例えばKirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology第4版、Wiley、1993年、第6巻、635〜636ページを参照されたい。
【0043】
潜在性の過剰粘着付与された接着剤を画像形式に形成する方法については本願と同日付で出願された、「Imagewize Printing of Adhesives and Limited Coalescence Plymerization Method」(代理人整理番号55695 USA 8A)と題された出願人の譲受人の同時継続出願の米国特許出願第__________号に記載されている。
【0044】
上述のような基材への潜在性の過剰粘着付与された接着剤のコーティングに加えて、低粘着性裏のりプライマーコーティングなどのその他の従来のコーティングを基材上にコーティングできる。このようなコーティングは当業者には既知であり、被覆されたシート材料の意図される用途を示す。さらに基材を使用に先だって前処理しても良い。潜在性の過剰粘着付与された接着剤被覆されたシート材料は、ラベル、テープ、転写テープ(少なくとも1つの剥離ライナー上にあるPSAのフィルムをはじめとする)、標識、カバー、マーキングインデックスなどの従来法で既知のPSA組成物と共に使用することがが知られているあらゆる製品の形態を取ることができる。
【0045】
活性化助剤および活性化方法
ここで説明する方法は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤を活性化するための活性化助剤の使用を含む。活性化助剤は接着剤を活性化して、例えば2つの基材を貼り合わせるのに使用される。活性化助剤は可塑剤である。概して可塑剤は様々な分子量および構造を有し、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と適合性である液体または固体であることができる。それらはモノマーまたはポリマー、揮発性または不揮発性、反応性または非反応性であることができる。さらに可塑剤混合物も本発明で使用できる。
【0046】
概して液体可塑剤は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と容易に組み合わせられる。使用は幾分困難であるが、潜在性の過剰粘着付与された接着剤の制御された可塑化が所望される用途、工程または製品で、固形可塑剤が有利に使用できる。固形可塑剤の融解またはガラス転移温度に加熱されると、潜在性の過剰粘着付与された接着剤は可塑化して混合物は、感圧接着性を示す。
【0047】
さらに可塑剤は、様々な分子量および構造を有することができる。すなわち可塑剤は、本質的にポリマーまたはモノマーのどちらかであることができる。典型的にモノマー可塑剤は、低分子量酸またはアルコールから誘導され、それは次にそれぞれ単官能アルコールまたは単官能酸でエステル化される。有用なポリマー可塑剤は、典型的にカチオンまたはラジカル重合性、縮合重合性、または低分子量ポリマーを作る開環重合性モノマーから誘導される。
【0048】
有用な可塑剤は、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と適合性であり、可塑剤が潜在性の過剰粘着付与された接着剤中に拡散すると、可塑剤は潜在性の過剰粘着付与された接着剤から相分離しない。「相分離(phase separation)」または「相分離(phase separate)」とは、可塑化接着剤組成物中の純粋な可塑剤について、示差走査熱量測定(DSC)によって融解またはガラス転移温度などの検知できる熱転移が見いだされないことを意味する。組成物平衡または温度影響による微量の分離など、可塑化感圧接着剤からの、または可塑化感圧接着剤全体へのいくらかの可塑剤移行は許容できるが、潜在性の過剰粘着付与された接着剤と可塑剤との間で相分離が起きる程度までには、可塑剤は移行しない。ポリマー可塑剤を使用する場合、それらの応用はモノマー可塑剤よりもさらに限られる傾向があり、概してポリマー可塑剤の分子量が低いほど、潜在性の過剰粘着付与された接着剤との適合性が高くなり、潜在性の過剰粘着付与された接着剤中への拡散性が高くなる。潜在性の過剰粘着付与された接着剤との可塑剤適合性は、可塑剤の化学特性、および潜在性の過剰粘着付与された接着剤のモノマー含量にも依存する。例えばポリエーテル主鎖(ポリエチレングリコールなど)ベースのポリマー可塑剤は、特により高レベルの酸性コモノマーが使用される場合に、ポリエステル可塑剤よりも適合性がさらに高いことが観察されている。
【0049】
適切な可塑剤は好ましくは不揮発性であり、可塑化接着剤中に存在し続け安定している。接着剤組成物中の可塑剤の存在は、接着剤組成物の接着特性を保持するように作動する。しかし一過性の接着が所望される場合は、揮発性可塑剤を使用できる。
【0050】
さらに、有用な可塑剤は反応性または非反応性であることができる。好ましくはそれらは非反応性である。アクリレート官能基、メタクリレート官能基、スチレン官能基、またはその他のエチレン性不飽和、ラジカル反応性官能基を有する可塑剤は、潜在性の過剰粘着付与された,接着剤存在下で概して反応性である。このような可塑剤としては、アクリル化ポリエステルおよびアクリル化ウレタンが挙げられる。
【0051】
好ましい可塑剤の例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレングリコールなどの約150〜約5,000、好ましくは約150〜約1,500の重量平均分子量を有するポリアルキレンオキシドと、ICI Chemicalsから商品名「PYCAL 94」(ポリエチレンオキシドのフェニルエーテル)の下に市販されるものなどのアルキルまたはアリール官能性付与ポリアルキレンオキシドと、Velsicol Chemicalsから商品名「BENZOFLEX 400」(ポリプロピレングリコールジベンゾエート)の下に市販されるものなどのベンゾイル官能性付与ポリエーテルと、ポリエチレンオキシドのモノメチルエーテルと、ジオクチルアジペート、ジブチルアジペート、ジブトキシエトキシエチルアジペート、およびジブトキシプロポキシプロピルアジペートなどの低分子量アジペートと、ポリエステルアジペートなどの高分子量アジペートと、アセチルクエン酸トリ−n−ブチルなどのシトレートと、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジイソオクチル(diisoctyl phthalate)、トリメリテートなどのフタレートと、セバシン酸ジブチルなどのセバケートと、ミリスチン酸イソプロピルなどのミリステートと、C.P.Hall Co.から商品名「PARAPLEX」の下に市販されるものなどのポリエステルと、Monsantoから商品名「SANTICIZER」(例えば2−エチルヘキシルジフェニルホスフェートおよびt−ブチルフェニルジフェニルホスフェート)の下に市販されるものなどのホスフェートと、C.P.Hall Co.から商品名「PLASTHALL 7050」(ジアルキルジエーテルグルタラート)の下に市販されるものなどのグルタラートと、鉱油などの油と、ポリウレタン、ポリウレア、ポリビニルエーテル、ポリエーテル、ポリアクリレートなどのその他のポリマー可塑剤と、それらの混合物とが挙げられる。
【0052】
使用される可塑剤の量は、得られる活性化される接着剤(すなわち可塑化感圧接着剤)中の所望の粘着性レベル、所望の引きはがしおよび剪断強さレベル、所望の耐久度レベル、および潜在性の過剰粘着付与された接着剤の粘着性付与レベルに左右される。例えば潜在性の過剰粘着付与された接着剤の弾性係数が増大すると、接着剤弾性係数を感圧結合形成のために有用な範囲(すなわちDahlquist基準未満の剪断貯蔵弾性係数)に引き下げるために、より高レベルの可塑剤が必要になる。感圧接着剤中の可塑剤量が増大すると凝集強さを維持することが次第に困難になるので、最終感圧接着剤中で許容される実際的な可塑剤量の上限が作り出される。乾燥粘着性、低温性能、または滑らかなな引きはがしなどの特性が必要な場合、高レベルの可塑剤は有益かもしれない。感圧接着剤調合物の実際的制約を考えると、潜在性の過剰粘着付与された接着剤の剪断弾性係数にも最初から、100pph以下の可塑剤添加で感圧挙動をなおも可能にする上限があることは、明らかである。実際の弾性係数値は、可塑剤タイプ、可塑性付与効率、および可塑剤と潜在性の過剰粘着付与された接着剤との適合性に強く左右されるので、定義するのが困難である。
【0053】
あらゆる従来の技術を使用して、潜在性接着剤の基材への付着の前、最中、または後に、可塑剤を潜在性の過剰粘着付与された接着剤に適用できる。例えば可塑剤は、固体または液体形態で適用できる。それは任意にカプセル化でき、それは本願と同日付で出願された「Imagewise Printing of Adhesive and Limited Coalescence Polymerization」と題された、出願人の譲受人の同時係属出願の米国特許出願第__________号(代理人整理番号55695 USA 8A)に記載された、潜在性接着剤トナーを画像形式で印刷するのに使用されるのと同一または類似の技術を使用して、画像形式に適用できる。液体可塑剤を使用する場合、スプレー、流し塗り、刷毛、ロール、引き塗り、ワイヤ、グラビア、転写ロール、エアナイフ、カーテン、ドクターブレードコーティング、または潜在性の過剰粘着付与された接着剤の領域へのその他の液体デリバリ技術(インクジェットなど)の手段によって適用できる。固形粉末可塑剤を使用する場合、従来の粉末コーティング技術の手段によって適用できる。固形粉末可塑剤は、凍結粉砕またはハンマーミリングなどの機械的な技術を使用して、調製できる。次に粉末コーティングを典型的に、可塑剤を融解するのに十分な熱に曝し、潜在性の過剰粘着付与された接着剤に吸収させ、そのTgおよび剪断貯蔵弾性係数を変更して、感圧接着剤材料を形成する。熱源は潜在性の過剰粘着付与された接着剤の広範囲を活性化するように拡散性であることができ、あるいはその離散した所定部分を活性化するように集束であることができる。
【0054】
実施例
発明の範囲の限定を意図するものでない以下の実施例によって、本発明をさらに例証する。これらの例は単に例証を目的とし、添付の特許請求範囲の限定を意図するものではない。特に断りのない限り、実施例および明細書のその他の部分においてあらゆる部、百分率、比率などは重量を基準にする。
【0055】
【表1】
【表2】
【0056】
試験方法
180°引きはがし粘着力
この引きはがし粘着力試験は、試験で記載される基材のステンレス鋼にガラス基材を置き換えた、ASTM D 3330−90に記載された試験方法と同様である。
【0057】
ポリエステルフィルム上の接着剤コーティングを1.27cm×15cmのストリップに切断した。次に2kgのローラーをストリップ上に1回通過させて、各ストリップを10cm×20cmの清潔な溶剤洗浄したガラスクーポンに付着させた。結合したアセンブリを室温で約1分間静置してから、IMASS滑り/引きはがし試験機(モデル3M90、オハイオ州ストロングズビルのInstrumentors Inc.から市販される)を使用して、5秒間のデータ収集時間にわたり30cm/分(12インチ/分)または2.3m/分(90インチ/分)の速度で、180°引きはがし粘着力について試験した。2個のサンプルを試験した。報告した引きはがし粘着力は、それぞれ2つのサンプルからの引きはがし粘着力の平均である。
【0058】
指粘着性試験
接着剤に指で触れて、粘着性をスケール0=粘着性なし、3=極度に粘着性を有するの0〜3のスケールで格付けし、被覆された接着層の粘着性を推定した。
【0059】
実施例1
約0.50dl/gの固有粘度(温度27℃における酢酸エチル中濃度0.2g/dlでの測定)を有する、比率70/23/7のIOA/MA/AAモノマー組成物から調製された100重量部のポリマーを含有する酢酸エチル中のアクリル感圧接着剤溶液を150部のSYLVAREZ2019と混合した。コーティングする直前に、2部(100部の接着剤ポリマーを基準にして)のトルエン中5%固形分のアジリジン架橋剤溶液を添加した。ナイフコーターを使用して溶液をPETフィルム上にキャストし、70℃で15分間オーブン乾燥した。得られた非粘着性コーティングは約25μmの厚さであった。可塑剤の添加に際して、非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、非粘着性コーティングのサンプルを表面に平らにのせた。綿が飽和するように綿棒を可塑剤に浸して、過剰量を除去した。綿棒によって可塑剤をコーティングに適用し、室温で浸透させた。サンプルに粘着性が出現するまでの所要時間を表1に列挙する。サンプル表面が油状のままであれば、活性化時間は記載されていない。同様に、サンプルが粘着性を24時間保たなければ、それらは記載されていない。
【0060】
実施例2
30%固形分のトルエン溶液として100部のKRATON 1107および140部のREGALREZ 1126を混合して、278Kの計算されたTgを有するブロック共重合体接着剤を調合した。ナイフコーターを使用して溶液をPETフィルム上にキャストし、70℃で15分間オーブン乾燥した。得られる非粘着性コーティングは約25μmの厚さであった。可塑剤の添加に際して非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1に記載したようにして綿棒によって可塑剤を適用した。サンプル中に粘着性が出現するまでの所要時間を第I表に列挙する。
【0061】
実施例3
30%固形分のトルエン溶液として100部のKRATON G1650および115部のREGALREZ 1126を混合して、278Kの計算されたTgを有するブロック共重合体接着剤を配合した。ナイフコーターを使用して溶液をPETフィルム上にキャストし、70℃で15分間オーブン乾燥した。得られる非粘着性コーティングは厚さが約25μmであった。可塑剤の添加に際して非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1に記載したようにして綿棒によって可塑剤を適用した。サンプル中に粘着性が出現するまでの所要時間を第I表に列挙する。
【0062】
実施例4
反応容器内に11.77部のPDMSジアミン33,000、および30.00部のトルエン中60%のSR−545溶液、および0.04部のDytek Aを入れた。トルエン(37.00部)および2−プロパノール(21.00部)を添加して固形分を30%にした。溶液を室温で撹拌し、0.19部のH−MDIを添加し、得られる混合物を2時間撹拌して、エラストマー対SR−545(粘着付与剤樹脂)の重量比が40:60であるPSA溶液を得た。得られる溶液を剥離ライナー上に溶剤被覆して70℃で10分間乾燥した。得られたPSAコーティングをPETフィルム上にラミネートして非粘着性コーティングを形成した。可塑剤の添加に際して、非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1に記載したようにして綿棒によって可塑剤を適用した。サンプル中に粘着性が出現するまでの所要時間を第I表に列挙する。
【0063】
【表3】
【0064】
実施例5
2.5cmあたりの解像度300ドットを有するインクジェット印刷ヘッドを使用して、例1および4からの表面積413cm2の非粘着性接着剤コーティングのストリップに、可塑剤を印刷した。印刷ヘッドをSANTICIZER 141またはIPMのどちらかを充填した。特定の印刷条件についてヘッドから射出された可塑剤の重量を測定し、非粘着性接着剤コーティング上に印刷された可塑剤の実際の重量を測定した。印刷後、21℃および50%相対湿度で24時間接着剤を平衡化した。上述のように180°引きはがし力試験を実施した。データを第II表に示す。
【0065】
【表4】
【0066】
実施例6および比較例C1
8.58部のPERKADOX PD−50S−ps−a、528.7部のトルエン、および0.343部のUVITEX OBの溶液を2905部のPSA6573A SILGRIPシリコーン接着剤に添加し、良く混合して均質な接着剤溶液を得た。この触媒された接着剤溶液を剥離ライナー上に、厚さ80μmの乾燥接着剤を提供するのに適した厚さにナイフコーティングして、区画1、2、および3がそれぞれ3、3、および6mの長さを有し、それぞれ38、70、150℃の温度に設定された3区画のオーブン内において、ライン速度3.7m/分で乾燥した。得られたPSAコーティングをPETフィルムにラミネートした。指粘着性および180°引きはがしを試験し、データを表3に記録した。可塑剤の添加に際して、非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1で記載したようにして綿棒によって可塑剤を適用した。得られる指先粘着性および180°引きはがしデータを第III表に列挙する。
【0067】
【表5】
【0068】
実施例7および比較例C2
反応容器内に15.37部のPDMSジアミン10,000を入れた。トルエン(27.50部)および2−プロパノール(27.50部)を入れて固形分45%にした。溶液を室温で撹拌して0.38部のm−TMXDIを添加し、得られる混合物を6時間撹拌してエラストマー溶液を得た。この溶液に29.25部のSR−1000を添加した。得られたPSA溶液は、35:65のエラストマー対SR−1000(粘着付与剤樹脂)の重量比を有した。得られた溶液をPETフィルム上に溶剤被覆して、70℃で10分間乾燥して非粘着性コーティング形成した。可塑剤の添加に際して、非粘着性コーティングが粘着性を有するようになる能力を試験するために、実施例1で記載したように綿棒によって可塑剤を適用した。粘着性を生じるまでの所要時間、180°引きはがし、および指粘着性試験データを下の第IV表に示す。
【0069】
【表6】
【0070】
本発明の範囲と精神を逸脱することなく、本発明の様々な変更と修正ができることは当業者には明らかであり、本発明は上述した例証を意図する実施態様によって不当に限定されないものであることを理解されたい。あらゆる出版物、特許出願、および特許は、個々の出版物または特許が具体的かつ個別的に参照文献として組み込まれたように、その内容を本願明細書に引用したものとする。
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