JP2006137949A - 接着困難基体用および低温用水性接着剤 - Google Patents

Abstract

【課題】エマルジョンポリマーの一部として１以上の重合性界面活性剤モノマーを含む接着剤組成物は、従来の接着剤が接着困難性を有する広範なスペクトルの基体に良好に結合し、従来のＰＳＡと比較して改良された低温および高温性能を有する。
【解決手段】共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜９９．７５重量％のモノエチレン性不飽和非イオン性（メタ）アクリルモノマー、０．４０重量％〜９９．７５重量％の１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーおよび０．２５重量％〜１０重量％のモノエチレン性不飽和酸モノマーをさらに含む、水性アクリルエマルジョンポリマーを含む普遍的水性接着剤組成物であって、当該ポリマーが−１００℃から４０℃のＴｇを有し、ここで本接着剤組成物は低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着する。
【選択図】なし

Description

本発明は、感圧接着剤（ＰＳＡ）を含む、改良された水ベースのまたは水性接着剤に関する。特に、本発明は、１以上の重合性界面活性剤を含む水性接着剤に関する。本接着剤組成物は、広範囲（高エネルギーまたは極性、ないし、低エネルギーまたは非極性）の基体、特に従来の接着剤が接着困難である低エネルギー基体に良く結合し、そして、このような基体に適用された場合に従来の水性ＰＳＡと比較して、改良された低温および高温性能を有する。

一般にアクリルベースエマルジョンポリマーから調製された従来の水性ＰＳＡは、たとえば、これらに限定されないが、ポリオレフィン、熱可塑性ポリマー、再生紙／厚紙およびダンボール等を含む低エネルギーまたは非極性基体（集約して「接着困難基体」と称する）の表面への良好な接着性を発揮しない。加えて、一般にアクリルベースエマルジョンポリマーから調製された従来の水性ＰＳＡは、低温において、特に１５℃未満においては良好な接着性を発揮しない。

米国特許第５，１６４，４４４号は、従来のアクリルモノマーおよびペンダント鎖を有する実在量のキレート化モノマーから調製される水性ＰＳＡを記載しており、調製されるエマルジョンポリマーがエマルジョンモノマー混合物を共重合する上で助けとなる少量（０．４重量％以下）のビニル官能性モノマーの存在下で形成される。もっとも、エマルジョン接着剤ポリマーは従来の界面活性剤のみを使用することによって調製することもできる。

米国特許第５，１６４，４４４号明細書

対照的に、本発明は、高性能ＰＳＡに使用される特別に設計されたアクリルエマルジョンポリマーを、１以上の特別に設計された重合性界面活性剤と重合プロセスの間０．４重量％より多量で組み合わせて使用して、改良された低温および高温性能を有し、かつ、様々な高エネルギーないし低エネルギー基体、たとえば非極性基体およびその他の接着困難な基体に良好な接着性を有する、ユニバーサルな水性接着剤、たとえば、これらに限定されないがＰＳＡを調製する。

従って、本発明は、低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着する１以上の水性接着剤組成物を提供し、これは１以上の水性接着剤組成物の総重量を基準にして、０．４０重量％〜１００重量％の量の１以上の重合性界面活性剤モノマーを含み、この１以上の水性接着剤組成物は、１以上の重合性界面活性剤モノマーを含まない対応する水性接着組成物の特性と比較して改良された少なくとも一つの下記の特性を有し、この特性は：改良された機械安定性、改良された乾燥プロフィール、改良されたコーティングのためのレオロジー、高および低温の広範囲、たとえば１５℃未満、に亘る改良された接着性、１５℃未満の温度における基体および複合基体への改良された定着性、低エネルギーまたは非極性基体への改良された接着性、再生材（たとえば、再生された紙およびボール紙）への改良された接着性、１５℃未満の温度における改良されたレオロジー、改良された耐水性；１５℃未満の温度における改良されたフィルム一体性（即ち、グリーン強度）；改良された固有接着力、向上されたピールビルド（ｐｅｅｌ−ｂｕｉｌｄ）特性、改良された耐湿性、改良された耐水白化性、および改良された可塑剤移動抵抗性、改良された耐溶剤性、改良された添加剤移動抵抗性、改良されたガスバリヤー特性、改良された低温加工のレオロジー、改良された乾燥／硬化特性、低ノイズ巻き戻し、並びに接着物品への改良された転用性、切断性および剥離性を付与する、減少されたエッジ浸出（ｅｄｇｅ ｏｏｚｅ）および流れの１以上から選択される。

本発明は、また、更に共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜９９．７５重量％のモノエチレン性不飽和非イオン性（メタ）アクリルモノマー、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．４０重量％〜９９．７５重量％の１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーおよび乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜１０重量％のモノエチレン性不飽和酸モノマーを含む、−１００℃〜４０℃のＴｇを有する水性アクリルエマルジョンポリマーを含む低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着する水性接着剤組成物を提供する。ここで本接着剤組成物は低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着する。

本発明は、また、更に共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜９９．７５重量％のモノエチレン性不飽和非イオン性（メタ）アクリルモノマー、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．４０重量％〜９９．７５重量％の１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーおよび乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜１０重量％のモノエチレン性不飽和酸モノマーを含む、−１００℃から４０℃のＴｇを有する水性アクリルエマルジョンポリマーを含む水性接着剤組成物を提供する、ここで本接着剤組成物は１００℃未満の温度および６０℃未満の温度における場合を含み、１５℃未満の温度を含む広範囲な高温から低温の範囲に亘り、低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着する。

本発明は、また、水性ポリマーディスパーションとのブレンドを含む、２以上の水性エマルジョンポリマーのブレンドを更に含む低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着する水性接着剤組成物を提供する。

本発明は、また、更に共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜９９．７５重量％のモノエチレン性不飽和非イオン性（メタ）アクリルモノマー、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．４０重量％〜９９．７５重量％の１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーおよび乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜１０重量％のモノエチレン性不飽和酸モノマーを含む、−１００℃〜４０℃のＴｇを有する水性アクリルエマルジョンポリマーを含む、水性感圧接着剤組成物を提供する。ここで感圧接着剤組成物は１５℃未満の温度を含む広範囲な高温から低温の範囲に亘り、低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着する。

本発明は、また、更に１以上の粘着性付与剤を含む粘着性水性感圧接着剤組成物を提供する。

本発明は、また、１５℃未満の温度を含む、広範囲な高温から低温の範囲に亘り、低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着し、かつ１以上の接着が困難な基体に適用されたとき良好な接着性を有する感圧接着剤テープを提供する。

本発明は、また、より低温（１５℃未満）においてさえ、再生ボール紙で作られたより困難性のある箱または非常に高い破裂強度を有するもの（例えば堅固な二重壁または多重壁箱）を含む、全ての種類のボール紙箱を閉じることに対する有用性を有し、かつ高い破裂抵抗性を有するカートン密封用テープを提供する。

本明細書において用いられる場合、用語「エチレン性不飽和界面活性剤モノマー」は、水に添加されたとき水の表面張力を７２ダイン／ｃｍ未満に低下させるモノマーを意味する。本発明に使用されるエチレン性不飽和モノマーのエチレン性不飽和基は、本明細書に記載されるエマルジョン重合の条件下で重合され、形成される水性エマルジョンポリマー中に組み込まれ、その後引き続き本発明の接着剤を調製するために使用される。１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーを使用して調製される接着剤組成物は、低エネルギーおよび高エネルギー基体の双方に接着し、および多用途接着剤とみなし得る接着剤を提供する。

本発明の水性接着剤組成物は、重合単位として、少なくとも一つの多エチレン性またはエチレン性不飽和モノマー、少なくとも一つのエチレン性不飽和界面活性剤モノマーおよび少なくとも一つのエチレン性不飽和水溶性モノマーを含む粒子であって、２０〜８００ｎｍの範囲の平均直径を有するポリマー粒子の水性ディスパーションを含む。本明細書において用いられる場合、用語「ディスパーション」は、第一相が第二相内に分布し、第二相は連続媒体である、少なくとも二つの異なる相を含む物体の物理的状態を意味する。本明細書において、「水性」とは、水性媒体の重量を基準にして、５０から１００重量％が水である連続媒体を意味する。

本発明の一態様によれば、多用途水性接着剤組成物としては、アクリルエマルジョンポリマー（これらに限られないが）をはじめとする１以上のエチレン性不飽和モノマーから調製された少なくとも一つの水性エマルジョンポリマーが挙げられる。水性アクリルエマルジョンポリマーは、共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．４０重量％〜９９．７５重量％（０．４０重量％〜９９．３５重量％を含む）の、（メタ）アクリル酸のエステル、アミドおよびニトリルをはじめとするモノエチレン性不飽和非イオン性（メタ）アクリルモノマー、たとえば、（メタ）アクリル酸エステルモノマー、たとえばメチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート（ＥＨＡ）、イソ−オクチルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ヒドロキシルエチルアクリレート（ＨＥＡ）、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヒドロキシルエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート；ウレイド（メタ）アクリレート（ｕｒｉｅｉｄｏ（ｍｅｔｈａ）ａｃｒｙｌａｔｅ）；（メタ）アクリロニトリルおよび（メタ）アクリルアミドを含有する。本明細書の開示全体を通して使用される、アクリレート、アクリロニトリルまたはアクリルアミド等の他の用語が後に来る用語「（メタ）」の使用は、それぞれアクリレート、アクリロニトリルまたはアクリルアミドおよびメタクリレート、メタクリロニトリルおよびメタクリルアミド双方を意味する。本明細書において「非イオン性モノマー」とは、共重合されたモノマー残基がｐＨ＝１〜１４の間で、イオン性電荷を有しないことを意味する。

広範にわたる様々なモノマーまたはモノマー混合物は、本発明の接着剤に使用されるエマルジョンポリマーを製造するために使用され得る。他の好適なアクリルエステルモノマーとしては、たとえば、これらに限定されないが、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、第二級ブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ネオペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、ボルニルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ミリスチルアクリレートおよびペンタデシルアクリレート等が挙げられる。同様に他のメタクリル酸エステルモノマーとしては、これらに限定されないが、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、イソオクチルメタクリレート、デシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ミリスチルメタクリレート、ペンタデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートおよびホスホエチルメタクリレート等が挙げられる。マレイン酸エステル等も使用され得る。

別個の態様によれば、本発明に従い使用される他の好適な水性ポリマーディスパーションとしては、エマルジョン重合によるものであれまたはブレンディングによるものであれ、これらに限定されないが、ポリウレタン、ポリエステル、天然ゴム、スチレン−ブタジエンおよび関連コポリマーをはじめとする合成ゴム、ポリビニルエーテル、ポリ塩化ビニル並びにこれらのコポリマーのディスパーションが挙げられる。

水性エマルジョンポリマーは、また、共重合単位として、ポリマー重量を基準にして０．４０重量％〜９９．７５重量％（０．５０重量％〜５０重量％、０．５０重量％〜１０重量％および０．５０重量％〜５重量％を含む）の１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーを含む。エチレン性不飽和界面活性剤モノマーは、表面活性剤であり、エマルジョン重合反応に特に有用であり、及びエマルジョン重合反応に慣用的に採用される他のエチレン性不飽和モノマーと通常は共重合することができ、且つそれら自身で重合可能であり若しくは部分的に重合ポリマーと共重合可能である。

好適なエチレン性不飽和界面活性剤モノマーとしては、たとえば、これらに限定されないが、スルホン酸、カルボン酸または燐酸またはこれらの混合物である酸のうち少なくとも一つの酸と、少なくとも一つの窒素原子および少なくとも一つのエチレン性不飽和部分を含有する窒素系塩基のうち少なくとも一つの窒素系塩基とを含む塩または第四級窒素化合物が挙げられる。他の好適な例は、米国特許出願公開２００３／０１４９１１９号に記載されている。

他の好適な重合性界面活性剤モノマーとしては、ノニルフェノキシプロペニルポリエトキシル化硫酸塩（たとえば、第一工業（株）からのＨｉｔｅｎｏｌ（商標）；アルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム（たとえば、ヘンケルコーポレーションからのＴｒｅｍ（商標）ＬＦ−４０）；アンモニウムジ−（トリシクロ（５．２．１．０ ２，６）デセ−３−エン（８または９）オキシエチル）スルホコハク酸塩；およびアンモニウムジ−（トリシクロ（５．２．１．０ ２，６）デセ−３−エン（８または９）スルホコハク酸塩が挙げられる。加えて、不飽和Ｃ_６〜Ｃ_３０有機酸のアンモニウムおよび金属塩は、単独でまたは上記界面活性剤と組合わせて使用され得る。これらの酸の例としては、アルファメチルケイ皮酸、アルファフェニルケイ皮酸、オレイン酸、リノレン酸（米国特許第５，３６２，８３２号に記載）、リシノール酸、トール油ロジンおよび脂肪酸の不飽和フラクション、不均化ロジン酸、大豆油脂肪酸、オリーブ油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸、亜麻仁油脂肪酸、ベニバナ油脂肪酸、ソルビタンモノオレイン酸塩、アビエチン酸、ポリ（オキシエチレン）ソルビトールセスキオレイン酸塩およびＥｍｐｏｌ（商標）１０１０ダイマー酸が挙げられる。追加の好適な重合性界面活性剤モノマーとしては、また、たとえば、マレイン酸塩誘導体（米国特許第４，２４６，３８７号に記載）およびアルキルフェノールエトキシレートのアリル誘導体（特開昭６２−２２７４３５号に記載）が挙げられる。使用される界面活性剤の量は、典型的には、モノマーの総重量を基準にして０．４０重量％〜１０重量％（０．５０重量％〜６重量％を含む）である。

別個の態様によれば、水性接着剤は、０．４０重量％〜１００重量％の量の１以上の重合性界面活性剤モノマーから調製される。一例は、１以上の重合性界面活性剤モノマーから調製されるホモポリマーまたはコポリマーである。

水性エマルジョンポリマーは、また、共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜１０重量％のモノエチレン性不飽和酸モノマー、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、スルホエチルメタクリレート、ホスホエチルメタクリレート（ＰＥＭ）、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸モノメチル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノブチルおよびマレイン酸無水物を含有する。好ましくは、エマルジョンポリマーは、共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．３重量％〜２．５重量％の（メタ）アクリル酸を含有する。

水性エマルジョンポリマーは、更に、共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０〜４９．７５重量％の、非イオン性モノエチレン性不飽和（メタ）アクリルモノマーおよびモノエチレン性不飽和酸モノマーの何れでもない任意のモノマーを含有する。任意のモノマーとしては、たとえば、スチレンまたはアルキル−置換スチレン；ブタジエン；アミノアルキル（メタ）アクリレート、Ｎ−アルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート；マレイン酸ジオクチル、マレイン酸ジブチルおよび他の好適なマレイン酸塩；イタコン酸塩；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルまたは他のビニルエステル；塩化ビニル、塩化ビニリデンおよびＮ−ビニルピロリドンをはじめとするビニルモノマー；アリルメタクリレート、ビニルトルエン、ビニルベンゾフェノン、ジアリルフタレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレートおよびジビニルベンゼンが挙げられる。

本発明に使用されるエマルジョンポリマーは、低レベルの意図的なまたは付随的な架橋は存在し得るが、本発明の方法における基体に適用される場合は、実質的に非架橋である。低レベルの架橋またはゲル成分が望まれる場合は、たとえば、乾燥ポリマー重量を基準にして、０重量％〜５重量％（０．０５から１重量％を含む）の、低レベルの任意の非イオン性多エチレン性不飽和モノマーが使用され得る。用語「多エチレン性不飽和」は、１分子当たり２以上のエチレン性不飽和の部位を有することを意味する。好適な多エチレン性不飽和モノマーとしては、たとえば、アリル（メタ）クリレート、ジアリルフタレート、１，４−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジビニルケトン、Ｎ，Ｎ−メチレンジアクリルイミド、ペンタエリスリトールのポリアリルおよびポリビニルエーテルおよびこれらの混合物が挙げられる。当分野で公知である他の一般的な架橋方法も、使用され得る。しかしながら、フィルム形成の質が実質的に損なわれないことが重要である。

アクリルポリマーは、エチレン性不飽和モノマーの重合のための種々の付加重合技術により製造され得る。好ましくは、ポリマーは、フリーラジカル開始水性エマルジョン重合により製造される。かかる技術は、当分野でよく知られている。

典型的には、エマルジョン重合において開始剤および重合されるモノマーは、制御された速度で水性媒体に添加され、重合は安定剤の存在下で遂行される。しかしながら、重合性界面活性剤モノマーの使用は、安定剤の添加を不要にすることができる。

水性アクリルエマルジョンポリマーの調製において、熱開始剤プロセスが使用される。熱開始剤は、反応温度において有用な速度でフリーラジカルを提供する。反応温度は、反応の進行過程全体を通して７０℃〜９９℃の温度に維持される。好ましいのは、７５℃〜９５℃、より好ましくは８０℃〜９０℃の間の反応温度である。反応温度は、所望の場合には、反応の一部または全体を通して一定温度に維持され得るし、または変化し得る。反応は、典型的には、２〜８のｐＨで遂行される。モノマー混合物は、そのままでまたは水中エマルジョンとして添加され得る。モノマー混合物は、反応期間に亘り１以上の添加で、または連続して、直線的にまたはそうではなく、またはこれらの組み合わせで添加され得る。有用な開始剤としては、たとえば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過ホウ酸ナトリウム、およびペルオキシ二硫酸アンモニウム塩またはペルオキシ二硫酸アルカリ金属塩が挙げられる。好ましいのは、過硫酸塩である。熱開始は、熱開始剤（酸化剤としても当分野で知られている）が還元剤と接触させられるとき、生じる少しのレドックス開始反応により増大され得る。好適な還元剤としては、たとえば、ホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム、硫黄含有酸（例えば、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ハイドロサルファイト、スルフィド、ヒドロスルフィドまたは亜ジチオン酸）のアルカリ金属塩およびアンモニウム塩、ホルマジンスルフィン酸、ヒドロキシメタンスルホン酸、アセトン重亜硫酸塩、エタノールアミンをはじめとするアミン、グリコール酸、グリオキシル酸水和物、アスコルビン酸、イソアスコルビン酸、乳酸、グリセリン酸、リンゴ酸、２−ヒドロキシ−２−スルフィナト酢酸、酒石酸および前記酸の塩が挙げられる。鉄、銅、マンガン、銀、白金、バナジウム、ニッケル、クロム、パラジウムまたはコバルトのレドックス反応触媒金属塩が、任意に使用され得る。如何なる事例においても、反応は熱開始剤の１モル当たり０．５モル未満、好ましくは０．２モル未満、より好ましくは０．１モル未満の還元剤を含みおよび最も好ましくは還元剤を含まない。熱開始剤は、乾燥ポリマー重量を基準にして０．０５重量％〜４．０重量％の量で使用される。一態様によれば、、熱開始剤は乾燥ポリマー重量を基準にして０．０５重量％〜０．３重量％の量で使用される。

他の好適なフリーラジカル開始剤としては、公知のペルオキシド、ヒドロペルオキシド、過硫酸塩およびアゾ開始剤、たとえば、過酸化水素、過酸化ベンゾイル、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ｔｅｒｔ−アミルヒドロペルオキシド、クメンペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルジペルフタレートおよびメチルエチルケトンペルオキシド、アゾジイソブチロニトリルおよびこれらの混合物が挙げられる。開始剤は単独で、即ち、熱開始系のみにおいて、または任意に還元剤との組み合わせで、即ち、レドックス開始系において使用され得る。開始剤は、好ましくは全モノマー充填１００ｐｂｗ当たり約０．０１ｐｂｗ〜３ｐｂｗのレベルで使用される。本明細書において用いられる場合、用語「ｐｂｗ」は、重量部を意味する。本明細書において用いられる場合、用語「全モノマー充填」は、重合プロセスの進行過程で水性媒体に添加された全モノマーを意味する。

一態様によれば、１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーの組み込みのために、追加の一般的な界面活性剤は必要とされない。別個の態様によれば、一般的なエマルジョン重合界面活性剤は、１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーとの組合わせにおいて使用され得る。

使用する場合には、一般的な界面活性剤としては、これらに限定されないが、たとえば、全モノマー充填１００ｐｂｗ当たり約０．０５ｐｂｗ〜約５ｐｂｗのアニオン界面活性剤または全モノマー充填１００ｐｂｗ当たり約０．１ｐｂｗ〜約１０ｐｂｗの非イオン性界面活性剤を含む。好適なアニオン性界面活性剤としては、たとえば、硫酸アルキル、アルキルフェノールエトキシ硫酸塩、スルホン酸アルキル、スルホン酸アルカリールおよびスルホコハク酸アルキル、たとえば、ラウリル硫酸ナトリウム、ノニルフェノールエトキシ（４）硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸二ナトリウム並びにこれらの混合物が挙げられる。好適な非イオン性界面活性剤としては、たとえば、エトキシル化アルキルフェノール、ポリエチレンオキシド／プロピレンオキシド）ブロックコポリマー、たとえばエトキシル化（１０〜６０モルエチレンオキシド）ノニルフェノール、並びにこれらの混合物が挙げられる。

連鎖移動剤は、本発明に従い有用に使用され得る。エマルジョンポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、エマルジョン重合の過程でｎ−ドデシルメルカプタン等の連鎖移動剤の添加により調整され、接着性および粘着強度の好適な均衡を与えることができる。好適な連鎖移動剤としては、たとえば、これらに限定されないが、イソプロパノール、ハロゲン化化合物、ｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−アミルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタン、アルキルチオグリコレート、メルカプトプロピオン酸およびアルキルメルカプトアルカノエートが挙げられる。本発明の一態様によれば、連鎖移動剤は要求されないが、幾つかの態様においては、乾燥ポリマー重量１ｋｇ当たり０．００１から０．５モル（０．００２５から０．１モルを含む）の量で使用される。ｎ−ドデシルメルカプタンおよびｔ−ドデシルメルカプタンをはじめとする線状または分岐Ｃ_４〜Ｃ_２２アルキルメルカプタンが好ましい。連鎖移動剤は、全反応期間の大部分または全てに亘り、またはたとえば、ケトル充填または残存モノマー段階の還元においてなど、限られた反応期間の一部の過程で、１以上の添加によりまたは連続して、直線的にまたはそうではなく添加され得る。

水性アクリルエマルジョンポリマーの調製において、中和剤が含まれる。本明細書において「中和剤」とは、酸モノマーとの酸−塩基反応に関与することができる塩基性物質を意味する。好適な中和剤とは、たとえば、アンモニア、アミン、水酸化ナトリウム、炭酸カリウムおよび重炭酸ナトリウムが挙げられる。中和剤は、モノエチレン性不飽和酸モノマーの当量を基準にした当量ベースで５％〜７５％、好ましくは５％〜５０％の量で使用される。

水性アクリルエマルジョンポリマーは、１〜１０００ナノメートル（２０〜８００ｎｍおよび７０〜４００ナノメートルを含む）の平均粒径を有する。本明細書において粒径は、ブルックヘブンインストルメンツコーポレーション、米国、ニューヨーク州、ホルツビルにより製造されたＢｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｍｏｄｅｌ ＢＩ−９０パーティクルサイザーを使用して決定されたもので、「有効直径」として報告される。また、米国特許第５，３４０，８５８号；第５，３５０，７８７号；第５，３５２，７２０号；第４，５３９，３６１号および第４，４５６，７２６号において教唆されるような２以上の異なる粒子サイズまたは非常に広い分布が提供される多モード粒子サイズエマルジョンポリマーも想定される。

水性アクリルエマルジョンポリマーのガラス転移温度（「Ｔｇ」）は、所望の接着剤の種類に依存し、ＰＳＡについて、たとえば−８０℃〜−１０℃、−６０℃〜＋４０℃および−６０℃〜−１０℃を含み典型的には−１００℃〜４０℃である。特定の種類の接着剤を調製するための双方の望ましいポリマーＴｇ範囲を達成するために選択されるモノマーおよびモノマー量は、当分野においてよく知られている。

接着剤組成物は、一般的な接着剤補助剤たとえば、粘着性付与剤、乳化剤および湿潤剤、架橋剤、モノマー、オリゴマー、ポリマー、溶媒または可塑剤、バッファー、中和剤、増粘剤またはレオロジー変性剤、殺生物剤、消泡剤または脱泡剤を含有することができる。それらは、任意に、更に当分野で知られる他の添加剤、たとえば顔料、充填剤、硬化剤、接着促進剤、着色剤、ワックスおよび酸化防止剤および他の一般的な添加剤を包含することができる。

本発明の水性接着剤組成物の固形分は、約１０重量％〜約８０重量％であり得る。粘度は、ブルックフィールド粘度計を使用して測定した場合に、典型的には０．０５〜５Ｐａ／ｓ（５０ｃｐｓ〜５０００ｃｐｓ）である。異なる最終使用および適用方法にふさわしい粘度は、かなり変化する。接着剤は、一般的な接着剤の適用方法、たとえば、カーテンコーティング、ローラーコーティング、リバースローラーコーティング、メーヤーロッド（ｍｅｙｅｒ ｒｏｄ）、スロットダイおよびグラビアコーティングにより適用される。

接着剤組成物は、１以上の低エネルギーまたは高エネルギー裏当て材に適用される。低エネルギーバッキングとしては、たとえば、これらに限定されないが、ポリオレフィン、置換エチレンまたはプロピレンモノマーのシートおよびポリマーフィルムを含むプラスチックス、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエステルまたは複合ブレンド、本発明のＰＳＡのためのリリースライナーとして有用なＴｅｆｌｏｎ（商標）を除く過フッ素化ポリマー、ビニルポリマー、光沢紙および低エネルギー表面コーティングを有する製品が挙げられる。高エネルギー裏当て材としては、これらに限定されないが、ガラス、金属化フィルム、紙、粗表面ポリマーフィルム、ボール紙、アセテート、セルロースアセテート、織布または不織布が挙げられる。これらは基体の前処理、例えば化学プライマー、処理されたリリースライナーもしくはコロナまたは火炎処理された表面などを行って、または前処理無しで適用される。この性質は、接着物品における好適な接着層を提供し、またはたとえば接着テープ物品におけるリリース層を提供するのに有利に使用され得る。

裏当て材または基体上への接着剤コーティングは、典型的には４０℃〜２００℃の温度において乾燥され、または乾燥させられる。本発明のＰＳＡは、テープとして首尾良く調製され、これらに限られないが、テフロン（登録商標）およびシリコーンを含むリリースコーティング材に巻かれる。化学プライマーは本発明に従い使用され得るが、それらは添加剤を伴うか、または伴わない接着剤組成物のプリコートであってもよく、または１以上の有機溶剤を含む代替のプライマー組成物を含むことができる。

本発明の一態様において、１以上の重合性エチレン性不飽和表面活性モノマーを含み、たとえば、接着促進剤または剥離剤、または追加の架橋性部分などの官能種を有する水性接着剤が提供される。たとえば、官能種は、本接着剤の調製において導入される対応する官能モノマーにより、追加量の重合性エチレン性不飽和表面活性モノマーの後反応により、または好適な種の、重合性エチレン性不飽和表面活性モノマー等への吸着、水素結合等の物理的付着により提供され得る。重合性エチレン性不飽和表面活性モノマーは、また、官能種が５０ｎｍ未満の粒子に付着する接着剤と比較して、官能種のより効率的な使用を提供することができる。

一態様において、本接着剤は、特に結合困難な基体に対し改良された接着性を意味する有用な固有接着性を有する。接着困難な基体としては、再生紙、再生ボール紙、複合木材板および波形ボール紙または紙を含む、それらの波形形状物が挙げられるが、これらに限定されない。好適な極性官能基を有する重合性エチレン性不飽和表面活性モノマーの選択は、波形紙および再生紙などの色々な結合困難な基体、または金属化フィルム等の高エネルギー基体への接着性を促進するために使用され得る。ヒドロキシル（たとえば、ＨＥＭＡ系）および酸含有モノマーおよびＰＥＭは、このような極性モノマーの例である。同様に、好適な非極性官能基を有する重合性エチレン性不飽和表面活性モノマーの選択は、高および低密度ポリエチレン、未処理延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）およびプリントオレフィン等の低エネルギー基体のような基体への接着を促進するのに使用され得る。

シリコーンおよびテフロン（登録商標）は、本発明に従いリリースコーティングとして有用である。

望ましいガスまたは水分バリヤー特性を有する水性接着剤組成物は、重合性エチレン性不飽和表面活性モノマーおよび、好適なモノマーたとえば、これらに限定されないが、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニルアルコール、アクリロニトリルおよび好適なポリマーに組込まれたときバリヤー機能性を提供することが知られている他のモノマーを使用して調製され得る。

水分を吸収しまたは保持し、かつ不揮発性で、且つ予期された使用条件下でアクリルポリマーと相容性である化合物は、本発明の接着剤組成物の湿潤剤として有用である。好適な湿潤剤としては、たとえば、尿素および尿素誘導体等のタンパク質ベ−ス湿潤剤、ポリ（オキシ）アルキレングリコール、エトキシル化ポリオールおよびプロポキシル化ポリオールを含むポリオール、エトキシル化糖およびプロポキシル化糖を含む糖、１，３−ブタンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、グリセロール、約１００から約４０００の分子量を有するポリエチレングリコール、たとえば、ジエチレングリコールおよびトリエチレングリコール等、ポリ（エチレンオキシド／プロピレンオキシド）コポリマー、ソルビトール、グルコース、スクロース、コーンシロップ、エトキシル化（１０〜４０モルエチレンオキシド）グリセロール、エトキシル化（１０〜４０モルエチレンオキシド）グルコース、プロポキシル化（１０〜４０モルプロピレンオキシド）グルコース、加水分解大豆タンパク質、可溶性コラーゲンおよびこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。

一態様によれば、本発明の接着剤組成物は、水性媒体中でポリマーと湿潤剤を混合することにより製造され、ここで、水性ポリマーエマルジョンは約４０重量％〜約８０重量％のポリマー固形分を含む。そのポリマー粒子は、約８０ナノメートル（ｎｍ）から約１０００ｎｍの平均粒径を有する。水性ポリマーエマルジョンのｐＨは、たとえば、湿潤剤の添加前に、エマルジョンに水酸化ナトリウムまたは水性アンモニア等の有効量の塩基を加えることにより７〜９．５のｐＨに調整される。

接着物品は、本発明の接着剤組成物のコーティングを一次裏当て材料に適用し、コーティングを乾燥させ、それにより裏当て材の表面の表面を被覆する接着剤組成物の固体部分からなる接着剤層を提供することにより製造される。

接着剤エマルジョンのコーティングは、たとえば、ロールコーティング、線巻きロッドコーティング、ナイフコーティングまたはカーテンコーティング等任意の好都合な方法により、一次裏当て材の少なくとも一つの表面の少なくとも一部に適用され、さらに乾燥させて基体の表面の被覆部分上に乾燥接着剤層を形成する。接着剤エマルジョンは、連続コーティングとしてまたは不連続コーティングとして適用され得る。

一態様によれば、接着剤エマルジョンは、一次裏当て材の表面の被覆部分上、１００ｇ／ｍ^２に対し平方メートル（ｇ／ｍ^２）当たり５グラムの乾燥接着層を提供するのに有効な量で一次裏当て材表面に適用される。一次裏当て材は、たとえば、紙シート、ポリマーフィルム、織物繊維または不織繊維シート等のシート状材料であり、本発明の接着物品は、これに対して、たとえば、感圧接着テープ、感圧接着ラベルまたは感圧接着フィルム等のシート状材料である。

別個の態様において、接着物品は、接着剤被覆表面および反対側の非被覆裏面を有する接着テープである。

別個の態様において、物品は剥離層、たとえば、使用前に一時的に接着層を被覆するためのポリマーフィルムを含む。

接着剤テープが集中巻き取りロールの形態で提供される、代替の好ましい態様において、テープの下敷き層非被覆表面は接着層の剥離層として機能する。

接着剤組成物は一次基体の１を超える表面に適用されることができ、たとえば、ポリマーフィルムのストリップの両側に被覆され「両面」接着テープを作ることができる。

本発明の接着物品は、剥離層が存在する場合は物品から剥離層を除去し、次に接着物品の接着剤被覆表面を１以上の二次基体、または１つの二次基体の１以上の部分に適用して、基体または一次裏当て材および二次基体部分が挿入された乾燥接着剤層により一緒に結合された複合製品を形成することができる。

好適な二次基体としては、シート状物質、たとえば、紙および厚紙等の紙製品、ボール紙、波形ボール紙、木材、金属フィルム、ポリマーフィルムおよび複合基体を含む、高エネルギーから低エネルギーまでの基体が挙げられる。本明細書において用語「複合基体」は、例えばポリマー被覆厚紙、またはワックス被覆ボール紙等のボール紙、および、たとえば、パーティクルボード等の結合木材製品のような非類似基体材料の組合わせからなる基体を意味する。

接着物品の接着剤層は、剥離層の除去と二次基体への接着物品の適用の間、周囲湿度に曝される。本発明の接着物品の性能は、その接着物品が使用される環境の相対湿度に比較的不感性である。

次の実施例は、本発明の更なる種々の態様を例示するために提供される。米国特許第５，６７９，７３２号に記載されたポリマー試料は、反応性界面活性剤モノマーを使用して調製され、従来の界面活性剤を用いて作られたポリマー試料と比較された（表１参照）。

接着剤は、ある種のカートン密封テープとして評価されるテープを製造するために、塗装重量を１２．５〜１３．０ｌｂ／リーム（〜２１〜２２ｇ／ｍ^２）に制御するためメーヤーバーを使用してパイロットコーター上の延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）フィルム上にコートされた。乾燥接着剤を製造できる最大ラインスピードは、従来の界面活性剤を有する同一の組成物と比較して本発明の接着剤については少なくとも１０〜１５％より早く稼動され得ることが見出された。粗再生ボール箱（ノースアトランティックパッケージング、カナダ国、オンタリオ州、スカーボロ；より高い破裂強度、９５ ｌｂ総重量制限）および堅固な二重壁箱（トーマスＧ．ゴールドカンプ，Ｉｎｃ．，米国、ペンシルベニア州、アンブラー；高破裂強度、９０ ｌｂ総重量制限）であるより困難な箱タイプについての異なる箱タイプが評価された。試験手順には二人の人が必要とされ、一人は箱を持ちおよび一人はそれぞれの試験されるそれぞれの箱のためのテープに均等な圧力を加えるため４ ｌｂローラーを使用してテープを適用した。テープは、箱それぞれの側面の突出部が等しく、且つ試験される全ての箱について同一となるよう切断された。与えられた箱タイプについておよび与えられた条件の組（温度および湿度）の下で試験される各接着テープについては、、不合格となるであろう２０の突出するテープフラップが可能となる閉じられた５個の箱が存在した。テープおよび箱は温度および湿度を含み、適用前に一定環境の部屋において、特定の使用条件で老化された。箱の封は表１において特定された試験条件下で遂行され、箱は試験期間中一定環境室に残された。

反応性界面活性剤で作られた試料は、より低温および高温双方においてその他のものを凌いだ。結果は下記表１に要約されている。

従来のアクリルエマルジョン感圧接着剤から作られたテープは、接着困難基体表面上での低温性能を欠き、高められた温度において好適な性能を有する。それらの従来の対応物の代わりに、水性アクリレートエマルジョンＰＳＡのものを製造するための商業的界面活性剤モノマーを使用することは、意外にも低温および高温双方において箱封止特性を向上させることが見出された。

Claims (10)

1. 共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜９９．７５重量％のモノエチレン性不飽和非イオン性（メタ）アクリルモノマー、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．４０重量％〜９９．７５重量％の１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーおよび乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜１０重量％のモノエチレン性不飽和酸モノマーをさらに含む、水性アクリルエマルジョンポリマーを含む普遍的水性接着剤組成物であって、当該ポリマーが−１００℃から４０℃のＴｇを有し、ここで本接着剤組成物は低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着する、普遍的水性接着剤組成物。
2. 接着剤組成物が−１００℃から０℃のＴｇを有するポリマーから調製される、請求項１に記載の普遍的接着剤。
3. １以上の水性接着剤組成物の総重量を基準にして、０．４０重量％〜１００重量％の量の１以上の重合性界面活性剤モノマーを含む普遍的水性接着剤組成物であって、該水性接着剤組成物は１以上の重合性界面活性剤モノマーを含まない、対応する水性接着組成物の特性と比べて改良された、下記の１以上から選択される少なくとも一つの下記特性を有する：改良された機械的安定性、改良された乾燥プロフィール、改良されたコーティングのレオロジー、１５℃未満の温度を含む高温および低温の範囲に亘る改良された接着性、１５℃未満の温度における基体または複合基体への改良された定着性、低エネルギーまたは非極性基体への改良された接着性、再生材への改良された接着性、１５℃未満の温度における改良されたレオロジー、改良された耐湿性；１５℃未満の温度における改良されたフィルム一体性（即ち、グリーン強度）；改良された固有接着力、向上されたピールビルド特性、改良された耐湿性、改良された耐水白化性、および改良された可塑剤移動抵抗性、改良された耐溶剤性、改良された添加剤移動抵抗性、フィルムの低ノイズ巻き戻し、改良されたガスバリヤー特性、改良された低温加工のレオロジー、並びに、接着物品に改良された転用性、切断性および剥離性を付与する、低減されたエッジオーズ浸出および流れ。
4. 更に共重合単位として、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜９９．７５重量％のモノエチレン性不飽和非イオン性（メタ）アクリルモノマー、乾燥ポリマー重量を基準にして、０．４０重量％〜９９．７５重量％の１以上のエチレン性不飽和界面活性剤モノマーおよび乾燥ポリマー重量を基準にして、０．２５重量％〜１０重量％のモノエチレン性不飽和酸モノマーを含む水性アクリルエマルジョンポリマーを含む水性感圧接着剤組成物であって、当該ポリマーが−１００℃から０℃のＴｇを有し、ここで本感圧接着剤組成物は１５℃未満の温度において低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着する、水性感圧接着剤組成物。
5. １以上の粘着性付与剤をさらに含む、請求項４に記載の感圧接着剤。
6. １５℃未満の温度において低エネルギーおよび高エネルギー基体に接着し、且つ１以上の接着困難基体に適用されたとき高破裂抵抗を有する感圧接着テープ。
7. 該テープが低エネルギー基体および接着困難な基体への改良された接着性を有する、請求項６に記載の感圧接着テープ。
8. 乾燥接着剤を生じさせる最大ラインスピードが従来の接着剤より少なくとも１０〜１５％早い、請求項４に記載の感圧接着剤。
9. 請求項４または請求項５に記載の接着剤組成物から調製されるカートン封止テープ。
10. 接着剤が２以上のポリマーのブレンドから調製される、請求項４に記載の感圧接着剤。