JP2015511976A - C1〜c20−アルキル(メタ)アクリレートに基づく乳化重合によって製造可能な接着剤用粘着付与剤として使用可能な水性ポリマー分散液 - Google Patents

C1〜c20−アルキル(メタ)アクリレートに基づく乳化重合によって製造可能な接着剤用粘着付与剤として使用可能な水性ポリマー分散液 Download PDF

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Abstract

質量平均分子量50000未満およびガラス転移温度−40℃〜0℃を有し、少なくとも40質量%のC1〜C20−アルキル(メタ)アクリレート、0〜30質量%のビニル芳香族化合物、少なくとも0.1質量%の酸モノマー、および0〜50質量%のさらなるモノマーを含有するモノマー混合物から、少なくとも1つの分子量調節剤の存在下での乳化重合によって製造可能である、水中に分散された少なくとも1つの重合体を含有する水性分散液が記載される。該分散液を殊に、接着剤用の粘着付与剤として使用できる。

Description

本発明は、低分子量および特定のガラス転移温度を有し、C1〜C20−アルキル(メタ)アクリレート、酸モノマーおよび随意にビニル芳香族化合物並びにさらなるモノマーを含有するモノマー混合物から、少なくとも1つの分子量調節剤の存在下で乳化重合することよって製造可能である、水中に分散された少なくとも1つの重合体を含有する水性分散液に関する。本発明は、例えば、接着剤用の粘着付与剤としての前記分散液の使用にも関する。
感圧性接着剤においては、基材に対する良好な付着(接着力)と共に、接着剤層における充分な内部強度(凝集力)も望まれる。接着力と凝集力とは、相反する適用技術的特性である。接着力の改善をもたらす措置は、一般には同時に凝集力の劣化をみちびき、且つ逆もまた然りである。多くの接着剤ポリマーは、確かに充分に高い凝集力を有するが、しかし、充分な接着力は有さない。いわゆる粘着付与剤を添加することによって、接着剤組成物の接着力は明らかに高められる。粘着付与剤は接着剤ポリマー用または一般にエラストマー用のポリマー添加物であり、それは、短時間軽く押した後、表面上にしっかりと付着するように、自己接着性(タック、固有粘性、自己付着性)を高める。通常使用される粘着付与剤は、とりわけ、天然樹脂、テルペンオリゴマー、クマロン−インデン樹脂、脂肪族の石油化学樹脂、および変性フェノール樹脂に基づく。天然由来の樹脂は、当然のことながら、可用性および価格の変動が問題になり得る。水性接着剤ポリマー分散液のための粘着付与剤として使用可能であるという合成樹脂の場合、乾燥された接着剤膜中での部分量もしくは全量の良好な分子混合性が、水性ポリマー分散液との良好な適合性と同様に重要である。ポリマー膜中での良好な混合性は、可能な限り低い分子量によって促進される。合成の粘着付与ポリマーまたはオリゴマーの場合、低い分子量を達成するために、製造の際に比較的多量の分子量調節剤を使用しなければならないことが問題である。このことは、比較的高い含有率の重合されていない残留モノマーをもたらしかねず、そのことは、一方では製品の安全性の観点に関して多くの場合、望ましくなく、且つ他方では低すぎる分子量の重合体が接着剤ポリマーを非常に柔らかくする作用を有することがあり、そのことは、凝集力の望ましくない大きな損失をもたらしかねない。低分子量のポリマーアクリレートを接着剤配合物用の粘着付与剤として使用することは、例えばWO2005/047342号内で言及されている。そのような商品は、例えばAcronal(登録商標) A107(旧名称: Acronal(登録商標) 7D)である。これを用いて製造された接着剤配合物は、良好な粘性および接着力を有する。しかし、多くの用途について、それは「柔らか」過ぎる、即ち、凝集力が充分ではない。
本発明の課題は、水性接着剤分散液のための粘着付与剤として適した材料であって、殊に自己接着性の物品、例えば接着ラベル、接着フィルムまたは接着テープ並びに床接着剤のための接着剤の付着特性を最適化する前記材料を提供することであった。殊に、良好な接着力の他に、同時に可能な限り良好な凝集力を達成できるべきである。それに応じて、以下で詳細に記載される特定の合成低分子量アクリレートポリマーに基づく水性ポリマー分散液が見出された。
本発明の対象は、質量平均分子量50000未満を有し且つガラス転移温度−40℃以上0℃以下、有利には−35℃以上0℃以下を有し、少なくとも1つの分子量調節剤の存在下での乳化重合によって製造可能であり、且つ
(a) 少なくとも1つのC1〜C20−アルキル(メタ)アクリレート: 少なくとも40質量%、
(b) 少なくとも1つのビニル芳香族化合物: 0〜30質量%、
(c) 少なくとも1つの酸モノマー: 少なくとも0.1質量%、
(d) さらなるモノマー: 0〜50質量%
(モノマー量の記載は各々、全てのモノマーの合計に対する)
を含有するモノマー混合物から製造可能である、水中に分散された少なくとも1つの重合体を含有する水性分散液である。本発明による分散液は、主成分として乳化重合により製造可能である重合体を含有し、従って、その際、分散されているポリマーは乳化重合体である。「重合体」という用語は、以下において、(低分子量)ポリマーもオリゴマーも含む。
該重合体を、非常に多量の調節剤を使用して、従来の乳化重合によって製造できる。そのように得られた粘着付与剤分散液を、接着剤ポリマーとの配合成分として、感圧性接着剤分散液へと混合できる。配合成分として使用する代わりに、粘着付与剤分散液を、段階的な方法によってin−situで感圧性接着剤分散液の乳化重合によって接着剤ポリマーの存在下で製造することもできる。
以下で、(メタ)アクリレートという用語および類似の用語は、「アクリレートまたはメタクリレート」についての略記として使用される。
感圧性接着剤は、その固化した膜が、室温(20℃)、乾燥状態で永続的に粘り気があり且つ付着性を保つ粘弾性接着剤である。基材への付着は、軽く押すことによってすぐに生じる。感圧性接着剤分散液は、感圧接着特性を有する、水中または水性媒体中に分散されたポリマーを含有する組成物である。
本発明の意味における接着剤ポリマーは、ガラス転移温度が−60℃から−20℃の範囲であるポリマーである。
ポリマーのガラス転移温度を、示差走査熱量測定(ASTM 3418/82、20K/分、いわゆる「中点温度」)によって測定できる。
粘着付与剤は、接着剤ポリマー用または一般にエラストマー用のポリマーまたはオリゴマー添加物であり、それは、短時間軽く押したあと、表面上にしっかり付着するように、自己接着性(タック、固有粘性、自己付着性)を高める。
粘着付与剤として適した重合体は、少なくとも40質量%、殊に60〜99.9質量%、または60〜99.7質量%、または70〜98質量%が、少なくとも1つのC1〜C20−アルキル(メタ)アクリレートから構成される。C1〜C10−アルキルアクリレートおよびC1〜C10−アルキルメタクリレートが好ましい。適したモノマーは、例えばメチルメタクリレート、メチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n−ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレートである。殊に、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの混合物も適している。2−エチルヘキシルアクリレート、n−ブチルアクリレートおよびメチルメタクリレートはとりわけ特に好ましい。
粘着付与剤として適した重合体は、随意にビニル芳香族化合物から構成されてよい。ビニル芳香族モノマー(b)を、モノマーの総量に対して、0〜30質量%、殊に0.5〜25質量%、または2〜20質量%の量で使用できる。20個までの炭素原子を有するビニル芳香族化合物が好ましい。ビニル芳香族化合物として、ビニルトルエン、α−およびパラ−メチルスチレン、α−ブチルスチレン、4−n−ブチルスチレン、4−n−デシルスチレンおよび有利にはスチレンが考慮に入れられる。
粘着付与剤として適した重合体は、モノマーの総量に対して、少なくとも0.1質量%、有利には0.1〜20質量%、特に好ましくは0.2〜10質量%、とりわけ特に好ましくは0.5〜7質量%の量が、酸モノマーから構成される。酸モノマーは、少なくとも1つの酸基を有する、エチレン性不飽和のラジカル重合可能なモノマーである。酸モノマーは、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和スルホン酸およびビニルホスホン酸である。エチレン性不飽和カルボン酸として、有利には分子中に3〜6個の炭素原子を有するα,β−モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸が使用される。これについての例は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、ビニル酢酸およびビニル乳酸である。エチレン性不飽和スルホン酸として、例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、スルホプロピルアクリレートおよびスルホプロピルメタクリレートが適している。酸モノマーは、有利には、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、ビニル酢酸、ビニル乳酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、スルホプロピルアクリレートおよびスルホプロピルメタクリレートからなる群およびそれらのモノマーの混合物から選択される。アクリル酸、メタクリル酸およびこれらの混合物が特に好ましい。
粘着付与剤として適した重合体は、随意に、モノマー(a)〜(c)とは異なるさらなるモノマー(d)から構成されてよい。さらなるモノマー(d)は、有利には、モノマーの総量に対して、0〜50質量%、殊に0.1〜40質量%、または1〜30質量%の量で使用される。さらなるモノマー(d)を、C1〜C20−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、20個までの炭素原子を有するカルボン酸のビニルエステル、エチレン性不飽和ニトリル、ビニルハロゲン化物、1〜10個の炭素原子を有するアルコールのビニルエーテル、2〜8個の炭素原子および1または2個の二重結合を有する脂肪族炭化水素またはこれらのモノマーの混合物から選択できる。1〜20個の炭素原子を有するカルボン酸のビニルエステルは、例えば、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニルエステルおよび有利には酢酸ビニルである。ニトリルの例は、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルである。ビニルハロゲン化物は、塩素、フッ素または臭素で置換されたエチレン性不飽和化合物、好ましくは塩化ビニルおよび塩化ビニリデンである。ビニルエーテルとして、たとえばビニルメチルエーテルまたはビニルイソブチルエーテルが挙げられる。1〜4個の炭素原子を有するアルコールのビニルエーテルが好ましい。2〜8個の炭素原子および1または2個のオレフィン性二重結合を有する炭化水素として、エチレン、プロピレン、イソプレンおよびクロロプレンを挙げることができる。さらなるモノマーとして、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、C1〜C10−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリルアミド、並びにこれらのモノマーの混合物が特に好ましい。
本発明の1つの実施態様において、重合体は、
(a) 少なくとも1つのC1〜C10−アルキル(メタ)アクリレート: 60〜99.7質量%
(b) スチレン: 0〜30質量%
(c) アクリル酸およびメタクリル酸から選択される少なくとも1つの酸モノマー: 0.2〜20質量%、
(d) C1〜C10−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートおよび酢酸ビニルから選択されるさらなるモノマー: 0.1〜30質量%
(モノマー量の記載は各々、全てのモノマーの合計に対する)
を含有するモノマー混合物から製造可能である。
前記重合体は、本発明による低分子量を達成するために少なくとも1つの分子量調節剤の存在下で製造される。その際、使用される分子量調節剤の量は、質量平均分子量が500000未満、有利には1500〜45000、または2000〜20000であるように調節される。分子量調節剤の典型的な量は、100質量部のモノマーに対して少なくとも1質量部、有利には1質量部より多く、例えば2〜30質量部である。
分子量調節剤は、一般に、2000g/モル未満、殊に1000g/モル未満の分子量を有する低分子化合物である。分子量調節剤は、例えば、硫黄を結合された形態で含有する有機化合物、殊に、チオ基またはスルフィド基を有する化合物、例えばアルキルメルカプタン、チオカルボン酸、チオカルボン酸エステル、メルカプトアルカノール、メルカプトアルキルトリアルコキシシラン、チオグリコール、ジアルキルスルフィド、ジアリールスルフィド、ジアルキルジスルフィドまたはチオウレアである。例は、tert−ブチルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、チオグリコール酸エチルへキシリルエステル、メルカプトエタノール、メルカプトプロピルトリメトキシシラン、チオグリコール、エチルチオエタノール、ジ−n−ブチルスルフィド、ジ−n−オクチルスルフィド、ジフェニルスルフィド、ジイソプロピルジスルフィド、1,3−メルカプトプロパノール、3−メルカプトプロパン−1,2−ジオール、1,4−メルカプトブタノール、チオグリコール酸、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプトコハク酸、チオ酢酸およびチオウレアである。tert−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタンおよび(2−エチルヘキシル)−チオグリコレートからなる群から選択される分子量調節剤が有利である。(2−エチルヘキシル)−チオグリコレート(EHTG)が特に好ましい。
モノマーおよび少なくとも1つの分子量調節剤の種類および量は、重合体のガラス転移温度(Tg)が−40℃以上、有利には−35℃以上〜0℃以下であるように調節される。これは実際に測定可能なTgであり、いわゆるFox式で算出可能な理論Tgとは異なることがある。分子量調節剤を用いない重合についてFox式で算出される重合体の理論Tgが−25℃を上回ることが有利である。さらに、Fox式で算出される理論Tgが実際に測定される重合体のTgよりも高いことが好ましい。理論Tgから実際のTgを引いた差が、3℃より大きい、殊に5℃より大きいことが特に好ましい。ガラス転移温度を、示差走査熱量測定(例えばASTM 3418/82、20K/分、いわゆる「中点温度」)によって測定できる。
理論Tgは、Fox式を用いて計算できる。この場合、理論ガラス転移温度Tgとは、ガラス転移温度の限界値であると考えられ、分子量の増大に伴い、ガラス転移温度は前記限界値に向かう。Foxによれば(T.G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1956 [Ser. II] 1、123ページ、およびUllmann’s Encyclopaedie der technischen Chemie、第19巻、18ページ、第4版、Verlag Chemie、Weinheim、1980)、最大でも弱くしか架橋していないコポリマーのガラス転移温度は、
1/Tg=x1/Tg1+x2/Tg2+・・・・+xn/Tgn
[式中、x1、x2、・・・・xnは、モノマー1、2、・・・・nの質量分を意味し、且つ、Tg1、Tg2、・・・・Tgnは各々モノマー1、2、・・・・nの1つのみから構成される重合体のガラス転移温度[K]を意味する]
において良好に近似される。大方のモノマーのホモポリマーについてのTg値は公知であり、例えばUllmann’s Ecyclopedia of Industrial Chemistry、第5巻、A21、169ページ、VCH Weinheim、1992に挙げられており、ホモポリマーのガラス転移温度についての他の出典は例えばJ. Brandrup、E.H. Immergut著、Polymer Handbook、第1版、J. Wiley、New York 1966、第2版、J.Wiley、New York 1975および第3版、J. Wiley, New York 1989である。
重合体の製造を、乳化重合によって行うことができ、その場合、それは乳化重合体であり、その際、上記のエチレン性不飽和のラジカル重合可能なモノマーをラジカル開始乳化重合によって水中で重合する。水性媒体中でのモノマーの分散を促進するために、通常、分散剤として使用される保護コロイドおよび/または乳化剤を使用することができる。
適した保護コロイドは、Houben−Weyl、Methoden der organischen Chemie、第XIV/1巻、高分子材料、Georg−Thieme−Verlag、Stuttgart、1961年、411〜420ページに詳述されている。乳化剤として、数平均分子量が通常、2000g/mol未満、または有利には1500g/mol未満であるアニオン性、カチオン性、および非イオン性の界面活性剤が考慮に入れられる一方で、保護コロイドの数平均分子量は2000g/molより大きい、例えば2000〜100000g/mol、殊に5000〜50000g/molである。有利には、アニオン性および非イオン性の乳化剤が界面活性物質として使用される。適した乳化剤は、例えば、3〜50のエトキシ化度を有するエトキシ化C8〜C36−脂肪アルコール、3〜50のエトキシ化度を有するエトキシ化モノ−、ジ−およびトリ−C4〜C12−アルキルフェノール、スルホコハク酸のジアルキルエステルのアルカリ金属塩、C8〜C12−アルキルスルフェートのアルカリ金属塩およびアンモニウム塩、C12〜C18−アルキルスルホン酸のアルカリ金属塩およびアンモニウム塩、およびC9〜C18−アルキルアリールスルホン酸のアルカリ金属塩およびアンモニウム塩である。カチオン活性乳化剤は、例えば、少なくとも1つのアミノ基またはアンモニウム基および少なくとも1個のC8〜C22−アルキル基を有する化合物である。乳化剤および/または保護コロイドがモノマーの分散のための助剤として使用される場合、それに関して使用される量は、例えば、モノマーに対して0.1〜5質量%である。乳化剤の商品名は、たとえばDowfax(登録商標)2 A1、Emulan(登録商標)NP 50、Dextrol(登録商標)OC 50、Emulgator 825、Emulgator 825 S、Emulan(登録商標)OG、Texapon(登録商標)NSO、Nekanil(登録商標)904 S、Lumiten(登録商標)l−RA Lumiten E 3065 、Disponil FES 77、Lutensol AT 18、Steinapol VSL、Emulphor NPS 25である。通常、界面活性物質は、重合されるべきモノマーに対して0.1〜10質量%の量で使用される。
乳化重合の際に、モノマーのラジカル重合のために通常は水溶性の開始剤を使用する。乳化重合のための水溶性開始剤は、例えばペルオキシ二硫酸のアンモニウム塩およびアルカリ金属塩、例えばペルオキソ二硫酸ナトリウム、過酸化水素または有機過酸化物、例えばtert−ブチルヒドロペルオキシドである。いわゆる還元−酸化(レドックス)開始剤系も適している。レドックス開始剤系は、少なくとも1つのたいていは無機の還元剤と無機酸化剤もしくは有機酸化剤とからなる。酸化成分は例えば、前述の乳化重合用開始剤である。還元成分は、例えば、亜硫酸のアルカリ金属塩、例えば亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、二亜硫酸のアルカリ金属塩、例えば二亜硫酸ナトリウム、脂肪族アルデヒドおよびケトンの重亜硫酸付加化合物、例えば重亜硫酸アセトンまたは還元剤、例えばヒドロキシメタンスルフィン酸およびその塩、またはアスコルビン酸である。レドックス開始剤系は、その金属成分が複数の価数を有する状態で生じ得る可溶性の金属化合物の併用下で使用できる。通例のレドックス開始剤系は、例えばアスコルビン酸/硫酸鉄(II)/ペルオキシ二硫酸ナトリウム、tert−ブチルヒドロペルオキシド/二亜硫酸ナトリウム、tert−ブチルヒドロペルオキシド/Na−ヒドロキシメタンスルフィン酸である。個々の成分、例えば還元成分は、混合物、例えば、ヒドロキシメタンスルフィン酸のナトリウム塩と二亜硫酸ナトリウムとの混合物であってもよい。前記の化合物は多くの場合、水溶液の形で使用され、その際、濃度の下限は分散液中で代表的な水の量により、および濃度の上限は、該当する化合物の水中での溶解度により決定される。一般に、濃度は溶液に対して0.1〜30質量%、好ましくは0.5〜20質量%、特に好ましくは1.0〜10質量%である。開始剤の量は一般的に、重合すべきモノマーに対して0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜5質量%である。乳化重合に際して、複数の異なる開始剤を使用することもできる。
乳化重合は、通常、30〜130℃で、有利には50〜90℃で行われる。重合媒体は、水のみからなっても、水および水混和性の液体、例えばメタノール、エタノールまたはテトラヒドロフランとの混合物からなってもよい。有利には水のみが使用される。重合の際に、例えば粒径をより良好に調整するためにポリマーシードを装入してもよい。
開始剤をラジカル水性乳化重合の過程で重合容器に添加する方法は、平均的な当業者に公知である。それは重合容器中に全部装入してもよいし、ラジカル水性乳化重合の過程における消費の度合いに応じて連続的にまたは段階的に使用してもよい。個々の場合においては、これは開始剤系の化学的性質ならびに重合温度に依存する。有利には、一部を装入し、残りは重合領域の消費の度合いに応じて供給する。分子量調節剤も、一部を装入するか、重合の間に全部、もしくは部分的に添加するか、または重合の終了頃に添加することができる。
モノマーは、有利には重合の間に少なくとも部分的に、連続的に添加される。モノマーを、部分的に、重合の開始前に重合容器に装入してもよい。有利にはモノマーの全量の最大30質量%、特に好ましくは最大20質量%、とりわけ特に好ましくは最大10質量%のモノマーを重合容器に装入する。残りのモノマー、即ち、有利には少なくとも70質量%、特に好ましくは少なくとも80質量%、とりわけ特に好ましくは少なくとも90質量%を重合の間に連続的に添加する。特別な実施態様においては、モノマーを予め装入しない、即ちモノマーの全量を重合の間に供給する。供給法の場合、個々の成分を上部から、側方で、または反応器の底部を通って下部から反応器に添加することができる。
残留モノマーを除去するために、実際の乳化重合の終了後に、即ち、全てのモノマーの変換後にも、さらなる開始剤を添加することもできる(化学的な防臭)。乳化重合の際、ポリマーの水性分散液は通常、15〜75質量%、好ましくは40〜75質量%の固体含有率で得られる。そのように製造された重合体は有利には、水性分散液の形態で使用される。
分散粒子の大きさの分布は、単峰性、双峰性または多峰性であってよい。単峰性の粒径分布の場合、水性分散液中に分散されるポリマー粒子の平均粒径は、有利には400nm未満、殊に300nm未満である。特に好ましくは、平均粒径は140〜300nmである。ここで平均粒径とは、粒径分布のd50値であると理解され、即ち、全ての粒子の全質量の50質量%が、d50値よりも少ない粒径を有する。この粒子分布は、公知のように、分析的超遠心(W. Maechtle、Makromolekulare Chemie 185 (1984)、1025〜1039ページ)を用いて測定できる。双峰性または多峰性の粒径分布の場合、粒径は1000nmまでであってよい。該ポリマー分散液のpH値は有利には、4.5より大きいpH、殊に5〜8の間のpH値に調整される。
本発明の対象は、接着剤分散液、即ち、上述の低分子重合体に加えて、少なくとも1つの分散された接着剤ポリマーを含有することを特徴とする水性分散液でもある。該接着剤ポリマーは、低分子重合体よりも大きな質量平均分子量を有する。本発明の意味における接着剤ポリマーは、ガラス転移温度が−60℃から−20℃の範囲であるポリマーである。有利には、前記重合体のガラス転移温度は、接着剤ポリマーのガラス転移温度よりも、殊に少なくとも1℃高い、または少なくとも2℃高い。
接着剤分散液中に、接着剤ポリマーは、有利には60〜95質量%、殊に70〜90質量%の量で、且つ低分子重合体は5〜40質量%、殊に10〜30質量%の量で含有され、ここで、前記の量の記載はそれぞれ、固体含分に対する。
接着剤ポリマーは、エチレン性不飽和化合物(モノマー)のラジカル重合によって得られるポリマー、または重縮合によって得られるポリマー、例えばポリウレタンであってよい。該接着剤ポリマーは、有利には少なくとも40質量%、または少なくとも60質量%、または少なくとも80質量%、特に好ましくは少なくとも90質量%がいわゆる主モノマーからなる。該主モノマーは、有利にはC1〜C20−アルキル(メタ)アクリレート、20個までの炭素原子を有するカルボン酸のビニルエステル、20個までの炭素原子を有するビニル芳香族化合物、エチレン性不飽和ニトリル、ビニルハロゲン化物、1〜10個の炭素原子を有するアルコールのビニルエーテル、2〜8個の炭素原子および1または2個の二重結合を有する脂肪族炭化水素またはこれらのモノマーの混合物から選択される。適した接着剤ポリマーは、殊に、ポリ(メタ)アクリレート、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、飽和ポリエステル、ポリオレフィン、スチレン/ブタジエンブロックコポリマー、スチレン/イソプレンブロックコポリマー、ポリイミド、PVCおよびポリビニルピロリドンである。
好ましい接着剤ポリマーは、(メタ)アクリレートポリマーおよび酢酸ビニルポリマーである。(メタ)アクリレートポリマーは、さらなるモノマーと共重合可能な少なくとも1つの(メタ)アクリレートモノマーから構成される。酢酸ビニルポリマーは、さらなるモノマーと共重合可能な少なくとも1つの酢酸ビニルモノマーから構成され、例えばエチレン/酢酸ビニルコポリマーである。適したモノマーは、例えばC1〜C10−アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル、例えばメチルメタクリレート、メチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、エチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレートである。殊に、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの混合物も適している。炭素原子1〜20個を有するカルボン酸のビニルエステルは、例えば、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニルエステルおよび酢酸ビニルである。ビニル芳香族化合物として、ビニルトルエン、α−およびp−メチルスチレン、α−ブチルスチレン、4−n−ブチルスチレン、4−n−デシルスチレンおよび有利にはスチレンが考慮に入れられる。ニトリルの例は、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルである。ビニルハロゲン化物は、塩素、フッ素または臭素で置換されたエチレン性不飽和化合物、好ましくは塩化ビニルおよび塩化ビニリデンである。ビニルエーテルとして、たとえばビニルメチルエーテルまたはビニルイソブチルエーテルを挙げることができる。炭素原子1〜4個を有するアルコールのビニルエーテルが好ましい。炭素原子4〜8個および2個のオレフィン性二重結合を有する適した炭化水素は、例えばブタジエン、イソプレンおよびクロロプレンである。炭素原子2〜4個を有する炭化水素は、例えばエチレン、プロピレンまたはブテンである。主モノマーとして、C1〜C10−アルキルアクリレートおよびC1〜C10−アルキルメタクリレート、殊にC1〜C8−アルキルアクリレートおよびC1〜C8−アルキルメタクリレート、およびビニル芳香族化合物、殊にスチレンおよびそれらの混合物が好ましい。メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレートおよび2−エチルヘキシルアクリレート、スチレン並びにこれらのモノマーの混合物がとりわけ特に好ましい。
主モノマーの他に、接着剤ポリマーは、さらなるモノマー、例えば酸モノマー、ヒドロキシル基含有モノマー、殊にC1〜C10−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、または(メタ)アクリルアミドを含有することができる。さらなるモノマーとして、さらにまた、フェニルオキシエチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アミノアルキル(メタ)アクリレート、例えば2−アミノエチル−(メタ)アクリレートを挙げることができる。アルキル基は、有利には1〜20個の炭素原子を有する。さらなるモノマーとして、架橋性モノマーも挙げることができる。さらなるモノマーは、一般に、副次的な量で用いられ、その割合は、合計で有利には10質量%未満、殊に5質量%未満である。
接着剤組成物の好ましい接着剤ポリマーは、アクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルモノマーからの他に、酸基を有するモノマーから形成されるアクリレートまたはメタクリレートポリマーである。酸基を有するモノマーは、モノマーの総量に対して有利には、少なくとも0.1質量%、例えば0.1〜15質量%、有利には0.1〜5、特に好ましくは0.2〜4、とりわけ特に好ましくは0.5〜3質量%の量で含有される。酸基を有するモノマーは、例えばカルボン酸基、スルホン酸基、またはホスホン酸基を有するモノマーである。カルボン酸基が好ましい。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸またはフマル酸が挙げられる。酸基は、その塩の形態で存在することができる。
ラジカル重合可能な接着剤ポリマーの製造を、低分子量重合体の製造と類似して乳化重合によって行うことができる。接着剤分散液を製造するために、接着剤ポリマー不含であるが低分子重合体を含有する水性分散液を、接着剤ポリマーを含有する水性分散液と混合することができる。本発明の好ましい実施態様においては、上述の低分子重合体をin−situで少なくとも1つの水中に分散された接着剤ポリマーの存在下で製造する。
本発明による接着剤分散液は、有利には感圧性接着剤分散液であり、且つ、添加剤を含有できる。添加剤は、例えば充填材、色素、流動助剤、増粘剤、有利には会合性増粘剤、脱泡剤、可塑剤、顔料、湿潤剤、紫外線保護剤および随意にさらなる粘着付与剤から選択される。有利には、さらなる粘着付与剤は含有されない。表面をより良く濡らすために、接着剤分散液は殊に湿潤助剤、例えば脂肪アルコールエトキシレート、アルキルフェノールエトキシレート、スルホコハク酸エステル、ノニルフェノールエトキシレート、ポリオキシエチレン/ポリオキシプロピレンまたはドデシルスルホン酸ナトリウムを含有できる。その量は、ポリマー(固体)100質量部に対して一般に0.05〜5質量部、殊に0.1〜3質量部である。
本発明の対象は、接着剤組成物または被覆組成物における添加剤としての、例えば接着剤用の粘着付与剤としての、および殊に自己接着性物品を製造するための、殊に接着ラベル、接着フィルムもしくは接着テープ、例えば部品を固定するための、殊に自動車部品における、電子物品のための、または建設用途の際の接着テープを製造するための、並びに床接着剤のための、低分子重合体の水性分散液の使用でもある。
本発明の対象は、本発明による少なくとも1つの接着剤ポリマー含有水性分散液で支持体材料を被覆することによって得られる自己接着性物品でもある。
本発明による接着剤分散液を、接着剤物品もしくは自己接着性に仕上げられた物品を製造するために使用することができる。接着剤物品は、ラベルであってよい。好ましいラベルは、自己接着性の紙ラベルまたはフィルムラベルであり、その際、支持体材料としての紙の上もしくはフィルムの上に接着剤が施与される。接着剤物品は、接着テープであってもよく、その際、接着剤はテープ形態の支持体材料上に施与される。接着テープの支持体材料は、織物、不織布、フィルム、紙、フェルト、発泡材、およびそれらの同時押出物もしくはそれらの組み合わせであってよい。用途の分野は、支持体を有さない、片面および両面接着テープ、医療用接着テープ、梱包用接着テープ、ケーブルを覆うための接着テープ、カーペットを敷くための接着テープ、組み立て用のテープ、屋根の裏張り(Dachunterspannbahn)を固定するための接着テープ、自己接着性に仕上げられた支持体材料、例えば発泡材、ビチューメンシートおよびその種のものである。
接着剤物品を製造するために、接着剤層を支持体材料上に通常通り、ロール、ブレード、塗布等によって施与することができる。水性接着剤分散液を使用する場合、水を、例えば50〜150℃での乾燥によって除去することができる。そのように得られた被覆基材を、例えば自己接着物品、例えばラベル、接着テープ、またはフィルムとして使用する。このために、接着剤を接着テープ、ラベルまたはシートに施与する前または施与した後に支持体を切断することができる。後の使用のために、基材の感圧接着剤で被覆された側を、剥離紙で、たとえばシリコーン処理された紙で覆うことができる。
本発明の対象は、少なくとも1つの支持体層を有し且つ片面もしくは両面が少なくとも1つの本発明による感圧性接着剤分散液で被覆されている接着テープでもある。接着テープを製造するために好ましい支持体材料は、ポリエチレン(PE)、配向ポリプロピレン(oPP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、PE発泡体およびポリウレタン発泡体(PU発泡体)である。
接着テープを製造するために、固体含分に対する感圧性接着剤分散液の施与質量は、有利には、少なくとも20g/m2、または少なくとも30g/m2、例えば60〜80g/m2である。
本発明の1つの実施態様は、支持体層の材料がPE、oPP、PET、PE発泡体またはPU発泡体から選択され、且つ/または接着テープが少なくとも1つの接着剤層を覆う、剥がすことができる保護層を有する接着テープである。
接着剤物品は、フィルムラベルまたは接着フィルム、殊に装飾フィルムまたは保護フィルムであってよく、その際、接着剤が支持体材料としてのポリマーフィルム上に施与されている。その際、接着剤物品は、有利には自己接着性であり且つ一般に1つのポリマー支持体材料と、片面または両面、有利には片面に施与された接着剤層とからなる。支持体材料は、例えば透明ポリマーフィルムであってよい。透明ポリマーフィルムは、例えば、ポリオレフィン、例えばポリエチレンまたはポリプロピレン(二軸延伸または一軸延伸であってよい)、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミドからなってよい。例えばポリオレフィン、殊にポリエチレンまたは配向ポリプロピレン(oPP)またはポリエステルからの透明支持体が殊に適している。フィルム厚は、通常、0.5mm以下、有利には0.3mm以下、または0.2mm以下である。ポリエチレンフィルムは、例えばフィルム厚70〜130マイクロメートル、または80〜130マイクロメートルを有してよい。ポリエチレンテレフタレートフィルムは、例えばフィルム厚15〜50マイクロメートル、または20〜40マイクロメートルを有してよい。oPPフィルムは、例えばフィルム厚40〜130マイクロメートル、または50〜100マイクロメートルを有してよい。透明ポリマーフィルムは、通常、少なくとも85%、有利には少なくとも88%、または少なくとも90%の光透過率(例えばASTM D 1003−07に準拠して測定可能)を有する。
本発明による水性ポリマー分散液は、接着剤ポリマーと組み合わせて用いられる場合、非常に良好な粘着付与特性を有し、且つ、殊に良好な付着性と良好な凝集力との組み合わせに関して非常に良好な接着特性を有する接着物品の製造を可能にする。

装入材料:
AS: アクリル酸
MAS: メタクリル酸
AM: アクリルアミド
MMA: メチルメタクリレート
nBA: n−ブチルアクリレート
VAc: 酢酸ビニル
EHTG: (2−エチルヘキシル)−チオグリコレート。
応用技術的な試験:
感圧性接着剤分散液を、Laufenberg Silikonpapier NSA 1370上に施与し、乾燥させ且つHermaのラベル紙(75g/m2、プライマー処理されていない)上に転写し、乾燥後の接着剤の施与量18g/m2が得られた。該積層物を、標準条件下(23℃、相対大気湿度50%)で少なくとも16時間コンディショニングした後、剥離強度(接着力)、剪断強度(凝集力)および23℃での初期接着力を測定した。
感圧接着剤で被覆された支持体を、幅25mmの試験片に切断した。
a) 初期接着力
初期接着力(表面粘着性、ループタックとも称される)の測定に際して、基材に圧力をかけずに貼り付けることによって支持体材料上に施与された接着剤が、定義された除去速度での基材からの剥離に抵抗する力を測定した。支持体材料はラベル紙75g/m2であり、基材はボール紙である。接着剤で被覆された支持体から、幅25mmおよび長さ250mmの試料片に切り出し、少なくとも16時間、標準条件(23℃、相対大気湿度50%)で保管する。試験片の両端を、約1cmの長さ、接着側で内側に折り返す。接着側で外側に向かって接着片で輪を作り、2つの端部をまとめ、且つ、引張試験機の上方のクランプにはさむ。下方のクランプに、試験基材のホルダーをはさみ、試験基材を中に入れる。接着片の輪を、引張試験機によって速度300mm/分で下方に動かし、追加的な圧力は印加されずに試験片の接着側が基材と付着する。上方のクランプの下端が基材上40mmになったら、引張試験機を停止させ、直ちに再度上に動かす。試験結果の記載はN/25cm幅において行う。表示の最高値(Fmax)を表面付着性の尺度として読み取る。少なくとも2つの個々の結果から、平均値を出す。
b) 剪断強度(凝集力)
剪断強度を測定するために、試験片を、25×25mmの接着面積で鋼上に接着し、重さ1kgのローラーで1回ロールがけして、10分間後、1kgのおもりをかけて吊した。剪断強度(凝集力)を、標準条件(23℃、相対大気湿度50%)で測定した。剪断強さについての尺度は、時間で表される、おもりが落下するまでの時間であり、その都度、少なくとも3回の測定から平均が計算された。
c) 剥離強度(接着力)
剥離強度(接着力)の測定に際して、その都度、25mm幅の試験片をボール紙製の試験体上に貼り付け、且つ、重さ1kgのローラーで1回ロールがけした。その後、それを、引張歪試験装置の上方の顎の端部にはさむ。接着片を300mm/分で、試験面から180°の角度で引き剥がす、即ち、試験片を折り返し、且つ、試験体に平行に引き剥がし、且つそのために必要な力の消費を測定した。剥離強度についての尺度は、N/25mmにおける力であり、それは少なくとも2回の測定からの平均としてもたらされた。剥離強度は、接着後1分で測定した。この時間の後、接着力が完全に形成された。この試験方法は、本質的に、Finat試験法(FTM)、No.1、No.8およびNo.9に相応する。

水性重合体分散液を、表1に記載される成分から乳化重合によって製造し、特性を表1内に記載した。乳化重合に際して、さらに、その都度1質量部のDisponil(登録商標)FES 77 (乳化剤)、0.2質量部のDowfax(登録商標)2A1、0.4質量部の過硫酸ナトリウム(開始剤)、0.16質量部の重亜硫酸アセトン、および0.1質量部のtert−ブチルヒドロペルオキシドを用いた。固体含有率は約52〜56質量%であった。pH値を約5〜7に調節した。
例D1〜Dxは本発明により、例V1からVxは本発明によらない比較例である。
表1: 重合体分散液を製造するための成分およびその特性; 量の記載は質量部である
Figure 2015511976
表1(続き)
Figure 2015511976
表1(続き)
Figure 2015511976
表1(続き)
Figure 2015511976
表1(続き)
Figure 2015511976
2) UMA=ウレイドメタクリレート
Figure 2015511976
3) GMA=グリシジルメタクリレート
4) N−(1,1−ジメチル−3−オキソブチル)−アクリルアミド (ジアセトン−アクリルアミド)
5) アジピン酸ジヒドラジド
6) HPA=ヒドロキシプロピルアクリレート。
表1(続き)
Figure 2015511976
比較例V6
比較例6として、市販品Acronal(登録商標)A107を使用した。これは、アニオン性のポリアクリレート(nBAおよび(メタ)アクリル酸からのコポリマー)である。
Tg: −46℃
質量平均分子量 Mw=148000g/mol。
感圧接着剤分散液
感圧性接着剤分散液を、その都度、粘着付与剤としての20質量部の分散液D1〜D21もしくは比較分散液V1〜V11、接着剤ポリマーとしての約80質量部のAcronal(登録商標)V215、および0.5質量部のLumiten(登録商標) l−SC (湿潤剤)から製造した(ここで、量の記載はその都度、それぞれの分散液中に含有される固形物に対する)。
初期接着力、剪断強度および剥離強度についての試験結果を表2に要約する。
表2: 初期接着力、剪断強度および剥離強度の試験結果
Figure 2015511976
前記の結果は、V1〜V3およびV7〜V11については、初期接着力および剥離強度の値が非常に低いことを示す。V4、V5およびV6については、剪断強度の値が非常に低い。ここで、剪断強度の値が少なくとも15時間、有利には少なくとも20時間であることが望ましい。

Claims (17)

  1. 質量平均分子量50000未満を有し且つガラス転移温度−40℃以上0℃以下、有利には−35℃以上0℃以下を有し、少なくとも1つの分子量調節剤の存在下での乳化重合によって製造可能であり、且つ
    (a) 少なくとも1つのC1〜C20−アルキル(メタ)アクリレート: 少なくとも40質量%
    (b) 少なくとも1つのビニル芳香族化合物: 0〜30質量%
    (c) 少なくとも1つの酸モノマー: 少なくとも0.1質量%
    (d) さらなるモノマー: 0〜50質量%
    (モノマー量の記載は各々、全てのモノマーの合計に対する)
    を含有するモノマー混合物から製造可能である、水中に分散された少なくとも1つの重合体を含有する水性分散液。
  2. 前記重合体の質量平均分子量が1500〜45000、有利には2000〜20000であることを特徴とする、請求項1に記載の分散液。
  3. 分子量調節剤を用いない重合について計算された前記重合体の理論ガラス転移温度が−25℃よりも高いことを特徴とする、請求項1または2に記載の分散液。
  4. モノマー(a)が60〜99.9質量%の量で使用され、且つ、1つまたはそれより多くのC1〜C10−アルキル(メタ)アクリレートから選択されることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の分散液。
  5. 前記モノマー(b)が、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、パラ−メチルスチレン、α−ブチルスチレン、4−n−ブチルスチレン、4−n−デシルスチレンおよび有利にはスチレンから選択されることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の分散液。
  6. 前記酸モノマー(c)が、0.1〜20質量%の量で使用され、且つ、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、ビニル酢酸、ビニル乳酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、スルホプロピルアクリレートおよびスルホプロピルメタクリレートおよびそれらのモノマーの混合物から選択されることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の分散液。
  7. 前記さらなるモノマー(d)が、0.1〜40質量%の量で使用され、且つ、C1〜C20−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、20個までの炭素原子を有するカルボン酸のビニルエステル、エチレン性不飽和ニトリル、ビニルハロゲン化物、1〜10個の炭素原子を有するアルコールのビニルエーテル、2〜8個の炭素原子および1または2個の二重結合を有する脂肪族炭化水素、(メタ)アクリルアミド、またはこれらのモノマーの混合物から選択されることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の分散液。
  8. 前記重合体が、
    (a) 少なくとも1つのC1〜C10−アルキル(メタ)アクリレート: 60〜99.7質量%
    (b) スチレン: 0〜30質量%
    (c) アクリル酸およびメタクリル酸から選択される少なくとも1つの酸モノマー: 0.2〜20質量%、
    (d) C1〜C10−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートおよび酢酸ビニルから選択されるさらなるモノマー: 0.1〜30質量%
    (モノマー量の記載は各々、全てのモノマーの合計に対する)
    を含有するモノマー混合物から製造可能であることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の分散液。
  9. 前記分子量調節剤がモノマー100質量部に対して少なくとも1質量部の量で使用され、且つ、有利にはtert−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタンおよび(2−エチルヘキシル)チオグリコレートからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の分散液。
  10. 追加的に少なくとも1つの分散された接着剤ポリマーを含有する、接着剤分散液であることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載の分散液。
  11. 前記接着剤ポリマーが、60〜95質量%、殊に70〜90質量%の量で、且つ前記低分子重合体が5〜40質量%、殊に10〜30質量%の量で含有され、ここで、前記の量の記載はそれぞれ、固体含分に対することを特徴とする、請求項10に記載の分散液。
  12. 前記重合体のガラス転移温度が、前記接着剤ポリマーのガラス転移温度よりも高いことを特徴とする、請求項10または11に記載の分散液。
  13. 請求項1から9までのいずれか1項に記載の接着剤ポリマー不含の水性分散液を、接着剤ポリマー含有水性分散液と混合するか、または、請求項1から9までのいずれか1項に記載の分散液の重合体を、水中に分散された接着剤ポリマーの存在下で製造することを特徴とする、請求項10から12までのいずれか1項に記載の接着剤ポリマー含有分散液の製造方法。
  14. 接着剤または被覆組成物中の添加剤としての、請求項1から9までのいずれか1項に記載の水性分散液の使用。
  15. 接着剤用の粘着付与剤としての、請求項14に記載の使用。
  16. 接着ラベル、接着フィルムまたは接着テープを製造するための、請求項14または15に記載の使用。
  17. 請求項10から12までのいずれか1項に記載の接着剤ポリマー含有分散液で支持体材料を被覆することによって得られる自己接着性物品。
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