JP2019506467A - 複合フィルムの製造のための乳化剤含分が低い水性ポリマー分散液 - Google Patents

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Abstract

水性ポリマー分散液およびその製造方法に関する。ポリマー分散液は、200nmを超える平均粒子径、単峰性の粒径分布および単一のガラス転移温度を有するポリマー粒子を含み、エチレン性不飽和のラジカル重合性モノマーを含むモノマー混合物のラジカル乳化重合により、ポリマーシードと0.8重量部未満の乳化剤の使用下に、かつ保護コロイドなしで製造される。モノマー混合物は、a)少なくとも60質量%の、C1〜C20−アルキルアクリレート、C1〜C20−アルキルメタクリレート、最大20個の炭素原子を含むカルボン酸のビニルエステル、最大20個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、ハロゲン化ビニル、1個から10個までの炭素原子を含むアルコールのビニルエーテル、2個から8個までの炭素原子および1つまたは2つの二重結合を有する脂肪族炭化水素ならびにこれらのモノマーの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー、b)少なくとも0.1質量%の、少なくとも1個の酸基を有する少なくとも1種のモノマー、c)任意に、さらなるモノマーからなり、ここで、モノマーb)の酸基は、乳化重合の間に、すべてまたは部分的に中和される。水性ポリマー分散液は、接着剤として、とりわけ複合フィルム(シート)の製造のために使用することができる。

Description

詳細な説明
本発明は、乳化剤含分が低い特定の水性ポリマー分散液、その製造方法ならびにとりわけ複合フィルム(シート)の製造のための接着剤としてのその使用に関する。
例えば可撓性の食品包装材料のための、良好な適用技術特性を有する複合フィルム(シート)ラミネーションのための安価な接着剤に対する需要が大いにある。この適用において広く普及しているのは、有機溶媒をベースとする接着剤系である。有機溶媒放出の減少のために、水ベースの接着剤系は1つの代替案である。特に重要なのは、アクリレートラテックスとしても公知のアクリレートエステルポリマー分散液である。アクリレートエステルをベースとする接着剤は、例えば国際公開第98/23656号および国際公開第00/50480号に記載されている。乳化剤の使用下で乳化重合により製造されたポリマー分散液を使用する際には、不所望の泡形成が機械的なフィルム被覆時に起こりうる。乳化剤の代わりに保護コロイドが使用される場合、乳化重合を実質的に乳化剤なしで実施することも原則的に公知である。一般的な保護コロイドは、酸基の中和の際に高められたpH値で水溶性である、酸基を有するポリマーである。しかしながら、保護コロイドは、泡安定剤のように作用することがあり、このことは、さらにまた機械的なフィルム被覆時に不所望の泡形成をもたらしうる。乳化剤および保護コロイドの含有量の減少は、容易には可能ではない。なぜならば、ポリマー分散液はその場合、一般に充分に安定ではなく、例えばせん断に対して安定ではなく、かつとりわけ数トン規模でのそれらの工業的製造において凝結することがあるからである。
国際公開第2011/154920号には、複合フィルム(シート)製造のための水性ポリマー分散液を、二段階で製造することが記載されている。ここで、第一段階で製造されたポリマーは、第二段階の重合の間、保護コロイドとして作用する。保護コロイドの含分のゆえに、フィルム(シート)への機械的な塗布時に、不所望の泡形成もしくは不所望の泡安定化が起こりうる。
国際公開第00/50480号には、水性アクリレートコポリマー分散液が、ラミネート接着剤としての使用のために記載されている。比較的高い乳化剤量が使用され、重合の間、中和は行われない。
英国特許出願公開第2070037号公報には、感圧接着剤分散液が記載されており、ここで、重合は、まず低い乳化剤含分で行われるか、または乳化剤不含で行われ、続いて、かなりの量の乳化剤が添加され、かつここで、中和剤は、すでに重合の開始時に存在している。複合フィルム(シート)製造のための積層接着剤としての使用は、記載されていない。
本発明の課題は、接着剤として、とりわけ複合フィルム(シート)の製造に好適な水性ポリマー分散液を提供することであり、ここで、このポリマー分散液は、ポリマーフィルム(シート)への機械的な塗布時に、発泡しないか、または可能な限りわずかしか発泡せず、かつ同時に、乳化剤もしくは保護コロイドの含分が極めてわずかしかないか、または存在しないにもかかわらず、可能な限り安定であり、とりわけせん断に対して安定であり、凝結せず、かつ例えば、剥離強度および耐熱性の観点から良好な接着値を示す。
本課題は、以下に詳述されるポリマー分散液およびその製造方法により解決することが判明した。本発明の対象は、200nmを超える、好ましくは250nmを超える平均粒子径および単峰性の粒径分布を有し、単一のガラス転移温度を有する水中に分散されたポリマー粒子を含む、水性ポリマー分散液であって、
前記ポリマー粒子は、ポリマーシードと、100重量部のモノマーを基準として0.8重量部未満、好ましくは0.5重量部以下の乳化剤の使用下で、保護コロイドの添加なしに、かつその場(in−situ)での保護コロイドの形成なしに、エチレン性不飽和のラジカル重合性モノマーを含む単独のモノマー混合物のラジカル乳化重合により(すなわち、一段階の製造により)製造され、
前記モノマー混合物は、
a)モノマーの全量を基準として少なくとも60質量%の、C1〜C20−アルキルアクリレート、C1〜C20−アルキルメタクリレート、最大20個の炭素原子を含むカルボン酸のビニルエステル、最大20個の炭素原子を有するビニル芳香族化合物、ハロゲン化ビニル、1個から10個までの炭素原子を含むアルコールのビニルエーテル、2個から8個までの炭素原子および1つまたは2つの二重結合を有する脂肪族炭化水素ならびにこれらのモノマーの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー;
b)モノマーの全量を基準として少なくとも0.1質量%の、少なくとも1個の酸基を有する少なくとも1種のモノマー;
c)任意に、モノマーa)およびb)とは異なる少なくとも1種のさらなるモノマー;
からなり、
前記重合の間の前記モノマー混合物の供給は、第一の供給速度および少なくとも1つの第二の供給速度で行われ、好ましくは、第一の供給速度は、第二の供給速度よりも遅く、かつ
モノマーb)の酸基は、前記乳化重合の間に、すべてまたは部分的に塩基の供給により中和され、前記塩基の供給は、前記乳化重合の間に、重合条件下で反応容器内にモノマー混合物全体の少なくとも5質量%、好ましくは10質量%から70質量%までが供給された後で開始される、前記水性ポリマー分散液である。
本発明の対象は、前記水性ポリマー分散液を製造するための相応する方法でもある。
本発明による方法の原則は、水溶性オリゴマーおよびポリマーの形成を充分に回避しながら、水性分散液中で均一で大きいポリマー粒子をシード制御で形成することに基づいている。
本発明の対象は、本発明によるポリマー分散液を第一成分として、および第一成分と反応性の少なくとも1種の架橋剤を第二成分として含む、二成分接着剤でもある。
本発明の対象は、本発明による水性ポリマー分散液の接着剤としての、とりわけ、例えば複合フィルム(シート)の製造のための積層接着剤としての使用でもある。
本発明の対象は、第一のフィルム(シート)および少なくとも1つの第二のフィルム(シート)を有し、それらが本発明による水性ポリマー分散液または本発明による二成分接着剤を含む接着剤の使用下に相互に接着されている複合フィルム(シート)でもある。
本発明の対象は、本発明による水性ポリマー分散液を用意し、少なくとも2つのフィルム(シート)が、水性ポリマー分散液の使用下に相互に接着される複合フィルム(シート)の製造方法でもある。
以下において、ときおり、「(メタ)アクリル・・・」という名称および類似の名称は、「アクリル・・・」または「メタクリル・・・」の略表記として使用される。Cx−アルキル(メタ)アクリレートの名称および類似の名称において、xは、アルキル基の炭素原子の数を意味する。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(ASTM D 3418−08、いわゆる「中点温度」)により測定される。ポリマー分散液のポリマーのガラス転移温度は、第二の加熱曲線(昇温速度20℃/min)の評価により得られるガラス転移温度である。ポリマー粒子は、単一のガラス転移温度を有する。それは、ガラス転移温度の測定時に、ただ1つのガラス転移温度しか測定されないことを意味する。
粒子径および粒径分布の測定は、光子相関分光法(ISO規格13321:1996)により行われる。
本発明により製造されたポリマー分散液は、エチレン性不飽和化合物(モノマー)のラジカル乳化重合により得られる。ここで、重合は、乳化剤不含で行われるか、または100重量部のモノマーを基準として0.8重量部未満、好ましくは0.5重量部以下の乳化剤が、本発明によるポリマー分散液の安定化のために添加されるという意味で、低い乳化剤含分で行われる。乳化剤は、重合の前またはその後に重合混合物に添加される非ポリマー性の両親媒性表面活性物質である。ここで、乳化剤により安定化されたポリマーシードの使用に伴う少量の乳化剤は、不利益をもたらさない。好ましくは、100重量部のモノマーを基準として総じて0.3重量部未満もしくは0.2重量部未満の乳化剤、例えば0.05重量部から0.8重量部まで、もしくは0.05重量部から0.5重量部まで、もしくは0.05重量部から0.3重量部までの乳化剤が使用されるか、または乳化剤は使用されない。
重合は、保護コロイドの添加なしに、かつその場(in−situ)での保護コロイドの形成なしに行われる。保護コロイドは、溶媒和において大量の水と結合し、水不溶性ポリマーの分散液を安定化することができる高分子化合物である。乳化剤とは異なり、それらは、一般的に、ポリマー粒子および水の間の界面張力を低下させない。保護コロイドの数平均分子量は、例えば1000g/molを上回っている。
モノマーa)
モノマー混合物は、モノマーの全量を基準として少なくとも60質量%、好ましくは少なくとも80質量%、例えば80質量%から99.9質量%まで、特に好ましくは少なくとも90質量%が、C1〜C20−アルキルアクリレート、C1〜C20−アルキルメタクリレート、最大20個の炭素原子を含むカルボン酸のビニルエステル、最大20個の炭素原子を有するビニル芳香族化合物、ハロゲン化ビニル、1個から10個までの炭素原子を含むアルコールのビニルエーテル、2個から8個までの炭素原子および1つまたは2つの二重結合を有する脂肪族炭化水素ならびにこれらのモノマーの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のモノマーa)からなる。
好適なモノマーa)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ならびにベヘニル(メタ)アクリレート、イソブチルアクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレートおよびシクロヘキシル(メタ)アクリレートである。とりわけ、(メタ)アクリル酸アルキルエステルの混合物も好適である。1個から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ビニル酢酸である。ビニル芳香族化合物としては、ビニルトルエン、α−メチルスチレンおよびパラ−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好ましくはスチレンが考慮される。ハロゲン化ビニルは、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であり、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挙げられるのは、例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である。1個から4個までの炭素原子を含むアルコールのビニルエーテルが好ましい。4個から8個までの炭素原子および2つのオレフィン二重結合を有する炭化水素としては、ブタジエン、イソプレンおよびクロロプレンが挙げられる。モノマーa)として好ましいのは、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、とりわけC1〜C8−アルキルアクリレートおよびC1〜C8−メタクリレートおよびスチレンおよびそれらの混合物である。殊に好ましいのは、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−ブ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、2−プロピルヘプチルアクリレート、スチレンならびにこれらのモノマーの混合物である。
モノマーb)
モノマー混合物は、モノマーの全量を基準として少なくとも0.1質量%、とりわけ0.1質量%から5質量%まで、または0.5質量%から3質量%までが、少なくとも1個の酸基を有する少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマー(酸モノマー)からなる。酸モノマーb)には、少なくとも1個の酸性の基を含むモノマーだけではなく、その無水物およびその塩も含まれる。モノマーb)には、α,β−モノエチレン性不飽和モノカルボン酸およびα,β−モノエチレン性不飽和ジカルボン酸、α,β−モノエチレン性不飽和ジカルボン酸の半エステル、前述のα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸の無水物、ならびにエチレン性不飽和スルホン酸、ホスホン酸または二水素リン酸塩およびそれらの水溶性塩、例えばそれらのアルカリ金属塩が含まれる。その例は、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は、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好適である。好ましいモノマーb)は、α,β−モノエチレン性不飽和C3〜C8−カルボン酸およびα,β−モノエチレン性不飽和C4〜C8−ジカルボン酸、例えばイタコン酸、クロトン酸、酢酸ビニル、アクリルアミドグリコール酸、アクリル酸およびメタクリル酸、ならびにそれらの無水物である。特に好ましいモノマーb)は、イタコン酸、アクリル酸およびメタクリル酸である。
モノマーb)の酸基は、重合の開始時にはまだ中和されていない。それらは、乳化重合の間に初めて、すべてまたは部分的に塩基の供給により中和され、ここで、塩基の供給は、乳化重合の間(すなわち、重合反応の開始後)に、重合条件下で反応容器内にモノマー混合物全体の少なくとも5質量%、好ましくは10質量%から70質量%までが供給された後で開始される。好適な塩基は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニアまたは有機アミン、好ましくは第三級アミン、とりわけアルキル基中に好ましくは1個から4個までの炭素原子を有するトリアルキルアミン、例えばトリエチルアミンである。
モノマーc)
モノマー混合物は、任意に、モノマーa)およびb)とは異なる少なくとも1種のさらなるモノマーc)を含んでよい。モノマーc)は、モノマーの全量を基準として例えば0質量%から10質量%まで、または0質量%から5質量%まで、とりわけ0.1質量%から10質量%まで、または0.1質量%から5質量%まで、または0.2質量%から3質量%まで使用されてよい。
モノマーc)は、例えば、高められた水溶解度を有する中性もしくは非イオン性のモノマー、例えば前述のカルボン酸のアミドまたはN−アルキロールアミド、例えばアクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドおよびN−メチロールメタクリルアミドまたはフェニルオキシエチルグリコールモノ(メタ)アクリレートが挙げられる。
さらなるモノマーc)は、例えばヒドロキシル基を含むモノマーでもあり、とりわけ前述のα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル、好ましくはC1〜C10−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、例えばヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートまたはヒドロキシプロピルメタクリレートならびに4−ヒドロキシブチルアクリレートである。
さらなるモノマーc)は、例えばアミノ基を含むモノマーでもあり、とりわけ前述のα,β−モノエチレン性不飽和カルボン酸のアミノアルキルエステル、好ましくはC1〜C10−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)アクリレートまたはtert−ブチルアミノエチルメタクリレートである。
さらに、モノマーc)としては、α,β−モノエチレン性不飽和C3〜C8−カルボン酸のニトリル、例えばアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルが考慮される。
好適なモノマーc)は、エチレン性不飽和二重結合の他に、グリシジル基、オキサゾリン基、ウレイド基、ウレイド類似基またはカルボニル基の少なくとも1個を有する二官能性モノマーでもある。グリシジル基を有するモノマーの例は、エチレン性不飽和グリシジルエーテルおよびグリシジルエステル、例えばビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテルおよびメタリルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレートである。
カルボニル基を有するモノマーの例は、上述のエチレン性不飽和カルボン酸のジアセトニルアミド、例えばジアセトン(メタ)アクリルアミド、およびアセチル酢酸と、上述のエチレン性不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキルエステルとのエステル、例えばアセチルアセトキシエチル(メタ)アクリレートである。
オキサゾリン基を有するモノマーc)の例は、式:
Figure 2019506467
のものであり、式中、基は、以下の意味を有する:
Rは、少なくとも1個のエチレン性不飽和基を含むC2〜C20−アルケニル基、
3、R4、R5、R6は、互いに無関係にH、ハロゲン、C1〜C20−アルキル、C2〜C20−アルケニル、C6〜C20−アリール、C7〜C32−アリールアルキル、C1〜C20−ヒドロキシアルキル、C1〜C20−アミノアルキルおよびC1〜C20−ハロアルキルから選択され、好ましくはH、ハロゲンおよびC1〜C20−アルキルから選択される。
とりわけ好ましくは、オキサゾリン−モノマーは、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−エチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4,4−ジメチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5,5−ジメチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4,4,5,5−テラメチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−エチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4,4−ジメチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−5,5−ジメチル−2−オキサゾリンおよび2−イソプロペニル−4,4,5,5−テラメチル−2−オキサゾリンからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーである。特に好ましいのは、2−ビニル−2−オキサゾリンおよび/または2−イソプロペニル−2−オキサゾリンの使用であり、とりわけ好ましいのは、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン(iPOx)である。
ウレイド基またはウレイド類似基を有するモノマーc)の例は、例えば式:
Figure 2019506467
のものであり、
式中、Xは、CH2、O、NHまたはNR1を表し、R1は、C1〜C4−アルキル基を表し、Rは、水素またはメチルを表し、Aは、二価の結合基を表し、好ましくはC1〜C10−アルキレン基またはC2〜C4−アルキレン基を表す。特に好ましいのは、アルキル基中に1個から10個までの炭素原子、好ましくは2個から4個までの炭素原子を有するウレイドアルキル(メタ)アクリレート、とりわけウレイドエチルメタクリレート(UMA)である。
モノマーc)の例は、1個を超えるラジカル重合性基、とりわけ2個以上の(メタ)アクリレート基を有する架橋性モノマー、例えばブタンジオールジ(メタ)アクリレートまたはアリルメタクリレートでもある。
好ましいモノマーc)は、ポリマーと、例えば多官能性アミン、ヒドラジド、イソシアネートまたはアルコールとの後架橋を可能にするものである。架橋は、多価金属カチオン、例えばZnまたはAlの使用下での、カルボキシル基の金属塩架橋によっても可能である。
好適な架橋は、例えば、ポリマーがケト基またはアルデヒド基を含み(好ましくは0.0001molから1molまで、または0.0002molから0.10molまで、または0.0006molから0.03molまで)、ポリマー分散液が、ケト基またはアルデヒド基と架橋反応を行う、少なくとも2個の官能基、とりわけ2個から5個までの官能基を有する1つの化合物をさらに含むことによって行うことができる。ケト基またはアルデヒド基は、好適なモノマーc)の共重合によりポリマーに結合することができる。好適なモノマーc)は、例えばアクロレイン、メタクロレイン、アルキル基中に1個から20個まで、好ましくは1個から10個までの炭素原子を有するビニルアルキルケトン、ホルミルスチレン、アルキル基中に1個または2個のケト基もしくはアルデヒド基または1個のアルデヒド基および1個のケト基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル(ここで、アルキル基は、好ましくは合計3個から10個までの炭素原子を含む)、例えば(メタ)アクリルオキシアルキルプロパナールである。さらに、N−オキソアルキル(メタ)アクリルアミドも好適である。特に好ましいのは、アセトアセチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレートであり、とりわけジアセトンアクリルアミドである。
ケト基またはアルデヒド基と架橋反応を行うことができる化合物は、例えばヒドラジド基、ヒドロキシルアミン基、オキシムエテール基またはアミノ基を有する化合物である。ヒドラジド基を有する好適な化合物は、例えば、最大500g/molのモル質量を有するポリカルボン酸ヒドラジドである。好ましいヒドラジド化合物は、好ましくは2個から10個までの炭素原子を有するジカルボン酸ジヒドラジドである。挙げられるのは、例えばシュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジドおよび/またはイソフタル酸ジヒドラジドである。特に好ましいのは、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジドおよびイソフタル酸ジヒドラジドである。アミノ基を有する化合物として好適であるのは、例えばエチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ポリエチレンイミン、部分的に加水分解されたポリビニルホルムアミド、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシド付加物、例えば「Jeffamine」、シクロヘキサンジアミンおよびキシレンジアミンである。官能基を有する化合物は、ポリマーの組成物もしくは分散液に、いずれの時点で添加されてもよい。水性分散液中では、ケト基またはアルデヒド基との架橋はまだ起こらない。乾燥の際に初めて、被覆された基材上で架橋が起こる。官能基を有する化合物の量は、ポリマーの官能基対ケト基および/またはアルデヒド基のモル比が、1:10から10:1まで、とりわけ1:5から5:1まで、特に好ましくは1:2から2:1まで、殊に好ましくは1:1.3から1.3:1までであるように決められる。とりわけ、官能基ならびにケト基および/またはアルデヒド基の等モル量が好ましい。
好ましくは、重合のモノマーは、計算されたガラス転移温度が、−40℃から+15℃まで、とりわけ−35℃から+10℃までの範囲にあるように選択される。本発明によるポリマー分散液の重合体について実際に測定されたガラス転移温度も、好ましくは−40℃から+15℃まで、とりわけ−35℃から+10℃までの範囲にある。
モノマーの種類および量の適切なバリエーションによって、当業者は本発明により、ポリマーがガラス転移温度を所望の範囲に有する水性ポリマー組成物を製造することが可能である。指標(Orientierung)は、Fox方程式を用いて得ることが可能である。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,Bd.19,18ページ,4.Auflage,Verlag Chemie,Weinheim,1980に記載)、混合重合体(共重合体)のガラス転移温度の計算には、以下が良好な近似値で適用される:
1/Tg=x1/Tg 1+x2/Tg 2+・・・xn/Tg n
式中、x1、x2、・・・xnは、モノマー1、2、・・・nの質量分率を意味し、Tg 1、Tg 2、・・・Tg nは、それぞれ、モノマー1、2、・・・nの1つから構成される重合体(ポリマー)のケルビン度でのガラス転移温度を意味する。たいていのモノマーの単独重合体(ホモポリマー)のTg値は、公知であり、例えばUllmann’s Ecyclopedia of Industrial Chemistry,Bd.5,Vol.A21,169ページ,VCH Weinheim,1992に記載されている;単独重合体のガラス転移温度のさらなる出典は、例えばJ.Brandrup,E.H.Immergut,Polymer Handbook,1st Ed.,J.Wiley,New York 1966,2nd Ed.J.Wiley,New York 1975、および3rd Ed.J.Wiley,New York 1989である。
本発明の1つの実施形態では、重合において少なくとも1種の分子量調節剤(連鎖移動剤)が使用される。それによって、連鎖停止反応により、乳化重合体のモル質量を減少させることができる。ここで調節剤はポリマーに、一般的に鎖末端に結合される。調節剤の量は、100重量部の重合されるモノマーを基準としてとりわけ0.05重量部から4重量部まで、特に好ましくは0.05重量部から0.8重量部まで、殊に好ましくは0.1重量部から0.6重量部までである。好適な調節剤は、例えばチオール基を有する化合物、例えばtert−ブチルメルカプタン、チオグリコール酸エチルアクリルエステル、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またはtert−ドデシルメルカプタンである。調節剤は、一般的に、2000g/mol未満、とりわけ1000g/mol未満の分子量を有する低分子量の化合物である。好ましいのは、2−エチルヘキシルチオグリコラート(EHTG)、イソオクチル−3−メルカプトプロピオネート(IOMPA)およびtert−ドデシルメルカプタン(tDMK)である。
重合は、シード制御で、すなわちポリマーシード(シードラテックス)の存在下に行われる。シードラテックスは、好ましくは20nmから40nmまでの平均粒子径を有する微細粒のポリマー粒子の水性分散液である。シードラテックスは、100重量部のモノマーを基準として好ましくは0.01重量部から0.5重量部まで、特に好ましくは0.03重量部から0.3重量部まで、または0.03重量部から0.1重量部以下の量で使用される。好適であるのは、例えばポリスチレンをベースとするか、またはポリメチルメタクリレートをベースとするラテックスである。好ましいシードラテックスは、ポリスチレンシードである。
本発明によるポリマー分散液の製造は、乳化重合により行われる。乳化重合においては、エチレン性不飽和化合物(モノマー)が水中で重合され、ここで、通常、イオン性および/または非イオン性の乳化剤および/または保護コロイドもしくは安定剤が、界面活性化合物としてモノマー液滴および後々にモノマーから形成されるポリマー粒子の安定化のために使用される。しかしながら、本発明によれば、重合は、低い乳化剤含分で、かつ保護コロイドの添加または形成なしに行われる。生じたポリマー分散液の安定化は、特別な方法により行われる。かかる特別な方法とは、極めてわずかな量のポリマーシードの存在下での(シード制御)、ゆっくりとした最初のモノマー供給と、それに続く、重合の過程での使用される酸モノマーの中和とに基づく。
ポリマーの酸基の中和は、中和剤の供給により、重合の間に行われ、ここで、酸基は、すべてまたは部分的に塩基の供給により中和され、ここで、塩基の供給は、乳化重合の間に、重合条件下で反応容器内にモノマー混合物全体の少なくとも5質量%、好ましくは10質量%から70質量%までが供給された後で開始される。中和剤は、例えば、別個の供給として、モノマー混合物の供給と並行して添加されてもよい。すべてのモノマーの供給の後、好ましくは、少なくとも10%、好ましくは10%から100%まで、または25%から90%までの酸当量の中和に必要な量の中和剤が、重合容器内に含まれている。
モノマー混合物の添加は、重合反応の開始後、第一の供給速度および少なくとも1つの第二の供給速度でのモノマー混合物の供給により行われ、ここで、第一の供給速度は、第二の供給速度よりも遅くてよい。好ましくは、第一の供給速度は、第二の供給速度よりも遅い。例えば、(平均的な)供給速度は、モノマー混合物全体の3質量%から30質量%まで、好ましくは5質量%から20質量%までが添加されてから2倍から10倍高められる。ここで、供給速度の上昇は、1つまたは複数の段階で行われるか、または連続的に行われてよい。
乳化重合は、水溶性開始剤によって開始することができる。水溶性開始剤は、例えばペルオキソ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。開始剤として好適であるのは、いわゆる還元酸化(レドックス)開始剤系でもある。レドックス開始剤系は、少なくとも1種の、たいてい無機の還元剤と、無機または有機酸化剤とからなる。酸化成分は、例えば、すでに上に挙げられた、乳化重合のための開始剤である。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れらの塩、またはアスコルビン酸である。レドックス開始剤系は、可溶性の金属化合物(その金属成分は、複数の原子価状態として生じうる)の併用下に使用されてよい。通常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)/ペルオキソ二硫酸ナトリウム、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、混合物であってもよく、例えばヒドロキシメタンスルフィン酸のナトリウム塩および二亜硫酸ナトリウムからの混合物であってもよい。
挙げられた開始剤は、たいてい、水溶液の形態で使用され、ここで、下限濃度は、分散液中で置き換え可能な水量により定められ、上限濃度は、当該化合物の水への溶解度により定められる。一般的に、開始剤の濃度は、重合されるモノマーを基準として0.1質量%から30質量%まで、好ましくは0.5質量%から20質量%まで、特に好ましくは1.0質量%から10質量%までである。複数の異なる開始剤が、乳化重合で使用されてもよい。
乳化重合は、一般に、30℃から130℃まで、好ましくは50℃から90℃までで行われる。重合媒体は、水からのみなってもよく、水およびそれと混合可能な液体、例えばメタノールからの混合物からなってもよい。好ましくは、水のみが使用される。重合においては、粒径のより良好な調節のためにポリマーシードが装入される。
開始剤がラジカル水性乳化重合の過程で重合容器に添加される方法は、当業者に公知である。すべて重合容器に装入されてもよく、その消費の程度にしたがって、ラジカル水性乳化重合の過程で連続的または段階的に使用されてもよい。詳細には、これは、開始剤系の化学的性質にも、重合温度にも依存する。好ましくは、一部が装入されて、残りが、消費の程度にしたがって重合帯域に供給される。残留モノマーの除去のために、通常、実際の乳化重合の終了後にも、すなわち、少なくとも95%のモノマーの反応後にも、開始剤が添加される。個々の成分は、供給法においては、上から、側方で、または下から反応器棚段を通って反応器に加えられてよい。
乳化重合では、ポリマーの水性分散液は、一般に、15質量%から75質量%まで、好ましくは40質量%から60質量%まで、特に好ましくは50質量%以上の固体含有率で得られる。
そのようにして製造された重合体は、好ましくはその水性分散液の形態で使用される。分散粒子の粒度分布は、単峰性である。水性分散液中に分散されたポリマー粒子の平均粒子径は、200nmを超えるか、好ましくは250nmを超え、例えば200nmから400nmまで、または250nmから350nmまでである。平均粒子径xPCSおよび粒径分布の測定は、光子相関分光法(ISO規格13321:1996)により行われる。粒径分布の測定において単一の最大値のみが存在する場合、分散粒子の単峰性の粒度分布が存在することになる。
ポリマー分散液のpH値は、好ましくはpH5超、とりわけ5.5から8の間のpH値に調節される。
本発明によるポリマー分散液は、水性の接着剤調合物中で、例えば積層体の製造のために、すなわち、大面積の基材を接着するための水性のラミネート接着剤調合物中で、とりわけ複合フィルム(シート)製造のために使用されてよい。
したがって、本発明は、少なくとも1種の本発明によるポリマー分散液または本発明による二成分接着剤を含む水性接着剤調合物が使用される、複合フィルム(シート)の製造方法にも関する。ここで、水性ポリマー分散液は、そのまま使用されてよいか、または通常の助剤によるコンパウンド化後に使用されてよい。通常の助剤は、例えば架橋剤、湿潤剤、増粘剤、光保護安定剤、殺生剤、消泡剤などである。本発明による接着剤調合物は、消泡剤の添加を必ずしも必要とはしない、それというのは、その特別な利点が、基材への塗布時に特に泡が少ないことにあるからである。
複合フィルム(シート)の製造方法においては、少なくとも2つのフィルム(シート)が、水性ポリマー分散液の使用下に相互に接着される。ここで、本発明によるポリマー分散液または相応してコンパウンド化された調合物は、接着すべき大面積の基材上に、好ましくは0.1g/m2から20g/m2まで、特に好ましくは1g/m2から7g/m2までの層厚で、例えばナイフコーティング、刷毛塗りなどにより塗布される。通常の被覆法が適用されてよく、例えばローラー塗り、リバースローラー塗り、グラビアローラー塗り、リバースグラビアローラー塗り、刷毛塗り、ロッド塗り、スプレー被覆、エアブラシ被覆、メニスカス被覆、カーテン被覆または浸漬被覆である。分散水のフラッシュオフのための短い時間の後(好ましくは1秒から60秒までの後)、被覆された基材は、次に、第二の基材にラミネートされてよく、ここで、温度は、例えば20℃から200℃まで、好ましくは20℃から100℃までであり、圧力は、例えば100kN/m2から3000kN/m2まで、好ましくは300kN/m2から2000kN/m2までであってよい。
本発明によるポリマー分散液は、一成分剤として、すなわち、追加的な架橋剤なしに、とりわけイソシアネート架橋剤なしに適用されてよい。しかし、本発明によるポリマー分散液は、二成分の接着剤として使用されてもよく、ここで、架橋成分、例えば水乳化可能なイソシアネートが添加される。フィルムまたはシートの少なくとも1つは、接着剤で被覆された側で印刷されるか、金属化されてよい。基材として好適であるのは、例えばポリマーフィルムまたはシート、とりわけポリエチレン(PE)、配向ポリプロピレン(OPP)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアセテート、セロファン、金属、例えばアルミニウムで被覆された(蒸着された)ポリマーフィルムまたはシート(略して:金属化フィルムまたはシート)または金属ホイル、例えばアルミニウムからの金属ホイルである。前述のフィルム、シートまたはホイルは、相互に、または他の種類のフィルム、シートまたはホイルと接着されてよく、例えばポリマーフィルム(シート)と金属ホイル、互いに異なるポリマーフィルム(シート)などが接着されてよい。前述のフィルム、シートまたはホイルは、例えば、印刷インクで印刷されていてもよい。
本発明の1つの実施形態は、上述の本発明による水性ポリマー分散液の使用下に製造された複合フィルム(シート)であり、ここで、第一のフィルムの材料は、OPP、CPP、PE、PETおよびPAから選択され、かつここで、第二のフィルムの材料は、OPP、CPP、PE、PET、PAおよび金属ホイルから選択される。本発明の1つの実施形態では、第一のフィルムおよび/または第二のフィルムは、本発明によるポリマー分散液が被覆されたそれぞれの側に印刷されるか、または金属化される。基材フィルムの厚さは、例えば5μmから100μmまで、好ましくは5μmから40μmまでであってよい。
ホイルまたはフィルム(シート)基材の表面処理は、本発明によるポリマー分散液による被覆の前に必ずしも必要ではない。しかし、ホイルまたはフィルム(シート)基材の表面を被覆前に改良すると、より良好な結果を得ることができる。ここで、通常の表面処理が適用されてよく、例えば接着作用の強化のためのコロナ処理である。コロナ処理または他の表面処理は、被覆組成物による充分な濡れ性に必要な程度に応じて実施される。通常、1平方メートルおよび1分あたりおおよそ10ワットのコロナ処理が、この目的のために充分である。代替的または追加的に、任意に、さらにプライマーまたはホイルもしくはフィルム(シート)基材と接着剤被覆との間の中間層が使用されてもよい。さらに、複合フィルム(シート)は、さらなる、追加的な機能層を有してよく、例えばバリア層、印刷層、着色層またはコート層または保護層である。ここで、機能層は、外側、すなわち、ホイルまたはフィルム(シート)基材の接着剤で被覆された側とは反対の側にあるか、または内側に、ホイルまたはフィルム(シート)基材と接着層との間に存在してよい。
本発明による製造方法および本発明による製品の特別な利点は、とりわけ以下の通りである:
・ラミネート直後(即時強度)にも、高められた温度(耐熱性)でも複合フィルム(シート)ラミネーションにおける良好な剥離強度、
・安定剤(乳化剤、保護コロイド)の含分がきわめてわずかであるにもかかわらずポリマー分散液の良好なせん断安定性、
・基材への塗布において、慣用の積層接着剤と比べて改善された発泡挙動
略語
tBHP tert−ブチルヒドロペルオキシド
IS イタコン酸
AS アクリル酸
MAS メタクリル酸
EHA 2−エチル−ヘキシルアクリレート
S スチレン
EA エチルアクリレート
MA メチルアクリレート
MMA メチルメタクリレート
nBA n−ブチルアクリレート
HPA ヒドロキシプロピルアクリレート
DAAM ジアセトンアクリルアミド
iPOx 2−イソプロペニル−2−オキサゾリン
Basonat(登録商標) Basonat(登録商標)HW 100、イソシアヌレート化されたヘキサメチレンジイソシアネートをベースとする水分散可能なポリイソシアネート
Basonat(登録商標)LR 9056 イソシアヌレート化されたヘキサメチレンジイソシアネートをベースとする水分散可能なポリイソシアネート
Dowfax(登録商標)2A1 アルキルジフェニルオキシドジスルホネート、乳化剤
Disponil(登録商標)LDBS 20 乳化剤
FG 固体含有率
LD 光透過率;粒径の差を特定するための測定値。ここで、ポリマー分散液は、0.01%の固体含有率になるまで希釈されて、光透過率は、純粋な水と比べて測定される。
g(計算) Fox方程式により、共重合体中に存在しているモノマーの単独重合体のガラス転移温度およびそれらの質量割合から計算されたガラス転移温度:
1/Tg=xA/TgA+xB/TgB+xC/TgC+・・・
g:コポリマーについて計算されたガラス転移温度
gA:モノマーAのホモポリマーのガラス転移温度
gB、TgC:モノマーB、C、などに相応するTg
xA:モノマーAの質量/コポリマーの全質量、
xB、xC:モノマーB、Cなどに相応する、全質量に対する割合
DSCからのTg:DSC測定により測定された、ガラス転移温度
HDCからのTG:光子相関分光法(ISO 13321:1996)により測定された、平均粒子径
分散液例1a
136.38gの水および1.82gの33%ポリスチレン微細シード(水中)からの混合物を85℃に加熱して、5分間撹拌する。その後、8.57gの7%濃度のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液を加えて、再び5分撹拌する。続いて、91.15gのモノマー混合物の計量供給を1時間で行い、その後、820.4gのモノマー混合物を2時間で計量供給する。それと並行して、34.29gのペルオキソ二硫酸ナトリウム(水中7%濃度溶液)の計量供給を3時間で行う。モノマーの第二の部分を計量供給すると同時に、それと並行して、19.15gの3.1%濃度のアンモニア溶液の計量供給を2時間で行う。
モノマー供給1a:
228.84gの水
3gのDisponil(登録商標)LDBS 20(水中20%)
85.71gの7%イタコン酸溶液
6gのメタクリル酸
90gのメチルアクリレート
498gのn−ブチルアクリレート
引き続き、49.25gの3.1%濃度のアンモニア溶液の計量供給を30分で行う。その後、58.22gの1.85%濃度の重亜硫酸アセトン溶液および61.98gのtert−ブチルヒドロペルオキシド溶液(0.195%)を2時間で計量供給する。
例1bから1dにおいては、同じ重合法で、モノマー組成を変更する。例1dでは、さらに最後に、32.48gの4.62%濃度のアジピン酸ジヒドラジド溶液の添加を行う。
モノマー供給1b:
228.84gの水
3gのDisponil(登録商標)LDBS 20(水中20%)
85.71gの7%イタコン酸溶液
72gのスチレン
57gのメチルアクリレート
465gのn−ブチルアクリレート
モノマー供給1c:
310gの水
3gのDisponil(登録商標)LDBS 20(水中20%)
12gのアクリル酸
120gのスチレン
468gのn−ブチルアクリレート
モノマー供給1d:
399.12gの水
3gのDisponil(登録商標)LDBS 20(水中20%)
85.71gの7%イタコン酸溶液
6gのメタクリル酸
90gのメチルアクリレート
495gのn−ブチルアクリレート
3gのジアセトンアクリルアミド
分散液例1e:
180gの水および1.82gの33%ポリスチレン微細シード(水中)からの混合物を85℃に加熱して、5分間撹拌する。その後、8.57gの7%濃度のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液を加えて、再び5分撹拌する。続いて、608.9gのモノマー混合物の計量供給を2時間で行い、その後、310.43gのモノマー混合物を1時間で計量供給する。それと並行して、34.29gのペルオキソ二硫酸ナトリウム(水中7%濃度溶液)の計量供給を3時間15分で行う。モノマーの第二の部分を計量供給すると同時に、それと並行して、68.4gの3.07%濃度のアンモニア溶液の計量供給を15分で行う。
モノマー供給1e:
236.58gの水
3gのDisponil(登録商標)LDBS 20(水中20%)
85.71gの7%イタコン酸溶液
12gのメタクリル酸
12gのスチレン
53.4gのメチルアクリレート
510.6gのn−ブチルアクリレート
6gの2−イソプロペニル−2−オキサゾリン
引き続き、49.25gの3.07%濃度のアンモニア溶液の計量供給を30分で行う。その後、59.67gの2.11%濃度の重亜硫酸アセトン溶液に、2.41gのLumiten(登録商標)I−SCおよび21gのtert−ブチルヒドロペルオキシド溶液(10%)を2時間で計量供給する。
比較例:
以下の例2aおよび2bでは、2段階で計量供給し、モノマー組成および方法を例1aから1eまでと比較するために変更する。さらに、例2aおよび2bでは、乳化剤がわずかしか使用されないか、またはまったく使用されない。実施手順は、国際公開第2011/154920号に記載の分散液を基にしている。
分散液例2a(比較):
136.38gの水および5.45gの33%ポリスチレン微細シード(水中)からの混合物を80℃に加熱して、5分撹拌する。その後、42.86gの7%濃度のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液を添加して、再び5分撹拌する。引き続き、20gのモノマー混合物2a1の計量供給を10分で行い、引き続き、265.27gのモノマー混合物2a1の計量供給を50分で行う。ここで、温度を85℃に上げる。その後、40gのモノマー混合物2a2の計量供給を10分で行い、その後、581.45gのモノマー混合物2a2、ならびに54gの5.55%濃度のアンモニア溶液および8.57gのペルオキソ二硫酸ナトリウム(水中7%濃度溶液)の計量供給を2時間50分で行う。
モノマー供給2a1:
49.98gの水
1.07gのTexapon(登録商標)NSO(水中28%)
85.71gの7%イタコン酸溶液
12gのスチレン
43.5gのメチルアクリレート
93gのn−ブチルアクリレート
モノマー供給2a2:
171.66gの水
4.29gのTexapon(登録商標)NSO(水中28%)
60gのスチレン
13.5gのメチルアクリレート
372gのn−ブチルアクリレート
引き続き、17.14gのペルオキソ二硫酸ナトリウム(水中7%溶液)の計量供給を15分で行う。その後、58.22gの1.85%濃度の重亜硫酸アセトン溶液および61.98gのtert−ブチルヒドロペルオキシド溶液(1.94%)を1時間で計量供給する。
分散液例2b(比較):
462gの水および5.45gの33%ポリスチレン微細シード(水中)からの混合物を80℃に加熱して、5分撹拌する。その後、42.86gの7%濃度のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液を加えて、再び5分撹拌する。引き続き、20gのモノマー混合物2b1の計量供給を10分で行い、引き続き、109.48gのモノマー混合物2b1の計量供給を30分で行う。その後、40gのモノマー混合物2b2の計量供給を15分で行い、その後、441.26gのモノマー混合物2b2を2時間45分で行う。ここで、温度を3時間で95℃に上げる。モノマー混合物2b2の計量供給の開始から30分後、94.74gの2.22%濃度のアンモニア溶液を計量供給する。引き続き、70.11gの2.57%濃度のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液の計量供給を25分で行う。ここで、温度を85℃に冷却する。
モノマー供給2b1:
7.38gの水
2.1gの2−エチルヘキシルチオグリコラート
15gのメタクリル酸
105gのエチルアクリレート
モノマー供給2b2:
1.26gの水
72gのスチレン
360gのエチルアクリレート
48gのn−ブチルアクリレート
以下の比較例3a、3bおよび3cでは、モノマー組成およびモノマーの計量供給を変更する。ペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液は、モノマー供給と並行して計量供給する。例3a、3bおよび3cは、独国特許出願公開第19908183号公報に記載の例に準拠する。
分散液例3a(比較):
136.38gの水および0.91gの33%ポリスチレン微細シード(水中)からの混合物を85℃に加熱して、5分撹拌する。その後、4.29gの7%濃度のペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液を加えて、再び5分撹拌する。引き続き、20gのモノマー混合物の計量供給を10分で行い、引き続き、963.27gのモノマー混合物の計量供給を2時間50分で行う。並行して、38.57gのペルオキソ二硫酸ナトリウム(水中7%濃度溶液)の計量供給を3時間で行う。
モノマー供給3a:
274.98gの水
8gのDowfax(登録商標)2A1
20.57gのLumiten(登録商標)I−SC
85.71gの7%イタコン酸溶液
6gのメタクリル酸
90gのメチルアクリレート
498gのn−ブチルアクリレート
引き続き、58.22gの1.85%濃度の重亜硫酸アセトン溶液および61.98gのtert−ブチルヒドロペルオキシド溶液(0.19%)の計量供給を2時間で行う。
分散液例3bおよび3c(比較):
比較例3bから3cにおいては、同じ重合法で、モノマー組成を変更する。
モノマー供給3b:
274.98gの水
8gのDowfax(登録商標)2A1
20.57gのLumiten(登録商標)I−SC
85.71gの7%イタコン酸溶液
72gのスチレン
57gのメチルアクリレート
465gのn−ブチルアクリレート
モノマー供給3c:
355.86gの水
8gのDowfax(登録商標)2A1
20.57gのLumiten(登録商標)I−SC
0.6gのtert−ドデシルメルカプタン
6gのアクリル酸
90gのメチルメタクリレート
504gのn−ブチルアクリレート
Figure 2019506467
適用技術試験
基材、ラミネートフィルム(シート):
ポリエチレンフィルム(シート)、50μm厚、コロナ処理、表面張力>38mN/m;
金属化されたcPP−フィルム(シート) 25μm厚;
cPP−フィルム(シート) 25μm厚、コロナ処理、表面張力>38mN/m
接着剤塗布:
1.8g/m2から2.2g/m2までもしくは2.5g/m2から3.0g/m2までの塗布重量(乾燥)でベースフィルム(シート)のコロナ処理された側に直接
動的剥離強度:
ベースフィルム(シート)を、実験用被覆台上で、前処理された側を上向きに固定して、試験される接着剤をナイフコーティングで直接フィルム(シート)に被覆する。接着剤を2分間、温風送風装置で乾燥して、次に、ラミネートフィルム(シート)にハンドローラーを置いて、ローラーラミネートステーションで70℃にて、5m/minのローラー速度および6.5barのラミネート圧で加圧する。その後、積層体を、切断テンプレートを用いて15ミリメートル幅のストリップに切断して、様々な貯蔵サイクルに付す。貯蔵後、積層体ストリップを引張試験機で引き伸ばして、そのために必要な力を記録する。試験は、引張試験機で、90度の角度で、300mm/minの引取速度で行われる。試験ストリップを1つの側で分離し、ここで離された端部の一方を引張試験機の上側クランプに、もう一方を下側のクランプジョーに挟み込んで、試験を開始する。3回の個別測定からの力の平均値をN/15mmで示す。
試験片は、種々の貯蔵条件にしたがって試験することができる:
1.ラミネート直後(<3分)
2.24時間(23℃/相対湿度50%で)後
3.7日(23℃/相対湿度50%で)後
4.24時間(23℃/相対湿度50%で)+40℃/相対湿度95%で7日後
5.24時間(23℃/相対湿度50%で)+ケチャップ中で50℃にて7日後
90℃での動的剥離強度:
ベースフィルム(シート)を、実験用被覆台上で、前処理された側を上向きに固定して、試験される接着剤をナイフコーティングで直接フィルム(シート)に被覆する。接着剤を2分間、温風送風装置で乾燥して、次に、ラミネートフィルム(シート)にハンドローラーを置いて、ローラーラミネートステーションで70℃にて、5m/minのローラー速度および6.5barのラミネート圧で加圧する。その後、積層体を、切断テンプレートを用いて15ミリメートル幅のストリップに切断して、少なくとも24時間、23℃/相対湿度50%で貯蔵する。貯蔵後、積層体ストリップを、空調室を備える引張試験機で90℃の温度にて引き伸ばして、そのために必要な力を記録する。試験は、空調室を備える引張試験機で、300mm/minの引取速度で行われる。試験ストリップを1つの側で分離し、ここで離された端部の一方を引張試験機の上側クランプに、もう一方を下側のクランプジョーに挟み込んで、試験を開始する。測定は、試験ストリップを条件調整するために、1分の待機時間の後に開始する。評価:3回の個別測定からの力の平均値をN/15ミリメートルで示す。
破壊パターンの評価:
DT=印刷インクの移動
MT=金属の移動
F=基材上の接着なしのフィルム
A100=接着層はベースフィルム(シート)上に完全に残っている(接着破壊)
A0=接着層はベースフィルム(シート)から離れており、ラミネートフィルム(シート)に移っている(転移)
A0/R=接着層はラミネートフィルム(シート)に移ったが、点状の残留物がベースフィルム(シート)上にある
K=材料から剥離することなく接着層内で分離(凝集破壊)
*=材料から剥離することなく接着層内で分離(凝集破壊)、接着剤は残留タックがない
MB=フィルム(シート)の部分的または完全な破壊
Z=ジッパー状、接着層は剥げ落ちている(ガタガタ音)
A100/R=接着層はベースフィルム(シート)上に完全に残っているが、点状の残留物がラミネートフィルム(シート)上にある
中間段階は、ラミネートフィルム(シート)上に残された接着剤のパーセント表示により示される。例:A30=接着剤の30%がベースフィルム(シート)上に残され、70%はラミネートフィルム(シート)に移った。
Figure 2019506467
この表は、本発明による例も比較例も、複合フィルム(シート)ラミネーションにおける接着剤として良好に使用できることを示している。
Figure 2019506467
フリットフォーム試験:
試験される分散液を、下側端部にガラスフリットがあるガラス管にしるし(約6.5cmのところ、50mlの分散液に相当)まで充填する。この管は、空気導管を備えるガラスフラスコ上にある。空気を、流量計を用いて(1bar、1l/h)ガラスフラスコを介して、かつ下からガラスフリットを通してガラス管内に存在する分散液に導入する。40cmの発泡高さが達成されるまでの時間を測定した。
Figure 2019506467

Claims (13)

  1. 200nmを超える、好ましくは250nmを超える平均粒子径および単峰性の粒径分布を有し、単一のガラス転移温度を有する水中に分散されたポリマー粒子を含む、水性ポリマー分散液であって、
    前記ポリマー粒子は、ポリマーシードと、100重量部のモノマーを基準として0.8重量部未満の乳化剤の使用下で、保護コロイドの添加なしに、かつその場での保護コロイドの形成なしに、エチレン性不飽和のラジカル重合性モノマーを含む単独のモノマー混合物のラジカル乳化重合により製造され、
    前記モノマー混合物は、
    a)モノマーの全量を基準として少なくとも60質量%の、C1〜C20−アルキルアクリレート、C1〜C20−アルキルメタクリレート、最大20個の炭素原子を含むカルボン酸のビニルエステル、最大20個の炭素原子を有するビニル芳香族化合物、ハロゲン化ビニル、1個から10個までの炭素原子を含むアルコールのビニルエーテル、2個から8個までの炭素原子および1つまたは2つの二重結合を有する脂肪族炭化水素ならびにこれらのモノマーの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー;
    b)モノマーの全量を基準として少なくとも0.1質量%の、少なくとも1個の酸基を有する少なくとも1種のモノマー;
    c)任意に、モノマーa)およびb)とは異なる少なくとも1種のさらなるモノマー;
    からなり、
    前記重合の間の前記モノマー混合物の供給は、第一の供給速度および少なくとも1つの第二の供給速度で行われ、好ましくは、第一の供給速度は、第二の供給速度よりも遅く、かつ
    モノマーb)の酸基は、前記乳化重合の間に、すべてまたは部分的に塩基の供給により中和され、前記塩基の供給は、前記乳化重合の間に、重合条件下で反応容器内にモノマー混合物全体の少なくとも5質量%、好ましくは10質量%から70質量%までが供給された後で開始される、前記水性ポリマー分散液。
  2. 前記少なくとも1個の酸基を有するモノマーb)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、スルホプロピルメタクリレートおよびこれらのモノマーの混合物からなる群から選択される、請求項1記載のポリマー分散液。
  3. 前記モノマーa)は、C1〜C10−アルキルアクリレート、C1〜C10−アルキルメタクリレート、スチレンおよびこれらのモノマーの混合物からなる群から選択される、請求項1または2記載のポリマー分散液。
  4. 前記モノマーa)は、モノマーの全量を基準として少なくとも80質量%の量で使用され、かつC1〜C10−アルキルアクリレート、C1〜C10−アルキルメタクリレート、スチレンおよびそれらの混合物からなる群から選択され;ならびに前記モノマーb)は、モノマーの全量を基準として0.5質量%から5質量%までの量で使用され、かつアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1から3までのいずれか1項記載のポリマー分散液。
  5. 前記ガラス転移温度は、−40℃から+15℃までの範囲にある、請求項1から4までのいずれか1項記載のポリマー分散液。
  6. 前記重合において少なくとも1種の分子量調節剤が使用される、請求項1から5までのいずれか1項記載のポリマー分散液。
  7. 前記ポリマーシードは、100重量部のモノマーを基準として0.01重量部から0.5重量部までの量で使用され、および/または前記ポリマーシードは、20nmから40nmまでの平均粒子径を有する、請求項1から6までのいずれか1項記載のポリマー分散液。
  8. 前記モノマーc)は、モノマーの全量を基準として0.1質量%から10質量%までの量で使用され、かつエチレン性不飽和カルボン酸のアミド、エチレン性不飽和カルボン酸のN−アルキロールアミド、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、エチレン性不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル、アミノ基を含むモノマー、不飽和C3〜C8−カルボン酸のニトリル、エチレン性不飽和二重結合の他に、グリシジル基、オキサゾリン基、ウレイド基、ウレイド類似基またはカルボニル基の少なくとも1個を有する二官能性モノマーおよび1個を超えるラジカル重合性基を有する架橋性モノマーからなる群から選択される、請求項1から7までのいずれか1項記載のポリマー分散液。
  9. 請求項1から8までのいずれか1項記載のポリマー分散液を第一成分として、および該第一成分と反応性の少なくとも1種の架橋剤を第二成分として含む、二成分接着剤。
  10. 200nmを超える、好ましくは250nmを超える平均粒子径および単峰性の粒径分布を有し、単一のガラス転移温度を有する水中に分散されたポリマー粒子を含む、水性ポリマー分散液の製造方法であって、
    前記ポリマー粒子は、ポリマーシードと、100重量部のモノマーを基準として0.8重量部未満の乳化剤の使用下で、保護コロイドの添加なしに、かつその場での保護コロイドの形成なしに、エチレン性不飽和のラジカル重合性モノマーを含む単独のモノマー混合物のラジカル乳化重合により製造され、
    前記モノマー混合物は、
    a)モノマーの全量を基準として少なくとも60質量%の、C1〜C20−アルキルアクリレート、C1〜C20−アルキルメタクリレート、最大20個の炭素原子を含むカルボン酸のビニルエステル、最大20個の炭素原子を有するビニル芳香族化合物、ハロゲン化ビニル、1個から10個までの炭素原子を含むアルコールのビニルエーテル、2個から8個までの炭素原子および1つまたは2つの二重結合を有する脂肪族炭化水素ならびにこれらのモノマーの混合物からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー;
    b)モノマーの全量を基準として少なくとも0.1質量%の、少なくとも1個の酸基を有する少なくとも1種のモノマー;
    c)任意に、モノマーa)およびb)とは異なる少なくとも1種のさらなるモノマー;
    からなり、
    前記重合の間の前記モノマー混合物の供給は、第一の供給速度および少なくとも1つの第二の供給速度で行われ、好ましくは、第一の供給速度は、第二の供給速度よりも遅く、かつ
    モノマーb)の酸基は、前記乳化重合の間に、すべてまたは部分的に塩基の供給により中和され、前記塩基の供給は、前記乳化重合の間に、重合条件下で反応容器内にモノマー混合物全体の少なくとも5質量%、好ましくは10質量%から70質量%までが供給された後で開始される、前記製造方法。
  11. 請求項10記載の方法により製造された水性ポリマー分散液の、接着剤としての、とりわけ複合フィルムの製造のための接着剤としての使用。
  12. 請求項1から8までのいずれか1項記載の水性ポリマー分散液を含む接着剤の使用下に相互に接着されているか、または請求項9記載の二成分接着剤の使用下に相互に接着されている、第一のフィルムおよび少なくとも1つの第二のフィルムを有する複合フィルム。
  13. 請求項1から8までのいずれか1項記載の水性ポリマー分散液または請求項9記載の二成分接着剤を用意し、少なくとも2つのフィルムを、前記水性ポリマー分散液の使用下に互いに接着することを含む、複合フィルムの製造方法。
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