JP4520639B2 - ブロックコポリマー組成物とポリフェニレンオキシド樹脂を含む接着剤組成物およびその生成物 - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、ポリフェニレンオキシド樹脂と組み合わせた特定のジブロック含有率をもつブロックコポリマー組成物と粘着付与剤とを含む感圧接着剤組成物に関する。本接着剤組成物は、特に低表面エネルギー基板に関わる用途のために適する高温での静的剪断性能に加えて室温での引き剥がし粘着力を達成すると共に、機械的締結装置などの製品中で用いるためのテープまたは貼付系として配合することが可能である。
【0002】
発明の背景
低表面エネルギー(LSE)基板への製品(例えば、特殊テープ、フックアンドループ型機械的締結装置および自己結合型機械的締結装置)の粘着力および高温特性を改善することが産業において必要とされている。「低表面エネルギー基板」とは、一般に約45mJ/m2未満、代表的には40mJ/m2未満、より代表的には35mJ/m2未満の表面エネルギーを有する材料を意味する。LSE基板の例には、幾つかの粉体塗料とポリプロピレン(PP)、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)および超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)などのポリオレフィンポリマーが挙げられる。これらのポリオレフィンポリマーの相対的な低コスト、改善された特性および増加した使用量はこの必要性を高めてきた。接着剤の一般則は、引き剥がし粘着力と静的剪断性能との間にトレードオフがあることである。室温での高い引き剥がし粘着力と高温での高い静的剪断性能の組み合せを達成することが特に困難である。LSE基板への粘着力を有するように感圧接着剤(PSA)を設計することは常に難題であった。かなりの開発努力がこの問題に集中されてきた。課題は、LSE基板への高くて一定した瞬間的な粘着力を有すると共に高温(>70℃(158°F))静的剪断性能を有する製品および/または系を開発することであった。
【0003】
アクリル系接着剤は高温静的剪断性能をもつように配合することができるが、一般にLSE基板に対して劣った引き剥がし粘着力しかない。粘着性付与アクリル系接着剤、特に米国特許第5,638,798号(Bennettら)に記載されたものなどの非極性アクリレートは、一部のLSE基板に対して良好な粘着力を有する。しかし、これらの接着剤は、一般に、望ましい高温静的剪断性能を示さないし、HDPEに接着させるのが難しいし、それと分かるアクリル臭もある。
【0004】
米国特許第5,453,319号(Gobran)に記載されているものなどのブロックコポリマー接着剤は、LSE基板への良好な粘着力と低い臭気をもつように設計することが可能であるが、一般には、ブロックコポリマー接着剤は高温静的剪断性能が劣っている。前述した接着剤に関る一般則は、ブロックコポリマー接着剤についても当てはまる。すなわち、室温での引き剥がし粘着力が高くなればなるほど、高温での静的剪断性能が低下する。
【0005】
米国特許第5,028,646号(Millerら)には、再結合可能なおむつテープ用途に関して、粘着付与剤樹脂と、一般に接着剤の使用温度より高いガラス転移温度(Tg)を有する芳香族の本質的に炭化水素の末端ブロック強化樹脂、好ましくは2〜20重量%とを含むブロックコポリマー感圧接着剤が記載されている。
【0006】
温度性能を改善するためにブロックコポリマー接着剤にPPOを添加することは知られている。例えば、米国特許第4,104,323号(Hansen)および第4,141,876号(Hansen)には、改善された使用温度性能を有するホットメルト接着剤組成物および接着テープを提供するために、約6,000〜25,000ダルトン(Da)の粘度平均分子量(Mvis)および170℃〜200℃の間のガラス転移温度を有するポリフェニレンエーテル(ポリフェニレンオキシド(「PPO」)としても知られている)をブロックコポリマーPSAに添加することが開示されている。しかし、これらの特許には低表面エネルギー基板への粘着力が記載されていない。
【0007】
WO第90/14396号(Audett)には、ブロックコポリマーの8〜55重量%を構成する少なくとも2個のモノアルケニルアレーンポリマー末端ブロック(A)と少なくとも1個のエラストマー共役ジエン中間ブロック(B)とを有するブロックコポリマー、約50〜200phrの中間ブロック粘着性付与樹脂および5〜50phrの低分子量PPOポリマーを含む改善された保持力破壊温度(SAFT)を有する感圧接着剤組成物およびホットメルト接着剤組成物が記載されている。PPOポリマーの分子量(Mvis)は、約1,000〜約5,000Daであり、Tgは約100℃〜165℃であり、好ましくは140〜163℃の間である。この出願には、接着剤組成物を用いるテープ構造物も一般的に記載されている。LSE基板を接着するために接着剤を利用することは特に記載されていないが、接着剤によるポリエチレン(PE)自体へのポリエチレンの室温T−引き剥がし粘着力は、0.0175kN/m(0.1lb/インチ)と報告されている。
【0008】
WO第90/14397号(Audett)には、WO第90/14396号のそれと似た低分子量PPOを含有する改善された保持力破壊温度(SAFT)の接着剤組成物が記載されている。この出願には、これらの接着剤組成物を用いるテープ構造物およびこれらの接着剤組成物が被覆された基板も一般的に記載されている。PEのPEへのT−引き剥がし粘着力0.0175kN/m(0.1lb/インチ)が一つの接着剤配合物に関して例示されている。
【0009】
WO第97/11997号(Chu)には、A−B−Aブロックコポリマー接着剤組成物の上方使用温度を高めるためのポリフェニレンオキシド送出系の用途が記載されている。この送出系は、約150〜約210℃の範囲のTgをもつPPO樹脂約5〜45重量部とB−ブロック(すなわち中間ブロック)適合性樹脂約1〜450重量部のプレブレンドとを含む。この出願には、PPO/樹脂送出系によってもたらされる接着剤配合物も記載されている。ブロックコポリマー接着剤に配合されるPPO樹脂の量は、配合物中の全エラストマー重量の約6〜30重量%の範囲である。この出願には、この接着剤組成物を用いるテープ構造も一般的に記載されている。LSE基板への粘着力は記載されていない。
【0010】
米国特許第5,412,032号(Hansen)には、皮膚またはポリオレフィン、例えば、ポリエチレンなどの接着するのが難しい物質に強く接着する接着剤組成物をもたらす、より低いカップリング効率を伴い280,000より上から520,000以下の全体的な分子量を有する直鎖スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマーが記載されている。
【0011】
PSA配合物中で高いジブロック含有率を有するブロックコポリマーを使用すると、粘着性および引き剥がし粘着力を改善できるが、それには一般に剪断性能を犠牲にしていることも知られている。
【0012】
高い室温引き剥がし粘着力と高温静的剪断性能を有し、LSE基板に接着する改善された接着剤組成物がなお必要とされている。
【0013】
発明の概要
ブロックコポリマー組成物の全重量に対して約40〜約95重量%の範囲のジブロック含有率をもつブロックコポリマー組成物をPPOと合わせて含む本発明の感圧接着剤組成物は、LSE基板への引き剥がし粘着力性能と高温での静的剪断性能の意外な組み合せをもたらす。
【0014】
一つの実施形態において、本発明は、(a)(i)A−Bの構成を有する第1の成分と(ii)A−B−(B−A)n(式中、nは1〜20の範囲である)の構成を有する第2の成分とを含むブロックコポリマー組成物であって、Aがアルケニル芳香族またはアレーン炭化水素ポリマーであり、Bがポリブタジエンであり、前記第1の成分が前記ブロックコポリマー組成物の全重量に対して約40重量%〜約95重量%の範囲の量で存在するブロックコポリマー組成物と、(b)ポリフェニレンオキシド樹脂と、(c)Bと相溶性を有する粘着付与剤樹脂とを含む感圧接着剤組成物に関する。
【0015】
本発明はまた、(a)(i)A−Bの構成を有する第1の成分と(ii)A−B−(B−A)n(式中、nは1〜20の範囲である)の構成を有する第2の成分とを含むブロックコポリマー組成物であって、Aがアルケニル芳香族またはアレーン炭化水素ポリマーであり、Bがポリイソプレンであり、前記第1の成分が前記ブロックコポリマー組成物の全重量に対して約40重量%〜約95%の範囲の量で存在するブロックコポリマー組成物と、(b)ポリフェニレンオキシド樹脂と、(c)Bと相溶性を有する石油誘導炭化水素粘着付与剤樹脂とを含む感圧接着剤組成物に関する。
【0016】
本発明の感圧接着剤組成物はテープの形成のために用いることができる。さらに、本発明の組成物を有する物品を製造することができる。本発明はまた、本発明の組成物を用いて基板を接着する方法に関する。
【0017】
発明の詳細な説明
本発明の接着剤組成物は、ブロックコポリマー組成物の成分、ポリフェニレンオキシド樹脂および粘着付与剤を含む。これらの成分と組成物をより詳しく以下で説明する。
【0018】
ブロックコポリマー組成物
本発明の適するブロックコポリマー組成物はジブロック成分、すなわちA−Bの構成を有するブロックAとブロックBを有する成分とA−B−(B−A)nの構成を有する少なくとも2個のポリマー末端ブロックAと少なくとも1個のポリマー中間ブロックBを有する成分とを含む。式中、nは1〜20、好ましくは1〜3の範囲である。従って、本発明のブロックコポリマー組成物は、種々の幾何学的構造を有するコポリマーを含むことが可能であり、コポリマー組成物は直鎖、放射状または分岐であることが可能である。
【0019】
ブロックAは、代表的には約2,000〜約50,000Daの間、好ましくは9,000〜35,000Daの重量平均分子量をもつアルケニル芳香族またはアレーン炭化水素ポリマーブロックである。ブロックAは、共役ジエンなどの僅かな割合の他のモノマー成分を含むことも可能である。本発明の目的のための例には、スチレン、およびアルファ−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、3−メチルスチレン、4−n−プロピルスチレン、4−p−プロピルスチレン、1−ビニルナフタレン、2−ビニルナフタレンなどのスチレン同族体およびスチレン類似体ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【0020】
ブロックBは、代表的には約20,000〜約35,0000Daの間、好ましくは25,000〜150,000Daの間の重量平均分子量をもつ共役ジエンのエラストマーポリマーブロックである。代表的な非水素添加エラストマーポリマーブロックには、ポリブタジエン、ポリイソプレンおよびそれらのコポリマーが挙げられ、代表的な水素添加エラストマーポリマーブロックには、ポリエチレンブチレンコポリマー、エチレンプロピレンコポリマーおよびそれらのコポリマーが挙げられる。例えば、ブロックBの全重量に対して約10重量%未満の僅かな割合のアレーンまたは他の共役ジエンなどの他のモノマーはブロックBに含めることが可能である。
【0021】
本発明のブロックコポリマー組成物は、ブロックコポリマー組成物の全重量%に対して約40重量%〜約95重量%、好ましくは45重量%〜95重量%、より好ましくは60重量%〜95重量%、最も好ましくは75重量%〜90重量%の範囲のジブロック含有率を有する。必要なジブロック含有率は、カップリング効率を制限することによって、あるいは米国特許第5,412,032号に記載されたように、必要なジブロック含有率を有するブロックコポリマー混合物を達成するための量で、既知のジブロック含有率を有する1種以上のブロックコポリマーを混合することにより重合中に得ることが可能である。この特許は本明細書に引用して援用する。
【0022】
ブロックAの全重量%は異なることが可能であり、ブロックAの全重量%は、必要なジブロック含有率がブロックポリマー組成物中に存在する限り、ブロックコポリマー組成物の全重量%に対して代表的には8〜55重量%、好ましくは10〜30重量%である。
【0023】
適するブロックコポリマーには、ブロックAとブロックBのペアーがポリスチレン−ポリブタジエン、ポリスチレン−ポリイソプレン、ポリスチレン−エチレンブチレンコポリマー、ポリスチレン−エチレンプロピレンコポリマー、ポリアルファメチルスチレン−ポリブタジエン、ポリアルファメチルスチレン−ポリイソプレンまたはそれらの混合物であるコポリマーが挙げられる。本発明の範囲内のジブロック含有率を有する市販されている例、あるいは本発明の範囲内のジブロック含有率を達成するためにブレンドできる市販されている例には、テキサス州ヒューストンのシェルケミカルカンパニー(Shell Chemical Company)から商品名「Kraton D1113」、「Kraton D1118」および「Kraton D1119」で入手できるもの、テキサス州ヒューストンのハウスメックス(Housemex Inc.)から商品名「Solprene 1205」で入手できるもの、および日本の東京の日本ゼオン(Nippon Zeon Company Ltd)から商品名「Quintac SL−113」で入手できるものが挙げられる。
【0024】
特に適するブロックコポリマー組成物には次のものが挙げられる。
(a)スチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が0〜20%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー約5〜50部とスチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が80〜100%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー50〜95部とのブレンド。
(b)スチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が60〜85%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー約34〜75部とスチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が80〜100%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー25〜66部とのブレンド。
(c)スチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が60〜90%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー約50〜75部とスチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が80〜100%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー25〜50部とのブレンド。
【0025】
本発明のブロックコポリマーは、周知の適するいかなる方法でも製造することができる。代表的な製造方法は、例えば米国特許第5,453,319号に開示されている。特に、ブロックコポリマーの構造は重合方法によって決定される。
【0026】
本発明のブロックコポリマー組成物は、感圧接着剤組成物の全重量に対して代表的には約25〜約65重量%、好ましくは35〜50重量%の範囲の量で感圧接着剤組成物中に存在する。
【0027】
ポリフェニレンオキシド樹脂
本発明において有用なポリフェニレンオキシド樹脂は以下の反復単位をもつ樹脂である。
【化1】
式中、1つの単位中の酸素エーテル原子は、次の隣接単位のベンゼン核に結合され、nは反復単位を示し、各Xは独立して、水素、ハロゲン、炭化水素基、ハロゲン原子とフェニル核との間に少なくとも2個の炭素原子をもつハロ水素基、ヒドロカルボノキシ基、およびハロゲン原子とフェニル核との間に少なくとも2個の炭素原子をもつハロヒドロカルボノキシ基から成るグループから選択される1価の置換基である。好ましいポリフェニレンオキシド樹脂は、Xがメチルの樹脂である。
【0028】
有用なポリフェニレンオキシド樹脂は、Himesらによる「Achieving High Service Temperatures With Thermoplastic Elastomers」1996 Hot Melt Symposium、pages71−98に記載されているように、用いられるブロックコポリマー組成物に相溶性を有するように選択されるガラス転移温度(Tg)および分子量を有する。上述した文献は本明細書に引用して援用する。ポリフェニレンオキシド樹脂は、示差走査熱分析で測定して代表的には約110〜210℃の間、好ましくは140〜170℃、より好ましくは140〜165℃のTgおよび約1,000〜約25,000Da、好ましくは2,000〜10,000Da、より好ましくは4,000〜8,000Daの範囲の重量平均分子量(Mw)を有する。
【0029】
ポリフェニレンオキシド樹脂は、米国特許第3,306,874号(Hay),第3,306,875号(Hay)、第3,257,357号(Stamatoff)および第3,257,358号(Stamatoff)に記載されたように製造することができる。
【0030】
ポリフェニレンオキシド樹脂は、ブロックコポリマー組成物中のブロックAの100重量部に対して代表的には約10〜約200部の範囲の量で本発明の接着剤組成物中に存在する。
【0031】
粘着付与剤樹脂
粘着付与剤樹脂は、本発明の接着剤組成物に一成分として添加され、それはブロックBと混和する材料を意味するものとし、10,000Da以下の数平均分子量(Mn)および示差走査熱分析で測定して−30℃以上のガラス転移温度(Tg)を有する。
【0032】
本発明において有用な粘着付与剤には、ロジンおよびロジン誘導体、炭化水素粘着付与剤樹脂、芳香族炭化水素樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、テルペン樹脂などが挙げられる。市販されている例には、デラウェア州ウィルミントンのハーキュリーズ(Hercules Inc.)から商品名「Piccolyte A135」または「Piccolyte A115」で、あるいはフロリダ州パナマシティのインターナショナルペーパー(Arizona Chemical Division、International Paper)から商品名「Zonarez A25」で入手できるアルファ−ピネン樹脂、デラウェア州ウィルミントンのハーキュリーズ(Hercules Inc.)から商品名「Piccolyte S135」または「Piccolyte S115」で入手できるベータ−ピネン樹脂、あるいはオハイオ州アクロンのグッドイヤータイアアンドラバー(Goodyear Tire & Rubber Co.、Chemical Div)から商品名「Wingtack Plus」で入手できる石油誘導炭化水素樹脂が挙げられる。
【0033】
粘着付与剤樹脂は、接着剤組成物の全重量%に対して代表的には約20〜約80重量%、好ましくは40〜60重量%の範囲の量で接着剤組成物中に存在する。
【0034】
接着剤組成物
本発明の接着剤組成物は、「Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology、p172、D.Satas(ed.)、Van Nostrand、N.Y.,(1989)」において定義されているように、ダルキスト(Dahlquist)基準、すなわち目的とする適用温度で1x10−6cm2/ダインより大きい1秒クリープコンプライアンスを満足させる接着剤組成物として定義される感圧接着剤である。一般に、感圧接着剤は、室温で通常は粘着性であり、指または手の圧力より大きい圧力を必要とせずに、表面に接触すると表面に接着する。
【0035】
接着剤組成物は、充填剤、安定剤、酸化防止剤および顔料などの添加剤を、これらの添加剤の従来の目的のために含むことも可能である。
【0036】
芳香族炭化水素樹脂などの末端ブロック会合(associating)樹脂、例えば、デラウェア州ウィルミントンのハーキュリーズ(Hercules Inc.)から市販されている「Endex160」を添加することも可能である。末端ブロック会合樹脂の代表的な量は、ブロックコポリマー組成物のブロックA100重量部に対して0〜200部の範囲である。PPOの量は、用いられる末端ブロック会合樹脂の量に基づいて調整することができる。
【0037】
本発明の接着剤組成物の一成分として、油を添加することも可能である。油は接着剤組成物の粘度を調節すると共に、組成物の粘着性を高めるように作用することが可能である。油は、接着剤組成物の全重量に対して代表的には約0〜約35重量%の範囲の量で添加される。パラフィン系/ナフテン系油と一般に呼ばれる適する油は、通常は精製石油製品の留分であり、クレー−ゲル分析により測定して約30重量%未満の芳香族成分を有する。市販されている油には、テキサス州ヒューストンのシェルケミカル(Shell ChemicalCompany)から商品名「Shellflex371N」および「Shellflex6371」で入手できるものが挙げられる。
【0038】
本発明の特に適する接着剤組成物は、スチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が0〜20%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー約5〜50重量部とスチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が80〜100%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー50〜95重量部とのブレンドと、軟化点が110℃より高いアルファ−ピネン粘着付与剤樹脂と、ナフテン系油と、ポリフェニレンオキシド樹脂とを含む。この組成物中で、粘着付与剤樹脂の量は75〜150重量部の範囲であることが可能であり、油の量は0〜50重量部の範囲であることが可能であり、ポリフェニレンオキシド樹脂の量は2〜40重量部の範囲であることが可能である。
【0039】
本発明のもう一つの特に適する接着剤組成物は、スチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が60〜85%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー約34〜75部とスチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が80〜100%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー25〜66部とのブレンドあるいはスチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が60〜90%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー約50〜75部とスチレン含有率が約20〜35%の範囲でジブロック含有率が80〜100%の範囲の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー25〜50部とのブレンドのいずれかと、軟化点が110℃より高いアルファ−ピネン粘着付与剤樹脂と、ナフテン系油と、ポリフェニレンオキシド樹脂とを含む。この組成物中で、粘着付与剤樹脂の量は75〜150部の範囲であることが可能であり、油の量は0〜60部の範囲であることが可能であり、ポリフェニレンオキシド樹脂の量は2〜40部の範囲であることが可能である。
【0040】
本発明の感圧接着剤は、熱溶融配合し、被覆することが可能である。この方法において、接着剤組成物の成分は、二軸スクリュー押出機などのミキサー内で溶融ブレンドされる。ポリフェニレンオキシド樹脂は、粘着付与剤樹脂、油または末端ブロック会合樹脂が存在するなら、それと合わせたプレミックスとして添加することができる。プレブレンドは、WO第97/11997号または米国特許第4,104,323号に記載されたように行うことができる。
【0041】
あるいは、接着剤組成物は、トルエンなどの溶媒に接着剤組成物の成分を溶解し、ポリエステルフィルムまたは剥離ライナーなどの基板上にキャスティングすることにより製造することができる。
【0042】
ブロックBが水素添加されているブロックコポリマーを接着剤組成物が含む時、接着剤組成物の複合中間ブロックガラス転移温度(CMTg)は、示差走査熱分析を用いてブロックBのTgならびに中間ブロック適合性粘着付与剤樹脂および油などのすべての中間ブロック適合性成分のTgを測定することによりフォックスの式(Fox Equation)を用いて計算して245ケルビン(K)より大きい。フォックスの式は、次の通りである。
【数1】
式中、wiは成分iの重量分率であり、Tgiは成分iのガラス転移温度である。総和は、ブロックBと混和性である成分およびブロックB自体にわたって取られる。
【0043】
本接着剤組成物は、接着剤組成物を厚さ0.1mmで被覆すると共に、静的剪断強度試験法に準拠して測定する場合、好ましくは、10,000分以上にわたる250グラム、あるいは1,000分にわたる1,000グラム/6.45平方センチメートル(1平方インチ)の荷重を支える70℃(158°F)静的剪断性能を達成する。
【0044】
本発明の接着剤組成物を基板上に被覆することができる。適する基板の例には、剥離ライナー(例えば、シリコーン剥離ライナー)およびテープバッキング(下塗りされた、あるいは下塗りされていない紙、金属またはプラスチックであることが可能)が挙げられる。
【0045】
多層テープ構造物が必要な場合、作製の一つの方法は、従来の技術を用いる多層コーティングである。例えば、コーティングは同時に塗布することが可能である(例えば、ダイコーターを通して)。コーティングは逐次に塗布することも可能である。
【0046】
本発明の接着剤組成物は、少なくとも一方が剥離材料で被覆されている二つのライナー間に均一に被覆された接着剤組成物の層を含むテープ構造物として製造することもできる。転写(transfer)テープは、両方が剥離コーティングで被覆されている二つのライナー間に接着剤組成物を被覆することにより製造することができる。
【0047】
本発明の接着剤組成物は、異なる剥離ライナー、すなわち、ライナーの片側に被覆された第1の剥離コーティングとライナーの反対側に被覆された第2の剥離コーティングを有する剥離ライナー上に被覆することもできる。
【0048】
転写テープを製造する時、転写テープの一方のライナーを除去することができ、露出した接着剤表面をバッキングなどのもう一つの基板に貼り合わせることができる。残りの剥離ライナーは接着剤を基板に転写するのを助ける。基板は、高分子フィルム(例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン)、金属ホイル、ガラスクロス、紙、布、不織材料および発泡シートなどから成る群から選択されるものなどの、テープ用に用いられる代表的な基板のどれでも可能である。発泡シートは産業界において知られており、こうしたシートには、ポリエチレン、ポリウレタン、アクリレート、ポリスチレン、ネオプレンおよびシリコーンなどから製造される連続気泡発泡体および独立気泡発泡体が挙げられる。
【0049】
本発明による感圧接着剤が有用である他のテープ構造物には、ミネソタ州セントポールのミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング(Minnesota Mining and Manufacturing Co.)(3M)から商品名「Dual−Lock」で入手できるファスナー、およびミネソタ州セントポールのミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング(Minnesota Mining and Manufacturing Co.)(3M)から商品名「Scotchmate」で入手できるファスナーなどの機械的締結装置が挙げられる。感圧接着剤は制振用途においても有用である。さらに、感圧接着剤は、緩衝製品またはクッション製品などのガスケットまたは成形部品用のテープ貼付系として用いることができる。
【0050】
本発明の接着剤組成物は、基板、例えば、ポリオレフィン基板を接着する方法において用いることもできる。その方法は、基板を提供する工程と、(b)当業者がよく理解している方法および技術を用いて本発明の接着剤組成物を前記基板に塗布する工程とを含む。その後、接着剤組成物にもう一つの基板を接触させることができる。基板がポリオレフィンである場合、基板は未変性であってもよい。「未変性」という用語は、基板に化学的にも物理的にも全く処理を行っていないことを意味する。
【0051】
実施例
試験方法
実施例において報告した様々な試験結果を測定するために以下の試験方法を用いた。
【0052】
90度引き剥がし粘着力
2kgの硬質ラバーロールを用いて各方向一回パスで2.5cm×15cm(1インチ×6インチ)試験テープを貼り付けた種々の硬質基板を用いてPSTC−5に準拠してこの試験を行った。室温で以下に明記した時間にわたりサンプルを放置して滞留させた後、30cm/分(12インチ/分)の速度で引き離した。報告した値は、特に注記しないかぎり二回の実験の平均値であった。
【0053】
より高い剥離力値とより低い剥離力値との間で周期的に振動する剥離力の結果を表において「スティック−スリップ」として表し、結果を報告している。スティック−スリップが起きる時、平均剥離力は、一般に、真の密着強度を過小評価する。振動する剥離力の平均を表においてスティック−スリップの指示の隣に報告している。
【0054】
接着剤と基板との間の接着が接着剤とバッキングとの間よりも強かった時、接着剤−バッキング界面で破壊が起きた。これを表において表し、「バッキング分離」として結果を報告している。これらの条件下で、真の密着強度は測定されていないが、観察されたバッキングの分離力より高いと考えられる。分離力を表においてバッキング分離に関する記号(Sb)の隣に報告した。
【0055】
静的剪断強度
室温または70℃における静的剪断強度を次の通り測定した。厚さ0.05mmの下塗りされたポリエステルフィルム上に本発明の感圧接着剤の層を有する2.5cm×10cmの個々の試験サンプルを、複合材上で2kgのゴム被覆スチールロールを二回通すことにより5cm×13cmのステンレススチールパネルに接着して、2.5cm×2.5cmの重なり領域を形成させた。室温(例えば、20℃〜25℃)で1〜24時間滞留後、複合材の自由端に取り付けられた250グラム、500グラム、1000グラムまたは2000グラムの分銅によって、接着されたパネルを室温で、あるいは70℃に維持されたオーブン内で垂直方向に2度だけ(2 degree from vertical)締め付けた。破壊の時間を分で測定した。それは、特に注記しない限り二回の実験の平均値であった。10,000分で破壊が起きなかった場合、試験を中止した。
【0056】
接着剤組成物の成分
実施例において、接着剤配合物中で以下の成分を用いた。
【0057】
ブロックコポリマー
1.テキサス州ヒューストンのシェルケミカルカンパニー(Shell Chemical Company)から商品名「Kraton D1101」で入手できるスチレン含有率31%でジブロック含有率15%の直鎖スチレンブタジエン(SB)ブロックコポリマー。
2.テキサス州ヒューストンのシェルケミカルカンパニー(Shell Chemical Company)から商品名「Kraton D1118」で入手できるスチレン含有率31%でジブロック含有率80%の直鎖スチレンブタジエンブロックコポリマー。
3.テキサス州ヒューストンのシェルケミカルカンパニー(Shell Chemical Company)から商品名「Kraton D1107」で入手できるスチレン含有率15%でジブロック含有率18%の直鎖スチレンイソプレン(SI)ブロックコポリマー。
4.テキサス州ヒューストンのシェルケミカルカンパニー(Shell Chemical Company)から商品名「Kraton D1119」で入手できるスチレン含有率22%でジブロック含有率65%の直鎖スチレンイソプレンブロックコポリマー。
5.テキサス州ヒューストンのハウスメックス(Housemex Inc.)から商品名「Solprene1205」で入手できるスチレン含有率25%でジブロック含有率約100%(未確認)の直鎖スチレンブタジエンブロックコポリマー。
6.日本の東京の日本ゼオン(Nippon Zeon)から商品名「Quintac SL−113」で入手できるスチレン含有率15%でジブロック含有率75%の直鎖スチレンイソプレンブロックコポリマー。
【0058】
ポリフェニレンオキシド
1.ポリフェニレンオキシド、中間点Tg160℃、Mw9,200、Mn2,770Da、メルトインデックス22.3g/10分@220℃、1rad/秒および5kg、商品名PPO612−111、Lot2970059をもつマサツセッチュ州ピッツフィールドのゼネラルエレクトリック(General Electric Co.,Plastics Group)からサンプルを取った。
2.ポリフェニレンオキシド、中間点Tg170℃、Mw13,200、Mn2,770Da、メルトインデックス22.3g/10分@220℃、1rad/秒および5kg、商品名PPO857をもつオランダのゼネラルエレクトリック(General Electric Co.,Plastics Group)から実験的にサンプルを取った。
【0059】
粘着付与剤樹脂
1.デラウェア州ウィルミントンのハーキュリーズ(Hercules Inc.)から商品名「Piccolyte A135」で入手できるアルファ−ピネン樹脂、公称軟化点135℃。
2.デラウェア州ウィルミントンのハーキュリーズ(Hercules Inc.)から商品名「Piccolyte A115」で入手できるアルファ−ピネン樹脂、公称軟化点115℃。
4.オハイオ州アクロンのグッドイヤータイアアンドラバー(Goodyear Tire & Rubber Co.、Chemical Div)から商品名「Wingtack Plus」で入手できる石油誘導炭化水素樹脂、公称軟化点97℃。
5.フロリダ州パナマシティのインターナショナルペーパー(Arizona Chemical Division、International Paper)から商品名「Zonarez A25」で入手できるアルファ−ピネン樹脂、公称軟化点25℃。
【0060】
末端ブロック会合樹脂
デラウェア州ウィルミントンのハーキュリーズ(Hercules Inc.)から商品名「Endex160」で入手できる芳香族末端ブロック会合樹脂、公称軟化点115℃。
【0061】
油
1.テキサス州ヒューストンのシェルケミカル(Shell ChemicalCompany)から商品名「Shellflex371N」で入手できるナフテン油。
2.テキサス州ヒューストンのシェルケミカル(Shell ChemicalCompany)から商品名「Shellflex6371」で入手できるナフテン油。
【0062】
添加剤
1.ルイジアナ州バトンルージュのアルベマールコーポレーション(Albemarle Corporation)から商品名「Ethanox330」で入手できる酸化防止剤。
2.ニューヨーク州アーズリーのチバガイギー(Ciba−Geigy)から商品名「Irganox1076」で入手できる酸化防止剤。
【0063】
実施例1〜3(E1〜E3)および比較例1〜2(CE1〜CE2)
SBおよびSIブロックコポリマーに基づくPPO/PS比1.0のPSAを表Aに示した種々の量のジブロック含有率で製造した。接着剤中のPPO重量部対ポリスチレン(PS)重量部の比(PPO/PS)としてPPOの量を添加した。
【0064】
ブロックコポリマー成分の全量に基づくと共に表Aにおいて報告された%ジブロック含有率は、製造業者によって報告された値あるいは計算によって得られた値のいずれかを表している。
【0065】
【表1】
表A
【0066】
実施例を約47重量%固形物においてトルエン中で製造した。PPO樹脂を除くすべての成分を室温でトルエンに溶解した。PPO樹脂を約33重量%固形物において室温でトルエンに溶解し、その後、残りの成分を含有する溶液に添加し、均質な溶液が生じるまで攪拌した。
【0067】
ノッチ付試験片コーターを用いて、こうして製造された接着剤溶液を厚さ0.051mm(2ミル)のポリエステルフィルム上に塗布し、77℃で25分にわたり排気型強制空気炉内で乾燥した。
【0068】
上述した試験方法に従って、上述した試験テープの以下の四つの基板に対する90度引き剥がし粘着力を試験した。
(1)ミネソタ州バーンズヴィルのエアロマットプラスチックス(Aeromat Plastics)から得られる低密度ポリエチレン(LDPE)、厚さ4.70mm、幅5.1cmおよび長さ12.7cm。
(2)ミネソタ州バーンズヴィルのエアロマットプラスチックス(Aeromat Plastics)から得られる高密度ポリエチレン(HDPE)、厚さ4.70mm、幅5.1cmおよび長さ12.7cm。
(3)ミネソタ州バーンズヴィルのエアロマットプラスチックス(Aeromat Plastics)から得られるポリプロピレン(PP)、厚さ4.70mm、幅5.1cmおよび長さ12.7cm。
(4)ミネソタ州クーンラピッズのビンセントメタル(Vincent Metals)から得られるステンレススチール(SS)、厚さ1.22mm、幅5.1cmおよび長さ12.7cm。
【0069】
結果は一回の試験を表しており、三桁の有効数字に切り捨てて丸め、それを表Iに記載している。
【0070】
【表2】
【0071】
実施例4〜6(E4〜E6)および比較例3〜4(CE3〜CE4)
粘着付与剤樹脂の量を増やすと共に、油の量を相応して調節した以外は、実施例1〜3の成分を用いてこれらの実施例を製造した。SBおよびSIブロックコポリマーに基づくPPO/PS比1.0のPSAを種々の量のジブロック含有率で製造した。用いた成分および量を表Bに示している。
【0072】
【表3】
表B
【0073】
約48重量%固形物であることを除いて、実施例1〜3の場合のように実施例をトルエン中で製造した。
【0074】
約0.9メートル/分(3フィート/分)の速度でノッチ付試験片コーターを用いて、こうして製造された接着剤溶液を厚さ0.051mm(2ミル)のポリエステルフィルムバッキング上にナイフ塗布し、65.5℃(150°F)、82℃(180°F)、87.5℃(190°F)の温度ゾーンを有する強制空気炉内で0.127mm(5ミル)の接着剤厚さに向け乾燥して、試験テープを形成させた。
【0075】
上の試験テープの90度引き剥がし粘着力を試験した。結果は一回の試験を表しており、それを表IIに示している。
【0076】
【表4】
表II
* =スティック−スリップ
Sb=バッキング分離
【0077】
実施例7〜12(E7〜E12)および比較例5〜6(CE5〜CE6)
PPOを用いて、およびPPOを用いずにSBおよびSIブロックコポリマーPSAを製造した。すべての配合物は、100重量部のブロックコポリマーに基づいており、1重量部のEthanox330を含有していた。接着剤中のPPO重量部対ポリスチレン(PS)重量部の比(PPO/PS)としてPPOの量を添加した。配合物を表Cに示している。
【0078】
【表5】
表C
【0079】
実施例を約50重量%固形物においてトルエン中で製造した。PPO樹脂を除くすべての成分を室温でトルエンに溶解した。PPO樹脂を約33重量%固形物において室温でトルエンに溶解し、その後、残りの成分を含有する溶液に添加し、均質な溶液が生じるまで攪拌した。
【0080】
約0.9メートル/分(3フィート/分)の速度でノッチ付試験片コーターを用いて、こうして製造された接着剤溶液を厚さ0.051mm(2ミル)のポリエステルフィルムバッキング上にナイフ塗布し、65.5℃(150°F)、82℃(180°F)、87.5℃(190°F)の温度ゾーンを有する強制空気炉内で0.127mm(5ミル)の接着剤厚さに向け乾燥して、試験テープを形成させた。
【0081】
前述した試験方法に従って試験テープの90度引き剥がし粘着力を試験すると共に、SS上で1000グラム/6.25平方センチメートル(1平方インチ)を用いて静的剪断強度を試験した。静的剪断強度結果を五回の試験について報告しており、括弧内は平均である。結果を表IIIに示している。
【0082】
【表6】
【0083】
実施例13〜15(E13〜E15)および比較例7(CE7)
高いジブロック含有率のコポリマーを低いジブロック含有率のコポリマーと混ぜることによりジブロック含有率の量を減少させながらSBおよびSISブロックコポリマーPSAを製造した。配合物を表Dに示している。
【0084】
【表7】
表D
【0085】
実施例を実施例1〜3の場合のようにトルエン中で製造した。
【0086】
約0.9メートル/分(3フィート/分)の速度でノッチ付試験片コーターを用いて、こうして製造された接着剤溶液を厚さ0.051mm(2ミル)のポリエステルフィルムバッキング上にナイフ塗布し、65.5℃(150°F)、82℃(180°F)、87.5℃(190°F)の温度ゾーンを有する強制空気炉内で0.127mm(5ミル)の接着剤厚さに向け乾燥して、試験テープを形成させた。
【0087】
試験テープの90度引き剥がし粘着力を試験した。結果は一回の試験を表しており、表IVに示している。
【0088】
【表8】
表IV
*=スティック−スリップ
【0089】
実施例16〜19(E16〜E19)および比較例8〜9(CE8〜CE9)
油の代わりに液状粘着付与剤樹脂を用いる効果を種々の量のジブロック含有率をもつSISブロックコポリマーPSA中で実証した。配合物を表Eに示している。
【0090】
【表9】
表E
【0091】
約50重量%固形物であることを除いて、実施例1〜3の場合のように実施例をトルエン中で製造した。
【0092】
ノッチ付試験片コーターを用いて、こうして製造された接着剤溶液を厚さ0.051mm(2ミル)のポリエステルフィルム上に塗布し、77℃で25分にわたり排気型強制空気炉内で乾燥した。
【0093】
サンプルを種々の基板に接着し、それらの90度引き剥がし粘着力を実施例1〜3に記載したように試験した。結果は一回の試験を表しており、それを表Vに示している。
【0094】
【表10】
表V
*=スティック−スリップ
【0095】
実施例20〜23(E20〜E23)
これらの実施例の成分とそれらの成分の量を表Fに記載している。これらの実施例においてPPO対PSの比を変えている。
【0096】
【表11】
表F
【0097】
約48重量%固形物であることを除いて、実施例1〜3の場合のように実施例をトルエン中で製造した。
【0098】
約1.52メートル/分(5フィート/分)の速度でノッチ付試験片コーターを用いて、こうして製造された接着剤溶液を厚さ0.051mm(2ミル)のポリエステルフィルムバッキング上にナイフ塗布し、65.5℃(150°F)、82℃(180°F)、87.5℃(190°F)の温度ゾーンを有する強制空気炉内で0.05mm(2ミル)の接着剤厚さに向け乾燥して、試験テープを形成させた。
【0099】
上の試験テープの90度引き剥がし粘着力を試験した。結果は一回の試験を表しており、それを表VIに示している。
【0100】
【表12】
表VI
【0101】
実施例24〜31(E24〜E31)および比較例10(CE10)
これらの実施例において、0.0〜0.50の範囲の異なるPPO/PS比を用いて接着剤組成物を製造した。成分とそれらの成分の量を表Gに記載している。
【0102】
【表13】
表G
【0103】
約48重量%固形物であることを除いて、実施例1〜3の場合のように実施例をトルエン中で製造した。
【0104】
約1.52メートル/分(5フィート/分)の速度でノッチ付試験片コーターを用いて、こうして製造された接着剤溶液を両側シリコーン被覆紙ライナー上にナイフ塗布し、65.5℃(150°F)、82℃(180°F)、87.5℃(190°F)の温度ゾーンを有する強制空気炉内で0.08mm(3.3ミル)の接着剤厚さに向け乾燥し、0.05mm(2ミル)ポリエステルフィルムに貼り合わせて、試験テープを形成させた。
【0105】
上の試験テープの90度引き剥がし粘着力を試験した。結果は一回の試験を表しており、それを表VIIに示している。
【0106】
【表14】
表VII
【0107】
実施例32〜39(E32〜E39)および比較例11(CE11)
二本ロール貼合せ機を用いて、マサチューセッツ州ローレンスのボルテック(Voltek)から商品名「Volara 6TSX」で入手できる密度96kg/m3(6lbs/ft3)で厚さ0.8mm(0.031インチ)のコロナ処理ポリエチレン発泡体の両側にも表Gの接着剤組成物を貼り合わせた。厚さ0.5mm(20ミル)のポリプロピレンバッキングを発泡体の片側で接着剤に貼り合わせて、試験テープを形成させた。
【0108】
その後、発泡体試験テープの90度引き剥がし粘着力および静的剪断強度を試験した。結果を表VIIIに示している。
【0109】
【表15】
Claims (4)
- (a)(i)A−Bの構成を有する第1の成分と、
(ii)A−B−(B−A)n(式中、nは1〜20の範囲である)の構成を有する第2の成分とを含むブロックコポリマー組成物であって、
Aがアルケニル芳香族またはアレーン炭化水素ポリマーであり、Bがポリブタジエンであり、
前記第1の成分が前記ブロックコポリマー組成物の全重量に対して40重量%〜95重量%の範囲の量で存在するブロックコポリマー組成物と、
(b)ポリフェニレンオキシド樹脂と、
(c)Bと相溶性を有する粘着付与剤樹脂と
を含む感圧接着剤組成物。 - (a)(i)A−Bの構成を有する第1の成分と
(ii)A−B−(B−A)n(式中、nは1〜20の範囲である)の構成を有する第2の成分とを含むブロックコポリマー組成物であって、Aがアルケニル芳香族またはアレーン炭化水素ポリマーであり、Bがポリイソプレンであり、前記第1の成分が前記ブロックコポリマー組成物の全重量に対して40重量%〜95重量%の範囲の量で存在するブロックコポリマー組成物と、
(b)ポリフェニレンオキシド樹脂と、
(c)Bと相溶性を有する石油誘導炭化水素粘着付与剤樹脂と
を含む感圧接着剤組成物。 - 請求項1に記載の感圧接着剤組成物の層を有する物品。
- 請求項2に記載の感圧接着剤組成物の層を有する物品。
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