JP6203429B2 - 物理的に架橋可能な接着性コポリマー - Google Patents
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Description
感圧性テープは、家庭及び職場の実質上至る所に存在する。その最も簡単な構成において、感圧性テープは、接着剤及び裏材を備え、全体の構造は、使用温度において粘着性があり、固着を形成するための適度な圧力のみで、種々の基材に接着する。この様式において、感圧性テープは、完全で自己完結的な固着システムを構成する。
本開示は、(メタ)アクリレートコポリマーを含み、それに高ガラス転移温度側鎖を有する基をグラフトした、接着性コポリマーを提供する。本接着性コポリマーは、以下の式:
(式中、
Mアクリルは、(メタ)アクリレートエステルモノマー単位を表し、下付き文字aは、少なくとも1であり、
MPI*は、ペンダント光開始剤基を有するモノマー単位の残基を表し、下付き文字bは、少なくとも1であり、
M極性は、極性官能基を有するモノマー単位を表し、下付き文字cは、0又は0以外であり、
Mその他は、他のモノマー単位を表し、下付き文字dは、0又は0以外であり、
M高Tgは、高Tg基を表し、下付き文字eは、少なくとも1である。)により表すことができる。
接着性コポリマーは、非三級アルコールの(メタ)アクリル酸エステル(アクリレートエステル)の共重合化されたモノマー単位を含み、このアルコールは、1〜18個の炭素原子、好ましくは平均4〜12個の炭素原子を含有する。かかるモノマーの混合物を使用してもよい。アクリレートエステルモノマー単位は、Mアクリルとして表される。
(式中、
X1は、−O−又は−NR1であり、
R1は独立して、H又はC1〜C4アルキルであり、
R10は、(メタ)アクリロイル基をPI基と結合させる二価(ヘテロ)ヒドロカルビル連結基である。)で表すことができ、
PIは、以下の構造:
式中、R1は、H又はC1〜C4アルキル基であり、
各R11は独立して、ヒドロキシル基、フェニル基、C1〜C6アルキル基、又はC1〜C6アルコキシ基である。)により表すことができる光開始剤である。このような光開始剤モノマーは、例えば、開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,902,836号(Babuら)及び同第5,506,279号(Babuら)に記載されている。連結R10基についての更なる詳細は、引用される参考文献を参照して見出すことができる。
(式中、Arは6〜12個の炭素原子を有する置換アリール、好ましくはベンゼントリイル基であり、
R12は、水素、C1〜C12アルキル基、C1〜C12アルコキシ基、又はフェニル基であり、
R13は、C1〜C6アルキル基であり、R13は任意にヒドロキシ基、3〜14個の炭素原子を有するシクロアルキル基、又は
[Mアクリル]a−[MPI]b−[M極性]c−[Mその他]d、II(式中、
Mアクリルは、(メタ)アクリレートエステルモノマー単位を表し、下付き文字aは、少なくとも1であり、
MPIは、ペンダント光開始剤基を有するモノマー単位を表し、下付き文字bは、少なくとも1であり、
M極性は、極性官能基を有するモノマー単位を表し、下付き文字cは、0又は0以外であり、
Mその他は、他のモノマー単位を表し、下付き文字dは、0又は0以外である。)により表される、ペンダント光開始剤基を有するコポリマーを提供する。
接着性コポリマーは更に、高Tgモノマー又はマクロマーのグラフト化されたモノマー単位を含む。本明細書で使用される際、「高Tgモノマー」という用語は、単一重合されるときに、Fox式により見積もられる≧50℃のTgを有する(メタ)アクリレートコポリマーを生成するモノマーを指す。高Tgモノマーのコポリマーへの組み込みは、十分にガラス状セグメントをコポリマーに提供する。高Tg基は、M高Tgとして式Iのコポリマーで表される。
Xは、重合性ビニル又はアクリレート基であり、
Yは、二価の連結基であり、nは、0又は1であり得、
Zは、Tg≧30℃及び約500〜30,000の範囲内の重量平均分子量を有する一価のポリマー部分であり、本質的に共重合条件下で非反応性である。)Zは好ましくは、オリゴマースチレン、メチスチレン、ポリ(メチルメタクリレート)、及び高Tgモノマーのマクロマーから選択される。
90°角度剥離接着強度試験
IMASS SP−200 SLIP/PEEL TESTER(IMASS,Inc.(Accord MA)から入手可能)を用いて、90°の角度で、305mm/分(12インチ/分)の剥離速度にて、ASTM国際規格D3330方法Fで説明される手順により、剥離接着強度を測定した。ステンレス鋼又はソーダ石灰ガラスのいずれかの試験パネルを、表2に示される対応する溶媒で濡らしたティッシュでパネルを拭き、手による重圧でパネルを8〜10回拭くことにより準備した。試験パネルを、溶媒で濡らした清潔なティッシュで、更に2回拭いた。洗浄したパネルを乾燥させた。接着剤テープを1.27cm×20cm(0.5インチ×8インチ)を測定して細片に切断し、細片を、2つのパスを使用して、2.0kg(4.5lb.)ゴムローラーで、洗浄したパネル上へ圧延した。調製したサンプルを、試験前に、23℃/50%RHで24時間保管した。各実施例につき2つのサンプルを試験し、平均値をOz/インチで表した。破壊モードを書き留め、貼着性(「COH」、すなわち、接着剤はテープ及び試験表面の両方に残留物を残して裂けた);接着性(「ADH」、すなわち、接着剤は試験表面からきれいに剥がれた);又は2−B 2−結合(「2−B」、すなわち、接着剤は裏材から剥がれた)として記録した。
静的剪断強度を、23℃/50% RH(相対湿度)で500gの荷重を用い、ASTM国際規格D3654の手順Aに述べられるようにして評価した。1.27cm×15.24cm(0.5インチ×6インチ)のテープ試験サンプルを、3.8cm×5cm(1.5インチ×2インチ)のステンレス鋼(SS)パネルに、剥離接着試験で述べた、パネルをきれいにしてテープを接着する方法を用いて接着させた。テープをパネルに1.27cm×2.5cmだけ重ね合わせ、細片を接着剤側でそれ自体に折り畳み、次いで、再度折り畳んだ。フックを第2の折り畳みに掛け、フックの上にテープをホチキスで留めることによって固定した。重しをフックに取り付け、パネルを23℃/50% RH室に掛けた。破損するまでの時間を、分で記録した。10,000分後に破損が観察されなかった場合、試験を停止し、>10,000分の値を記録した。剥離接着試験において説明される破壊モードも書き留めた。
サンプルのパーセントゲル含有量は、ASTM国際規格、D3616−95に説明されるように判定した。直径63/64インチ(25mm)の円形の試験試料を、ポリマーをコーティングして硬化させたテープから打ち抜いた。この試料を1.5インチ(3.8cm)×1.5インチ(3.8cm)のメッシュバスケット内に入れた。試料を含むバスケットを、0.1mg単位で計量し、サンプルを被覆するように十分なトルエンを含有する蓋付きの瓶に入れた。24時間後、バスケット(試料を含有する)を取り出し、排水し、120℃のオーブンに30分入れた。パーセントゲルは、元のサンプルに対する残存する未抽出の部分の重量%(「wt%」)を計算することによって判定した。試料と同じサイズのコーティングされていないポリエステル裏材のディスクを更に打ち抜いて秤量した。重量パーセントゲル(「wt%ゲル」)を以下の式に従って計算した。
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC、製造元:Waters Corporation(Milford,MA))を用いることにより、ポリマーサンプルの分子量及び多分散性(MW/MN)を特性評価した。この器具は、ポンプ(モデル番号1515)、オートサンプラー(モデル番号2707)、紫外線検出器(モデル番号2489)、及び屈折率検出器(モデル番号2414)からなる。乾燥ポリマーを1.0重量%でテトラヒドロフラン(THF)中に溶解することにより、ポリマーサンプル溶液を調製し、0.2ミクロンTeflonシリンジフィルタでろ過した。分子量の計算は、狭い分散度のポリスチレン(PS)分子量標準による較正を基に行われた。
PSAコポリマーを、3つのモノマーIOA、AA、及びVAZPIAでのラジカル重合により調製した。モノマーを30%(固体%)の濃度で、琥珀色の1パイントの細口瓶中で室温にて、反応溶媒(EtOAc)及び熱ラジカル反応開始剤(VAZO 67、固体全量の0.3重量%)と混合した。溶液を、室温にて10分間窒素ガスでパージすることにより脱気した。瓶の蓋をきつく閉め、Atlasロンダロメータ中に60℃で24〜48時間置いた。その後、この瓶を室温まで冷却し、ポリマー溶液を更なる評価に使用した。モノマー組成の詳細は表3に要約するとおりであった。
前の節で調製される、ベースとなるPSAポリマー溶液(A、B、C、及びD)を、PSAコーティング溶液を調製するために使用した。実施例1、3、5、7溶液を、それぞれ、ベースとなるPSAポリマー溶液A、B、C、Dで、いずれの更なる処理も伴わずに作製した。実施例2、4、6、8もまた、それぞれ、ベースとなるPSAポリマーA、B、C、Dで作製したが、これらはベースとなるPSAポリマー溶液に添加された20pphのイソボルニルアクリレートと混合し、20分間紫外線照射した。実施例9、10、11は、ポリマーC(VAZPIA、2.5重量%)及び20pphイソボルニルアクリレートで作製したが、各サンプルに対する紫外線照射時間が異なり、実施例9、10、及び11について、それぞれ、5、10、及び60分間の照射時間であった。組成の詳細及び紫外線照射時間は表4に要約するとおりであった。
1.式:
(式中、
Mアクリルは、(メタ)アクリレートエステルモノマー単位を表し、下付き文字aは、0以外であり、
MPI*は、ペンダント光開始剤基を有するモノマー単位の残基を表し、下付き文字bは、0以外であり、
M極性は、極性官能基を有するモノマー単位を表し、下付き文字cは、0又は0以外であり、
Mその他は、他のモノマー単位を表し、下付き文字dは、0又は0以外であり、
M高Tgは、高Tg基を表し、下付き文字eは、少なくとも1である。)の接着性コポリマー。
2.上記コポリマーが:
(a)重合化されたモノマー単位アクリル酸エステルモノマー70〜99重量部と、
(b)光開始剤基を有するモノマーに由来する重合化されたモノマー単位0.5〜10重量部と、
(c)重合化された極性モノマー単位0〜10重量部と、
(d)少なくとも1つの他のモノマーに由来する重合化されたモノマー単位0〜10重量部と、
(e)グラフト化された高Tgモノマー単位1〜5重量部と、
を含み、上記モノマー単位の合計が100重量部である、実施形態1に記載の接着性コポリマー。
3.上記コポリマーが、1〜5重量部の酸官能性モノマー単位を含む、実施形態1又は2に記載の接着性コポリマー。
4.下付き文字eが、下付き文字bの2〜10倍である、実施形態1〜3のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
5.90〜95重量部のアクリレートエステルモノマーを含む、実施形態2〜4のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
6.上記高Tg基M高Tgが、重合化された高Tgモノマーに由来する、実施形態1〜5のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
7.M高Tgが、高Tgマクロマーである、実施形態1〜6のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
8.上記高Tgマクロマーが、スチレンマクロマー、ポリ(メチルメタクリレート)マクロマー、又は高Tgモノマーに由来するマクロマーである、実施形態7に記載の接着性コポリマー。
9.MPI*が、式:
(式中、
X1は、−O−又は−NR1であり、
R1は独立して、H又はC1〜C4アルキルであり、
PIは、光開始剤基であり、
R10は、(メタ)アクリロイル基を上記PI基と結合させる二価(ヘテロ)ヒドロカルビル連結基である。)のモノマーに由来する、実施形態1〜8のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
10.上記PI基が、α開裂型光開始剤基である、実施形態9に記載の接着性コポリマー。
11.上記コポリマーが、0.5〜10重量部の、光開始剤基を有するモノマーに由来する重合化されたモノマー単位、MPI*を含む、実施形態2〜10のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
12.上記高Tgモノマーが、t−ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、s−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、3,3,5トリメチルシクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、N−オクチルアクリルアミド、及びプロピルメタクリレート、又はこれらの組み合わせから選択される、実施形態1〜11のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
13.上記モノマー単位の0.01〜10%が、グラフト化された高Tg基により置換されている、実施形態1〜12のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
14.上記グラフト化されたコポリマー中のグラフト化された高Tg基の重量%が、5〜30重量%である、実施形態1〜13のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
15.上記M高Tgモノマー単位の少なくとも10%が、少なくとも10の下付き文字eを有する、実施形態1〜14のいずれか1つに記載の接着性コポリマー。
16.ペンダント光開始剤基を有する(メタ)アクリレートコポリマーと、高Tgモノマー又は高Tgマクロマーと、を含む、重合性組成物。
17.上記ペンダント光開始剤基を有する(メタ)アクリレートコポリマーが、式:
[Mアクリル]a−[MPI]b−[M極性]c−[Mその他]d(式中、
Mアクリルは、(メタ)アクリレートエステルモノマー単位を表し、下付き文字aは、少なくとも1であり、
MPIは、ペンダント光開始剤基を有するモノマー単位を表し、下付き文字bは、少なくとも1であり、
M極性は、極性官能基を有するモノマー単位を表し、下付き文字cは、0又は0以外であり、
Mその他は、他のモノマー単位を表し、下付き文字dは、0又は0以外である。)のものである、実施形態16に記載の重合性組成物。
18.上記高Tgマクロマーが、式:
X−(Y)n−Z(式中、
Xは、重合性ビニル又はアクリレート基であり、
Yは、二価の連結基であり、nは、0又は1であり得、
Zは、Tg≧30℃を有する一価のポリマー部分である。)のものである、実施形態16又は17に記載の重合性組成物。
19.上記高Tgマクロマーが、オリゴマースチレン、メチスチレン、ポリ(メチルメタクリレート)、及び高Tgモノマーのマクロマーから選択される、実施形態16〜18のいずれか1つに記載の重合性組成物。
20.ペンダント光開始剤基を有する上記(メタ)アクリレートコポリマー70〜95重量%と、高Tgモノマー5〜30重量%と、を含む、実施形態16〜19のいずれか1つに記載の重合性組成物。
21.MPIが、式:
Claims (12)
- 式:
(式中、
Mアクリルは、(メタ)アクリレートエステルモノマー単位を表し、下付き文字aは、0以外であり、
MPI*は、ペンダント光開始剤基を有するモノマー単位の残基を表し、下付き文字bは、0以外であり、
M極性は、極性官能基を有するモノマー単位を表し、下付き文字cは、0又は0以外であり、
Mその他は、他のモノマー単位を表し、下付き文字dは、0又は0以外であり、
M高Tgは、高T g モノマー又は高T g マクロマーに由来する単位であり、下付き文字eは、少なくとも1である。)
の接着性コポリマーであって、
(a)アクリル酸エステルモノマーが重合化されたモノマー単位70〜99重量部と、
(b)光開始剤基を有するモノマーに由来する重合化されたモノマー単位0.5〜10重量部と、
(c)重合化された極性モノマー単位0〜10重量部と、
(d)少なくとも1つの他のモノマーに由来する重合化されたモノマー単位0〜10重量部と、
(e)前記(a)〜(d)のモノマー単位の合計100重量部に対して、少なくとも1重量部のグラフト化された高T g モノマー又は高T g マクロマー単位と、
を含み、
前記高T g モノマー又は高T g マクロマーは、M 高Tg から構成される高T g 基が少なくとも30℃以上のガラス転移温度を有するように選択される、接着性コポリマー。 - 前記コポリマーが、1〜5重量部の酸官能性モノマー単位を含む、請求項1に記載の接着性コポリマー。
- 下付き文字eが、下付き文字bの2〜10倍である、請求項1に記載の接着性コポリマー。
- 90〜95重量部のアクリレートエステルモノマーを含む、請求項1に記載の接着性コポリマー。
- 前記高Tg基M高Tgが、重合化された高Tgモノマーに由来する、請求項1に記載の接着性コポリマー。
- M高Tgが、高Tgマクロマーである、請求項1に記載の接着性コポリマー。
- 前記モノマー単位の0.01〜10%が、グラフト化された高Tg基により置換されている、請求項1に記載の接着性コポリマー。
- ペンダント光開始剤基を有する(メタ)アクリレートコポリマーと、高Tgマクロマーと、を含み、
前記高Tgマクロマーが、
式:X−(Y)n−Z
(式中、
Xは、重合性ビニル又はアクリレート基であり、
Yは、二価の連結基であり、nは、0又は1であり得、
Zは、Tg≧30℃を有する一価のポリマー部分である。)
のものである、重合性組成物。 - 前記ペンダント光開始剤基を有する(メタ)アクリレートコポリマーが、
式:[Mアクリル]a−[MPI]b−[M極性]c−[Mその他]d
(式中、
Mアクリルは、(メタ)アクリレートエステルモノマー単位を表し、下付き文字aは、少なくとも1であり、
MPIは、ペンダント光開始剤基を有するモノマー単位を表し、下付き文字bは、少なくとも1であり、
M極性は、極性官能基を有するモノマー単位を表し、下付き文字cは、0又は0以外であり、
Mその他は、他のモノマー単位を表し、下付き文字dは、0又は0以外である。)
のものである、請求項8に記載の重合性組成物。 - 前記高Tgマクロマーが、オリゴマースチレン、ポリ(メチルメタクリレート)、及び高Tgモノマーのマクロマーから選択される、請求項8に記載の重合性組成物。
- ペンダント光開始剤基を有する前記(メタ)アクリレートコポリマー70〜95重量%と、高T g マクロマー5〜30重量%と、を含み、前記高T g マクロマーが高T g モノマーのマクロマーである、請求項8に記載の重合性組成物。
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