JP6513641B2 - 低エネルギー表面又は粗面用感圧接着剤 - Google Patents

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Description

本発明は、感圧接着剤、この種の感圧接着剤を含む接着テープ及びそれらの製造方法、感圧接着剤の使用、及び単量体の使用に関する。
低表面エネルギー(LSE)の基材への密着性が大幅に改善された感圧接着剤(PSA)に対する産業上の需要は、近年急激に上昇してきている。低エネルギーであるとみなされる基材は、一般に、40ダイン/cm未満、典型的には35ダイン/cm未満の表面エネルギーを有する。特に重要であると考えられるのは、低い表面エネルギーのみならず粗面を有し、さらに50未満、典型的には40未満の低いショアA硬度を有する材料である。絶えず改善し続けている特性及び比較的低いコストの点から、このような材料は、産業的用途にますます使用されているが、これは、好適なPSAに対する需要も同様に成長していることを意味する。
このようなPSAは、接着性又は剥離接着性、粘着性及び結合力の点で良好な特性を有することが望ましいであろう。しかし、今日まで、これらのパラメータを互いに独立して調節することは可能でなかった。
例えば、ブロック共重合体接着剤は、一般に高い剥離抵抗がLSE基材で達成されるように粘着付与剤を使用して調節できる。それにもかかわらず、ブロック共重合体接着剤は、一般に乏しい温度安定性を示す。というのは、硬質ドメインが高温で軟化するからである。
アクリレートAPSは、一般に、高温で高い静的剪断抵抗が達成されるように調節できる。しかし、一般に、これらのものは、LSE表面に対する低い剥離接着性を有する。粘着付与されたアクリレートベース接着剤、例えば、米国特許5602221号(Bennet外)に記載されたもの(ベネットら)は、LSE基材に対する改善された接着性を示す。しかしながら、樹脂の割合は制限される。というのは、非極性のアクリレート共単量体は、接着剤配合物全体のガラス転移温度Tを上昇させるからである。粘着付与樹脂の添加により、ガラス転移温度がさらに上昇するが、これは、粘着性が失われ、接着剤のフローオンが損なわれることを意味する。
米国特許5602221号明細書
したがって、改善された特性を有するPSAを提供することが本発明の目的である。さらなる目的は、このようなPSAの製造方法、該PSAを含む接着テープ、接着テープの製造方法、PSAの使用及び単量体の使用を特定することである。
これらの目的の少なくとも一つは、独立請求項の主題によって達成される。従属請求項は有利な改良を示す。
感圧接着剤(PSA)が特定される。少なくとも一つの実施形態によれば、PSAは、
・次のものを含む単量体混合物をベースとする少なくとも部分的に架橋されたポリアクリレート:
(a)単量体Aとして次式:CR =C(R)(COOR)のアクリル酸エステル5〜100質量%、ここで、Rは、少なくとも2個の分岐性部位を有する16〜22個のC原子を有する分岐アルキル基であり、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され、
(b)単量体Bとして次式:CR =C(R)(COOH)のアクリル酸0〜20質量%、ここで、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され、
(c)単量体Cとして少なくとも1個の官能基を有するオレフィン系不飽和単量体0〜30質量%、ここで、該単量体Cは該単量体A、B及びDには包含されず、及び
(d)単量体Dとして次式:CR =C(R)(COOR)のアクリル酸エステル0〜95質量%、ここで、Rは、1〜14個のC原子を有する直鎖、単一分岐、環状又は多環式アルキル基であり、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され;並びに
・ポリアクリレート100質量部当たり20〜60質量部の割合で存在する少なくとも1種の粘着付与樹脂
を含む。
単量体A、B、C、D及び粘着付与樹脂は、互いに独立して、化合物の混合物或いは純粋な化合物であることができる。「質量%」は質量パーセントを意味する。ハロゲンは、F、Cl、Br、I及びこれらの組み合わせ、特にF及びCl並びにそれらの組み合わせから選択できる。また、PSAは、ポリアクリレート及び少なくとも1種の粘着付与樹脂からなることもできる。少なくとも部分的に架橋されたポリアクリレートは、単量体混合物の重合に由来し、その後互いに少なくとも部分的に架橋された重合体鎖を含む。
本発明の特徴のPSAは、特に、高い剥離接着性と室温での粘着性との組み合わせであり、非常に優れた凝集特性を示し、該PSAは特に上記従来の接着剤の欠点を克服する。PSAは、非極性及び/又は多孔質基材の結合に非常に適している。
非極性基材は、40ダイン/cm未満、典型的には35ダイン/cm未満又は30ダイン/cm未満の表面エネルギーを有する。LSE表面によって区別され、かつ、本発明のPSAにより非常に効果的に結合できる材料の例としては、例えば、UV硬化型塗料、粉体塗料のみならず、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン(PP)、高圧ポリエチレン(LDPE)、低圧ポリエチレン(HDPE)、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、エチレン・プロピレン・ジエン単量体の重合体(EPDM)が挙げられる。また、PSAは、(おそらく低い表面エネルギーのみならず)粗面を有し、さらに50未満、典型的には40未満の低いショアA硬度を有する結合材料にも適している。このような材料の例としては、PE、EPDM、ポリエステル又はポリウレタンの連続気泡発泡体である。非極性表面のみならず、極性の強くない表面も同様にPSAにより効果的に結合できる。
表面張力は、DIN ISO8296に従って測定できる。例えば、Softal社製の試験インクをこの目的のために使用することができる。該インクは30〜72mN/mの範囲で利用可能である。インクを、表面にインクのラインで塗布する。このインクのラインが2秒未満に収縮する場合には、測定を低い表面張力のインクで繰り返す。インクのラインが2秒よりも長く変わらない場合には、2秒に到達するまで測定をそれよりも高い表面張力のインクで繰り返す。その時点でボトルで示される数値がフィルムの表面エネルギーに相当する。
ショアA硬度の測定は、試験規格DIN5305、ISO868、ISO7619及びASTM D2240に記載されており、ショア硬度は、0〜100のスケールで報告される。試験の過程で、材料へのバネ付勢ピンの侵入深さを測定する。浅い侵入深さは、高いショア値と相関し、そして深い侵入深さは低いショア硬度と相関する。ショアAの測定について、侵入部材は、0.79mmの直径及び35°の開口角を有する円錐台からなる。熱可塑性エラストマーについては、DIN7619−1を導入した。
本発明者は、驚くべきことに、単量体Aの使用により、特にPSAの有利な特性が可能となることを見出した。
単量体Aの高度に分岐した長鎖アルキルRのため、これらの単量体は、非常に非極性である。単量体Aに基づいて、ポリアクリレート自体も非常に非極性の性質を有することもできる。というのは、例えば、ポリアクリレートの比較的極性のアクリレートフレームワークが外側に向かって遮蔽できるからである。この結果として、結合すべき基材との双極子−双極子相互作用が大きく阻害される。また、単量体Aの非極性アルキル基Rは、非極性基材との相互作用の改善を確保し、それによって接着性を強化し、しかもPSAによる基材の濡れ性を向上させることを可能にする。さらに、これらのものは、ポリアクリレートと粘着付与樹脂との作用性の混合を可能にする。これによってPSAにおける凝集性が強化され、比較的大量の粘着付与樹脂であってもこれを含めることが可能になる。PSA中における粘着付与樹脂の分布は、特に均一であることができる。
単量体Aの高度に分岐したアルキル基Rに関連するポリアクリレートの別の特性は、低いガラス転移温度Tである。高い分岐度のため、架橋単量体は、側鎖結晶化に向かう傾向を示さない。したがって、単量体Aの単独重合体は、0℃未満、特に−20℃未満の静的ガラス転移温度Tを有する。所定の実施形態によれば、このような単独重合体の静的ガラス転移温度は、さらに−40℃未満、場合によっては−60℃未満であることができる。Tは、DIN53765:1994−03に従って決定される。したがって、単量体Aの割合により、ポリアクリレートのガラス転移温度を低下させる又は低いガラス転移温度を得ることが可能である。ここに、従来使用されているアクリル酸ステアリルといった大部分又は完全に非分岐の長鎖アルキル基を有するアクリル酸アルキルエステル(このものは側鎖結晶化に向かう傾向があり、それによってガラス転移温度の上昇をもたらし及び/又は溶融しなければならない)とは本質的な違いがある。
その理由は、一般に、粘着付与樹脂であってもガラス転移温度の上昇が生じるためである。しかし、良好な粘着性及びフローオン特性を得るために、接着剤のガラス転移温度は高すぎてはならず、理想的には25℃未満である。したがって、従来の接着剤は、一般に、高い粘着付与樹脂含有量では貧弱な粘着性及びフローオン特性を有し、又はこれらのものは粘着付与樹脂を少量しか含まず、そのときには低い接着性を示す。ここで、本発明者は、ポリアクリレート中における単量体Aの割合、特に高い割合により、粘着付与樹脂を比較的多量であっても粘着性の欠如又は流動特性に対する有害な変化なしに接着剤中に存在させることが可能であることを見出した。有利には、本発明のPSAは、一般に、<25℃、特に<15℃のガラス転移温度を有する。それにもかかわらず、高い粘着付与樹脂含有量のため、これらのものは、非極性表面に対する効果的な接着性を示す。本発明のPSAについて、tanδ(試験方法Bにより決定される)は、0.2〜1.0の間、特に0.3〜0.8の間、好ましくは0.4〜0.7の間、すなわち良好なフローオン特性に関連するレベルである。
さらに、驚くべきことに、単量体Aは、特にラジカル架橋の場合には、非常に良好な架橋効率をもたらすことが分かった。本発明者は、明らかに安定な第三級基が分岐性部位で容易に形成することができると推定する。これらの基は、互いに架橋でき、架橋を同様に単量体の側鎖により生じさせることを可能にする。その結果、PSAは、非常に良好な凝集性を与える。良好な架橋のため、このものは、一般に、高い温度安定性及び老化安定性を有する。例えば、本発明のPSAは、15分間にわたって200℃で容易に加熱できる。良好な架橋のため、このものは、一般に効率的に打ち抜きできるため、産業上での適用が容易になる。
さらに、上記有利な架橋のため、本発明のPSAは、可塑剤に対する良好な安定性を示す。したがって、このPSAは、高可塑剤含有量を含む基材の結合のためにも同様に好適である。
ポリアクリレートは、完全に単量体Aからなり、或いは比例して他の単量体をベースとすることができ、特に任意の所望の組み合わせの単量体B、C又はDをベースとすることができる。ポリアクリレートは、50000〜4000000g/mol、特に100000〜3000000g/mol、好ましくは400000〜1400000g/molの平均分子量を有することができる。平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)(試験法A)により決定される。
既に説明したように、アルキル基Rの高い分岐度は、PSAの性質のために重要である。アルキル基Rは、側鎖が分岐性部位に結合した主鎖を有する。したがって、分岐性部位は、アルキル基Rにおける第三級及び第四級、特に第三級炭素原子に相当する。PSAにおける単量体Aの分岐性部位及び量は、例えば、それぞれ13C NMR分光法により決定され実証される。
さらなる実施形態によれば、単量体Aの少なくとも半分は、3個以上の分岐性部位を有するアルキル基Rを含む。単量体Aの少なくとも75%、特に少なくとも90%又は全ては、3個以上の分岐性部位を有するアルキル基Rを有する。一般に、単量体Aは、3又は4個、特に3個の分岐性部位を有する。さらに高レベルの分岐部位は、より低い結晶化傾向及びより低いガラス転移温度をもたらし、それによって改善された形態での上記の利点を可能にする。また、架橋性がさらに改善する。
別の実施形態によれば、単量体AにおいてRはH又はメチルから選択され、RはHである。この場合には、単量体Aは、アクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステルである。これらの単量体は、一般にハロゲン化誘導体よりも製造の点で有利である。
単量体Aのアルキル基Rは、好ましくは純粋な炭化水素基である。
上で既に説明したように、単量体Aのアルキル基Rは、側鎖が分岐性部位に結合した主鎖を含む。さらなる実施形態によれば、これらの側鎖の少なくとも75%、特に少なくとも90%又は全ては、2〜4個のC原子を有する。このサイズの側鎖が有利である。というのは、これらのものは、例えばメチル基よりも剛性の低いアルキル基をもたらすからである。これらのものは、非常に低い結晶化傾向及びポリアクリレート中における極性足場の効果的な遮蔽を確保する。
さらなる実施形態によれば、単量体Aのアルキル基Rにおける分岐部位は、2〜5個、特に3〜4個のC原子を有する炭化水素鎖によって隔てられる。単量体Aのアルキル基Rは、好ましくは、デンドリマーを連想させる構成を有する。
別の有利な改善では、単量体Aのアルキル基Rは、三重分岐C17アルキル基から選択される。
単量体Aは、例えば、アクリル酸又はアクリル酸誘導体と対応する分岐アルキルアルコール、すなわちR−OHとのエステル化により形成できる。親アルコールR−OHは、例えば、オイルの水蒸気分解によって得ることができ、或いは完全に合成により製造できる。精製は、蒸留又はクロマトグラフィー法によって可能である。親アルコールの記載は、WO2009/124979号にある。その関連する開示内容を参照により本明細書で援用する。アルコールからアクリレートへのエステル化は、WO2011/64190号に記載されている。関連する開示内容を参照により本明細書で援用する。
PSAは粘着付与樹脂を含む。この種の樹脂は、既に文献に記載されており、この用語は当業者にそれ自体知られている。これらのものは、1種以上の異なる単量体の重合体であり、該重合体は、比較的低い分子量を有し、かつ、接着剤の接着性を向上させることができる。粘着付与樹脂、特にそれらの製造については、Donatas Satasによる「Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology」(van Nostrand、1989年)を参照されたい。その関連する開示内容を参照により本明細書で援用する。原則として、粘着付与樹脂の選択に制限はない。
さらなる一実施形態によれば、粘着付与樹脂は、4000g/mol未満の平均分子量を有する。一般に、平均分子量は、少なくとも100g/molであり、例えば500〜3000g/mol、特に1000〜2000g/molである。この分子量は、試験法Aによって決定される。
さらなる実施形態によれば、粘着付与樹脂は、ピネン樹脂、インデン樹脂及びロジン、またそれらの不均化物、水素化、重合化又はエステル化誘導体及び塩;脂肪族炭化水素樹脂;アルキル芳香族炭化水素樹脂;芳香族炭化水素樹脂;テルペン樹脂;テルペンフェノール樹脂;少なくとも部分的に水素化されてもよいC5及びC9炭化水素樹脂;天然樹脂;並びにそれらの組み合わせよりなる群から選択される。粘着付与樹脂の選択及び/又は組み合わせにより、PSAの特性を微調整することが可能である。
一般に、ポリアクリレートは、粘着付与樹脂との高い相溶性を有する。しかし、その非極性の特性のため、ポリアクリレートは、依然として、非極性の高い樹脂との相溶性も良好であるが、このことは、従来の重合体では必ずしもそうではない。粘着付与樹脂の極性に等級をつける好適な方法の例は、DACP(Diacetone Alcohol Cloud Point;ジアセトンアルコール曇り点)の決定である。ここで、この手順は、ASTM D6038のそれと類似する。DACPが高ければ高いほど、粘着付与樹脂はより非極性であり、比較的極性のポリアクリレートとの相溶性は貧しい。さらなる実施形態によれば、粘着付与樹脂は、0℃を超える、特に20℃を超える、好ましくは40℃を超えるDACPを有する。
粘着付与樹脂は、好ましくは、少なくとも部分的に水素化されてもよいC5及び/又はC9炭化水素樹脂から選択できる。これらの樹脂は、特に、ポリアクリレートの単量体Aとの高い相溶性を示す。高い水素化度はDACPを上昇させる。
さらに、驚くべきことに、例えば50質量%を超える単量体Aの比較的高い割合を有するポリアクリレートも(遮蔽性非極性基にもかかわらず)、極性粘着付与樹脂との高い相溶性を有することが確認された。極性粘着付与樹脂は、例えばロジンである。一般に、極性粘着付与樹脂との高い相溶性が、−20℃未満のDACPを有する樹脂についても同様に見出された。さらなる実施形態によれば、粘着付与樹脂は、−20℃未満のDACPを有する。
単量体Dは、ポリアクリレート又はPSAを製造するための単量体Aの補足として使用できる。アルキル基Rは、単量体Dが依然として比較的非極性であり、かつ、高い結晶化傾向を示さないように選択される。また、単量体Dを単量体Aとよく混合することもできる。単量体Dの選択により、PSAの特性を微調整することが可能である。これらのものは、単量体Aよりも安価な場合があるが、これは、単量体AとDの組み合わせも経済的な理由で有用であり得ることを意味する。さらに、ポリアクリレートの極性は、例えば、極性樹脂との相溶性のさらなる向上を達成するために調節できる。
さらなる実施形態によれば、単量体混合物は、少なくとも5質量%の単量体Dの割合を有する。
さらなる実施形態によれば、単量体DにおいてRはH及びメチルから選択され、R はHである。
さらなる実施形態によれば、単量体DにおけるRは、メチル、エチル、プロピル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ラウリル及びそれらの分岐異性体;シクロアルキル基及び多環式アルキル基(ここで、該シクロアルキル基及び多環式アルキル基は、アルキル基、ハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてよい)並びにそれらの組み合わせよりなる群から選択される。
についての分岐異性体の例は、イソブチル、2−エチルヘキシル及びイソオクチルである。環式及び多環式アルキル基Rの例は、シクロヘキシル、イソボルニル、及び3,5−ジメチルアダマンチルである。有利な単量体Dは、例えば、アクリル酸イソブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソオクチル、メタクリル酸イソオクチル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸イソボルニル、及びアクリル酸3,5−ジメチルアダマンチル及びこれらの組み合わせである。
さらなる実施形態によれば、単量体Dのアルキル基Rは、4〜9個の炭素原子を含有する。上記特定の例から対応する選択をすることができる。
上で既に説明したように、ポリアクリレートは、基礎となる単量体混合物の5〜100質量%の単量体Aの割合を含む。ポリアクリレートがベースとする単量体混合物中における単量体Aの高い割合は、明らかに非極性の特性及び良好な架橋を得るために有用である。さらなる実施形態によれば、単量体混合物は、少なくとも45質量%、特に少なくとも60質量%、好ましくは少なくとも70質量%の単量体Aの割合を含む。単量体Aの割合は、少なくとも80質量%、或いは少なくとも90質量%とすることができる。
さらなる実施形態によれば、単量体混合物は、5〜45質量%、特に10〜30質量%の単量体のDを含む。このような実施形態では、単量体Aの少なくとも45質量%の割合が一般に用いられる。
また、明らかに非極性の特性を有する有利なポリアクリレートは、単量体混合物中における単量体A及びDの対応する存在量によって得ることもできる。さらなる一実施形態によれば、単量体混合物は、少なくとも80質量%、特に少なくとも90質量%の単量体Aの割合又は少なくとも80質量%、特に少なくとも90質量%の単量体A及びDの合計の割合を含む。
この種の非極性単量体A又はA及びDの高い割合は、特に、大量の粘着付与樹脂の使用を有利にするという効果を有する。この実施形態の一発展形態によれば、粘着付与樹脂は、PSA中におけるポリアクリレート100質量部に基づいて少なくとも40質量部、特に少なくとも45質量部の割合で存在する。
単量体Aは、単量体Dの場合よりも低いガラス転移温度をもたらす。同様に粘着付与樹脂はガラス転移温度を上昇させるので、単量体混合物が少なくとも80質量%、特に少なくとも90質量%の単量体Aを含み、かつ、粘着付与樹脂がPSA中におけるポリアクリレート100質量部に基づいて40質量部以上、特に45質量部以上で存在する場合にさらに有利な改善が生じる。
特に経済的な理由のため、単量体混合物中における単量体Aの割合が低い実施態様も使用できる。さらなる一実施形態によれば、単量体混合物は、40質量%まで、特に30質量%までの単量体Aの割合を含む。この混合物は、例えば、5〜25質量%、特に5〜15質量%の単量体Aの割合を含むことができる。この場合、単量体混合物は、少なくとも40質量%、特に少なくとも50質量%、好ましくは少なくとも60質量%の単量体Dの割合を含むことができる。また、このものは、少なくとも75質量%の単量体Dの割合を含むこともできる。この場合、任意に、PSAは、ポリアクリレート100質量部に基づいて45質量部未満、特に40質量部未満の粘着付与樹脂の割合を含むことができる。
ポリアクリレートは、単量体A単独をベースとすることができ、或いは単量体AとDとの組み合わせをベースとすることができる。架橋技術によっては、単量体混合物が単量体B及び/又はCを含むことも有利な場合がある。さらなる一実施形態によれば、単量体混合物は、0.01〜10質量%、特に0.5〜5質量%の単量体Bの割合及び/又は0.01〜20質量%、特に0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜5質量%の単量体Cの割合を含む。また、単量体B及びCを使用してPSAの特性を微調整することもできる。
単量体Bは、例えば、熱架橋を容易にするという効果を及ぼすことができる。その目的のために単量体Cは不要である。
さらなる一実施形態によれば、単量体Bにおいて、RはH及びメチルから選択され、RはHである。これらの単量体はハロゲン化誘導体よりも安価である。
単量体Cは、例えば、他の架橋方法のために使用できる。また、これらのものは、単量体Cの官能基の選択に影響を及ぼす場合がある。単量体Cの官能基は、特に、結合したH原子又は結合したアルキル基のみからなるわけではない。また、例えば以下で述べる例からの2種以上の単量体Cを様々な組み合わせで使用することも可能である。
例えば、カルボキシル基、スルホン酸及びホスホン酸基、ヒドロキシル基、ラクタム及びラクトン、N−置換アミド、N−置換アミン、カルバメート、エポキシ、チオール、アルコキシ、シアノ基及びエーテルなどの極性基を有する単量体Cを使用することが可能である。
中程度に塩基性の単量体Cを使用することが可能である。このようなもの例は、N,N−ジアルキル置換アミド、例えば、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルラクタム、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、N−メチロールメタクリルアミド、N−(ブトキシメチル)メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−(エトキシメチル)アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミドなどであるが、これらに限定されない。
単量体Cのさらに好ましい例は、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、アリルアルコール、無水マレイン酸、無水イタコン酸、イタコン酸、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸フェノキシエチル、メタクリル酸フェノキシエチル、メタクリル酸2−ブトキシエチル、アクリル酸2−ブトキシエチル、メタクリル酸シアノエチル、アクリル酸シアノエチル、メタクリル酸グリセリル、メタクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、ビニル酢酸、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、β−アクリロイルオキシプロピオン酸、トリクロロアクリル酸、フマル酸、クロトン酸、アコニット酸、ジメチルアクリル酸であるが、この列挙は網羅的ではない。
単量体Cのさらに好ましい例は、ビニルエステル、ビニルエーテル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、α位に芳香族環系及び複素環式系を有するビニル化合物である。ここで再び、網羅的ではない例は、酢酸ビニル、ビニルホルムアミド、ビニルピリジン、エチルビニルエーテル、塩化ビニル、塩化ビニリデン及びアクリロニトリルである。
単量体Cのさらに好ましい例は共重合性二重結合を有する光重合開始剤である。好適な光開始剤は、ノリッシュI及びII光開始剤である。その例は、例えばUCB社製のベンゾインアクリレート及びアクリル化ベンゾフェノンである(エベクリルP36(登録商標))。原則として、UV照射下でラジカル機構により重合体を架橋することができる当業者に知られている全ての光開始剤を使用することが可能である。使用することができ、かつ、二重結合で官能化できる可能な光開始剤の概要が、Fouassier:「Photoinitiation, Photopolymerization and Photocuring: Fundamentals and Applications」,Hanser−Verlag,ミュンヘン1995に記載されている。その関連する開示内容を参照により援用する。補足的に、Carroy他,「Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints」,Oldring(編)、1994年、SITA,ロンドンを参照されたい。その関連する開示内容を参照により援用する。
単量体Cとして、高い静的ガラス転移温度を有する化合物を添加することもさらに可能である。好適な成分は、例えばスチレンなどの芳香族ビニル化合物であり、その場合には、好ましくは、芳香核は、C〜C18ブロックからなり、かつ、ヘテロ原子を含有することができる。好ましい例は、4−ビニルピリジン、N−ビニルフタルイミド、メチルスチレン、3,4−ジメトキシスチレン、4−ビニル安息香酸、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸t−ブチルフェニル、メタクリル酸t−ブチルフェニル、アクリル酸4−ビフェニル及びメタクリル酸4−ビフェニル、アクリル酸2−ナフチル及びメタクリル酸2−ナフチル並びにこれらの単量体の混合物であるが、この列挙は網羅的ではない。
上記のように、PSAのガラス転移温度は、その接着性及び粘着性と直接関連する。原則として、T<25℃という好ましいガラス転移温度Tを達成するために、所望のTがFox方程式(E1)に従って得られるように(参照T.G.Fox,Bull.Am.Phys.Soc.1(1956)123)、上記説明に従って単量体を選択し、そして単量体混合物の定量的組成を選択することが可能である:
Figure 0006513641
この式において、nは使用される単量体の通し番号を表し、Wはそれぞれの単量体nの質量割合(質量%)を表し、Tg,nは、Kで表す、単量体nのそれぞれの単独重合体のそれぞれのガラス転移温度を表す。
さらなる実施形態によれば、単量体混合物は、16〜22個のC原子を有する直鎖又は単一分岐アルキルを有するアクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルの20質量%まで、特に15質量%まで、好ましくは10質量%までの割合を含む。単量体混合物は、これらの単量体を例えば0.1〜5質量%含むことができる。このような単量体は、原則としてガラス転移温度を上昇させるが、それにもかかわらず、ポリアクリレート中におけるそれらの量が低い場合にはこの効果はそれほど明白ではない。このような単量体は、例えば、PSAの特性を微調整するために使用できる。これらの単量体の例は、アクリル酸ステアリル及びアクリル酸ベヘニルである。また、特に単量体Aの高い割合によって、例えばアクリル酸ステアリルの比較的長い側鎖が単量体Aの非極性側鎖マトリックス内に収容され、それに応じて側鎖結晶化の事実が防止されることを確実にすることも可能である。
さらなる実施形態によれば、PSAは可塑剤を含み、該可塑剤は、PSA中におけるポリアクリレート100質量部当たり15質量部までの割合で存在する。また、可塑剤は、ポリアクリレート100質量部に基づいて0.1〜10質量部、特に0.5〜5質量部でも使用できる。原則として、当業者に知られている全ての可塑剤を使用することが可能である。
さらなる実施形態によれば、PSAは添加剤を含む。添加剤は、ポリアクリレート100質量部に基づいて40質量部まで、特に1〜30質量部で使用できる。添加剤は、例えば、充填剤、例えば繊維、カーボンブラック、酸化亜鉛、チョーク、珪灰石、中実又は中空ガラスビーズ、マイクロビーズ、シリカ、及びケイ酸塩、核剤、導電性材料、例えば共役重合体、ドープされた共役重合体、金属顔料、金属粒子、金属塩、黒鉛、膨張剤、配合剤、老化防止剤、例えば一次及び二次酸化防止剤の形態又は光安定剤の形態のもの並びにそれらの組み合わせよりなる群から選択できる。
また、PSAは、ポリアクリレートと、粘着付与樹脂と、任意に可塑剤と、任意に添加剤とからなることもできる。
本特許出願のさらなる態様として、感圧接着剤の製造方法が特定される。少なくとも一つの実施形態によれば、この方法は、次の工程:
(A)単量体混合物を生成し、ここで、該単量体混合物は次のものを含む:
(a)単量体Aとして次式:CR =C(R)(COOR)のアクリル酸エステル5〜100質量%、ここで、Rは、少なくとも2個の分岐性部位を有する16〜22個のC原子を有する分岐アルキル基であり、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され、
(b)単量体Bとして次式:CR =C(R)(COOH)のアクリル酸0〜20質量%、ここで、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され、
(c)単量体Cとして少なくとも1個の官能基を有するオレフィン系不飽和単量体0〜30質量%、ここで、該単量体Cは該単量体A、B及びDには包含されず、及び
(d)単量体Dとして次式:CR =C(R)(COOR)のアクリル酸エステル0〜95質量%、ここで、Rは、1〜14個のC原子を有する直鎖、単一分岐、環状又は多環式アルキル基であり、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され;
(B)該単量体混合物を重合してポリアクリレートを形成させ;
(C)該ポリアクリレートと少なくとも1種の粘着付与樹脂とを混合させ、ここで、該粘着付与樹脂は該ポリアクリレート100質量部当たり20〜60質量部の割合で使用され;及び
(D)工程(C)に従って得られた混合物を少なくとも部分的に架橋させて感圧接着剤を形成させること
を含む。
この方法により、少なくとも1つの本発明の実施形態に係るPSAを製造することが可能である。したがって、上記説明は、この方法の対応する実施形態にも当てはまり、それに応じて、以下の詳細な説明も本発明のPSAに当てはまる。
工程(A)〜(D)は、好ましくはこの順序で実施されるが、所定の工程、例えば(B)及び(C)が時間的に重複する、言い換えると平行して実行することも可能である。工程(B)において、特に、少なくとも工程(D)で互いに部分的に架橋される、主として線状の重合体分子を形成させることが可能である。
工程(C)において、任意に架橋剤を添加することができる(以下で後述する)。添加剤及び/又は可塑剤が本発明のPSAの特定の実施形態において想定される。これらのものは、同様に、任意に工程(C)で導入できる。工程(C)は、原則として複数のサブ工程で行うことができる。例えば、最初に1種以上の粘着付与樹脂と任意の添加剤とを添加して混合し、その後、好ましくは工程(D)での架橋直前に、1種以上の架橋剤を添加することができる。
さらなる実施形態によれば、重合(工程(B))は溶媒中で実施される。使用される溶媒は、例えば、水、有機溶媒の混合物又は有機溶媒と水との混合物とすることができる。一般に、その目的は、溶媒の使用量を最小限に抑えることである。この目的のために、溶媒は、例えば、工程(A)で混合できる。
同様に、工程(C)は、好ましくは、溶媒中において完全に又は部分的に実施できる。というのは、そうすることで混合を容易にすることができるからである。このようにして、PSAの成分の特に均一な分布を得ることができる。
好適な有機溶媒は、例えば、純粋なアルカン類、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン及びイソオクタン、芳香族炭化水素、例えばベンゼン、トルエン及びキシレン、エステル類、例えば酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル又は酢酸ヘキシル、ハロゲン化炭化水素、例えばクロロベンゼン、アルカノール類、例えばメタノール、エタノール、エチレングリコール及びエチレングリコールモノメチルエーテル、エーテル類、例えばジエチルエーテル及びジブチルエーテル並びにそれらの組み合わせよりなる群から選択できる。
任意に、反応混合物が架橋中に均一相として存在することを確実にするために、水混和性又は親水性共溶媒を添加することが可能である。好適な共溶媒は、脂肪族アルコール、グリコール、エーテル、グリコールエーテル、ピロリジン、N−アルキルピロリジノン、N−アルキルピロリドン、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、アミド、カルボン酸及びその塩、エステル、有機スルフィド、スルホキシド、スルホン、アルコール誘導体、ヒドロキシエーテル誘導体、アミノアルコール、ケトン、及びそれらの組み合わせよりなる群から選択できる。
さらなる実施形態によれば、溶媒は、工程(E)で除去される。これは、特に加熱により行うことができる。溶媒の除去は、例えば乾燥オーブン又は乾燥トンネル内で行うことができる。任意に、導入されるエネルギーは、熱架橋、すなわち、熱硬化(の割合)のために使用できる。したがって、工程(E)は、工程(D)の前に行うことができ、その工程と完全に又は部分的に重複することができ、又はその工程に一致することができる。
また、重合(工程(B))は、溶媒なしで、言い換えればバルクで行うことができる。尤も、その場合には、その後、工程(C)について上記した溶媒又は溶媒混合物の一つを添加することが可能であるが、そのときに、この工程は、一般に、経済的な理由で同様に溶媒の不存在下で実施される。
例えばホットメルトアクリレートPSAの製造のために、バルクでの重合が好適である。この場合、特に、予備重合技術が適切である。この場合には、重合はUV光で開始されるが、約10%〜30%の低い転化率しか得られない。その後、得られた重合体シロップを、例えばフィルムに溶着させ、次いで水中において高い転化率まで重合させることができる。その後、これらのペレットをホットメルトアクリレートPSAとして使用することができ、好ましくは、ポリアクリレートと相溶性のあるフィルム材料の溶融操作のために使用することが好ましい。
さらなる実施形態によれば、工程(C)についてのポリアクリレートは、加熱によって液化される。これは、特に重合が溶媒なしで行われる場合には混和性を促進させる。ここで、「液化」とは、固体のポリアクリレートが溶融すること、又は粘性ポリアクリレートの場合には、粘度が大幅に低下することを意味する。溶媒の非存在下での混合操作は、例えば好適な二軸押出機で行うことができる。
さらなる実施形態によれば、ラジカル重合を工程(B)で実施する。ラジカルで進行する重合については、重合用のラジカル開始剤、特に熱分解性のラジカル形成性アゾ又はペルオキソ開始剤をさらに含む開始剤系を使用することが好ましい。開始剤は、例えば工程(A)で添加できる。原則的に適しているのは、当業者によく知られているアクリレート用の全ての通常の開始剤である。C中心ラジカルの生成は、Houben Weyl,Methoden der Organischen Chemie,vol.E 19a,pp.60−147に記載されている。その関連する開示内容を参照により本明細書で援用する。これらの方法は、同様に本特許出願の目的のために使用できる。
好適なラジカル源の例は、ペルオキシド、ヒドロペルオキシド及びアゾ化合物である。ラジカル開始剤は、例えば、ペルオキソ二硫酸カリウム、過酸化ジベンゾイル、クメンヒドロペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,2’−アゾジ(2−メチルブチロニトリル)、アゾジイソブチロニトリル、シクロヘキシルスルホニルアセチルペルオキシド、ジイソプロピルペルカーボネート、t−ブチルペルオクトエート、ベンゾピナコール及びこれらの組み合わせよりなる群から選択できる。好ましくは、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(DuPont社製Vazo88(商標))及び/又はアゾジイソブチロニトリル(AIBN)を使用することが可能である。
重合は、例えば、一般に、撹拌機、複数の供給容器、還流コンデンサ、加熱及び冷却を備え、かつ、N雰囲気及び超大気圧下での動作のために備えられる重合反応器内で実施できる。
重合を開始するために、熱分解する開始剤については、熱を導入することができる。熱分解性開始剤について、重合は、開始剤の種類に応じて、50℃〜160℃に加熱することによって開始できる。
転化率及び温度に応じて、工程(B)における重合時間は2〜72時間の間とすることができる。選択できる反応温度が高ければ高いほど、言い換えると反応混合物の熱安定性が高ければ高いほど、一般に反応時間を選択することができるレベルは低い。
重合は、一般に、ポリアクリレートについて50000〜4000000g/mol、特に100000〜3000000g/mol、好ましくは400000〜1400000g/molの平均分子量が得られるように行う。
比較的狭い分子量分布の比較的低い分子量が、重合を制御又は調節することが知られている架橋用の連鎖移動剤を添加することによって得ることができる。このような薬剤は、ラジカル架橋に特に好適である。
添加することができる当該連鎖移動剤の例としては、アルコール、芳香族化合物、例えばトルエンなど、エーテル、ジチオエーテル、ジチオカーボネート、トリチオカーボネート、ニトロキシド、臭化アルキル、チオール、TEMPO及びTEMPO誘導体が挙げられる。
さらなる改善では、連鎖移動剤として使用されるコントロール試薬は、一般式(I)及び/又は(II)のものである:
Figure 0006513641
これらの式中において、R及びRは、それぞれ独立に、
・分岐及び非分岐のC〜C18アルキル基、C〜C18アルケニル基、C〜C18アルキル基、
・C〜C18アルコキシ基、
・少なくとも1個のOH基又はハロゲン原子又はシリルエーテルで置換されたC〜C18アルキル基、C〜C18アルケニル基、C〜C18アルキニル基、
・炭素鎖中に少なくとも1個のO原子及び/又は1個のNR基を有するC〜C18ヘテロアルキル基(ここで、Rは任意の基(特に有機基)であることができる。)、
・少なくとも1個のエステル基、アミノ基、カーボネート基、シアノ基、イソシアノ基及び/又はエポキシ基及び/又は硫黄で置換されたC〜C18アルキル基、C〜C18アルケニル基、C〜C18アルキニル基、
・C〜C12シクロアルキル基、
・C〜C18アリール基又はベンジル基、
・水素
として選択できる。
(I)及び(II)型のコントロール試薬は、好ましくは次の化合物及び/又は置換基を含む:
ここで、ハロゲン原子は、好ましくは、F、Cl、Br又はI、より好ましくはCl及びBrである。様々な置換基において好適なアルキル、アルケニル及びアルキニル基は、直鎖及び分岐鎖の両方を含む。
1〜18個の炭素原子を有するアルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、2−ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、2−エチルヘキシル、t−オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、トリデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、及びオクタデシルである。
3〜18個の炭素原子を有するアルケニル基の例は、プロペニル、2−ブテニル、3−ブテニル、イソブテニル、n−2,4−ペンタジエニル、3−メチル−2−ブテニル、n−2−オクテニル、n−2−ドデセニル、イソドデセニル、及びオレイルである。
3〜18個の炭素原子を有するアルキニル基の例は、プロピニル、2−ブチニル、3−ブチニル、n−2−オクチニル及びn−2−オクタデシニルである。
ヒドロキシ置換アルキル基の例は、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル又はヒドロキシヘキシルである。
ハロゲン置換アルキル基の例は、ジクロロブチル、モノブロモブチル又はトリクロロヘキシルである。
炭素鎖の少なくとも1個のO原子を有する好適なC〜C18ヘテロアルキル基は、例えば−CH−CH−O−CH−CHである。
〜C12シクロアルキル基として役立つのは、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル又はトリメチルシクロヘキシルである。
〜C18アリール基として役立つのは、例えば、フェニル、ナフチル、ベンジル、4−t−ブチルベンジル又は他の置換フェニル、例えばエチル、トルエン、キシレン、メシチレン、イソプロピルベンゼン、ジクロロベンゼン又はブロモトルエンである。
コントロール試薬としてさらに有用なものは、次のタイプの化合物(III)及び(IV)である:
Figure 0006513641
ここで、Rは同様に、R及びRとは独立して、基について上記した群から選択できる。
従来の「RAFTプロセス」の場合には、重合は、通常、極めて狭い分子量分布を実現するために、低い転化率にしかならない(WO98/01478 A1)。しかし、低い転化の結果として、これらの重合体をPSAとして使用することができない。というのは、残留単量体の高い割合が技術的接着特性に悪影響を与えるからである。したがって、好ましくは、上記コントロール試薬を任意に連鎖移動剤として使用して二峰分子量分布をもたらす。極めて効率的な連鎖移動剤によって、(狭い)分子量分布を制限すると共に技術的接着特性のプロファイルに有益な効果をもたらすことがさらに可能である。
さらなる連鎖移動剤として、ニトロキシドを使用することが可能である。ラジカル安定化は、例えば、次の(Va)又は(Vb)型のニトロキシドを使用して行われる:
Figure 0006513641
ここで、R、R、R、R、R、R、R、R10は、それぞれ独立に次の化合物又は原子を表す:
(i)ハロゲン化物、例えば塩素、臭素又はヨウ素、
(ii)飽和、不飽和又は芳香族であってよい、1〜20個の炭素原子を有する直鎖、分岐、環式及び複素環式炭化水素、
(iii)エステル−COR11、アルコキシド−OR12及び/又はホスホネート−PO(OR13、ここで、R11、R12又はR13は、群(ii)からの基を表す。
また、(Va)又は(Vb)型の化合物は、主として上記の基の少なくとも一つがこの種の重合体鎖を構成し、それによってPSAの構成のためにも利用されるように任意の種類の重合体鎖にも結合できる。
重合用のさらに好適な連鎖移動剤は、次のタイプの化合物である:
・2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジニルオキシル(PROXYL)、3−カルバモイル−PROXYL、2,2−ジメチル−4,5−シクロヘキシル−PROXYL、3−オキソ−PROXYL、3−ヒドロキシルイミン−PROXYL、3−アミノメチル−PROXYL、3−メトキシ−PROXYL、3−t−ブチル−PROXYL、3,4−ジ−t−ブチル−PROXYL、
・2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシピロリジニルオキシ(TEMPO)、4−ベンゾイルオキシ−TEMPO、4−メトキシ−TEMPO、4−クロロ−TEMPO、4−ヒドロキシ−TEMPO、4−オキソ−TEMPO、4−アミノ−TEMPO、2,2,6,6−テトラエチル−1−ピペリジニルオキシル、2,2,6−トリメチル−6−エチル−1−ピペリジニルオキシル、
・N−t−ブチル−1−フェニル−2−メチルプロピルニトロキシド、
・N−t−ブチル−1−(2−ナフチル)−2−メチルプロピルニトロキシド、
・N−t−ブチル−1−ジエチルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキシド、
・N−t−ブチル−1−ジベンジルホスホノ−2,2−ジメチルプロピルニトロキシド、
・N−(1−フェニル−2−メチルプロピル)−1−ジエチルホスホノ−1−メチルエチルニトロキシド、
・ジ−t−ブチルニトロキシド、
・ジフェニルニトロキシド、及び
・t−ブチル−t−アミルニトロキシド。
また、転化率を高めるために、5を超える架橋効率を有する開始剤を添加することが有利な場合もある。このような開始剤は、例えば、Akzo Nobel社製のPerkadox 16である。
さらなる実施形態によれば、工程(B)で陰イオン重合を実施する。この場合、一般に、反応媒体、特に1種以上の不活性溶媒が使用される。このような溶媒の例は、脂肪族及び脂環式炭化水素又は芳香族炭化水素である。
この場合におけるリビング重合体は、一般に、構造P(A)−Meで表され、ここで、Meは、第I族からの金属、例えば、リチウム、ナトリウム又はカリウムであり、及びP(A)は、単量体Aの成長重合体ブロックである。製造中の重合体のモル質量は、単量体濃度に対する開始剤濃度の比によって制御される。好適な重合開始剤の例としては、好適には、n−プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、2−ナフチルリチウム、シクロヘキシルリチウム又はオクチルリチウムが挙げられる。Macromolecules,1995,28,7886に記載されているように、重合のためにサマリウム錯体をベースとする開始剤を使用することがさらに可能である。その関連する開示内容を参照により本明細書で援用する。同様に二官能性開始剤を使用すること、例えば1,1,4,4−テトラフェニル−1,4−ジリチオブタン又は1,1,4,4−テトラフェニル−1,4−ジリチオイソブタンを使用することもさらに可能である。共開始剤も同様に使用することができる。好適な共開始剤としては、リチウムハロゲン化物、アルカリ金属アルコキシド又はアルキルアルミニウム化合物が挙げられる。
さらなる実施形態によれば、工程(D)において、架橋は、紫外線の照射、電離放射線の照射、熱又はそれらの組み合わせにより行う。
架橋は、特に、UV照射又は電離放射線、例えば電子ビームによって行うことができる。これは、例えば、市販の高加圧又は中加圧水銀ランプを80〜240W/cmの出力で使用して200〜400mmの範囲の紫外線又は例えば電子ビームなどの電離放射線を短期照射することによって達成できる。
任意に、これに加えて又はこの代わりに、熱硬化工程を行うことが可能である。これは、例えば、溶媒の除去時又はバルクで達成できる。
さらなる実施形態によれば、工程(C)では架橋剤が添加される。これは、特に工程(D)の直前に行うことができ、その際に架橋剤が有効になる。架橋剤の選択は、特に架橋の性質に支配される。
電子ビーム架橋又はUV架橋に好適な架橋剤の例は、二官能性若しくは多官能性アクリレート、二官能性若しくは多官能性イソシアネート(ブロック形態のものを含む)又は二官能性若しくは多官能性エポキシドである。これらのものは、典型的には、ポリアクリレート100質量部に基づいて0.1〜5質量部、特に0.2〜3質量部の割合で添加される。
さらなる実施形態によれば、ルイス酸、金属キレート、金属塩、二官能性又は多官能性エポキシド、二官能性又は多官能性イソシアネート及びこれらの組み合わせよりなる群から選択される熱活性化可能架橋剤を使用する。金属キレートの例は、アルミニウムキレート、例えば、アセチルアセトン酸アルミニウム(III)又はチタンキレートである。
熱架橋の場合における架橋度は、例えば、架橋剤の添加量により制御できる。したがって、例えば、高弾性成分を有するポリアクリレートについては、ポリアクリレートベース重合体100質量部に基づいて0.5質量部を超える、特に0.75質量部を超える金属キレート又はエポキシ化合物又はイソシアネート化合物を添加することが好ましい。1.0質量部以下を使用することが好ましい。一般に、ラッカー様フィルムの完全な形成を防止するために、10質量部以下の架橋剤を添加すべきである。
UV照射による見込まれる架橋について、遊離UV吸収性光開始剤を使用することが可能であり、これらのものは、1以上の二重結合を有しておらず、そのため重合体に共重合できない光開始剤である。上記のように、使用される単量体C自体が光開始剤である場合には光開始剤は必要ない。しかし、遊離光開始剤とこのような単量体Cとの組み合わせも可能である。
好適な光開始剤の例は、ベンゾインエーテル、例えば、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインイソプロピルエーテル、置換アセトフェノン、例えば、2,2−ジエトキシアセトフェノン(Ciba Geigy社からIrgacure651(登録商標)として入手可能)、2,2−ジメトキシ−2−フェニル−1−フェニルエタノン、ジメトキシヒドロキシアセトフェノン、置換α−ケトール、例えば、2−メトキシ−2−ヒドロキシプロピオフェノン、芳香族スルホニルクロリド、例えば、2−ナフチルスルホニルクロリド及び光活性オキシム、例えば、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(O−エトキシカルボニル)オキシムである。
上記光重合開始剤及び使用できる他のもの並びにノリッシュI型又はノリッシュII型の他のものとしては、例えば、次の置換基が挙げられる:ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ヒドロキシアルキルフェノン、フェニルシクロヘキシルケトン、アントラキノン、トリメチルベンゾイルホスフィンオキシド、メチルチオフェニルモルホリンケトン、アミノケトン、アゾベンゾイン、チオキサントン、ヘキサアリールビスイミダゾール、トリアジン又はフルオレノンであり、これらの基のそれぞれは、1個以上のハロゲン原子及び/又は1個以上のアルキルオキシ基及び/又は1個以上のアミノ基若しくはヒドロキシル基で置換されることが可能である。代表的な概要は、Fouassier: “Photoinitiation, Photopolymerization and Photocuring: Fundamentals and Applications”,Hanser−Verlag,Munich 1995に記載されており、その関連する開示内容を参照により本明細書で援用する。さらに、Carroy外,「Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for Coatings, Inks and Paints」,Oldring(編),1994,SITA,Londonを参照されたい。その関連する開示内容を参照により本明細書で援用する。
本特許出願のさらなる態様として示されるのは、接着テープの製造法である。少なくとも一つの実施形態によれば、接着テープの製造方法を、PSAを製造するための本発明の方法に一体化できる。したがって、これを、PSAを製造するための方法のさらなる実施形態とみなすこともできる。接着テープが少なくとも一つの本発明の実施形態に係るPSA及びキャリアを備える接着テープの製造のための少なくとも一つの実施形態によれば、キャリアはPSAを備える。
さらなる実施形態によれば、工程(C)後に得られた混合物をキャリアに塗布し、続いて工程(D)で架橋することよってキャリアにPSAを設ける。塗布は、特に層の形態で行い、接着剤層を形成させる。キャリアは、永続的又は一時的なキャリアとすることができる。
さらに任意の方法工程において、接着テープに、場合によっては本発明のものを含めた追加の感圧接着剤層を設けることができる。任意に、追加のキャリアを接着テープに導入することも可能である。また、例えば接着テープを切断して成形するなどといった当業者に知られている追加工程を任意に行うことも可能である。
本特許出願のさらなる態様としては、接着テープが特定される。接着テープは、キャリア及び本発明の少なくとも一実施形態に係るPSAを含む又はこれからなる接着剤層を含む。したがって、PSAは、特にキャリア上に直接層の形態で配置できる。これは、接着剤層の一部であってもよいし、このような層を完全に形成してもよい。このものは、好ましくは、接着剤層を完全に形成する。1つの接着剤層がキャリアの一方の面の一部又は全部を覆うことができる。
キャリアとしては、原則として、永久的及び/又は一時的なキャリアを使用することが可能である。永久的なキャリアは、接着テープに残るのに対し、一時的なキャリアは、結合のために除去される。これらのものは、主として接着テープの保護又は輸送のために使用される。
好適な永久的キャリアとしては、原則として当業者に知られている全ての材料が挙げられる。これらのものは、例えば、ポリエステル、PET、PE、PP、BOPP、又はPVC、不織布、発泡体、織布、及び布膜をベースとするフィルムから選択できる。
好適な一時的キャリアとしては、原則として当業者に知られている全ての材料が挙げられる。これらのものは、例えば、グラシン、HDPE又はLDPEをベースとする剥離紙、例えばPET、MOPP又はPEベースとする剥離フィルム、及び他の粘着防止内装材料、例えばシリコーン化又はPE被覆紙又はフィルムなどから選択できる。
さらなる実施形態によれば、接着テープは、1つの接着剤層のみを含み、該接着剤層は、本発明のPSAを含む又はそれからなる。この実施形態の接着テープは、好ましくは、任意に互いに独立して選択される、上記のような2つの一時的キャリアを含み、それによって接着テープは接着剤転写テープと呼ばれるものになる。キャリアは、好ましくは、PSAの両側に配置され、巻き取られた後に接着剤転写テープを再び巻き戻すことができる。接着剤転写テープでは、一般にPSAしか結合後に残らない。したがって、本発明の接着テープは、接着剤転写テープとして設計できる。このものは、樹脂の割合が高いため、高湿度下で曇りを生じる可能性や長時間の熱貯蔵で黄変する可能性があることを考えると、一般的に光学部品の結合には使用されない。
さらなる実施形態によれば、接着テープは、2つ以上、特に2つの接着剤層を備え、そのうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの本発明の実施形態に係るPSAを含む又はそれからなる。
この実施形態の接着テープの場合には、好ましくは永久的キャリアを使用する。このキャリアは、一方の側について完全に又は部分的に本発明のPSAで被覆できる。反対側では、完全に又は部分的に、追加の接着剤層が生成される。この層は、同様に、同一の又は異なる特性を有する本発明のPSAを含むことができ又はそれからなることができ、或いは従来の接着剤層であることができる。所定の用途については、2つの異なる接着剤層を有する接着剤テープが有利である。例えば、本発明の強力で大部分が不可逆接着性の接着剤層と基材から再び取り外すことができる可逆的接着性の接着剤層との組合せが有利な場合がある。接着剤層には、永久的キャリアとは異なる側に一時的キャリアを設けることができる。これにより、例えば接着テープを巻き取り、そして再び巻き戻すことができる。
本特許出願のさらなる態様として、PSAのための使用が特定される。少なくとも一つの本発明の実施形態に係るPSAは、40ダイン/cm未満、35ダイン/cm未満、さらに30ダイン/cm未満の表面エネルギーを有する基材を結合させるために使用される。この使用は、例えば、UV硬化型塗料、粉体塗料及びポリプロピレン(PP)、高圧ポリエチレン(LDPE)、低圧ポリエチレン(HDPE)、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)などのポリオレフィン、及びエチレン・プロピレン・ジエン単量体の重合体(EPDM)などのLSE材料の結合、また、低い表面エネルギーのみならず粗面を有し、さらに50未満、特に40未満の低いショアA硬度を有する材料(このような材料は、例えば、PE、EPDM、ポリエステル又はポリウレタンの連続気泡発泡体から選択される)の結合も包含する。
本特許出願のさらなる態様として特定されるのは、単量体の使用である。少なくとも一つの実施形態によれば、式CR =C(R)(COOR)のアクリル酸エステルが感圧接着剤を製造するために使用され、式中、Rは、16〜22個のC原子を有しかつ少なくとも2個の分岐性部位を含む分岐アルキル基であり、Rは、それぞれ独立にH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立に、H又はハロゲンから選択される。アクリル酸エステルは、上記実施形態の少なくとも一つに係る単量体に相当する。アクリル酸エステルは、特に、40ダイン/cm未満、特に35ダイン/cm未満又はさらに30ダイン/cm未満の表面エネルギーを有する基材を結合させるのに好適な感圧接着剤を製造するために使用できる。
試験方法
ポリアクリレート及び/又はPASを次に示す試験方法を使用して特徴付けることができる。
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)(試験A):
平均分子量M及び多分散度PDは、0.1容量%のトリフルオロ酢酸(容量%=容量パーセント)を有する溶離液THFで決定した。測定を25℃で行った。使用したプレカラムは、PSS−SDV、5μm、10Å、ID8.00mm×50mmであった。分離は、カラムPSS−SDV、5μm、10Å、また、10Å及び10Åを使用して行い、それぞれID8.00mm×300mmを有していた(1Å=10−10m)。サンプル濃度は4g/lであり、流速は1分当たり1.0mlであった。測定をPMMA基準に対して行った。
レオメーター測定(試験B)
測定を、Rheometrics Dynamic Systems社製のRDA IIレオメーターをプレートオンプレート構成で使用して実施した。測定した試験片は、8mmの直径及び1mmの厚さを有する円形試験片であった。円形試験片を厚さ1mmのキャリアなし接着シートからダイカットした。
測定条件:10rad/sで−30〜130℃の温度掃引。
180°結合強度試験(試験C):
180°結合強度は、PSTC−1に従って測定される。ポリエステルに適用されたPSAの20mm幅のストリップをHDPE又はPPプラックに適用した。PSAストリップを2kgの重りにより2回基材上にプレスした。その直後に、接着テープを300mm/分及び180°の角度で基材から除去した。PE及びPPプラックを予めアセトンで2回洗浄し、イソプロパノールで1回洗浄した。測定結果をN/cmで報告し、3回の測定値を平均した。全ての測定を標準化条件下において室温で実施した。

次の実施例は、実施例の選択が本特許出願の内容をいかなる方法でも制限すべきという意図なしに、特許出願の内容をより詳細に解明するのに役立つ。
本発明例1(重合体1):
ラジカル重合用の従来の2Lガラス製反応器に、アクリル酸8g、アクリル酸2−エチルヘキシル196g、単量体Aの混合物196g(ここで、R=R=Hであり、Rは3個の分岐性部位を有するC17アルキル鎖であり、単独重合体のガラス転移温度は−72℃である)、特殊沸点スピリット69/95 133g、アセトン133gを仕込んだ。窒素ガスを45分間にわたって撹拌しながら反応溶液に通した後に、この反応器を58℃に加熱し、そして2,2’−アゾ−ジ(2−メチルブチロニトリル)(DuPont社製Vazo67(商標))0.2gを添加した。次に、外部加熱浴を75℃に加熱し、そして反応を常にこの外部温度で実施した。1時間の反応時間後に、イソプロパノール20gを添加した。2.5時間後に、このバッチをアセトン100gで希釈した。4時間の反応時間後に、さらにVazo67(商標)0.2gを添加した。7時間の重合時間後に、バッチを特殊沸点スピリット60/95 100gで希釈し、22時間後にアセトン100gで希釈した。24時間の反応時間後に、重合を停止し、そして反応容器を室温にまで冷却した。重合体を試験方法Aにより分析した。分子量は718000g/molであった。
本発明例2(重合体2):
ラジカル重合用の従来の2Lガラス製反応器に、アクリル酸8g、単量体Aの混合物392g(ここで、R=R=Hであり、Rは3個の分岐性部位を有するC17アルキル鎖であり、単独重合体のガラス転移温度は−72℃である)、特殊沸点スピリット69/95 133g及びアセトン133gを仕込んだ。窒素ガスを45分間にわたって撹拌しながら反応溶液に通した後に、この反応器を58℃に加熱し、そしてVazo67(商標)(DuPont社製)0.2gを添加した。次に、外部加熱浴を75℃に加熱し、そして反応を常にこの外部温度で実施した。1時間の反応時間後に、イソプロパノール20gを添加した。2.5時間後に、このバッチをアセトン100gで希釈した。4時間の反応時間後に、さらにVazo67(商標)0.2gを添加した。7時間の重合時間後に、バッチを特殊沸点スピリット60/95 100gで希釈し、22時間後にアセトン100gで希釈した。24時間の反応時間後に、重合を停止し、そして反応容器を室温にまで冷却した。重合体を試験方法Aにより分析した。分子量は674000g/molであった。
比較例1(基準重合体1):
ラジカル重合用の従来の2Lガラス製反応器に、アクリル酸8g、アクリル酸イソボルニル(IBOA)192g、アクリル酸2−エチルヘキシル192g、特殊沸点スピリット69/95 133g及びアセトン133gを仕込んだ。窒素ガスを45分間にわたって撹拌しながら反応溶液に通した後に、この反応器を58℃に加熱し、そしてVazo67(商標)(DuPont社製)0.2gを添加した。次に、外部加熱浴を75℃に加熱し、そして反応を常にこの外部温度で実施した。2.5時間後に、このバッチをアセトン100gで希釈した。4時間の反応時間後に、さらにVazo67(商標)0.2gを添加した。5時間の重合時間後に、バッチをアセトン100gで希釈し、6時間後に特殊沸点スピリット60/95 100gで希釈した。24時間の反応時間後に、重合を停止し、そして反応容器を室温にまで冷却した。重合体を試験方法Aにより分析した。分子量は703000g/molであった。
比較例2(基準重合体2):
ラジカル重合用の従来の2Lガラス製反応器に、アクリル酸8g、アクリル酸ステアリル16/18(SA1618、BASF SE)120g、アクリル酸2−エチルヘキシル272g、特殊沸点スピリット69/95 133g及びアセトン133gを仕込んだ。窒素ガスを45分間にわたって撹拌しながら反応溶液に通した後に、この反応器を58℃に加熱し、そしてVazo67(商標)(DuPont社製)0.2gを添加した。次に、外部加熱浴を75℃に加熱し、そして反応を常にこの外部温度で実施した。2.5時間後に、このバッチをアセトン100gで希釈した。4時間の反応時間後に、さらにVazo67(商標)0.2gを添加した。5時間の重合時間後に、バッチをアセトン100gで希釈し、6時間後に特殊沸点スピリット60/95 100gで希釈した。24時間の反応時間後に、重合を停止し、そして反応容器を室温にまで冷却した。重合体を試験方法Aにより分析した。分子量は588000g/molであった。
樹脂及び架橋剤との配合、熱硬化:
重合体を様々な樹脂及び架橋剤と溶液の状態で撹拌しながらブレンドした。PSA混合物を、28%の固形分を有する溶液から23μmの厚さのサラン下塗りPETフィルムに塗布し、120℃で10分間乾燥させる。乾燥後の被膜重量は50g/mであった。
材料:
Foral(登録商標)85、Eastman社製のロジンエステル樹脂、85℃の軟化範囲。
Sylvares(登録商標)TP105P、有沢製作所製テルペン・フェノール樹脂、102〜108℃の間の軟化範囲。
Al(III)キレート:アセチルアセトン酸アルミニウム(III)。
結果を以下に記載する。
表1は本発明例の組成をまとめたものである:
Figure 0006513641
表2は比較例の組成をまとめたものである:
Figure 0006513641
それぞれ49質量%及び98質量%の本発明例は、ポリアクリレート中において単量体Aの高い割合を有する。49質量%のIBOAの基準重合体1は、同様に非極性成分の高い割合を有するが、この成分は、接着剤の静的ガラス転移温度を上昇させる。アクリル酸ステアリル16/18を有する基準重合体2は、長鎖であるが直鎖のアルキル基を有する単量体を含むが、これも同様にガラス転移温度を上昇させる。
比較のため及び非極性表面での結合強度(BSと略す)を試験するために、重合体の全てを2種の異なる樹脂とブレンドした。架橋剤の割合は、0.3%のアルミニウム(III)キレートで一定に保持した。tanδの測定値は、本発明例については0.38〜0.45の有利な範囲内にあり、比較例については0.20〜0.28のそれほど有利ではない範囲内にある。
以下の表3は、個々の発明例の技術的接着特性をまとめている:
Figure 0006513641
以下の表4は、個々の比較例の技術的接着特性をまとめている:
Figure 0006513641
本発明例から、接着強度は、ポリエチレン(PE)及びポリプロピレン(PP)の両方に対して、非常に高いレベルに位置していることが分かる。両基材は、約30ダイン/cmの表面張力を有するため、非極性の範囲にある。測定された接着強度は少なくとも3.5N/cmである。
対照的に、比較例1〜6は非常に弱く結合する。結合強度は、全て1N/cm未満である。さらに、接着剤は、深刻な「ガタツキ」を示す。これは、比較的高いガラス転移温度を指す。また、アクリル酸ステアリルは側鎖結晶化傾向を有する。
これに対し、本発明例は、高分岐長鎖アルキル基Rを含む単量体Aにより、多量の粘着付与樹脂を添加し、このようにして特に非極性基材に対する高い接着強度を達成することが可能であることを実証するものである。

Claims (22)

  1. 感圧接着剤であって、
    ・次のものを含む単量体混合物をベースとする少なくとも部分的に架橋されたポリアクリレート:
    (a)単量体Aとして次式:CR =C(R)(COOR)のアクリル酸エステル5〜100質量%、ここで、Rは、少なくとも2個の分岐性部位を有する16〜22個のC原子を有する分岐アルキル基であり、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され、ここで前記単量体Aの少なくとも半分が3個以上の分岐性部位を有するアルキル基R を含み、
    (b)単量体Bとして次式:CR =C(R)(COOH)のアクリル酸0〜20質量%、ここで、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され、
    (c)単量体Cとして少なくとも1個の官能基を有するオレフィン系不飽和単量体0〜30質量%、ここで、該単量体Cは該単量体A、B及びDには包含されず、及び
    (d)単量体Dとして次式:CR =C(R)(COOR)のアクリル酸エステル0〜95質量%、ここで、Rは、1〜14個のC原子を有する直鎖、単一分岐、環状又は多環式アルキル基であり、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され;並びに
    ・ポリアクリレート100質量部当たり20〜60質量部の割合で存在する少なくとも1種の粘着付与樹脂
    を含む感圧接着剤。
  2. 前記単量体AにおいてRがH又はメチルから選択され、RがHである、請求項に記載の感圧接着剤。
  3. 前記単量体Aのアルキル基Rは、側鎖が分岐性部位に結合した主鎖を有し、該側鎖の少なくとも75%が2〜4個のC原子を有する、請求項1または2に記載の感圧接着剤。
  4. 前記粘着付与樹脂が4000g/mol未満の平均分子量を有する、請求項1〜のいずれかに記載の感圧接着剤。
  5. 前記粘着付与樹脂がピネン樹脂、インデン樹脂及びロジン、またそれらの不均化物、水素化、重合化又はエステル化誘導体及び塩;脂肪族炭化水素樹脂;アルキル芳香族炭化水素樹脂;芳香族炭化水素樹脂;テルペン樹脂;テルペンフェノール樹脂;少なくとも部分的に水素化されてもよいC5及びC9炭化水素樹脂;天然樹脂;並びにそれらの組み合わせよりなる群から選択される、請求項1〜のいずれかに記載の感圧接着剤。
  6. 前記粘着付与樹脂が0℃を超えるDACPを有する、請求項1〜のいずれかに記載の感圧接着剤。
  7. 前記粘着付与樹脂が−20℃未満のDACPを有する、請求項1〜のいずれかに記載の感圧接着剤。
  8. 前記単量体DにおけるRがメチル、エチル、プロピル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ラウリル及びそれらの分岐異性体;シクロアルキル基及び多環式アルキル基(ここで、該シクロアルキル基及び多環式アルキル基は、アルキル基、ハロゲン原子又はシアノ基で置換されていてよい)並びにそれらの組み合わせよりなる群から選択される、請求項1〜のいずれかに記載の感圧接着剤。
  9. 前記単量体混合物が少なくとも80質量%の単量体Aの割合又は少なくとも80質量%の単量体A及びDの合計の割合を含む、請求項1〜のいずれかに記載の感圧接着剤。
  10. 前記粘着付与樹脂がポリアクリレート100質量部当たり少なくとも40質量部の割合で存在する、請求項に記載の感圧接着剤。
  11. 前記単量体混合物が40質量%までの単量体Aの割合を含む、請求項1〜10のいずれかに記載の感圧接着剤。
  12. 前記単量体混合物が0.01〜10質量%の単量体Bの割合及び/又は0.01〜20質量%の単量体Cの割合を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の感圧接着剤。
  13. 感圧接着剤の製造方法であって、次の工程:
    (A)単量体混合物を生成し、ここで、該単量体混合物は次のものを含む:
    (a)単量体Aとして次式:CR =C(R)(COOR)のアクリル酸エステル5〜100質量%、ここで、Rは、少なくとも2個の分岐性部位を有する16〜22個のC原子を有する分岐アルキル基であり、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され、ここで前記単量体Aの少なくとも半分が3個以上の分岐性部位を有するアルキル基R を含み、
    (b)単量体Bとして次式:CR =C(R)(COOH)のアクリル酸0〜20質量%、ここで、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され、
    (c)単量体Cとして少なくとも1個の官能基を有するオレフィン系不飽和単量体0〜30質量%、ここで、該単量体Cは該単量体A、B及びDには包含されず、及び
    (d)単量体Dとして次式:CR =C(R)(COOR)のアクリル酸エステル0〜95質量%、ここで、Rは、1〜14個のC原子を有する直鎖、単一分岐、環状又は多環式アルキル基であり、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立してH又はハロゲンから選択され;
    (B)該単量体混合物を重合してポリアクリレートを形成させ;
    (C)該ポリアクリレートと少なくとも1種の粘着付与樹脂とを混合させ、ここで、該粘着付与樹脂は該ポリアクリレート100質量部当たり20〜60質量部の割合で使用され;及び
    (D)工程(C)に従って得られた混合物を少なくとも部分的に架橋させて感圧接着剤を形成させること
    を含む方法。
  14. 工程(B)を溶媒中で実施する、請求項13に記載の方法。
  15. 追加工程(E)において溶媒を加熱により除去する、請求項14に記載の方法。
  16. 工程(C)についてのポリアクリレートを加熱によって液化する、請求項13に記載の方法。
  17. 工程(D)において架橋を紫外線の照射、電離放射線の照射、熱又はそれらの組み合わせにより行う、請求項13〜16のいずれかに記載の方法。
  18. 接着テープを製造するための請求項13〜17のいずれかに記載の方法であって、該接着テープが請求項1〜13のいずれかに記載の感圧接着剤及びキャリアを備え、該キャリアに該感圧接着剤を設ける方法。
  19. 工程(C)に従って得られた混合物を前記キャリアに塗布し、その後工程(D)で架橋することよって該キャリアに前記感圧接着剤を設ける、請求項18に記載の方法。
  20. キャリア及び請求項1〜12のいずれかに記載の感圧接着剤を含む少なくとも一つの接着剤層を備える接着テープ。
  21. 請求項1〜12のいずれかに記載の感圧接着剤の、40ダイン/cm未満の表面エネルギーを有する基材を結合させるための使用。
  22. 単量体Aとしての、次式:CR =C(R)(COOR)(式中、Rは、16〜22個のC原子を有しかつ少なくとも2個の分岐性部位を含む分岐アルキル基であり、RはH、メチル又はハロゲンから選択され、Rは、それぞれ独立にH又はハロゲンから選択される。)のアクリル酸エステルの、請求項1〜12のいずれかに記載の感圧接着剤を製造するための使用であって、
    ここで前記単量体Aの少なくとも半分が3個以上の分岐性部位を有するアルキル基R を含むことを特徴とする使用。
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