JP6668981B2 - 水性粘着剤樹脂組成物 - Google Patents
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Landscapes
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Description
しかしながら、このような方法では、重合方法が乳化重合に限定され、乳化安定性の低い組成や、比較的低分子量の重合体などには適用が困難であった。
しかしながら、このような方法では、乳化安定性は向上するものの、このエマルションから得られた粘着フィルムは界面活性剤により耐水性が低下するおそれがあった。
前記反応性高分子乳化剤(A)が、エポキシ基を有する単量体(a1)を1〜60モル%、下記一般式(1)で示される単量体(a2)を40〜99モル%含有する単量体混合物の重合体であり、
前記(メタ)アクリル系重合体(B)が、炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体(b1)を80〜99モル%、エポキシ基と架橋可能な官能基を有する単量体(b2)を1〜20モル%含有する単量体混合物の重合体であることを特徴とする水性粘着剤樹脂組成物である。
なお、本明細書において(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはメタクリレートを表す。
本発明で用いられる反応性高分子乳化剤(A)は、エポキシ基を有する単量体(a1)と、上記一般式(1)で示される単量体(a2)とを含有する単量体混合物を重合して得られる重合体である。
単量体(a1)は1種類を単独で用いても良く、2種類以上を併用しても良い。
式中、XおよびYはそれぞれ独立してHまたはCH3を示し、XとYは同じであっても異なっていてもよい。
ZはHまたは炭素数18以下、好ましくは1〜10、特に好ましくは1〜4のアルキル基であり、炭素数18以下のアルキル基としては、例えば、メチル(CH3)、エチル、イソプロピル、ブチルなどが挙げられる。Zとしては、工業的な入手のしやすさから、HまたはCH3であることが好ましい。
nは2〜90であり、好ましくは3〜70、特に好ましくは4〜60である。nが小さすぎると、得られる共重合体の親水性が低くなり水性粘着剤樹脂組成物の保管安定性が低下するおそれがある。また、nが大きすぎると、水性粘着剤樹脂組成物から形成される粘着剤樹脂層の耐水性が低下するおそれがある。
単量体(a2)は1種類を単独で用いても良く、2種類以上を併用しても良い。
また、単量体混合物における単量体(a2)の含有量は、40〜99モル%であり、好ましくは60〜97モル%であり、特に好ましくは70〜95モル%であり、さらに好ましくは80〜90モル%である。
したがって、エポキシ基を有する単量体(a1)および単量体(a2)の合計含有量を100モル%とした場合、単量体混合物におけるエポキシ基を有する単量体(a1)と単量体(a2)との含有比率は、1/99〜60/40であり、好ましくは3/97〜40/60、特に好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは10/90〜20/80である。
単量体混合物におけるエポキシ基を有する単量体(a1)および単量体(a2)の含有量を上記範囲とすることで、水性粘着剤樹脂組成物の保管安定性と、水性粘着剤樹脂組成物から形成される粘着剤樹脂層の耐水性を両立することができる。
本発明における反応性高分子乳化剤(A)は、エポキシ基を有する単量体(a1)および単量体(a2)を少なくとも含有する単量体混合物を例えばラジカル重合させることにより得られる。重合は公知の方法で行うことができる。例えば、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などが挙げられるが、重量平均分子量を後記の範囲内に調整しやすいという面で、溶液重合が好ましい。
重合開始剤の使用量は、用いる単量体の組み合わせや、反応条件などに応じて適宜設定することができる。
なお、重合開始剤を投入するに際しては、例えば、全量一括仕込みしてもよいし、一部を一括仕込みして残りを滴下してもよく、全量を滴下してもよい。また、前記単量体とともに重合開始剤を滴下すると、反応の制御が容易となるので好ましく、さらに単量体滴下後も重合開始剤を添加すると、残存単量体を低減できるので好ましい。
重合溶媒に対する単量体混合物の濃度は、10〜60質量%が好ましく、特に好ましくは20〜50質量%である。単量体混合物の濃度が低すぎると、単量体が残存しやすく、得られる重合体の分子量が低下するおそれがあり、濃度が高すぎると発熱を制御し難くなるおそれがある。
重合時間は、重合開始剤の種類と重合温度に依存し、例えば、重合開始剤としてジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネートを使用し、重合温度を70℃として重合する場合であれば、重合時間は6時間が適当である。
なお、反応性高分子乳化剤(A)の重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
本発明で用いられる(メタ)アクリル系重合体(B)は、炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体(b1)と、エポキシ基と架橋可能な官能基を有する単量体(b2)とを含有する単量体混合物を重合して得られる重合体である。
このような(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレートなどを挙げることができる。これらの単量体は1種類を単独で用いても良く、2種類以上を併用しても良い。
このような単量体(b2)としては、具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロへキシルメチル(メタ)アクリレート、(3−エチルオキセタン−3−イル)メチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2−イソシアナトエチルなどを挙げることができる。これらの単量体は1種類を単独で用いても良く、2種類以上を併用しても良い。
また、単量体混合物におけるエポキシ基と架橋可能な官能基を有する単量体(b2)の含有量は、1〜20モル%であり、好ましくは2〜10モル%である。
したがって、単量体混合物における(メタ)アクリル酸エステル(b1)およびエポキシ基と架橋可能な官能基を有する単量体(b2)の合計含有量を100モル%とした場合、単量体混合物における(メタ)アクリル酸エステル(b1)とエポキシ基と架橋可能な官能基を有する単量体(b2)との含有比率は、80/20〜99/1であり、好ましくは90/10〜98/2である。
単量体混合物における(メタ)アクリル酸エステル(b1)の含有量が多すぎると、水性粘着剤樹脂組成物から形成される粘着剤樹脂層の耐水性が低下するおそれがあり、含有量が少なすぎると、粘着剤樹脂層の粘着性が低下するおそれがある。
なお、重合方法については、上述の反応性高分子乳化剤(A)を製造する方法と同様であるため、説明を割愛する。
なお、(メタ)アクリル系重合体(B)の重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定することができる。
本発明の水性粘着剤樹脂組成物は、反応性高分子乳化剤(A)と(メタ)アクリル系重合体(B)を含有し、反応性高分子乳化剤(A)と(メタ)アクリル系重合体(B)との質量比(反応性高分子乳化剤(A)/(メタ)アクリル系重合体(B))が1/99〜30/70であり、好ましくは5/95〜20/80である。
本発明の水性粘着剤樹脂組成物は、通常、水をさらに含有する。かかる水としては、例えば、水道水、工業用水、脱イオン水が挙げられる。
また、水性粘着剤樹脂組成物における固形分濃度は、乳化安定性の面で、30〜90質量%が好ましく、特に好ましくは40〜85質量%であり、さらに好ましくは45〜80質量%である。
粘着付与剤としては、例えば、ガムロジンやウッドロジン等のロジン類、ロジンエステルや部分マレイン化ロジン等のロジン誘導体、ピネン樹脂やジシクロペンタジエン系樹脂等の石油系樹脂が挙げられる。
硬化剤としては、架橋可能な官能基の種類に応じて公知のエポキシ樹脂用硬化剤を使用することができる。具体的には、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、フェニレンジアミン、ペンタエチレンヘキサミン、テトラエチレンペンタミン、トリエチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、メタキシレンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルネンジアミンなどのアミン類、ポリカルボン酸類、ポリカルボン酸無水物類、フェニルイミダゾールなどのイミダゾール類、ポリメルカプタン類、ポリアミド樹脂、ジシアンジアミド類、アジピン酸ジヒドラジドなどのジヒドラジド類等が挙げられる。
硬化剤の含有量は、水性粘着剤樹脂組成物の固形分100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、特に好ましくは1〜10質量部である。
添加剤としては、可塑剤、防腐剤、防錆剤、凍結溶融安定剤、顔料、着色剤、充填剤、濡れ剤、消泡剤、紫外線吸収剤などが挙げられる。
本発明の水性粘着剤樹脂組成物は、例えば、建材に関わる広範な用途に使用することができ、具体的には、コンクリート、セメントモルタル、各種金属、皮革、ガラス等の材料に対する接着剤として使用することができる。本発明の水性粘着剤樹脂組成物は、乳化安定性に優れるとともに、本発明の水性粘着剤樹脂組成物から得られる粘着剤樹脂層が耐水性に優れていることから、特に屋外用の接着剤として用いることが好ましい。
実施例および比較例にて使用した単量体の名称と略号を下記に示す。
GMA:グリシジルメタクリレート
M−100:3,4- エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート
PME−200:メトキシポリエチレングリコール#200メタクリレート:一般式(1)においてX=CH3、Y=H、Z=CH3、n=4
PME−1000:メトキシポリエチレングリコール#1000メタクリレート:一般式(1)においてX=CH3、Y=H、Z=CH3、n=23
PLE−1300:ラウロキシポリエチレングリコール#1300メタクリレート:一般式(1)においてX=CH3、Y=H、Z=C12H25、n=30
AN:アクリロニトリル
MAA:メタクリル酸
BA:n−ブチルアクリレート
EHA:2−エチルヘキシルアクリレート
<反応性高分子乳化剤(A−1)>
撹拌機、温度計、冷却器、滴下ロートおよび窒素導入管を取り付けた1Lセパラブルフラスコにイソプロパノール200gを仕込み、窒素置換により窒素雰囲気下とした。GMA(製品名:ブレンマーG(日油(株)製))14.6gとPME−200(製品名:ブレンマーPME−200(日油(株)製))56.8g、PME−1000(製品名:ブレンマーPME−1000(日油(株)製))228.7gを混合した単量体混合物、およびイソプロパノール100gとジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(製品名:パーロイルTCP(日油(株)製))10gを混合した重合開始剤溶液をそれぞれ調製した。
反応容器内を70℃まで昇温し、単量体溶液および重合開始剤溶液を同時にそれぞれ3時間かけて滴下した。その後、70℃で3時間反応させた。ついで、60℃減圧下で180分かけ脱溶剤することで、重量平均分子量24,600の反応性高分子乳化剤(A−1)を得た。重量平均分子量は下記条件により測定した。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の条件により反応性高分子乳化剤の重量平均分子量を求めた。
装置:東ソー(株)社製、HLC−8220
カラム:shodex社製、LF−804
標準物質:ポリエチレングリコール
溶離液:THF(テトラヒドロフラン)
流量:1.0ml/min
カラム温度:40℃
検出器:RI(示差屈折率検出器)
<反応性高分子乳化剤(A−2)>
合成例1の単量体混合物を、GMAを15.3g、PME−200を44.4g、PME−1000を237.6g、アクリロニトリル(製品名:アクリロニトリル(キシダ化学(株)製)を2.7g混合した単量体混合物に変更したこと以外は、合成例1と同様の手法で、重量平均分子量24,000の反応性高分子乳化剤(A−2)を得た。
<反応性高分子乳化剤(A−3)>
合成例1の単量体混合物を、M−100(製品名:サイクロマーM−100((株)ダイセル製)を2.8g、PME−200を15.9g、PME−1000を144.6g、PLE−1300(製品名:ブレンマーPLE−1300(日油(株)製))を136.5g混合した単量体混合物に変更したこと以外は、合成例1と同様の手法で、重量平均分子量27,100の反応性高分子乳化剤(A−3)を得た。
<反応性高分子乳化剤(A−4)>
合成例1の単量体混合物を、PME−200を60.0g、PME−1000を240.0g混合した単量体混合物に変更したこと以外は、合成例1と同様の手法で、重量平均分子量23,800の反応性高分子乳化剤(A−4)を得た。
<反応性高分子乳化剤(A−5)>
合成例1の単量体混合物を、GMAを240.0g、PME−200を60.0g、PME−1000を0g混合した単量体混合物に変更したこと以外は、合成例1と同様の手法で、重量平均分子量30,800の反応性高分子乳化剤(A−5)を得た。
<(メタ)アクリル系重合体(B)>
撹拌機、温度計、冷却器、滴下ロートおよび窒素導入管を取り付けた1Lセパラブルフラスコにメチルエチルケトン200gを仕込み、窒素置換により窒素雰囲気下とした。MAA(製品名:MAA((株)クラレ製))を174.0g、BA(製品名:アクリル酸ブチル((株)日本触媒製))を116.1g、EHA(製品名:アクリル酸2エチルヘキシル((株)日本触媒製))を116.8g混合した単量体混合物、およびメチルエチルケトン100gとt−ブチルパーオキシネオデカノエート(製品名:パーブチルND(日油(株)製))5. 0gを混合した重合開始剤溶液をそれぞれ調製した。
反応容器内を75℃まで昇温し、単量体溶液および重合開始剤溶液を同時にそれぞれ3時間かけて滴下した。その後、75℃で3時間反応させた。ついで、75℃減圧下で180分かけ脱溶剤することで、重量平均分子量58,900の(メタ)アクリル系重合体(B)を得た。
なお(メタ)アクリル系重合体(B)の組成は、(メタ)アクリル酸エステル単量体(b1)(BAおよびEHA)が90モル%、エポキシ基と架橋可能な官能基を有する単量体(b2)(MAA)が10モル%である。
(メタ)アクリル系重合体(B)70部とトルエン50部を混合し、さらに反応性高分子乳化剤(A−1)30部を加え80℃で撹拌した。この混合物にイオン交換水100部を添加し、1時間撹拌した後、減圧することでトルエンを留去し、固形分50%の水性粘着剤樹脂組成物を得た。得られた水性粘着剤樹脂組成物の乳化安定性、耐水性、粘着性の評価を下記の条件で行った。
50mLスクリュー管に水性粘着剤樹脂組成物を30g入れ、23℃で7日間放置した。放置後の状態を目視で観察し、以下の基準にて評価した。
○:均一な乳化状態を維持しているもの
△:わずかに分離がみられるもの
×:分離または沈殿しているもの
評価が「○」のものを合格とした。
耐水性を全光線透過率および密着性にて評価した。
・全光線透過率
水性粘着剤樹脂組成物を乾燥膜厚25μmになるように5cm×5cmのポリエステル(PET)フィルムに塗布し、100℃で1時間乾燥させ試験片を作製した。
得られた試験片を23℃でイオン交換水に1時間浸漬し、浸漬前後の粘着剤樹脂層の全光線透過率を、日本電色工業(株)製ヘイズメーターNDH−5000を用いて測定した。
◎:全光線透過率変化が1%未満
○:全光線透過率変化が1%以上5%未満
△:全光線透過率変化が5%以上10%未満
×:全光線透過率変化が10%以上
評価が「◎」および「○」のものを合格とした。
水性粘着剤樹脂組成物を乾燥膜厚25μmになるように5cm×5cmのポリエステル(PET)フィルムに塗布し、100℃で1時間乾燥させ試験片を作製した。
得られた試験片を23℃でイオン交換水に1時間浸漬し、目視および触指にて浸漬後の粘着剤樹脂層の密着性を以下の基準にて評価した。
◎:目視で剥がれ・浮きがなく、触指でも剥がれがないもの
○:目視で剥がれ・浮きがなく、触指でわずかに剥がれが生じるもの
△:目視で剥がれ・浮きがわずかに認められるもの、触指で剥がれが生じるもの
×:目視で剥がれ・浮きが認められるもの
評価が「◎」および「○」のものを合格とした。
水性粘着剤樹脂組成物(固形分換算100部)に硬化剤としてジベンジルアミンを4部配合し、バーコーターにて乾燥膜厚25μmになるようにポリエステル(PET)フィルムに塗布し、100℃で1時間乾燥させた。
得られたシートを幅25mmに切断し、被着体のポリエステルフィルムに貼り合せ、23℃で1時間保管後、180°剥離テストを引っ張り速度300mm/分で行い粘着力(N/25mm)を測定した。
(メタ)アクリル系重合体(B)を90部に、反応性高分子乳化剤(A−1)を10部に変更したこと以外は、実施例1と同様の手法で固形分50%の水性粘着剤樹脂組成物を得た。得られた水性粘着剤樹脂組成物の乳化安定性、耐水性、粘着性の評価を実施例1の条件で行った。
(メタ)アクリル系重合体(B)を95部に、反応性高分子乳化剤(A−1)を(A−2)5部に変更したこと以外は、実施例1と同様の手法で固形分50%の水性粘着剤樹脂組成物を得た。得られた水性粘着剤樹脂組成物の乳化安定性、耐水性、粘着性の評価を実施例1の条件で行った。
(メタ)アクリル系重合体(B)を90部に、反応性高分子乳化剤(A−1)を(A−3)を10部に変更したこと以外は、実施例1と同様の手法で固形分50%の水性粘着剤樹脂組成物を得た。得られた水性粘着剤樹脂組成物の乳化安定性、耐水性、粘着性の評価を実施例1の条件で行った。
(メタ)アクリル系重合体(B)を95部に、反応性高分子乳化剤(A−1)を(A−3)5部に変更したこと以外は、実施例1と同様の手法で固形分50%の水性粘着剤樹脂組成物を得た。得られた水性粘着剤樹脂組成物の乳化安定性、耐水性、粘着性の評価を実施例1の条件で行った。
(メタ)アクリル系重合体(B)を90部に、反応性高分子乳化剤(A−1)を(A−4)10部に変更したこと以外は、実施例1と同様の手法で固形分50%の水性粘着剤樹脂組成物を得た。得られた水性粘着剤樹脂組成物の乳化安定性、耐水性、粘着性の評価を実施例1の条件で行った。
(メタ)アクリル系重合体(B)を90部に、反応性高分子乳化剤(A−1)を(A−5)10部に変更したこと以外は、実施例1と同様の手法で固形分50%の水性粘着剤樹脂組成物を得た。得られた水性粘着剤樹脂組成物の乳化安定性、耐水性、粘着性の評価を実施例1の条件で行った。
(メタ)アクリル系重合体(B)を90部に、反応性高分子乳化剤(A−1)をSLS(ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、製品名:パーソフトEF,日油(株)製)10部に変更したこと以外は、実施例1と同様の手法で固形分50%の水性粘着剤樹脂組成物を得た。得られた水性粘着剤樹脂組成物の乳化安定性、耐水性、粘着性の評価を実施例1の条件で行った。
エポキシ基を有する単量体(a1)の含有量が多すぎる単量体混合物から調製された反応性高分子乳化剤(A−5)を用いた比較例2では、乳化安定性に劣っていた。
反応性高分子乳化剤(A)に代えて従来の乳化剤(SLS)を用いた比較例3では、粘着剤樹脂層の耐水性が劣っていた。
Claims (1)
- 反応性高分子乳化剤(A)と(メタ)アクリル系重合体(B)とを含有し、反応性高分子乳化剤(A)と(メタ)アクリル系重合体(B)との質量比が1/99〜30/70であり、
前記反応性高分子乳化剤(A)が、エポキシ基を有する単量体(a1)を1〜60モル%、下記一般式(1)で示される単量体(a2)を40〜99モル%含有する単量体混合物の重合体であり、
前記(メタ)アクリル系重合体(B)が、炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体(b1)を80〜99モル%、エポキシ基と架橋可能な官能基を有する単量体(b2)を1〜20モル%含有する単量体混合物の重合体であることを特徴とする水性粘着剤樹脂組成物。
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