JPH04227673A - 低電圧電子線硬化性エラストマーベース感圧接着テープ - Google Patents

低電圧電子線硬化性エラストマーベース感圧接着テープ

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JPH04227673A
JPH04227673A JP3088264A JP8826491A JPH04227673A JP H04227673 A JPH04227673 A JP H04227673A JP 3088264 A JP3088264 A JP 3088264A JP 8826491 A JP8826491 A JP 8826491A JP H04227673 A JPH04227673 A JP H04227673A
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David J Yarusso
デイビッド・ジェイムズ・ヤルッソ
Daniel C Munson
ダニエル・チャールズ・マンソン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放射線分解性基材上に存
在するエラストマーベース接着剤組成物を制限された低
い電圧の電子線を照射することにより架橋して製造され
た感圧接着剤テープに関する。驚くべきことに、所望の
接着および裏地特性のバランスがよく、従来の電子線照
射技術では得られなかった特性が得られる。
【0002】
【従来の技術およびその課題】感圧接着剤に用いられる
ポリマーを硬化または架橋するために電子線を照射する
こと、すなわち電圧により加速された電子線を用いるこ
とは知られている。例えば、米国特許第2,956,9
04号には剪断特性を改良するために高いエネルギーの
電子線を照射して感圧接着剤を架橋または硬化すること
が記載されている。照射線硬化と通常の硫黄硬化との違
いは、粘着性を失わずに高い剪断特性を有すること、お
よび接着剤中に硫黄化合物が存在することによる淡く着
色された表面への汚れがないことに存する。この特許に
記載されている照射は1000KVで操作された共鳴ト
ランスによって駆動されたカソード線チューブから放出
される高エネルギーの電子である。この特許中には低い
電圧の照射を用いる旨の記載はない。また、所望のレベ
ルの性能を得るために感圧接着剤を架橋するのに必要な
投与量(0.5〜10.0メガラッド)で電子線を照射
することは感圧接着テープを形成するために通常用いら
れている種々の裏地、例えばセルロースベース裏地(例
えば、紙または綿布)、ポリプロピレンフィルム、ポリ
塩化ビニルフィルムおよびポリテトラフルオロエチレン
フィルムに損傷を与えることも知られている。
【0003】米国特許第4,246,297号には照射
線感応形基材上の被膜を硬化するため電子線を限定的に
調整することが記載されている。この特許には温度感応
性ウェブ、例えば紙、プラスチック上の感圧接着剤を硬
化するのに効果的な電子線エネルギーとして50〜30
0キロエレクトロンボルトで0.5から5メガラッドの
照射量であることが記載されている。この特許の電子線
エネルギーは加速電位と電子線が種々の物質を通って硬
化すべき被膜上に達するまでのエネルギーロスとの組み
合わせによって制御することが記載されている。その被
膜に達するまでの物質の層は例えば、電子銃の高い真空
度のチャンバーと大気とを分離するホイルウインドー(
foil  window)、このホイルと硬化すべき
サンプルとの間の窒素ガス層および硬化すべき被膜上の
カバー被膜が挙げられている。
【0004】この特許には基材(例えば、テープ裏地)
の最小の照射を確保しながら被膜の実質上均一な電子線
硬化を達成する方法が開示されている。しかしながら、
そこに記載されている実施例では、硬化すべき被膜の前
面の照射量と後面の照射量の比率、すなわち被膜/裏地
界面において、5:1であることが示されている。我々
は、そのような接着剤の厚さ方向における照射量の変化
は感圧接着剤被膜にとって容認し得ないものであること
がわかった。何故ならば、基材からテープを剥がしたと
きに、接着剤の密着不良が起こり、接着剤不必要に基材
上に残存する。感圧接着剤は接着剤の厚さ全体をかなり
均一に硬化する必要がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は照射分
解性裏地とその上に存在する少なくとも一つの電子線架
橋性エラストマーベースの感圧接着層からなる感圧接着
テープであって、該感圧接着剤が接着剤層中での照射減
量が約40%以下でかつ該裏地が受ける平均照射量が接
着剤が受ける平均照射量の約80%以下なるような電圧
で加速された電子線に、接着剤中のゲル含有量がエラス
トマーの少なくとも約20重量%になるのに十分な電子
線エネルギー照射量で照射されて架橋したことを特徴と
する感圧接着テープを提供する。
【0006】この方法において、電子線照射硬化システ
ムにおいてこれまで得られたテープで見られない特性の
バランスが見られる。
【0007】特性のバランスは電子線に照射することに
よる裏地の潜在的な劣化に対してバランスを保持した接
着特性に関係する。電圧の狭い範囲(narrow w
indow)がこのバランスを達成し所望の特性を有す
る生産物を得ることがわかった。
【0008】本発明の感圧接着テープはエラストマーベ
ース感圧接着剤が塗布された照射線分解性裏地からなる
。剥離被膜を必要に応じて反対側に塗布してもよく、ま
た分離剥離ライナーを用いてもよい。接着剤は典型的に
は1またはそれ以上の電子線硬化性エラストマー、1ま
たはそれ以上の粘着性樹脂と、必要に応じて充填剤およ
び酸化防止剤を含む。使用し得る不飽和エラストマーの
例としては天然ゴム、合成ポリイソプレン、ポリブタジ
エン、スチレン/ブタジエンゴム(SBR)および上記
エラストマーの1つがブロックの1つを構成するブロッ
ク共重合体、例えばエチレン/イソプレン/スチレント
リブロックまたはスターブロックポリマー、並びにアク
リルおよびシリコーンゴムが挙げられる。
【0009】粘着性樹脂は感圧接着剤性の製造において
公知のものであり、例えばポリテルペン、合成炭化水素
樹脂、ロジンおよびロジン誘導体(e.q.ロジンエス
テル)が挙げられる。酸化防止剤も同様に公知であり、
例えばフェノールタイプ(例えば、2,4−ジ(t−ア
ミル)ヒドロキノン)およびジチオカルバメートタイプ
(例えば、ジチオブチルカーバメート亜鉛)が挙げられ
る。種々の充填剤が用いることができ、例えば酸化亜鉛
、シリカ、カーボンブラックおよび炭酸カルシウムが例
示される。
【0010】接着剤は裏地に公知の方法、例えば溶剤キ
ャスティング、ラテックスキャスティング、接着剤のフ
ィルムへのカレンダーの後裏地へのラミネート化および
接着剤の裏地への押し出しまたはホリトメルト塗装が挙
げられる。本発明のテープに有用な接着剤の厚さはこの
分野において通常用いられているものであり、例えば約
15〜約75μmである。
【0011】本発明のテープの裏地は放射線分解(劣化
)性のものであり、例えば紙、含浸紙、ビニルフィルム
、セルロースベースの不織布または織布、ポリプロピレ
ンベースの不織布、ポリプロピレンフィルムおよびポリ
テトラフルオロエチレンフィルムが挙げられる。
【0012】裏地の裏面、すなわち接着剤を有しない側
はテープのロールから取り外すのを容易にするために剥
離物質で予め被覆されていてもよい。さらに、接着剤が
塗布される裏地の側をプライマー物質で処理または被覆
して、裏地に対する接着剤の結合を向上してもよい。
【0013】被覆されたテープは接着剤側から電子線に
照射して、接着剤中のエラストマーを適当に架橋し、接
着剤の流れ抵抗性を適度に与える。正確な架橋度は特定
のテープ構造および用途に応じて変化するが、一般的に
は本発明のテープは少なくとも20%のエラストマーが
以下のゲル含有量によって不溶性になる点にまで架橋す
る。
【0014】本発明のテープの接着および裏地特性の特
徴的なバランスは電圧の制御、すなわち電子線の加速電
位をおどろくほど狭い範囲にコントロールすることによ
り達成できる。多くの実際のテープ構造においては狭い
電圧範囲、すなわち広くても75〜175KVの範囲に
するのが好適である。
【0015】有用な電圧の範囲は接着剤および裏地の厚
さ、並びに接着剤サンプル上に達するまでのビームエネ
ルギーの減衰に依存する。
【0016】本発明では、加速電位が接着剤の後面での
照射量が前面での照射量の60%以上、好ましくは70
%以上であるような高さでなければならない。
【0017】いいかえれば、接着剤層中での照射減量が
約40%以下、好ましくは30%以下である。
【0018】接着剤の適当な硬化を可能にし、裏地の劣
化または損傷を実質的に減少するために、接着剤が受け
ている平均照射量の80%より高い照射量でなく、好ま
しくは60%以下の照射量が裏地においてなければなら
ない。
【0019】
【実施例】前記2つの条件が以下の実施例においてより
詳細に記載されている。
【0020】上述の電圧の範囲内において、約12メガ
ラッド以下の照射量が有用であることがわかった。12
メガラッドを越えると、電圧が正確に選択されていても
、裏地は許容し得ないほど劣化するであろう。
【0021】上記電圧範囲を示すために、以下の表1が
作成された。これらのケースの各々において、12.5
μmの厚さのチタニウムホイルウインドーが存在する。 チタニウム濃度は4.51g/cm3であった。ホイル
ウインドーと接着剤表面との間の窒素空間は19mmで
、1.25×10−3g/cm3の密度であった。接着
剤密度は1.0g/cm3であり、裏地密度は0.78
g/cm3(通常の含浸紙マスクテープ裏地の特性)を
有した。
【0022】
【表1】   接着剤厚    裏地厚    絶対最小    
好適最小    好適最高    絶対最高     
                   電位    
    電位        電位        電
位   (μm)      (μm)      (
KV)      (KV)      (KV)  
    (KV)   12.7    50.8  
    85        90      100
      114   76.2  152    
    128      134      153
      172
【0023】実施例1〜4   本発明の条件による感圧接着テープの電子線硬化の
値を示すために、一連のテープ実施例を調製した。この
すべてにおいて、感圧接着剤の組成は表2に示す。ゴム
成分を常套の2本ロールミルで混練し、酸化亜鉛および
酸化防止剤を加えて混練した。ミルベースおよび接着樹
脂を次いでヘプタン中に溶解し、米国特許2,410,
078(この記載をここに挿入する)に記載の紙マスキ
ングテープ裏地上に被覆した。紙裏地は米国特許2,6
07,711および3,502,497によって示され
る如き剥離被膜で被覆されている。接着剤を3種類の厚
さに塗布し、ESI「エレクトロカーテン(Elect
rocurtain)」機械で加速電位100〜170
KVを10KVづつ増大して、5メガラッドの照射量で
照射した。この照射量を与えるのに必要な電流はファー
ウエストテクノロジー社(Far West Tech
nologies, Inc.)から放射線発色染料を
含む薄い(8μm)ナイロンチップを用いて線量測定す
ることにより決定した。このチップは非常に薄いので必
要な電圧のすべてにおいて均一に照射されている。接着
剤層の厚さは2組のテープをサンドイッチして、トータ
ルの厚さを計り、裏地の厚さの2倍を減じて2で割るこ
とにより測定した。
【0024】前述の基準による最適な電圧の範囲を表3
に示す。
【0025】紙裏地の劣化はMITホールディング・エ
ンデュアランス・テスト(FoldingEndura
nce Test)において破断したサイクルの回数に
よって示される可撓性の減少によって測定した。テスト
はピッツバーク州ウイロウグローブ(Willow G
rove)のチニアス・オルセン・テスティング・マシ
ン社(Tinius Olsen TestingMa
chine Company)によって製造されたMI
Tフレックス・テスター・モデル#1(Flex Te
ster Model #1)上の0.5インチ(1.
25cm)幅のストリップのテープ上で行った。
【0026】接着剤の架橋は接着剤ゲル含有量および膨
潤率によって測定した。実施例のゲル含有量はテープの
切片をトルエン中で24時間浸漬して架橋していない接
着剤の部分を抽出し、抽出したサンプル中のゲル化ゴム
の量を測定し、ゴム以外架橋しないのでその量を接着剤
組成中のゴムの量によって割ることにより計算した。
【0027】膨潤率はテープサンプルをトルエン中で2
4時間浸漬し、サンプルから過剰の溶媒を吸い取り、膨
潤ゲル量と乾燥ゲル量の比を計算することによって膨潤
の量を決定した。またゲルが裏地に引っ付いたまま残る
かどうかでも判断した。
【0028】5メガラッドの照射量を説明する。表5か
らこれらの接着剤のゲル含有量がゴムの約60%であり
、これは有用なゲル含有量の範囲に含まれていることが
わかる。表6および7は加速電位が本発明による下限よ
りも少ないときに、接着剤が裏地側で硬化が悪いことを
示す。これは接着剤の硬化部分(ゲル)が裏地に付着す
る(表7)の事実からわかる。これは裏地に近い層が可
溶性で、しかも硬化接着剤の平均膨潤率が高い電圧(表
6)での限定値よりも高いことから分かる。膨潤率は平
均架橋密度の指標でもある。膨潤率が高ければ高いほど
、架橋濃度が低い。一方、本発明によって与えられた上
限よりも高い電圧では、裏地特性が容認できないほど悪
くなる。これは表4に示されている。MITフレックス
寿命が約300サイクルよりも少ないときには、紙裏地
が非常に脆く、テープを密着表面から急速に剥がすとき
に敗れる傾向にある。
【0029】実施例25−42   同じようなテープ構造を用いて同じ試験を電圧を選
択し、投与量を変えることによって行った。ゲル含有量
およびMITフレックスをそれぞれ表8および表9に示
す。この特定の接着剤システムにとって、有用な範囲の
ゲル含有量(20%以上)を達成するには、2メガラッ
ド以上の照射量を用いることが必要であることがわかる
。 しかしながら、12メガラッドの照射量は本発明の最適
な電圧範囲内にあったとしても、裏地特性は悪くなる。 したがって、本発明にとって最高の照射範囲並びに限定
された電圧範囲が存在する。
【0030】実施例43−45   接着剤の厚さ34μm、100KV、125KVお
よび175KVの電圧に照射し、3メガラッドの照射量
でテープサンプルを調製した。次いで、テープを巻き付
け、ロールからテープを剥がすのに必要な力をテープの
末端をはかりに付着し、1分間に90インチ(228.
6cm/分)の速さでテープを引くことにより測定した
。 剥がし力をニュートン/cmで測定し、データを表10
に示す。約3N/cmより少ない剥がし力、好ましくは
2.5N/cmより少ない剥がし力が必要である。17
5KVで、剥がし力が非常に悪くなる。
【0031】以下の実施例はこれらの限定の範囲内で操
作することによりユニークな、機能的に重要な性能を有
するテープが得られることを示す。
【0032】実施例46   表2に記載した接着剤を前記含浸紙裏地上に塗装厚
34μmで塗装し、125KVで10メガラッドの照射
量でESI「エレクトロカーテン」プロセッサーで照射
した。本発明の方法に従って接着剤後面と前面との照射
量の比が0.87および平均裏地照射量と平均接着剤照
射量の比が0.55であった。得られたテープはMIT
フレックステストにより平均フレックス寿命317サイ
クルを有し、265゜Fで放置し暖かい内に剥がした後
の塗装パネルからの接着剤層への移行はなかった。テー
プの裏面からの剥がし接着力をテープの一端を硬い表面
に2kgハードゴムローラーで付着することにより測定
した。テープの第2のストリップを第1のストリップの
裏面に同様の方法で接着力をはかりをテープの一端に付
着し、90インチ/分(228.6cm/分)の速さで
180゜の角度で引っ張ることにより測定した。剥がし
接着力は1.2N/cmであった。一般的に、望まれる
剥がし力は約2.0N/cm以下である。
【0033】比較例1   実施例10の構造を175KVで10メガラッドの
照射量で照射した。裏面と表面との照射量の比は1.0
6であった。接着剤の照射量と裏地の照射量との比はこ
の条件下で0.99であった。テープは平均フレックス
寿命がたった53サイクルしかなかったが、塗装パネル
から265゜Fできれいに剥がれた。剥がし接着力は2
.5N/cmであり、マスキングテープとしては許容で
きないものである。
【0034】比較例2   実施例10の構造を100KVで10メガラッドの
照射量で操作した。後面と前面との照射量の比は0.5
3であり、裏地と接着剤層との照射量の比は0.13で
あった。このテープはフレックス寿命430サイクルお
よび剥がし接着力1.2N/cmを有したが、テープを
265゜Fで剥がしたときに塗装パネルから接着剤が塗
装パネルへ移行した。これは接着剤の後面の不十分な硬
化によるものと推定される。
【0035】
【表2】   成分                     
                         
    重量部  リフ゛ト゛スモークト゛シート(R
ibbed smoked sheet)天然ゴム  
           50  アメリポール「シンポ
ール」1011A(SBR)            
  50  Exxonから市販の「エスコレッズ」1
304粘着剤            50  酸化亜
鉛                        
                        1
2.5  グッドイヤーから市販の酸化防止剤「ウイン
グステイ」L        1.0
【0036】
【表3】                 実施例構造の厚さお
よび電圧範囲  接着剤厚     絶対最小    
好適最小    好適最高    絶対最高     
          電位        電位   
     電位        電位   (μm) 
       (KV)      (KV)    
  (KV)      (KV)    14.5 
       87        92      
119       135  36.6      
105      111      129    
   146  73.2      126    
  133      145       162

0037】
【表4】         MITフレックス寿命(サイクル)と
接着剤厚さおよび加速電位             
              被膜厚(μm)    
  KV            14.5     
 36.6      73.2      100 
         678        635  
      602      110       
   359        585        
614      120          355
        365        531   
   130          243      
  334        402      140
          233        277 
       425      150      
    150        171       
 346      160          12
4        188        275  
    170            76    
    190        231
【0038】
【表5】           ゲル含有量(エラストマーの%)
と接着剤厚および加速電位             
              被膜厚(μm)    
  KV            14.5     
 36.6      73.2      100 
         35.4      21.9  
    14.9      110        
  44.0      45.0      28.
4      120          53.3 
     59.6      52.9      
130          54.8      51
.9      55.8      140    
      56.8      51.7     
 68.8      150          6
1.0      56.6      59.3  
    160          61.4    
  45.1      57.7      170
          58.6      58.4 
     57.8
【0039】
【表6】               膨潤率と接着剤厚および
加速電位                     
      被膜厚(μm)      KV    
        14.5      36.6   
   73.2      100         
     83        108       
 100      110            
  67        109        10
8      120              4
4          78          85
      130              37
          51          90 
     140              40 
         46          78  
    150              35  
        40          61   
   160              33   
       57          51    
  170              35    
      37          49
【0040
【表7】        フローティングまたは接着(+)ゲルと
接着剤厚および加速電位              
             被膜厚(μm)     
 KV            14.5      
36.6      73.2      100  
           +            −
            −      110   
          +            − 
           −      120    
         +            +  
          −      130     
        +            +   
         +      140      
       +            +    
        +      150       
      +            +     
       +      160        
     +            +      
      +      170         
    +            +       
     +
【0041】
【表8】         ゲル含有量(エラストマーの%)と接
着剤層厚および照射量               
            被膜厚(μm)  厚さ  
              14.5      3
6.6      73.2  使用KV      
      110        125     
   135  照射量   (MRad):  0.5        6  
          3            1 
            2.0      22  
        31          33   
            4.0      34  
        44          48   
          6.0      33    
      53          55     
        8.0      56      
    57          63       
    12.0      66         
 69          71
【0042】
【表9】         MITフレックス寿命(サイクル)と
接着剤層厚および照射量              
             被膜厚(μm)  厚さ 
               14.5      
36.6      73.2  使用KV     
        110        125   
     135  照射量   (MRad):  0.5    600    
    580        520       
      2.0    591        6
41        584            
   4.0    394        557 
       490             6.
0    538        361      
−332             8.0    3
67        376        300 
          12.0    303    
    200        262
【0043】
【表10】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  放射線分解性裏地とその上に存在する
    少なくとも一つの電子線架橋性エラストマーベースの感
    圧接着層からなる感圧接着テープであって、該感圧接着
    剤が接着剤層中での照射減量が約40%以下でかつ該裏
    地が受ける平均照射量が接着剤が受ける平均照射量の約
    80%以下なるような電圧で加速された電子線に、接着
    剤中のゲル含有量がエラストマーの少なくとも約20重
    量%になるのに十分な電子線エネルギー照射量で照射さ
    れて架橋したことを特徴とする感圧接着テープ。
  2. 【請求項2】  前記照射減量が約30%以下であり、
    かつ裏地により受ける平均照射量が接着剤が受ける平均
    照射量の約60%以下である請求項1記載のテープ。
  3. 【請求項3】  前記電圧が約75〜約175KVであ
    り、照射量が約12メガラッド以下である請求項1記載
    のテープ。
  4. 【請求項4】  該接着剤がさらに粘着性樹脂を含む請
    求項1記載のテープ。
  5. 【請求項5】  該裏地が接着剤の接着性を改善するた
    めにプライマー処理されている請求項1記載のテープ。
  6. 【請求項6】  剥離剤塗膜が接着剤と反対の裏地表面
    に塗布されている請求項1記載のテープ。
  7. 【請求項7】  ロール状に巻かれている請求項1記載
    のテープ。
  8. 【請求項8】  放射線分解性裏地とその上に存在する
    少なくとも一つの電子線架橋性エラストマーベースの感
    圧接着層からなる感圧接着テープの巻回ロールであって
    、該感圧接着剤が接着剤層中での照射減量が約40%以
    下でかつ該裏地が受ける平均照射量が接着剤が受ける平
    均照射量の約80%以下なるような約75〜175KV
    の電圧で加速された電子線に、接着剤中のゲル含有量が
    エラストマーの少なくとも約20重量%になるのに十分
    な電子線エネルギー照射量で照射されて架橋したことを
    特徴とする感圧接着テープの巻回ロール。
  9. 【請求項9】  (1)放射線分解性裏地上に少なくと
    も一つの電子線硬化性エラストマーベースの感圧接着剤
    を塗布し、(2)該接着剤を接着剤層の前面から接着剤
    層の後面に達する照射減量が約40%以下であり、裏地
    が受ける平均照射量が接着剤が受ける平均照射量の約8
    0%以下を有する電圧によって加速され、接着剤中のゲ
    ル含有量が少なくとも約20%になるのに十分な電子線
    エネルギー照射量で照射することを特徴とする感圧接着
    テープの製法。
  10. 【請求項10】  接着剤層の前面から後面への照射減
    量が約30%以下であり、裏地の平均照射量が接着剤の
    平均照射量の約60%以下である請求項9記載の方法。
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