JPH11513728A - 水性微小球粘着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、シート対シートコーティングプロセスにおいて使用すべき水性微小球粘着剤処方物を記載している。これらの粘着剤は、中間キャリアベルト上への粘着剤のダイコーティングおよびグラビアコーティングを可能にするための困難な高エネルギー表面、良好な剪断安定性と、粘着剤が乾燥する（または部分的に乾燥する）までに湿潤粘着剤の中間ベルトへの付着を可能にするための良好な弾性と、中間キャリアベルトから最終基質上への完全な転移を可能にするための良好な完全性と、最終生成組成物における再剥離特性と、を有することを明らかにした。

Description

【発明の詳細な説明】 水性微小球粘着剤 技術分野 本発明は、再剥離可能な粘着剤、特に、微小球を含有する再剥離可能な粘着剤 に関する。ここで、粘着剤は、シート対シートコーティングプロセスに特に有用 である。 発明の背景 過去10年の間に、Ｐost-it(^*Ｎotesおよび関連製品等の再剥離可能な製品は、 3Ｍ Ｃo.より市販されており、事実上、消費者およびビジネスオフィスに必要不 可欠な品目になっている。これらの製品が商業上成功したのは、再剥離可能な、 エラストマーのポリマ微小球粘着剤（例えば、米国特許第3,691,140号および同 第4,166,152号を参照のこと）に起因し得る。 典型的に、そのような微小球粘着剤をペーパー上にコーティングすることは、 直接的なコーティングプロセスを用いることによって達成される。しかし、水性 粘着剤のペーパー上へのストライプコーティングは、しばしば困難であり、ペー パーが歪曲するために満足な結果が得られていない。ペーパーの歪曲（しばしば 「しわの形成」と呼ばれる）を回避する１つの方法は、乾燥粘着剤をストライプ として転移コートすることである。 粘着剤の転移コーティング（間接的コーティング）は一般に公知である（例え ば、米国特許第3,121,021号を参照のこと）が、粒子状粘着剤または粒子を含有 する粘着剤（例えば、微小球粘着剤または微小球含有粘着剤）のコーティングに 関する問題は、フィルム 形成粘着剤を取り扱う当該分野においては認識されていない。 オーバーラップしているペーパーシートの疑似ウェブを継続的にコートするい くつかのシート対シートコーティングプロセスは、水性粘着剤を使用する。粘着 剤は、シリコーンベルト上にコートされる。次いで、粘着剤は、ベルト上で（部 分的または十分のいずれかで）乾燥され、シートの疑似ウェブに移される。しか し、使用される粘着剤材料は、明確にかつ整合性を伴った良好な転移はしない。 コーティング中間キャリアから移動ウェブへの粘着剤の転移を補助するために、 さまざまな溶液が提唱されてきたが、これまで、それらのすべてについて、成功 しているとは言い難い。 バインダ、界面活性剤および増粘剤を含む微小球粘着剤処方物が公知であるが 、（上で列挙したような）特定の転移コーティングプロセスの必要性を満たす処 方物は、知られていない。 発明の要旨 簡単に説明すると、本発明の１つの態様において、シート対シート転移コーテ ィングプロセスにおける使用のための水性微小球粘着剤処方物を提供する。これ らの処方物は、微小球粘着剤と、バインダと、界面活性剤と、粘度改変剤と、水 との組み合わせを包含する。有利なことに、本発明の粘着剤は、低表面エネルギ ー中間キャリアベルト（転移媒体）の表面上で優れた浸潤を提供し、中間キャリ アベルトから最終基質上への優れた転移特性を提供する。本発明の更なる有利な 点は、粘着剤処方物が剪断安定性であり、粘着剤の中間媒体へのダイコーティン グまたはグラビアコーティングが可能であることである。更に、これらの粘着剤 はまた、コーティングおよび転移プロセスの間(その間、粘着剤は最終基質上に 転倒される)、粘着剤の独特なトポロジーを保持するという課題を克服する。 本発明によって提供される粘着剤処方物は、再剥離可能なノート製品のコーテ ィングに有用である。本発明の特に有利な特徴は、粘着剤が溶媒性ではなく水性 であることである。溶媒を除去すると、溶媒性粘着剤に多く認められている火災 および健康上の有害性が排除される。更に、多くの粘着剤は、微小球によって提 供されるトポロジーを有さず、したがって、脱着可能、再剥離可能な粘着剤とし て機能しない。 本発明によって提供される粘着剤処方物は、1994年２月15日提出のＵ.Ｓ.Ｓ. Ｎ．08/196,490号（対応出願ＰＣＴ ＷＯ-ＥＰ94/00421）に記載のプロセス等の シート対シートコーティングプロセスにおいて特に有用である。一般に、プロセ スは、（ａ）粘着溶液を中間キャリアベルト上にコートする工程と、（ｂ）粘着 剤を十分または部分的に乾燥する工程と、（ｃ）乾燥した粘着剤を、オーバーラ ップしたペーパーのシート上の中間キャリアウェブから、積層圧下の転移ベルト により移動する疑似ウェブに転移する工程と、を包含する。次いで、これらのシ ートを、再剥離可能なノート製品に変換することができる。 特に有用な水性粘着剤組成物は： （ａ）60〜65重量％のポリマ微小球、 （ｂ）0.01〜25重量％のアクリルラテックスバインダ、 （ｃ）0.01〜5.0重量％の界面活性剤、 （ｄ）0.01〜3.0重量％の増粘剤、および （ｅ）重量％が100重量％と等しくなるような十分な量の脱イオン水、 を含む。 好ましくは、処方物における固体％は、20〜60の範囲であり、微小球のバイン ダに対する割合は、４：１〜7000：１の範囲であ り、処方物は：（ａ）60〜65重量％のポリマ微小球、（ｂ）２〜５重量％のアク リルラテックスバインダ、（ｃ）0.01〜1.5重量％の界面活性剤、（ｄ）0.1〜1. 5重量％の増粘剤、（ｅ）重量％が100重量％と等しくなるような十分な量の脱イ オン水、を含む。 本発明の粘着剤処方物は、（ａ）（シリコーンベルト等の）低表面エネルギー 中間キャリアベルトに浸潤する能力、（ｂ）凝集を伴わずに、これらの処方物を 中間キャリアベルト上へダイコーティングまたはグラビアコーティングすること を可能にする剪断安定性、（ｃ）コートされた状態で、中間キャリアベルト上で 保持する十分な完全性（すなわち、粘着剤が（部分的または十分に）乾燥するま で、および／または中間キャリアベルトから転移されるまで、粘着剤が流動しな い(すなわち、400〜100センチポイズの範囲の粘度を有する粘着剤は、低エネル ギー中間キャリアベルトに流動しない傾向がある))、（ｄ）粘着性を保持するが 、中間物から最終基質（通常は予めコートしたペーパー）への均一かつ完全な転 移を妨げるほどではない十分な弾力性、および（ｅ）初期時および異なる経時条 件下で経時させた後の両方での粘着剤の脱着性、再剥離性、等のいくらかの有利 な特性のために、このプロセスにおいて得意有用である。 好適な実施態様の説明 より市販されている）は、消費者およびビジネスオフィスに必要不可欠な品目に なっている。これらの製品の有利な点の１つは、再剥離性である。そのような再 剥離性は、一般にペーパー基質に適用される粘着剤の結果であると考えられてい る。多くの再剥離可能な製品は、中実の、エラストマーポリマ微小球を含む粘着 剤でコートさ れる。そのような微小球含有粘着剤は、米国特許第3,691,140号および同第4,166 ,152号に記載されている。 本発明において、微小球は水性バインダと組み合わせて用いられる。バインダ は、一般に微小球の粘着剤転移を防止するために用いられる。有用なバインダは 、タックおよび機械的ロッキング(mechanical locking)、ならびにより優れた経 時特性を提供する更なる有利な点を提供するバインダである。更に、有用なバイ ンダは、粘着剤が直接コートされていても、または転移プロセスによってコート されていても、最終生成物の再剥離性が維持されるように、粘着微小球にともに 結合することができる。典型的に、微小球対バインダ比は、４：１〜7000：１の 範囲にある。 典型的に、そのような粘着剤は、最終基質に直接コートされ、次いで微小球が バインダの表面より上に上昇して、再剥離特性を生じる。しかし、転移プロセス において、これらのソケットは、最終的に転倒され、従来のバインダ粘着剤を伴 う基質の付近の微小球が露出する。 微小球およびバインダに加えて、Ｓurfynol 36（Ａir Ｐroducts and Ｃhemic als，Ｉnc.より市販されている）等の界面活性剤が粘着剤処方物中に含まれ得る が、界面活性剤は、典型的に粘着剤処方物に添加されない。なぜなら、このこと により、通常、粘着剤の特性が減少するからである(例えば、欧州特許第0 439 9 41 ＡＩ号を参照のこと)。しかし、上記の粘着剤処方物においては、粘着剤の特 性の特徴的な減少を伴わずに、粘着剤がシリコーン中間キャリアベルトの良好な 浸潤を提供するように、界面活性剤が粘着剤処方物に含まれる。使用する場合、 界面活性剤は、粘着処方物の効果的な浸潤を提供するのに十分な量で存在し、そ のような十分な量は0.01〜5.0重量部（または重量％）の範囲にある傾向がある 。 更に、Ｐolyphobe Ｉ 01（Ｕnion Ｃarbide and Ｐlastic Ｃompany Ｉnc.Ｃa ry，Ｎ.Ｃ.より市販されている）等の増粘剤もまた、これらの粘着剤処方物に含 まれ得る。そのような添加は、転移コーティングプロセスに有益であり得る。粘 着剤の被覆性を最適化するために、しばしば粘度改変剤が粘着剤組成物に添加さ れる。一般に、増粘剤を粘着剤組成物に添加すると、ダイまたはグラビア法等の 方法によって、処方物をコーティングすることができると考えられている。更に 、適切な粘度は、中間キャリアベルから基質ウェブ上への明確かつ非弾性的転移 を補助すると考えられている。使用する場合、増粘剤は、粘着剤処方物のダイま たはグラビアコーティング法等の効果的な粘着剤コーティングを提供するのに十 分な量で存在し、そのような十分な量は0.01〜3.0重量部（または重量％）の範 囲にある傾向がある。 本発明の目的、特徴および有利な点を、以下の実施例により更に例示するが、こ れらの実施例に記載の特定の材料およびそれらの量、ならびに他の条件および詳 細については、本発明を過度に制限すると解釈されるべきではない。多くの材料 は、他に記載されるかまたは明らかでない限り、市販されているかまたは当業者 に既知である。 実施例 実施例１：ポリマ微小球の調製 本実施例は、中実、不溶融性、本質的に粘性のエストラマーポリマ微小球を調 製する一般的方法を例示する。温度計、環流濃縮機、機械的スターラーおよびガ ス入口チューブを有する１リットルの３首フラスコに300グラムの脱イオン水、1 00グラムのイソオクチルアクリレート、2.5グラムのアクリル酸、2.5グラムの98 ％の活性型ベンゾイルペルオキシド（Lucidol 98の商標名でＰennwalt Ｃorporationより市販されている）および4.2グラムのアンモニウムラウレルサ ルフェート（Ｓtepanol ＡＭＶの商標名でＳtepan Ｃompanyより市販されている ）を入れた。7.0のpＨが得られるまで、濃縮した水酸化アンモニウムを添加した 。混合物の攪拌は、１分間あたり500回転（rpm）に設定し、反応混合物を窒素で パージした。反応期間の間、攪拌および窒素によるパージを維持した。反応混合 物を室温で15分間攪拌し、次いで75℃に加熱して反応を開始した。反応は、約30 分後に発熱反応となり、発熱が終了した後、バッチを75℃で12時間加熱した。反 応混合物を室温まで冷却し、16メッシュスクリーンを介して濾過した。得られた 懸濁物は約25％固体であり、ポリマ微小球の平均サイズが40マイクロメートル（ μｍ）であることが見出された。 実施例２：微小球濃縮物の調製 実施例１由来の材料を分別漏斗中に一夜静置した(約８〜12時間)。このことに より、２層の形成を生じた。ここで、上層は微小球濃縮物であり、下層は母液で あった。母液を抜き取って捨て、約50％の固体を含有する液体微小球濃縮物を提 供した。混合物をより長い時間（＞16時間）分別した場合は、微小球濃縮物は約 70％の固体を含有した。 実施例３ 本実施例は、本発明の粘着剤を処方する方法を例示する。容器に、実施例２由 来の64.4グラムの微小球濃縮物、および3.6グラムの「Ｒhoplex Ｎ580」バイン ダ（Ｒohm and Ｈaasより市販されている）を添加して、ともに攪拌した。この 混合物に、30.9グラムの脱イオン水と0.9グラムの「Ｓurfynol 336」界面活性剤 （Ａir Ｐroductsより市販されている）との混合物の31グラムを、攪拌しながらゆっく り添加した。最後に、1.0グラムの「Ｐolyphobe 101」濃化剤（Ｕnion Ｃarbide より市販されている）を粘着剤混合物に、攪拌しながらゆっくり添加した。得ら れた粘着剤組成物を水酸化アンモニウムで少なくとも7.5のpＨに中和した。この 粘着剤は、約35％の固体含有量を有していた。 実施例４ 本実施例は、本発明の粘着剤をテストするコーティング方法を例示する。実施 例３において記載され、処方されている粘着剤等の粘着剤を、２ミルと４ミルと の間のコーティングオリフィスでナイフコーター（knife coater）を用い、放出 材料とみなされるように、十分に低い表面エネルギーでシリコーンコートガラス 繊維グラスベルト材料上にコートした。最初に、コートした粘着剤が、それが乾 燥する前にむしろ「ビーズアップ」するように、粘着剤処方物がこの低エネルギ ー表面を十分に「浸潤」するかどうかについて決定した。粘着剤処方物を室温で 乾燥した。一旦乾燥したら、中間キャリアベルトからの転移の簡便性および完全 性について、粘着剤処方物を評価した。これは、下記の「ベルト粘着剤」テスト を実施することによって行った。このテストは、広いＭagicＴm Ｔapeのストラ イプを、乾燥粘着ストライプに対して、（テープストライプの末端が粘着剤に接 触しないように）直交するように配置することを包含する。次いで、ベルトに対 して１回指圧または４lbローラーを用い、テープストライプを、乾燥粘着剤に積 層した。次いで、テープストライプを持ち上げてベルトから離し、それに伴う乾 燥粘着剤を取り出した。（ＣhatillionゲージまたはＩnstron機器を用いて）こ れを実施するのに必要な力を測定した。転移の完璧さ（明確さ）も 観察した。実施例３に記載の粘着剤は、低エネルギーシリコーンベルトの表面を 十分に浸潤するが、乾燥が生じる前（約30秒）にビーズアップしなかった。Ｍag ic^TMＴape（ベルト粘着剤）の積層したストライプを取り出すための力は約10グ ラムであり、転移は簡便かつ完全であった。 実施例５ 表１に列挙した粘着剤を実施例３に記載のように処方したが、これらの処方に は、異なる増粘剤および界面活性剤を使用した。表２に、表１に列挙したすべて の粘着剤について実施例４に記載のように実施したベルト粘着剤テストの結果を まとめるている。実施例３に記載の粘着剤は、「６Ｃ」と同一である。表２のデ ータを考慮すると、界面活性剤と増粘剤とのこれらの他の組み合わせのうち、低 エネルギー表面の十分な浸潤（＞30秒）および乾燥粘着剤の簡便、完全な転移（ ＜10グラム、明確な転移）を提供したものは認められない。こららの更なる粘着 剤は、正確な界面活性剤−増粘剤の組み合わせを選択することの重要性を示すこ とによって、本発明の粘着剤（実施例３に記載）の新規性を更に例示する。 実施例６ 表１に列挙された粘着剤を、容器を振盪することなく２日間静置し、処方物の クリーム化／沈着化を試験した。クリーム化した／沈着化した粘着剤のサンプル を上層および基底層の両方から取り出し、固体の％についてテストした；結果を 表１にまとめる。これらの結果は、クリーム化および沈着化に対してより安定で ある独特な性質を有する粘着剤を生じる界面活性剤／増粘剤の組み合わせは極め て少ないことを示す。表３は、粘着剤である４Ｂ、５Ｂおよび６Ｃのみ （実施例３）が最小の沈着化／クリーム化を示すことを示す。しかし、表２およ び実施例５の結果に例示されるように、これらの３つの粘着剤のうち、４Ｂおよ び５Ｂはこれらの粘着剤について必要な性能基準を満たしていない。 これらの粘着剤に加えて、改変された粘着剤を処方して増粘剤単独、界面活性 剤単独、および増粘剤と界面活性剤との作用の効果を観察した。これらの粘着剤 を、示したような改変を加えて実施例３のように処方した。これらの改変された 粘着剤についてのクリーム化／沈着化の結果を表４にまとめている。表４にまと めたデータを検討したところ、（本発明において）選択された増粘剤および界面 活性剤は、これらの安定化特性を呈した。 シリコーン転移ベルトの臨界表面エネルギー 粘着処方物の評価に加えて、中間キャリアベルトを評価して、本発明の粘着処 方物の転移プロセスに対するベルトの寄与について決定した。異なるシリコーン 転移ベルトについての臨界表面エネルギー（ν_c）を測定して、シート対シート プロセスにおいて良好に作動するための転移ベルトに対する最大表面エネルギー が存在するかどうかを決定した。このことについては、1994年２月15日に提出さ れたＵ.Ｓ.Ｓ.Ｎ 08/196,490に記載されている。６つの異なるベルト表面を測定 した。 ｇ_cの測定 Ｚismanプロットを用いて、cosθ（ここで、θは、液体の接触角度である）対 γ_LV（ここで、γ_LVは、文献に由来の同一液体の表面張力である）をプロットす ることによって、臨界表面エネルギー値を決定することができる。γ_cは、γ_LV が1.0に等しい点である。 Ａ.ＰociusおよびＣ.Ｄahlquist(1986,ＡＣＳ)による粘着剤を参照のこと。 異なる表面張力を有する４つの溶媒を選択した。 ６つの異なるベルトに対するこれらの溶媒の接触角度を測定した。このデータ からＺismanプロットを作成し、グラフを外挿してγ_LVが1.0に等しくなる場所を 見出した。 試験したベルト 試験した異なる６つのベルトおよびそれらの特性を以下の表にまとめる。ベル トはすべて、特定の商標名でＪ.Ｐ.Ｓtevens Ｃompanyより市販されているいく つかのタイプの支持体からなる。 ^*ベルトの濃厚なパターンのため、測定困難。 現行のベルトの２つの面の臨界表面エネルギーの間には、大きな差 はないようであった。つや消し面は、シート対シートプロセスにおいて現在使用 されている面であり、光沢面では、粘着剤の浸潤が可能ではなかった。それ程優 れていない浸潤を有するベルトはすべて、17.55を超えるyc値を有する。この現 行のベルトのyc値は、本発明者らの粘着剤の優れた浸潤を可能にする（濃厚なベ ルトパターンは接触角度の測定を困難にし、多くの場合無意味であることから、 ＭＳＲＧ８についてのyc値は予測値である）。しかし、３Ｍベルトの湿潤してい ない光沢面以外のベルトは、光沢面より高い７c値を有するため、一般に転移ベ ルトに対して理想的なyc値を確認するのは困難である。 界面活性剤： 増粘剤： 本発明の種々の改変および変更は、本発明の範囲および原理から逸脱すること なく、当業者に明らかであり、上記の実施態様を例示するために、本発明が過度 に制限されないのはいうまでもない。す べての出版物および特許は、それぞれの出版物または特許が特異的にかつ個別に 参考として援用するために示されるのと同程度に、本発明において参考として援 用される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビーティチ，エリック エフ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セントポール，ポスト オフィス ボック ス 33427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ）中実、本質的に粘性のエストラマー性、不溶融性ポリマ微小球の水 性濃縮物、および （ｂ）水性アクリル感圧粘着バインダであって、前記微小球のバインダに対す る割合が、固体比で４対１〜7000対１である、および （ｃ）0.01〜5.0wt％の界面活性剤、および （ｄ）0.01〜3.0wt％の粘度改変剤、 の混合物を含む、水性粘着剤組成物。 ２．全体の固体％が20〜60％の範囲である、請求項１に記載の水性粘着剤組成 物。 ３．前記組成物が： （ａ）60〜65重量％のポリマ微小球、 （ｂ）0.01〜25重量％のアクリルラテックスバインダ、 （ｃ）0.01〜5.0重量％の界面活性剤、 （ｄ）0.01〜3.0重量％の増粘剤、および （ｅ）重量％が100重量％と等しくなるような十分な量の脱イオン水、 を含む、請求項１に記載の水性粘着剤組成物。 ４．（ａ）60〜65重量％のポリマ微小球、 （ｂ）２〜５重量％のアクリルラテックスバインダ、 （ｃ）0.1〜1.5重量％の界面活性剤、 （ｄ）0.1〜1.5重量％の増粘剤、および （ｅ）重量％が100重量％と等しくなるような十分な量の脱イオン水、 を含む、請求項１に記載の水性粘着剤組成物。 ５．前記粘着剤が： （ａ）低エネルギー中間キャリアベルトをに浸潤し、 （ｂ）前記粘着剤が低エネルギー中間キャリアベルトへ流動しないように400 〜100センチポイズの範囲で粘性を有し、 （ｃ）脱着可能および再剥離可能である、 請求項１に記載の水性粘着剤組成物。