JPS63314286A - シリコーン接着剤と有機接着剤のエマルジョン - Google Patents
シリコーン接着剤と有機接着剤のエマルジョンInfo
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Abstract
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Description
シリコーン接着剤と有機接着剤の水性エマルジョンから
塗布される感圧接着剤に係る。
で有用性を増して来ている。を機感圧接着剤を用いて製
造された感圧接着テープは、各種の普遍的な用途に対し
て、需要に適応するべく必要な物理的特性を備えており
、しかも安価である。
ない用途もたくさんある。たとえば、有機感圧接着テー
プは耐候性がよくない。これらのテープは低エネルギー
面に対する接着が悪い。さらに、これらのテープは低温
に対する適応性が悪く、しかも高温安定性が悪い。この
ように、有機感圧接着テープは、一般に、自動車のスト
ライブや窓のグラフィックのような屋外のグラフィック
に使用したり、プラスチックの接着に使用したり、極端
な温度に遭遇する条件で使用したりするには不向きであ
る。
、感圧接着テープを始めとして各種の用途で広く使用さ
れている。シリコーン感圧接着剤は、非常に低エネルギ
ーの表面に対して優れた接着力を示し、耐候性に優れて
おり、低温に対する適応性があり、しかも非常に高い温
度で化学的に安定である。しかし、シリコーン感圧接着
剤の用途が大きく広がるための主な障害は費用である。
が価格の高いシリコーン感圧接着剤と、はとんどの用途
に対して費用効果のある有機感圧接着剤とに量分されて
いる。もちろん、中間の物理的性質を有し、しかも中間
の価格であるような感圧接着剤を得る試みもなされて来
ている。
の溶液と有機感圧接着剤の溶液とをブレンドし、このブ
レンドを溶液からテープに塗布する。この方法には二つ
の主要な欠点がある。ひとつは、シリコーン接着剤と有
機接着剤は相溶性が悪いということである。すなわち、
塗布後溶剤除去の間にどこかで接着剤が溶液から沈澱す
るはずであり、また溶剤が充分速く除かれなければ相分
離が起こる。次に、この方法では、溶液で塗布すべき接
着剤が2種類必要であり、これは明らかに溶剤を必要と
する。この場合、溶剤は有機溶剤であり、その排出につ
いては米国の場合連邦政府、州政府および地方自治体の
規制がますます厳しくなっている。
剤のブレンドを、有機溶剤を使用しないで製造すること
である。
と有機感圧接着剤のブレンドを水性エマルジョンから製
造することである。
機感圧接着剤を含有する水中エマルジョンを製造するこ
とである。
ジョンが製造される。
99重量%、および (L i)シリコーン感圧接着剤からなるミセル約1〜
約50重量% からなるミセル約10〜約400ffiffi部、なら
びに (C)有効量の、このエマルジョンを維持するのに有効
な乳化剤。
ことができ、はとんどの普通の面に強固に粘着する。一
般に、有機感圧接着剤は、天然であるかまたは合成であ
る基材のエラストマーゴムから製造される。を機感圧接
着剤の基材ゴムとしては、破砕(ミルにかけた)天然ゴ
ム、再生ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム
、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、ポリビニルエー
テルゴム、ポリアクリレートエステルゴム、スチレン−
ブタジエン−スチレンゴム、スチレン−イソプレン−ス
チレンゴム、などがある。
および各種の機能を冑する添加剤と混合(コンパウンデ
ィング)する。粘着性付与剤は、各種の基体に対する接
着剤の表面濡れ性すなわち粘着性を改善する。可を剤、
充填材および酸化防止剤は、それぞれ業界で公知の目的
のために添加する。
ート系感圧接着剤であり、これは通常2−エチルヘキシ
ルアクリレートなどのような高級アルキルアクリレート
と少量の極性コモノマーとを共重合させたコポリマーで
ある。適切なコモノマーには、アクリル酸、アクリルア
ミド、無水マレイン酸、ジアセトンアクリルアミド、お
よび長鎖のアルキルアクリルアミドがある。適切な感圧
アクリル系接着剤は、米国特許第Re24.906号、
第3,558,574号、第3.535゜293号およ
び第3,299,010号に記載されている。
界でよく知られている。簡単にいうとこれらの接着剤は
、シリコーン樹脂とシリコーン流体との混合物を含有し
ている。シリコーン樹脂は一般にMQ樹脂と称されてお
り、これは式R35iOで表わされるM単位と、式5i
O412で表わされるQ単位とを含有する。ここで、R
は一価の炭化水素基である。通常このような樹脂はM単
位1個に対してQ単位を1〜2個含有している。シリコ
ーン流体は、粘度が約50.000〜3.000,00
0センチボイズであり、上記のMQ樹脂と反応するのに
使用される末端のケイ素に結合したヒドロキシル基を含
有する線状で高粘度のオルガノポリシロキサン流体であ
る。
と流体とを反応させることによってブレンド・硬化する
。典型的な場合、樹脂1重量部に付き0.5〜6重臣部
の流体を加える。
ランとを加えたりすることによって、硬化をさらに促進
してもよい。この硬化促進法はどちらも接着剤の架橋密
度を増加させる。もちろん、シリコーン組成物は、表面
に対して粘着性でなくなる程にまで架橋すべきではない
。
に入れておかなければならない。すなわち、シリコーン
接着剤を取扱うには、シリコーン接着剤10重量部当た
り少なくとも約1ffi量部の非極性溶剤が必要である
。適切な非極性溶剤としてはトルエン、キシレンなどが
ある。シリコーン接着剤10重量部に付き2〜約9重量
部の非極性溶剤を使用するのが好ましい。
dvln)の米国特許第2,857,356号、デクス
ター(Dexter)の米国特許第2,736゜721
号、およびキューリー(Currle)らの米国特詐第
2,814.601号に詳細に記載されている。
と有機接着剤のミセルとの両者を実質的に安定な懸濁状
態に維持することである。本発明で使用するエマルジョ
ンは、シリコーン接着剤と有機接着剤との相分離が起こ
る前に接着剤塗膜の乾燥が達成できるような低い含水量
でさえも安定でなければならない。したがって、所与の
乳化剤が本発明で使用するのに適しているかどうかを決
定するために当業者は次の点について決定しなければな
らない。すなわち、(1)シリコーン接着剤と有機接着
剤の安定なエマルジョンが水中で得られるかどうかとい
うこと、および、(2)そのエマルジョンが乾燥工程に
入ってがらも、その乾燥中に相分離が起こらない程充分
に維持されるかどうかということである。このエマルジ
ョンが乾燥工程中にあまりにも早く破壊されると、シリ
コーン接着剤と有機接着剤との相分離が起きて相互侵入
網目構造を形成するどころかふたつの接着剤の相ができ
る。乳化剤とエマルジョンのテストは当業者には容易に
できる。
。適切な乳化剤としてはイオン性のものも非イオン性の
ものも両方とも含まれる。これらの試薬は1〜40の範
囲のHLB数を有し得るが、通常11LB数は約6から
約20までである。乳化剤が、水100重は部に対して
約1/2〜約3重量部の範囲でa効であると好ましい。
ー・アンド争すンズ(John Vlley and
5ons)発行「化学技術全書(Encycloped
ia or Chemical Technol。
記載されている。
ジョンでは、有機酸の第一級アミン塩または第二級アミ
ン塩が乳化剤として有効であることが判明している。有
機酸は、骨格に炭素原子を約2〜約30個有しているべ
きであり、不飽和であってもよい。適切な酸としては酪
酸、カプロン酸、ラウリル酸、などがある。好ましい有
機酸はウンデシレン酸である。第一級または第二級のア
ミンには、脂肪族アミン、置換脂肪族アミン、非置換9
機アミン、脂環式アミン、置換脂環式アミン、不飽和環
式有機アミン、などが含まれる。好ましいアミンはモル
ホリンである。
は、エトキシレートが乳化剤として適していることが判
明している。適したエトキシレートには次の一般式のも
のが含まれる。
基かアリール基である。好ましいR基はアリールであり
、p−メチルフェニル、フェニル、p−エチルフェニル
、p−オクチルフェニル、などが含まれる。
えば、水中シリコーンエマルジョンと水中アクリルエマ
ルジョンとを別々に調製してから一緒にしてもよいし、
あるいはこれらのエマルジョンを単一のバッチで同時に
調製してもよい。エマルジョンの製造は、得られる接着
剤のミセルサイズ(直径)が約1/4〜約3ミクロンの
範囲になるようにすべきである。ミセルのサイズは平均
で約1ミクロンとすべきである。
00重量部に付き接着剤固形分すなわち接着剤ミセルを
約10〜約400重量部含有する。
重量部の範囲が好ましく、約20〜約100重量部の範
囲がさらに好ましい。
50重量%であり、それに対応して有機感圧接着剤が5
0〜99重量%である。シリコーン接芒剤が接着剤固形
分の約3〜約30重量%で、残りが70〜97重量%で
あるのが好ましい。
塗布して公知の方法で乾燥すればよい。
最小にするべくエマルジョンの乾燥はできるだけ速やか
に行なうべきである。
ための実施例を挙げるがこれらは本発明を限定するもの
ではない。部とあるのはすべて重量である。
LVセルロースエーテル)を2重量%、ヒドロキシプ
ロピルメチルセルロース(メトセルMethocel
E50LVセルロースエーテル)を2重量%、殺生物剤
を1重量%、および水を95%含有する溶液を製造した
。推奨されている手順に従って、粉末を湯に分散し、冷
水で急冷した。以下この溶液をメチルセルロース溶液と
称する。
ーン接着剤(トルエン中固形分60%、MQ樹脂/シリ
コーン流体の重量比−68/60)を360グラムとト
ルエンを120グラム入れた。
して、ウンデシレン酸を8グラム加え、続いて水228
グラムに溶かしたモルホリン4グラムを加えた。この混
合物を高剪断攪拌により混合し、均一になったら、メチ
ルセルロース溶液を80グラム加えてさらに3分間高剪
断攪拌を続けた。
性質を測定した。
樹脂/シリコーン流体重量比−61/39の混合物)4
00gとトルエン溶液132gとを用い、空気攪拌機を
備えた1リツトルのステンレススチール製ビーカー内で
オクチルフェノキシポリエトキシエタノール(トリトン
TrltonX −405非イオン性乳化剤)8.8グ
ラムと共に溶液をブレンドしてエマルシコンを製造した
。乳化剤−シリコーン−トルエンが充分にブレンドされ
たら水343グラムをゆっくり加えた。次にこのブリミ
ックスを高剪断ミキサー(「ウィレムス・ポリトロンM
ilieus Po1ytronJ )で乳化した。ポ
リトロン(Polytron)で2分間ブレンドした後
、エマルジョンをビスコン(Vlseon)に通して濾
過し、いくつかの物理的特性を測定した。
樹脂/シリコーン流体重量ffiJt−61/39の混
合物)445gを、空気攪拌機を備えた1リツトルのス
テンレススチール製ビーカー内でウンデシレン酸7.4
gと共にブレンドしてエマルジョンを製造した。次に、
水285.5gに溶かしたモルホリン3.7gを加え、
さらにトルエンを20g1そしてメチルセルロース溶液
(実施例1参照)を75g加えた。このブリミックスを
中速のポリトロン(Polytron)で2.3分均質
化した。調製したエマルジョンをビスコン(Visco
n)に通して濾過し、物理的特性を測定した。
樹脂/シリコーン流体重量比−61739の混合物)6
00gをメチルセルロース溶液100fとブレンドして
エマルジョンを製造した。
gの溶液を加えた。この混合物を1.5Lステンレスス
チールビーカー内で空気攪拌機を用いて攪拌した。次い
で高剪断ミキサーのポリトロン(Polytron)■
を用いて均質化した。エマルジョンを調製したら、いく
つかの物理的特性を測定した。
Q樹脂/シリコーン流体重量比−61739の混合物)
600gをメチルセルロース溶液(実施例1参照)10
0gとブレンドし、次に、ラウリル硫酸ナトリウム2g
を水298gに溶かして調製したラウリル硫酸ナトリウ
ム溶液を加えてエマルジョンを製造した。このブリミッ
クスを室温で約30分攪拌した後、i5剪断ミキサーを
用いて均質化した。調製したら、エマルジョンの物理的
特性をいくつか測定した。
100グラムに、実施例1のエマルジョンを7.4グラ
ム加えた。得られた混合物は全固形分を基準にして5%
のシリコーンを含有していた。この混合物は完全に相溶
性であることが判明した。この混合物の湿ったコーティ
ングを4ミルの厚さで塗布して紙をプリマスクし、30
0”Fで2分間乾燥した。このコートした紙から幅1イ
ンチの細片を切取った。この細片を、接着剤の面を下に
してシリコーン剥離コート紙およびビニールフィルムの
上に栽せた。この積層体を4.51bのゴム製ASTM
ローラーにかけ、24時間の保圧時間の後、剥離紙とビ
ニールフィルムに対する接着試験をした。すなわち、こ
の紙とビニールの細片をスコツト・テスター(Scot
t Te5ter)に挟み、接着剤をコートした紙を、
18o@の角度の方向に12インチ/分の速度で基体か
ら引き剥がした。
ョンを用いてエマルジョンを製造してみた。このエマル
ジョンは相溶性でないことが判明した。
ョンを用いて感圧テープを製造した。次の結果が得られ
た。
ョンからエマルジョンを製造してみた。
ョンからエマルジョンを製造してみた。
脂/シリコーン流体の重量比−68/60)1925グ
ラムを無臭のミネラルスピリット825グラムとブレン
ドしてエマルジョンを製造した。このブレンドが均一に
なったら、ホットプレート(加熱用)、温度計および空
気攪拌機を備えたステンレススチール製ビーカー内で、
オクチルフェノキシポリエトキシエタノール(トリトン
Tr1tonX −114)を154グラム加え、さら
にオクチルフェノキシポリエトキシエタノールを66グ
ラム加えた。この材料をブレンドした後、水1210グ
ラムと殺生物剤3.0グラムのブレンドをゆっくり加え
た。エマルジョンは部分的に反転した(乳状になった)
。次に、このプリミックスをマントン・ガラリン(Ma
nton Gaulln)コロイドミル(空隙5ミル、
圧力10ps1g)を用いて追加の水1317グラム中
でミルにかけてブレンドした。
コーンエマルジョンを10.45グラム加えた。得られ
た混合物は全固形分を基準にして5%のシリコーンPS
Aを含有していた。シリコーンが10%と30%の混合
物も作成した。この混合物は完全に相溶性であることが
判明した。これらの混合物の湿ったコーティングを4ミ
ルの厚さで2ミルのマイラーフィルムに塗布し、95℃
で2分間、次いで165℃で2分間乾燥した。このコー
トしたマイラーの幅1インチの細片を、接着面を下にし
て、シリコーン剥離剤をコートしたスーパーカレンダー
化」二げクラフト紙の上に試せた。20分間の保圧時間
の後、スコツト・テスター(!3cott Tostc
r)を用い、接着剤をコートしたマイラーを180’の
角度の方向に12インチ/分の速度で剥離コート紙から
分離した。
ーンエマルジョンを9.5グラム加えた。
ンを含有していた。シリコーンが10%と30%の混合
物も作成した。これらのエマルジョンを実施例12と同
様にして試験したところ、シリコーン剥離剤を塗布した
紙に接着しなかった。
エマルジョンの混合物の剪断耐性を70℃で試験した。
プの細片を接芒面と接希面とを合わせて1インチの長さ
に亘って接着して行なった。一端は固定した棒から吊下
げ、他端には200グレインの重りをぶら下げた。装置
を70℃のオーブン中に入れた。マイラー上で乾燥した
混合物は70℃で剪断耐性がないことが判明した。
エマルジョンの混合物に、この混合物のシリコーン固形
分のみを基準にして2%のベンゾイルパーオキサイドを
触媒として混合した。この触媒を含む混合物を実施例1
3に示したようにしてマイラーに塗布・乾燥した。乾燥
した接着剤の剪断耐性を70℃で試験したところ、60
0時間後も剪断で破断することはなかった。
Claims (19)
- (1)(a)連続相の水100重量部、 (b)(i)有機感圧接着剤からなるミ セル約50〜約99重量%、および (ii)シリコーン感圧接着剤から なるミセル約1〜約50重量% からなるミセル約10〜約400重量部、 ならびに (c)有効量の、当該エマルジョンを維 持するのに有効な乳化剤 からなるエマルジョン。
- (2)前記有機感圧接着剤が、ミルにかけた天然ゴム、
スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、ブタジエン−
アクリロニトリルゴム、ポリビニルエーテルゴム、ポリ
アクリレートエステルゴム、スチレン−ブタジエン−ス
チレンゴム、およびスチレン−イソプレン−スチレンゴ
ムより成る群の中から選択される請求項1記載のエマル
ジョン。 - (3)前記シリコーン感圧接着剤がシリコーン樹脂とシ
リコーン流体との混合物である請求項1記載のエマルジ
ョン。 - (4)前記有機感圧接着剤がスチレン−ブタジエンゴム
の中から選択され、前記乳化剤が有機酸の第一級または
第二級のアミン塩である請求項1記載のエマルジョン。 - (5)前記有機酸の第一級または第二級のアミン塩がウ
ンデシレン酸のモルホリン塩である請求項4記載のエマ
ルジョン。 - (6)前記有機感圧接着剤がアクリルゴムの中から選択
され、前記乳化剤がエトキシレートである請求項1記載
のエマルジョン。 - (7)前記エトキシレートがアリールエトキシレートで
ある請求項6記載のエマルジョン。 - (8)前記乳化剤が、水100重量部に付き約1/2〜
約3重量部の量で存在する請求項1記載のエマルジョン
。 - (9)前記ミセルが、 (i)有機感圧接着剤からなるミセル約3〜約30重量
%、および (ii)シリコーン感圧接着剤からなるミセル約70〜
約97重量% からなる請求項1記載のエマルジョン。 - (10)(A)有効量の乳化剤を用いて、有機感圧接着
剤約50〜約99重量%およびシリコーン感圧接着剤約
1〜約50重量%からなる接着剤固形物約10〜約40
0重量部から、水100重量部中のエマルジョンを形成
し、 (B)得られたエマルジョンを基体に 塗布し、 (C)前記の得られたエマルジョンを 乾燥する ことからなる、感圧接着剤の形成方法。 - (11)シリコーン感圧接着剤の水中エマルジョンと有
機感圧接着剤の水中エマルジョンとを別々に乳化してブ
レンドする請求項10記載の方法。 - (12)前記有機感圧接着剤が、ミルにかけた天然ゴム
、スチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、ブタジエン
−アクリロニトリルゴム、ポリビニルエーテルゴム、ポ
リアクリレートエステルゴム、スチレン−ブタジエン−
スチレンゴム、およびスチレン−イソプレン−スチレン
ゴムより成る群の中から選択される請求項10記載の方
法。 - (13)前記シリコーン感圧接着剤がシリコーン樹脂と
シリコーン流体との混合物である請求項10記載の方法
。 - (14)前記有機感圧接着剤がスチレン−ブタジエンゴ
ムの中から選択され、前記乳化剤が有機酸の第一級また
は第二級のアミン塩である請求項10記載の方法。 - (15)前記有機酸の第一級または第二級のアミン塩が
ウンデシレン酸のモルホリン塩である請求項14記載の
方法。 - (16)前記有機感圧接着剤がアクリルゴムの中から選
択され、前記乳化剤がエトキシレートである請求項10
記載の方法。 - (17)前記エトキシレートがアリールエトキシレート
である請求項16記載の方法。 - (18)前記乳化剤が、水100重量部に付き約1/2
〜約3重量部の量で存在する請求項10記載の方法。 - (19)前記ミセルが、 (i)有機感圧接着剤からなるミセル約3〜約30重量
%、および (ii)シリコーン感圧接着剤からなるミセル約70〜
約97重量% からなる請求項10記載の方法。
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