JPH07501569A - 放射線硬化性飽和ポリオレフィン感圧接着剤 - Google Patents
放射線硬化性飽和ポリオレフィン感圧接着剤Info
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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】
放射線硬化性飽和ポリオレフィン感圧接着剤発明の分野
本発明は放射線硬化性ポリ(α−オレフィン)感圧接着剤組成物に関する。本発
明は特に酸化崩壊に対し、改善された抵抗性を有し、そして粘着付与剤を使用す
ることなく特に高温度において優れた凝集強さを有する放射線硬化性ポリ(α−
オレフィン)感圧接着剤組成物、並びにこれを用いて製造された積層構造物に関
する。
発明の背景
感圧接着剤(PSA)における常に必要とすることは、種々の機械的性質及び加
工性を最善に調整することによって、包装、医療用テープ及びマスキングテープ
の如き最終利用者の要望にできるたけ答え、接着剤は特注品とされるのが良い。
このような適用は、性質の適切なバランス及び最終利用者の要望の変化に関係す
る。
満足すべきPSAの性能に必要とされる合理的な性質のバランスを提供できる初
期の重合体には、天然ゴム及び合成ゴムが存在していた。しかしながら、これら
のPSAは老化性に劣り、そしてこの分野では酸化安定性を改善するためにゴム
接着剤の重合体主鎖からエチレン性不飽和基を取り除く必要性があり、このこと
は早くから認識されていた。
ZN触媒の発見により、重合性α−オレフィン単量体を高分子量のものにするこ
とが可能となった。C,−C,、のα−オレフィンの単独重合体は本来的に粘着
性であって、そして低毒性、耐老化性及び環境に安定(例えば、低酸化性)であ
ることから、PSAとして好ましい対象物であった。この単独重合体は、化学的
に不活性、可塑剤の移行に抵抗性、そして比較的安価である。しかしながら、こ
れらは凝集強さが劣り、そしてそれ故に高温度において使用するのに必要な特性
には欠けるものがある。
放射線硬化は、接着剤の重合体成分を化学的に架橋して塗布接着フィルムの凝集
強さを改善するために、しばしば用いられる。この結果は、架橋反応と分解反応
(鎖の切断)が同時に生ずるので好ましくない。それ故に、特にプロピレンを含
む重合体から配合された成る種のPSAにおいては、放射線硬化は凝集強さ及び
保持力の消失となる。
主としてC6又はこれより長鎖のα−オレフィンから得られた接着剤は、この分
野において良く知られている。米国特許3.542.717には、オレフィン単
量体とそれとは別個の分子量のもの(例えば、11−20炭素原子のオレフィン
と4−20炭素原子の別個のオレフィン)から得られたポリオレフィン共重合体
の混合物を含む接着剤組成物が記載されている。この得られた接着剤は室温度に
おいて高い剪断と剥離接着力を有しているが、しかし高温度において、凝集強さ
及び保持力は多くの場合許容できない程度に低い。
米国特許3.635.755には、実質的にアレルギーのない外科用テープのた
めの、単一成分PSAとして、PSAポリオレフィンが開示されている。このよ
うな接着剤は、 1.5から7.0の固有粘度、0,8から4.0のWilli
ams可塑度及び25重量%以下のアセトン/ヘプタン可溶性留分を有するC6
からC1α−オレフィンの単独重合体又はC2からCI6α−オレフィンの共重
合体から得られることができる。この接着剤から得られたテープは、皮膚から剥
がした時に刺激を与えない程度の低い保持力を有するものである。しかしながら
、この低い保持力は、例えばマスキング用又は包装用のテープとしては不適切で
ある。
米国特許3.954.697及び4.178.272には、ポリプロピレン及び
C,−C,、α−オレフィンの共重合体から得られたポリオレフィンフィルムを
シールするために、有用なホットメルト接着剤が記載されている。°697特許
には、C6又はC,α−オレフィン共重合体は恒久的に粘着であるが、しかし凝
集強さが劣りその結果保持力に欠けると述べている。それ故に、高級α−オレフ
ィンは、感圧接着剤としての絶対的な要件を満足するためにプロピレンと共重合
させなければならない。このような性質の一つである凝集強さは、第1欄第34
−48行に述べられている。共重合体は、特に静的剪断が1.000分を超えな
ければならないときには、40モル%以上のポリプロピレンを含ませなくてはな
らない。°272特許には、ZN触媒系を含む組成物が記載され、またPSAと
して必要とされる粘着性共重合体を製造するのに有用な製造条件が開示されてい
る。また、PSAとしての適用には不適切である、高分子量の結晶性ブロック共
重合体を生成するステレオ調整された三元ZN触媒系が開示されているが、しか
しこのものは、バック、カートンのシール、及び床タイルの接着剤としては有用
であると述べている。
このことは、更に米国特許4.288.358においてその内容を発展させてい
て、プロピレン、1−ブテンか又はl−ペンテンのいづれか及びC,−C,。α
−オレフィンの三元共重合体;粘着付与樹脂;を含むホットメルト接着組成物が
開示されていて、モして可塑化油はこの接着剤及びその加工性を同時に最適にす
るようにしている。
この文献は溶融温度において容易に接着又は押出できるホットメルト接着剤の製
造の最適な条件を教示しているが、これらの接着剤は剪断に対して接着力が劣る
。必要であるためには、自動車工業で使用される高温マスキングテープは高温度
において良好な保持力を有していなくてはならない。文献に述べられたポリ(α
−オレフィン)接着剤を含むこれらプロピレンを放射線架橋によって改善する試
みは、例えば保持力の如きPSA性能の退化となっている。
米国特許2.933.480及び3.933.769には、α−オレフィンと非
共役ジオレフィンの混合物を共重合して、ゴム様又はゴム状と記載されている硫
黄によって加硫される不飽和エラストマーを製造する方法が開示されている。
米国特許4.990.585には、ヘキセン−1/4−メチル−ペンテン−1ラ
ンダム共重合体及びこの物の製造方法が開示されている。この重合体はゴム防振
材料、プラスチック及びゴムの改質剤並びに接着剤として有用である。
米国特許5.112.882には、優れた凝集強さ及び保持力を有する放射線硬
化性重合(α−オレフィン)感圧接着剤組成物を用いて製造した接着テープが開
示されている。ポリエン及び任意には粘着付与剤を含む組成物は、低温度及び穏
和な温度において所望の剥離接着力、剪断強さ及び酸化崩壊に対し安定性である
。
発明の要旨
本発明は、要約して云えば次に示す成分を含む放射線硬化性α−オレフィン共重
合体組成物を提供する:a)次のものからの反応生成物を含む少なくとも1つの
重合体、1) 少なくとも70%が6から10個の炭素原子である2がら32個
の炭素原子を有する90.1から99.9モル%の1つ又はそれより多い直鎖α
−オレフィン、及び
2) 炭素原子の枝分れ基又は環状基に存在する少なくとも1個のメチリデン基
(第3炭素原子に1個の水素原子を有する炭素含有基)を含む6から20個の炭
素原子を有する9、9から0.1モル%の1つ又はそれより多いα−オレフィン
、並びにb)任意には、化学線に照射して組成物を架橋するのに十分な光活性架
橋剤。
硬化後、この組成物は、好ましくは120℃以上の温度において35N/dm又
はそれ以上の剥離接着力及び凝集安定性を有する感圧染着剤を提供する。この接
着剤は、特に高温度マスキングに必要とされるテープ及びホットメルト接着剤の
利用に適している。
好ましくは、本発明の重合体は一70℃から0℃の範囲、より好ましくは−60
から一20℃の範囲のガラス転移温度、並びに0.4から9、0dl / g、
より好ましくは0.5から6.0dl/g、そして最も好ましくは1.5から4
.0dl/gの範囲の固有粘度を有する。この重合体の数平均分子量は、5.0
00から50.000.000、好ましくはso、 oooからs、 ooo、
oooの範囲である。
本発明の共重合体はエチレン性不飽和の残りを含んでいないが、しかし第3炭素
原子に容易に反応性の水素原子を有するペンダント側基を含んでいて、好ましく
は光活性架橋剤の存在下放射によって共重合体を架橋し、そしてそれによって接
着剤の凝集強さを改善する。エチレン性不飽和は共重合体に存在していないので
、得られた硬化接着剤は優れた接着力と化学的/電気的抵抗性を有し、同時に高
温度における酸化安定性を有し、また物理的に安定である。これらの性質は、独
立して剥離接着力及び保持力の調整が望まれる広範囲な適用には、優れた感圧接
着剤として必要なことである。
6から10個の炭素原子を含むα−オレフィン単量体であってポリエンてないも
のから得られた三元重合体又は四元重合体を含めた共重合体であるl又はこれよ
り多いポリ(α−オレフィン)を含むPSA組成物てあって、このものは更に任
意には1つ又はこれより多い光活性架橋剤を含み、そして放射線硬化によって実
質的に高温度剪断強さを有すると同様に、酸化崩壊に改善された抵抗性を有す接
着膜(フィルム)を形成できるこの組成物は、従来知られていなかった。
本発明は、放射線硬化性であるα−オレフィン共重合体を含む感圧接着剤組成物
を提供する。α−オレフィン共重合体を含有する接着剤組成物は、硬化して剥離
接着力と保持力との改善したバランスを有するPSA接着剤膜を形成する。剥離
接着力と保持力値は独立して変えることができ、所望の値とすることが可能であ
る。本発明の接着剤層は35N/dmより大きい剥離値を有し、そして少なくと
も200℃に及ぶ温度において酸化崩壊に抵抗性を有する。放射線硬化は紫外線
照射又は電子線照射によって達成することができる。硬化に対し電子線照射を用
いる場合、光活性架橋剤は必要ない。
本発明の接着剤は、例えば溶液塗布、溶液噴霧、ホットメルト押出、乳濁塗布等
の広範囲な方法によって適当な基材表面に適用して接着テープ、接着トランスフ
ァーフィルム等を製造することができる。本発明のポリオレフィン組成物は、共
重合体の主鎖又はペンダント基のいづれにも不飽和を含まないので、この組成物
の熱安定性は不飽和を有するポリオレフィンを含む組成物に比較して優れている
。更に、本発明の共重合体組成物のホットメルト押出の課程でゲル化が最小限に
なるか又は生ずることがない。
本発明において用いられる用語として、“α−オレフィン共重合体”は2つ又は
これより多い末端モノエチレン性不飽和−単体から誘導されるランダム重合体を
意味し、“直鎖α−オレフィン”は、分枝していなく、わずか1つの末端エチレ
ン性不飽和基を有し、そして他に官能基を有していない線状炭化水素を意味し、
“少なくとも1つのメチリデン基を有するα−オレフィン”は、わづか1個の末
端エチレン性不飽和基を有し他に官能基を有せず、そしてこのエチレン性不飽和
基にペンダントを有し、3個の炭素原子と1個の水素原子を有する1つの炭素原
子を含む基を有する炭化水素を意味し、
“フィルム(膜)”は、層又は支持体と自己支持層を意味し、“光活性架橋剤”
は、照射の影響によって重合体が結合しそしてそこに導入される化合物を意味し
、これによって接着剤の分子量が増加し、その結果コンプライアンス(comp
liance)及び他のPSA性質に不当に影響を与えることなくして凝集強さ
を増大し、“化学線”は、好ましくは紫外範囲の電磁線を意味し、そして“低級
アルキノビはC1からC6のアルキル基を意味する。
発明の態様の詳細な記述
本発明の放射線硬化性α−オレフィン共重合体は、次に示す一般式(I)を有す
る。
+CI(2−CH+、 −4CI(2−CH+、−4CH2−CH−)、 II
I 1
(CI+2)JRR’
CH。
ここで、
Rは水素又は低級アルキル基であり;
R1は1価の有機基であってエチレン性不飽和を含まずそして少ましくは4から
18個の炭素原子を有し、任意には炭素原子間に連結した酸素原子又は珪素原子
を有し、そして好ましくは次の構造式を有し、
(屯H2,)
ここでbは1から5の値を有する整数、Qは単結合、−0−16から15個の炭
素原子を有するアリーレン基から成る群から選ばれR′
ら4個の炭素原子の低級アルキル基又はR’)から選ばれた結合基含有基であり
、ここでのいづれのR5は独立して1がら4個の炭素原子を有するアルキル基又
は両者のR5が炭素原子の5−又は6−員環が結合したメチリデン基と共に形成
するアルキレン基を提供し、但しQがアリーレンである時には、R3はまたメチ
ル基又はエチル基であり、モしてbはまた0であることができ;aは3から7の
値を有する整数であり:x、y及び2は共重合体の主鎖を含む単量体単位の相対
的モル量を表わし、(x+y十z)の和は約35から400.000 テあッテ
、2は和(x+y+z)の1から15%、好ましくは2がら10%そして最も好
ましくは2から6%、yは和(x+y+z)の0がら30%そしてXは和(x+
y十z)の64から99%、好ましくは9oがら98%そして最も好ましくは9
4から98%である。
本発明の共重合体は、1つ又はこれより多い直鎖α−オレフィンと1っ又はこれ
より多いメチリデン基含有α−オレフィンを共重合することによって得られる。
使用することのできる直鎖α−オレフィンは6から10個の炭素原子を有し、例
えば1−ヘキセン、l−ヘプテン、l−オクテン、1−ノネン及びl−デセンで
ある。
任意には、2から5の炭素原子を有する直鎖α−オレフィンである、例えばエタ
ン、■−プロペン、l−ブテン及び1−ペンテンを全体のα−オレフィンに対し
30モル%まで、好ましくは1から10モル%を使用することができる。
使用することのできる好ましいメチリデン基含有α−オレフィンは、6から20
個又はそれより多い炭素原子を有し、4−メチル−1−ヘンテン、5−及び4−
メチル−1−ヘキセン、エチニルシクロペンクン、6−15−及び4−メチル−
1−ヘプテン、4.5−ジメチル−1−ヘキセン、4−エチル−1−ヘキセン、
エチニルシクロヘキサン、7−メチル−1−オクテン、8−メチル−1−ノネン
、4.6−シメチルー1−ヘプテン、アリルシクロヘキサン、2−エチニルビシ
クロ[2,2,Illヘプタン(2−エチニルノルボランであって、このα−オ
レフィンは2個のメチリデン基を有する)、2−エチニル−6−メチルビシクロ
C2,2,1〕へブタン(このα−オレフィンは2個のメチリデン基を有する)
、2−エチニル−6−メチルピンクロ(2,2,1)へブタン(このα−オレフ
ィンは3個のメチリデン基を有する)、2−(3−プロペニル)ビシクロ[2,
2,11へブタン(プロペニルノルポランであって、このα−オレフィンは2個
のメチリデン基を有する)、3−(3−プロペニル’) −2,6,6−トリメ
チルピンクロ[3,1,11へブタン(3−プロペニルビナンであって、このα
−オレフィンは3個のメチリデン基を有する)、l−エチニルペンタンクロ[4
,2゜o、 2.5 、o3.ll 、o(,1)オクタン(エチニルキュパン
であって、このα−オレフィンは7個のメチリデン基を有する)、l−エチニル
トリシクロ(3,3,i、11.+ )デカン(エチニルアダマンタンであって
、このα−オレフィンは3個のメチリデン基を含む)並びに1. 2−ジメチル
−5−エチニルトリシクロ[3,3,l。
137〕デカン(l、2−ジメチル−5−エチニルアダマンクンであって、この
α−オレフィンは2個のメチリデン基を含む)が含まれる。
本発明の共重合体に使用される好ましい他のメチリデン基含有α−オレフィンは
、アリーレン、カテナリー酸素及びカテナリー珪素基含有α−オレフィンであっ
て、例えば4−(1−メチルエチル)−1−(3−プロペニル)ベンゼン、4−
(2−メチルプロピル)−1−(3−プロペニル)ベンゼン、2−(1−メチル
エチル)−4−ペンチル−3−プロペニルナフタリン、4−メチル−3−プロペ
ニルベンゼン、3−(2−メチルプロポキシ)−1−プロペン、4−(2−メチ
ルプロポキシ)−1−ブテン、3−シクロヘキソキシ−1−プロペン、ジメチル
(l−メチルエチル)−3−プロペニルシラン、ビス(1−メチルエチル)メチ
ル−3−プロペニルシラン、及びビス(l−メチルエチル)メチル−4−ブテニ
ルシランの如きである。
α−オレフィンは、例えば0から140℃、好ましくは30から90℃の温度範
囲でチーグラー・ナツタ(ZN)触媒の存在下共重合することができる。重合は
、バルク又は不活性溶媒中で行うことができる。
不活性溶媒の好ましい例は、限定するものではないが、脂肪族、芳香族及び脂環
式炭化水素溶剤であって、即ちヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、シク
ロベンクン及びシクロヘキサンである。
使用される触媒量は、好ましくは単量体1 kgについて0.1から5グラム、
より好ましくは単量体1kgについて0.2から2グラム範囲である。α−オレ
フィンとポリエン単量体の共重合は、一般に遅くそして重合体の収率は悪いが、
これに対しα−オレフィンとメチリデン含有オレフィンの共重合は、通常急速に
進みそして良好な収率となる。
α−オレフィン単量体からの単独重合体及びα−オレフィンと非共役ポリエン単
量体の混合物からの共重合体を製造するためのZN触媒の使用はすてに古く、そ
して本発明の対象でもない。ZN重合は、G、0dian著のPr1ncipl
es of Polymerization、第8章4節(SecondEdi
tion、J、Wiley & 5ons、New York、 1981)に
要約されている。α−オレフィンの重合に関するより詳細な説明は、J、 Bo
or著、”Ziegler−Natta Catalysts and Pol
ymerizations″ 第19章(Academic Press。
NY、 +979)を参照されたい。
共重合体のNMR分析によると、エチレン性不飽和は存在していない。有用な共
重合体は、また当業者によく知られている不飽和ポリ(α−オレフィン)の水素
化によって得ることができる。
共重合体は、1つ又はそれより多い直鎖α−オレフィンとそして0.1から9.
9モル%の1個又はそれより多いメチリデン基(mejhylidyne gr
oup)含有α−オレフィンから製造することができる。組成及び単量体の割合
を変えることによって、種々の最終利用者が必要とする剥離、ゲル含量及び保持
力性能を有するPSA膜を与える共重合体を得ることができる。
感圧接着剤膜(フィルム)は、また接着組成物を得るために共重合体に光架橋剤
を加え、そしてこの組成物を基材(サブストレート)に塗布することによって製
造される。好ましい光架橋剤は、限定するものではないが、例えばベンズアルデ
ヒド、アセトアルデヒド及びこれらの置換誘導体の如きアルデヒド、アセトフェ
ノン、ベンゾフェノン及び特に4−アルキルベンゾフェノン(アルキル基は、メ
チル、エチル、ブチル、オクチル、ドデシル及びオクタデシルの如き1から18
個の炭素原子を有し、市場において人手てきる5andoray1000 (S
andoz Chemicals、 Inc、、Charlotte、NC))
であるこれらの置換誘導体の如きケトン1ベンゾキノン、アントラキノン及びこ
れらの誘導体の如きキノン;2−イソプロピルヂオキサントン及び2−ドデシル
チオキサントンの如きチオキサントン;並びに2.4−ビス−(トリクロロメチ
ル)−6−(3’、4’−ジメトキンフェニル)−sym−トリアジンの如きク
ロモホール置換ハロメチル−5yu+〜トリアジンが含まれる。架橋剤は、(1
)照射によって接着組成物が急速にゲル化し、(2)低蒸気圧であり、そして(
3)熱安定性であるので、これらは多官能ベンゾフェノン(即ち、脂肪族、芳香
族、窒素、珪素を有し、2から4つのベンゾイルフェノキシ基が結合している化
合物)である。このような化合物の例は、次のものが含まれる。
ここで、R6は水素又は1から18個の炭素原子を有するアルキル基;及び
R7は1から18個の炭素原子を有するアルキル基そしてeは2,3又は4の整
数である。
存在する光活性架橋剤の濃度は、架橋性共重合体の0.05から6,0、好まし
くは0.1から2、そしてより好ましくは0.5から1.5重量%の範囲である
。
本発明の接着組成物は、ナイフ塗、ロール塗、グラビア塗、流し塗等の如き当業
者に公知の塗布方法によって、溶液から塗布することができる。本発明における
有用な塗膜の厚さは、0.5から15mg/d、好ましくは2.0から7. O
mg / adの範囲である。更には、本発明の成る種の組成物は溶剤を用いず
押出塗布方法を適用することができ、これによって溶液塗布方法により生ずる環
境問題及び毒性問題を解決することができる。
接着組成物は十分なエネルギー(例えば、波長)の化学線源により、特に組成物
に使用した光活性架橋剤に作用し、遊離基を発生して硬化する。前述の光活性架
橋剤の好ましい波長域は400から25Or+mである。本発明の接着フィルム
を架橋するのに要する波長域の輻射エネルギーは、 100から1,500 m
1llijoules/c/、そしてより好ましくは200から800 m1l
lijoules/catである。光硬化方法に関する詳細な記載は、米国特許
4.181.752及び4.329.384に開示されている。本発明の接着組
成物は重合体を含有しているので、特許′752及び°384に開示されている
前重合工程(例えば、ンロツブにする)は、本発明の組成物の光硬化には必要な
く、除かれる。
架橋剤を含まない接着組成物も、また電子線(F!−beam)照射により硬化
することができる。本発明の接着フィルムを架橋するのに要する好ましい線量は
、■から20メガラド(Mrads)、好ましくは2からlOMradsである
。本発明の接着組成物を塗布したサブストレートを電子線で硬化する好適な方法
は、米国特許4.533.566に詳細に開示されている。
ゲル含量が後で述べる可溶性粘着付与樹脂及び添加剤で調整される場合には、架
橋される接着フィルムは、2から95、より好ましくは30から80、そして最
も好ましくは50から70重量%の範囲でゲル成分を有している。
使用する場合の架橋剤は、第3水素を抽出し、結合成分として結合し、そして架
橋された重合体を形成する。架橋剤が多官能である場合、第3水素を複数の部分
で抽出し、そして重合体中に結合基を形成して重合体に含有されている。
本発明の組成物に加える1つ又はそれより多い粘着付与樹脂の添加によって、P
SAに対し粘着性、低メルト粘度、塗布性、熱安定性及び剥離接着力を改善する
。粘着付与された組成物の保持力は、放射線硬化によって剥離接着力を失うこと
なく高められる。接着剤の高い内部強度は、箱体をシールするテープ及び自動車
工業におけるマスキングにとって必要なことである。
本発明の放射線硬化性接着組成物に有用な相溶性粘着付与樹脂は、5から9個の
炭素原子を有する不飽和炭化水素単量体の重合により、得られる樹脂、ポリテル
ペン、合成ポリテルペン等が含まれる。
炭化水素粘着付与樹脂は、主としてオレフィン及びジオレフィンから成る単量体
、例えばイソプレン製造課程で副生ずる単量体、を重合して得ることができる。
これらの炭化水素粘着付与樹脂は、典型的には約80℃から約145℃の環球軟
化点、(Ball and Ring SofteningPoints) 、
約0から2の酸価及び1以下の鹸化価を示す。この種のC,オレフィン留分をベ
ースにした市場において入手できるものとしては、Goodyear Tire
and Rubber Co、から入手できるWingtack 95及びW
ingtack 115(Wingtack Plus)である。他の炭化水素
樹脂は、Hercules Chemical Co、 Inc、(Wilmi
ngton、DE)から入手できるRegalreZ1078及びRegalr
ez 1126粘着付与樹脂、Arakawa Forest Chemica
lIndustries (ChicagO,IL)から入手できるArkon
pH5粘着付与樹脂の如きArkon樹脂、並びにExxon Chemic
al Companyから入手できるEscorez樹脂が含まれる。
他の有用な粘着付与樹脂は、カレン、異性化ピネン、テルピネン、テルペンテン
及び他のテルペン類を含む脂環、単環、二環モノテルペン並びにこれらの混合物
の如きテルペン炭化水素を重合及び/又は共重合して得られる重合体樹脂状物質
の如きテルペン重合体が含まれる。テルペンタイプの市場において入手できる樹
脂は、ArizonaChemical Corp、(Wayne、 NJ )
から入手できるZonarezテルペンB−シリーズ及び7000シリーズの粘
着付与樹脂が含まれる。Zonarezテルペン樹脂について報告されている代
表的な性質は、約55℃から1250Cの環球軟化点(ASTM 628−67
)、1以下の酸価(ASTM D465−59)及び1以下のケン化価(AST
M D464−59)を有している。下の例で使用されるテルペン樹脂は、ポリ
(ベーターピネン)樹脂であって、11ercuIes Chemical C
o、 Inc、、から入手したPiccolyte A115樹脂で、115℃
の環球軟化点、lの酸価及び190の沃素価を有している。高温度において安定
であることが必要の場合、飽和粘着付与樹脂が使用される。
組成物中に任意に存在する粘着付与樹脂の全体量は、重合体100重量部につい
て0から150重量部、より好ましくは5から50重量部及び最も好ましくは2
5から35重量部である。Regalrez 1078樹脂及びArkon P
115樹脂の如き飽和粘着付与樹脂は、活性架橋剤で同様に処理したものと比べ
、よりゲル含量の多いものを生ずるので好ましい。
本発明の放射硬化飽和ポリオレフィン感圧接着剤は、次に示す工程によって得ら
れる。
a)1)一般式Iを有する共重合体、
2)任意にはそして好ましくは効果的量の光活性架橋剤3)任意には、好ましく
は飽和粘着付与剤である粘着付与剤を含む組成物を準備し、
b)この組成物をサブストレートに塗布し、C)この塗布した組成物を化学線又
は電子線に照射して組成物を効果的に架橋しそして放射線硬化された感圧接着剤
を提供するものであるが、ここで但し化学線で架橋を効果的に行う場合には効果
的量の光活性架橋剤を存在させる。
特別な最終利用のための接着剤を得るために、少量の添加剤を組成物に加えるこ
ともできる。このような添加剤には、顔料、染料、可塑剤、充填剤、安定剤、紫
外線吸収剤、抗酸化剤、プロセス油等が含まれる。使用される添加剤の量は、最
終利用者の要望に従って0.1から50重量%の範囲で変わる。
本発明の接着剤組成物は広範囲のサブストレート物質に塗布することができ、サ
ブストレート物質としては、Dupont Chemical Co。
からのポリエチレンテレフタレート (PET)、及びToray Chemi
calCo、 Ltd、又はMobil Oil Co、からの二軸配向ポリプ
ロピレン(BOPP)の如き重合体支持体;織布及び不織布;アルミニウム、銅
、鉛、金等の如き金属又は金属箔;紙;ガラス;セラミックス;並びにこれらを
貼り合せた複合材料である。感圧接着テープ及びトランスファーテープは本発明
の好ましい物品である。
本発明の他の態様は、ポリエチレン及びポリプロピレンの如き少なくとも第1サ
ブストレート及び第2サブストレートを、本発明の接着組成物で各層を貼り合せ
たラミネート構造体が含まれる。少なくともサブストレートの1つは、接着層が
硬化されるために化学線又は電子線が透過できるものである。
成る種の適用では、接着剤がサブストレートに良好に接着するのにプライマーが
有用である。本発明を実施するのに有用なプライマーは、スチレン−エチレン/
ブチレン−スチレンに無水マレイン酸をグラフトした三元ブロック共重合体(S
hell Chemical Co、のKraton G−1901X共重合体
)及び非晶質ポリプロピレンとKratonG−1901X共重合体の組合せが
含まれる。本発明の組成物を塗布し、そして放射線硬化して接着トランスファー
フィルムとするための特定のサブストレートには、剥離ライナー(米国特許4.
386.135、同3、957.724及び同2.532.011に記載されて
いる)が存在する。
試験方法
PSA組成物及びこれから得られたテープの評価及び比較するために、例におい
て用いられる試験方法は工業的に標準なテストである。
これらのテストは、American 5ociety for Testin
g Materials(ASTM)、及びPressure 5ensiti
ve Tape Council(PSTC)から発行された種々の文献に詳細
に記載されている。これら標準に係るものを示す。
剪断強さくASTM D−2654−78; PSTC−7)剪断強さは接着剤
の凝集又は内部強さの測定である。これは、一定の圧力をもって表面に平行な方
向に標準平坦面から接着剤ストリップを引っ張るのに要する力量に基づいている
。一定の応力、標準負荷のもとに、ステンレス鋼テストパネルからPSAを塗布
した標準面積のシートを引っ張るのに要した時間の単位(分)で測定される。
試験は、12.7w X 1.2.7mmのストリップを一端を自由にしてパネ
ルに強固に接触させる様にして、ステンレス鋼に適用した接着剤塗布ストリップ
について行う。塗布したストリップの自由端に1kgの重りをつるしその力を適
用して引張るために、パネルの塗布面は垂直にしたテープの自由端に対し182
°の角度を形成し、塗布ストリップを貼ったパネルをラックの中に保持する。
tsooより大きい2゜は剥離力を打消すためのもので、従って試験を行うテー
プの保持力をより正確にするために剪断力のみが測定される。鋼パネルから剥れ
るテストサンプルの時間が、剪断強さとして記録される。
破損のモード(MOF)
物体が落下する時の時間は“剪断時間”といわれ、仮にテープが5000分後で
も破損がなければ、“1000+”と記録される。いづれの剪断において、破損
のモードは次のように表示される。
pp”” pop−offであって、鋼パネルから75−100%の接着剤が破
損する。
3p=接着剤の割れ(adhesive 5plit)であって、両者の面は接
着剤によって完全に覆われている。
pop−off破損のモードは、接着剤の凝集の破損とは反対に接着剤と鋼との
界面の結合の接着破損を表わすことを意味するので、好ましいことである。本発
明におけるすべてのものは種々の保持力の接着剤であって、最終利用者に対して
好ましいものである(1−1,000分)。
いっれのテープについて2つのサンプルをテストし、そして剪断テスト値は剪断
値を平均して得たものである。
剥離接着力(ASTM D 3330−78 ; PSTC−1(II/75)
)剥離接着力は、特定の角度及び取り除く速度においてPSAを塗布したテスト
サンプルをテストパネルから取り除くのに要する力である。実際の例においては
、この力は塗布シートのデシメートル幅についてのNewton (N/dm)
で表わされる。この手順は次の如くである:
■)25゜4關幅のテストサンプルを水平に位置し、清浄したガラステスト板に
貼る。2.2kgのゴムローラーを使用して、12.7cm長さのサンプルを押
圧してガラス表面に強固に接触させる。
2)サンプルの自由端を折り返して二重に貼り合せ、取り除く角度を180°と
する。この自由端を接着試験機のスケールに結合する。
3)このガラステスト板を引張試験機のジャーにつなぎ、1分間に2.3メート
ルの一定の速度でスケールから板を取り出せるようになっている。
4 ) Newtonでスケールを読み取り、これをテープがガラス面から剥離
されるのを記録する。
固有粘度(ASTM D 2857−70 (Reapproved 1977
))本発明の利点を理解するために、剪断強さ及び加工性の改善とPSAの重合
体成分の分子量とを関連させてみてみる。10−の0゜5g/d/重合体溶液の
固有粘度を25°Cに調節した水浴中でCannon−Fensk#50粘度計
(Cannon Instruments Co、、5tate CoCo11
e、PAから入手)を用いて測定した。使用した溶剤は、実施例において明らか
にした。
%ゲルテスト(ASTM D 2616−81)パーセントゲルは硬化の程度を
表わすものとして用いられる。粘着付与樹脂を含むテープは、実際のパーセント
ゲルに補正される。
補正されたパーセントゲルは、ケル化量を100倍し、ゲル化ネットワークを形
成することのできる全体の物質量で割る。粘着付与剤及び未硬化重合体の如き可
溶性物質は、ゲル留分を測定する前に抽出する。
化学線又は電子線による架橋は、感圧接着剤のクリープ及び剪断抵抗を改善する
。
架橋された感圧接着剤の種々の重要な性質は、ゲル含量によって変化する。従っ
て、ゲル含量の決定は加工を調整する手段に寄与し、そしてテープの性能を改善
することができる。
抽出試験はポリオレフィンPSAの適切なゲル含量を明らかにし、そしてまた個
々の架橋した接着剤と特定の最終使用との比較をする約0.06 gのPSAを
含んだ正方形のテストサンプル(3,81c+++ X 3.81cm)をテー
プから切り出し、そして約4X8cmの120−メツシュのステンレス鋼バスケ
ットに入れた。内容物は秤量すると殆んと0.1■であり、そして次いでサンプ
ルを十分に覆う量のトルエンを含む栓付きビーカーに浸漬した。24から48時
間抽出した後、バスケット(サンプルを含んでいる)を取り出し、液体を除き、
そして69℃において炉の中に置いた。バスケット及びサンプルを一定重量にな
るように乾燥し、そして次の如くしてゲル含量を測定した。
ゲル含量−100−抽出%
粘着付与された感圧接着テープにおいては、粘着付与樹脂の重量は、次の如く補
正したゲル含量を算出する前に引いておく。
補正したゲル含量=10〇−抽出パーセントいづれのテープについて2つのサン
プルをテストし、そしてその結果を平均してゲル含量値とした。
このテストは、高温度においてマスキングテープとして使用する接着剤の効果を
評価するのに用いる。このテストにはアルミニウムパネルを使用し、このパネル
の表面はペイントが塗られ、これにマスキングテープを貼るものであって、この
ものは、例えばpOrd MotorCo、の自動車のベースコート/クリアー
コート(BC/CC)アクリルエナメル塗料系又は自動車の50Jアクリルエナ
メル塗料系である。
テープを室温においてテスト表面に貼り、4.5ポンド(2kg)のゴムを塗布
した金属ローラーで2回押圧した。121’C又は150℃のいづれかにおいて
1時間空気循環炉の中に置いた後、テープが熱い間に、パネルの半分を約1.9
m/分の速度で45°の角度においてテープを剥離する。室温に冷却した後、パ
ネルの残り半分を剥離した。
染着剤の残査について、目視でパネルを検査した。
例
共重合体lの製造
撹拌機及びコンデンサーを有するガラス製反応器を乾燥し、アルゴンを充満し、
そして水を循環させ、次に示す反応体を送入した:474グラムの1−ヘキセン
、1971グラムのトルエン、 18.75グラムの4−メチル−1−ペンテン
(アルミナ/シリカを通して不純物を除き、そして分子篩で乾燥した)及び2.
7艷のジエチルアルミニウム塩化物(トルエン中1.8M)。共重合反応は、0
.5グラムのAATiCI s(アルミニウム活性化還元塩化チタン、5tau
ffer触媒)を加えて開始した。共重合体の分子量は、反応中60cc/mi
nの割合で水を通して調節した。反応は、反応工程中25℃に維持した。3時間
反応させた後、共重合反応を止めそして大過剰のメタノールで重合体を沈殿させ
残った触媒を抽出した。次いで、メタノール溶液を別の容器に移して、沈殿した
重合体を分離した。この共重合体は、0.25重量%のlrganox 101
0抗酸化剤(Ciba Geigy社から入手)で安定化し、そして70−80
’Cにおいて真空炉の中で乾燥した。
得られた320グラム(65%の転化)の共重合体は、NMR分析により1.5
モル%の4−メチルペンテン単位及び98.5モル%の1−ヘキセン単位を有し
ていた。また、固有粘度(IV)は、25℃においてへキサン中0.5g/di
の濃度で2.0dl/gであり、ガラス転位温度(Tg)は−44℃であった。
示差走査熱量計(DSC)分析によっては、結晶度は検出できなかった。
共重合体2の製造
単量体の割合を変えて使用した(419グラムの1−ヘキセン及び74グラムの
4−メチルペンテン)以外、共重合体1の製造手順を繰返した。共重合反応は2
5℃において1時間行った。50%の転化率で粘着性非晶質共重合体が得られ、
これは1.5dl/gの■及び−38℃のTgを有していた。この共重合体は6
.2モル%の4−メチルペンテンを含んでいた。
共重合体3の製造
150グラムの1−オクテン及び12.5グラムの4−メチルペンテンを使用し
た以外、共重合体lの製造手順に従って繰返した。60%の転化率で粘着性非晶
質の共重合体が得られ、このものは2.3dl/gのIV、−59℃のTg及び
1.7モル%の4−メチルペンテンを有していた。
共重合体4の製造
l−デセン及び4−メチル−1−ペンテン(150グラムの1−デセン及びlO
グラムの4−メチルペンテン)を使用した以外、共重合体1の製造手順に従って
繰返した。65%の転化率で粘着性非晶質の共重合体が得られ、このものは、1
.9dl/gの■を有していた。この共重合体は3.0モル%の4−メチルペン
テンを含んでいた。
いづれの共重合体1,2.3及び4(照射したもの及びしないもの)の溶液0.
15又は1.0重量%の光架橋剤のベンゾフェノン(B)、5andoray
1000架橋剤(置換ベンゾフェノン)(S) 、2.4−ビス(トリクロロメ
チル)−6−(3,4−ジメトキシフェニル) −S−トリアジン(T)又は2
−イソプロピルチオキサンタン(1)のトルエン溶液を表fに示したようにして
準備し、そして手動塗布機を用い25ミクロン(μm)のポリエチレンテレフタ
レートフィルム(PET)に塗布し、80℃においてトルエンを除くため乾燥し
、約37.5ミクロンの乾燥した厚さの接着剤膜を得た。光架橋剤を含む塗膜を
、窒素気流中紫外線を照射し、いづれの塗膜についても測定しそしてその結果を
下の表Iに示す。
表■は、本発明の未照射の組成物はゲル化を生ぜず、そしてこれらを使用して得
たテープの接着剤は割れによって失敗であったこと、を示している。しがしなが
ら、照射された組成物は、共重合体自体、架橋剤及び照射量に応じて、約36か
ら80%ゲル化していた。これらの組成物から得られた照射されたテープはpo
p−offを生じ、そして割れることはなかった。
PIはBがベンゾフェノンである光架橋剤;SはTが2−イソプロピルチオキサ
ントン、Tは2,4−ビス−(トリクロロメチル)−6−(3,4−ジメトキシ
フェニル)−s−トリアジン、
Dは1.10−ビス−(4−ベンゾイルフェノキシ)デカン、MOFはspは割
れそしてpoはpop−offである破損のモードである。
(1)使用した粘着付与剤はRegalrez 1078(Hercules
ChemicalCo、から入手した炭化水素粘着付与剤)Pl、S、T、D及
びMOFは既に述べた通りである。
例19−32
共重合体1−4についてすでに述べたようにして、いづれの共重合体1. 2.
3及び4の溶液を、0.15又は1.0重量%の光架橋剤B。
S、I及びT、並びに25重量%のRegalrez 1126粘着付与剤と共
にトルエン溶液として準備し、塗布、乾燥及び窒素気流中紫外線に照射した。得
られたいづれの接着剤の特性を表Hに示す。
表■は、Regalrez 1078粘着付与剤を含んだ本発明の照射した接着
組成物は剪断及び剥離接着力が増大していること、を明らかにし前に述べた例で
得られた塗膜を、すでに述べたパネルテストに従って試験を行い、その結果を表
■に詳細に示す。
表■は、粘着付与を行わない接着組成物(例33−42)及び粘着付与した接着
組成物(例43−45)を使用して得たマスキングテープは450mJ/er1
以上の紫外線を照射するとパネルテストで殆んど残査を残さないこと、を明らか
にしている。
2aは照射を450+nJ/ ctl した点を除いて2と同じ。
7aは照射を1200mJ/ crl L、た点を除いて7と同じ。
12aは照射を1200mJ/ciした点を除いて12と同じ。
機械的撹拌機を有する1リットル反応容器をlIO’cにおいて一晩乾燥し、そ
してそこに450−の蒸留トルエン、200−の1−ヘキセン、25グラムの4
−メチルペンテン−1及びトルエン中1−の1.8モルCC2H1)2AI C
1を加えた。1時間撹拌しながら溶液に水素を通した後、0.15グラムのTi
C1+を加えた。反応混合物が目視で粘度が観察できるまで、このような条件に
従って反応を行った(約45分)。
次いて、エチレンガスを反応容器に導入した。2時間後、更に3時間反応混合物
中にエチレンを導入し、そしてメタノールを加えた。
生成物は、5モル%のエチレンを含んだ感圧接着剤であった。
この共重合体溶液を15重量%のArkon P115及び1重量%のベンゾフ
ェノンと混ぜ合せ、そして0.04+++mの厚さく1.5i)のポリエチレン
テレフタレートに塗布し、次いで紫外線による硬化を行った。この硬化した接着
剤は3ON/dmの剥離強さ及び1320分の剪断強さを有するのに対し、同じ
組成の未硬化接着剤は3ON/dmの剥離強さ及び32分の剪断強さを有してい
た。
本発明の種々の改良及び変更は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、
当業者において明白なことであり、また本発明は本願において述べた説明のため
の態様に不当に限定されるものでないことも理解されるへきである。
国際調査報告 、、、T□K 65/、、。7.。
フロントページの続き
(72)発明者 ビーダーリン、ジエイムズ アール。
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 (番地なし)
Claims (10)
- 1.高温度において35N/dm又はこれ以上の剥離接着力及び凝集安定性を有 するホットメルト接着剤又は感圧接着剤を提供できる硬化性組成物であって、 a)1)2から32個の炭素原子を有しその少なくとも70%は6から10個の 炭素原子間有する1つ又はこれより多い90.1から99.1モル%の直鎖α− オレフィン、及び2)炭素原子の分枝れ又は環状基に存在する少なくとも1個の メチリデン基(methylidyne group、第3炭素原子に1つの水 素原子を有する1つの炭素を含む基)を含んだ6から20個又はそれ以上の炭素 原子を有する1つ又はこれより多い9.9から0.1モル%のα−オレフィン; b)任意には、組成物に化学線を照射して架橋するのに十分な光活性架橋剤; c)任意には、重合体10部について0より多く150重重部までの粘着付与樹 脂;並びに d)任意には、少なくとも1つの顔料、染料、可塑剤、充填剤、安定剤、紫外線 吸収剤、抗酸化剤及びプロセス油から成る群から少なくとも1つの効果的量の添 加剤、 を含む硬化性組成物。
- 2.共重合体は次の一般式を有する: ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、Rは水素又は低級アルキル基であり;R1は1価の有機基であってエチ レン性不飽和を含まずそして少なくとも1つの4から30個の炭素原子を有する メチリデン基、▲数式、化学式、表等があります▼を含み、 任意には炭素原子間に結合した酸素又は珪素を含み、aは3から7の値を有する 整数であり;X,y及びZは共重合体の主鎖を含む単量体単位の相対的モル重を 表わし、(x+y+z)の和は約35から400,000であって;zは和(x +y+z)の1から15%;yは和(x+y+z)の0から30%;そしてxは 和(x+y+z)の64から99%を有する、請求項1記載の硬化性組成物。
- 3.R1は次の構造を有する: ▲数式、化学式、表等があります▼ ここでbは1から5の値を有する整数;Qは単結合、−O−、6から15個の炭 素原子を有するアリーレン基から成る群から選ばれた2価の基、及び▲数式、化 学式、表等があります▼ここでいづれのR4は独立して1から4個の炭素原子の 低級アルキル基又はR3であり;そしてR3の構造式、▲数式、化学式、表等が あります▼を有するメチリデン基含有基であり、ここでのいづれのR5は独立し て1から4個の炭素原子を有するアルキル基又は両者のR5が炭素原子の5−又 は6−員環が結合したメチリデン基と共に形成するアルキレン基を提供し、但し Qがアリーレンである時には、R3はまたメチル基又はエチル基であり、そして bはまた0であることができる、 請求項2記載の共重合体。
- 4.共重合体は次の少なくとも1つ、すなわちa)−70から0℃の範囲のTg 、 b)0.4から9.0dl/gの範囲の固有粘度、及びc)5,000から50 ,000,000の範囲の数平均分子量、を有する請求項1から3記載のいづれ かの組成物。
- 5.電子線(E−beam)又は化学線で硬化された請求項1から4記載のいづ れかの組成物。
- 6.少なくとも1つのサブストレートの少なくとも一つの面に請求項5記載の硬 化した組成物の層を含んだ物品。
- 7.該サブストレートは重合体層、繊維、金属、紙、ガラス、セラミック及びこ れらのラミネートから成る群から選ばれる請求項6記載の物品。
- 8.テープ、貼り合せ構造物又は接着トランスファーフイルムである請求項6又 は7の物品。
- 9.該硬化組成物はエチレン、1−ヘキセン及び4−メチルペンチン−1の反応 生成物を含む請求項8記載のテープ。
- 10.次に示す工程: a)請求項1から5記載の共重合体を含む硬化性組成物及び効果的量の光活性架 橋剤を準備し、 b)この組成物をサブストレートに塗布し、c)塗布した組成物を化学線又は電 子線に照射して組成物の架橋を効果的にしそして硬化感圧接着剤を提供し、但し 化学線によって架橋を効果的に行う時には効果的量の光活性架橋剤が存在してい る、以上の工程を含む放射線硬化飽和ポリオレフィン感圧接着剤を製造する方法 。
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