DE60124014T2

DE60124014T2 - Haftklebermischungen, umfassend (meth)acrylatpolymere, und gegenstände davon

Info

Publication number: DE60124014T2
Application number: DE60124014T
Authority: DE
Inventors: K. Ashish Saint Paul KHANDPUR; G. Eugene Saint Paul JOSEPH; S. Greggory Saint Paul BENNETT
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: EP1354015A1; WO2002053670A1; JP2004517191A; EP1354015B1; US6455634B1; US20020136891A1; ATE342946T1; DE60124014D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Polymermischungen, umfassend mindestens ein (Meth)Acrylatpolymer und mindestens ein amorphes von Propylen abgeleitetes Polymer, die Haftklebeeigenschaften zeigen. Die Haftkleber sind bei der Herstellung einer großen Vielfalt von Gegenständen nützlich.
Dem Fachmann ist gut bekannt, dass Haftkleberzusammensetzungen (HK) Eigenschaften wie die Folgenden besitzen: (1) aggressive und dauerhafte Klebrigkeit, (2) Haften mit nicht mehr als Fingerdruck, (3) ausreichende Fähigkeit, auf einem Substrat haften zu bleiben und (4) ausreichende Kohäsionsfestigkeit. Zu Materialien, die sich als gute HK erwiesen haben, gehören Polymere, die derart entwickelt und formuliert wurden, dass sie die erforderlichen viskoelastischen Eigenschaften zeigen, was zu einem gewünschten Gleichgewicht zwischen Klebrigkeit, Schälfestigkeit und Scherhaltekraft führt. Das Herstellen des passenden Gleichgewichts ist kein einfacher Prozess.
Die am häufigsten verwendeten Polymere zur Herstellung von HK sind Naturkautschukpolymere, Polymere aus synthetischem Kautschuk (z. B. Styrol-/Butadien-Copolymere (SBR) und Styrol/Isopren/Styrol-Blockcopolymere (SIS)), und verschiedene Polymere auf Basis von (Meth)Acrylat (z. B. Acrylat und Methacrylate). Von diesen haben sich Polymer-HK auf Basis von (Meth)Acrylat aufgrund ihrer optischen Klarheit, zeitlichen Dauerhaftigkeit der Eigenschaften und der Vielfalt an Haftkraftmöglichkeiten, um nur einige der Vorteile zu nennen, zur bevorzugten HK-Klasse entwickelt. Es ist bekannt, HK herzustellen, die Mischungen aus bestimmten Polymeren auf Basis von (Meth)Acrylat mit bestimmten anderen Polymerarten umfassen.
Die Europäische Patentanmeldung Nr. 0 254 002 (Sumitomo Chemical Co. Ltd.) beschreibt HK, umfassend mindestens ein Elastomer (z. B. Naturkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk und Acrylkautschuk), mindestens ein klebrig machendes Mittel und ein Ethylen-Propylen-Copolymer mit einem so niedrigen Molekulargewicht, dass die Grenzviskosität nicht mehr als 0,5 beträgt. Das Ethylen-Propylen-Copolymer ist durch oxidative Zersetzung eines entsprechenden Ethylen-Propylen-Copolymers mit 30-60 Gew.-% Propylen erhältlich. Die Menge an Ethylen-Propylen-Copolymer liegt im Bereich von 5-40 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Elastomer. Es wird gelehrt, dass sich das HK, üblicherweise in Toluol oder dergleichen gelöst, auf ein Substrat aufgetragen und dann zum Entfernen des Lösungsmittels getrocknet wird.
US-Patent Nr. 5,202,361 (Zimmerman et al.) lehrt einen anderen Ansatz zur Herstellung von HK unter Verwendung bestimmter (Meth)Acrylatpolymere in Kombination mit bestimmten alpha-Olefinpolymeren. Genauer gesagt weisen die alpha-Olefine eine Glasübergangstemperatur (Tg) von etwa –70°C bis etwa –10°C und ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 25.000 bis 5.000.000 auf. Ferner haben mindestens 60 Mol-% der zur Herstellung der alpha-Olefinpolymere verwendeten Olefinmonomere 6 bis 18 Kohlenstoffatome. Die HK haben angeblich eine gute Haftung auf Oberflächen mit sowohl niedriger als auch hoher Energie. Es wird gelehrt, dass das alpha-Olefinpolymer in einer Mischung aus radikalisch polymerisierbaren Monomeren und einem Fotoinitiator/Vernetzer gelöst wird. Die flüssige Zusammensetzung wird dann auf ein Substrat aufgetragen und mittels Bestrahlen der Zusammensetzung unter Verwendung von Ultraviolettstrahlung gehärtet.
Die PCT-Veröffentlichung Nr. WO 97/23,577 (Minnesota Mining and Manufacturing Co.) beschreibt gemischte HK, die mindestens zwei Komponenten enthalten. Der erste Bestandteil ist ein HK. Zu den beschriebenen nützlichen HK gehören Acryle und Poly-alpha-Olefine. Die zweite Komponente ist ein thermoplastisches Material oder ein Elastomer. Zu in der Erfindung nützlichen thermoplastischen Materialien gehören beispielsweise isotaktisches Polypropylen und derartige Ethylen/Propylen-Copolymere. Es wird auch gelehrt, dass nützliche thermoplastische Materialien bei Gebrauchstemperaturen mit der HK-Komponente im Wesentlichen nicht mischbar sind. In der Zusammenfassung werden die Mischungen, die in der Schmelze verarbeitbar sind, als mit einem im Wesentlichen kontinuierlichen Bereich (im Allgemeinen der HK) und einem im Wesentlichen fibrillenartigen bis schieferartigen Bereich (im Allgemeinen das thermoplastische Material) beschrieben. Klebrig machende Mittel können zugegeben werden.
Die PCT-Veröffentlichung Nr. WO 96/25,469 (Minnesota Mining and Manufacturing Co.) beschreibt HK, die eine Mischung aus etwa 5 bis 95 Gewichtsprozent eines acrylischen HK und etwa 5 bis etwa 95 Gewichtsprozent eines thermoplastischen elastomeren Copolymers sind. Die thermoplastischen elastomeren Materialien sind Materialien, die mindestens zwei Segmente enthalten, d. h. ein hartes Segment und ein weiches Segment. Zu nützlichen thermoplastischen elastomeren Materialien gehören Styrol- (Ethylen-Propylen) Blockcopolymere, thermoplastische elastomere Materialien auf der Basis von Polyolefin, dargestellt durch die Formel -(CH₂CHR)_x, worin R eine Alkylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, und Polyolefine auf der Basis einer Metallocen-Katalyse, wie ein Ethylen/1-Octen-Copolymer. Die Mischungen sind in der Schmelze verarbeitbar.
Wege zur effektiven Haftung auf Materialien mit niedriger Oberflächenenergie stellen eine Herausforderung dar, die Fachleute meistern möchten. Häufig führen Verbesserungen bei der Haftung auf Substraten mit niedriger Oberflächenenergie zu Verschlechterung der Haftung auf Substraten mit hoher Oberflächenenergie oder der Scherfestigkeit des Klebers. Somit sind weitere Kleber für eine ausreichende Haftung auf Oberflächen mit niedriger Oberflächenenergie, insbesondere solche Kleber, die diese Leistung ohne Verschlechterung der Haftung auf Oberflächen mit hoher Oberflächenenergie erbringen, wünschenswert. Ebenso sind Kleber mit verbesserter Haftung auf Substraten mit hoher Oberflächenenergie nützlich.
Es war ebenfalls wünschenswert, dass ein derartiger neuer Kleber einen breit gefassten Formulierungsspielraum und Anpassbarkeit an bestimmte Anwendungen ermöglicht. In einigen Anwendungen ist beispielsweise eine in der Schmelze verarbeitbare Zusammensetzung anstatt solcher Zusammensetzungen wünschenswert, die auf ein Substrat aufgetragen und anschließend getrocknet oder gehärtet werden. Die Verwendung von (Meth)Acrylatpolymeren in derartigen Klebern ist aufgrund ihrer wünschenswerten Eigenschaften bevorzugt. Die vorliegende Erfindung nimmt sich dieser Motivationsfaktoren an.
Erfindungsgemäße HK-Mischungen sind besonders für die Haftung auf Materialien mit sowohl verhältnismäßig hoher als auch niedriger Oberflächenenergie nützlich. Erfindungsgemäße HK-Mischungen sind im Stande, derartigen Substraten eine ausreichende oder verbesserte Schälfestigkeit zu verleihen. Überraschenderweise wird die Schälfestigkeit bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie, wie Polypropylen, in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zur Schälfestigkeit des (Meth)Acrylatpolymers ohne das von Propylen abgeleitete Polymer bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie oder der Schälfestigkeit des von Propylen abgeleiteten Polymers ohne das (Meth)Acrylatpolymer bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie verbessert. In einigen Ausführungsformen ist diese Verbesserung sogar ohne nachteilige Auswirkungen auf die Schälfestigkeit bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie möglich. Gemäß anderen Aspekten der Erfindung wird die Schälfestigkeit bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie, wie Glas, im Vergleich zur Schälfestigkeit des (Meth)Acrylatpolymers ohne das von Propylen abgeleitete Polymer bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie oder der Schälfestigkeit des von Propylen abgeleiteten Polymers ohne das (Meth)Acrylatpolymer bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie verbessert. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen werden ebenfalls nützliche Scherfestigkeiten erreicht.
Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung stellen Substrate bereit, auf die die Haftkleberzusammensetzung mindestens teilweise aufgetragen wurde. Andere Ausführungsformen der Erfindung stellen Fasern und Mikrofaserbahnen, umfassend die Haftkleberzusammensetzung bereit.
Erfindungsgemäße Haftklebermischungen (HK) umfassen mindestens ein (Meth)Acrylatpolymer und mindestens ein von Propylen abgeleitetes Polymer. Begriffe, die fortwährend zur besseren Beschreibung der Erfindung verwendet werden, sind nachstehend definiert.
"Polymer" bezieht sich auf makromolekulare Materialien mit mindestens fünf monomeren Wiederholungseinheiten, die gleich oder verschieden sein können. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff "Polymer" Homopolymere und Copolymere. Erfindungsgemäße Copolymere beziehen sich auf solche Polymere, die von mindestens zwei chemisch unterschiedlichen Monomeren abgeleitet sind. Eingeschlossen in die Definition von Copolymeren sind herkömmliche Copolymere, die von mindestens fünf Monomeren abgeleitet sind, welche nur zwei chemisch unterschiedliche Monomere enthalten, sowie Terpolymere, die mindestens drei chemisch unterschiedliche Monomere enthalten, usw.
Im Allgemeinen kann das Polymer über seine gesamte Kettenlänge mehr als eine Art sterischer Strukturen enthalten. Polymere können beispielsweise kristalline, sterisch geordnete isotaktische und syndiotaktische Strukturen sowie amorphe, ataktische Strukturen oder Kombinationen davon enthalten. Die sterische Struktur eines Polymers kann unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens bestimmt werden. Zur Bestimmung der sterischen Struktur (d. h. der Taktizität) eines Polymers können beispielsweise Kohlenstoff-13-Kernspinresonanzmessungen verwendet werden.
"Sterisch geordnete" Strukturen, wie in Hawley's Condensed Chemical Dictionary (12. Ausgabe) definiert, sind solche, deren Molekularstruktur eine bestimmte räumliche Anordnung anstatt der willkürlichen und unterschiedlichen Anordnung aufweist, die ein amorphes Polymer kennzeichnet. Zu sterisch geordneten Strukturen gehören isotaktische und syndiotaktische Strukturen.
"Isotaktische" Strukturen, wie in Hawley's Condensed Chemical Dictionary (12. Ausgabe) definiert, sind solche, deren Struktur derart beschaffen ist, dass Atomgruppen, die nicht zur Hauptkettenstruktur gehören, entweder alle oberhalb oder alle unterhalb der Atome der Hauptkette angeordnet sind, wenn sich Letztere in einer Ebene befinden.
"Syndiotaktische" Strukturen, wie in Hawley's Condensed Chemical Dictionary (12. Ausgabe) definiert, sind solche, deren Struktur derart beschaffen ist, dass Atomgruppen, die nicht zur Hauptkettenstruktur gehören, auf eine symmetrische und sich wiederholende Weise oberhalb und unterhalb der Atome der Hauptkette angeordnet sind, wenn sich Letztere in einer Ebene befinden.
"Ataktische" Strukturen, wie in Hawley's Condensed Chemical Dictionary (12. Ausgabe) definiert, sind solche, deren Struktur derart beschaffen ist, dass Atomgruppen willkürliche oberhalb und unterhalb der Hauptkettenatome angeordnet sind, wenn sich Letztere in einer Ebene befinden.
Der "Stereoregularitätsindex (S.I.)" eines Polymers ist wie folgt definiert: In einem vollständig ataktischen Polymer liegen zwei homotaktische Triaden, mm und rr, in gleicher Menge (jeweils 25 %) vor. Mit zunehmender sterischer Ordnung des Polymers verändern sich die relativen Mengen von mm und rr derart, dass eine zunimmt und somit größer als die andere wird. S.I. ist das Verhältnis des größeren mm oder rr zum kleineren mm oder rr und ist immer positiv und größer als 1. S.I. ist ein numerischer Ausdruck für die Veränderung der sterischen Struktur eines Polymers weg von 1,0 eines willkürlichen ataktischen Polymers zu größeren Werten, die für Polymere mit einer größeren sterischen Ordnung kennzeichnend sind.
"Nicht sterisch geordnete" Polymere sind im Allgemeinen hauptsächlich ataktische oder hauptsächlich semisyndiotaktische Polymere anstatt hauptsächlich isotaktischer oder hauptsächlich syndiotaktischer Polymere.
"Semisyndiotaktische" Polymere sind solche mit Strukturen zwischen hauptsächlich syndiotaktischen Polymeren und hauptsächlich ataktischen Polymeren.
In einer Ausführungsform haben erfindungsgemäße nicht sterisch geordnete Polymere einen S.I. von 1 bis etwa 10. In einer anderen Ausführungsform haben erfindungsgemäße nicht sterisch geordnete Polymere einen S.I. von 1 bis etwa 7. In noch einer anderen Ausführungsform haben erfindungsgemäße nicht sterisch geordnete Polymere einen S.I. von 1,5 bis etwa 7. In noch einer anderen Ausführungsform haben erfindungsgemäße nicht sterisch geordnete Polymere einen S.I. von 1 bis etwa 1,1.
"Amorphe" Polymere sind solche Polymere, die bei Raumtemperatur in Hexan löslich sind. Zu beachten ist, dass derartige Materialien einen geringen Kristallinitätsgrad aufweisen, der beispielsweise mithilfe von Röntgenstrahlen oder einer Thermoanalyse nachweisbar ist. Amorphen Polymeren fehlt ein präziser mittels Differenzialkalorimetrie (DSC) gemessener Schmelzpunkt. Besonders bevorzugt sind die amorphen Polymere, die nicht sterisch geordnet sind (z. B. hauptsächlich ataktische oder hauptsächlich semisyndiotaktische).
"In der Schmelze verarbeitbar" bezieht sich auf Kleber mit einer ausreichenden Viskosität nach dem Erweichen, sodass die Kleber in der Schmelze verarbeitet (d. h. auf ein Substrat aufgetragen) werden können. Die Kleber schmelzen nicht notwendigerweise bei der Verarbeitungstemperatur, sie müssen vielmehr bis zu dem Punkt erweichen, bei dem sie unter Verarbeitungstemperaturen fließfähig sind.
Es hat sich herausgestellt, dass Polymere mit einer geringeren sterischen Ordnung bei der Verarbeitung und Herstellung von erfindungsgemäßen HK, wie beispielsweise der Verarbeitung in der Schmelze, bevorzugt sind. Mit der vorliegenden Erfindung werden somit in der Schmelze verarbeitbare Kleber ermöglicht.
In der Schmelze verarbeitbare Kleber reduzieren vorteilhaft die Verwendung organischer Lösungsmittel in Klebern und bei deren Verarbeitung oder vermeiden dies ganz. In der Schmelze verarbeitbare Klebersysteme sind im Wesentlichen vollständige Feststoffsysteme. Üblicherweise weisen derartige Systeme nicht mehr als etwa 5 % organische Lösungsmittel oder Wasser auf, noch typischer nicht mehr als 3 % organische Lösungsmittel oder Wasser. Am typischsten sind derartige Systeme frei von organischen Lösungsmitteln und Wasser. Vorteilhaft werden durch die Reduzierung der Verwendung organischer Lösungsmittel auch damit verbundene Bedenken hinsichtlich des speziellen Umgangs verringert. Ferner verlangen in der Schmelze verarbeitbare Klebersysteme vorteilhaft keinen getrennten Verarbeitungsschritt nach dem Auftragen der Zusammensetzung auf ein Substrat. Außerdem muss die Kleberzusammensetzung in einigen Anwendungen, insbesondere Anwendungen mit schmelzgeblasenen Mikrofasern, in der Schmelze verarbeitet werden.
Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Polymeren mit einer geringeren sterischen Ordnung ist, dass hoch isotaktische Materialien zu Undurchsichtigkeit neigen, wohingegen solche mit einer geringeren sterischen Ordnung eher transparent sind. Die Klarheit (d. h. Transparenz) von Materialien mit geringer sterischer Ordnung bevorzugt diese bei der Verwendung in Anwendungen, bei denen die Klarheit des Klebers wichtig ist. Zu derartigen Anwendungen gehört beispielsweise das Verbinden von Glas und durchsichtigen Kunststoffen.
Ein Vorteil bei der Verwendung von erfindungsgemäßen Mischungen ist der größere Formulierungsspielraum, den sie ermöglichen. Mit anderen Worten können Veränderungen einer großen Vielfalt physikalischer Eigenschaften der die Mischung umfassenden Folien bewirkt werden, indem beispielsweise das Verhältnis einzelner Polymere in der Mischung verändert wird. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung der Mischungen ist darüber hinaus die Kostenwirksamkeit. Beispielsweise können weniger teure Polymere mit teureren Polymeren gemischt werden. Auf diese Weise können die weniger teuren Polymere als "Streckmittel" für die teureren Polymere dienen. Ferner kann die Verwendung von Mischungen vorteilhafte Synergiewirkungen ermöglichen, wobei die Mischung in einer bestimmten Anwendung eine wesentlich bessere Leistung erbringen kann als jedes einzelne Polymer in derselben Anwendung.
Erfindungsgemäße HK-Mischungen sind besonders für die Haftung auf Materialien mit sowohl verhältnismäßig hoher als auch niedriger Oberflächenenergie nützlich. Erfindungsgemäße HK-Mischungen sind im Stande, derartigen Substraten eine ausreichende oder verbesserte Schälfestigkeit zu verleihen.
Überraschenderweise wird die Schälfestigkeit bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie, wie Polypropylen, in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zur Schälfestigkeit des (Meth)Acrylatpolymers ohne das von Propylen abgeleitete Polymer bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie oder der Schälfestigkeit des von Propylen abgeleiteten Polymers ohne das (Meth)Acrylatpolymer bei Substraten mit niedriger Oberflächenenergie verbessert. In einigen Ausführungsformen ist diese Verbesserung sogar ohne nachteilige Auswirkungen auf die Schälfestigkeit bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie möglich.
Gemäß anderen Aspekten der Erfindung wird die Schälfestigkeit bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie, wie Glas, im Vergleich zur Schälfestigkeit des (Meth)Acrylatpolymers ohne das von Propylen abgeleitete Polymer bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie oder der Schälfestigkeit des von Propylen abgeleiteten Polymers ohne das (Meth)Acrylatpolymer bei Substraten mit hoher Oberflächenenergie verbessert. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen werden ebenfalls nützliche Scherfestigkeiten erreicht.
Vorzugsweise ist mindestens eines der Polymere in der Mischung ein HK. Mehr als ein Polymer in der Mischung kann jedoch ein HK sein. Zahlreiche Polymere sind von Natur aus klebrig, d. h., die Polymere verlangen nicht den Zusatz eines klebrig machenden Mittels, um die Zusammensetzung haftklebend zu machen. Zu Beispielen für derartige von Natur aus klebrige Polymere gehören zahlreiche (Meth)Acrylatpolymere (d. h. Methacrylat und Acrylat). Ein Polymer kann jedoch durch Zugabe eines klebrig machenden Mittels zum Polymer haftklebend gemacht werden. Gleichgültig, ob ein Polymer von Natur aus ein HK ist oder die Zugabe eines klebrig machenden Mittels verlangt, ist bevorzugt, dass mindestens eines der Polymere in der Mischung ein HK ist.
(Meth)Acrylatpolymer
In den erfindungsgemäßen Mischungen kann jedes geeignete (Meth)Acrylatpolymer (d. h. Methacrylat und Acrylat) verwendet werden. (Meth)Acrylatpolymere sind diejenigen, die von mindestens einem (Meth)Acrylatmonomer abgeleitet sind. (Meth)Acrylatpolymere können beispielsweise auch von anderen ethylenisch ungesättigten Monomeren und/oder sauren Monomeren abgeleitet sein und/oder die (Meth)Acrylatpolymere können auch mit einer verstärkenden Polymergruppe gepfropft sein. Spezifische Beispiele für bevorzugte (Meth)Acrylatpolymere sind nachstehend in dem Beispielabschnitt beschrieben.
Zu besonders bevorzugten (Meth)Acrylatmonomeren gehören (Meth)Acrylatester nicht tertiärer Alkylalkohole, deren Alkylgruppen von etwa 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatome, vorzugsweise etwa 4 bis etwa 12 Kohlenstoffatome umfassen, und Mischungen davon. Zu Beispielen für in der vorliegenden Erfindung nützliche geeignete (Meth)Acrylatmonomere gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Butylacrylat, Decylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylate, Hexylacrylat, Isoamylacrylat, Isodecylacrylat, Isodecylmethacrylat, Isononylacrylat, Isooctylacrylat, Laurylacrylat, 2-Methylbutylacrylat, 4-Methyl-2-pentylacrylat, Ethoxyethoxyethylacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat, 4-t-Butylcyclohexylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Phenylacrylat, Phenylmeth acrylat, 2-Naphthylacrylat, 2-Naphthylmethacrylat und Mischungen davon. Besonders bevorzugt sind 2-Ethylhexylacrylat, Isooctylacrylat, Laurylacrylat, n-Butylacrylat, Ethoxyethoxyethylacrylat und Mischungen davon.
Zu Beispielen für andere ethylenisch ungesättigte Monomere gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Vinylesters (z. B. Vinylacetat, Vinylpivalat und Vinylneononanoat); Vinylamide; N-Vinyllactame (z. B. N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylcaprolactam); (Meth)Acrylamide (z. B. N,N-Dimethylacrylamid, N,N-Dimethylmethacrylamid, N,N-Diethylacrylamid und N,N-Diethylmethacrylamid); (Meth)Acrylnitril; Maleinsäureanhydrid; Styrol- und substituierte Styrolderivate (z. B. alpha-Methylstyrol); und Mischungen davon.
Fakultativ können auch saure Monomere zur Herstellung der (Meth)Acrylatpolymere verwendet werden. Zu nützlichen sauren Monomeren gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, diejenigen, die aus ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, ethylenisch ungesättigten Sulfonsäuren, ethylenisch ungesättigten Phosphonsäuren und Mischungen davon ausgewählt sind. Zu Beispielen für solche Verbindungen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Citraconsäure, Maleinsäure, beta-Carboxyethylacrylat, 2-Sulfoethylmethacrylat, Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure, Vinylphosphonsäure und dergleichen und Gemische davon.
Eine geeignete Klasse nützlicher (Meth)Acrylatpolymere ist in US-Patent Nr. 4,554,324 beschrieben. Dieses Patent offenbart die Verstärkung von herkömmlichen (Meth)Acrylatpolymeren durch die Modifizierung der polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette durch Aufpfropfen von verstärkenden Polymergruppen auf die polymere (Meth)Acrylat-Hauptkette. Die verstärkenden Polymer gruppen können beispielsweise durch In-situ-Polymerisation der verstärkenden Polymergruppen in Gegenwart von und auf die aktivierten Zentren der nicht gepfropften polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette, Umsetzen von vorpolymerisierten polymeren Gruppen mit aktivierten Zentren der nicht gepfropften polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette oder durch Copolymerisieren der verstärkenden polymeren Verbindungen mit dem Monomer, das zur Herstellung der polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette verwendet wurde, unter Bildung des mit verstärkenden Polymergruppen gepfropften (Meth)Acrylatpolymers gepfropft werden.
Die verstärkenden Polymergruppen dieser Ausführungsform haben im Allgemeinen eine Tg (Glasübergangstemperatur) von mindestens 20°C und ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 2.000. Im Gegensatz hierzu hat eine nicht gepfropfte polymere (Meth)Acrylat-Hauptkette in dieser Ausführungsform im Allgemeinen eine Tg von weniger als etwa –20°C, üblicherweise weniger als –50°C. Bevorzugte verstärkende Polymergruppen sind diejenigen, die auf Polymethylmethacrylat und Polystyrol basieren. Die Tg einer verstärkenden Polymergruppe oder der nicht gepfropften polymeren (Meth)Acrylat-Hauptkette lässt sich mittels Differenzialkalorimetrie unter Verwendung von zweiten Wärmemessungen mit 10°C pro Minute ermitteln.
Abhängig von der jeweiligen Anwendung können andere geeignete Monomere, einschließlich Dien-Monomere, bei der Herstellung des (Meth)Acrylatpolymers mit den (Meth)Acrylatmonomeren copolymerisiert werden. In einer Ausführungsform ist das erfindungsgemäße (Meth)Acrylatpolymer jedoch von im Wesentlichen keinen Dien-Monomeren abgeleitet.
Von Propylen abgeleitetes Polymer
Als von Propylen abgeleitetes Polymer kann jedes geeignete Polymer verwendet werden. Die von Propylen abgeleiteten Polymere selbst können, müssen aber nicht HK-Eigenschaften aufweisen. Im Allgemeinen ist das von Propylen abgeleitete Polymer mindestens amorph, vorzugsweise nicht sterisch geordnet. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können somit verbesserte Haftklebereigenschaften aufweisen, häufig ohne dass die Verwendung wesentlicher Mengen an Zusätzen, wie Weichmacher oder flüssigen Ölen, erforderlich ist.
Das von Propylen abgeleitete Polymer ist von mindestens einem Propylenmonomer abgeleitet. Zwar können andere Monomerarten bei der Herstellung verwendet werden, das von Propylen abgeleitete Polymer ist jedoch in der Regel von mehr als 60 Molprozent Propylenmonomer abgeleitet. Zu anderen Monomeren, die mit dem Propylenmonomer copolymerisiert werden können, gehören beispielsweise alpha-Olefinmonomere (z. B. Ethylen, 1-Buten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen usw.).
Es ist bevorzugt, dass das von Propylen abgeleitete Polymer eine gesättigte Kohlenwasserstoff-Hauptkette enthält. Demgemäß wird das von Propylen abgeleitete Polymer vorzugsweise von im Wesentlichen keinen Dien-Monomeren abgeleitet. Zahlreiche von Dien-Monomeren abgeleitete Zusammensetzungen sind über einen längeren Zeitraum verhältnismäßig instabil, beispielsweise wenn sie Verwitterung oder höheren Temperaturen (z. B. bei der Verarbeitung in der Schmelze) ausgesetzt sind.
Erfindungsgemäße von Propylen abgeleitete Polymere haben ein Molekulargewicht, das hoch genug ist, sodass diese nicht als klebrig oder weich machende Mittel wirken. In der Regel beträgt das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des von Propylen abgeleiteten Polymers etwa 5.000 Gramm/Mol. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des von Propylen abgeleiteten Polymers mindestens etwa 10.000 Gramm/Mol, noch mehr bevorzugt mindestens etwa 15.000 Gramm/Mol und noch mehr bevorzugt mindestens etwa 20.000 Gramm/Mol. Besonders nützlich sind Polymere mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 10.000-1.000.000 Gramm/Mol, vorzugsweise etwa 20.000-200.000 Gramm/Mol.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das von Propylen abgeleitete Polymer ein Copolymer, das von mindestens Propylen- und Ethylenmonomer abgeleitet wird. Zur Herstellung derartiger von Propylen/Ethylen abgeleiteter Copolymere kann jede geeignete Menge an Ethylenmonomer verwendet werden, solange das gebildete Copolymer amorph ist. Im Allgemeinen ist die Wahrscheinlichkeit, dass das gebildete Copolymer nicht amorph ist, mit zunehmendem Anteil an verwendetem Ethylenmonomer größer.
Besonders nützlich sind die von Propylen/Ethylen abgeleiteten Copolymere mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von etwa –50°C bis etwa 0°C, vorzugsweise mehr als –40°C bis etwa 0°C und mehr bevorzugt etwa –30°C bis etwa 0°C. Wenn die Tg des von Propylen/Ethylen abgeleiteten Copolymers niedriger als –50°C ist, ist der Grund hierfür im Allgemeinen, dass zur Herstellung des Copolymers ein höherer Anteil an Ethylenmonomer verwendet wurde. Zwar können einige derartige Copolymere in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung, wie vorstehend erläutert, nützlich sein, diese Polymere sind jedoch möglicherweise nicht amorph. Ferner ist es bevorzugt, dass die Tg des von Propylen/Ethylen abgeleiteten Copolymers höher ist als etwa –50°C, um die Notwendigkeit der Zugabe eines klebrig machenden Mittels, oder mindestens einer großen Menge an klebrig machendem Mittel, zu der Zusammensetzung zu reduzieren, um HK-Eigenschaften für Anwendungen bei Raumtemperatur zu erhalten. Die Tg eines Polymers lässt sich mittels Differenzialkalorimetrie unter Verwendung von zweiten Wärmemessungen mit 10°C pro Minute ermitteln.
Zu Beispielen für in der vorliegenden Erfindung nützliche von Propylen/Ethylen abgeleitete Copolymere gehören Polymere, die im Handel von Eastman Chemical Co.; Kingsport, TN, unter der Handelsbezeichnung EASTOFLEX erhältlich sind, und Polymere, die im Handel von The International Group; Wayne, PA, unter der Handelsbezeichnung KTAC erhältlich sind. Spezifische Beispiele für geeignete von Propylen/Ethylen abgeleitete Copolymere von diesen Unternehmen sind diejenigen mit einer Tg von etwa –33°C bis etwa –23°C, wie EASTOFLEX E1060, EASTOFLEX E1200 und KTAC 6013.
Allgemeiner ausgedrückt ist das von Propylen abgeleitete Polymer gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ein Copolymer, das von mindestens Propylen und mindestens einem anderen alpha-Olefin, wie 1-Hexen, abgeleitet wird. Ein spezifisches Beispiel für ein im Handel erhältliches von Propylen/Hexen abgeleitetes Copolymer ist das unter der Handelsbezeichnung EASTOFLEX D127S Verkaufte, erhältlich von Eastman Chemical Co.; Kingsport, TN.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird das von Propylen abgeleitete Polymer von im wesentlichen 100 Gewichtsprozent Propylenmonomeren abgeleitet. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann jedes geeignete Polypropylen verwendet werden.
Wenn das von Propylen abgeleitete Polymer von im Wesentlichen 100 Gewichtsprozent Propylenmonomeren abgeleitet ist, beträgt die bevorzugte Tg dieser Polymere etwa –15°C bis etwa 10°C, mehr bevorzugt etwa –10°C bis etwa 5°C. Die Verwendung von mindestens einem von Propylen abgeleiteten Polymer mit einer derartigen bevorzugten Tg fördert die Bildung einer Zusammensetzung mit HK-Eigenschaften. Die Tg eines Polymers wiederum lässt sich mittels Differenzialkalorimetrie unter Verwendung von zweiten Wärmemessungen mit 10°C pro Minute ermitteln.
Wenn von Propylen abgeleitete Polymere mit höherem Molekulargewicht, insbesondere Polypropylen, bevorzugt sind, sind solche Polymere besonders nützlich, die unter Verwendung eines Metallocen-Katalysators, wie in PCT-Veröffentlichung Nr. WO 99/20,664, hergestellt wurden. In der Regel haben Polymere, die unter Verwendung eines Metallocen-Katalysators hergestellt wurden (d. h. mit Metallocen erzeugte Polymere), ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mehr als etwa 70.000 Gramm/Mol, was typisch höher ist als das Molekulargewicht zahlreicher im Handel erhältlicher nicht sterisch geordneter von Propylen abgeleiteter Polymere. Ähnliches gilt beim Vergleich der Schmelzviskositäten der Polymere. von Propylen abgeleitete Polymere, die unter Verwendung von Metallocen-Katalysatoren hergestellt wurden, können bevorzugt sein, wenn HK-Zusammensetzungen mit hoher Scherfestigkeit neben besseren Schälfestigkeitseigenschaften erwünscht sind. Das höhere Molekulargewicht der unter Verwendung eines Metallocen-Katalysators hergestellten von Propylen abgeleiteten Polymere ermöglicht auch eine nützlichere Vernetzung derselben im Vergleich zu von Propylen abgeleiteten Polymeren mit niedrigerem Molekulargewicht. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die HK in Hochleistungsanwendungen eingesetzt werden sollen.
Gemäß einer Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung beträgt der Stereoregularitätsindex (S.I.) des von Propylen abgeleiteten Polymers etwa 1,0 bis etwa 5,0. Wenn das von Propylen abgeleitete Polymer amorph ist, beträgt der S.I. etwa 1,0 bis etwa 1,05. Wenn das von Propylen abgeleitete Polymer semisyndiotaktisch ist, beträgt der Stereoregularitätsindex (S.I.) etwa 1,1 bis etwa 4,0.
Wie jedoch vorstehend gesagt, besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass die Mischungen an eine große Vielfalt von Anwendungen anpassbar sind. Polymere mit höherem Molekulargewicht sind, je nach Anwendung, nicht immer bevorzugt. Beispielsweise können Polymere mit niedrigerem Molekulargewicht bevorzugt sein, wenn die HK-Zusammensetzung zur Bildung einer Faser (z. B. einer schmelzgeblasenen Faser) verwendet wird. Erfindungsgemäße HK-Mischungen können vorteilhaft zur Herstellung von beispielsweise Bahnen aus schmelzgeblasenen Mikrofasern verwendet werden. Die Zugabe eines Polymers mit niedrigerem Molekulargewicht zu einer herkömmlichen erfindungsgemäßen Polymerzusammensetzung führt eher zu einer Senkung der Schmelzviskosität der Polymerzusammensetzung bei einer vorgegebenen Verarbeitungstemperatur. Aus diesem Grund kann die Verwendung von erfindungsgemäßen Polymermischungen die Verarbeitung von Fasern (z. B. Mikrofasern) aus HK-Zusammensetzungen in der Schmelze bei niedrigeren Temperaturen als denjenigen, die zur Verarbeitung von Fasern aus herkömmlichen HK-Zusammensetzungen in der Schmelze verwendet werden, erleichtern. Die Verwendung von erfindungsgemäßen Polymermischungen kann auch einen höheren Durchsatz der in der Schmelze verarbeiteten Fasern bei einer vorgegebenen Verarbeitungstemperatur erleichtern.
Die Schmelzviskosität des von Propylen abgeleiteten Polymers kann erheblich schwanken. In der Regel beträgt die Schmelzviskosität des von Propylen abgeleiteten Polymers jedoch bei 190°C gemäß dem Prüfverfahren für Viskosität in dem nachfolgenden Beispielabschnitt gemessen mindestens etwa 10 Poise.
In einer Ausführungsform, insbesondere solchen Ausführungsformen, in denen das von Propylen abgeleitete Polymer von im Wesentlichen 100 Gewichtsprozent Propylenmonomeren abgeleitet wird, ist die Schmelzviskosität des von Propylen abgeleiteten Polymers bei 190°C gemäß dem Prüfverfahren für Viskosität in dem nachfolgenden Beispielabschnitt gemessen größer als etwa 500 Poise, mehr bevorzugt größer als etwa 750 Poise. In einer weiteren Ausführungsform gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist die Schmelzviskosität des von Propylen abgeleiteten Polymers bei 190°C gemäß dem Prüfverfahren für Viskosität gemessen größer als etwa 2.500 Poise. In noch einer weiteren Ausführungsform gemäß diesem Aspekt der Erfindung ist die Schmelzviskosität des von Propylen abgeleiteten Polymers bei 190°C gemäß dem Prüfverfahren für Viskosität gemessen größer als etwa 10.000 Poise.
Im Allgemeinen ist die Wahrscheinlichkeit, dass die gebildete Zusammensetzung eine höhere Scherfestigkeit in Verbindung mit verbesserten Schälfestigkeitseigenschaften hat, mit zunehmender Schmelzviskosität des von Propylen abgeleiteten Polymers größer. Dies ist bei der Herstellung von erfindungsgemäßen HK-Zusammensetzungen für Hochleistungsanwendungen besonders nützlich.
Fakultative klebrig machende Mittel
Erfindungsgemäße klebrig machende Mittel haben ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 10.000 Gramm/Mol und können in festem oder flüssigem Zustand vorliegen. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können ein klebrig machendes Mittel enthalten, wenn dies zur Verleihung der gewünschten HK-Eigenschaften erforderlich ist. Dem Fachmann ist bewusst, dass sich eine große Vielfalt an klebrig machenden Mitteln zu diesem Zweck eignet. Die verwendete Menge an klebrig machendem Mittel ist für den Fachmann offensichtlich.
Herstellung von Mischungen
Erfindungsgemäße HK-Zusammensetzungen enthalten mindestens ein (Meth)Acrylatpolymer und mindestens ein von Propylen abgeleitetes Polymer. Weitere Zusätze (z. B. Antioxidationsmittel, Vernetzungszusätze, Füllstoffe und UV-Stabilisatoren) können in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung zu den HK-Zusammensetzungen gegeben werden und sind dem Fachmann gut bekannt.
Die (Meth)Acrylatpolymer- und die von Propylen abgeleitete Polymerkomponente der Mischung liegt vorzugsweise in einer Menge von etwa 5 Gew.-% bis etwa 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, vor. Mehr bevorzugt liegt jede der Komponenten in einer Menge von mindestens etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, vor. In der Regel ist die (Meth)Acrylatpolymerkomponente jedoch in einem größeren Anteil vorhanden und die von Propylen abgeleitete Polymerkomponente ist in einem geringeren Anteil vorhanden, bezogen auf das Gesamtgewicht der beiden Komponenten. Das Verhältnis der Komponenten trägt mit zum Erreichen einer ausreichenden Haftung der Zusammensetzung auf sowohl Substraten mit verhältnismäßig hoher als auch auf Substraten mit verhältnismäßig niedriger Oberflächenenergie bei. Es hat sich zudem herausgestellt, dass dieses Verhältnis die Bildung von Zusammensetzungen mit nützlichen Scherfestigkeiten fördert, indem beispielsweise die Vernetzung der Haftkleberzusammensetzung gefördert wird.
Ungeachtet des Anteils jeder der Polymerkomponenten an der Gesamtmischung, liegt die von Propylen abgeleitete Polymerkomponente zu mindestens etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der (Meth)Acrylatpolymer- und der von Propylen abgeleiteten Polymerkomponente, vor. Unterhalb dieser Menge sind wesentliche Verbesserungen der Schälfestigkeit bei mindestens einem von Substraten mit hoher und niedriger Oberflächenenergie nicht ohne weiteres erreichbar. Die von Propylen abgeleitete Polymerkomponente liegt vorzugsweise zu mindestens etwa 20 Gew.-%, mehr bevorzugt von mindestens etwa 20 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der (Meth)Acrylatpolymer- und der von Propylen abgeleiteten Polymerkomponente, vor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt die (Meth)Acrylatpolymerkomponente zu mindestens etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der (Meth)Acrylatpolymer- und der von Propylen abgeleiteten Polymerkomponente, vor. Die (Meth)Acrylatpolymerkomponente liegt vorzugsweise zu mindestens etwa 20 Gew.-%, mehr bevorzugt von mindestens etwa 20 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der (Meth)Acrylatpolymer- und der von Propylen abgeleiteten Polymerkomponente, vor.
Das Mischen der Polymere erfolgt mithilfe jedes Verfahrens, das zu einer im Wesentlichen homogenen Verteilung der Polymere führt. Die Polymere können unter Verwendung mehrerer Verfahren vermischt werden. Die Polymere können insbesondere mittels Mischen in der Schmelze, Mischen in Lösungsmittel oder jedes anderen geeigneten physikalischen Mittels vermischt werden.
Die Polymere können beispielsweise in der Schmelze mittels eines Verfahrens, wie dem von Guerin et al. in US-Patent Nr. 4,152,189 offenbart, vermischt werden. Genauer gesagt wird das gesamte Lösungsmittel (falls verwendet) von jedem Polymer mittels Erwärmen auf eine Temperatur von etwa 150°C bis etwa 175°C bei einem Druck von etwa 5 Torr bis etwa 10 Torr abgezogen. Dann werden die Polymere in den gewünschten Anteilen in ein Gefäß eingewogen. Das Gemisch wird dann durch Erwärmen des Inhalts des Gefäßes auf etwa 175°C unter Rühren gebildet.
Obgleich das Mischen in der Schmelze bevorzugt ist, können die erfindungsgemäßen HK-Mischungen auch unter Verwendung von Mischen in Lösungsmittel verarbeitet werden. In diesem Fall sollten die Polymere in der Mischung im Wesentlichen in den verwendeten Lösungsmitteln löslich sein.
Geräten zum physikalischen Mischen, die ein dispersives Mischen, ein distributives Mischen oder eine Kombination aus dispersivem und distributivem Mischen ermöglichen, sind zur Herstellung homogener Gemische nützlich. Es können sowohl Chargenverfahren als auch kontinuierliche Verfahren zum physikalischen Mischen verwendet werden. Zu Beispielen für Chargenverfahren gehören diejenigen Verfahren, in denen Innenmischer- oder Walzmühlausrüstung von BRABENDER (z. B. ein BRABENDER PREP CENTER, im Handel erhältlich von C.W. Brabender Instruments, Inc.; South Hackensack, NJ) oder BANBURY (erhältlich von FARREL COMPANY; Ansonia, CT) verwendet wird. Zu Beispielen für kontinuierliche Verfahren gehören Einschneckenextrudieren, Doppelschneckenextrudieren, schneckenloses Extrudieren, Einschneckenextrudieren mit Schneckenkolben und Einschneckenextrudieren mit Stiftvorsatz.
Anwendungen
Die erfindungsgemäßen HK-Zusammensetzungen können problemlos auf ein Substrat aufgebracht werden. Die HK-Zusammensetzung kann beispielsweise auf Bogenprodukte (z. B. dekorative, reflektierende und grafische), Etikettenmaterial und Tape-Träger aufgebracht werden. Das Substrat kann in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung jede geeignete Materialart sein. Üblicherweise umfasst das Substrat einen Vliesstoff, Papier, Polymerfolie (z. B. Polypropylen (z. B. biaxial gerecktes Polypropylen (BOPP)), Polyethylen, Polyharnstoff oder Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat)) oder eine Antihaftunterlage (z. B. eine silikonisierte Unterlage).
Erfindungsgemäße HK-Zusammensetzungen können beispielsweise zur Bildung von Bändern verwendet werden. Der HK wird auf mindestens seine Seite des Trägers aufgebracht. Der HK kann dann vernetzt werden, um die Scherfestigkeit des HK weiter zu verbessern. Es kann jedes geeignete Vernetzungsverfahren (z. B. Aussetzen an Strahlung, wie fotochemische (z. B. ultraviolette oder Elektronenstrahl-) oder thermische Strahlung) oder jeder geeignete Vernetzerzusatz (z. B. einschließlich durch UV-Licht und thermisch aktivierte Härter) verwendet werden.
Bei der Bildung von Doppelklebebändern wird der HK auf mindestens einen Teil von beiden Seiten des Trägers aufgebracht. Alternativ kann ein Trennmaterial (z. B. eine Schutzschicht mit geringer Haftfähigkeit), wenn erwünscht, auf die gegenüberliegende Seite des Trägers aufgetragen werden. Vorteilhaft können der HK und/oder das Trennmaterial beispielsweise mit dem Folienträger coextrudiert werden, um die Verarbeitung zu erleichtern.
Der HK kann unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Verfahren auf ein Substrat aufgebracht werden. Der HK kann beispielsweise unter Verwendung von Schmelzextrusionstechniken aufgebracht werden. Die HK-Zusammensetzung kann entweder kontinuierlich oder in Chargen aufgebracht werden. Ein Beispiel für ein Chargenverfahren ist das Anbringen einer Portion der HK-Zusammensetzung zwischen einem Substrat, an dem der HK haften soll, und einer Oberfläche, die den HK freigeben kann, um eine Verbundstruktur zu bilden. Die Verbundstruktur kann dann bei einer ausreichenden Temperatur oder einem ausreichenden Druck komprimiert werden, wonach sich nach dem Abkühlen eine HK-Schicht mit gewünschter Dicke bildet. Als Alternative kann die HK-Zusammensetzung zwischen zwei Trennflächen komprimiert und abgekühlt werden, um beispielsweise ein Transfer-Tape zu bilden.
Zu kontinuierlichen Ausbildungsverfahren gehören das Ziehen der HK-Zusammensetzung aus einer erwärmten Foliendüse, wonach die gezogene Zusammensetzung anschließend eine sich bewegende Kunststoffbahn oder ein anderes geeignetes Substrat kontaktiert. Ein verwandtes kontinuierliches Herstellungsverfahren umfasst das Extrudieren der HK-Zusammensetzung und eines coextrudierten Trennmaterials und/oder Trägers aus einer Foliendüse und Abkühlen des Schichtprodukts zur Ausbildung eines Klebebands. Weitere kontinuierliche Herstellungsverfahren umfassen das direkte Aufbringen der HK-Zusammensetzung auf eine sich schnell bewegende Bahn oder ein anderes geeignetes vorgefertigtes Substrat. Mit diesem Verfahren wird die HK-Zusammensetzung unter Verwendung einer Düse mit flexiblen Austrittsspalten, wie einer herkömmlichen folien- oder bahnbildenden Düse, auf die sich bewegende vorgefertigte Bahn aufgebracht. Nach dem Herstellen durch jedes dieser kontinuierlichen Verfahren können die Folien oder Schichten durch plötzliches Abkühlen unter Verwendung von sowohl direkten Verfahren (z. B. Kühlwalzen oder Wasserbädern) als auch indirekten Verfahren (z. B. Auftreffen von Luft oder Gas) verfestigt werden. In der Schmelze verarbeitete Fasern können auch unter Verwendung eines anderen kontinuierlichen Ausbildungsverfahrens hergestellt werden. Beispiele dieses Verfahrens können beispielsweise der PCT-Veröffentlichung Nr. WO 99/28,539 entnommen werden.
Das Beschichten mit einem Lösungsmittel ist zwar nicht bevorzugt, die HK-Zusammensetzungen können aber auch mit einem Verfahren auf Lösungsmittelbasis aufgetragen werden. Die HK-Zusammensetzung kann beispielsweise mittels solcher Verfahren, wie Rakelbeschichten, Walzenbeschichten, Gravurwalzbeschichten, Rollrakelbeschichten, Lackvorhang und Luftmesserbeschichten aufgetragen werden. Die aufgetragene HK-zusammensetzung auf Lösungsmittelbasis wird dann zum Entfernen des Lösungsmittels getrocknet. Vorzugsweise wird die aufgetragene HK-Zusammensetzung auf Lösungsmittelbasis erhöhten Temperaturen ausgesetzt, wie denjenigen, die von einem Ofen abgegeben werden, um das Trocknen zu beschleunigen.
Die daraus gebildeten HK-Zusammensetzungen, -Beschichtungen und -Bänder sind in den folgenden Beispielen beispielhaft veranschaulicht. Diese Beispiele dienen ausschließlich der Veranschaulichung und sind nicht als eine Beschränkung des Schutzumfangs der anhängenden Ansprüche gedacht. In den Beispielen und dem Rest der Beschreibung sind alle Teile, Prozentangaben, Verhältnisse usw., wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele dienen dann als Vergleich, wenn eine der folgenden Bezeichnungen verwendet wird: (1) numerische Bezeichnung gefolgt von dem Buchstaben "C" (z. B. 6A-C) oder (2) Voranstellen des Buchstaben "C" (z. B. C1A). Ferner wurden die folgenden Prüfverfahren zur Charakterisierung der in den folgenden Beispielen hergestellten Haftklebermischungen verwendet.
Prüfverfahren
180° Schälfestigkeit
Diese Schälprüfung ähnelt dem in ASTM D 3330-90 beschriebenen Prüfverfahren, wobei das in der Prüfung beschriebene Edelstahlsubstrat durch ein Substrat aus Glas oder Polypropylen ersetzt wird.
Mit Haftklebemittel beschichtete Streifen, die bei konstanter Temperatur (22°C) und Feuchtigkeit (50 rel. Feuchtigkeit) mindestens 24 Stunden äquilibriert worden waren, wurden auf eine Substratplatte, entweder mit Lösungsmittel gewaschenes Glas oder Polypropylen (PP) (im Handel erhältlich von Aeromat Plastics; Burnsville, MN) aufgeklebt, wobei eine 2-Kilogramm-Walze einmal über den Streifen gerollt wurde. Die verklebte Einheit wurde weniger als eine Minute lang bei Raumtemperatur stehen gelassen. Die Einheit wurde dann unter Verwendung eines Gleit-/Schälprüfgeräts IMASS (Modell 3M90, im Handel erhältlich von Instrumentors Inc., Strongsville, OH) mit einer Geschwindigkeit (d. h. Querhauptgeschwindigkeit) von 30° Zentimeter/Minute (12° Inch/Minute) auf 180° Schälfestigkeit geprüft.
Scherfestigkeit
Die Scherfestigkeitsprüfung ähnelt dem in ASTM D 3654-88 beschriebenen Prüfverfahren. Mit Haftkleber beschichtete Streifen, die bei konstanter Temperatur (22°C) und Feuchtigkeit (50 % rel. Feuchtigkeit) mindestens 24 Stunden lang äquilibriert worden waren, wurden in 1,27 Zentimeter (0,5 Inch) lange Streifen geschnitten. Jeder Streifen wurde auf eine Edelstahlplatte geklebt, sodass ein 1,27 Zentimeter (0,5 Inch) mal 2,54 Zentimeter (1 Inch) großer Teil des Streifens in festem Kontakt mit der Platte war und ein Ende des Streifens frei herabhing. Die Platte mit den mit Haftkleber beschichteten Streifen wurde derart in einem Gestell gehalten, dass die Platte mit dem herausragenden freien Ende, das durch das Anlegen einer Kraft von einem Kilogramm in Form eines Hängegewichts unter Spannung gesetzt wurde, einen Winkel von 178° bildete. Die zu 180° fehlenden 2° wurden in dem Versuch, die Haltekraft des geprüften Bands mit größerer Genauigkeit zu bestimmen, dazu verwendet, Schälkräfte auszugleichen, wodurch sichergestellt wurde, dass nur Scherkräfte gemessen wurden. Die Dauer bis zum Abtrennen jedes Bandbeispiels von der Prüfplatte wurde als Scherfestigkeit festgehalten. Sofern nicht anders angegeben, war jedes hier angegebene Scherversagen ein Kohäsionsversagen des Klebers (Reste auf der Platte), Adhäsionsversagen (keine Reste auf der Platte) sind mit A gekennzeichnet. Wenn nach 10.000 Minuten kein Versagen erfolgte, wurde die Prüfung abgebrochen und eine Scherfestigkeit von 10.000 Minuten notiert.
In bestimmten Beispielen wurde ein alternatives Verfahren verwendet. Beim alternativen Verfahren wurde ein Streifen mit den Abmessungen 1,27 Zentimeter mal 1,27 Zentimeters (0,5 Inch × 0,5 Inch) (oder 2,54 Zentimeters mal 2,54 Zentimeters (1,0 Inch × 1,0 Inch) – wenn in der Tabelle getrennt angegeben) auf die Edelstahlplatte geklebt und die Prüfung wie vorstehend beschrieben durchgeführt. Diese Beispiele sind in den Tabellen gekennzeichnet.
Viskositätsprüfung
Die Schmelzviskosität wurde unter Verwendung einer dynamisch-mechanischen Analyse (DMA) als die komplexe Viskosität in einem Parallelplatterheometer (RDA II, Rheometrics, Inc; Piscataway, NJ) gemessen, wobei die Probe von Raumtemperatur mit einer Geschwindigkeit von 2°C/Minute, einer Frequenz von 1 Radian/Sekunde und einer maximalen Dehnung von 10 % auf 200°C erwärmt wurde. Auf die bei 190°C gemäß diesem Verfahren ermittelte Schmelzviskosität wird in der gesamten Anmeldung Bezug genommen.
Abkürzungstabelle
Beispiele 1A-1M
HK-1 und EASTOFLEX D127S wurden 10 Minuten lang in geschmolzenem Zustand bei 50 Umdrehungen pro Minute und einer Temperatur von 115°C bis 180°C mit den in Tabelle 1 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer von BRABENDER mit einer Kapazität von 350 cm³ gemischt. Die Gesamtcharge im Mixer betrug 250 Gramm. Die in Tabelle 1 angegebenen Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht von HK-1 und EASTOFLEX D127S.
Die niedrigeren Temperaturen wurden bei höheren Anteilen von EASTOFLEX D127S verwendet. Die genaue Temperatur geht aus Tabelle 1 hervor. Die Mischungen wurden unter Bildung von HK-Bändern bei etwa 150°C unter Verwendung eines Einschneckenextruders HAAKE mit einem Durchmesser von 1,9 Zentimeter (im Handel erhältlich von Haake Buchler Instruments Inc.; Saddle Brook, NJ), der eine Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 25 aufwies und mit einer 12,5 Zentimeter breiten Ziehdüse (auf eine Düsenöffnung von 250 μm getrimmt) ausgestattet war, mit einer Dicke von 51 μm auf PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 2 hervor. Tabelle 1
Tabelle 2

* Nicht geprüft

Beispiele 2A-2F
HK-1 und EASTOFLEX E1060 wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur von 165-170°C und mit den in Tabelle 3 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht von HK-1 und EASTOFLEX E1060. Die Mischungen wurden mit den in Tabelle 3 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 4 hervor. Tabelle 3
Tabelle 4

* Für diese Prüfung wurde ein 1,27 cm × 1,27 cm (0,5 Inch × 0,5 Inch) großer Streifen verwendet.
** Nicht geprüft

Beispiele 3A-3F
HK-1 und KTAC 6013 wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur von 165-170°C und mit den in Tabelle 5 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht von HK-1 und KTAC 6013. Die Mischungen wurden mit den in Tabelle 5 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 6 hervor. Tabelle 5

Tabelle 6

Beispiele 4A-4E
HK-2 und EASTOFLEX D127S wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur von 160°C und mit den in Tabelle 7 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht von HK-2 und EASTOFLEX D127S. Die Mischungen wurden mit den in Tabelle 7 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 8 hervor.
Tabelle 7
Tabelle 8
Beispiele 5A-5C
85 Teile HK-2, 15 Teile EASTOFLEX E1060 und 0,35 Teile (pro 100 Teile HK-2) des fotochemischen Vernetzers 2-tert.-Butylanthrachinon wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur von 165-170°C in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Mischung wurde mit einer Dicke von 61 μm wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder mit und ohne Einwirken von ultravioletter (UV) Strahlung (unter Verwendung einer UV-Quelle "H-Bulb" von Fusion UV Curing; Rockville, MD) geht aus Tabelle 9 hervor.
Tabelle 9
Beispiele 6A-6H
HK-3A und EASTOFLEX D127S wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur von etwa 130°C und mit den in Tabelle 10 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht von HK-3A und EASTOFLEX D127S. Ferner wurden 0,3 Gew.-Teile (pro 100 Teile der Mischung aus HK-3A und EASTOFLEX D127S) des fotochemischen Vernetzers 2-tert.-Butylanthrachinon in den Chargenmixer von BRABENDER eingetragen und mit der Mischung vermischt. Die Mischungen wurden mit den in Tabelle 10 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben, mit der Ausnahme, dass die Temperatur auf 120°C gehalten wurde, unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder mit und ohne UV-Strahlung (unter Verwendung einer UV-Quelle "H-Bulb" von Fusion UV Curing; Rockville, MD) geht aus Tabelle 11 hervor.
Tabelle 10
Tabelle 11
Beispiele 7A-7F
HK-4 und EASTOFLEX D127S wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur von 160°C und mit den in Tabelle 12 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht von HK-4 und EASTOFLEX D127S. Ferner wurden 0,3 Gew.-Teile (pro 100 Teile der Mischung aus HK-4 und EASTOFLEX D127S) des fotochemischen Vernetzers 2-tert.-Butylanthrachinon in den Chargenmixer von BRABENDER eingetragen und mit der Mischung vermischt. Die Mischungen wurden mit den in Tabelle 12 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufge tragen. Die Klebeleistung dieser Bänder mit und ohne UV-Strahlung geht aus Tabelle 13 hervor. Tabelle 12
Tabelle 13

* Nicht geprüft

Beispiele 8A-8L
HK-1 und mPP1 wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur von 165-170°C und mit den in Tabelle 14 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht von HK-1 und mPP1. Ferner wurden in Beispiel 8B und 8C 0,3 Gew.-Teile (pro 100 Teile der Mischung aus HK-1 und mPP1) des fotochemischen Vernetzers 2-tert.-Butylanthrachinon in den Chargenmixer von BRABENDER eingetragen und mit der Mischung vermischt. Die Mischungen wurden mit den in Tabelle 14 angegebenen Dicken wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 15 hervor.
Tabelle 14
Tabelle 15
Beispiele 9A-9B
Die Proben für Beispiel 8B und 8C wurden unter Verwendung einer UV-Quelle "H-Bulb" von Fusion UV Curing; Rockville, MD, UV-Strahlung ausgesetzt. Die Mischungszusammensetzungen gehen aus Tabelle 16 hervor. Die Klebeleistung dieser Bänder mit und ohne Einwirkung von UV-Strahlung geht aus Tabelle 17 hervor.
Tabelle 16
Tabelle 17
Beispiele 10A-10G
HK-3B und mPP2 wurden wie in Beispiel 1 beschrieben bei einer Temperatur von 140°C und mit den in Tabelle 18 angegebenen Mischungsverhältnissen in einem Chargenmixer von BRABENDER gemischt. Die Teile beziehen sich auf das Gesamtgewicht von HK-3B und mPP2. Die Mischungen wurden mit einer Dicke von 90 μm wie in Beispiel 1 beschrieben unter Bildung von HK-Bändern auf PET aufgetragen. Die Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 19 hervor. Tabelle 18
Tabelle 19

* Für diese Prüfung wurde ein 2,54 cm × 2,54 cm (1,0 Inch × 1,0 Inch) großer Streifen verwendet.

Vergleichsbeispiele C1A-C1E
Die Formulierungen aus Beispiel 23-26 und Vergleichsbeispiel C2 sind in PCT-Veröffentlichung Nr. WO 97/23,577 beschrieben, wobei HK-3C, ein herkömmliches (Meth)Acrylatpolymer, mit zwei verschiedenen im Handel erhältlichen isotaktischen Polypropylenverbindungen vermischt wurde. Das Verhältnis der Komponenten und die Art der im Handel erhältlichen isotaktischen Polypropylenverbindung geht aus Tabelle 20 hervor. Es wurde beschrieben, dass die Mischung mit einer Dicke von 90 μm auf PET aufgetragen wurde. Die beschriebene Klebeleistung dieser Bänder geht aus Tabelle 21 hervor. Tabelle 20
Tabelle 21

Beispiele 11A-11C
Einschichtige Fasern und Bahnen aus schmelzgeblasenen Mikrofasern daraus wurden unter Verwendung von Mischungen aus HK-1 und ERSTOFLEX D127S unter Verwendung eines Schmelzblasverfahrens und Bedingungen, die in Beispiel 20 von US-Patent Nr. 6,083,856 beschrieben sind, hergestellt, mit der Ausnahme, dass die vorkompoundierte Mischung aus den in Tabelle 22 hervorgehenden Mischungen hergestellt wurde. Die gebildeten Bahnen aus schmelzgeblasenen Mikrofasern hatten ein Flächengewicht von 50 g/m² und wurden auf eine Antihaftauflage aus silikonbeschichtetem Kraftpapier (erhältlich von Daubert Coated Products; Dixon; IL) gelegt. Bänder wurden durch Laminieren der Bahnen mit 2 Bewegungen einer 2-kg-Walze auf einen PET-Träger hergestellt. Die Mischungszusammensetzungen und Klebeleistungen der Bahnen aus schmelzgeblasenen Mikrofasern gehen aus Tabelle 22 hervor. Tabelle 22

* Nicht geprüft

Beispiel 12
Dreischichtige Fasern und Bahnen aus schmelzgeblasenen Mikrofasern daraus wurden unter Verwendung eines Schmelzblasverfahrens und Bedingungen, die in Beispiel 25 von US-Patent Nr. 6,083,856 beschrieben sind, hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Schmelzstrom aus HK-5 ("KRATON/ESCOREZ/ZONAREZ PSA") durch einen aus einer vorkompoundierten Mischung aus 70 Gew.-Teilen HK-1 und 30 Gew.-Teilen EASTOFLEX D127S ersetzt wurde, die die äußersten Schichten des aus dem Feedblock austretenden Stroms darstellten. Außerdem wurden die Zahnradpumpen so eingestellt, dass ein Schmelzvolumen mit dem Verhältnis 50/50 aus (Mischung aus HK-1 und EASTOFLEX D127S) und (Mischung aus HK-1 und HK-5 blend) zur Düse gefördert wurde. Die gebildete Bahn aus schmelzgeblasenen Mikrofasern hatte ein Flächengewicht von 50 g/m² und wurde auf eine Antihaftauflage aus silikonbeschichtetem Kraftpapier (erhältlich von Daubert Coated Products; Dixon; IL) gelegt. Bänder wurden durch Laminieren der Bahn mit 2 Bewegungen einer 2-kg-Walze auf einen PET-Träger hergestellt. Die Klebeeigenschaften der Bahn aus schmelzgeblasenen Mikrofasern gehen aus Tabelle 23 hervor.
Tabelle 23
Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne dabei vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, die in den beigefügten Ansprüchen festgelegt sind. Es sei bemerkt, dass die in Verbindung mit einem beliebigen Verfahrensanspruch angegebenen Schritte nicht zwingend in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden müssen. Abweichungen von der angegebenen Reihenfolge bei der Durchführung der Schritte sind für den Fachmann offensichtlich.

Claims

Haftkleberzusammensetzung umfassend eine Mischung aus: mindestens einem (Meth)Acrylatpolymer; und mindestens einem amorphen, von Propylen abgeleiteten Polymer, das von mindestens etwa 60 Gewichtsprozent Propylen-Monomeren abgeleitet wird, wobei das mindestens eine von Propylen abgeleitete Polymer mindestens etwa 15 Gewichtsprozent umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des mindestens einen (Meth)Acrylatpolymers und des mindestens einen von Propylen abgeleiteten Polymers.
Haftkleberzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine von Propylen abgeleitete Polymer Polypropylen umfasst.
Haftkleberzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine (Meth)Acrylatpolymer gepfropft ist mit mindestens einer verstärkenden Polymergruppe, die gewählt wird unter Polymethylmethacrylat, Polystyrol und Kombinationen davon.
Haftkleberzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine von Propylen abgeleitete Polymer ein Copolymer von Propylen und mindestens einem anderen Alpha-Olefin umfasst.
Haftkleberzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine von Propylen abgeleitete Polymer ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 10,000 Gramm/Mol bis etwa 1,000,000 Gramm pro Mol aufweist.
Haftkleberzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine von Propylen abgeleitete Polymer bei 190°C eine Schmelzviskosität von mehr als etwa 500 Poise aufweist.
Haftkleberzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine von Propylen abgeleitete Polymer im Wesentlichen von keinem Dien-Monomeren abgeleitet wird.
Haftkleberzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine von Propylen abgeleitete Polymer etwa 20 bis etwa 50 Gewichtsprozent umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des mindestens einen (Meth)Acrylatpolymers und des mindestens einen von Propylen abgeleiteten Polymers.
Haftkleberzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine von Propylen abgeleitete Polymer einen Stereoregularitäts-Index von etwa 1 bis etwa 10 aufweist.
Faser, welche die Haftkleberzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
Band, umfassend: einen Träger, der eine erste und eine zweite Seite aufweist; und die Haftkleberzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die auf mindestens einen Teil der ersten Seite des Trägers, und gegebenenfalls auf mindestens einen Teil der zweiten Seite des Trägers aufgetragen ist.
Verfahren zur Herstellung einer Haftkleberzusammensetzung, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen mindestens eines (Meth)Acrylatpolymers, Bereitstellen mindestens eines amorphen, von Propylen abgeleiteten Polymers, abgeleitet von wengigstens etwa 60 Gewichtsprozent Propylenmonomeren, wobei das mindestens eine von Propylen abgeleitete Polymer mindestens etwa 15 Gewichtsprozent umfasst, bezogen auf das Gesamtgewicht des mindestens einen (Meth)Acrylatpolymers und des mindestens einen von Propylen abgeleiteten Polymers, gegebenenfalls Zugabe mindestens eines Klebrigmachers zu der Zusammensetzung, und Mischen der Zusammensetzung, die das mindestens eine (Meth)Acrylatpolymer und das mindestens eine amorphe, von Propylen abgeleitete Polymer umfasst, um die Haftkleberzusammensetzung zu bilden.