DE60106635T2

DE60106635T2 - Acrylschaum druckempfindliche klebstoffe und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60106635T2
Application number: DE60106635T
Authority: DE
Inventors: Shojitsu Nakamuta; Hiroshi Kikuchi; Shinji Abiko
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2021-09-01
Also published as: JP5384774B2; WO2002018511A3; AU2001288664A1; DE60106635D1; KR20040030401A; ATE280195T1; JP2002080802A; ES2231544T3; EP1313799A2; WO2002018511A2; EP1313799B1; KR100780974B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Acrylschaum-Haftkleber, insbesondere einen Acrylschaum-Haftkleber mit einer niedrigen Dichte und fein und einheitlich darin dispergierten Zellen, und speziell einen Acrylschaum-Haftkleber mit einem durchschnittlichen Zelldurchmesser von nicht mehr als 300 μm und einer Standardabweichung von nicht mehr als 115 μm sowie ein Herstellungsverfahren dafür.
Allgemeiner Stand der Technik
Acrylschaum-Haftkleber sind durch chemische Schäumungsverfahren, in denen ein Schäumungsmittel in einer Acryllösung vor dem Härten geschäumt wird und diese anschließend gehärtet wird, oder durch mechanische Schäumungsverfahren produziert worden, wobei ein Inertgas wie Stickstoffgas vor dem Härten in einer Acryllösung dispergiert und in diese gemischt wird und diese anschließend gehärtet wird. Mechanische Schäumungsverfahren können dahingehend besser sein, dass die Lösung vor dem Beschichten hohe Stabilität haben kann, die Zellgröße leicht kontrolliert werden kann, die Schaumdichte leicht kontrolliert werden kann, die Einheitlichkeit der Zelle vergleichsweise hoch sein kann, geschlossene Zellen mit guter Siegelung gebildet werden können, die Schaumdicke leicht kontrolliert werden kann und ein Schaum erhalten werden kann, der frei von Rückständen ist.
Schaum-Haftkleber haben in der Regel bessere Polsterwirkung, Siegelung und Adhäsion, usw., je niedriger die Dichte und je größer die Anzahl der einheitlichen Zellen ist. Bei mechanischen Schäumungsverfahren ist es demnach wichtig, die Leistung des Verfahrens zu verbessern, in dem Inertgas vor dem Härten fein und einheitlich in der Lösung dispergiert und in diese gemischt wird. Derzeit verwendete Verfahren setzen eine Vorrichtung ein, die mit einem Stator mit einer großen Anzahl feiner Zähne auf einer Scheibe mit einem Durchgangsloch in ihrer Mitte und einem Rotor ausgestattet ist, der dem Stator mit einer großen Anzahl feiner Zähne gegenüber angeordnet ist und in ähnlicher Weise eine große Anzahl feiner Zähne auf einer Scheibe aufweist. Das Zellbildungsgas wird in der Acryllösung fein dispergiert und in diese gemischt, indem die Acryllösung vor dem Härten und Zellbildungsgas (z. B. Stickstoffgas) aus dem Durchgangsloch in die Lücken zwischen den Zähnen des Stators und den Zähnen des Rotors geleitet werden und der Rotor mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Nach dem Verfahren des Standes der Technik, das diese Vorrichtung verwendet (die als "Vorrichtung des Standes der Technik" bezeichnet werden soll), überschreitet der mittlere Durchmesser der Zellen des resultierenden Schaums in der Regel 300 μm und ihre Standardabweichung überschreitet 115 μm. Außerdem ist die Schaumdichte sogar in den niedrigsten Fällen nicht geringer als etwa 0,60 (g/cm³).
Kurzfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Acrylschaum-Haftklebers mit einer niedrigen Dichte, in dem die Zellen im Unterschied zu jenen, die mit dem Verfahren des Standes der Technik erhalten werden, fein und einheitlich dispergiert sind.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Acrylschaum-Haftkleber mit einem mittleren Zelldurchmesser von nicht mehr als 300 μm und einer Standardabweichung von nicht mehr als 115 μm bereitgestellt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Acrylschaum-Haftklebers bereitgestellt, wobei eine Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung und ein Zellbildungsgas in eine Rühr- und Mischvorrichtung eingebracht werden, die mit einem Gehäuse, das einen Durchflussweg bereitstellt, durch den ein Fluid fließt, und Rührschaufeln ausgestattet ist, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, in der Axialrichtung des Gehäuses vibrieren können, wobei Zellen innerhalb der Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung gebildet werden, indem die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung und das Zellbildungsgas in der Rühr- und Mischvorrichtung gemischt werden, die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung, die die Zellen enthält, als Beschichtung auf ein Substrat aufgebracht wird; und die beschichtete Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung gehärtet wird.
Durch die obige spezielle Rühr- und Mischvorrichtung, die das Vibrationsprinzip verwendet (die hier als vibrierende Rühr- und Mischvorrichtung bezeichnet werden soll) wird ein Acrylschaum-Haftkleber erhalten. Dieser Schaum-Haftkleber hat höhere Adhäsionsfestigkeit und Polsterwirkung, verglichen mit Schaum-Haftklebern des Standes der Technik, und hat daher bessere Siegel- und Klebfähigkeiten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittansicht eines Modus der erfindungsgemäß verwendeten Rühr- und Mischvorrichtung.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Rührelements der Vorrichtung von 1.
3 ist eine graphische Darstellung, die die Verteilung des Schaumzellendurchmessers zeigt.
4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Schaumdichte und Aussehen zeigt.
5 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung der Flüssigkeitsdichte vor dem Härten und der Schaumbanddichte nach dem Härten gegen Volumenprozentsatz der Menge des eingemischten Stickstoffgases zeigt.
6 ist eine graphische Darstellung, die das Ausmaß der Veränderung zwischen der Flüssigkeitsdichte vor dem Härten und der Schaumdichte nach dem Härten zeigt.
7 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Schaumdichte und 25 % Drucklast zeigt.
8 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Schaumdichte und Schäladhäsionsfestigkeit zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung enthält einen Sirup, in dem eine polymerisierbare Mischung, die Monomere enthält, welche Acrylsäure und/oder Acrylatester enthalten (die als (Meth)acrylat bezeichnet werden soll), auf eine Viskosität in dem Maße teilweise polymerisiert werden soll, dass die Vorläuferzusammensetzung stabile Zellen enthalten kann. Das (Meth)acrylat hat normalerweise eine Alkylgruppe mit nicht mehr als 12 Kohlenstoffatomen, zu spezifischen Beispielen hierfür gehören n-Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, n-Amyl(meth)acrylat, n-Hexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, n-Octyl(meth)acrylat, Isooctyl(meth)acrylat und n-Decyl(meth)acrylat. Außerdem gehören zu Beispielen für andere Monomere, die mit den obigen Acrylatmonomeren polymerisiert werden können, die verwendet werden können, Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Vinylacetat, Hydroxyalkylacrylat, Acrylamid und Methacrylamid. Diese Monomere werden in adäquaten Mengen verwendet, um dem Acrylschaum Haftadhäsion zu verleihen, und die Menge beträgt ohne spezielle Einschränkungen in der Regel nicht mehr als 30 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile (Meth)acrylat.
Teilweise Polymerisation der polymerisierbaren Mischung kann durch strahlungsinduzierte Polymerisation unter Verwendung von Ultraviolettlicht und so weiter in Gegenwart eines Polymerisationsinitiators durchgeführt werden. Beispiele für Polymerisationsinitiatoren, die verwendet werden können, umfassen Benzoinalkylether, Benzophenon, Benzylmethylketal, Hydroxycyclohexylphenylketon, 1,1-Dichloracetophenon und 2-Chlorthioxanthon. Beispiele für kommerziell erhältliche Polymerisationsinitiatoren umfassen Produkte, die unter den Handelsnamen IRGACURE^®, hergestellt von Ciba Specialty Chemicals, DAROCURE^®, hergestellt von Merck Japan und VERSICURE, hergestellt von Versicore, angeboten werden. Der Polymerisationsinitiator wird in der Regel in einer Menge von etwa 0,01 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile Monomer, verwendet.
Teilweise Polymerisation ist jedoch nicht auf strahlungsinduzierte Polymerisation begrenzt und kann auch durch thermische Polymerisation erfolgen.
Eine Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung wird erhalten, indem dem durch teilweise Polymerisation erhaltenen Sirup zusätzlich andere Komponenten nach Bedarf zugefügt werden. Die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung sollte eine Viskosität haben, die zur Bildung stabiler Zellen in der Vorläuferzusammensetzung geeignet ist, wenn das Zellbildungsgas gerührt und gemischt wird. Die Vorläuferzusammensetzung hat vorzugsweise eine Viskosität von nicht weniger als 500 mPa·s und insbesondere 1000 bis 100.000 mPa·s bei der Betriebstemperatur der Rühr- und Mischvorrichtung (z. B. 25°C). Falls die Viskosität unter 500 mPa·s liegt, bilden sich möglicherweise keine Zellen, und selbst wenn sie gebildet werden, besteht das Risiko, dass sich keine adäquate Menge an Zellen erhalten lässt, da sie infolge des Kombinierens und Aufsteigens der Zellen verschwinden. Wenn die Viskosität jedoch 100.000 mPa·s übersteigt, wird das Fließen in der Rühr- und Mischvorrichtung verhindert, was zu dem Risiko führt, dass die auf die Vorrichtung ausgeübte Last zu groß wird.
Die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung kann eine geringe Menge an multifunktionalem Meth(acrylat) enthalten, wie 1,6-Hexandioldiacrylat. Solche Monomere verleihen dem Acrylpolymer nach dem Härten eine vernetzte Struktur und tragen zur Schaumkohäsion bei. Außerdem kann ein Polymerisationsinitiator zum Härten durch weitere Polymerisation der Vorläuferzusammensetzung zugefügt werden. Der Polymerisationsinitiator und dessen Menge sind die gleichen wie im oben beschriebenen Fall der teilweisen Polymerisation.
Die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung enthält vorzugsweise Tensid, um die Zellstabilität in befriedigender Weise aufrechtzuerhalten sowie niedrigere Dichte des resultierenden Schaums zu fördern. Beispiele für Tenside, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Silikontenside und Fluortenside einschließlich derjenigen, die in dem geprüften veröffentlichten japanischen Patent (Kokoku) Nr. 3-40752 beschrieben sind, hier vollständig zitiert zum Zweck der Bezugnahme. Speziell gehören zu Beispielen für Silikontenside DC-1250 (Produktname), hergestellt von Dow Corning, sowie SH192 (Produktname) und SH190 (Produktname), hergestellt von Toray-Dow-Corning. SH-192 enthält als Hauptkomponenten Polydimethylsiloxan, worin das durchschnittliche Molekulargewicht (Zahlenmittel; M_n) 4,2 × 10⁵ ist, das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel; M_w) 5,4 × 10⁵ ist und das Verhältnis von M_w/M_n 1,3 ist, und Polyethersiloxan, worin das durchschnittliche Molekulargewicht (Zahlenmittel; M_n) 4,6 × 10⁵ ist, das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel; M_w) 6,4 × 10⁵ ist und das Verhältnis von M_w/M_n 1,4 ist. Ein Beispiel für ein Fluortensid ist C₈F₁₇SO₂N(C₂H₅)(C₂H₄O)₇CH₃. Im Falle der Verwendung einer erfindungsgemäßen vibrierenden Rühr- und Mischvorrichtung werden im Vergleich mit der Verwendung einer Vorrichtung des Standes der Technik Effekte der hohen Zellstabilisierung und niedrigen Dichte erhalten. Die Tensidmenge kann nämlich verringert werden, verglichen mit Verfahren des Standes der Technik. Da befriedigende Dispersion zudem sogar mit einer großen Menge an Zellbildungsgas möglich ist, kann ein Schaum mit niedriger Dichte erhalten werden. Die verwendete Tensidmenge beträgt normalerweise 1 bis 5 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile Schaumvorläuferzusammensetzung.
Die Vorläuferzusammensetzung kann einen Füllstoff enthalten, um die dynamische Leistung des Schaum-Haftklebers nach dem Härten zu verbessern, die Verarbeitbarkeit zu verbessern oder den Preis der fertigen Produkteinheit zu verringern. Zu Beispielen für Füllstoffe gehören Verstärkungsfaser, gewebter und Vliesstoff, Glasperlen, Kunststoffmikrohohlkugeln und Perlen sowie Pigment.
Das Zellbildungsgas ist in Bezug auf die Vorläuferzusammensetzung ein Inertgas, wenn es mit der Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung gemischt wird. Bezüglich des Zellbildungsgases gibt es keine Einschränkungen, und obwohl Inertgase wie Argon und Stickstoff verwendet werden können, wird vorzugsweise aus Kostengründen Stickstoffgas verwendet. Obwohl es keine Einschränkungen bezüglich der Menge an Zellbildungsgas gibt, vorausgesetzt, dass der Schaum einheitliche feine Zellen aufweist, wird es üblicherweise in einer Menge von 10 bis 30 Vol.% eingemischt, bezogen auf das Volumen der Schaumvorläuferzusammensetzung.
Der erfindungsgemäße Schaum-Haftkleber ist dadurch gekennzeichnet, dass er unter Verwendung einer Rühr- und Mischvorrichtung produziert wird, die das Vibrationsprinzip verwendet, anstelle einer Vorrichtung des Standes der Technik. Wenn eine derartige Vorrichtung verwendet wird, trägt auf die Schaumvorläuferzusammensetzung einwirkende Scherkraft effektiv zur Zelldispersion bei. Demnach können feine, einheitlich dispergierte Zellen erhalten werden, ohne einen Temperaturanstieg der Zusammensetzung mit sich zu bringen. In der vorliegenden Erfindung wird eine Rühr- und Mischvorrichtung verwendet, die mit einem Gehäuse, das einen Durchflussweg bereitstellt, durch den ein Fluid fließt, und Rührschaufeln ausgestattet ist, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und in der Axialrichtung des Gehäuses vibrieren können. 1 zeigt eine Querschnittansicht eines Modus einer vorzugsweise in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Vorrichtung. Rühr- und Mischvorrichtung 5 enthält Rührwerk 11, das aus Gehäuse 7, in dem Durchflussweg 6 bereitgestellt wird, Welle 9, die in diesem Gehäuse 7 angeordnet und mit der Vibrationsquelle 8 verbunden ist, und Spiralrührschaufeln 10 zusammengesetzt ist, die um diese Welle 9 herum befestigt sind. Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung wird durch Einlass 12 durch Pumpen mit einer Pumpe in Gehäuse 7 eingebracht, während Zellbildungsgas durch Einlass 12 durch Pumpen mit einem Kompressor oder durch den Druck eines Gastanks in Gehäuse 7 eingebracht wird. Nachdem die Vorläuferzusammensetzung in Vorrichtung 5 gerührt und gemischt worden ist, tritt die Zellen enthaltende Vorläuferzusammensetzung aus Auslass 13 aus. Da das Zellbildungsgas infolge des Auftriebs in der Vorläuferzusammensetzung dazu neigt, nach oben zu fließen, ist Gehäuse 7 normalerweise so angeordnet, dass die Längsrichtung vertikal ist, so dass keine einseitige Verteilung der Zellen erfolgt und die Vorläuferzusammensetzung und das Zellbildungsgas vom unteren Bereich in den oberen Bereich von Gehäuse 7 fließen. Wenn Rührwerk 11 innerhalb dieses Gehäuses 7 hin und her vibriert, kollidiert das Fluid mit den Schaufeln 10, wodurch es gerührt und gemischt wird. Die Amplitude und Frequenz der Vibrationen können von 0,5 bis 5 cm beziehungsweise von 0 bis 120 Hz eingestellt werden. Rührwerk 11 verwendet vorzugsweise einen Aufbau, bei dem eine Mehrzahl von Rührelementen 14, die aus einer Gruppe aus einer Mehrzahl von Spiralschaufeln 10 zusammengesetzt sind, die um Welle 9 herum angeordnet sind, miteinander verbunden sind. Rührwerk 11 verwendet insbesondere einen Aufbau, bei dem Rührelemente 14, die aus einer Gruppe von Linksspiralenschaufeln 10 zusammengesetzt sind, und Rührelemente 14, die aus einer Gruppe von Rechtsspiralenschaufeln 10 zusammengesetzt sind, in alternierender Weise angeordnet sind. Das liegt daran, das ein derartiger Aufbau das Fließen in der selben Richtung hemmt, was zu befriedigendem Rühren führt. Wie detailliert in 2 zu sehen ist, sind die Schaufeln 10 vorzugsweise mit Öffnungen 16 versehen. Das liegt daran, dass infolge von durch diese Öffnungen 16 fließendem Fluid Turbulenz erzeugt wird, was zu verstärkten Rührwirkungen führt. Es ist bei einer Mehrzahl von oberen und unteren Schaufeln 10 erwünscht, dass die Position der in der oberen Schaufel bereitgestellten Öffnung und die Position der in der unteren Schaufel bereitgestellten Öffnung relativ zu der Achsenrichtung verschoben sind, da Kurzschlussfließen verhindert werden kann. Wie in 1 gezeigt ist, ist es zudem bevorzugt, dass jedes Rührelement 14 durch Abteilungen 15 mit Durchflusslöchern getrennt ist. Das liegt daran, dass diese Abteilungen 15 die Fließgeschwindigkeit des Fluids während der sich hin und her bewegenden Vibration des Rührwerks 11 hemmen, wodurch Rühr- und Mischwirkungen verbessert werden.
Die in der Rühr- und Mischvorrichtung gebildete zellhaltige Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung wird auf ein Substrat geschichtet und anschließend mittels Durchführung einer weiteren Polymerisationsreaktion gehärtet, um einen Acrylschaum-Haftkleber herzustellen. Die Polymerisationsreaktion kann durch Ultraviolettlicht oder andere Strahlung durchgeführt werden. Da Luft dazu neigt, Ultraviolettpolymerisation zu hemmen, wird die Polymerisation vorzugsweise in einem Inertgas wie Stickstoff oder Kohlendioxid durchgeführt. Als Substrat kann ein Kunststofffilm, wie ein aus Polyethylenterephthalat (PET) zusammengesetzter Film, verwendet werden. Ein transparenter Film, der für Ultraviolettstrahlen durchlässig ist, ist für das Substrat vorteilhaft, da Bestrahlung der Vorläuferzusammensetzung mit Ultraviolettstrahlen auch von der Substratseite durchgeführt werden kann.
Im Vergleich mit demjenigen, der mit Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung des Standes der Technik erhalten wurde, hat ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Schaum-Haftkleber einheitliche feine Zellen, die zu einem Schaumprodukt mit einem befriedigenden Aussehen führen. Dies ist das Ergebnis der Verwendung einer speziellen Rühr- und Mischvorrichtung, welche das Vibrationsprinzip verwendet. Da die auf die Schaumvorläuferzusammensetzung während des Mischens ausgeübte Scherkraft nämlich effektiv zu der Dispersion der Zellen beiträgt, gibt es keinen Temperaturanstieg der Vorläuferzusammensetzung, wie es bei der Vorrichtung des Standes der Technik der Fall ist, und infolgedessen wird das Kombinieren der Zellen durch die Wärmeentwicklung verhindert, wodurch die Bildung feiner, einheitlicher und stabiler Zellen ermöglicht wird. Speziell beträgt der mittlere Zelldurchmesser des Schaum-Haftklebers nicht mehr als 300 μm und seine Standardabweichung ist nicht mehr als 115 μm, und vorzugsweise ist der mittlere Zelldurchmesser nicht mehr als 250 μm und seine Standardabweichung ist nicht mehr als 100 μm. Da feine, einheitliche und stabile Zellen gebildet werden, kann außerdem eine größere Menge an Zellbildungsgas dispergiert werden, verglichen mit den Verfahren des Standes der Technik, wodurch ein Schaum mit niedriger Dichte erhalten werden kann. Eine niedrige Schaumdichte ist wegen ihrer besseren Schäladhäsionsfestigkeit, Adhäsion und Siegelung bevorzugt. Die Schaumdichte kann speziell normalerweise nicht mehr als 0,6 g/cm³, vorzugsweise nicht mehr als 0,55 g/cm³, insbesondere nicht mehr als 0,5 g/cm³ und am meisten bevorzugt nicht mehr als 0,45 g/cm³ betragen, obwohl ein Schaum mit einer Dichte von etwa 0,40 g/cm³ erhalten werden kann. Da die gebildeten Zellen überdies stabiler als in den Verfahren des Standes der Technik sind, kann die Tensidmenge reduziert werden, die erforderlich ist, um ein äquivalentes Aussehen wie im Fall der Verwendung eines Verfahrens der Technik zu erhalten.
Der resultierende Acrylschaum-Haftkleber kann als industrielle Dichtungs- und Siegelungsmittel, Haftkleber und so weiter in Form von Rollen, Lagen, Stampfprodukten oder Streifen verwendet werden.
Beispiele
Beispiel 1
Eine Mischung aus 90 Gewichtsteilen Isooctylacrylat (IOA), 10 Gewichtsteilen Acrylsäure und 0,04 Gewichtsteilen IRGACURE^® 651 (2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, Ciba Specialty Ltd.) wurde mit Ultraviolettlicht mit einer Wellenlänge von 300 bis 400 nm und einer Intensität von 1 bis 3 mW 5 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre zu einem Sirup mit einer Viskosität von 1000 bis 3000 mPa·s teilweise polymerisiert. Nach Zugabe von 0,10 Gewichtsteilen IRGACURE^® 651, 1,5 Gewichtsteilen Aerozil A-2000 (feinem pulverförmigem Siliziumdioxid, erhältlich von Japan Aerozil) und 6,0 Gewichtsteilen Glasblasen K-15 (3M) zu dem Sirup und Rühren wurde die Mischung unter Verwendung eines Vakuumentgasungsgeräts von Luft befreit und anschließend 3 Gewichtsteile Tensid ((B) des geprüften veröffentlichten japanischen Patents (Kokoku) Nr. 3-40752) zugefügt, um eine Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung zu erhalten. Dieses Fluid wurde einer vibrierenden Rühr- und -mischvorrichtung (Innendurchmesser der Vorrichtung 64 mm × Höhe 2 cm) mit einer Fließgeschwindigkeit von 100 bis 500 cm³/Min mit einer Pumpe zugeführt. Zusätzlich wurde Stickstoffgas mit einer festgelegten Fließgeschwindigkeit mit einem Fließgeschwindigkeitsregelventil aus einem Stickstoffgastank mit einem Druck von 0,39 MPa zugeführt. Die Schaumvorläuferzusammensetzung und das Stickstoffgas wurden an einem Abschnitt unmittelbar vor dem Eintreten in den unteren Bereich der Rühr- und Mischvorrichtung vermengt und von dem unteren Bereich der Rühr- und Mischvorrichtung zugeführt. Die Rühr- und Mischvorrichtung wurde mit einer Amplitude von 1 cm und einer Frequenz von 30 Hz betrieben. Gas und Fluid wurden in der Rühr- und Mischvorrichtung dispergiert, und das zellhaltige Fluid, das den oberen Bereich der Rühr- und Mischvorrichtung verließ, wurde durch Spaltbeschichten auf eine Dicke von 1,2 mm nach dem Härten auf PET-Film aufgeschichtet. Anschließend wurde durch Bestrahlung mit Ultraviolettlicht mit einer Wellenlänge von 300 bis 400 nm und Intensität von 0,5 bis 7 mW 6 Minuten in einer Stickstoffatmosphäre gehärtet, um ein Acrylschaumband zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 1
Acrylschaum wurde in der selben Weise wie Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass eine Vorrichtung des Standes der Technik verwendet wurde, die mit zwei Statoren mit einem Durchmesser von 250 mm und einer großen Anzahl feiner Zähne in Intervallen von 1,5 mm auf einer Scheibe, die mit Durchgangslöchern mit einem Durchmesser von 105 mm versehen waren, und einem zwischen diesen Statoren angeordneten Rotor ausgestattet war, der eine große Anzahl ähnlicher Zähne auf einer Scheibe mit einem Durchmesser von 230 mm hatte, mit einer Schergeschwindigkeit von 100 bis 4000/s anstelle der oben genannten vibrierenden Rühr- und Mischvorrichtung produziert.
Zelldurchmesser und Zelleinheitlichkeitstest
Graphische Darstellungen, die die Verteilung des zelldurchmessers der in der oben beschriebenen Weise produzierten Acrylschäume zeigen, sind in den 3(a) und 3(b) gezeigt, wobei die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzungen mit einer ausreichenden Menge Stickstoffgas gemischt wurden, um Schäume mit einer Dichte nach dem Härten von 0,65/cm³ zu erhalten. 3(a) zeigt die Ergebnisse für den erfindungsgemäßen Schaum-Haftkleber unter Verwendung einer vibrierenden Rühr- und Mischvorrichtung, während 3(b) die Ergebnisse für einen Schaum-Haftkleber des Standes der Technik zeigt, der unter Verwendung einer Vorrichtung des Standes der Technik produziert worden ist. Wie aus einem Vergleich der 3(a) und 3(b) hervorgeht, ist im Falle der Verwendung der vibrierenden Rühr- und Mischvorrichtung zu sehen, dass ein Schaum gebildet wurde, der einheitliche, feine Zellen enthielt, verglichen mit dem Fall der Verwendung der Vorrichtung des Standes der Technik.
Aussehensteste
Das Aussehen der in der oben beschriebenen Weise produzierten Acrylschaumbänder wurde durch Gradeinteilung bewertet, wobei die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzungen mit verschiedenen Mengen Stickstoffgas in 10 Vol.% oder mehr gemischt wurden. Je höher der Aussehensgrad, um so befriedigender war das Aussehen. Ein Aussehensgrad von 7 steht für das Standardniveau aktueller Produkte, während ein Aussehensgrad von 3 für das Mindestniveau des Aussehens eines fertigen Produkts steht. Die Ergebnisse der Beziehung zwischen Schaumdichte und Aussehen sind in 4 gezeigt. Wie aus 4 hervorgeht, war im Unterschied zu dem Acrylschaumband mit einer Dichte von 0,64 g/cm³ und Aussehensgrad von 3 im Fall der Verwendung einer Vorrichtung des Standes der Technik der Aussehensgrad im Fall der Verwendung einer vibrierenden Rühr- und Mischvorrichtung 10 oder höher. Das Aussehen des erfindungsgemäßen Schaums unter Verwendung der vibrierenden Rühr- und Mischvorrichtung war somit besser als im Fall der Verwendung der Vorrichtung des Standes der Technik. Es ist überdies möglich, im Fall der Verwendung der vibrierenden Rühr- und Mischvorrichtung einen Schaum mit geringerer Dichte zu erhalten, der nach wie vor das annehmbare Aussehensniveau zeigt.
Zellstabilitätstest
Die Änderungen zwischen der Dichte des Fluids unmittelbar nach der Gas-Fluid-Dispersion, jedoch vor dem Härten, und der Dichte des Schaumbands nach dem Härten wurden bei den in der oben beschriebenen Weise produzierten Schäumen durch Einmischen verschiedener Stickstoffmengen gemessen. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Volumenprozentsatz der Menge an Stickstoffgas, die in die Schaumvorläuferzusammensetzung gemischt ist, und der Dichte. 6 zeigt außerdem die Dichte des Fluids vor dem Härten gegen Betrag der Änderung zwischen der Dichte des Fluids vor dem Härten und der Dichte des Schaums nach dem Härten unter Bedingungen verschiedener Volumenprozentsätze an Stickstoffgas. Wie aus den 5 und 6 hervorgeht, war im Fall der Vorrichtung des Standes der Technik die Veränderung zwischen der Dichte unmittelbar nach der Gas-Fluid-Dispersion und der Dichte des Schaums nach dem Härten groß, durchschnittlich 0,110 g/cm³. Andererseits war im Fall der Verwendung der vibrierenden Rühr- und Mischvorrichtung die Änderung der Dichte mit nur 0,066 g/cm³ gering. Dieses Ergebnis lässt sich wie folgt erklären. Im Fall der Verwendung der Vorrichtung des Standes der Technik kombinieren Zellen miteinander und entweichen während einer kurzen Zeit, während der das Fluid durch die Beschichterbank fließt, in die Atmosphäre. Andererseits wird im Fall der Verwendung der vibrierenden Rühr- und Mischvorrichtung, wobei einheitliche stabile Zellen mit einem kleinen Durchmesser gebildet werden, der aus der Kombination der Zellen resultierende Anstieg der Zellgröße gehemmt.
Beispiel 2
Um ein Schaumband mit einer niedrigeren Dichte als der in Beispiel 1 erhaltenen Dichte zu erhalten, wurde ein Acrylschaumband unter Verwendung des selben Verfahrens wie in Beispiel 1 produziert, indem der Druck des in die vibrierende Rühr- und Mischvorrichtung eingemischten Stickstoffgases auf 0,49 MPa eingestellt und die Menge des gemischten Stickstoffgases in geeigneter Weise eingestellt wurde. Es wurde ein Schaum mit einer Dichte von 0,647 g/cm³ und einer gemischten Stickstoffgasmenge von 7 Vol.% mit einer Frequenz von 30 Hz, ein Schaum mit einer Dichte von 0,584 g/cm³ und einer gemischten Stickstoffgasmenge von 8 Vol.% mit einer Frequenz von 30 Hz und ein Schaum mit einer Dichte von 0,503 g/cm³ und einer gemischten Stickstoffgasmenge von 10 Vol.% mit einer Frequenz von 30 Hz erhalten.
Drucklasttest
Gemessen wurde die Last, die erforderlich war, um das resultierende Schaumband auf 75 % seiner Anfangsdicke in Dickenrichtung pro Flächeneinheit zu komprimieren (25 % Drucklast). Das Ergebnis des Ausdrucks der Beziehung zwischen Schaumdichte und 25 % Drucklast ist in 7 gezeigt. Wie aus 7 hervorgeht, behalten Schaumdichte und Drucklast, die ein Indikator der Weichheit des Schaums ist, eine nahezu lineare Beziehung, so dass die Drucklast um so niedriger ist, je niedriger die Schaumdichte und je besser die Adhäsion und Siegelung des resultierenden Schaums sind. Da erfindungsgemäß die Dichte herabgesetzt werden kann, während ein befriedigendes Aussehen erhalten bleibt, kann Schaumband hergestellt werden, das hervorragende Charakteristika bei gleichzeitig befriedigendem Aussehen bietet.
Schäladhäsionstest
Gemessen wurde die Schäladhäsionsfestigkeit des Schaumbands, das an eine Platte geklebt war. Die Testprobe wurde gebildet, indem das Schaumband mit einer Last von 5 kg unter Verwendung einer Walze auf eine Platte aus rostfreiem Stahl gepresst wurde, die mit Melamin-Alkyd-Farbe beschichtet war. Die Probe wurde dann mit einer Schälgeschwindigkeit von 50 mm/Min und einem Schälwinkel von 180° in einer Atmosphäre bei 80°C abgeschält. Eine graphische Darstellung der Ergebnisse ist in 8 gezeigt. Wie aus dieser graphischen Darstellung deutlich wird, wurde ermittelt, dass die Schäladhäsionsfestigkeit umso höher war, je niedriger die Dichte des Schaums war.
Endöffnungstest
Ein Endöffnungstest wurde in warmem Wasser durchgeführt, um als Indikator der Haltecharakteristika des Schaums in Bezug auf Abstoßungskraft zu dienen. Dieser Test wurde durchgeführt, indem Schaum mit der Abmessung 10 mm × 50 mm sandwichartig zwischen zwei aus Aluminium gefertigten, geklebten Platten angeordnet wurde, indem mit einer Last von 5 kg gepresst wurde, ein Ende der Probe mit Gewalt um einen festgelegten Betrag geöffnet wurde, die Probe 100 Stunden in warmem Wasser von 40°C stehen gelassen wurde und auf Anzeichen von Abschälen untersucht wurde. Die Beziehung zwischen Schaumdichte und Endöffnung ist in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Anmerkung:

o gibt an, dass es kein Anzeichen für wie auch immer geartetes Abschälen zwischen dem Schaum und den geklebten Platten gab.
x gibt an, dass Abschälen zwischen dem Schaum und den geklebten Platten erfolgte.

Auf Basis der Tabelle 1 war der Schaum sogar bei einem Betrag der Endöffnung von 3,5 mm in der Lage zu halten, wodurch gezeigt wird, dass ein Schaum erhalten werden konnte, der bessere Adhäsion und Flexibilität aufweist, im Unterschied zu dem Betrag der Endöffnung von 2,0 bis 2,5 mm, bei dem der Schaum bei den Produktdichten des Standes der Technik bei dem Produkt mit niedriger Dichte halten konnte.
Erfindungsgemäß wurde Schaum erhalten, der höhere Adhäsionsfestigkeit und geringere Drucklast (höhere Polsterwirkung) aufwies als nach dem Stand der Technik erhaltener Schaum, wobei er gleichzeitig auch bessere Siegelung und Adhäsion zeigte.
Es ließen sich einheitliche feine Zellen selbst bei Einmischen einer großen Menge an Zellbildungsgas bilden, wodurch das Erhalten von Schaumprodukten mit einem befriedigenderen Aussehen als bei Verfahren des Standes der Technik möglich wurde.
Da stabile Zellen erhalten werden, kann die Tensidmenge verringert werden, die erforderlich ist, um ein Aussehen gleich demjenigen des Standes zu erhalten. Da die Dispersionseffekte des Tensids auf das Zellbildungsgas erheblich sind, ist die Dispersion außerdem befriedigend und es kann Schaum mit niedriger Dichte erhalten werden, selbst wenn eine große Menge Zellbildungsgas eingemischt wird.
Da die Verwendung der erfindungsgemäßen Rühr- und Mischvorrichtung das Ausüben von Scherkraft auf die Lösung während der Dispersion ermöglicht, um effektiv zu der Dispersion der Zellen beizutragen, wird kaum einen Temperaturanstieg der Lösung beobachtet, wie im Fall der Vorrichtungen des Standes der Technik. Infolge dessen wird die Kombination von Zellen gehemmt, die durch Wärmeerzeugung verursacht wird, was zur Bildung stabiler Zellen führt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Acrylschaum-Haftklebers, bei dem eine Mischung aus (i) einer Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung und (ii) einem Zellbildungsgas in eine Rühr- und Mischvorrichtung eingebracht wird, die mit (a) einem Gehäuse, das einen Durchflussweg bereitstellt, durch den die Mischung fließt, (b) einem Rührwerk, das sich durch das Gehäuse erstreckt, und (c) Rührschaufeln ausgestattet ist, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, in der Axialrichtung des Gehäuses vibrieren können und sich radial von dem Rührwerk innerhalb des Gehäuses erstrecken; die Mischung gerührt wird, wenn sie den Durchflussweg passiert durch Vibrieren des Rührwerks und der Rührschaufeln, wobei Zellen innerhalb der Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung gebildet werden; die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung, die die Zellen enthält, als Beschichtung auf ein Substrat aufgebracht wird und die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung gehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von nicht mehr als 300 μm und eine Standardabweichung von nicht mehr als 115 μm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber durch eine Polymerisationsreaktion einer Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung gebildet wird, die ein Monomer, ausgewählt aus n-Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, n-Amyl(meth)acrylat, n-Hexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, n-Octyl(meth)acrylat, Isooctyl(meth)acrylat und n-Decyl(meth)acrylat, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung ferner ein Monomer, ausgewählt aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Vinylacetat, Hydroxyalkylacrylat, Acrylamid und Methacrylamid, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber durch eine Polymerisationsreaktion einer Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung gebildet wird, die 100 Gewichtsteile eines (Meth)acrylatmonomers und bis zu 30 Gewichtsteile eines sauren Monomers umfasst, wobei das saure Monomer ausgewählt ist aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Vinylacetat, Hydroxyalkylacrylat, Acrylamid und Methacrylamid.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber durch eine Polymerisationsreaktion einer Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung gebildet wird, die 1,6-Hexandioldiacrylat umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber durch eine Polymerisationsreaktion einer Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung gebildet wird, die Tensid umfasst.
verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Tensid (i) ein Silikontensid, das Polydimethylsiloxan und Polyethersiloxan enthält, oder (ii) ein Fluortensid mit der Molekularformel C₈F₁₇SO₂N(C₂H₅)(C₂H₄O)₇CH₃ umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Tensid in einer Menge von 1 bis 5 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile der Schaumvorläuferzusammensetzung vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber einen durchschnittlichen Zelldurchmesser von nicht mehr als 250 μm hat und die Standardabweichung nicht größer als 100 μm ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber eine Schaumdichte von nicht mehr als 0,6 g/cm³ hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber eine Schaumdichte von nicht mehr als 0,55 g/cm³ hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber eine Schaumdichte von nicht mehr als 0,5 g/cm³ hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber eine Schaumdichte von nicht mehr als 0,45 g/cm³ hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Acrylschaum-Haftkleber eine Schaumdichte von nicht mehr als 0,40 g/cm³ hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man das Rührwerk mit einer Amplitude von 0,5 bis 5 cm und einer Frequenz von 0 bis 120 Hz vibrieren lässt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung eine Viskosität von 500 mPa·s bis 100 000 mPa·s bei 25 °C hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Acrylschaum-Vorläuferzusammensetzung teilweise polymerisiert wird, bevor sie in die Rühr- und Mischvorrichtung eingebracht wird, um eine teilweise polymerisierte Acrylschaum- Vorläuferzusammensetzung zu erhalten, die stabile Zellen enthalten kann.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Härtungsstufe eine Polymerisationsreaktion umfasst.
Acrylschaum-Haftkleber, der nach den Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 erhältlich ist.
Haftklebeband, das den Acrylschaum-Haftkleber nach Anspruch 20 auf einem Basisfilmsubstrat umfasst.
Haftklebeband nach Anspruch 21, bei dem das Basisfilmsubstrat ein transparenter Film ist.
Rolle aus Haftklebeband, die das Haftklebeband nach Anspruch 21 umfasst.