CN101394996B - 制备微结构化的层合粘合剂制品的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备微结构化的粘合剂制品的方法,包括:(a)提供包括设置在背衬上的交联压敏粘合剂层的制品;以及(b)对所述交联压敏粘合剂层的表面进行压花,以形成具有微结构化粘合剂表面的交联压敏粘合剂层。
Description
技术领域
本发明涉及制备微结构化的层合粘合剂制品的方法。
背景技术
已经通过将可流动的压敏粘合剂涂敷到微结构化隔离衬片的表面上或微结构化模制工具的表面上而制备出了微结构化粘合剂制品。该工艺产生了具有微结构化表面的粘合剂。当所得制品在压力下干式层合到诸如玻璃或聚合物膜之类的基材上时,粘合剂表面中产生的微结构部件允许空气从接合界面处逸出,从而使气泡和气孔的形成达到最低程度或防止它们的形成。
在层合过程中,微结构部件在所施加的压力的影响下展平并润湿基材表面。然而,在此过程中,当粘合剂松弛并试图恢复到其初始的微结构化状态时,应力被引入粘合剂中。这些应力可以在粘合剂中产生对其光学性能有不利影响的缺陷。
发明内容
本文描述了一种制备微结构化的粘合剂制品的方法,包括:(a)提供包括设置在背衬上的交联压敏粘合剂层的制品;以及(b)对该交联压敏粘合剂层的表面进行压花,以形成具有微结构化粘合剂表面的交联压敏粘合剂层。就本发明申请的目的而言,压花表示随着压力而变形。在一些实施例中,通过将交联粘合剂表面与微结构化的隔离衬片接触来对所述表面进行压花。在其它实施例中,通过将交联粘合剂表面与微结构化的模制工具接触来对所述表面进行压花。所得制品可以干式层合到多种基材(包括诸如玻璃之类的刚性基材)上,并且尤其可用于期望低雾度、低不透明度和高光透射比的光学应用中。
对交联压敏粘合剂的表面进行压花以产生微结构化的粘合剂表面会使得层合后粘合剂内的应力的形成达到最低程度,这是因为粘合剂在结构化之前的状态和其最终状态都基本上是平面的。因此,该结构在不与微结构化的衬片或模制工具接触时是不稳定的。这与通过将可流动的粘合剂涂敷到微结构化的隔离衬片或微结构化的模制工具上来制备微结构化的粘合剂不同,在后一情形中,粘合剂试图恢复到的初始状态是微结构化构造的初始状态,而最终状态基本上是平面的。
下面的附图和描述中给出了本发明的一个或多个实施例的细节。根据本发明的详细描述以及根据权利要求书,本发明的其它特征、目标及优点将是显而易见的。
附图说明
图1是表2中所示数据的图示表示。
具体实施方式
微结构化粘合剂制品通过如下方式来制备:对置于背衬上的交联压敏粘合剂层的表面进行压花,以产生具有微结构化粘合剂表面的粘合剂。粘合剂层的厚度根据制品预期的应用来选择。通常,厚度范围是约10微米(约0.4密耳)至约1500微米(约60密耳)。
微结构部件通常是在至少两维上为微观的(即,局部视图和/或剖视图是微观的)三维结构。本文所用的术语“微观的”是指不借助显微镜则难以由人眼分辨的尺度。微观的一种可用的定义可以在Smith,Modern Optic Engineering,(1966),第104-105页找到,其中,依据可以识别的最小字符的角尺寸而定义和测量了视觉灵敏度。正常的视觉灵敏度允许鉴别对着视网膜上5分弧度的角高度的字符。
微结构部件可以采取多种形状。代表性的实例包括半球、棱柱(例如正四棱柱、矩形棱柱、圆棱柱以及其它类似的多边形部件)、锥体、椭圆、凹槽(例如V形凹槽)、通道等。一般来讲,期望包括当制品层合到基材上时促进接合界面处的空气排出的形貌特征。就这一点而言,延伸到制品边缘的V形凹槽和通道是尤其有用的。微结构部件所特有的具体尺寸和图案根据制品预期的具体应用来选择。
压花可以通过将交联的粘合剂表面与微结构化的模制工具接触来实现,如在Mazurek等人的美国专利5,650,215中所述的那样,将该专利以引用的方式全文并入本文。该工具可以是平面压印板、柔性或非柔性带、或辊的形式。用于产生压花的微结构部件的工具所具有的表面特征可以利用诸如化学蚀刻、机械蚀刻、激光烧蚀、照相平版印刷、立体平版印刷、微切削加工、滚花、切刻、刻痕等之类的技术来制备。
压花也可以通过将交联的粘合剂表面与微结构化的隔离衬片接触来实现,如在前述的Mazurek等人的专利中所述的那样。可以放置合适的衬片与交联的压敏粘合剂紧密接触,然后将其移除而不损害粘合剂层。实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯、乙酸纤维素、聚氯乙烯和聚偏二(某)乙烯膜以及纸。衬片可以包括硅氧烷防粘涂层。市售的实例包括可得自3M公司(St.Paul,MN)、Rexam公司(Iowa City,IA)、Daubert Coated Products公司(Westchester,IL)、P.S.Substrates公司、Schoeller TechnicalPapers公司、Mondi Inncoat GMBH以及P.W.A.Kunstoff GMBH的衬片。
粘合剂设置在背衬上。背衬是可移除的(例如隔离衬片,包括诸如上述的微结构化隔离衬片或载体膜)或者不可以移除的(例如聚合物膜、或者刚性或非刚性基材)。
压敏粘合剂(PSA)组合物是本领域普通技术人员所熟知的,具有包括如下的特性:(1)干粘性和永久粘性,(2)在不超过手指压力下即可粘附,(3)足以保持在粘附体上的能力,以及(4)足够的内聚强度。己发现可很好用作PSA的材料包括这样的聚合物,该聚合物经设计和配制而表现出所需粘弹性性质,导致粘性、剥离粘合力和剪切保持力之间达到所期望的平衡。
压敏粘合剂在压花之前交联。合适的粘合剂的实例包括交联的丙烯酸树脂、橡胶、热塑性弹性体、硅氧烷等。
在一个优选的实施例中,压敏粘合剂基于至少一种聚(甲基)丙烯酸酯(即,(甲基)丙烯酸类压敏粘合剂)。尤其优选的聚(甲基)丙烯酸酯衍生自:(A)至少一种单烯键不饱和的(甲基)丙烯酸烷基酯单体(即,丙烯酸烷基酯和甲基丙烯酸烷基酯单体);和(B)至少一种单烯键不饱和的可自由基共聚的增强单体。增强单体的均聚物玻璃化转变温度(Tg)高于(甲基)丙烯酸烷基酯单体的均聚物玻璃化转变温度,并且增强单体是提高所得共聚物的玻璃化转变温度和内聚强度的单体。本文中,“共聚物”是指包含两种或多种不同单体的聚合物,包括三元共聚物、四元共聚物等。
作为单烯键不饱和的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯(即,(甲基)丙烯酸酯)的单体A有助于共聚物的柔性和粘性。优选地,单体A的均聚物Tg不高于约0℃。优选地,(甲基)丙烯酸酯的烷基具有平均约4至约20个碳原子,并且更优选的是,具有平均约4至约14个碳原子。烷基可任选在链中含有氧原子,从而形成例如醚或烷氧基醚。单体A的实例包括但不限于,丙烯酸-2-甲基丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-4-甲基-2-戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸正癸酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异癸酯以及丙烯酸异壬酯。其它的实例包括但不限于,聚乙氧基化的或聚丙氧基化的甲氧基(甲基)丙烯酸酯,例如CARBOWAX丙烯酸酯(可从Union Carbide商购获得)和NK酯AM90G(可从日本的Shin NakamuraChemical株式会社商购获得)。可以用作单体A的优选的单烯键不饱和的(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸异辛酯、丙烯酸-2-乙基己酯以及丙烯酸正丁酯。归类为单体A的多种单体的组合可以用于制备共聚物。
作为单烯键不饱和的可自由基共聚的增强单体的单体B提高了共聚物的玻璃化转变温度和内聚强度。优选地,单体B的均聚物Tg为至少约10℃。更优选地,单体B是(甲基)丙烯酸类增强单体,包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺或(甲基)丙烯酸酯。单体B的实例包括(但不限于)丙烯酰胺类,例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N乙基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-乙基-N-氨基乙基丙烯酰胺、N-乙基-N-羟乙基丙烯酰胺、N,N-二羟乙基丙烯酰胺、叔丁基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基乙基丙烯酰胺以及N-辛基丙烯酰胺。单体B的其它实例包括衣康酸、巴豆酸、马来酸、富马酸、丙烯酸-2,2-(二乙氧基)乙酯、丙烯酸-2-羟乙酯或甲基丙烯酸2羟乙酯、丙烯酸-3-羟丙酯或甲基丙烯酸-3-羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸-2-(苯氧基)乙酯或甲基丙烯酸-2-(苯氧基)乙酯、丙烯酸联苯酯、丙烯酸叔丁基苯酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸二甲基金刚烷基酯、丙烯酸-2-萘酯、丙烯酸苯酯、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮以及N-乙烯基己内酰胺。可以用作单体B的优选的丙烯酸类增强单体包括丙烯酸和丙烯酰胺。归类为单体B的多种单烯键不饱和的增强单体的组合可以用于制备共聚物。
优选的丙烯酸酯共聚物被配制成使得最终的Tg小于约0℃并且更优选小于约-10℃。每一百份这种丙烯酸酯共聚物优选包含约60份至约98份的至少一种单体A和约2份至约40份的至少一种单体B。优选地,每一百份丙烯酸酯共聚物具有约85份至约98份的至少一种单体A和约2份至约15份的至少一种单体B。
交联剂用于提高共聚物的分子量和强度。优选地,交联剂是与单体A和B共聚的交联剂。交联剂可以产生化学交联(例如共价键或离子键)。作为选择,其可以产生热可逆的物理交联,所述物理交联例如由以下原因引起:由于硬链段(即Tg高于室温、优选高于70℃的那些)(例如美国专利No.4,554,324(Husman)中的苯乙烯大分子单体)发生相分离而形成增强相畴(reinforcing domain),和/或由于酸/碱相互作用(即涉及同一聚合物内、或聚合物之间、或聚合物和添加剂之间的官能团的那些相互作用),诸如WO99/42536中所述的聚合物的离子交联。合适的交联剂还公开于美国专利No.4,737,559(Kellen)、5,506,279(Babu等)和6,083,856(Joseph等)中。交联剂可以是光交联剂,其在暴露于紫外线辐射(例如,波长为约250nm至约400nm的辐射)时,使得共聚物交联。
使用有效量的交联剂,其中有效量表示足以导致压敏粘合剂交联以提供足够的内聚强度从而使所关注的基材产生期望的最终粘附性能的量。优选地,交联剂的用量基于单体的总量而言为约0.1份至约10份。
橡胶基压敏粘合剂通常有2类,即天然橡胶基压敏粘合剂或合成橡胶基压敏粘合剂。
可用的天然橡胶压敏粘合剂通常含有素炼天然橡胶、相对于100份天然橡胶为25份至300份的一种或多种增粘树脂以及通常为0.5至2.0份的一种或多种抗氧化剂。天然橡胶的等级范围可从浅色绉胶片级到深色烟胶片级,包括例如CV-60(一种粘度受控的橡胶等级)和SMR-5(一种烟胶片橡胶等级)。与天然橡胶一起使用的增粘树脂通常包括(但不限于):木松香及其氢化衍生物;多种软化点的萜烯树脂,以及石油基树脂,例如得自Exxon的ESCOREZ1300系列的衍生自C5脂族烯烃的树脂。抗氧化剂用于延缓针对天然橡胶的氧化侵蚀,氧化侵蚀可以导致天然橡胶粘合剂丧失内聚强度。可用的抗氧化剂包括(但不限于):胺类,例如N,N’-二-β-萘基-1,4-苯二胺,以商品名“AgeRite D”购得;酚类,例如2,5-二(叔戊基)对苯二酚(以商品名“Santovar A”从Monsanto化学公司购得),四[亚甲基-3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯]甲烷(以商品名“IRGANOX1010”从Ciba-Geigy公司购得),2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(以商品名Antioxidant2246购得);以及二硫代氨基甲酸盐,例如二硫代二丁基氨基甲酸锌。加入固化剂来部分硫化(交联)该压敏粘合剂。
另一类可用的压敏粘合剂是包括合成橡胶的那些。这种粘合剂通常是橡胶状弹性体,它们是自粘性或非粘性的,并且需要增粘剂。
自粘性合成橡胶压敏粘合剂包括,例如丁基橡胶(异丁烯和小于3%的异戊二烯的共聚物)、聚异丁烯(一种异戊二烯均聚物)、聚丁二烯或苯乙烯/丁二烯橡胶。丁基橡胶压敏粘合剂通常包含抗氧化剂,例如二丁基二硫代氨基甲酸锌。聚异丁烯压敏粘合剂通常不含抗氧化剂。合成橡胶压敏粘合剂(通常需要增粘剂)通常也更容易进行熔融加工。合成橡胶压敏粘合剂包含聚丁二烯或苯乙烯/丁二烯橡胶、相对于100份橡胶为10份至200份的增粘剂、以及通常相对于100份橡胶为0.5至2.0份的抗氧化剂(例如IRGANOX1010)。合成橡胶的实例是AMERIPOL1011A,其为一种可从BF Goodrich获得的苯乙烯/丁二烯橡胶。可用的增粘剂包括:松香衍生物,例如FORAL85(得自Hercules公司的稳定化的松香酯)、得自Tenneco的SNOWTACK系列的脂松香、得自Sylvachem的AQUATAC系列的妥尔油松香;以及包括合成烃树脂,例如PICCOLYTE A系列(得自Hercules公司的多萜烯)、ESCOREZ1300系列的衍生自C5脂族烯烃的树脂以及ESCOREZ2000系列的衍生自C9芳族/脂族烯烃的树脂。加入固化剂来部分硫化(交联)该粘合剂。
热塑性弹性体压敏粘合剂包括苯乙烯嵌段共聚物压敏粘合剂和树脂,所述苯乙烯嵌段共聚物压敏粘合剂通常包括A-B或A-B-A型弹性体,其中A表示热塑性聚苯乙烯嵌段,B表示聚异戊二烯、聚丁二烯或聚(乙烯/丁烯)类的橡胶态嵌段。可用于嵌段共聚物压敏粘合剂的多种嵌段共聚物的实例包括:线形、放射形、星形和锥形苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物,例如可从Shell化学公司得到的KRATON D1107P以及可从EniChem ElastomersAmericas公司得到的EUROPRENE SOL TE9110;线形苯乙烯-(乙烯-丁烯)嵌段共聚物,例如可从Shell化学公司得到的KRATON G1657;线形苯乙烯-(乙烯-丙烯)嵌段共聚物,例如可从Shell化学公司得到的KRATONG175OX;以及线形、放射形和星形苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物,例如可从Shell化学公司得到的KRATON D1118X以及可从EniChem ElastomersAmericas公司得到的EUROPRENE SOL TE6205。聚苯乙烯嵌段往往形成球形、圆柱形或板形相畴,这使得嵌段共聚物压敏粘合剂具有两相结构。与橡胶相缔合的树脂通常提高压敏粘合剂的粘性。与橡胶相缔合的树脂的实例包括:衍生自脂族烯烃的树脂,例如可从Goodyear得到的ESCOREZ1300系列和WNGTACK系列;松香酯,例如都可从Hercules公司得到的FORAL系列和STAYBELITEEster10;氢化烃,例如可从Exxon得到的ESCOREZ5000系列;多萜烯,例如PICCOLYTE A系列;以及衍生自石油或松脂源的萜烯酚醛树脂,例如可从Hercules公司得到的PICCOFYN A100。与热塑性相缔合的树脂趋向于使压敏粘合剂变硬。与热塑性相缔合的树脂包括聚芳族化合物,例如可从Hercules公司得到的PICCO6000系列芳烃树脂;苯并呋喃-茚树脂,例如可从Neville得到的CUMAR系列;以及其它衍生自煤焦油或石油并具有高于约85℃的软化点的高溶解度参数的树脂,例如可从Amoco得到的AMOCO18系列的α-甲基苯乙烯树脂、可从Hercules公司得到的PICCOVAR130烷基芳族聚茚树脂以及可从Hercules得到的PICCOTEX系列的α-甲基苯乙烯/乙烯基甲苯树脂。
硅氧烷压敏粘合剂包括两种主要组分:聚合物或胶;和增粘树脂。聚合物通常是在聚合物链的末端含有残余的硅醇官能团(SiOH)的高分子量聚二甲基硅氧烷或聚二甲基二苯基硅氧烷,或者是包含聚二有机硅氧烷软链段和脲封端硬链段的嵌段共聚物。增粘树脂一般为由三甲基硅氧基(OSiMe3)封端并且还含有一些残余的硅醇官能团的三维硅酸酯结构。增粘树脂的实例包括得自General Electric Co.,Silicone Resins Division(Waterford,NY)的SR545以及得自Shin-Etsu Silicones of America公司(Torrance,CA)的MQD-32-2。典型的硅氧烷压敏粘合剂的制备在美国专利No.2,736,721(Dexter)中有所描述。硅氧烷脲嵌段共聚物压敏粘合剂的制备在美国专利No.5,214,119(Leir等人)中有所描述。
如上所述,压敏粘合剂在压花之前根据所用的粘合剂采用本领域已知的方法进行交联。交联可以在压花之前通过共价交联、物理交联或其组合来实现。交联度可以根据制品预期的应用来选择。共价交联可以通过如下方式来形成:在聚合过程中掺入多官能单体,然后利用如紫外热能、辐射、电离辐射、水分或其组合进行固化。物理交联的实例包括例如包含在热塑性弹性体嵌段共聚物中的高Tg聚合物链段。这种链段聚集而形成物理交联,该交联在加热时解离。如果使用了诸如热塑性弹性体之类的物理交联的PSA,则压花通常在低于或者甚至充分低于粘合剂流动温度的温度下进行。
交联的压敏粘合剂可以任选地包含一种或多种添加剂,例如引发剂、填充剂、增塑剂、增粘剂、链转移剂、纤维增强剂、织造织物或非织造织物、发泡剂、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、粘度改进剂、着色剂、以及它们的混合物。
一类可用的交联压敏粘合剂包括具有使其适用于光学应用的性质的粘合剂。光学应用的实例包括窗户、车辆挡风玻璃、显示器等。选择可用的粘合剂,使得在干式层合到基材上时,粘合剂层在层合后根据ASTM D1003-95测量的雾度小于层合前粘合剂层的雾度的约50%(如小于约10%、优选小于约3%,并且更优选小于约1%)。这样的粘合剂还优选不干涉在所关注的波长区内(例如,可见区内)的透光率。例如,在干式层合之后,粘合剂层可以具有至少约85%、优选约95%至约99.9%的光透射比,以及根据ASTM D1003-95测量的小于约25%、更优选小于约5%或甚至小于约2%的雾度。此外,粘合剂层可以具有利用公知的分析技术通过分光光度计测量的小于约3%(例如小于约1%或0.5%)的不透明度。
在使用时,移除微结构化的隔离衬片,并将微结构化的粘合剂表面层合到基材上。在层合期间,微结构部件展平,从而润湿基材表面,由此形成与基材表面的接合。在层合过程中,空气通过微结构部件排出,以使接合缺陷的形成达到最低程度或防止接合缺陷形成。
在处理与刚性基材的层合,尤其是刚性对刚性的层合或者待层合的物体较大时,空气排出部件是特别重要的。目前使用的防止这种层合中的缺陷的方法包括诸如用水或去垢剂水溶液涂布粘合剂层来防止在层合期间形成气泡之类的技术。这些技术要求通过蒸发除去水。在光学应用中气泡的形成是尤其不能接受的。
基材可以是刚性的或柔性的。合适的基材的实例包括玻璃、金属、塑料、木材以及陶瓷基材、这些基材的上了漆的表面等等。代表性的塑料基材包括聚酯、聚氯乙烯、乙烯-丙烯-二烯单体橡胶、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、工程热塑性塑料(例如,聚苯醚、聚醚醚酮、聚碳酸酯)以及热塑性弹性体。基材也可以是由合成或天然材料的线形成的织造织物,所述合成或天然材料例如是棉花、尼龙、粘胶纤维、玻璃或陶瓷材料。基材也可以由非织造织物制成,所述非织造织物例如是天然或合成纤维或其混合物的气流纤网。
用于光学应用的特别有用的基材包括基本为镜面的基材,例如玻璃、透明聚合物材料等。当粘合剂永久性接合到这样的基材上时,其形成基本为镜面的粘合剂层。本文所用的术语“基本为镜面的”是指这样的材料,该材料基本不吸收所关注的波长区内的光,即,基本所有照射到基本为镜面的材料表面上的所关注波长范围内的光均被反射或透射。
还可以形成其中粘合剂夹在两个基材之间的结构。这样的结构的具体实例是窗户。在这种应用中,一个或两个粘合剂表面具有微结构化的表面形貌。第二基材可以从上述基材的实例中选择。
实例
这些实例仅仅是用于示例性目的,并且无意于限制附带的权利要求的范围。除非另外指明,否则实例以及说明书其余部分中的所有份数、百分数、比率等均按重量计。除非另外指明,否则所用溶剂和其它试剂均得自Sigma-Aldrich化学公司(Milwaukee,Wisconsin)。
缩写表
缩写或商业名称 | 描述 |
粘合剂层合材料-1 | 3M Optically Clear Adhesive8141,粘合剂厚度25微米(1密耳),处于2片隔离衬片之间,按所得原样使用。可从3M公司(St.Paul,MN)商购获得。 |
粘合剂层合材料-2 | 3M Optically Clear Adhesive8142,粘合剂厚度51微米(2密耳),处于2片隔离衬片之间,按所得原样使用。可从3M公司(St.Paul,MN)商购获得。 |
粘合剂层合材料-3 | 3M Paint Protection Film84824,粘合剂厚度51微米(2密耳),处于纸隔离衬片和聚氨酯膜之间,按所得原样使用。可从3M公司(St.Paul,MN)商购获得。 |
粘合剂层合材料-4 | 用聚对苯二甲酸乙二醇酯隔离衬片替换纸隔离衬片制备的改进型的3M Paint ProtectionFilm84824(可从3M公司(StPaul,MN)商购获得),粘合剂厚度51微米(2密耳),处于聚对苯二甲酸乙二醇酯衬片和聚氨酯膜之间。 |
粘合剂层合材料-5 | 3M WindowFilm CS35,粘合剂厚度10微米(0.4密耳),处于聚对苯二甲酸乙二醇酯隔离衬片和聚对苯二甲酸乙二醇酯膜之间。可从3M公司(St.Paul,MN)商购获得。 |
粘合剂层合材料-6 | 3MSCLAR150Wi ndowFilm,粘合剂厚度51微米(2.0密耳),处于聚对苯二甲酸乙二醇酯隔离衬片和聚对苯二甲酸乙二醇酯膜之间。可从3M公司(St.Paul,MN)商购获得。 |
粘合剂层合材料-7 | VHB4915带,1.5毫米厚、25毫米宽,可从3M公司(St.Paul,MN)商购获得。 |
衬片-1 | 平坦衬片,由以商品名3MOptically Clear Adhesive8141和3MOpti cally Clear Adhesive8142出售的商品提供。 |
衬片-2 | 具有四方锥体结构的经聚乙烯涂覆的聚对苯二甲酸乙二醇酯隔离衬片,所述四方锥体结构的间距为200微米,深度为12微米,侧壁具有约8°的角度。 |
玻璃基材 | 厚度为4mm的玻璃板。 |
PMMA基材 | 厚度为3mm的聚甲基丙烯酸甲酯板。 |
测试方法
180°剥离附着力
将由背衬、压敏粘合剂和隔离衬片构成的粘合剂层合材料切成1.27厘米×15厘米的带。将隔离衬片移除,并且用2kg的辊子在带上滚压一次,从而将该带粘附到10厘米×20厘米的清洁的、经溶剂洗涤的玻璃试样块上。使粘结后形成的组件在室温下保持约一分钟,并且使用IMASS滑动/剥离测试器(3M90型,可从Instrumentors公司(Strongsville,OH)商购获得),以2.3米/分钟(90英寸/分钟)的速率,在5秒的数据采集时间内,测试180°剥离附着力。测试了两个样品;所报告的附着力值是两个样品的平均值。
%润湿度
将由背衬、压敏粘合剂和隔离衬片构成的粘合剂层合材料切成5.0厘米×7.5厘米的片。在移除隔离衬片之后,利用最小量的压力将暴露的粘合剂面小心地放置到清洁的玻璃载片上。在施加之后,利用数字照相机拍摄图像,并且在该样品的同一位点以规律的时间间隔再次拍摄。ImageJ(共享软件包)用于确定由粘合剂润湿的面积,报告为%润湿度。
回弹测试
此测试测量粘合剂结构在从微结构化的衬片或模制工具移除后是否是不稳定的。通过用微结构化隔离衬片对样品的PSA进行后压花,来制备由背衬、压敏粘合剂和微结构化衬片构成的粘合剂层合材料。将微结构化衬片从经过后压花的粘合剂的样品中移除,并且利用激光成像干涉仪(ZygoCorporation Middlefield,CT06455)在开放的空气中测量微结构化粘合剂的深度。随时间的消逝测量微结构化粘合剂的深度,以观察粘合剂花费多长时间失去其微结构化的压花并恢复其平坦的压花前状态。如果在24小时内粘合剂恢复其压花前状态的至少50%,则其是不稳定的。
目测测试
制备玻璃/粘合剂/玻璃或PMMA/粘合剂/PMMA的三层层合材料。对这些层合材料进行针对气泡存在情况的目测,并且基于外观的美感按1至5分级,其中1为最低美感的外观(或最多气泡),5为最高美感的外观(或最少气泡)。
比较例C1
对于比较例C1,对原样的粘合剂层合材料-2的样品按照上面的测试方法所述进行180°剥离附着力测试。结果示于表1中。
实例1
对于实例1,获取粘合剂层合材料-2的样品,将一个衬片移除并利用层合机将衬片-2层合到PSA上。移除衬片-2,以确定结构是否已经被压印到PSA-1表面中。将压印的表面与玻璃板接触放置,并以简单地用手指擦压样品的一半而样品的另一半保持未触及的方式来施加压力。当通过眼睛观察时,经擦压的部分表现出完全润湿。
实例2
采用针对实例1所描述的相同的工序,不同的是使用了粘合剂层合材料-2。通过如下方式从粘合剂层合材料-1的样品制备条带样品:移除一个衬片;层合到127微米(5密耳)的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上;然后移除另一个衬片,并将衬片-2层合到所得的构造上。在粘附到玻璃板上后立即或者在玻璃板上保持24小时后,按照上面的测试方法所述测量180°剥离附着力。结果示于表1中。对该条带样品进行了回弹测试。结果示于表2中并且在图1中用图形示出。
表1
实例 | 180°剥离附着力的初始值(N/dm) | 保持24小时后的180°剥离附着力(N/dm) |
C1 | 60 | 60 |
2 | 48 | 62 |
表2
经过的时间(小时) | 微结构化部件的深度(微米) |
0 | 7.8 |
2 | 4.8 |
24 | 2.7 |
30 | 2.2 |
48 | 2.0 |
72 | 1.9 |
96 | 1.8 |
168 | 1.3 |
比较例C2
对于比较例C2,对原样的粘合剂层合材料-3的样品按照上面的测试方法所述进行180°剥离附着力测试。在保持5分钟、保持15分钟、保持30分钟、保持60分钟、保持120分钟、保持180分钟、保持24小时以及保持48小时的时候测试剥离附着力样品。结果示于表2中。在与剥离附着力测试相同的时间范围内,还利用上述的测试方法测量百分比润湿度。结果列于表3中。
实例3
对于实例3,获取粘合剂层合材料-3的样品,将隔离衬片移除并且利用层合机将衬片-2层合到PSA上。对这样形成的条带样品按照上述的测试方法所述进行180°剥离附着力测试。在保持5分钟、保持15分钟、保持30分钟、保持60分钟、保持120分钟、保持180分钟、保持24小时以及保持48小时的时候测试剥离附着力样品。结果示于表3中。在与剥离附着力测试相同的时间范围内,还利用上述的测试方法测量百分比润湿度。结果列于表4中。
表3
实例 | 5分钟之后的180°剥离(N/dm) | 15分钟之后的180°剥离(N/dm) | 30分钟之后的180°剥离(N/dm) | 60分钟之后的180°剥离(N/dm) | 120分钟之后的180°剥离(N/dm) | 180分钟之后的180°剥离(N/dm) | 24小时之后的180°剥离(N/dm) | 48小时之后的180°剥离(N/dm) |
C2 | 40 | 43 | 46 | 48 | 48 | 46 | 49 | 52 |
3 | 30 | 37 | 45 | 48 | 49 | 51- | 50 | 50 |
表4
实例 | 初始润湿度(%) | 5分钟之后的润湿度(%) | 15分钟之后的润湿度(%) | 30分钟之后的润湿度(%) | 60分钟之后的润湿度(%) | 120分钟之后的润湿度(%) | 180分钟之后的润湿度(%) | 24小时之后的润湿度(%) | 48小时之后的润湿度(%) |
C2 | 85.6 | 90.0 | 95.0 | 95.3 | 96.4 | 95.4 | 95.4 | 98.6 | 100 |
70.3 | 76.0 | 84.8 | 82.0 | 82.0 | 88.3 | 94.6 | 99.8 | 100 |
比较例C3
对于比较例C3,采用与比较例C2相同的工序,不同的是用粘合剂层合材料-4代替粘合剂层合材料-3。剥离附着力结果示于表5中。在与剥离附着力测试相同的时间范围内,还利用上述的测试方法测量百分比润湿度。结果列于表6中。
实例4
对于实例4,采用与实例3相同的工序,不同的是用粘合剂层合材料-4代替粘合剂层合材料-3。剥离附着力结果示于表5中。在与剥离附着力测试相同的时间范围内,还利用上述的测试方法测量百分比润湿度。结果列于表6中。
表5
实例 | 5分钟之后的180°剥离(N/dm) | 15分钟之后的180°剥离(N/dm) | 30分钟之后的180°剥离(N/dm) | 60分钟之后的180°剥离(N/dm) | 120分钟之后的180°剥离(N/dm) | 180分钟之后的180°剥离(N/dm) | 24小时之后的180°剥离(N/dm) | 48小时之后的180°剥离(N/dm) |
C3 | 35 | 40 | 43 | 43 | 51 | 51 | 48 | 51 |
4 | 42 | 40 | 43 | 46 | 49 | 49 | 51 | 53 |
表6
实例 | 初始润湿度(%) | 5分钟之后的润湿度(%) | 15分钟之后的润湿度(%) | 30分钟之后的润湿度(%) | 60分钟之后的润湿度(%) | 120分钟之后的润湿度(%) | 180分钟之后的润湿度(%) | 24小时之后的润湿度(%) | 48小时之后的润湿度(%) |
C3 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
4 | 79.5 | 88.9 | 91.8 | 92.0 | 91.8 | 96.6 | 98.3 | 100 | 100 |
比较例C4
对于比较例C4,对原样的粘合剂层合材料-5的样品按照上述的测试方法所述进行180°剥离附着力测试。在保持5分钟、保持15分钟、保持30分钟、保持60分钟、保持120分钟、保持180分钟、保持24小时以及保持48小时的时候测试剥离附着力样品。结果示于表7中。
实例5
对于实例5,获取粘合剂层合材料-5的样品,将隔离衬片移除并且利用层合机将衬片-2层合到PSA上。对这样形成的条带样品按照上述的测试方法所述进行180°剥离附着力测试。在保持5分钟、保持15分钟、保持30分钟、保持60分钟、保持120分钟、保持180分钟、保持24小时以及保持48小时的时候测试剥离附着力样品。结果示于表7中。
表7
实例 | 5分钟之后的180°剥离(N/dm) | 15分钟之后的180°剥离(N/dm) | 30分钟之后的180°剥离(N/dm) | 60分钟之后的180°剥离(N/dm) | 120分钟之后的180°剥离(N/dm) | 180分钟之后的180°剥离(N/dm) | 24小时之后的180°剥离(N/dm) | 48小时之后的180°剥离(N/dm) |
C4 | 6.2 | NM | 18.4 | 20.1 | NM | 20.6 | 30.4 | 32.1 |
5 | 8.3 | 7.9 | 8.3 | 9.8 | 10.5 | 12.8 | 20.9 | 27.5 |
NM=没有测量
比较例C5
对于比较例C5,对原样的粘合剂层合材料-6的样品按照上述的测试方法所述进行180°剥离附着力测试。在保持5分钟、保持15分钟、保持30分钟、保持60分钟、保持120分钟、保持180分钟、保持24小时以及保持48小时的时候测试剥离附着力样品。结果如表8所示。
实例6
对于实例6,获取粘合剂层合材料-6的样品,将隔离衬片移除并且利用层合机将衬片-2层合到PSA上。对这样形成的条带样品按照上述的测试方法所述进行180°剥离附着力测试。在保持5分钟、保持15分钟、保持30分钟、保持60分钟、保持120分钟、保持180分钟、保持24小时以及保持48小时的时候测试剥离附着力样品。结果如表8所示。
表8
实例 | 5分钟之后的180°剥离(N/dm) | 15分钟之后的180°剥离(N/dm) | 30分钟之后的180°剥离(N/dm) | 60分钟之后的180°剥离(N/dm) | 120分钟之后的180°剥离(N/dm) | 180分钟之后的180°剥离(N/dm) | 24小时之后的180°剥离(N/dm) | 48小时之后的180°剥离(N/dm) |
C5 | 49.3 | 41.2 | 55.9 | 54.0 | 56.0 | 52.0 | 50.2 | 52.6 |
6 | 32.8 | 28.1 | 38.4 | 42.2 | 41.9 | 50.2 | 34.6 | 40.9 |
比较例C6
对于比较例C6,通过制备处于2片玻璃板或2片PMMA板之间的层合材料,测试原样的粘合剂层合材料-7的样品。层合材料通过如下方式制备:移除底部衬片;施加到基材上;并利用手辊滚压层合材料。然后移除顶部衬片,并用手辊将第二基材层合到其上。利用上述的目测测试方法检测初始和保持24小时后的层合材料。结果示于表9中。
实例7
对于实例7,获取粘合剂层合材料-7的样品,移除顶部和底部隔离衬片,并将2片衬片-2层合到PSA上,使得衬片的微结构化面被压进粘合剂中。通过制备处于2片玻璃基材或2片PMMA基材之间的层合材料,测试这样形成的条带样品。层合材料通过如下方式制备:移除底部衬片;将该条带施加到基材上;并将手辊滚过层合材料。然后移除顶部衬片,利用手辊将第二基材层合到其上。利用上述的目测测试方法检测初始和保持24小时后的层合材料。结果示于表9中。
实例8
对于实例8,获取粘合剂层合材料-7的样品,移除顶部和底部隔离衬片,并将2片衬片-2层合到PSA上。在该情况中,顶部衬片-2在衬片2的微结构化面被压入粘合剂中的状态下层合,而底部衬片-2在衬片-2的平坦侧面被压靠在粘合剂上的状态下层合。通过制备处于2片玻璃基材或2片PMMA基材之间的层合材料,测试这样形成的条带样品。层合材料通过如下方式制备:移除底部衬片;将该条带施加到基材上;并将手辊滚过层合材料。然后移除顶部衬片,利用手辊将第二基材层合到其上。利用上述的目测测试方法检测初始和保持24小时后的层合材料。结果示于表9中。
表9
己描述了本发明的许多实施例。然而应当理解的是,在不脱离木发明的精神和范围的情况下可以作出各种修改。因此,其它的实施例是在所附的权利要求书范围之内的。
Claims (25)
1.一种制备微结构化的粘合剂制品的方法,包括:
(a)提供包括设置在背衬上的交联压敏粘合剂层的制品;以及
(b)用微结构化的衬片或模制工具对所述交联压敏粘合剂层的表面进行压花,以形成具有微结构化粘合剂表面的交联压敏粘合剂层,其中,在移除所述微结构化的衬片或模制工具之后,根据微结构化粘合剂的深度计算,在24小时内所述微结构化粘合剂恢复其压花前平坦状态的至少50%。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述压花包括将所述交联压敏粘合剂层的表面与微结构化的隔离衬片接触。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述压花包括将所述交联压敏粘合剂层的表面与微结构化的模制工具接触。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述交联压敏粘合剂层包括共价交联的压敏粘合剂层。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述交联压敏粘合剂层包括物理交联的压敏粘合剂层。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述交联压敏粘合剂层包括交联的丙烯酸类粘合剂层。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,其上设置有所述交联压敏粘合剂层的所述背衬是可从所述粘合剂层移除的。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,其上设置有所述交联压敏粘合剂层的所述背衬包括微结构化的隔离衬片。
9.根据权利要求1所述的方法,其中具有微结构化粘合剂表面的所述交联压敏粘合剂层能够被干式层合到基材上以形成层合材料,其中所述粘合剂层在层合后根据ASTM D 1003-95测量的雾度值小于层合前的所述层的雾度值的约50%。
10.根据权利要求1所述的方法,其中具有微结构化粘合剂表面的所述交联压敏粘合剂层能够被干式层合到基材上以形成层合材料,其中所述粘合剂层在层合后根据ASTM D 1003-95测量的光透射比值为至少约85%,并且雾度值小于约25%。
11.根据权利要求1所述的方法,其中具有微结构化粘合剂表面的所述交联压敏粘合剂层能够被干式层合到基材上以形成层合材料,其中所述粘合剂层在层合后具有小于约3%的不透明度值。
12.根据权利要求1所述的方法,其中具有微结构化粘合剂表面的所述交联压敏粘合剂层能够被干式层合到基材上以形成层合材料,其中所述粘合剂层在层合后根据ASTM D 1003-95测量的雾度值小于层合前所述层的雾度值的约50%;层合后根据ASTM D 1003-95测量的光透射比值大于约85%;层合后雾度值小于约25%;并且层合后不透明度值小于约3%。
13.一种微结构化的粘合剂制品,其是根据权利要求1所述的方法制备的。
14.一种制备层合材料的方法,包括:
(a)提供根据权利要求1所述的方法制备的微结构化粘合剂制品,其包括设置在背衬上的具有微结构化粘合剂表面的交联压敏粘合剂层;以及
(b)将所述制品的所述微结构化粘合剂表面干式层合到第一基材上,以形成层合材料。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述第一基材包括基本为镜面的基材。
16.根据权利要求14所述的方法,其中所述第一基材包括光学装置。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述光学装置包括光学显示器。
18.根据权利要求14所述的方法,其中所述第一基材包括刚性基材。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述刚性基材包括玻璃基材。
20.根据权利要求18所述的方法,其中所述刚性基材包括车辆挡风玻璃。
21.根据权利要求18所述的方法,其中所述刚性基材包括窗户。
22.根据权利要求14所述的方法,其中,其上设置有所述粘合剂的所述背衬是可移除的,所述方法还包括将所述背衬从所述粘合剂层移除以暴露出粘合剂表面,以及将所述暴露的粘合剂表面层合到第二基材上。
23.根据权利要求22所述的方法,其中所述第二基材包括刚性基材。
24.根据权利要求22所述的方法,其中所述第一基材和所述第二基材均包括刚性基材。
25.一种包括设置在结构化衬片上的交联压敏粘合剂层的制品,其中所述交联压敏粘合剂具有微结构化的表面结构,其中在移除所述结构化衬片后,根据微结构化的表面结构的深度计算,在24小时内所述微结构化的表面结构恢复其压花前平坦状态的至少50%。
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