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Die
vorliegende Erfindung betrifft Klebstoffzusammensetzungen und spezieller
Klebstoffzusammensetzungen, die sowohl selbsthaftend als auch härtbar sind.
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Haftklebstoffe
(PSA) werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, da sie
viele erwünschte charakteristische
Merkmale bieten, wie zum Beispiel die Entfernbarkeit und die leichte
Anwendung. Für
eine dauerhaftere und eine sehr glatte Klebung haben einige konventionelle
PSAs eine nicht unbedingt ausreichende Festigkeit, um ihre Haftung
an bestimmten Substraten zu bewahren und aufrechtzuerhalten. Ferner
ist möglicherweise
ein konventioneller PSA beim Auftragen auf bestimmte Materialien
nicht in der Lage, der Einwirkung von erhöhten Temperaturen oder hoher
Feuchtigkeit zu widerstehen. Die Anwendung eines PSA zum Beispiel
auf Acryltafeln und Polycarbonattafeln, die bekanntermaßen „Materialien
ausgasen" und schwierig
zu kleben sind, kann zu Blasenbildung und Delaminierung führen.
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Härtbare Klebstoffe
(z.B. wärme-
oder lichtgehärtete)
sind in Anwendungen eingesetzt worden, bei denen Substrate eine
erhebliche Beständigkeit
und hochfeste Haftung erfordern. Konventionelle härtbare Klebstoffe
werden jedoch normalerweise nicht als PSA und auch nicht in der
Form bereitgestellt, die leicht anzuwenden ist, wie zum Beispiel
als Band. Für
optische Produktanwendungen (z.B. Verglasungen) sind härtbare Klebstoffe
wünschenswert,
da sie für
optisch klare, stark haftende Laminate (z.B. geschichtete Substrate)
sorgen.
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Um
sowohl Festigkeit und leichte Anwendbarkeit zu erreichen, sind hybride
Zusammensetzungen entwickelt worden, die in optischen Anwendungen
eingesetzt werden können.
So ist zum Beispiel ein leichter, härtbarer, polyester-basierter
Klebstoff für
Kunststoffverglasungsanwendungen eingesetzt worden. Bei der Klebung
von DVD oder optischen Disks und Anwendungen bei Bildröhren ist
eine flüssige
Klebstoffformulierung verwendet worden. Zum Kleben von Perlen bei
der Herstellung von reflektierenden Gegenständen ist ein härtbares
Polymernetz vorgeschlagen worden.
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Festigkeit
und Anwendung sind jedoch nicht die einzigen Kriterien, die viele
optische Substrate/Laminate erfüllen
müssen.
Bestimmte optische Produkte sind rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt,
wie zum Beispiel Wärme,
UV(Sonnen)-Licht, Wasser usw. Die Windschutzscheiben von Fahrzeugen
sind zum Beispiel im Allgemeinen unter Freiluftbedingungen anzutreffen,
wodurch sie allen Arten von Wetter ausgesetzt sind. Diese Windschutzscheiben
umfassen normalerweise Substrate, wie zum Beispiel Acryl oder Polycarbonat, das
an einem Sonnenlicht oder Infrarot (IR) reflektierenden Film haftet,
der aus einem mehrschichtigen optischen Film (MLOF) (3M Co., St.
Paul, MN) hergestellt ist. Die Materialien können bei Beschädigung oder
Beeinträchtigung
der Haftung zwischen den Schichten optisch undurchlässig werden.
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Was
benötigt
wird, ist eine Klebstoffzusammensetzung, die in Anwendungen eingesetzt
werden kann, in denen optische Klarheit sowie eine leichte Anwendbarkeit
im Interesse einer effizienten Herstellung benötigt werden. Eine Klebstoffzusammensetzung,
deren Zusammenhalt aufrechterhalten wird, selbst wenn sie extremen
Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen ausgesetzt ist, ist ebenfalls
erwünscht.
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Die
Erfindung stellt Klebstoffzusammensetzungen bereit, die optisch
klar und unter Umgebungsbedingungen stabil sind. In bestimmten Ausführungsformen
können
Klebstoffzusammensetzungen als Haftkleber angewendet werden (und
können
daher bei Bedarf entfernt werden) und können anschließend gehärtet werden,
um für
eine dauerhaftere Bindung durch Bildung einer sicheren strukturellen
Klebebindung zu sorgen. Als PSA umfasst die Zusammensetzung unter
anderem Komponenten, die härtbare
funktionelle Gruppen besitzen, die durch ultraviolette Strahlung
und andere Energiequellen aktiviert werden können. Das Härten kann über die radikalische Polymerisation
ausgeführt
werden, bei der ein polymeres Durchdringungsnetzwerk gebildet wird.
Vorteilhafterweise können
in bestimmten Klebstoffzusammensetzungen auch W-Absorber vorhanden
sein.
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Ausführungsformen
der Erfindung können
sowohl im gehärteten
wie auch im ungehärteten
Zustand optisch durchlässig
sein. Die Zusammensetzungen können
daher bei Klebeanwendungen, die optische Klarheit sowie ausreichende
Klebefestigkeit erfordern, besonders nützlich sein. Zusammensetzungen
der Erfindung können
auch beim Kleben von Substraten verwendet werden, die erhöhten Temperaturen
und Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Typische Zusammensetzungen können daher
dazu verwendet werden, ausgasende Acryl- oder Polycarbonattafeln
zu laminieren, bei denen die sich ergebenden Laminate Beständigkeit
gegen Blasen, Delaminieren, Trübung
und Weißwerden
aufweisen können.
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In
einer Erscheinungsform umfasst eine Klebstoffzusammensetzung ein
Acrylatcopolymer, acrylierte Oligomere und einen Initiator, der
die radikalische Polymerisation in Gang setzt. Die acrylierte Oligomerkomponente
kann ein Monoacrylatoligomer und ein Multiacrylatoligomer umfassen,
das 2 bis 5 Acrylatfunktionalitäten
pro Molekül
besitzt. Die Mischung aller Komponenten liefert einen Haftkleber,
der gehärtet
werden kann, wie zum Beispiel durch W-Bestrahlung, um mindestens
ein Teil-Polymer-Durchdringungsnetz
(IPN) zu bilden, das ein mittleres Molekulargewicht zwischen Vernetzungsstellen
(Mc) von mehr als 3000 hat. Der gehärtete Klebstoff
kann bei Prüfung
gemäß den Prüfverfahren,
die hierin beschrieben werden, eine Ablösefestigkeit von mehr als 40
N/dm aufweisen.
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In
einer weiteren Erscheinungsform wird eine Klebstoffzusammensetzung
bereitgestellt, die ein Acrylatcopolymer, acrylierte Oligomere,
einen Photoinitiator, der die radikalische Polymerisation in Gang
setzt, einen W-Absorber umfasst.
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In
bestimmten Erscheinungsformen ist der Klebstoff optisch durchlässig und
daher bei der Anwendung optischer Elemente nützlich. Die Erfindung stellt
daher in einer weiteren Erscheinungsform ein optisches Element bereit,
das mindestens ein optisches Substrat umfasst, welches eine härtbare Haftklebstoffzusammensetzung
hat, die darauf aufgetragen ist, und ein weiteres Substrat hat,
das sich in der Nähe
des Klebstoffs befindet. Eins oder beide der Substrate können ausgasendes
Material sein.
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In
einer weiteren Erscheinungsform wird ein Verfahren zur Verwendung
eines härtbaren
Haftklebstoffs bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellung
eines optischen Substrats, Auftragen einer Klebstoffzusammensetzung,
die eine gemischte Zusammensetzung aus einem Acrylatcopolymer, einem
Monoacrylatoligomer, einem Multiacrylatoligomer, das 2 bis 5 Acrylatfunktionalitäten pro
Molekül
besitzt, und einem Photoinitiator umfasst, auf eine größere Fläche des
optischen Substrats, wobei die Zusammensetzung Haftklebstoffmerkmale
besitzt, Positionieren eines zweiten Substrats in der Nähe des optischen
Substrats, mit dem Klebstoff dazwischen angeordnet, und Härten des
Klebstoffs unter Verwendung von Strahlungsenergie, um ein polymeres
Durchdringungsnetz zu bilden.
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Details
zu einer oder mehreren Ausführungsformen
der Erfindung werden in den beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung
unten dargelegt. Andere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung
werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen erkennbar.
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In
Ausführungsformen
der Erfindung wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, die ein
Acrylatcopolymer, ein Monoacrylatoligomer, ein Multiacrylatoligomer
und einen Initiator, wie zum Beispiel einen Photoinitiator, umfasst.
Die Komponenten liefern nach dem Mischen einen Klebstoff, der als
Haftklebefilm oder -band aufbracht werden kann. Bei Einwirkung der
chemisch wirksamen Strahlung kann die aufgebrachte Mischung dann
aushärten,
was für
eine sichere Strukturbindung sorgt. Die Klebung kann optisch klar
sein, was die Klebstoffzusammensetzung nützlich für optische Produkte macht (z.B.
Verglasungen, Laminate, Elemente und dergleichen).
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Das
Acrylatcopolymer ist im Allgemeinen eine vorpolymerisierte Komponente,
die in bestimmten Ausführungsformen
PSA-Merkmale aufweist. Es kann eine breite Palette von Acrylatcopolymeren
verwendet werden, die auf dem Gebiet der Polymere und Klebstoffe
bekannt sind, wie auch Verfahren zur Herstellung der Monomere und
Polymere. Acrylatcopolymere werden im allgemeinen durch Polymerisieren
von (Meth)acrylat-Monomeren hergestellt, z.B. Polymere, die aus
einem oder mehreren (Meth)acrylat-Monomeren hergestellt werden,
optional mit einem oder mehreren aus einer Reihe von anderen nützlichen
Monomeren, wobei „(Meth)acrylat-Monomer" als Sammelbegriff
für Acrylat-
und Methacrylatmonomere verwendet wird. Die Copolymere können zusammen
mit anderen Monomeren vorhanden sein, die kein (Meth)acrylat sind,
z.B. ungesättigte
Vinylmonomere. Geeignete Acrylatcopolymere umfassen, ohne darauf
beschränkt
zu sein, Isooctylacrylat/Methylacrylat/Acrylsäure (IOA/MA/AA) und Isooctylacrylat/Acrylsäure (IOA/AA).
Die Acrylatcopolymere können
optionale Quervernetzer umfassen, wie zum Beispiel Bis-Aziridin
oder multifunktionelle Isocyanate. Spezielle Beispiele von Acrylatcopolymeren,
die gemäß der Erfindung
anwendbar sind, umfassen diejenigen, die aus radikalisch polymerisierbaren
Acrylatmonomeren oder -oligomeren hergestellt werden, wie zum Beispiel
im US-Patent Nr.
5,252,694 in Spalte 5, Zeilen 35–68 beschrieben.
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Beispiele
für anwendbare
Monomere für
das Acrylatcopolymer umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein,
die folgenden Klassen:
Klasse A – Acrylsäureester eines Alkylalkohols
(vorzugsweise eines nicht-tertiären
Alkohols), wobei der Alkohol 1 bis 14 (vorzugsweise 4 bis 14) Kohlenstoffatome
enthält
und zum Beispiel Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, t-Butylacrylat, Hexylacrylat,
Isooctylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat,
Isononylacrylat, Isobornylacrylat, Phenoxyethylacrylat, Decylacrylat
und Dodecylacrylat umfasst;
Klasse B – Methacrylsäureester
eines Alkylalkohols (vorzugsweise eines nicht-tertiären Alkohols),
wobei der Alkohol 1 bis 14 (vorzugsweise 4 bis 14) Kohlenstoffatome
enthält
und zum Beispiel Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Propylmethacrylat,
n-Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat und t-Butylmethacrylat umfasst;
Klasse
C – (Meth)acrylsäure-Monoester
von Polyhydroxyalkylalkoholen, wie zum Beispiel 1,2-Ethandiol, 1,2-Propandiol,
1,3-Propandiol, verschiedene Butyldiole, verschiedene Hexandiole,
Glycerol, so dass die sich ergebenden Ester als Hydroxalkyl(meth)acrylate
bezeichnet werden;
Klasse D – multifunktionelle (Meth)acrylatester,
wie zum Beispiel 1,4-Butandioldiacrylat, 1,6-Hexandioldiacrylat, Glyceroldiacrylat,
Glyceroltriacrylat und Neopentylglycoldiacrylat, obwohl diese Monomere
im allgemeinen zur reaktiven Extrusion oder Schmelzmischung nicht
bevorzugt werden;
Klasse E – Makromere (Meth)acrylate,
wie zum Beispiel (Meth)acrylat-terminierte Styrololigomere und (Meth)acrylat-terminierte
Polyether, wie sie in der PCT Patentanmeldung WO 84/03837 und der
Europäischen Patentanmeldung
EP 140941 beschrieben werden;
Klasse
F – (Meth)acrylsäuren und
ihre Salze mit Alkalimetallen, einschließlich zum Beispiel Lithium,
Natrium und Kalium, und ihre Salze mit Erdalkalimetallen, einschließlich zum
Beispiel Magnesium, Calcium, Strontium und Barium.
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Wie
hierin und in den Ansprüchen
verwendet, wird ein „Monoacrylatoligomer" als Oligomer definiert, das
nur eine funktionelle Acrylatgruppe besitzt. Das Monoacrylat kann
die Hauptkette für
das Polymer bilden, das sich beim Mischen mit einem Acrylatcopolymer
und einem Multiacrylatoligomer bildet, wie hierin beschrieben. Wie
hierin und in den Ansprüchen
verwendet, soll ein „Multiacrylatoligomer" ein Oligomer bezeichnen,
das mindestens zwei funktionelle Acrylatgruppen besitzt. Die Acrylatfunktionalitäten können Endgruppen
sein, oder sie können
auf eine Stelle innerhalb der Oligomerkette aufgepfropft werden.
Beim Mischen mit den anderen Komponenten der Zusammensetzung liefert
das Multiacrylatoligomer die Querverbindungen oder Verzweigungen,
die zum Bilden eines Netzes mit der Monoacrylatoligomer-Hauptkette
benötigt
werden.
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Die
Monoacrylat- und Multiacrylatoligomere werden so ausgewählt und
in Mengen derart bereitgestellt, dass die Klebstoffzusammensetzung
ein erwünschtes Gleichgewicht
von Kohäsions-
und Klebfestigkeit besitzt. In einigen Ausführungsformen sind die Oligomere
in solchen Mengen vorhanden, dass solche Merkmale gegen optische
Klarheit und auch Wärme/Feuchtigkeitsstabilität abgewogen
werden. Die Oligomere können
in ausreichenden Mengen im Verhältnis
zueinander vorhanden sein, so dass die Zusammensetzung diese Ausgeglichenheit
erreichen und beibehalten kann. Unzureichende Mengen von Multiacrylatoligomer
können zum
Beispiel zu einem Mangel an Kohäsionsfestigkeit
führen.
Wenn ein Überschuss
an Multiacrylatoligomer im Verhältnis
zur Monoacrylatkonzentration verwendet wird, kann eine sich ergebende
Zusammensetzung eine zu starke Vernetzung aufweisen (z.B. ein durchschnittliches
Molekulargewicht zwischen Vernetzungsstellen, Mc, das zu klein ist),
was folglich schädliche
Auswirkungen auf die Haftfestigkeit der Zusammensetzung haben kann.
Typische Klebstoffzusammensetzungen gemäß der Erfindung können einen
Mc-Wert von mehr als 3000 haben. Je nach
dem Verhältnis
der Mengen von Oligomeren und der Zahl der Acrylatfunktionalitäten im Multiacrylatoligomer
(und dadurch den Molekulargewichten der Komponenten), können bestimmte
Klebstoffzusammensetzungen ein Teil-IPN bilden, das einen Mc-Wert
von mehr als 5000 hat.
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Zusammensetzungen
gemäß der Erfindung
können
größere Mengen
an Monoacrylatoligomer als Multiacrylatoligomer haben. Dies hilft
bei der Bereitstellung von optisch klarem und stabilem, gehärtetem Klebstoff. In
bestimmten Zusammensetzungen beträgt das Verhältnis der Mengen an Monoacrylatoligomer
zum Multiacrylatoligomer etwa 1:1. Es wird erwartet, dass das Verhältnis von
Mono- zu Multiacrylatoligomer 3:1 betragen kann, und es kann auch
etwa bis zu 6:1 betragen. Dieses Verhältnis kann natürlich je
nach dem Molekulargewicht (und dem Ausmaß der Acrylatfunktionalitäten) der
acrylierten Oligomere eingestellt werden.
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Die
Auswahl der acrylat-funktionalisierten Oligomere kann auf gewünschten
Leistungskriterien oder Merkmalen einer sich ergebenden Klebstoffzusammensetzung
beruhen. In einer Erscheinungsform kann gewünscht werden, dass die Zusammensetzung
Merkmale eines Haftklebers zum leichten Auftrag auf Substrate sowie
Entfernbarkeit bei Bedarf besitzt. In einer weiteren Erscheinungsform
können
Wärme-
und Feuchtigkeitsbeständigkeit
besonders gewünschte
Merkmale für
den Klebstoff sein, wenn er auf Substrate aufgetragen wird, die
letztendlich für
Laminate verwendet werden, die für
die Verwendung im Freien oder in anderen Umgebungen mit erhöhten Temperaturen
und/oder hoher Feuchtigkeit vorgesehen sind. Die Kohäsions- und
Klebefestigkeit einer gehärteten
Klebstoffzusammensetzung kann daher je nach dem sich bildenden polymeren Durchdringungsnetz
modifiziert werden, das durch die Auswahl der Oligomere erreicht
wird.
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Geeignete
Mono- und Multiacrylatoligomere für Zusammensetzungen der Erfindung
können
eine Glasübergangstemperatur
(Tg) von weniger als 20 °C
haben. Die acrylat-funktionalisierten Oligomere, die in der Klebstoffzusammensetzung
anwendbar sind, können
durch die Struktur (I) unten dargestellt werden:
wobei R1 H oder CH
3 ist;
R2 ist
(CH
2)
m, wobei m
0–6 ist;
X ist
ein n-wertiges Radikal, wie zum Beispiel eine Polyol-Verknüpfung oder
eine Alkylgruppe, und n ist größer gleich
1.
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Für Struktur
(I), wobei n gleich 1 ist, wird ein Monoacrylatoligomer bereitgestellt.
Wenn n größer als
1 ist, wird ein Multiacrylatoligomer bereitgestellt. In bestimmten
Ausführungsformen
der Erfindung werden Oligomere genutzt, die ein n mit einem Wert
von 1 bis 6 haben. Typische Zusammensetzungen umfassen ein Multiacrylatoligomer,
das 2 bis 5 Acrylatfunktionalitäten
pro Molekül
umfasst. In einer Erscheinungsform der Erfindung hat die Klebstoffzusammensetzung
ein Monoacrylatoligomer (n=1) in Kombination mit einem Diacrylatoligomer
(n=2).
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In
einer typischen Zusammensetzung können die acrylatfunktionalisierten
Oligomere Urethandiacrylatoligomere sein (wobei Z in der Struktur
(I) -COO und n=2 ist), die durch Struktur (II) unten dargestellt
werden:
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Diese
Oligomere können
eine Polyol-Verknüpfung
in Struktur (II) besitzen (oder „X", wie in der Struktur (I) oben), die
zum Beispiel einen Methananteil, einen Carbonatanteil, einen Esteranteil
oder einen Etheranteil umfasst. Ein Polyesterpolyol kann durch Umsetzen
einer mehrbasischen Säure
(z.B. Terephthalsäure
oder Maleinsäure)
mit einem mehrwertigen Alkohol (z.B. Ethylenglycol oder 1,6-Hexandiol) gebildet
werden. Ein Polyetherpolyol, das zur Herstellung des acrylat-funktionalisierten
Urethanoligomers verwendbar ist, kann zum Beispiel aus Polyethylenglycol,
Polypropylenglycol, Poly(tetrahydrofuran), Poly(2-methyltetrahydrofuran),
Poly(3-methyltetrahydrofuran) und dergleichen ausgewählt werden.
Alternativ kann die Polyol-Verknüpfung eines acrylierten
Urethanoligomers (Struktur (II)) ein Polycarbonatpolyol sein.
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Acrylat-funktionalisierte
Urethanoligomere können
zum Beispiel durch Umsetzen eines Diisocyanats oder einer anderen
mehrwertigen Isocyanatverbindung mit einem mehrwertigen radikalischen
Polyol synthetisiert werden, um ein isocyanat-terminiertes Präpolymer
zu liefern. Anschließend
können
Acrylate oder Methacrylate, die eine Hydroxylgruppe haben, mit den
endständigen
Isocyanatgruppen des Präpolymers
umgesetzt werden. Sowohl aromatische als auch aliphatische Isocyanate
können
zum Umsetzen mit dem Urethan verwendet werden, um das Oligomer zu
erhalten. Beispiele für
Diisocyanate, die zur Herstellung der acrylierten Oligomere eingesetzt
werden können,
sind 2,4-Tolylendiisocyanat,
2,6-Tolylendiisocyanat, 1,3-Xylylendiisocyanat,
1,4-Xylylendiisocyanat, 1,6-Hexandiisocyanat,
Isophorondiisocyanat und dergleichen. Beispiele für hydroxy-terminierte
Acrylate, die für
die Herstellung der acrylierten Oligomere eingesetzt werden können, umfassen,
ohne darauf beschränkt
zu sein, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat,
2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 4-Hydroxybutylacrylat, Polyethylenglycol(meth)acrylat
und dergleichen. Ein Urethanmonoacrylatoligomer umfasst eine Acrylatgruppe
und mindestens eine Urethangruppe. Monoacrylatoligomere können unter
Verwendung handelsüblicher
Urethanacrylatoligomere bereitgestellt werden, einschließlich zum
Beispiel GENOMER 1122 (Rahn USA Corp., Aurora, IL) und EBECRYL CL
1039 (UCB Chemicals, Smyrna, GA). Ein Urethanmultiacrylatoligomer
kann zum Beispiel ein Urethanoligomer sein, das mindestens zwei
Acrylatfunktionalitäten
und, in einer Erscheinungsform, weniger als etwa 6 Funktionalitäten besitzt.
Geeignete Urethanmultiacrylatoligomere sind auch handelsüblich erhältlich,
wie zum Beispiel CN962, CN964, CN965, CN934 und CN 972 von der Sartomer
Co. (Exton, PA) und ACTILANE 130, 170, 270 und 290 von der Akzo
Nobel Resins (Baxley, GA) und GENOMER 4269 von der Rahn USA Corp.
(Aurora, IL) und EBECRYL 230, 270, 8803, 4827 und 6700 von der UCB
Chemicals (Smyrna, GA).
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Alternativ
können
die acrylat-funktionalisierten Oligomere Polyesteracrylatoligomere,
acrylierte Acryloligomere oder Polyetheracrylatoligomere sein. Geeignete
Acrylatoligomere umfassen zum Beispiel handelsübliche Produkte, wie zum Beispiel
CN131, ein aromatisches Monoacrylat, und CN132 und aliphatisches
Diacrylat, beide von der Sartomer Co. (Exton, PA) erhältlich.
Nützliche
polyesteracrylierte Oligomere umfassen CN292, CN2200 und CN2255
von der Sartomer Co. (Exton, PA) und EBECRYL 81, 83, 450 und 2047
von der UCB Chemicals (Smyrna, GA). Geeignete polyetheracrylierte
Oligomere umfassen GENOMER 3497, das kommerziell von der Rahn USA
Com (Aurora, IL) erhältlich
ist, und CN550 von der Sartomer Co (Exton, PA).
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Die
Acrylatcopolymere und die acrylierten Oligomere können in
einer Klebstoffzusammensetzung gemäß der Erfindung in jeder relativen
Menge enthalten sein, die bei Kombination mit dem radikalischen
Initiator und anderen optionalen Komponenten, falls vorhanden, zu
einer nützlichen
Balance der Klebstoffeigenschaften (z.B. Klarheit, optional PSA-Merkmale,
Ablösefestigkeit,
Wärme-
und Feuchtigkeitsbeständigkeit)
sowohl im ungehärteten
wie auch im gehärteten
Zustand führen
kann. Besonders nützliche
Merkmale sind unter anderen die optische Klarheit und die Wärme/Feuchtigkeitsbeständigkeit,
die der Klebstoff aufweisen kann. Für das Acrylatcopolymer kann
eine Menge enthalten sein, die für
die funktionellen Eigenschaften eines Haftklebers sorgt, wie hierin
beschrieben und im Fachgebiet verstanden.
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In
Ausführungsformen
der Erfindung sind die Monoacrylat- und Multiacrylatoligomere in
Mengen im Verhältnis
zu denen des Acrylatcopolymers und zum Gesamtgewicht vorhanden,
die eine gewünschte
Kombination von Haftklebereigenschaften, Strukturbindungseigenschaften,
optischer Klarheit und Stabilität
dieser Eigenschaften im Verlauf der Zeit liefern. Gemäß bestimmten
Ausführungsformen
der Erfindung können
acrylierte Oligomere in der Klebstoffzusammensetzung etwa 20 bis
etwa 60 Gewichtsprozent der gesamten Klebstoffzusammensetzung ausmachen.
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Mindestens
ein radikalischer Initiator wird in die Klebstoffzusammensetzung
der Erfindung eingebracht, um die Polymerisation in Gang zu setzen
und damit eine Strukturbindung zu erreichen. Radikalische Initiatoren,
wie zum Beispiel Photoinitiatoren, die für das Umsetzen oder die Polymerisierung
von Acrylatmaterialien anwendbar sind, werden gut verstanden, wie
auch ihre Verwendung und die Mengen, die in einem Klebstoff eingesetzt
werden müssen,
wie hierin beschrieben. Typische radikalische Photoinitiatoren,
die für
die Polymerisierung der acrylierten Oligomere anwendbar sind, umfassen
die Benzoinether, wie zum Beispiel Benzoinmethylether oder Benzoinisopropylether;
substituierte Benzoinether, wie zum Beispiel Anisoinmethylether; substituierte
Acetophene, wie zum Beispiel 2,2-Diethoxyacetophen und 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophen; substituierte
Alpha-Ketole, wie zum Beispiel 2-Methyl-2-hydroxypropriophenon,
aromatische Sulfonylchloride, wie zum Beispiel 2-Naphthalensulfonylchlorid, und photoaktive
Oxime, wie zum Beispiel 1-Phenyl-l,2-propandion-2(Oethoxycarbonyl)oxim.
Geeignete radikalische Photoinitiatoren zur Verwendung in den Zusammensetzungen
der Erfindung umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, handelsübliche Verbindungen,
wie zum Beispiel Irgacure 651 und 819 (CIBA Specialty Chemicals
Corp., Tarrytown, NJ).
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Die
Menge an radikalischem Initiator kann ausreichend sein, um die Polymerisation
der Klebstoffzusammensetzung zu bewirken und ein polymeres Teil-Durchdringungsnetz
zu bilden. In einer Erscheinungsform kann die Menge an Initiator
im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 15 Gewichtsteilen von radikalischem
Initiator auf 100 Gewichtsteile der gesamten Klebstoffzusammensetzung
ausmachen, wobei der Bereich von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsteilen
bevorzugt wird.
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Optionale
Komponenten, die in Klebstoffzusammensetzungen der Erfindung eingebracht
werden können,
umfassen zum Beispiel Photosensibilisatoren, Anpolymerisationsmittel,
Quervernetzer, Klebrigmacher, Verstärkungsmittel und andere Modifikatoren
(z.B. Weichmacher). Photosensibilisatoren können eingesetzt werden, um
die Wellenlängensensibilität eines
Photoinitiators zu ändern.
Ein Anpolymerisationsmittel kann dazu benutzt werden, eine Wechselwirkung
des Acrylatcopolymers und der acrylierten Oligomere zu bewirken. Ein
Anpolymerisationsmittel, wie zum Beispiel 4-Acryloxybenzophenon (ABP) kann zum Beispiel
freie Radikale am Acrylatcopolymer erzeugen, die dann mit (Meth)acrylatgruppen
reagieren können.
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Ein
Quervernetzer kann in den Klebstoff in einer anwendbaren Menge eingebracht
werden, die die Eigenschaften des Klebstoffs verbessern kann, wie
zum Beispiel durch Quervernetzen des Acrylatcopolymers.
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Solche
Mengen sind im Allgemeinen den Fachleuten im Fachgebiet bekannt.
Typische Mengen an Quervernetzer können im Bereich von etwa 0
bis etwa 10 Gewichtsprozent liegen, wobei die bevorzugten Mengen
im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 5 Gewichtsprozent liegen. Mengen
außerhalb
dieses Bereichs sind ebenfalls anwendbar, wobei eine spezielle Menge
an Quervernetzer für
eine Klebstoffzusammensetzung von einer Reihe von verschiedenen
Faktoren abhängt,
einschließlich
der Chemie des Quervernetzers, der Chemie des Acrylatcopolymers
und der acrylierten Oligomere und den gewünschten Eigenschaften des gehärteten und
ungehärteten
Klebstoffs. Typische Klassen von anwendbaren Quervernetzern sind
Bis-Aziridine und mehrfunktionelle Isocyanate.
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Optional
und vorteilhafterweise können
Ausführungsformen
der Erfindung einen Lichtstabilisator mit behindertem Amin umfassen.
Das Hinzufügen
eines solchen Stabilisators vermindert vorteilhafterweise nicht die
Fähigkeit
des Klebstoffs, sowohl selbstklebend als auch härtbar zu sein, und hat auch
keine schädliche
Wirkung auf die optische Klarheit. Geeignete behinderte Amin-Stabilisatorverbindungen
wurden in den US-Patenten Nr. 5,668,198; 5,668,199; 5,679,794; 6,166,212;
and 6,465,645 beschrieben. Eine kommerziell erhältliche Verbindung ist TINUVIN
123 (CIBA Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, NJ).
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Eine
UV-absorbierende Verbindung kann optional der Klebstoffzusammensetzung
der Erfindung hinzugefügt
werden. Solch eine Komponente kann helfen, dem Klebstoff und damit
jedem Produkt, das unter Verwendung des Klebstoffs hergestellt wird,
W-Beständigkeit
zu verleihen, insbesondere gegen Strahlung im UV-A-Bereich mit weniger
als etwa 410 nm. Geeignete UV-Absorber umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein,
ein Benzotriazol, wie zum Beispiel TINUVIN 928 (CIBA Specialty Chemicals
Corp., Tarrytown, NJ); ein Triazin, wie zum Beispiel TINUVIN 1577
(CIBA Specialty Chemicals Corp., Tarrytown, NJ); ein Benzophenon, wie
zum Beispiel UVINUL 3039 (BASF, Ludwigshafen, Deutschland); ein
Benzoxazinon, wie zum Beispiel UV-3638 (Cytec, Charlotte, NC) und/oder
ein Oxalanilid. Ausführungsformen
gemäß der Erfindung
weisen Eigenschaften auf, die charakteristisch für selbstklebende Klebstoffzusammensetzungen
beim Auftrag, aber vor der Endhärtung
zu einem IPN sind. Den Fachleuten auf dem Gebiet ist bekannt, dass
Selbstkleber (PSA)-Zusammensetzungen Eigenschaften besitzen, zu
denen gehören:
(a) aggressive und dauerhafte Klebrigkeit; (b) Haftung durch nicht
mehr als einen Fingerdruck; (c) ausreichende Fähigkeit, eine Haftfähigkeit
beizubehalten, und (d) ausreichende Kohäsionsfähigkeit. Bestimmte PSAs können auch
sauber von ihrem ursprünglichen Zielsubstrat
entfernt werden. Materialien, bei denen festgestellt wurde, dass
sie gut als PSAs funktionieren, umfassen Polymere, die zum Zeigen
der notwendigen viskoelastischen Eigenschaften ausgelegt und formuliert
wurden, welche zu einer erwünschten
Balance von Klebrigkeit, Ablösefestigkeit
und Scherfestigkeit führen.
Gemäß den Ausführungsformen
der Erfindung kann das Mischen des Acrylatcopolymers, des Monoacrylatoligomers
und des Multiacrylatoligomers für
eine Klebstoffzusammensetzung sorgen, die Haftklebemerkmale aufweist.
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Beim
Härten
einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung
mit einer chemisch wirksamen oder anderen Strahlung kann ein polymeres
Teil-Durchdringungsnetz (IPN) gebildet werden. Ein polymeres Teil-Durchdringungsnetz
ist ein Netz, das nur ein vernetztes Netz aufweist, während ein
vollständiges
IPN mindestens zwei vernetzte Netze besitzt. In Erscheinungsformen
gemäß der Erfindung
umfasst das polymere Teil-Durchdringungsnetz ein Netz von vernetzten
Oligomeren. Optional, aber nur bis zu dem Umfang, bei dem die Leistungskennwerte
nicht beeinträchtigt
sind, kann ein zweites Netz von quervernetzten acrylierten Copolymeren
vorhanden sind. Dieses zweite Netz kennzeichnet daher den gehärteten Klebstoff
als vollständiges IPN.
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Bestimmte
Klebstoffzusammensetzungen gemäß der Erfindung
können
in einem oder beiden Zuständen,
dem ungehärteten
und dem gehärteten
Zustand, optisch durchlässig
sein (z.B. optisch klar). Optische Klarheit ermöglicht die Verwendung des Klebstoffs
bei der Herstellung optischer Elemente, wie zum Beispiel Verglasungen
(z.B. Fenster, Windschutzscheiben), Computermonitore, Bildröhren, reflexmindernde
Folien, Polarisatoren und dergleichen. In Ausführungsformen der Erfindung
kann eine Klebstoffzusammensetzung ihre Lichtdurchlässigkeit
(z.B. optische Klarheit) über
eine angemessene Dauer bei im Allgemeinen normalen Einsatzbedingungen
sowie bei verlängerter
Einwirkung normaler und extremer Bedingungen beibehalten. Eine Ausgeglichenheit
von erwünschten
Merkmalen, wie zum Beispiel Klarheit, Stabilität, Bindungsfestigkeit und Intaktheit,
kann in einer Klebstoffzusammensetzung der Erfindung durch Modifizieren
der Auswahl der Komponenten oder Inhaltsstoffe erreicht werden,
die im Klebstoff vorhanden sind, einschließlich zum Beispiel des Multiacrylatoligomers
(und seiner Monomere als Bestandteil), des Monoacrylatoligomers,
des Acrylatcopolymers und des radikalischen Initiators. Zusätzliche,
aber optionale Komponenten können
hinzugefügt
werden, um die Leistungsmerkmale auszubalancieren, einschließlich, wie
zu erkennen ist, zum Beispiel Quervernetzer, Anpolymerisationsmittel,
Photosensibilisatoren usw., in Mengen, mit denen die Eigenschaften
des Klebstoffs ausbalanciert und verbessert werden.
-
Die
Klebstoffzusammensetzungen können
optische Klarheit im gewünschten
Maß aufweisen.
Die optische Klarheit kann auf verschiedene Weise gemessen werden,
wozu ein Test gehört,
der in ASTM D 1003-95 beschrieben wird.
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Typische
Klebstoffzusammensetzungen der Erfindung können bei Prüfung im ungehärteten Zustand bei
Verwendung eines solchen Tests eine Lichtdurchlässigkeit von mehr als etwa
90 %, Trübung
von weniger als etwa 2 % und Lichtundurchlässigkeit von weniger als etwa
1 % aufweisen. Beim Härten
weist die optische Klarheit bestimmter gehärteter Klebstoffe, die unter ähnlichen
Bedingungen getestet werden, ähnliche
Werte auf.
-
Wenn
ein typischer Klebstoff gemäß der Erfindung
zur Herstellung optischer Laminate verwendet wird, können die
Produkte bei 90 °C
stabil sein, wenn sie trocken getestet werden, und bei 60 °C und 90
% relativer Feuchte (RH) mindestens eine Woche stabil sein. Bestimmte
Formulierungen können
bei 80 °C
und 90 % RH mindestens eine Woche stabil sein. Wie hierin verwendet,
ist „stabil" eine Anzeige für eine unbeeinträchtigte Klebung,
die von der sicheren Strukturbindung, gebildet durch den gehärteten Klebstoff,
bestimmt wird.
-
Gehärtete Klebstoffzusammensetzungen
gemäß der Erfindung
können
eine „dauerhafte" Haftung an einem
Substrat aufweisen. In Ausführungsformen
der Erfindung weist der gehärtete
Klebstoff eine Ablösefestigkeit
von mehr als 40 N/dm auf, wenn diese unter Verwendung der Tests
gemessen wird, die in den Testverfahren unten beschrieben werden.
Größere Festigkeiten
können
auch durch Modifizieren der Komponenten und ihrer jeweiligen Konzentration
erreicht werden, zum Beispiel Ablösefestigkeiten von mehr als
50 N/dm oder Ablösefestigkeiten
von mehr als 60 N/dm.
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Die
Klebstoffe der Erfindung können
zum Beispiel zum Kleben einer Reihe von Substratmaterialien verwendet
werden, einschließlich,
ohne darauf beschränkt
zu sein, Polymermaterialien (z.B. Polyester), im wesentlichen starre
Materialien (z.B. einige Polycarbonate und Acrylmaterialien), Polymethylmethacrylat,
flexible Filme (z.B. IR-reflektierende Filme, MLOFs), Helligkeit
verstärkende
Filme, Glas und Polarisatorfilme. Viele dieser Materialien, insbesondere
diejenigen, die optische Klarheit oder Lichtdurchlässigkeit
aufweisen, werden oft zur Herstellung von optischen Produkten, wie
zum Beispiel Verglasungen, Photosensoren, Spiegel, Polarisatoren,
Sicherheitsfilme usw., verwendet (Materialien, die zur Herstellung
optischer Produkte verwendet werden, werden hierin anschließend als „optische
Substrate" bezeichnet).
Weil Ausführungsformen
der Erfindung eine gute optische Klarheit aufweisen können, ist
es von Vorteil, dass die Klebstoffzusammensetzungen beim Kleben
einer Reihe von optischen Komponenten, optischen Elementen und optischen
Produkten besonders nützlich
sind.
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Optische
Elemente umfassen Artikel und Produkte, die einen optischen Effekt
oder eine optische Anwendung haben, wie zum Beispiel Bildschirme
für Computer
oder andere Anzeigen; Komponenten solcher Bildschirme, wie Polarisationsschichten,
Reflexionsschichten und reflexmindernde Schichten, selektiv reflektierende
Schichten, wie Infrarot reflektierende, optisch klare Schichten;
Beschichtungen oder Filme für
Fenster, die polarisieren oder reflektieren können; andere teilweise oder
vollständig
reflektierende, lichtdurchlässige Produkte
usw. Oft umfassen optische Elemente eine oder mehrere verschiedene
Schichten von optischen Substraten, normalerweise Schichten oder
Filme, die mindestens teilweise lichtdurchlässig, reflektierend, polarisierend
oder optisch klar sind. Mit einem Klebstoff werden die Schichten
miteinander verbunden. Optische Substrate können eine Reihe von verschiedenen
Materialien umfassen, einschließlich
zum Beispiel Polymer, Glas, Metall oder metallisiertes Polymer oder
Kombinationen derselben. Repräsentative
Beispiele für
Polymere umfassen Polycarbonat, Polyester, Polyurethan, Polyacrylat,
Polyvinylalkohol, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Cellulosetriacetat
und Kombinationen derselben. Eins oder mehrere dieser Materialien
können
auch für
eine beabsichtigte physikalische Eigenschaft sorgen, einschließlich Flexibilität, Starrheit,
Festigkeit oder Unterstützung,
Reflexionsvermögen,
Reflexionsminderung, Polarisation, Lichtdurchlässigkeit (z.B. selektiv für verschiedene
Wellenlängen)
usw.
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Charakteristisch
für bestimmte
optische Substrate ist jedoch ein Phänomen, das im Fachbereich als „Ausgasen" oder „Gasabgabe" bezeichnet wird.
Starre Schichten, wie zum Beispiel Polycarbonate, Polyester usw.,
neigen dazu auszugasen, insbesondere wenn sie als relativ dicke
Komponenten (z.B. im Bereich von Millimetern oder Zentimetern bereitgestellt
werden statt mit kleineren Abmessungen). Beispiele für ausgasende
Materialien umfassen Polycarbonate und Polyacrylate, wie zum Beispiel
Polymethylmethacrylat, das eine Stärke im Bereich von etwa einem
oder drei Millimetern besitzt. Ausgasende Materialien können die
Stabilität, Klarheit,
Bindungsfestigkeit oder andere Leistungseigenschaften eines Klebstoffs
nachteilig beeinflussen. Klebschichten, die mindestens ein ausgasendes
Substrat zur Herstellung von zum Beispiel optischen Laminaten umfassen,
können
Herausforderungen bei der Suche nach einem kompatiblen, jedoch stabilen
und festen Klebstoff darstellen. Das Auftragen eines inkompatiblen
Klebstoffs auf ein ausgasendes Material kann zu Mängeln, wie
zum Beispiel Blasen oder teilweiser oder vollständiger Delaminierung an der
Klebstoffbindung zwischen dem ausgasenden Material und einer weiteren
Schicht, führen.
Dies kann insbesondere auftreten, wenn die (dem ausgasenden Material)
gegenüberliegende
oder benachbarte Schicht eine geringe Dampfdurchlässigkeit
aufweist, so dass freigesetztes Gas daran gehindert wird hindurch
zu treten. Das gering dampfdurchlässige Material kann als Barriere
für das
Gas wirken, was dazu führt,
dass das Gas sich an der Klebstoffgrenzfläche ansammelt und Blasenbildung,
Delaminierung, reduzierte Klebefestigkeit oder Verlust an Klarheit
bewirkt. Klebstoffzusammensetzungen der Erfindung können in
diesen und anderen Anwendungen vorteilhaft verwendet werden. Ausführungsformen
der Erfindung bieten verbesserte Klebefestigkeit und Stabilität und können daher
solche Blasenbildung oder Delaminierung reduzieren oder beseitigen,
selbst wenn mit dem Klebstoff eine ausgasende Schicht mit einer
Schicht mit geringer Dampfdurchlässigkeit
verbunden wird.
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Der
Schwellwert der Wasserdampfdurchlässigkeit, der eine Beeinträchtigung
der Klebebindungen verursachen kann, kann von verschiedenen Faktoren
abhängen,
zum Beispiel von der Zusammensetzung des ausgasenden Materials,
der Menge an Gas, das es produziert, den Einsatzbedingungen und
der Gesamtfestigkeit, Intaktheit und Stabilität eines Klebstoffs. In einer
Erscheinungsform können
Filme, die eine Wasserdampfdurchlässigkeitsrate von etwa 30 Gramm
pro (m2 × 24 h) oder weniger haben,
als gering wasserdampfdurchlässiges
Material betrachtet werden (wenn nach ASTM E96-80 gemessen). Die
Bestimmung, ob ein solches Material eine instabile Klebung, Blasenbildung,
Delaminierung oder Verlust an Klarheit verursacht, hängt jedoch
von solchen Faktoren ab wie der Klebstoffzusammensetzung und dem
benachbarten Substrat, mit dem es verbunden ist. Beispiele für Filme
mit niedriger Wasserdampfdurchlässigkeitsrate
umfassen metallisierte Filme, die wegen ihrer reflexmindernden oder
Leitfähigkeitseigenschaften
(zum Beispiel zur Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen)
in optischen Elementen verwendet werden. Metallisierte Filme umfassen Filme,
wie zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET) oder andere polymere
Materialien, die eine Oberfläche haben,
die teilweise oder vollständig
mit einem Metall oder metallischen Material bedeckt ist. Ein solcher
Polyethylenterephthalatfilm ist ICI 617, ein 127 µm starker
Film von Imperial Chemical Industries Films (Hopewell, VA). Andere
Beispiele für
metallisierte Filme umfassen mehrschichtige AR (reflexmindernde)
Filme, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. 6,277, 485, Spalten 13
und 14 beschrieben; und Mikroschichtfilme, wie zum Beispiel die
im US-Patent Nr. 6,049,419 beschriebenen.
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Polarisatoren,
die allgemein als wärme-
und feuchtigkeitsempfindliche Materialien bekannt sind, können ebenfalls
unter Verwendung einer Klebstoffzusammensetzung der Erfindung geklebt
werden. Diese Materialien, wie zum Beispiel ein oft in der Industrie
genannter „KE-Polarisator", werden oft als
sehr dünne
Filme bereitgestellt. Auf Grund ihrer geringen Stärke können diese
Filme schrumpfen, wenn sie einer bestimmten Mindesttemperatur und
-feuchte ausgesetzt sind. Durch Aufbringen und Härten einer Klebstoffzusammensetzung
der Erfindung wird der resultierende IPN mit Festigkeit für den Film
bereitgestellt.
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Die
Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Verwendung der härtbaren
PSA-Klebstoffe. Die härtbaren Klebstoffzusammensetzungen
können
mit einem konventionellen Auftragsverfahren aufgetragen werden,
einschließlich,
ohne darauf beschränkt
zu sein, Gravurstreichverfahren, Florstreichverfahren, Schlitzgießverfahren,
Rotationsbeschichtung, Siebbeschichtung, Bürstenstreichverfahren oder
Walzbeschichten und dergleichen. Die Dicke einer aufgetragenen Klebstoffschicht
(die manchmal in flüssiger
Form bereitgestellt wird) kann vor dem Härten jeden Wert haben, der
zu den gewünschten
Eigenschaften führt,
wie im Fachgebiet bekannt ist. Typische Dicken einer ungehärteten,
härtbaren
Klebstoffschicht können
im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 125 µm liegen.
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Die
Dauer der Härtungszeit
zum Härten
des Klebstoffs kann in Abhängigkeit
von einer Reihe von Faktoren, wie zum Beispiel den Komponenten,
die in der Klebstoffzusammensetzung vorliegen, den verwendeten Substraten
sowie der Dicke der aufgetragenen Schicht, variieren. Die Verwendung
einer W-Strahlungsquelle kann die Härtungszeit, die zum Aushärten von
Klebstoffen der Erfindung benötigt
wird, im Vergleich zu beispielsweise thermischen (Wärme-) Härtungsverfahren
beträchtlich
senken. Daher kann die Ausführung
eines Verfahrens gemäß der Erfindung
zu schnelleren Produktionsprozessen und zu verringerten Betriebskosten führen.
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In
einer Erscheinungsform kann die Klebstoffzusammensetzung auf eine
Fläche
eines Substrats aufgebracht werden, wobei der härtbare Klebstoff in Kontakt
mit einem anderen Material gebracht und dann die Klebstoffzusammensetzung
gehärtet
wird. Durch die Laminierung können
die zwei Materialien in Kontakt gebracht werden, wobei der Klebstoff
dazwischen liegt. Optional können
Verfahren auch das Aufbringen des Klebstoffs auf Release-Liner,
Trocknen eines Lösungsmittels
im Klebstoff, Laminieren, Polymerisieren oder Härten der Acrylatoligomere und
optionalen Acrylatcopolymere und andere Schritte oder Verfahren
umfassen, die bekanntermaßen
bei der Herstellung von mehrschichtigen Gegenständen verwendet werden.
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In
einigen optischen Anwendungen werden optische Filme auf andere optische
Substrate auflaminiert, und anschließend müssen Teile der optischen Filme
abgeschnitten und dann sauber entfernt werden, um spezielle Muster
zu ergeben. Klebstoffe der Erfindung können bei diesen Arten von Anwendungen
recht nützlich sein,
da die Klebstoffe sowie die unerwünschten Filmteile (z.B. Verschnitt)
sauber in der ersten Stufe vor der Härtung durch energiereiche Strahlen
(z.B. UV-Bestrahlung)
entfernt werden können.
Sobald die optischen Filmmuster und Designs eingerichtet sind, kann
die Energie anschließend
zum Härten
des Klebstoffs angewendet werden, um für eine sichere und stabile
Bindung zu sorgen.
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Die
Herstellung der Klebstoffzusammensetzungen kann unter Verwendung
eines der zahlreichen konventionellen Verfahren zum Kombinieren,
Mischen und optionalen Umsetzen der (Meth)acrylatmaterialien, Acrylatcopolymere,
acrylierten Oligomere, Initiatoren und Hilfsstoffe hergestellt werden.
Siehe zum Beispiel die US-Patente Nr. 5,252,694, 5,897,727 und 6,180,200.
Im Allgemeinen können
Acrylatcopolymer-Materialien, wie zum Beispiel die oben beschriebenen,
direkt mit den beschriebenen acrylierten Oligomeren und anderen Komponenten
einer härtbaren
Klebstoffzusammensetzung kombiniert werden, einschließlich Quervernetzer, Initiatoren
usw., in Mengen, die nützlich
und so sind, wie hier beschrieben. Während lösungsmittelfreie Ausführungsformen
als im Geltungsbereich dieser Erfindung liegend betrachtet werden,
wird ins Auge gefasst, dass Lösungsmittel
zur Herstellung der Ausführungsformen
der Klebstoffzusammensetzungen verwendet werden können. Repräsentative
Lösungsmittel
können
organisch sein und umfassen Aceton, Methylethylketon, Ethylacetat,
Heptan, Toluen, Cyclopentanon, Methyl-Cellosolve-Acetat,
Methylenchlorid, Nitromethan, Methylformat, Gamma-Butyrolacton, Propylencarbonat
und 1,2-Dimethoxyethan (Dimethylglycol).
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Wenn
ein Photoinitiator verwendet wird, können Bestrahlungsquellen, die
Energie (z.B. Licht) im Bereich von 200 bis 800 nm liefern, zum
Härten
von Ausführungsformen
der Klebstoffzusammensetzung verwendet werden. In einer Erscheinungsform
ist ein anwendbarerer Bereich des Lichts der von etwa 250 bis etwa 700
nm. Geeignete Strahlungsquellen zum Initiieren der Strahlungshärtung umfassen
Quecksilberdampfentladungslampen, Kohlebogenlampen, Quarzhalogenlampen,
Wolframlampen, Xenonlampen, Leuchtstofflampen, Laser, Sonnenlicht
usw. Die Stärke
der Strahlungseinwirkung für
die Polymerisation kann von Faktoren abhängen, wie zum Beispiel der
Identität
und den Konzentrationen bestimmter radikalisch polymerisierbarer Oligomere,
der Dicke des der Einwirkung ausgesetzten Materials, der Art des/der
Substrat(s/e), der Intensität der
Strahlungsquelle und der Wärmemenge,
die mit der Strahlung verbunden ist. Alternativ können andere
Energiequellen zum Härten
des Klebstoffs, mit oder ohne hinzugefügten Initiator, verwendet werden,
wie zum Beispiel Elektronenstrahlen und Gammastrahlen.
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BEISPIELE
-
Diese
Beispiele dienen nur dem Zweck der Erläuterung und sind nicht als
Beschränkung
für den
Geltungsbereich der Erfindung gedacht. Alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse
usw. in den Beispielen sind auf das Gewicht bezogen, wenn nicht
anders angegeben.
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-
-
-
Testverfahren
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Beschleunigter
Alterungstest
-
Beschleunigte
Alterungstests wurden unter drei verschiedenen Bedingungen ausgeführt: 90 °C; 60 °C/ 90 % RH
und 80 °C/
90 % RH. Die Alterungstestergebnisse werden durch Sichtkontrolle
bestimmt und als „Bestanden" bezeichnet, wenn
die Probe ihre optische Klarheit behält und sich keine anderen Mängel während des
Alterungstests gebildet haben, oder als „Nicht bestanden", wenn Blasen in
der Klebstoffbindungslinie vorhanden sind oder wenn Delaminierung
in der Klebstoffbindungslinie aufgetreten ist.
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Messung der
Optischen Eigenschaften
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Lichtdurchlässigkeit
und Trübung
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Die
Lichtdurchlässigkeit
und Trübung
aller Proben wurden unter Verwendung eines TCS Plus Spektrophotometers
von der BYK-Gardner Inc., Silver Springs, MD, gemessen. Trübungs- und
Opazitätswerte
werden sowohl für
Lichtquelle C mit CIE 2° Standard-Observer (C2°) als auch
für Lichtquelle
A mit CIE 2° Standard-Observer
(A2°) angegeben.
Einfache Herstellungsdetails werden im Text beschrieben.
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Messung der
Opazität
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Dieselben
Proben, die für
die Trübungs-
und Lichtdurchlässigkeitsmessungen
verwendet wurden, wurden auch für
die Opazitätsmessung
eingesetzt. Das BYK-Gardner TCS Plus Spektrophotometer wurde für die Opazitätsmessung,
bei installiertem Remissionsansatz (25 mm), verwendet, und es wurde
die diffuse Reflexion (keine Spiegelreflexion) gemessen.
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180° Schälhaftung
-
Dieser
Schälhaftungstest
ist dem Testverfahren ähnlich,
das in ASTM D 3330-90 beschrieben wird. Klebstofflaminate mit Abmessungen
von 2,54 cm × 15
cm wurden auf einen IMASS-Rutsch/Schältester (Modell 3M90 oder SP-2000,
von Instrumentors Inc., Strongsville, OH, erhältlich) geklebt. Die geklebte
Anordnung blieb etwa eine Minute bei Raumtemperatur und wurde dann
auf 180° Abschälung/Rutschen
mit einer Rate von 0,30 m/min über
einen Datenerfassungszeitraum von fünf Sekunden getestet. Es wurden
zwei Proben getestet; der angeführte
Schälhaftungswert
ist ein Durchschnitt der Schälhaftungswerte
von den zwei Proben.
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90° Schälhaftung
-
Die
Schälkraft
wurde unter Verwendung eines INSTRON Zugprüfgerätes (von Instron Corp., Canton, MA,
erhältlich)
bei einem Schälwinkel
von 90 Grad und einer Schälrate
von 0,30 m/min gemessen.
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Beispiele 1–4
-
Herstellung des Klebstoffs
-
In
ein braunes Glasreaktionsgefäß wurden
IRGACURE 819 und EtOAc in den Mengen gebracht, die in Tabelle 1
angegeben werden. Nach dem Auflösen
wurden die restlichen Komponenten, die in Tabelle 1 angegeben werden,
hinzugefügt,
und die Mischung wurde gut durchmischt, was eine Klebstoffzusammensetzung mit
30 Gewichts-% acryliertem Oligomer ergab.
-
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Herstellung des Laminats
-
Die
Klebstofflösungen,
die oben beschrieben werden, wurden auf die mit MELAK grundierte
Seite eines IR-Films
aufgebracht, bei 70 °C
10 Minuten getrocknet, was ein 37,5 µm dickes trockenes PSA-Band
ergab. Proben dieses PSA-Bandes wurden auf Polycarbonatbögen und
PMMA-Bögen
auflaminiert. Nach 24-stündiger
Lagerung wurden diese Laminate (durch den IR-Film hindurch) mit
einem Schmelz-UV-Härtungssystem
unter den folgenden Bedingungen für eine Gesamt-WA-Dosis (320–390 nm)
von etwa 2 J/cm2 bestrahlt: Schmelzlampe „D", 300 W/Zoll (ca.
118 W/cm), ca. 7,62 m/min, 2 Durchläufe. Nach der Bestrahlung wurden
diese Proben bei Umgebungstemperatur mindestens 24 Stunden gelagert,
bevor ein Alterungstest durchgeführt
wurde.
-
Alterungstest
-
Die
oben hergestellten Laminate von IR-Film/Klebstoff/PC-Bogen und IR-Film/Klebstoff/PMMA-Bogen wurden bei
90 °C und
60 °C/90
% RH unter Verwendung des Testverfahrens getestet, das oben beschrieben wird.
Alterungstests, die 1 Woche bei jeder der Testbedingungen durchgeführt wurden,
führten
für alle
Proben der Beispiele 1–4
zu der Bewertung „BESTANDEN".
-
Schälhaftung
-
Der
180°-Schälhaftungstest
wurde unter Verwendung des Testverfahrens, das oben beschrieben
wird, an den oben hergestellten Laminaten durchgeführt. Die
Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
-
-
Beispiel 5
-
Die
Klebstofflösung,
die in Beispiel 1 hergestellt wird, wurde auf die mit MELAK grundierte
Seite eines IR-Films aufgebracht, bei 70 °C 10 Minuten getrocknet, was
ein 37,5 µm
dickes trockenes PSA-Band ergab. Dieses PSA-Band wurde dann W-gehärtet (Schmelzlampe „D", 300 W/Zoll (ca.
118 W/cm), ca. 7,62 m/min, 2 Durchläufe) und auf PMMA-Bögen unter
Verwendung des folgenden Verfahrens thermisch auf laminiert: Bringe
sowohl das PSA-Band als auch die PMMA-Bögen für 2 Minuten in einen Ofen von
85 °C und
laminiere dann das PSA-Band auf die PMMA-Bögen mit einem Gummiroller von
Hand auf. Nach 24 Stunden Lagerung bestanden diese Laminate den
1-Wochen-Alterungstest bei 90 °C
und 60 °C/90
% RH.
-
Beispiele 6–9
-
Herstellung des Klebstoffs
-
Die
Komponenten, die in Tabelle 3 gezeigt werden, wurden in ein braunes
Glasreaktionsgefäß gebracht,
und die sich ergebende Mischung wurde gut durchgemischt.
-
-
Herstellung des Laminats
-
Laminate
wurden hergestellt, wie für
Beispiel 1–4
beschrieben
-
Alterungstest
-
Die
oben hergestellten Laminate von IR-Film/Klebstoff/PC-Bogen und IR-Film/Klebstoff/PMMA-Bogen wurden bei
90 °C und
60 °C/90
% RH unter Verwendung des Testverfahrens getestet, das oben beschrieben wird.
Alterungstests, die 42 Tage bei jeder der Testbedingungen durchgeführt wurden,
führten
für alle
Proben der Beispielklebstoffe 6–9
zu der Bewertung „BESTANDEN".
-
Beispiele 10–15
-
Herstellung des Klebstoffs
-
Die
Komponenten, die in Tabelle 4 gezeigt werden, wurden in ein braunes
Glasreaktionsgefäß gebracht,
und die sich ergebende Mischung wurde gut durchgemischt.
-
-
Herstellung des Laminats
-
Laminate
wurden hergestellt, wie für
Beispiel 1–4
beschrieben.
-
Alterungstest
-
Der
oben hergestellte IR-Film/Klebstoff/PC-Bogen und IR-Film/Klebstoff/PMMA-Bogen
wurde bei 90 °C
und 60 °C/90
% RH unter Verwendung des Testverfahrens getestet, das oben beschrieben
wird. Alterungstests, die 30 Tage bei jeder der Testbedingungen
durchgeführt
wurden, führten
für alle
Proben der Beispiele 10–15
zu der Bewertung „BESTANDEN".
-
Beispiele 16–21 und
Vergleichsbeispiele C1-C3
-
Herstellung des Klebstoffs
-
Die
Komponenten, die in Tabelle 5 gezeigt werden, wurden in ein braunes
Glasreaktionsgefäß gebracht,
und die sich ergebende Mischung wurde gut durchgemischt.
-
-
Herstellung des Laminats
-
Laminate
wurden hergestellt, wie für
Beispiel 1–4
beschrieben.
-
Alterungstest
-
Der
oben hergestellte IR-Film/Klebstoff/PC-Bogen und IR-Film/Klebstoff/PMMA-Bogen
wurde bei 90 °C
und 60 °C/90
% RH unter Verwendung des Testverfahrens getestet, das oben beschrieben
wird. Die Ergebnisse werden in den Tabellen 6–8 dargestellt.
-
-
-
-
Beispiel 22
-
Klebstoff
-
Die
Komponenten, die in Tabelle 9 gezeigt werden, wurden in ein braunes
Glasreaktionsgefäß gebracht,
und die sich ergebende Mischung wurde gut durchgemischt.
-
-
Optische Messungen
-
Laminate
mit dem Klebstoff, wie oben hergestellt, wurden hergestellt, wie
in den Beispielen 1–4
beschrieben, außer
dass Glasobjektträger
statt PMMA oder PC verwendet wurden. Die optischen Eigenschaften wurden
unter Verwendung der Testverfahren gemessen, die oben beschrieben
werden. Die Ergebnisse werden in Tabelle 10 gezeigt. Referenzinformationen
für Glasobjektträger, IR-Film
mit MELAK-Grundierung sind ebenfalls enthalten. Tabelle
10
- *
Proben wurden unter Verwendung von Glas zum Eichen verwendet, d.h.
T % von Glas = 100
-
Laminatherstellung
-
Laminate
aus PF/Klebstoff/PF wurden unter Verwendung des Verfahrens hergestellt,
das für
die Beispiele 1–4
beschrieben wird, außer
dass PF-Substrate an Stelle von IR-Film und PC oder PMMA verwendet wurden.
-
Alterungstest
-
Der
oben hergestellte PF/Klebstoff/PF-Bogen wurde bei 90 °C, 60 °C/90 % RH
und 80 °C/90
% RH unter Verwendung des Testverfahrens getestet, das oben beschrieben
wird. Alterungstests, die 30 Tage bei jeder der Testbedingungen
durchgeführt
wurden, führten
für das
Klebstoffbeispiel 22 zu der Bewertung „BESTANDEN".
-
Schälhaftung
-
90°-Schälhaftungsproben
wurden durch Aufbringen des Klebstoffs auf T-30 Release-Liner, Trocknen für 10 Minuten
bei 70 °C
hergestellt und weiter mit einem weiteren T-10 Release-Liner laminiert,
was einen Abzieh-PSA von 114 µm
PSA-Dicke ergab. Dieser Abzieh-PSA
wurde auf eloxierten Aluminiumfolienverstärkungsfilm auf laminiert und
weiter auf einen Glasträger
auf laminiert. Der 90°-Schältest wurde
unter Verwendung des Testverfahrens, das oben beschrieben wird,
durchgeführt.
Wenn das Laminat mit einer null Verweilzeit vor der Lichtaktivierung
hergestellt wurde, wurde die Schälfestigkeit
mit 70,0 N/dm festgestellt. Wenn das Laminat über Nacht vor der Lichtaktivierung
ruhen konnte, wurde die Schälfestigkeit
mit 105,0 N/dm festgestellt.
-
Beispiele 23–26 und
Vergleichsbeispiel C4
-
Herstellung des Klebstoffs
-
Die
Komponenten, die in Tabelle 11 gezeigt werden, wurden in ein braunes
Glasreaktionsgefäß gebracht,
und die sich ergebende Mischung wurde gut durchgemischt.
-
-
Laminatherstellung
-
Laminate
wurden hergestellt, wie für
Beispiel 1–4
beschrieben.
-
Alterungstest
-
Der
oben hergestellte IR-Film/Klebstoff/PC-Bogen und der IR-Film/Klebstoff/PMMA-Bogen
wurden bei 90 °C,
60 °C/90
% RH und 80 °C/90
% RH unter Verwendung des Testverfahrens getestet, das oben beschrieben
wird. Die Ergebnisse werden in den Tabellen 12–13 dargestellt.
-
-
-
Optische Messungen
-
Die
optischen Eigenschaften der Laminate aus IR-Film/Klebstoff/PC, die oben hergestellt
wurden, wurden unter Verwendung der Testverfahren gemessen, wie
oben beschrieben. Die Ergebnisse werden in Tabelle 14 gezeigt. Tabelle
14
- * Proben wurden unter Verwendung von PC
zum Eichen gemessen, d.h. T % von PC = 100 %.
-
Vergleichsbeispiele C5-C9
-
Herstellung des Klebstoffs
-
Die
Komponenten, die in Tabelle 15 gezeigt werden, wurden in ein braunes
Glasreaktionsgefäß gebracht,
und die sich ergebende Mischung wurde gut durchgemischt. Tabelle
15
-
Laminatherstellung
-
Laminate
wurden hergestellt, wie für
die Beispiele 1–4
beschrieben.
-
Alterungstest
-
Der
oben hergestellte IR-Film/Klebstoff/PC-Bogen und der IR-Film/Klebstoff/PMMA-Bogen
wurden bei 90 °C,
60 °C/90
% RH und 80 °C/90
% RH unter Verwendung des Testverfahrens getestet, das oben beschrieben
wird. Die Ergebnisse werden in den Tabellen 16–17 dargestellt. Tabelle
16
-
-
-
Optische Messungen
-
Die
optischen Eigenschaften der Laminate aus IR-Film/Klebstoff/PMMA, die oben hergestellt
wurden, wurden unter Verwendung der Testverfahren gemessen, wie
oben beschrieben. Die Ergebnisse werden in Tabelle 18 gezeigt. Tabelle
18
- * Proben wurden unter Verwendung von PMMA
zum Eichen gemessen, d.h. T % von PMMA=100 %.
-
Vergleichsbeispiele C10-C14
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Herstellung des Klebstoffs
-
Die
Komponenten, die in Tabelle 19 gezeigt werden, wurden in ein braunes
Glasreaktionsgefäß gebracht,
und die sich ergebende Mischung wurde gut durchgemischt.
-
-
Laminatherstellung
-
Laminate
wurden hergestellt, wie für
Beispiel 1–4
beschrieben.
-
Alterungstest
-
Der
oben hergestellte IR-Film/Klebstoff/PC-Bogen und der IR-Film/Klebstoff/PMMA-Bogen
wurden bei 90 °C,
60 °C/90
% RH und 80 °C/90
% RH unter Verwendung des Testverfahrens getestet, das oben beschrieben
wird. Die Ergebnisse werden in den Tabellen 20–21 dargestellt.
-
-
-
-
Optische Messungen
-
Die
optischen Eigenschaften der Laminate aus IR-Film/Klebstoff/PMMA, die oben hergestellt
wurden, wurden unter Verwendung der Testverfahren gemessen, wie
oben beschrieben. Die Ergebnisse werden in Tabelle 22 gezeigt. Tabelle
22
- *
Proben wurden unter Verwendung von PMMA zum Eichen gemessen, d.h.
T % von PMMA=100 %.
-
Es
ist eine Reihe von Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben worden. Trotzdem versteht es sich, dass
verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne
vom Geist und vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend
liegen andere Ausführungsformen
im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche.