DE69934437T2

DE69934437T2 - Polycarbonatgegenstände und klebstoffzusammensetzung

Info

Publication number: DE69934437T2
Application number: DE69934437T
Authority: DE
Inventors: E. Richard Saint Paul BENNETT; S. Greggory Saint Paul BENNETT; A. Michele Saint Paul CRATON; Shih-Hung Saint Paul CHOU
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2019-10-30
Also published as: KR20020006545A; US6599602B2; US6815035B2; EP1192046B1; MXPA01012380A; ATE347998T1; CN1329188C; EP1192046A1; KR100663789B1; DE69934437D1; US20030162031A1; AU1906900A; WO2000074937A1; JP2003501296A; CN1406179A; US20020098361A1

Description

Die Erfindung betrifft Klebstoffe für Polycarbonat und oberflächenbeschichtete Polycarbonatsubstrate
DVDs sind Beispiele für Gegenstände, die zwei durch eine Klebstoffzusammensetzung miteinander verbundene Polycarbonatsubstrate einschließen. Eine oder beide der Polycarbonatscheiben können Daten enthalten. Um zu ermöglichen, dass die Daten von einem optischen Leser gelesen werden können, weist zumindest eine der Polycarbonatscheiben eine metallbeschichtete Oberfläche, z.B. eine Aluminiumbeschichtung mit 50 nm, auf. Die zweite Polycarbonatscheibe weist häufig eine Beschichtung aus Aluminium, Gold, Siliciumoxid oder Siliciumcarbid auf.
Ein Problem beim Auswählen einer geeigneten Klebstoffzusammensetzung für die Scheiben ist die Möglichkeit des Entgasens von Polycarbonat, wodurch es für viele Klebstoffe schwierig wird, die Unversertheit einer anfänglich gebildeten Bindung zwischen dem Klebstoff und den Oberflächen der Scheiben beizubehalten. Liegt eine Ablösung (d.h. Klebeversagen und/oder Bindekraftversagen) vor, kann es für das optisches Lesegerät schwierig oder unmöglich sein, die Daten zu lesen. Zudem enthalten viele Klebstoffzusammensetzungen chemische Spezies, die die Metallbeschichtung korrodieren. Die Geschwindigkeit der Korrosion und Ablösung nimmt tendenziell zu, wenn Feuchtigkeit und Temperatur ansteigen.
US-A-4,181,752 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines normal klebrigen Haftklebstoffs, das Bestrahlen einer lösungsmittelfreien, strahlungsempfindlichen, acrylathaltigen, polymerisierbaren Masse im Nah-UV-Bereich mit einer Rate von etwa 0,1 bis 7 Milliwatt pro Quadratzentimeter der belichteten Masse umfasst.
US-A-5,602,221 beschreibt eine im Wesentlichen aus einem Haftklebstoffpolymer bestehende Zusammensetzung, bestehend aus dem Reaktionsprodukt von 25 bis 97 Gewichtsteilen eines Acrylsäureester eines einwertigen Alkohols, dessen Homopolymer eine T_g von weniger als 0°C aufweist, 3 bis 75 Gewichtsteilen eines nicht polaren ethylenisch ungesättigten Monomers, dessen Homopolymer einen Löslichkeitsparameter von nicht größer als 10, 50 und eine T_g größer als 15°C aufweist, und 0 bis 5 Gewichtsteilen eines polaren ethylenisch ungesättigten Monomers, dessen Homopolymer einen Löslichkeitsparameter von größer als 10, 50 und eine T_g größer als 15°C aufweist, wobei die jeweiligen Mengen des Acrylsäureesters, des nicht polaren ethylenisch ungesättigten Monomers und des polaren ethylenisch ungesättigten Monomers derart ausgewählt sind, dass das Haftvermögen bei einer 90°-Abziehung des Reaktionsprodukts an einer Polypropylenoberfläche mindestens 2 lbs/0,5 Zoll nach einer 72 ständigen Verweilzeit bei Raumtemperatur, wie gemäß dem Testverfahren B gemessen, beträgt, mit der Maßgabe, dass die Zusammensetzung im Wesentlichen keinen Emulgator enthält.
WO99/54116 beschreibt ein Verfahren zum Zusammenfügen von ersten und zweiten Elementen eines optischen Aufzeichnungsmediums, wobei jedes der Elemente eine Innenfläche und eine Außenfläche einschließt, wobei zumindest eine der Innenflächen eine Haftschicht darauf einschließt und wobei mindestens eines der Elemente eine Datenspeicheroberfläche einschließt. Die Haftschicht kann einen Haftklebstoff umfassen.
In einem Aspekt weist die Erfindung einen wie in Anspruch 1 beschriebenen Gegenstand auf, der Folgendes einschließt: a) ein erstes Polycarbonatsubstrat, b) ein zweites Polycarbonatsubstrat und c) eine zwischen dem ersten Polycarbonatsubstrat und dem zweite Polycarbonatsubstrat angeordnete Klebstoffzusammensetzung derart, dass das erste Polycarbonatsubstrat durch die Klebstoffzusammensetzung an das zweite Polycarbonat substrat gebunden ist. Die Klebstoffzusammensetzung umfasst ein Klebstoffpolymer A), das das Reaktionsprodukt 1) eines N-Vinyl enthaltenden Monomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrroliodon und N-Vinylimidazol und Kombinationen davon und 2) eines Acrylsäureestermonomers eines nicht tertiären Alkohols mit einer 4 bis 20 Kohlenstoffatome umfassenden Alkylgruppe einschließt. In einigen Ausführungsformen ist der Gegenstand im Wesentlichen frei von Ablösung, nachdem er dem beschleunigten Alterungstestverfahren II unterzogen wurde.
In bevorzugten Ausführungsformen ist der Gegenstand nach Aussetzen einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden im Wesentlichen frei von Ablösung. In anderen Ausführungsformen ist die Klebstoffzusammensetzung im Wesentlichen frei von Blasen, nachdem der Gegenstand einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden ausgesetzt wurde.
In einer Ausführungsform schließt der Gegenstand des Weiteren eine auf einer Oberfläche des ersten Substrats angeordnete anorganische Schicht ein und ist die Klebstoffzusammensetzung in Kontakt mit der anorganischen Schicht. In einigen Ausführungsformen ist die anorganische Schicht ein Metall. Beispiele für geeignete Metalle schließen Aluminium, Silber, Messing, Gold, Goldlegierung, Kupfer, Kupfer-Zink-Legierung, Kupfer-Aluminium-Legierung, Aluminium-Molybdän-Legierung, Aluminium-Tantal-Legierung, Aluminium-Cobalt-Legierung, Aluminium-Chrom-Legierung, Aluminium-Titan-Legierung und Aluminium-Platin-Legierung und Kombinationen davon ein. In einigen Ausführungsformen reflektiert die Metallschicht Licht mit einer Wellenlänge mit 375 nm bis 850 nm.
In einer anderen Ausführungsform ist die Metallschicht im Wesentlichen frei von Korrosion, nachdem der Gegenstand dem beschleunigten Alterungstestverfahren II unterzogen wurde. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Metallschicht im Wesentlichen frei von Korrosion, nachdem der Gegenstand einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden ausgesetzt wurde, besonders bevorzugt ist die Metallschicht im Wesentlichen frei von Korrosion, nachdem der Gegenstand einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 1000 Stunden ausgesetzt wurde. In anderen Ausführungsformen ist die Metallschicht im Wesentlichen frei von Korrosion, nachdem der Gegenstand einer 85%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 100 Stunden ausgesetzt wurde.
In einigen Ausführungsformen ist die anorganische Schicht halbtransparent. In anderen Ausführungsformen ist die anorganische Schicht ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gold und Si_nX_m, wobei X ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Kombinationen davon und Σ(n + m) die Wertigkeitsanforderungen von Si und X erfüllt.
In einer Ausführungsform schließt der Gegenstand ferner eine auf einer ersten Oberfläche des ersten Substrats angeordnete Metallschicht und eine auf einer Oberfläche des zweiten Polycarbonatsubstrats angeordnete anorganische Schicht ein, derart dass die Klebstoffzusammensetzung mit der Metallschicht des ersten Substrats und der anorganischen Schicht des zweiten Substrats in Kontakt ist.
In bevorzugten Ausführungsformen ist der Gegenstand optisch klar. In anderen bevorzugten Ausführungsformen ist die Klebstoffzusammensetzung optisch klar.
In einigen Ausführungsformen ist der Gegenstand ein optisches Aufzeichnungsmedium. Das optische Aufzeichnungsmedium kann Daten einschließen und schließt vorzugsweise eine Speicherkapazität von größer als einem Gigabyte ein. Beispiele für geeignete optische Aufzeichnungsmedien schließen DVD, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVR, DVD-Audio und DVD-Hybride ein.
In einer anderen Ausführungsform weist die Erfindung einen Gegenstand auf, der: a) ein erstes Polycarbonatsubstrat, b) ein zweites Polycarbonatsubstrat und c) eine zwischen dem ersten Polycarbonatsubstrat und dem zweiten Polycarbonatsubstrat angeordnete Klebstoffzusammensetzung derart, dass das erste Polycarbonatsubstrat durch die Klebstoffzusammensetzung an das zweite Polycarbonatsubstrat gebunden ist, einschließt. Die Klebstoffzusammensetzung schließt einen Polymerklebstoff ein, bestehend aus dem Reaktionsprodukt 1) eines N-Vinyl enthaltenden Monomers, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinylimidazol und Kombinationen davon, 2) eines Acrylsäureestermonomers eines nicht-tertiären Alkohols mit einer 4 bis 20 Kohlenstoffatome umfassenden Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine T_g von weniger als 0°C aufweist, 3) gegebenenfalls eines monoethylenisch ungesättigten Monomers mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine T_g von größer als 10°C aufweist, 4) gegebenenfalls eines substituierten Acrylamids, 5) gegebenenfalls eines Initiators, 6) gegebenenfalls eines Vernetzungsmittels und 7) gegebenenfalls eines Kettenübertragungsmittels.
In anderen Aspekten weist die Erfindung eine wie in Anspruch 4 beschriebene Klebstoffzusammensetzung auf, die einen Polymerklebstoff einschließt, bestehend aus dem Reaktionsprodukt von 1) mehr als 30 Gewichtsteilen N-Vinylcaprolactam (auf der Basis von 100 Teilen Polymerklebstoff), 2) einem Acrylsäureestermonomer eines nicht-tertiären Alkohols mit einer 4 bis 20 Kohlenstoffatomen umfassenden Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine T_g von weniger als 0°C aufweist, 3) gegebenenfalls einem monoethylenisch ungesättigten Monomer mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine T_g von größer als 10°C aufweist, 4) gegebenenfalls einem substituierten Acrylamid, 5) gegebenen falls einem Initiator, 6) gegebenenfalls einem Vernetzungsmittel und 7) gegebenenfalls einem Kettenübertragungsmittel.
In einer Ausführungsform kann die Zusammensetzung ein erstes Polycarbonatsubstrat in fixierter Beziehung zu einem zweiten Polycarbonatsubstrat halten, um einen Gegenstand zu bilden, der im Wesentlichen frei von Ablösung ist, nachdem der Gegenstand dem beschleunigten Alterungstestverfahren II unterzogen wurde.
In einer anderen Ausführungsform kann die Klebstoffzusammensetzung ein erstes Polycarbonatsubstrat an ein zweites Polycarbonatsubstrat binden, um einen Gegenstand zu bilden, der nach Aussetzen einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden im Wesentlichen frei von Ablösung ist.
In anderen Ausführungsformen kann die Zusammensetzung ein erstes Polycarbonatsubstrat, das eine erste auf einer Oberfläche des Polycarbonats angeordnete Metallschicht einschließt, an ein zweites Polycarbonat binden, um einen Gegenstand zu bilden, der nach Aussetzen einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden im Wesentlichen frei von Korrosion ist.
In einigen Ausführungsformen weist die Klebstoffzusammensetzung ein Speichermodul von mindestens etwa 2 × 10⁵ Pa bei Raumtemperatur auf.
In einigen Ausführungsformen beträgt die Menge des N-Vinylcaprolactams etwa 33 Gewichtsteile bis etwa 50 Gewichtsteile. In anderen Ausführungsformen ist das Acrylsäureestermonomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Isooctylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Isononylacrylat, Isodecylacrylat, Decylacrylat, Laurylacrylat, Hexylacrylat, Butylacrylat, Octadecylacrylat und Kombinationen davon.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die Klebstoffzusammensetzung optisch klar. In einigen Ausführungsformen ist die Klebstoffzusammensetzung optisch klar, wenn sie zwischen einem ersten Polycarbonatsubstrat und einem zweiten Polycarbonatsubstrat angeordnet ist und dann einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden ausgesetzt wird.
In anderen Aspekten weist die Erfindung einen wie in Anspruch 8 beschriebenen Gegenstand auf, der ein erstes Polyethylenterephthalatsubstrat, umfassend auf einer Oberfläche davon angeordnetes Silicon, ein zweites Polyethylenterephthalatsubstrat, umfassend auf einer Oberfläche davon angeordnetes Silicon, wobei sich das erste Substrat von dem zweiten Substrat unterscheidet, und eine zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnete Haftklebstoffzusammensetzung gemäß der vorstehend beschriebenen Klebstoffzusammensetzung, einschließt.
In einem weiteren Aspekt schließt der Gegenstand ein erstes Polycarbonatsubstrat, ein zweites Polycarbonatsubstrat und eine zwischen dem ersten Polycarbonatsubstrat und dem zweiten Polycarbonatsubstrat angeordnete Klebstoffzusammensetzung ein, derart dass das erste Polycarbonatsubstrat durch die Klebstoffzusammensetzung an das zweite Polycarbonatsubstrat gebunden ist, wobei der Gegenstand nach Aussetzen einer 85%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 100 Stunden im Wesentlichen frei von Ablösung ist. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt das erste Polycarbonat Daten und eine auf einer Oberfläche des ersten Polycarbonatsubstrats angeordnete Metallschicht ein, und können die Daten gemäß dem DVD-Leistungstests nach Aussetzen einer 85%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 100 Stunden gelesen werden.
In einer anderen Ausführungsform schließt der Gegenstand ein erstes Polycarbonatsubstrat, ein zweites Polycarbonatsubstrat und eine zwischen dem ersten Polycarbonatsubstrat und dem zweiten Polycarbonatsubstrat angeordnete Haftklebstoffzusammensetzung ein, derart, dass das erste Polycarbonatsubstrat durch die Klebstoffzusammensetzung an das zweite Polycarbonatsubstrat gebunden ist und der Gegenstand nach Aussetzen einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden im Wesentlichen frei von Ablösung ist.
In anderen Aspekten weist die Erfindung einen wie in Anspruch 1 beschriebenen Gegenstand auf, der einschließt: a) ein erstes Polycarbonatsubstrat, b) ein zweites Polycarbonatsubstrat und c) eine zwischen dem ersten Polycarbonatsubstrat und dem zweiten Polycarbonatsubstrat angeordnete Klebstoffzusammensetzung, derart, dass das erste Polycarbonatsubstrat durch die Klebstoffzusammensetzung an das zweite Polycarbonatsubstrat gebunden ist und die Klebstoffzusammensetzung einen Polymerklebstoff B) einschließt, bestehend aus dem Reaktionsprodukt 1) eines stickstoffhaltigen Monomers, das mit einem Acrylsäureestermonomer copolymerisierbar ist und dessen AlogP-Wert ≤ 1,0 ist, 2) eines Acrylsäureestermonomers eines nicht-tertiären Alkohols mit einer 4 bis 20 Kohlenstoffatome umfassenden Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine T_g von weniger als 0°C aufweist, 3) gegebenenfalls eines monoethylenisch ungesättigtes Monomers mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine T_g von größer als 10°C aufweist, 4) gegebenenfalls eines substituierten Acrylamids, 5) gegebenenfalls eines Initiators, 6) gegebenenfalls eines Vernetzungsmittels und 7) gegebenenfalls eines Kettenübertragungsmittels. In anderen Ausführungsformen weist das stickstoffhaltige Monomer 0,0 ≤ AlogP ≤ 1,0 auf. In anderen Ausführungsformen weist das Acrylsäureestermonomer einen AlgoP-Wert größer als 1,0 auf.
In einem anderen Aspekt weist die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des vorstehend beschriebenen Poly carbonatgegenstands wie in Anspruch 9 beschrieben auf. Das Verfahren schließt das Inkontaktbringen des ersten Polycarbonatsubstrats mit der Klebstoffzusammensetzung und Inkontaktbringen der Klebstoffzusammensetzung mit dem zweiten Polycarbonatsubstrat ein, derart, dass das erste Polycarbonatsubstrat durch die Klebstoffzusammensetzung an das zweite Polycarbonatsubstrat gebunden wird.
Die Erfindung stellt eine Klebstoffzusammensetzung bereit, die optisch klar ist und ausgezeichnete Haftfestigkeit an Polycarbonatsubstraten aufweist, so dass sie die Bindung unter extremen Bedingungen von erhöhter relativer Feuchtigkeit (90%) und erhöhten Temperaturen (80°C) beibehält. Die Klebstoffzusammensetzung stellt auch eine Bindung an Polycarbonat von ausgezeichneter Haltbarkeit dar. Die Unversertheit der Bindung und die optische Klarheit werden auch nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur nach dem Aussetzen an derartige Bedingungen beibehalten. Die Klebstoffzusammensetzung ist nicht korrosiv und besonders gut zur Verwendung in korrodierbare Oberflächen aufweisenden Gegenständen wie Gegenstände, die zwei Polycarbonatsubstrate einschließen, in welchen eines oder beide Substrate eine Oberflächenbeschichtung wie Aluminium aufweisen, geeignet. Die Klebstoffzusammensetzung weist auch gutes Haftvermögen an Oberflächen wie mit Siliciumcarbid, Siliciumnitrid und Siliciumoxid beschichtete Polycarbonatsubstrate auf. Die Klebstoffzusammensetzung kann in einer Vielfalt von Gegenständen, einschließlich z.B. DVDs, Speicherschaltungen, Vibrationsdämpfern, Kupferschaltkreisen und mehrschichtigen Polycarbonatgegenständen z.B. Fenstern, sowie in allgemeinen Bindungsanwendungen, verwendet werden.
Andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen davon und aus den Ansprüchen ersichtlich.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Polycarbonatgegenstands.
2 ist eine grafische Darstellung von AlogP v. F_H20 (kcal/mol).
1 ist ein Beispiel für einen Polycarbonatgegenstand 10, der ein erstes Polycarbonatsubstrat 12 einschließt, das durch eine Klebstoffzusammensetzung 18 an ein zweites Polycarbonatsubstrat 14 gebunden ist. Der Polycarbonatgegenstand kann eine Vielfalt an Formen annehmen, einschließlich diejenigen eines optischen Aufzeichnungsmediums wie z.B. einer Digital Versatile Disc (DVD), z.B. DVD, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM, DVD-Audio, DVR und DVD-Hybriden. Die Formate für DVDs wurden durch ein Industriekonsortium (ECMA, Executive Committee of DVD Consortium as ECMA/TC 31/97/2, Genf Schweiz, Januar 1997) definiert. DVDs können in DVD-ROMs, die ausschließlich der Wiedergabe dienen, DVD-RAMs, die zur Datenspeicherung verwendet werden können, und DVD-Rs, die einmal beschreibbar sind (einmal beschreibbar, vielmal lesbar) unterteilt werden. Der Begriff „DVR" ist eine Abkürzung für „Digital Video Recordable" Disc. Unter Verwendung eines Lichtstrahls (Lichtstrahlung) können Informationen von der DVR ausgelesen und/oder Informationen auf eine DVR aufgezeichnet werden.
Das Polycarbonatsubstrat des Gegenstands kann in einer Vielfalt von Abmessungen und Gestalten, einschließlich z.B. einer Scheibe vorliegen und in das Polycarbonatsubstrat gegossene Daten einschließen. Nützliche Polycarbonatsubstrate können auch eine wie in 1 dargestellte anorganische Oberflächenschicht 16 einschließen. Die anorganische Oberflächenschicht kann z.B. Metall (z.B. Aluminium, Silber, Messing, Gold, eine Goldlegierung, Kupfer, eine Kupfer-Zink-Legierung, eine Kupfer-Aluminium-Legierung, eine Legierung, die Aluminium und ein hitzebeständiges Metall, z.B. Molybdän, Tantal, Kobalt, Chrom, Titan und Platin einschließt), Si_nX_m, wobei X Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoff ist und Σ(n + m) die Wertigkeitsanforderungen von Si und X erfüllt (z.B. Siliciumoxid und Siliciumcarbid) und Kombinationen davon einschließen. Die anorganische Oberflächenschicht kann halbtransparent sein, d.h. sie weist ein Reflektionsvermögen von 18 bis 30%, wie gemessen gemäß dem ECMA-Standardreflektionstestverfahren für DVD-ROM mit 210 mm, auf. Gold, Siliciumoxid und Siliciumcarbid sind Beispiele für Verbindungen, die zum Bilden halbtransparenter Schichten auf Polycarbonatsubstraten verwendet werden.
Beispiele für im Handel erhältliche Polycarbonatsubstrate schließen die in DVDs verwendeten Polycarbonatscheiben ein. Die scheibenförmigen Substrate können ein mittiges Loch aufweisen, das zum Zentrieren der daraus zusammengebauten DVDs in einer Aufzeichnungs- oder Abspielstation nützlich ist. Die scheibenförmigen Substrate können einen Außendurchmesser von 50 bis 360 mm, einen Innendurchmesser von 5 bis 35 mm und eine Dicke zwischen 0,25 und 1,0 mm einschließen.
Die Klebstoffzusammensetzung ist zum Beibehalten des Haftvermögens an den vorstehend beschriebenen Polycarbonatsubstraten unter längeren Bedingungen hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur formuliert. Insbesondere kann die Klebstoffzusammensetzung zwei derartige Polycarbonatsubstrate in fixierter Beziehung zueinander halten, während und nachdem sie dem beschleunigten Alterungstestverfahren II (vorzugsweise nach Aussetzen einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für eine Dauer von 16 Stunden, stärker bevorzugt nach Aussetzen diesen Bedingungen nach 100 Stunden, besonders bevorzugt nach Aussetzen diesen Bedingungen für 1000 Stunden) unterzogen wurden. Die Klebstoffzusammensetzung ist auch derart formuliert, dass der daraus hergestellte gebundene Gegenstand nach dem Aussetzen den vorstehend erwähnten Bedingungen im Wesentlichen frei von Ablösung ist. „Im Wesentlichen frei von Ablösung" bedeutet, dass bis zu dem Ausmaß, dass Klebstoffversagen an der Substrat-/Klebstoffgrenzfläche, Bindekraftversagen der Klebstoffzusammensetzung oder eine Kombination davon vorliegt, der gebundene Gegenstand für seinen beabsichtigten Zweck verwendbar bleibt. Mit Bezug auf eine DVD z.B. zu dem Ausmaß, dass eine Ablösung vorliegt, bewahrt die Scheibe ihre Datenspeicher- und Lesefunktionen (d.h. die Scheibe kann durch einen optischen Leser gelesen werden).
Vorzugsweise ist die Klebstoffzusammensetzung derart formuliert, dass, wenn sie bei einem gebundenen Gegenstand, wie einem optischen Aufzeichnungsmedium z.B. einer DVD, eingesetzt wird, der Gegenstand z.B. durch einen DVD200MG-Datenanalysator (C.D. Associates Inc., Irvine, CA) gemäß dem im nachstehenden Abschnitt der Beispiele dargestellten DVD-Leistungstestverfahren gelesen werden kann, nachdem der Gegenstand einer 85%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für eine Dauer von 16 Stunden ausgesetzt wurde, stärker bevorzugt nach Aussetzen diesen Bedingungen für 100 Stunden, besonders bevorzugt nach Aussetzen an diese Bedingungen für 1000 Stunden.
Die Klebstoffzusammensetzung ist auch vorzugsweise nicht korrosiv, sodass, wenn die Zusammensetzung an ein oder mehrere Substrate geklebt wird, die korrosive Oberflächen, z.B. Metalloberflächenschichten, einschließen, der gebundene Gegenstand nach Aussetzen längeren Bedingungen von hoher Feuchtigkeit und hoher Temperatur im Wesentlichen frei von Korrosion und Ablösung ist. Korrosion kann im gebundenen Gegenstand durch Betrachten des Gegenstands mit dem menschlichen Auge unter normalen Lichtverhältnissen, einschließlich Lenken eines Lichts derart, dass es durch das Substrat in Bereiche, in welchen die Korrosion aufgetreten ist, läuft, erfasst werden. Korrosion liegt in Bereichen vor, die scheinbar eine Abwesenheit von korrodierbarer Schicht aufweisen, wo vorher die korrodierbare Schicht auf dem Gegenstand vorlag. „Im Wesentlichen frei von Korrosion" bedeutet, dass Korrosion in dem Ausmaß vorliegt, in welchem der Gegenstand für seinen beabsichtigten Zweck verwendbar bleibt. Vorzugsweise ist der gebundene Gegenstand nach dem Aussetzen einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für eine Dauer von 16 Stunden, stärker bevorzugt nach Aussetzen diesen Bedingungen für 1000 Stunden im Wesentlichen frei von Korrosion.
Die Klebstoffzusammensetzung ist vorzugsweise auch optisch klar, wenn sie mit dem menschlichen Auge unter normalen Lichtverhältnissen betrachtet wird. Vorzugsweise weist die Klebstoffzusammensetzung bei 650 nm und bei einer Beschichtungsdicke von weniger als 60 µm eine mindestens 90%ige Durchlässigkeit auf und bewahrt ihre optische Klarheit nach dem Aussetzen den vorstehend erwähnten Bedingungen. Es ist bevorzugt, dass die Klebstoffzusammensetzung frei von Trübung ist, d.h. das Weißwerden eines ursprünglichen klaren Klebstoffs, wie mit dem Auge unter Standardlichtverhältnissen betrachtet, was die optische Klarheit der Klebstoffzusammensetzung und deshalb das Vermögen, dass ein damit hergestellter Gegenstand wie vorgesehen funktioniert, beeinträchtigen kann. Es ist auch bevorzugt, dass die Klebstoffzusammensetzung frei von Blasen d.h. gasförmigen Einschlüssen ist, welche die optische Klarheit der Klebstoffzusammensetzung und das Vermögen, dass ein damit hergestellter Gegenstand wie vorgesehen funktioniert, beeinträchtigen kann. Die Klebstoffzusammensetzung kann derart formuliert sein, dass sie nach Aussetzen extremen Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen optische Klarheit aufweist.
Die Klebstoffzusammensetzung kann auch derart formuliert sein, dass einem damit gebundenen Gegenstand zusätzliche Steifigkeit, vorzugsweise ausreichende Steifigkeit, um den Gegenstand für seinen vorgesehenen Zweck geeignet zu machen, verliehen wird. Ein Maß für das Vermögen der Klebstoffzusammensetzung, das Haftvermögen an einem Substrat zu bewahren und einem damit gebundenen Gegenstand ausreichende Steifigkeit zu verleihen, um den Gegenstand für seinen vorgesehenen Zweck geeignet zu machen, ist sein Speichermodul(G'). Vorzugsweise weist die Klebstoffzusammensetzung ein Speichermodul bei Raumtemperatur von mindestens 2 × 10⁵ Pascal (Pa) auf, wenn er gemäß dem Speichermodultestverfahren gemessen wird.
Die Klebstoffzusammensetzung schließt einen Polymerklebstoff ein, der das Reaktionsprodukt eines N-Vinyl enthaltenden Monomers (vorzugsweise mindestens 30 Gewichtsteile, stärker bevorzugt mindestens 33 Gewichtsteile, stärker bevorzugt 33 Gewichtsteile bis 50 Gewichtsteile), eines Acrylsäureestermonomers eines nicht-tertiären Alkohols mit einer 4 bis 20 Kohlenstoffatome umfassende Alkylgruppe und gegebenenfalls eines monoethylenisch ungesättigten modulverstärkenden Monomers mit einem Homopolymer, dessen Glasübergangstemperatur (T_g) größer als 10°C (stärker bevorzugt größer als 25°C) ist, eines substituierten Acrylamids, eines Initiators, eines Vernetzungsmittels, eines Kettenübertragungsmittels und Kombinationen davon einschließt. Werden zwei Polycarbonate aneinander gebunden oder wird ein erstes metallisiertes Polycarbonatsubstrat an ein zweites Polycarbonatsubstrat geklebt, besteht der Polymerklebstoff vorzugsweise aus dem Reaktionsprodukt von mindestens 33 Gewichtsteilen N-Vinyl enthaltendem Monomer, des Acrylsäureestermonomers und eines Photoinitiators. Wird ein erstes metallisiertes Polycarbonatsubstrat an ein zweites mit einer anorganischen Oberfläche beschichtetes Polycarbonatsubstrat geklebt, besteht der Polymerklebstoff vorzugsweise aus dem Reaktionsprodukt von mindestens 30 Gewichtsteilen N-Vinyl enthaltendem Monomer, des Acrylsäureestermonomers und eines Photoinitiator.
Das N-Vinyl enthaltende Monomer weist vorzugsweise einen AlogP-Wert (d.h. der Log des Wasser-Oktanol-Verteilungskoeffizienten) auf, der weniger als 1,0, vorzugsweise 0,00 ≤ AlogP ≤ 1,0 beträgt. Bevorzugte N-Vinyl enthaltende Monomere schließen N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylimidazol ein.
Das Acrylsäureestermonomer weist vorzugsweise einen AlogP-Wert auf, der größer als 1,0 ist. Das bevorzugte Acrylsäureestermonomer ist ein monofunktionelles Acrylsäureestermonomer eines nicht-tertiären Alkylalkohols mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen (vorzugsweise 4 bis 18 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt 4 bis 14 Kohlenstoffatomen), dessen Homopolymer eine T_g von weniger als 0°C (vorzugsweise weniger als –20°C) aufweist. Eingeschlossen in dieser Gruppe von Acrylsäureestermonomeren sind 2-Methylbutylacrylat, Isooctylacrylat, 4-Methyl-2-pentylacrylat, Isoamylacrylat, sec-Butylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Isononylacrylat, Isodecylacrylat, Isodecylmethacrylat, n-Decylacrylat, Laurylacrylat, n-Octylacrylat, n-Hexylacrylat, Butylacrylat, Octadecylacrylat und Kombinationen davon.
Das monoethylenisch ungesättigte Monomer mit einer T_g des Homopolymers von größer als 10°C (vorzugsweise größer als 25°C) ist vorzugsweise für die Verstärkung (d.h. Erhöhung) des Moduls der Klebstoffzusammensetzung geeignet. Beispiele für geeignete monoethylenisch ungesättigte Monomere mit einer T_g des Homopolymers von größer als 10°C schließen monofunktionell ungesättigte Monomere ein. Beispiele für derartige Monomere schließen Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Vinylacetat, Vinylpropionat, 2-(Phenoxy)ethylacrylat oder Methacrylat und Kombinationen davon ein. Nichtpolare Monomere wie Isobornylacrylat können ebenfalls verwendet werden.
Beispiele für geeignete substituierte Acrylamide schließen t-Butylacrylamid und Diacetonacrylamid ein.
Vorzugsweise beträgt die Menge an in der Reaktion zum Herstellen des Polymerklebstoffs eingeschlossenem substituierten Acrylamid 0 bis 9 Gewichtsteile auf der Basis von 100 Teilen Polymerklebstoff.
Das Monomergemisch kann durch verschiedene herkömmliche radikalische entweder durch Wärme oder Strahlung initiierte Polymerisationsverfahren polymerisiert werden, einschließlich z.B. Lösungsmittelpolymerisation, Emulsionspolymerisation, Blockpolymerisation und Strahlungspolymerisation, einschließlich Verfahren unter Verwendung von Ultraviolettlicht, Elektronenstrahlbestrahlung und Gammabestrahlung.
Lösungsmittelpolymerisation bedeutet das Kombinieren der Monomerbestandteile zusammen mit einem geeigneten inerten organischen Lösungsmittel und einem radikalischen copolymerisierbaren Vernetzungsmittel in einem Reaktionsgefäß. Nachdem das Monomergemisch in das Reaktionsgefäß geladen ist, wird eine konzentrierte Lösung an thermisch radikalischem Initiator zugesetzt. Das Reaktionsgefäß wird dann zum Erzeugen einer inerten Atmosphäre mit Stickstoff gespült. Sobald es gespült ist, wird das Reaktionsgefäß versiegelt und die Lösung innerhalb des Gefäßes auf die Aktivierungstemperatur des Initiators erwärmt. Das Gemisch wird während des Verlaufs der Polymerisationsreaktion gerührt, um die Klebstoffzusammensetzung herzustellen. Lösungsmittelpolymerisation ist auf dem Fachgebiet bekannt und in verschiedenen Quellen wie in der US-Patentschrift Nr. Re 24,906 (Ulrich) und 4,554,324 (Husmann et al.) beschrieben.
Emulsionspolymerisation ist ebenfalls in der US-Patentschrift Nr. Re 24,906 beschrieben, wobei die Monomere zu destilliertem Wasser mit einem Emulsionsmittel und geeigneten Initiatoren in einem Reaktionsgefäß zugesetzt, mit Stickstoff gereinigt und typischerweise auf eine Temperatur im Bereich von 25 bis 80°C erwärmt werden, bis die Reaktion abgeschlossen ist.
Die Klebstoffzusammensetzung kann auch durch Blockpolymerisationsverfahren hergestellt werden, in welchen die die Monomere und einen radikalischen Initiator enthaltende Klebstoffzusammensetzung auf ein flaches Substrat wie einen Polymerfilm aufgetragen wird und einer Energiequelle in einer Atmosphäre mit wenig Sauerstoff, d.h. weniger als 1000 Parts per Million (ppm), und vorzugsweise weniger als 500 ppm, ausgesetzt wird, bis die Polymerisation im Wesentlichen abgeschlossen ist.
Alternativ dazu kann eine ausreichend sauerstofffreie Atmosphäre durch Einschließen der Zusammensetzung z.B. mit einem Polymerfilm oder Einhüllen der Zusammensetzung in ein Verpackungsmaterial, z.B. einem Beutel, bereitgestellt werden. In einer Ausführungsform kann der Film vor der Polymerisation über der aufgetragenen Klebstoffzusammensetzung angeordnet werden. In einer anderen Ausführungsform wird die Klebstoffzusammensetzung in Beutel, die gegebenenfalls versiegelt werden können, angeordnet und dann zum Bilden des Klebstoffs Energie wie Wärme oder Ultraviolettstrahlung ausgesetzt.
Das bevorzugte Polymerisationsverfahren schließt eine zweistufige radikalische Polymerisation des Monomergemischs mit 100% Feststoffen ein. Im ersten Schritt werden die Monomere mit niedriger Viskosität in geeigneten Verhältnissen gemischt, und ein Initiator wird dem Gemisch zugesetzt. Das Gemisch wird zum Entfernen von gelöstem Sauerstoff mit Stickstoff gespült. Die Zusammensetzung wird teilweise polymerisiert, um einen Sirup mit mäßiger Viskosität herzustellen, der leicht aufgetragen werden kann. Weiterer Initiator und gegebenenfalls ein Vernetzungsmittel, ein zusätzliches Monomer und Kombinationen davon werden dem Sirup zugesetzt. Der Sirup wird dann (unter Ausschluss von Sauerstoff) mit einer gewünschten Dicke aufgetragen.
Während oder nach dem Beschichtungsverfahren wird der Sirup weiter Energie ausgesetzt, um die Polymerisation und Vernetzung der Klebstoffzusammensetzung abzuschließen. Die radikalische Polymerisation wird vorzugsweise durch Ultraviolettlichtbestrahlung durchgeführt.
Polymerisationsverfahren können auch Wärmebestrahlung einsetzen. Die Zusammensetzung schließt einen Wärmeinitiator ein und kann auf einen mit Trennmittel beschichteten Film aufgetragen und mit einem zweiten mit Trennmittel beschichteten Film bedeckt werden. Die Zusammensetzung wird dann in ein Wärmeübertragungsfluid gegeben und auf eine ausreichende Temperatur zum Bewirken der Polymerisation erwärmt.
Nützliche radikalische Initiatoren schließen wärme- und photoaktive Initiatoren ein. Der verwendete Initiatortyp hängt vom Polymerisationsverfahren ab. Vorzugsweise ist der Initiator ein Photoinitiator und kann durch UV-Bestrahlung, z.B. bei Wellenlängen von 250 nm bis 450 nm, stärker bevorzugt bei 351 nm aktiviert werden. Nützliche Photoinitiatoren schließen z.B. Benzoinether wie Benzoinmethylether und Benzoinisopropylether, substituierte Benzoinether wie Anisoinmethylether, substituierte Acetophenone wie 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon und substituierte Alphaketole wie 2-Methyl-2-hydroxypropiophenon ein. Beispiele für im Handel erhältliche Photoinitiatoren schließen Irgacure^TM 819 und Darocur^TM 1173 (beide erhältlich von Ciba-Geigy Corp., Haxthorne, NY), Lucirin^TM TPO (erhältlich von BASF, Parsippany, NJ) und Irgacure^TM 651, das von Ciba-Geigy Corporation erhältlich ist und von dem angenommen wird, dass es 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-on ist, ein. Auch sind copolymere Photoinitiatoren nützlich.
Beispiele für geeignete Wärmeinitiatoren schließen Peroxide wie Benzoylperoxid, Dibenzoylperoxid, Dilaurylperoxid, Cyclohexanperoxid, Methylethylketonperoxid, Hydroperoxide, z.B. tert-Butylhydroperoxid und Cumolhydroperoxid, Dicyclohexylperoxydicarbonat, 2,2,-Azobis(isobutyronitril) und t-Butylperbenzoat ein. Beispiele für im Handel erhältliche Wärmeinitiatoren schließen Initiatoren, erhältlich von DuPont Specialty Chemical (Wilmington, DE) unter der Markenbezeichnung VAZO^TM, einschließlich VAZO^TM 64 (2,2-Azobis(isobutyronitril)) und VAZO^TM 52 und Lucidol^TM 70 von Elf Atochem North America, Philadelphia, PA, ein.
Der Initiator wird in einer Menge verwendet, die zum Erleichtern der Polymerisation der Monomere wirksam ist, und die Menge variiert z.B. je nach Initiatortyp, Molekulargewicht des Initiators, beabsichtigter Anwendung, erhaltener Klebstoffzusammensetzung und Polymerisationsverfahren. Der Initiator kann in Mengen von 0,001 Gewichtsteilen bis 5 Gewichtsteilen auf der Basis von 100 Teilen Polymerklebstoff verwendet werden. Bevorzugte Mengen liegen im Bereich von 0,05 Gewichtsteilen bis 3 Gewichtsteilen.
Die Klebstoffzusammensetzung kann zum Erzielen eines gewünschten Speichermoduls vernetzt werden, obwohl die Klebstoffzusammensetzung vorzugsweise das gewünschte Speichermodul in Abwesenheit eines Vernetzungsmittels aufweist. Die Vernetzung kann ohne Vernetzungsmittel durch Verwendung hochenergetischer elektromagnetischer Bestrahlung wie Gamma- oder Elektronenstrahlbestrahlung erzielt werden. Zudem kann ein Vernetzungsmittel oder eine Kombination von Vernetzungsmitteln dem Gemisch aus polymerisierbaren Monomeren zum Erleichtern der Vernetzung und zum Erzielen des gewünschten Speichermoduls für die Klebstoffzusammensetzung zugesetzt werden. Der Vernetzungsgrad in der Klebstoffzusammensetzung kann derart sein, dass der Gelanteil der Klebstoffzusammensetzung mindestens 95% beträgt.
Nützliche Vernetzungsmittel zur Strahlungsaushärtung schließen multifunktionelle Acrylate, wie diejenigen in der US-Patentschrift Nr. 4,379,201 (Heilmann et al.) beschrieben sind, die 1,6-Hexandioldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, 1,2-Ethylenglycoldiacrylat, Pentaerythritoltetracrylat, 1,12-Dodecanoldiacrylat und Kombinationen davon einschließen, und copolymerisierbare aromatische Ketoncomonomere, wie diejenigen, offenbart in der US-Patentschrift Nr. 4,737,559 (Kellen et al.) ein. Verschiedene andere Vernetzungsmittel mit unterschiedlichen Molekulargewichten zwischen der (Meth)acrylat-Funktionalität wären ebenfalls nützlich. Geeignete Ultraviolettlichtquellen sind z.B. Mitteldruckquecksilberlampen und Ultraviolettschwarzlicht.
Wird ein Vernetzungsmittel verwendet, liegt das Vernetzungsmittel im Allgemeinen in einer Menge von 0,01 bis 0,50 Gewichtsteilen auf der Basis von 100 Teilen Polymerklebstoff, vorzugsweise 0,05 Gewichtsteilen bis 0,3 Gewichtsteilen Vernetzungsmittel vor.
Bevorzugte Kettenübertragungsmittel weisen eine nicht-korrosive Wirkung auf die metallisierte Oberfläche eines Polycarbonatsubstrats auf und sind vor der Polymerisation im Monomergemisch löslich. Beispiele für geeignete Kettenübertragungsmittel schließen Triethylsilan und Mercaptane ein.
Die Klebstoffzusammensetzung liegt vorzugsweise in Form einer Schicht aus aushärtbarer Flüssigkeit oder eines Films (z.B. eines Haftklebstofffilms) auf der Oberfläche des Substrats vor. Die Dicke der Klebstoffbeschichtung ist ausreichend, um die Polycarbonatsubstrate durch die Klebstoffzusammensetzung aneinander binden zu lassen. Die Dicke der Klebstoffbeschichtung kann je nach Anwendung variieren. Zum Beispiel beträgt die Beschichtung für DVDs vorzugsweise 50 µm bis 75 µm, stärker bevorzugt 55 µm bis 65 µm.
Die Klebstoffzusammensetzung kann auf eine mit Trennmittel behandelte Oberfläche, z.B. eine Trennlage aufgetragen und dann auf eine Oberfläche eines Poly carbonatsubstrats laminiert werden. Alternativ dazu kann die Klebstoffzusammensetzung direkt auf eine Oberfläche des Polycarbonatsubstrats aufgebracht werden, gefolgt von Polymerisation der Klebstoffzusammensetzung, und gegebenenfalls kann eine mit Trennmittel behandelte Oberfläche dann an die Klebstoffzusammensetzung laminiert werden. Wird die Klebstoffzusammensetzung in Form eines Films bereitgestellt, ist er vorzugsweise zwischen zwei Trennlagen eingelegt, in welchen eine der Trennlagen eine Trennmittelbeschichtung aufweist, die einen geringeren Haftungsgrad am Klebstofffilm in Bezug auf die Trennbeschichtung der zweiten Trennlage aufweist. Beispiele für nützliche im Handel erhältliche mit Polyethylenterephthalat (PET) kaschierte Silicontrennmittelverbindungen behandelte Trennlagen schließen mit Silicon behandelte PET-Trennlagen, erhältlich unter den Markenbezeichnungen P-10 und T-50 von CPFilms, Martinsville, Va, ein.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Polycarbonatsubstraten kann eine Vielfalt an Substraten, durch die Klebstoffzusammensetzung aneinander gebunden werden, einschließlich z.B. Ethylenvinylacetat, PET, orientiertes Polypropylen, Glas und Kombinationen davon. Vorzugsweise ist die Klebstoffzusammensetzung zum Beibehalten des Haftvermögens an zwei Substraten eines gebundenen Gegenstands formuliert, in welchem die Substrate Ethylenvinylacetat, PET, orientiertes Polypropylen, Glas und Kombinationen davon sind, nachdem der gebundene Gegenstand für sechzehn Stunden bei 85°C und einer 85%igen relativen Feuchtigkeit gealtert wurde.
Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele weiter beschrieben. Alle in den Beispielen angegebenen Teile, Verhältnisse, Prozentanteile und Mengen betreffen das Gewicht, wenn nicht anders spezifiziert.
BEISPIELE
Testverfahren
In den Beispielen verwendete Testverfahren schließen Folgendes ein.
Beschleunigtes Alterungstestverfahren I
Eine Probe wird bei 80°C und 90%iger relativer Feuchtigkeit für 16 Stunden in einen Ofen gegeben. Nach Abschluss des Alterungszyklus wird die Probe bei Testtemperaturen und während und nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur visuell auf Trübung, Blasen, Nadellöcher, Korrosion und Ablösung geprüft.
Blasen werden aufgezeichnet, falls ein gasförmiger Einschluss innerhalb der Klebemasse vorliegt.
Nadellöcher werden aufgezeichnet, falls sehr kleine Bereiche in der Reflektionsschicht vorliegen, die für sichtbares Licht durchlässig sind. Diese liegen oft in der fabrikneuen Reflektionsschicht vor (d.h. vor der Gegenwart der Klebstoffzusammensetzung). Es kann zum Betrachten der Nadellöcher notwendig sein, die reflektierende Schicht zu beleuchten oder sie von hinten zu beleuchten.
Korrosion wird aufgezeichnet, wenn Bereiche in der reflektierenden Schicht vorliegen, die für sichtbares Licht durchlässig sind. Die Korrosionsbereiche weisen anfänglich eine größere Größe als die Nadellöcher auf und vergrößern sich weiter, was häufig zum vollständigen Verschwinden der reflektierenden Schicht einer gebundenen Anordnung führt.
Ablösung tritt auf, wenn sich die Klebstoffzusammensetzung von einem oder mehreren der Substrate löst.
Beschleunigtes Alterungstestverfahren II
Eine Probe wird bei 95%iger relativer Feuchtigkeit in einen Ofen gegeben, wo sie sechs Zyklen unterzogen wird, in welchen jeder Zyklus das Erhöhen der Ofentemperatur von 25 +/–3°C auf 40 +/–2°C und dann Halten der Ofentemperatur bei 40 +/–2°C für eine Dauer von 12 Stunden, gefolgt von Absenken der Ofentemperatur von 40 +/–2°C auf 25 +/–3°C und dann Halten der Ofentemperatur bei 25 +/–3°C für eine Dauer von 12 Stunden einschließt. Nach Abschluss der sechs Alterungstestzyklen, wird die Probe bei Testtemperatur und während und nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur auf Trübung, Blasen, Nadellöcher, Korrosion und Ablösung geprüft.
90°-Abziehfestigkeitstestverfahren
Die Abziehfestigkeit der Klebstoffzusammensetzung wird wie folgt gemessen. Ein an einer Trennschicht bereitgestellter Klebstofffilm wird durch Entfernung der Trennschicht, um die Klebstoffzusammensetzung freizulegen, präpariert. Ein Stück Aluminiumfolie mit 0,05 mm (2 mil) wird auf der freigelegten Klebstoffoberfläche angeordnet. Unter Verwendung einer Kunststoffquetschwalze mit 102 mm × 51 mm (4'' × 2'') wird die Aluminiumfolie durch Aufbringen mit Handdruck an den Klebstoff geklebt, während sichergestellt wird, dass keine Luftblasen oder Falten in den Testprüfkörper eingebracht sind. Die übrige freigelegte Klebstoffoberfläche wird dann an ein sauberes, trockenes Stück der Testoberfläche (1,3 cm breit) geklebt. Die Abziehfestigkeitsmessungen werden unter Verwendung eines 90°-Abziehmodus bei 30,5 cm/Min. durchgeführt.
180°-Abziehfestigkeitstestverfahren
Die Abziehfestigkeit der Klebstoffzusammensetzung wird gemäß ASTM D3330-90 (erneut genehmigt 1994) Testverfahren B, gemessen. Kurz gesagt wird ein auf einer Trennlage bereitgestellter Klebstofffilm durch Entfernen der Trennlage zum Freilegen der Klebstoffzusammensetzung präpariert. Ein Stück Aluminiumfolie mit 0,05 mm (2 mil) wird auf der freigelegten Klebstoffoberfläche angeordnet. Unter Verwendung einer Kunststoffquetschwalze mit 102 mm × 51 mm (4'' × 2'') wird die Aluminiumfolie auf den Klebstoff durch Aufbringen mit Handdruck geklebt, während sichergestellt wird, dass keine Luftblasen oder Falten in den Testprüfkörper eingebracht sind. Die übrige freigelegte Klebstoffoberfläche wird dann an ein sauberes, trockenes Stück der Testoberfläche (1,3 cm breit) geklebt. Die Abziehfestigkeitsmessungen werden dann unter Verwendung eines 180°-Abziehmodus bei 30,5 cm/Min. durchgeführt.
Spaltungstestverfahren
Auf die ungebundene Oberfläche einer zwei durch eine Klebstoffzusammensetzung miteinander verbundene Polycarbonat-DVD-Substrate einschließenden Probe wurde ein kreisförmiger Bereich mit einem Durchmesser von 2,5 cm mit einem mit Toluol behandelten Baumwolllappen abgerieben. Diese Behandlung führte zu Lösungsmittelangriff an der ungebundenen Seite der gebundenen Anordnung. Ein Stück Band des Typs 3M^TM Scotch^TM 851 (Minnesota Mining and Manufacturing (3M Company), St. Paul, MN) wurde an die vertikale Oberfläche der Anordnung und in der Nähe des mit Lösungsmittel behandelten Bereichs aufgeklebt, wobei sich das Band über und hinter die horizontale Ebene der Bindungsanordnung erstreckte. Etwa 2,5 Gramm Flüssigklebstoff des Typs Scotch-Weld DP-420 (3M Company) wurde auf den mit Band eingedämmten lösungsmittelbehandelten Bereich der gebundenen Anordnung verteilt und mit einem Holzspatel ausgebreitet. Eine T-Mutter aus Stahl (0,79 cm (5/16'')) 18 mit internationalem Gewinde, Zylinderhöhe von 1,6 cm (5/8'')) wurde auf dem Flüssigklebstoff des Typs Scotch-Weld DP- 420 angeordnet und derart positioniert, dass die Kante der T-Mutter aus Stahl mit der Kante der gebundenen Anord nung zusammenfiel. Zusätzlicher Flüssigklebstoff des Typs Scotch-Weld DP-420 wurde verteilt, um den Kragenbereich der T-Mutter aus Stahl vollständig abzudecken. Man ließ die Anordnung für eine Dauer von vier Stunden aushärten, wonach eine zweite T-Mutteranordnung auf der zweiten ungebundenen horizontalen Oberfläche der gebundenen Anordnung in ähnlicher Weise befestigt wurde. Man ließ den Spaltungstestprüfkörper dann für eine Dauer von 16 Stunden stehen, um den Klebstoff vom Typ Scotch-Weld DP-420 vollständig aushärten zu lassen. Ein Gewindebolzen mit einer Länge von 5,1 cm (2 Zoll) wurde dann in jede der T-Muttern aus Stahl geschraubt. Die Bolzen wurden in die zwei gegenüberliegenden Klemmbacken eines Instrons befestigt, sodass die gebundene Anordnung einer Kraft senkrecht zu ihrer Bindungslinie unterzogen wurde. Die Verbindung wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,254 cm/Min. gespannt, und die erforderliche Kraft zum Initiieren der Trennung der Bindungsanordnung, wie in lbs an Kraft zu initiierter Spaltung gemessen, wird als die Spaltungsfestigkeit der Bindungsanordnung aufgezeichnet.
Testverfahren für Speichermodul (G')
Ein Klebstofffilm mit einer Dicke von etwa 2 mm wurde durch Aufeinanderschichten von 40 Schichten aus einem Klebstofffilm mit einer Dicke von 50 µm und Ausstanzen einer Scheibe mit 8 mm aus dem Klebeband hergestellt. Die Probe wurde in einem Rheologieanalysator (im Handel unter der Markenbezeichnung „Dynamic RDA IP" von Rheometric Scientific, Inc., Piscataway, N.J. erhältlich) angeordnet, und Messungen wurden im Parallelplattenmodus bei einer Frequenz von 6, 28 Radiant/Sek. und einer Spannung von 0,5% durchgeführt. Die Temperatur wurde über einen vorbestimmten Temperaturbereich mit einer Geschwindigkeit von 5°C/Min. abgetastet, wobei alle 20 Sekunden Datenaufzeichnungen in Pascal (Pa) erfolgten. Die Werte für den Speichermodul (G') bei –30°C, 23°C und 80°C wurden in Pa angegeben.
Verfahren zum Testen der optischen Klarheit
Die optische Klarheit wird unter Verwendung einer auf einem Spektrophotometer (im Handel erhältlich von BYK Gardner, Columbia, MD unter der Markenbezeichnung Gardner BYK Color TCS Plus) befestigten Übertragungsapparatur bestimmt. Das Spektrophotometer schließt eine Software ein, die Spektraldaten bei Intervallen von 10 nm von 380 bis 720 nm erhalten kann.
Die Probe wurde durch Ausschneiden einer Klebstoffprobe mit 40 mm × 40 mm aus einem Klebstofffilm mit einer Dicke von 50 µm, die zwischen einer Trennschicht des Typs T-50 mit einer Polyethylenterephthalat(PET)-Verstärkung mit einer Dicke von 50 µm, beschichtet mit einer Silicontrennzusammensetzung (CPFilms, Martinsville, Va) und einer Trennlage des Typs P-10 mit einer 50 µm dicken PET-Verstärkung, beschichtet mit einer Silicontrennzusammensetzung (CPFilms) eingeschoben ist, hergestellt. Eine Trennlage wurde abgezogen, wobei die Klebstoffzusammensetzung freigelegt wurde, die dann flach auf eine 3M Infrarotkarte (Type 61) (3M Company) gelegt wurde, die durch Vergrößern der Kartenöffnung derart modifiziert wurde, dass der Durchmesser der Öffnung 25 mm an jeder ihrer vier Seiten betrug. Unter Verwendung einer Handquetschwalze wurde auf die Kanten der Trennlagenseite des Klebstofffilms Druck aufgebracht, um den Klebstoff an die IR-Karte zu kleben. Die zweite Trennlage wurde dann von dem Klebstofffilm abgezogen, und die IR-Karte wurde derart auf die Übertragungsapparateinheit befestigt, dass die mit Klebstoff beschichtete Seite der IR-Karte am weitesten von der einfallenden Strahlungsquelle entfernt war. Die Spektraldaten von 380 nm bis 720 nm wurden dann erhalten und die prozentuale Übertragung bei 650 nm angegeben.
Bestimmung von AlogP und F_H20
AlogP ist ein Parameter, der die hydrophobe Wechselwirkung, d.h. die entsprechende Energie, die zwischen zwei oder mehreren gelösten Stoffen in Wasser und n-Octonal arbeitet, darstellt. AlogP = Σn_ia_i, wobei n_i die Anzahl an Atomen vom Typ i im Molekül ist und a der Beitrag des entsprechenden Atomtyps ist.
F_H20 ist ein Parameter, der die wässrige Auflösung freier Energie unter Verwendung eines Hydrationsschalenmodells darstellt. F_H20 = Σn_iΔf_i, wobei n_i die Anzahl an chemischen Fragmenten in einem Molekül von Interesse ist und f_i die wässrige Unlöslichkeit freier Energie des chemischen Fragments ist.
Die Werte für AlogP und F_H20 wurden für die Moleküle von Interesse unter Verwendung des Softwareprogramms Cerius2 (Version 3.8) QSAR+ (Molecular Simulations Inc.) berechnet. Die Molekularstrukturen wurden mit dem COMPASS-Kraftfeld (Version 98/01) (Molecular Simulations Inc.) optimiert.
Die Werte für AlogP und F_H20 wurden für jedes der folgenden Monomere erhalten und sind in Form des Diagramms von 2 veranschaulicht: NVC, NVP, Dimethylacrylamid (DMA), t-Butylmethacrylamid (t-BMA), Diacetonacrylamid (DAA) (Aldrich, Milwaukee, WI), N-Vinylimidazol (NVI), INA, IOA, EHA und Isobornylacrylat (IBA) (San Esters Corp., New York, NY).
DVD-Leistungstestverfahren
Ein Gegenstand wurde in einen Datenanalysator vom Typ DVD200MG (DC Associates, Inc., Irvine, CA) angeordnet: Das Softwareprogramm wurde aktiviert und der Gegenstand gemäß dem Industriestandard mit dem Titel „DVD Specification for Read Only Disc Pt.I. Physical Specifications, Version 1, Absatz 2.7.3 Random Errors, Aug. 1996", der die Anforderung für die maximale Fehlerrate von P1- Fehlern für eine DVD bereitstellt, analysiert. Eine geringe P1-Fehlerzahl weist im Allgemeinen darauf hin, dass das digitale Übertragungsverfahren gut und die Scheibenqualität gut ist.
Kann der gebundene DVD-Gegenstand durch den Analysator gelesen werden, wird er als den DVD-Leistungstest bestanden betrachtet.
Klebstoffzusammensetzung
Sirupherstellung
16,5 Gramm 2-Ethylhexylacrylat (EHA) (Rohm & Haas, Philadelphia, PA) und 8,5 Gramm N-Vinylcaprolactam (NVC) (International Specialty Products Performance Chemicals, Wayne, NJ) wurden zum Bilden eines Monomergemischs mit einem Monomerverhältnis von 66:34 EHA/NVC kombiniert. Das Monomergemisch wurde mit 0,01 Gramm Irgacure^TM 651 Photoinitiator gemischt. Nach dem Auflösen des Photoinitiators wurde das Gemisch mit Stickstoffgas für eine Dauer von zwei Minuten gespült und dann teilweise mit Ultraviolettlicht photopolymerisiert, bis die Viskosität auf eine Viskosität von mindestens 200 mPas (200 cps) angestiegen war, wie gemessen mit einem Brookfield Viskometer mit einer Spindel Nr. 4 LTV bei 60 Umdrehungen pro Minute. Eine zusätzliche Beladung von 0,04 Gramm Irgacure^TM 651 Photoinitiator wurde dann dem Gemisch zugesetzt, und man ließ es durch Rühren der Zusammensetzung auf einer Walze für eine Dauer von 30 Minuten lösen.
Beschichtungsverfahren A
Der wie vorstehend beschrieben hergestellte Sirup wurde zwischen einer siliconbehandelten T-50-Polyethylenterephthalat(PET)-Trennlage (CPFilms) mit 0,05 mm (2 mil) und einer siliconbehandelten P-10-Trennlage (PET) (CPFilms) mit 0,05 mm unter Verwendung eines Messer- über-Bett-Beschichters und Ziehen der beschichteten Zusammensetzung durch eine Beschichtungsöffnung, die 50 µm größer war, als die kombinierte Dicke der beiden Trennlagen, aufgetragen.
Aushärtungsverfahren A
Eine gemäß dem Beschichtungsverfahren A hergestellte beschichtete Probe wurde unter einer Ultraviolettlichtanordnung, enthaltend vier Schwarzlichtbirnen von Sylvania, für eine Dauer von 4,5 Minuten für eine Energiedosis von 880 Millijoule (NIST) angeordnet, um einen Klebstofffilm mit einer Dicke von etwa 50 µm zu bilden.
Aushärtungsverfahren B
Eine gemäß dem Beschichtungsverfahren A hergestellte beschichtete Probe wurde mit einer Geschwindigkeit von 3 Meter/Min. für eine Dauer von etwa 3 Minuten durch eine W-Bestrahlungskammer befördert, die mit über der Probe befestigten Birnen mit einem Spektralausgang von 300 nm bis 400 nm und einem maximalen Spektralausgang bei 351 einschloss, um einen Klebstofffilm mit einer Dicke von etwa 50 µm zu bilden. Die beschichtete Zusammensetzung wurde mit der P-10-Trennlage als oberste Lage (d.h. die den Birnen direkt ausgesetzte Lage) durch die Kammer befördert. Die gemessene Gesamtenergiedosis betrug 550 Millijoule/cm² (NIST-Einheiten).
Beschichtungs- und Aushärtungsverfahren C
Eine PET-Trennlage wurde von einer ersten Abwickelwalze abgewickelt und über eine freilaufende, ungeheizte Stahlgegendruckwalze mit einem Durchmesser von 25,4 cm befördert. Ein wie vorstehend hergestellter Sirup wurde auf die Trennlage mit einer Beschichtungsmatrize, ähnlich derjenigen, die in 6 von Vesley et al., WO 95/29811, mit dem Titel, „Lamination Process for Coatings" veranschaulicht ist, aufgetragen. Die Matrize war 91,4 cm breit und mit einem Messingbeilagblech mit 0,15 mm mit einer Länge von 63,5 cm, einer Konvergenz von 0,254 mm einem Überbiss von 0,076 mm, einer Beschichtungsführungsfläche L1 von 12,7 mm, einer Vakuumführungsfläche von 12,7 mm und einem Matrizenangriffswinkel A2 von 90° konfiguriert. Vakuum wurde während der Beschichtung angelegt. Nachdem die Beschichtung auf die erste Trennlage aufgebracht war, wurde eine zweite PET-Trennlage von einer zweiten Abwickelwalze abgewickelt und um eine luftdruckgesinterte Metalllaminierstange mit einem Durchmesser von 2,54 cm bei einem Luftdruck im Bereich von 1,4 bis 4,5 bar befördert, wo sie an die beschichtete Seite der ersten Trennlage gemäß dem in Vesley et al., PCT International, Anmeldung Nr. WO 95/29766 mit dem Titel „Precision Coating Process for Preparing Polymerizable Films" beschriebenen Verfahren laminiert wurde, um eine ungehärtete Laminatkonstruktion zu bilden.
Die ungehärtete Laminatkonstruktion wurde durch Befördern der Konstruktion unter einer Reihe an Fluoreszenzschwarzlichtlampen ausgehärtet, um einen Klebstofffilm mit 50 µm zu bilden. Die Laminatkonstruktion wurde einer Gesamtenergie (NIST-Einheiten) von 2200 Milliwatt/cm² ausgesetzt.
Beispiel 1
Eine Klebstoffzusammensetzung wurde wie folgt hergestellt: Sirup wurde gemäß dem vorstehend dargelegten Sirupherstellungsverfahren hergestellt, außer dass die Monomere und das Monomerverhältnis des Polymerklebstoffs 66/34 Isooctylacrylat (IOA)/N-Vinylcaprolactam (NVC) war. Der Sirup wurde dann gemäß dem Beschichtungsverfahren A aufgetragen und gemäß dem Aushärtungsverfahren B ausgehärtet, um einen Klebstofffilm mit einer Dicke von 50 µm zu bilden.
Zu testende gebundene Gegenstände wurden dann wie folgt unter Verwendung von ersten und zweiten Polycarbonatsubstraten mit einem Durchmesser von 120 mm, einer Dicke von 0,6 mm und mit einem Mittelloch mit einem Durchmesser von 15 mm hergestellt. Der Klebstofffilm wurde an das erste Polycarbonatsubstrat (in Tabelle 1 mit „C" bezeichnet) durch Befördern des Klebstofffilms und des ersten Polycarbonatsubstrats durch einen Bindungsspalt geklebt, während Druck aufgebracht wurde, wodurch bewirkt wurde, dass der Klebstofffilm auf des erste Substrat übertragen wurde. Das zweite Polycarbonatsubstrat wurde dann an den das erste Substrat tragende Klebstofffilms geklebt, indem der das Substrat und den zweiten Polycarbonatsubstrat tragende Klebstofffilm durch die Bindungsspaltwalze derart befördert wurde, dass die mit Klebstoff beschichtete Oberfläche des ersten Substrats das zweite Substrat unter Bildung eines gebundenen Gegenstands kontaktierte. Zwei mit Vakuumniederhaltekissen ausgestattete große gegenüberliegende Räder wurden im Bindungsverfahren verwendet.
Beispiele 2, 3 und 5-6
Klebstofffilme und gebundene Gegenstände wurden wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass die Monomere und das Monomerverhältniss der Polymerklebstoffe wie folgt lauteten: 65/35 Isooctylacrylat (IOA)/NVC (Beispiel 2); 64/36 IOA/NVC (Beispiel 3); 65/35 Ethylhexylacrylat (EHA)/NVC (Beispiel 5); 64/36 EHA/NVC (Beispiel 6).
Beispiele 4 und 7-14
Klebstofffilme und gebundene Gegenstände wurden wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass die Monomere und das Monomerverhältnis der Polymerklebstoffe wie folgt lauteten: 60/40 IOA/NVC (Beispiel 4); 62/38 Isononylacrylat (INA) (Nikkon Skokubai Co. Ltd., Osaka, Japan)/NVC (Beispiel 7); 61/39 INA/NVC (Beispiel 8); 60/40 INA/NVC (Beispiel 9); 55/45 INA/NVC (Beispiel 10); 62/38 INA/NVP (Beispiel 11); 61/39 INA/N-Vinylpyrrolidon (NVP) (International Specialty Products) (Beispiel 12); 60/40 INA/NVP (Beispiel 13); 60/40 IOA/Dimethylacrylamid (DMA) (Jarchem Ind., Newark, NJ) (Beispiel 14). Zudem wurden die Zusammensetzungen der Beispiele 4 und 7-14 gemäß Aushärtungsverfahren A anstatt Aushärtungsverfahren B ausgehärtet.
Die gebundenen Gegenstände der Beispiele 1-14 wurden einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden, gemäß dem beschleunigten Alterungstestverfahren I ausgesetzt und dann auf Ablösung geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 15
Ein Klebstofffilm und gebundene Gegenstände wurden wie vorstehend in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass eine Aluminiumlage (in Tabelle 1 als „A1" bezeichnet) auf der Oberfläche des zweiten Polycarbonatsubstrats und die Klebstoffzusammensetzung in Kontakt mit der Aluminiumlage vorlag. Zudem lauteten die Monomere und das Monomerverhältnis der Polymerklebstoffe wie folgt: 68/32 EHA/NVC.
Der gebundene Gegenstand von Beispiel 15 wurde einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden, gemäß dem beschleunigten Alterungstestverfahren I ausgesetzt. Der Gegenstand wurde dann auf Ablösung, Korrosion und Nadellöcher geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 16
Ein Klebstofffilm und ein gebundener Gegenstand wurden wie vorstehend in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass die Monomere und das Monomerverhältnis der Polymerklebstoffe 55/45 INA/NVC waren.
Der gebundene Gegenstand von Beispiel 16 wurde einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C gemäß dem beschleunigten Alterungstestverfahren I ausgesetzt, außer dass die Dauer des Tests 1000 Stunden anstatt 16 Stunden betrug. Der Gegenstand wurde dann auf Ablösung, Korrosion und Nadellöcher geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiele 17 und 18
Gebundene Gegenstände wurden wie vorstehend in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass eine Aluminiumlage auf der Oberfläche des ersten Polycarbonatsubstrats, eine Siliciumdioxidlage (in Tabelle 1 als „ST" bezeichnet) an einer Oberfläche des zweiten Polycarbonatsubstrats und die Klebstoffzusammensetzung in Kontakt mit der Aluminium- und Siliciumdioxidlage vorlag. Zudem lauteten die Monomere und das Monomerverhältnis der Polymerklebstoffe wie folgt: 60/40 INA/NVC (Beispiel 17); 65/35 INA/NVC (Beispiel 18).
Die gebundenen Gegenstände von Beispiel 17 und 18 wurden einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C gemäß dem beschleunigten Alterungstestverfahren I ausgesetzt, außer dass die Dauer des Tests 1000 Stunden anstatt 16 Stunden betrug. Die Gegenstände wurden dann auf Ablösung, Korrosion und Nadellöcher geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiele 19-22
Gebundene Gegenstände wurden wie vorstehend in Beispiel. 1 beschrieben hergestellt, außer dass eine Aluminiumlage auf der Oberfläche der ersten Polycarbonatscheibe, eine Siliciumdioxidlage an einer Oberfläche der zweiten Polycarbonatscheibe und die Klebstoffzusammensetzung in Kontakt mit der Aluminium- und Siliciumdioxidlage vorlag. Zudem lauteten die Monomere und das Monomer verhältnis der Polymerklebstoffe wie folgt: 66/34 EHA/NVC (Beispiele 20 und 21); und 64/34/0,4 EHA/NVC/Triethylsilan ((Et₃)SiH) Kettenübertragungsmittel (Beispiel 22). Zudem wurde das Aushärtungs- und Beschichtungsverfahren C anstatt Aushärtungsverfahren A und Aushärtungsverfahren B verwendet.
Die gebundenen Gegenstände von Beispiel 19-22 wurden einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C gemäß dem beschleunigten Alterungstestverfahren I ausgesetzt, außer dass die Dauer des Tests 900 Stunden anstatt 16 Stunden betrug. Die Gegenstände wurden dann auf Ablösung, Korrosion und Nadellöcher geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Beispiele 23-27
Gebundene Gegenstände wurden wie vorstehend in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass sowohl das erste als auch das zweite Substrat eine Oberflächenlage aus Aluminium aufwiesen und die Klebstoffzusammensetzung in Kontakt mit den Aluminiumlagen vorlag. Zudem lauteten die Monomere und das Monomerverhältnis der Polymerklebstoffe wie folgt: 68/32 IOA/NVC (Beispiel 23); 66/34 IOA/NVC (Beispiel 24); 64/36 IOA/NVC (Beispiel 25); 62/38 IOA/NVC (Beispiel 26); und 60/40 (Beispiel 27).
Die gebundenen Gegenstände der Beispiele 23-27 wurden gemäß dem Spaltungstestverfahren getestet. Die Ergebnisse sind in lbs von Kraft zum Initiieren von Spaltung in Tabelle 2 dargelegt.
Beispiele 28-31
Gebundene Gegenstände wurden wie vorstehend in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass das erste Substrat eine Oberflächenlage aus Aluminium und das zweite Substrat eine Oberflächenlage aus Siliciumdioxid einschloss. Die Klebstoffzusammensetzung war in Kontakt mit der Aluminiumoberfläche des ersten Substrats und der Siliciumdioxidoberfläche des zweiten Substrats. Zudem lauteten die Monomere und das Monomerverhältnis der Polymerklebstoffe wie folgt: 68/32 EHA/NVC (Beispiel 28); 55/45 IOA/NVC (Beispiel 29); 70/30 IOA/NVC (Beispiel 30); 68/32 IOA/NVC (Beispiel 31).
Die gebundenen Gegenstände der Beispiele 28-31 wurden gemäß dem Spaltungstestverfahren getestet. Die Ergebnisse sind in lbs von Kraft zum Initiieren von Spaltung in Tabelle 2 dargelegt.
Beispiele 32-38
Klebstofffilme wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt und gemäß dem Speichermodultestverfahren getestet. Die Werte von G' bei –30°C, 23°C und 80°C sind in Pascal (Pa) in Tabelle 3A dargelegt.
Die Beispiele 32-38 wurden auch gemäß dem 90°- und 180°-Abziehklebetestverfahren bei 15 Minuten und 72 Stunden getestet. Die Ergebnisse sind in Oz/in in Tabelle 3B dargelegt.
Beispiele 39-43
Klebstofffilme wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt, außer dass die folgenden Monomere und Monomerverhältnisse verwendet wurden: 68/32 IOA/NVC (Beispiel 39); 66/34 IOA/NVC (Beispiel 40); 68/32 EHA/NVC (Beispiel 41); 66/34 EHA/NVC (Beispiel 42); 61/39 INA/NVC (Beispiel 43).
Die Klebstofffilme der Beispiele 39-43 wurden dann gemäß dem Testverfahren auf optische Klarheit getestet auf optische Klarheit. Die bei 650 nm erhaltenen Ergebnisse sind in % Übertragung in Tabelle 4 angegeben.
Beispiele 44-47
Gebundene Gegenstände wurden gemäß Beispiel 1 hergestellt, außer dass t-Butylacrylamid (t-BAA) in der Reaktion, die den Polymerklebstoff herstellte, eingeschlossen war. Zudem lauteten die Monomere und Monomerverhältnisse wie folgt: 60/35/5 EHA/NVC/t-BAA (Beispiel 44); 60/35/5 IOA/NVC/t-BAA (Beispiel 45); 60/35/5 INA/NVC/t-BAA (Beispiele 46 und 47).
Die gebundenen Gegenstände von Beispiel 44-47 wurden einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden gemäß dem beschleunigten Alterungstestverfahren I ausgesetzt, und dann auf Ablösung, Korrosion und Nadellöcher geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben.
Beispiele 48-56
21,0 Gramm IOA und 9,0 Gramm N-Vinylcaprolactam (NVC) mit einem Monomerverhältnis von 70/30 (IOA/NVC) wurden mit 0,01 Gramm Irgacure 651 Photoinitiator gemischt. Das Gemisch wurde dann mit Stickstoffgas für eine Dauer von zwei Minuten gespült und dann mit Ultraviolettlicht teilweise photopolymerisiert, bis die Viskosität auf eine Viskosität von mindestens 200 mPas (200 cps) angestiegen war, wie gemessen mit einem Brookfield Viscometer. Eine zusätzliche Beladung von 0,04 Gramm Irgacure^TM 651 Photoinitiator wurde dann dem Gemisch zugesetzt und man ließ es durch Rühren der Zusammensetzung auf einer Walze für eine Dauer von etwa 30 Minuten lösen.
Die Gegenstände wurden dann gemäß dem Beschichtungsverfahren A und dem Aushärtungsverfahren B hergestellt. Die Struktur der Gegenstände von jedem Beispiel ist in Tabelle 6 angegeben, wobei die Abkürzungen wie folgt lauten: C = klare Polycarbonatscheibe, A = Klebstoff, A1 = ein Substrat, das eine Aluminiumlage in Kontakt mit der Klebstoffzusammensetzung einschließt und ST = ein Substrat, das eine halbtransparente Lage in Kontakt mit der Klebstoffzusammensetzung einschließt.
Die Proben wurden dann dem beschleunigten Alterungstestverfahren II unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben.
Beispiele 57-65
Die Gegenstände wurden jeweils wie in den vorstehend beschriebenen Beispielen 48-56 hergestellt, außer dass die Klebstoffzusammensetzung EHA/NVC in einem Monomerverhältnis von 68/32 einschloss. Die Strukturen der Gegenstände von Beispiel 57-65 wurden wie in Tabelle 6 angegeben und wie in den Beispielen 48-56 vorstehend definiert.
Die Proben wurden dann dem beschleunigten Alterungstestverfahren II unterzogen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben.
Beispiele 66A und 66B
Ein zwischen zwei siliconbehandelte PET-Trennlagen eingeschobener scheibenförmiger Klebstofffilm EHA/NVC 64/34 wurde gemäß Beispiel 19 hergestellt. Gebundene Gegenstände wurden dann unter Verwendung des Klebstofffilms EHA/NVC 64/34 wie folgt hergestellt.
Ein für eine DVD-Scheibe geeignetes scheibenförmiges Polycarbonatsubstrat mit einer Aufzeichnungskapazität von 8 Gigabyte, einem Außendurchmesser von 120 mm, einer Dicke von 12 mm und einem Mittelloch mit einem Durchmesser von 15 mm wurde durch Spritzgießen von Polycarbonat gemäß dem in EP 729,141 , Spalte 6, II. 14-46 beschriebenen Verfahren in einer eine Masterscheibe definierenden Gussform hergestellt. Das scheibenförmige Polycarbonatsubstrat wies eine erste Hauptoberfläche und eine der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche auf, die durch das zum Bilden der Scheibe verwendete Spritzgießverfahren erzeugte Pits (d.h. Informationen) einschloss. Eine Aluminiumlage mit einer Dicke von etwa 50 nm wurde auf die Struktur der Pits an der zweiten Hauptoberfläche wie in EP 729,141 , Spalte 6, II. 47-55 beschrieben sputterbeschichtet.
Der gebundene DVD-Gegenstand wurde unter Verwendung eines Dreikammervakuums wie folgt hergestellt. Eine halbtransparente Scheibe wurde in einer ersten Vakuumkammer angeordnet und auf einer oberen Vakuumplatte zentriert, während Vakuum auf die erste Kammer angelegt wurde. Die erste Trennlage des scheibenförmigen Klebstoffgegenstands wurde von dem Klebstoffgegenstand entfernt, um den Klebstofffilm freizulegen. Die Oberfläche des Klebstoffgegenstands, die die zweite Trennlage einschloss, wurde dann an eine untere Vakuumplatte (Trennlage nach unten) in einer zweiten Kammer angeordnet, während Vakuum angelegt wurde. Die Kammern wurden dann über ein pneumatisches Schließsystem geschlossen, um eine dritte Vakuumkammer zu bilden. Die dritte Vakuumkammer wurde auf einen Druck von 8 Pa (0,08 Millibar) evakuiert. Die untere Vakuumkammer wurde mit 100 kPa (1 bar) unter Druck gesetzt, wodurch bewirkt wurde, dass die untere Vakuumplatte derart anstieg, dass die Klebstoffoberfläche des scheibenförmigen Klebstoffgegenstands die metallisierte Daten enthaltende halbtransparente Oberfläche der Polycarbonatscheibe kontaktierte. Die Anordnung wurde in dieser Konfiguration für eine Dauer von etwa drei Sekunden gehalten, wobei zu diesem Zeitpunkt das Vakuum zur oberen Platte freigegeben wurde. Die zweite Kammer wurde dann auf 8 Pa (0,08 Millibar) evakuiert, wodurch bewirkt wurde, dass die untere Bindungsplatte und die nun daran gebundene Anordnung von der oberen Vakuumplatte getrennt wurden. Die gebundene Anordnung wurde dann entfernt und auf der oberen Vakuumplatte angeordnet. Die zweite Trennlage wurde dann entfernt, wobei der Klebstofffilm freigelegt wurde. Die Aluminiumoberfläche der auf der unteren Platte lokalisierten zweiten Polycarbonatscheibe wurde dann mit dem freigelegten Klebstofffilm wie vorstehend beschrieben in Kontakt gebracht, um den gebundenen DVD-Gegenstand zu bilden.
Der gebundene DVD-Gegenstand (Beispiel 66A) wurde dann gemäß dem DVD-Leistungstestverfahren getestet. Der DVD-Gegenstand konnte durch das optische Lesegerät gelesen werden und bestand den Test.
Ein zweiter gebundener DVD-Gegenstand (Beispiel 66B) wurde 100 Stunden beschleunigter Alterung bei einer 85%igen relativen Feuchtigkeit und 80°C unterzogen und dann gemäß dem DVD-Leistungstestverfahren getestet. Der DVD-Gegenstand konnte durch das optische Lesegerät gelesen werden und bestand den Test.
Latexpolymerisationsverfahren
150 Gramm entionisiertes (DI) Wasser, 0,75 g oberflächenaktives Natriumdodecylbenzolsulfonat des Typs Rhodacal DS-10 (Rhone-Poulenc), 33 g EHA und 17g NVC wurden in einen 4-Hals-Kolben, ausgestattet mit einem Rückflusskühler, einem Thermometer, einem Rührer und einem Stickstoffgaseinlass geladen. Das Reaktionsgemisch wurde unter N₂-Atmosphäre gerührt und auf 60°C erwärmt. Als sich die Chargentemperatur bei 60°C einpendelte, wurden dem Reaktor 0,10 g Kaliumpersulfatinitiator zugesetzt, um die Polymerisation zu initiieren. Nach einstündiger Reaktion bei 60°C wurde die Chargentemperatur auf 70°C erhöht. Die Reaktion wurde bei der Temperatur für eine Dauer von zwei Stunden fortgesetzt, um die Polymerisation abzuschließen und eine 2EHA/NVC-Latexzusammensetzung (66/34) zu bilden. Nach der Reaktion wurde die Charge auf Raumtemperatur abgekühlt und der Latex durch ein Seihtuch gefiltert, um Klumpen, falls vorliegend, zu entfernen.
100 g der EHA/NVC-Zusammensetzung (66/34), 0,8 Triton GR5M Dioctylnatriumsulfosuccinat (Union Carbide), 1,0 g Polyphobe 101 (Union Carbide) und 0,3 g Ammoniumhydroxid wurden miteinander vermischt, um die Viskosität zu erhöhen und die Oberflächenspannung der Latexzusammensetzung zu senken.
Das Latexpolymer wurde dann auf eine T-50-Trennlage mit einem 50 µm PET-Träger, beschichtet mit einer Silicontrennlagenverbindung (CPFilms, Martinsville, Va), gegossen und von Hand durch eine Messer-über-Bett-Beschichtungsstation gezogen. Der Spalt zwischen dem Messer und dem Bett war um 254 µm größer als die Dicke des Trägers eingestellt. Der beschichtete Film wurde bei Raumtemperatur für eine Dauer von fünf Minuten luftgetrocknet und dann für eine Dauer von 10 Minuten in einem auf 65°C eingestellten Umluftofen angeordnet. Die Ofeneinstellung wurde auf 121°C erhöht und bei dieser Temperatur für eine Dauer von 10 Minuten gehalten. Die Temperatur wurde dann auf 149°C erhöht und bei dieser Temperatur für eine Dauer von 20 Minuten gehalten, wobei sie zu diesem Zeitpunkt aus dem Ofen entfernt wurde und man sie in der Form einer Latexklebstofffilms auf Raumtemperatur abkühlen ließ. Nach Erreichen der Raumtemperatur wurde der getrocknete Latexklebstofffilm mit P10-Trennlage mit einem 50 µm PET-Träger, beschichtet mit einer Silicontrennlagenverbindung (CPFilms), abgedeckt.
Nach der Überprüfung mit dem bloßen Auge war der Klebstofffilm optisch klar.
Beispiel 67
Der vorstehende trockene Latexklebstofffilm wurde an eine klare Polycarbonatscheibe laminiert und dann mit einer zweiten klaren Polycarbonatscheibe in Kontakt gebracht, um einen gebundenen Gegenstand zu bilden.
Der gebundene Gegenstand wurde durch Überprüfung mit dem bloßen Auge als optisch klar betrachtet.
Beispiel 68
Ein zweiter gebundener Gegenstand wurde gemäß dem Verfahren von Beispiel 67 hergestellt, außer dass eines der Substrate eine klare Polycarbonatscheibe und das andere Substrat eine Polycarbonatscheibe, die eine Aluminiumoberflächenlage einschloss, war.
Der Gegenstand wurde visuell beurteilt. Der gebundene Gegenstand war frei von Ablösungen, und die Aluminiumoberfläche war reflektierend.
Lösungspolymerisationsverfahren
97,84 g Isooctylacrylat, (IOA) 48,26 g N-Vinylcaprolactam, 35,75 g Isopropylalkohol, 143,0 g Ethylacetat und 0,2925 g Wärmeinitiator des Typs Vazo^TM 67 (DuPont) wurden in einer Flasche mit einem Volumen von 1 Liter kombiniert. Die Inhaltsstoffe wurden dann durch Spülen mit Stickstoff für eine Dauer von 2 Minuten unter Verwendung einer Fließgeschwindigkeit von 1 Liter pro Minute deoxygeniert. Die Flasche wurde versiegelt und in einem drehenden Wasserbad bei 57°C für eine Dauer von 24 Stunden angeordnet, um die Polymerisation zu bewirken. Das erhaltene Polymer wies eine gemessene logarithmische Viskosität von 0,238 dl/g in Ethylacetat bei einer Konzentration von 0,15 g/dl auf. Feststoffe wurden mit einem Prozentanteil von 43,07% gemessen.
Beschichten und Trocknen von Lösungspolymer
Ein Teil des vorstehenden Lösungspolymers wurde auf eine 50 µm dicke Trennlage aus Furon B22 (ein mit Silicontrennlagenbeschichtung beschichteter PET-Film, (Furon Company, Worcester, Ma.)) gegossen und von Hand durch eine Messer-über-Bett-Beschichtungsstation ge zogen. Der Spalt zwischen dem Messer und dem Bett war um 254 µm größer als die Dicke des Trägers eingestellt. Man ließ den beschichteten Film für eine Dauer von 10 Minuten lufttrocknen, und er wurde dann in einen auf 65°C eingestellten Umluftofen angeordnet. Die Temperatur wurde über einem Zeitraum von fünf Minuten auf 121°C erhöht und dann bei 121°C für eine Dauer von 20 Minuten gehalten. Der Klebstofffilm wurde aus dem Ofen entfernt, und man ließ ihn auf Raumtemperatur abkühlen, wobei er zu diesem Zeitpunkt mit einer P10-Trennlage (50 µm dicker PET-Film, beschichtet mit einer Silicontrennlagenbeschichtung, die einen niedrigeren Klebegrad am trockenen Klebstofffilm im Vergleich zur Furon B22-Trennlage aufwies), abgedeckt wurde. Ein Teil des Klebstofffilms wurde von der Trennlage entfernt und bei der Überprüfung mit dem bloßen Auge als optisch klar befunden.
Bindung von Lösungspolymerklebstofffilm
Zu testende gebundene Gegenstände wurden dann wie folgt unter Verwendung von ersten und zweiten Polycarbonatsubstraten mit einem Durchmesser von 120 mm, einer Dicke von 0,6 mm und einem Mittelloch mit einem Durchmesser von 15 mm hergestellt. Der Klebstofffilm wurde an das erste Polycarbonatsubstrat geklebt, indem der Klebstofffilm und das erste Polycarbonatsubstrat, während Druck aufgebracht wurde, durch einen Bindungsspalt befördert wurde, wodurch bewirkt wurde, dass der Klebstofffilm auf des erste Substrat übertragen wurde. Das zweite Polycarbonatsubstrat wurde dann an den das erste Substrat tragenden Klebstofffilm geklebt, indem der das Substrat und das zweite Polycarbonatsubstrat tragende Klebstofffilm durch die Bindungsspaltwalze befördert wurde, sodass die mit Klebstoff beschichtete Oberfläche des ersten Substrats das zweite Substrat unter Bildung eines gebundenen Gegenstands kontaktierte. Zwei mit Vakuumniederhaltekissen ausgestattete gegenüberliegende große Räder wurden im Bindungsverfah ren verwendet.
Der gebundene Gegenstand wurde mit dem bloßen Auge betrachtet und als optisch klar befunden. TABELLE 1

1C = Polycarbonat und A = Klebstoff
2 A1 = Aluminium
3 ST = halbtransparent
4 NN = nicht nachweisbar
5 NT = nicht getestet

1 = Edelstahl
2 = Abziehhaftvermögen an einem Polycarbonatsubstrat
3 = Abziehhaftvermögen an der Aluminiumoberfläche eines Polycarbonatsubstrats
4 = Abziehhaftvermögen an der halbtransparenten Oberfläche eines Polycarbonatsubstrats
5 NT = nicht getestet
945 = 6 = 0,010Oz/in = N/mm

Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6
Andere Ausführungsformen liegen innerhalb der folgenden 5 Ansprüche.

Claims

Gegenstand, umfassend a) ein erstes Polycarbonatsubstrat; b) ein zweites Polycarbonatsubstrat; und c) eine zwischen dem ersten Polycarbonatsubstrat und dem zweiten Polycarbonatsubstrat angeordnete Klebstoffzusammensetzung derart, dass das erste Polycarbonatsubstrat durch die Klebstoffzusammensetzung an das zweite Polycarbonatsubstrat gebunden ist, wobei die Klebstoffzusammensetzung umfasst (A) ein Klebstoffpolymer, umfassend das Reaktionsprodukt 1) eines N-Vinyl enthaltenden Monomers, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-Vinylcaprolactam, N-Vinylpyrrolidon und N-Vinylimidazol und Kombinationen davon, und 2) eines Acrylsäureestermonomers eines nicht-tertiären Alkohols mit einer 4 bis 20 Kohlenstoffatome umfassenden Alkylgruppe, oder (B) ein Klebstoffpolymer, bestehend aus dem Reaktionsprodukt 1) eines stickstoffhaltigen Monomers, das mit einem Acrylsäureestermonomer copolymerisierbar ist und dessen AlogP-Wert ≤ 1,0 beträgt; 2) eines Acrylsäureestermonomers eines nicht-tertiären Alkohols mit einer 4 bis 20 Kohlenstoffatome umfassenden Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine Tg von weniger als 0°C aufweist; 3) gegebenenfalls eines monoethylenisch ungesättigten Monomers mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine Tg von größer als 10°C aufweist; 4) gegebenenfalls eines substituierten Acrylamids; 5) gegebenenfalls eines Initiators; 6) gegebenenfalls eines Vernetzungsmittels; und 7) gegebenenfalls eines Kettenübertragungsmittels; wobei der AlogP-Wert der log des Wasser-Octanol-Verteilungskoeffizienten ist, wobei AlogP = Σn_ia_i, wobei n_i die Anzahl an Atomen des Typs i im Molekül ist und a_i der Beitrag des entsprechenden Atomtyps ist.
Gegenstand nach Anspruch 1, ferner umfassend eine auf einer Oberfläche des ersten Substrats angeordnete anorganische Schicht, wobei die Klebstoffzusammensetzung mit der anorganischen Schicht in Kontakt ist.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand ein optisches Aufzeichnungsmedium umfasst.
Klebstoffzusammensetzung, umfassend ein Klebstoffpolymer, bestehend aus dem Reaktionsprodukt 1) von N-Vinylcaprolactam; 2) eines Acrylsäureestermonomers eines nicht-tertiären Alkohols mit einer 4 bis 20 Kohlenstoffatome umfassenden Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine Tg von weniger als 0°C aufweist; 3) gegebenenfalls eines monoethylenisch ungesättigten Monomers mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, dessen Homopolymer eine Tg von größer als 10°C aufweist; 4) gegebenenfalls eines substituierten Acrylamids; 5) gegebenenfalls eines Initiators; 6) gegebenenfalls eines Vernetzungsmittels; und 7) gegebenenfalls eines Kettenübertragungsmittels; dadurch gekennzeichnet, dass das N-Vinylcaprolactam in einer Menge von größer als 30 Gewichtsteilen vorliegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die Klebstoffzusammensetzung ein erstes Polycarbonatsubstrat in fixierter Relation zu einem zweiten Polycarbonatsubstrat halten kann, um einen Gegenstand zu bilden, der im Wesentlichen frei von Ablösung ist, nachdem der Gegenstand dem Beschleunigten Alterungstestverfahren II, wie beschrieben in der Beschreibung im Abschnitt „Beschleunigtes Alterungstestverfahren II", unterzogen wurde.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die Klebstoffzusammensetzung ein erstes Polycarbonatsubstrat an ein zweites Polycarbonatsubstrat binden kann, um einen Gegenstand zu bilden, der nach Aussetzen einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden im Wesentlichen frei von Ablösung ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 4, wobei die Klebstoffzusammensetzung ein erstes Polycarbonatsubstrat, umfassend eine auf einer Oberfläche des Polycarbonats angeordnete Metallschicht, an ein zweites Polycarbonatsubstrat binden kann, um einen Gegenstand zu bilden, der nach Aussetzen einer 90%igen relativen Feuchtigkeit bei 80°C für 16 Stunden im Wesentlichen frei von Korrosion ist.
Gegenstand, umfassend ein erstes Polyethylenterephthalatsubstrat, umfassend auf einer Oberfläche davon angeordnetes Silicon; ein zweites Polyethylenterephthalatsubstrat, umfassend auf einer Oberfläche davon angeordnetes Silicon, wobei sich das erste Substrat von dem zweiten Substrat unterscheidet; und eine Haftklebstoffzusammensetzung nach Anspruch 4, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung des Polycarbonatgegenstands nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst: 1) in Kontakt bringen des ersten Polycarbonatsubstrats mit der wie in Anspruch 1 beschriebenen Klebstoffzusammensetzung; und 2) in Kontakt bringen der Klebstoffzusammensetzung mit dem zweiten Polycarbonatsubstrat derart, dass das erste Polycarbonatsubstrat durch die Klebstoffzusammensetzung an das zweite Polycarbonatsubstrat gebunden wird.