EP2449048A1 - Verwendung von haftklebebändern zur verklebung optischer bauteile - Google Patents

Verwendung von haftklebebändern zur verklebung optischer bauteile

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EP2449048A1
EP2449048A1 EP10727390A EP10727390A EP2449048A1 EP 2449048 A1 EP2449048 A1 EP 2449048A1 EP 10727390 A EP10727390 A EP 10727390A EP 10727390 A EP10727390 A EP 10727390A EP 2449048 A1 EP2449048 A1 EP 2449048A1
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EP
European Patent Office
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polyacrylate
component
glass transition
transition temperature
monomers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10727390A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Klier
Marc Husemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tesa SE
Original Assignee
Tesa SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Tesa SE filed Critical Tesa SE
Publication of EP2449048A1 publication Critical patent/EP2449048A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T428/2891—Adhesive compositions including addition polymer from unsaturated monomer including addition polymer from alpha-beta unsaturated carboxylic acid [e.g., acrylic acid, methacrylic acid, etc.] Or derivative thereof

Definitions

  • Thermal management the provision of electrical functions and other tasks, such display systems usually have transparent protective windows that cover the outside of the display modules.
  • Adhesive tapes which are used for bonding components or substrates which serve optical purposes or are used for optical apparatus must frequently be light-reflecting, light-absorbing, highly transparent and / or light-resistant. Furthermore, it may be important to exclude air This has the advantage that the reflection is reduced, which results from the transition from air to eg optical medium made of glass. For example, in the bonding of glasses or plastic windows for displays, panels or the like even the smallest bubbles inclusions can adversely affect the appearance of the image.
  • the nature of the surfaces of substrate and adhesive is of crucial importance. A particularly smooth PSA surface is required for the bonding of optical components, because perfect lamination of the equally smooth optical substrates is necessary to obtain a defect-free optical component.
  • the object of the invention is to provide a pressure-sensitive adhesive which can be used excellently for the bonding of optical components, meets the high requirements in this area of application and at least largely overcomes the disadvantages of the prior art.
  • cohesive PSAs are to be made available which are suitable for the formation of layers with very smooth surfaces.
  • the object is achieved by an adhesive tape having at least one layer of a pressure-sensitive adhesive based on a polyacrylate having a weight-average molecular weight M w in the range of 200,000 ⁇ M w ⁇ 1 000 000 g / mol, which is the polymerization product of at least the following components
  • R 1 represents a hydrocarbon radical having 4 to 14 carbon atoms, with particular advantage branched and / or unbranched, saturated and / or unsaturated hydrocarbon radicals are used;
  • component (a) comprises only one monomer, the glass transition temperature T G aH of the homopolymer of the monomer of
  • Component (a) [defined as the glass transition temperature T g according to DIN 53765: 1994-03 (. See section 2.2.1)] is not more than - 20 0 C.
  • the glass transition temperature T G , a c of the copolymer of the monomers of the component (a) according to the Fox equation is not more than - 20 0 C, wherein for the calculation in the Fox equation, the glass transition temperature values T 9 according to DIN 53765: 1994-03 (see Section 2.2.1) of the homopolymers of the individual monomers of component (a) are used;
  • Glass transition temperature T G bH of the homopolymer from the monomer of component (b) is not less than 0 0 C
  • Monomers of the component (b) according to the Fox equation is not less than 0 0 C, wherein for the calculation in the Fox equation the glass transition temperature values T 9 according to DIN 53765: 1994-03 (see Section 2.2.1) Homopolymers of the individual monomers of component (b) are used;
  • crosslinked polyacrylate is characterized by a loss factor (tan ⁇ value) between 0.2 and 0.4,
  • crosslinked polyacrylate has a shear strength which is characterized by a maximum deflection x max in the micro-shear test of 200 to 600 microns, and wherein the crosslinked polyacrylate characterized by an elastic content in the polyacrylate of at least 60%, determined in the micro-shear test.
  • the loss factor tan ⁇ is a measure of the elasticity and fluidity of the substance under investigation.
  • the sizes can be determined with the help of a rheometer.
  • the material to be examined is exposed to a sinusoidal oscillating shear stress in a plate-and-plate arrangement, for example.
  • the deformation as a function of time and the time offset of this deformation y are compared with the introduction of the shear stress T (tau).
  • This time offset phase shift between shear stress and deformation vector
  • ⁇ delta
  • the data concerning the maximum shear path and the elastic part refer to the results of the shear path measurement.
  • the elastic part is a quantitative measure for describing the resilience of the investigated sample.
  • the measurement principle is shown schematically in FIG. 1 (FIG. 1 a: plan view of the measurement setup, FIG. 1 b: side view of the measurement setup).
  • a 50 ⁇ m thick layer is produced and crosslinked.
  • the polyacrylate layer adheres to a stabilizing film, such as a PET Foil. From this composite, a sample pattern [length (L 1 ) 50 mm, width (B) 10 mm] is cut out.
  • the composite of polyacrylate layer (1) and stabilizing film (2) is glued to the polyacrylate layer side in such a manner previously cleaned with acetone steel plate (3) 5 that the steel plate (3) projects beyond the tape right and left and that the adhesive tape ( 1) the steel plate at the top by a distance (a) of 2 mm surmounted.
  • the bonding site is then overrolled six times with a 2 kg steel roll, so that there is a firm bond.
  • the composite strip (1, 2) is flush with a stable reinforcing strip (4), such as cardboard, on top of the film side, on which a distance sensor (deflection sensor) (5) rests.
  • the sample is suspended vertically by means of the steel plate.
  • the measurement conditions are a temperature of 40 0 C and the rest
  • the sample to be measured is provided at the lower end by means of a clamp (7) (weight of the clamp 6.3 g) with a weight (6) of 500 g (total load 506.3 g) and for a period of time ( ⁇ ti) of 15 min loaded (see Figure 1 c). Due to the firm bonding of the polyacrylate layer (1) on the steel plate (3) and on the stabilizing film (2) act on the polyacrylate layer
  • the shearing distance maximum deflection of the distance sensor
  • the invention furthermore relates to the use of such an adhesive tape for bonding optical components, ie a method for bonding optical components by means of an adhesive tape, wherein the adhesive tape comprises at least one layer of a PSA based on a polyacrylate having a weight-average molecular weight M w in the range of 200,000 ⁇ M w ⁇ 1 000 000 g / mol, which is obtainable by radical copolymerization of at least the following components:
  • Ri represents a hydrocarbon radical having 4 to 14 carbon atoms, with particular advantage branched and / or unbranched, saturated and / or unsaturated hydrocarbon radicals are used;
  • component (a) comprises only one monomer
  • Glass transition temperature T G, aH of the homopolymer from the monomer of component (a) is not more than - is 20 0 C.
  • component (a) comprises more than one monomer, the glass transition temperature T G aC of the copolymer of the monomers of
  • Komonente (a) according to the Fox equation is not more than - 20 0 C, wherein for the calculation in the Fox equation glass transition temperature value T 9 53765 according to DIN: 1994-03 (see Section 2.2.1.) Of the homopolymers the individual monomers of component (a) are used;
  • the glass transition temperature T G , b H of the homopolymer of the monomer of component (b) is not less than 0 ° C or wherein, when the component (b) comprises more than one monomer, the glass transition temperature T G , bc of the copolymer of the monomers of the component (b) according to the Fox equation is not less than 0 0 C, wherein for the calculation in the Fox equation the glass transition temperature value T g according to DIN 53765: 1994-03 (see Section 2.2.1) of the homopolymers of the individual monomers of component (b) are used;
  • Loss factor (tan ⁇ value) is characterized between 0.2 and 0.4
  • the polyacrylate having a shear strength which is characterized by a maximum deflection x max in the micro-shear test from 200 to 600 ⁇ m,
  • crosslinked polyacrylate is characterized by an elastic content in the polyacrylate of at least 60%, determined in the micro-shear test.
  • the term "for the bonding of optical components" is understood to mean any bond which serves for optical purposes, in particular adhesions which place high demands on the PSA on account of the light management associated with the bonded substrates.
  • Exemplary uses which fall in particular under the claimed use are the use of the adhesive tapes according to the invention for the lamination of polarizer films, retarder films, light-enhancement films, lightguide films, antireflection films, antiglare films, shatter-proofing films, on LCD modules, mutually on one of the films mentioned or on transparent substrates with structural function; Furthermore, the bonding of glasses, plastic films, plastic windows and the like in the production of optical data displays (LCDs, liquid crystal displays), OLED displays (organic light-emitting diode displays), other displays, so-called touch panels, screens (monitor windows) and the like.
  • LCDs liquid crystal displays
  • OLED displays organic light-emitting diode displays
  • touch panels screens (monitor windows) and the like.
  • the aforementioned uses are particularly relevant in the field of electronic devices, such as for televisions, computer monitors, radars, oscilloscopes, portable computers (notebooks), PDAs (handhelds, organizers), mobile phones, digital cameras, camcorders, navigation devices, clocks, level indicators on storage vessels and the same.
  • electronic devices such as for televisions, computer monitors, radars, oscilloscopes, portable computers (notebooks), PDAs (handhelds, organizers), mobile phones, digital cameras, camcorders, navigation devices, clocks, level indicators on storage vessels and the same.
  • the bonding of decorative elements falls under the claimed use, in particular if this demanding bonding are connected.
  • the elastic portion (micro-shear test) of the polyacrylate of the adhesive tape according to the invention and of the adhesive tape used in accordance with the invention are adjusted to be in the range between 70% and 95%.
  • the polymerization of the polyacrylate is carried out in particular by free radical polymerization of the comonomers used according to known polymerization.
  • the Fox equation can be used to determine the glass transition temperature of copolymers (see TG Fox, Bull. Am. Phys Soc., 1 (1956) p. 123), which states that the reciprocal glass transition temperature of the copolymer exceeds the proportions by weight of the copolymers calculated comonomers and the glass transition temperatures of the corresponding homopolymers of comonomers can be calculated:
  • W 1 and w 2 represent the mass fraction of the respective monomer 1 or 2 (wt .-%) and T G , i and T G 2, the respective glass transition temperature of the homopolymer of the respective monomers 1 and 2 in K (Kelvin).
  • n represents the number of runs via the monomers used, w n the mass fraction of the respective monomer n (wt .-%) and T G , n the respective glass transition temperature of the homopolymer of the respective monomers n in K (Kelvin).
  • T G the respective glass transition temperature of the homopolymer of the respective monomers n in K (Kelvin).
  • the values for the glass transition temperatures of the corresponding homopolymers can also be taken from relevant reference works.
  • the hydrocarbon radical of the acrylic monomers for component (a) may in particular be a branched or unbranched alkyl or alkenyl group. Particularly advantageous are hydrocarbon radicals having 4 to 10 carbon atoms.
  • acrylic monomers which can be used in the sense of component (a) are n-butyl acrylate, n-pentyl acrylate, n-hexyl acrylate, n-heptyl acrylate, n-octyl acrylate, n-nonyl acrylate, lauryl acrylate, stearyl acrylate, behenyl acrylate, and the like branched isomers, such as Isobutyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isooctyl acrylate.
  • component (b) in a preferred procedure, at least partially one or more acrylic and / or methacrylic monomers of the general formula
  • the hydrocarbon radical of a respective acrylic monomer for component (b) may be branched or unbranched, saturated or unsaturated, aliphatic or aromatic, substituted or unsubstituted.
  • advantageous monomers in the sense of component (b) can be, for example, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, n-butyl methacrylate, n-octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, use Isooctylmethacrylat.
  • Further advantageous monomers for component (b) are monofunctional acrylates and / or methacrylates of bridged cycloalkyl alcohols which have at least 6 C atoms.
  • the cycloalkyl alcohols may also be substituted, for example by C 1-6 -alkyl groups, halogen atoms or cyano groups.
  • Advantageous examples of such monomers are cyclohexyl methacrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate and 3,5-dimethyl adamantyl acrylate.
  • non-acrylic monomers can be used which have a high static glass transition temperature (in particular T G ⁇ 0 ° C).
  • aromatic vinyl compounds such as, for example, styrene, are suitable, where the aromatic nuclei preferably consist of C 4 - to C 18 -components and may also contain heteroatoms.
  • Particularly preferred examples are 4-vinylpyridine, N-vinylphthalimide, methylstyrene, 3,4-dimethoxystyrene, 4-vinylbenzoic acid.
  • acrylic monomers having aromatic radicals in the sense of component (b) can also be used, for example benzyl acrylate, benzyl methacrylate, phenyl acrylate, phenyl methacrylate, t-butylphenyl acrylate, t-butylphenyl methacrylate, biphenyl A-acrylate and methacrylate, 2-naphthyl acrylate and methacrylate , the compounds of component (c) are added as comonomers.
  • the crosslinking of the polyacrylate can be effected by thermal crosslinking and / or chemical crosslinking and / or by actinic radiation (in particular UV radiation or electron radiation).
  • actinic radiation in particular UV radiation or electron radiation.
  • the setting of the parameters mentioned in the claims can be carried out in particular by a targeted crosslinking.
  • the crosslinking is then carried out to a degree of crosslinking which is characterized by a loss factor (tan ⁇ value) between 0.2 and 0.4, a micro-shear of 200 to 600 microns and an elastic content in the polyacrylate of at least 60%.
  • the setting of such a degree of crosslinking is one of the general knowledge of the skilled person, in particular of those skilled in the field of adhesives and self-adhesives, and is readily practicable by him with his expertise.
  • component (c) may advantageously exclusively or at least partially, in the second case particularly advantageous in combination with copolymerizable photoinitiators, in particular as hereinafter referred to, one or more acrylic and / or methacrylic monomers of the general formula
  • functional groups in the above sense for example, carbonyl groups, acid groups, hydroxy groups, epoxy groups, amine groups, isocyanate groups can be selected.
  • component (c) is employed in an amount such that the amount of substance n a [in moles] of the monomers of component (a) corresponds to the molar amount n c [in moles] of the functional groups of component (c). in the ratio 1 ⁇ n a / n c ⁇ 20, preferably 5 ⁇ n a / n c ⁇ 16, more preferably 6 ⁇ n a / n c ⁇ 1 1.
  • the glass transition temperature T G, CH of the homopolymer of the acrylic or methacrylic monomer of component (c) is not less than 0 ° C, or, if component (c) comprises a plurality of acrylic and / or methacrylic monomers, the glass transition temperature T G , cc of Copolymer of the acrylic and / or methacrylic monomers of component (c) according to the Fox equation is not less than 0 ° C, wherein for the calculation in the Fox equation the glass transition temperature value T 9 according to DIN 53765: 1994-03 ( see Section 2.2.1) of the homopolymers of the individual monomers of component (c).
  • corresponding functionalized (meth) acrylic monomers in the sense of component (c) are acrylic acid, methacrylic acid, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, allyl alcohol, maleic anhydride, itaconic anhydride, itaconic acid, glyceridyl methacrylate, phenoxyethyl acrylate, phenoxyethyl methacrylate, 2-butoxyethyl methacrylate, 2-butoxyethyl acrylate, cyanoethyl methacrylate, cyanoethyl acrylate, glyceryl methacrylate, 6-hydroxyhexyl methacrylate, vinyl acetic acid, tetrahydrofurfuryl acrylate, ⁇ -acryloyloxypropionic acid, trichloroacrylic acid, fumaric acid, crotonic acid, a
  • copolymerisable photoinitiators may advantageously be used exclusively or else in part, in the latter case in particular in combination of the abovementioned compounds in the sense of component (c).
  • copolymerizable photoinitiators are Norrish I photoinitiators (photochemically fragmenting, in particular ⁇ -cleaving photoinitiators) and
  • Norrish II photoinitiators photochemically excited hydrogen-abstracting photoinitiators
  • copolymerizable photoinitiators include benzoin and acrylated benzophenones, for example, the commercially available product Ebecryl P 36 ® from. UCB.
  • Crosslinkers and promoters can be added to the polyacrylate for the crosslinking reaction.
  • crosslinkers and / or promoters can optionally already be added before or during the polymerization.
  • Suitable crosslinkers for electron beam crosslinking and UV crosslinking are, for example, difunctional or polyfunctional acrylates, difunctional or polyfunctional isocyanates (also in blocked form) or difunctional or polyfunctional epoxides.
  • thermally activatable crosslinkers such as Lewis acids, metal chelates or multifunctional isocyanates may be added.
  • Useful photoinitiators which are very useful are benzoin ethers, such as benzoin ethers.
  • 2-methoxy-2-hydroxypropiophenone aromatic sulfonyl chlorides, such as.
  • photoactive oximes such as.
  • the above-mentioned and / or further advantageously usable, non-copolymerizable Photoinititatioren may particularly advantageously contain the following radicals: benzophenone, acetophenone, benzil, benzoin, hydroxyalkylphenone, Phenylcyclohexylketon- , Anthrachinon-, Trimethylbenzoylphosphinoxid-, Methylthiophenylmorpholinketon-, aminoketone, azobenzoin, thioxanthone, Hexarylbisimidazol-, triazine or fluorenone, wherein each of these radicals additionally with one or more halogen atoms
  • the comonomer mixture to be polymerized, the polymer present in the polymerization and / or the ready-polymerized polyacrylate may be added, preferably before the crosslinking reaction, in particular to support the setting of the desired product properties, further components and / or additives, in particular those additives which do not enter the Polymer are incorporated and / or not participate in the crosslinking reaction.
  • additives which are advantageous in particular for the use in the optical range for the polyacrylate of the adhesive tape, there may be mentioned, for example, light stabilizers and anti-aging agents.
  • tackifier resins and plasticizers can be dispensed with in the case of the pressure-sensitive adhesive used for the adhesive tape of the invention or for the adhesive tape used according to the invention, such that an outstanding variant of the adhesive tape of the invention and the adhesive tape of the invention each have a PSA layer, in particular by a PSA layer are realized (single-layer, carrierless adhesive tape), in which no resins and / or plasticizers are added to the PSA, in particular advantageously neither resins nor plasticizers are added. Such additives often have adverse effects in the optical bonding application.
  • the resins used according to the prior art as tackifier resins for acrylate PSAs are usually polar in nature in order to achieve compatibility with the polyacrylate matrix. This usually leads to the use of aromatic tackifier resins, which turn yellowish upon prolonged storage or under the action of light.
  • the polyacrylate obtainable as described above and optionally additized becomes
  • Adhesive adhesive layer alone consist (so-called transfer tapes) and are provided on the market on one or both sides with a temporary carrier for previous handling, packaging and offering, in particular wound to the role.
  • the polyacrylate obtainable as described above is advantageously applied to a temporary support (in particular anti-adhesive and / or anti-adhesive materials (so-called cover materials, release materials, release materials or (release) liners) such as, for example, siliconized papers, films or the like
  • a temporary support in particular anti-adhesive and / or anti-adhesive materials (so-called cover materials, release materials, release materials or (release) liners)
  • cover materials release materials, release materials or (release) liners
  • release materials suitable for polyacrylate PSAs can be used here.
  • adhesive tapes with two (adhesive) layers of adhesive of different types, of which at least one of the layers is a PSA layer according to the invention (described in the context of this document).
  • the PSA layers can adjoin one another directly (two-layer adhesive tape), and between the two PSA layers optionally one or more further layers can be provided, such as, for example, carrier layers or the like (multilayer structure).
  • the crosslinking of the polyacrylate is preferably carried out in the layer on the carrier material.
  • the pressure-sensitive adhesive is preferably adjusted so that the pressure-sensitively adhesive properties are suitable for the use of the PSA for the described intended use. According to the invention, this is preferably done by selecting the appropriate degree of crosslinking of the polyacrylate.
  • the polyacrylate is crosslinked in this case to a degree of crosslinking, which requires the realization of the specified parameters. In this way, in particular the cohesion and the adhesion of the PSA and their flow behavior can be regulated.
  • the crosslinking of the polyacrylate can be effected thermally (ie by the supply of thermal energy), in very preferred cases the crosslinking temperature is at most 90 ° C., very preferably at most 60 ° C., and in particular the residence time to a maximum of 2 minutes , is very preferably limited to a maximum of 1 minute at this temperature.
  • crosslinking temperatures of not more than 90 ° C. can be combined with crosslinking times of not more than one minute and, advantageously, crosslinking temperatures of not more than 60 ° C. and crosslinking periods of not more than two minutes).
  • the PSA tapes of the invention are preferably passed through a drying channel.
  • the drying channel fulfills two functions.
  • the solvents are removed. This is usually done by a gradual heating to avoid drying bubbles.
  • the heat is used to initiate thermal crosslinking.
  • the required heat input depends on the crosslinker system. For example, metal chelate crosslinking can be carried out even at very low temperatures of 90 ° C., very preferably at 60 ° C. and short contact times, in particular in the drying channel (advantageously a maximum of 2 minutes, preferably a maximum of 1 minute).
  • epoxy crosslinks require longer crosslinking times and temperatures of 100 ° C. and higher in order to achieve efficient crosslinking in the drying channel. Furthermore, the heat input is controlled by the drying channel length and the Brugeschindtechnik. It has been found that adhesive tapes according to the invention can be produced with outstanding suitability for use for optical bonds, if exclusively or partially aluminum chelate compounds are used as crosslinkers. In contrast to other crosslinkers, these compounds do not tend to yellow and therefore lead to very clear products. Crosslinked with aluminum chelates polyacrylates also tend over time (for example, during prolonged storage) for post-crosslinking or aging, so that the product properties are retained over a very long period of time.
  • adhesive tapes according to the invention can also be obtained by crosslinking by means of UV irradiation, wherein this crosslinking can be carried out alternatively or in addition to other crosslinking methods.
  • UV crosslinking is irradiated by short-wave ultraviolet radiation in a wavelength range of 200 to 400 nm, depending on the UV photoinitiator used, in particular using high-pressure mercury or - medium pressure lamps at a power of 80 to 400 W / cm .
  • the irradiation intensity is adapted to the respective quantum efficiency of the UV photoinitiator and the degree of crosslinking to be set.
  • the irradiation conditions (in particular type of irradiation, intensity, dose and duration) are adapted to the particular chemical composition of the polyacrylates to be crosslinked in particular such that the required parameter values of the crosslinked polyacrylate are achieved and the polyacrylate has the required suitability for the desired applications.
  • the following information is used as a guide for parameter ranges in which a control is advantageous.
  • a UV-C dose of 50 to 200 mJ / cm 2 , preferably of 75 to 150 mJ / cm 2 .
  • the dose was measured with a UV dosimeter from Eltosch.
  • the dose can be varied by the power of the UV lamp, or by the irradiation time, which in turn is controlled by the web speed.
  • preferably low irradiation intensity (less than 200 mJ / cm 2 UV-C) is irradiated.
  • the web speed for a UV crosslinking is preferably between 1 and 50 m / min, depending on the irradiation intensity of the UV lamp.
  • the radiator output may be appropriate to adapt the radiator output to the web speed and / or the type of pressure-sensitive adhesive tape.
  • the hard UV-C radiation in a wavelength range of less than 300 nm is preferred limited.
  • the main use of hard UV-C radiation results in a high crosslinking yield on the PSA surface.
  • Lower pressure-sensitive adhesive layers are less strongly crosslinked by the short wavelength radiation. Therefore, the UV irradiation for the inventive method in addition to the UV-C radiation very preferably also contains portions of UV-A and UV-B radiation.
  • the pressure-sensitive adhesive tape can be covered before the UV irradiation or the irradiation channel is covered with an inert gas, such as e.g. Nitrogen, flooded.
  • Suitable UV radiation devices for example, the companies Eltosch, Fusion and IST ago.
  • doped glasses can be used to filter out certain radiation areas.
  • the adhesive tape according to the invention and the adhesive tape used according to the invention permit a simple and error-free processing without formation of optical defects, largely independent of the substrate and release material surface quality. It has a good flowability, so that it can be perfectly adapted to the surface of the substrates to be bonded. Nevertheless, the cohesion is sufficiently high to ensure a good bond strength.
  • the elastic portion A e ⁇ as t of the polyacrylate is at least 60% (Scherwegteil).
  • the surface of the adhesive layer of the adhesive tape according to the invention and of the adhesive tape used according to the invention which is exposed on stripping of an applied release material preferably has a mean roughness R a, io s equal to or less than 70% within a time of 10 s after removal of the applied release material. preferably 60%, the average roughness R a, 0 of the surface of the release material which has been applied to the layer of adhesive, assuming that the average roughness R a, 0 of the adhesive layer exposed by the release of the release material at time 0 (immediately after withdrawal of the release material, "initial value") and that of the surface of the release material which has been applied to the adhesive layer are the same.
  • Adhesive tapes according to the invention and adhesives used according to the invention are particularly preferred if the surface roughness of the exposed PSA layer over a period of 24 hours after removal of the release film to a mean roughness R a , 24 h of at most 55%, preferably at most 50%, more preferably at most 45%, even more preferably at most 40% of the initial value decreases.
  • Preferred adhesives can assume both of the aforementioned states in the time sequence shown.
  • Adhesive tapes according to the invention and adhesive tapes used according to the invention are preferably covered on one or both sides with release materials whose mean roughness R a does not exceed 350 nm, preferably 300 nm, more preferably 150 nm exceeds. In this way it can be ensured that the adhesive layer has a sufficient smoothness for optical applications in the application.
  • release materials which can have an average roughness R a of up to 1 nm or even less, the smoothness of the adhesive film can be optimized.
  • the PSA is preferably adjusted so that it as a layer up to a layer thickness of 250 .mu.m, preferably up to a layer thickness of 300 .mu.m, a transparency corresponding to a transmission (emitted light intensity based on irradiated light intensity, in%) of at least 95% (after previous deduction of the reflection losses at the interface transitions air / adhesive and adhesive / air) or of at least 89% (emitted light intensity in relation to the absolutely irradiated light intensity, without deduction of the portions of air / adhesive and adhesive / air the incident light intensity, white light C according to standard CIE 13.3-1995).
  • the pressure-sensitive adhesive has a Haze value (ASTM D 1003) of at most 5% or less.
  • the adhesive tape according to the invention is particularly well suited for permanent adhesive bonds, in particular adhesions in which the adhesive bond is to be permanently retained.
  • the bonds can also be carried out over a large area and also be loaded with high weights. This is an advantage for many applications, such as the bonding of glass plates, since the bonded objects or substrates often have a high weight.
  • the adhesive tapes according to the invention have good resistance at elevated temperatures.
  • the adhesive tapes according to the invention are also outstandingly suitable for use in applications in which the bonding surface is not horizontally planar, for example, is oriented vertically planar, so for example for the bonding of glasses and glass in LCD and plasma TVs.
  • a sufficiently high cohesion is required, since these devices are operated in a vertical form and can be heated to temperatures of 40 ° C and more over a longer period.
  • the crosslinked polyacrylate of the adhesive tapes according to the invention and the adhesive tapes according to the invention has an elasticity which is characterized by a loss factor (tan ⁇ value) between 0.2 and 0.4, furthermore a shear strength which is determined by a maximum deflection x max in the micro-shear test of 200 to 600 microns, and a resilience, which is characterized by an elastic content in the polyacrylate of at least 60%, determined in the micro-shear test. It is possible according to the invention to provide pressure-sensitive adhesives and adhesive tapes produced therefrom which have high cohesion and high flowability and which are surprisingly able to compensate for the negative effect of surface roughness caused by the application of a release material. The products thus allow excellent gluing in the optical range as well as very good laminations.
  • a 200 L reactor conventional for free-radical polymerizations was charged with 4900 g of acrylic acid, 51 kg of 2-ethylhexyl acrylate, 14 kg of methyl acrylate and 53.3 kg of acetone / gasoline / isopropanol (48.5: 48.5: 3). After passing through nitrogen gas with stirring for 45 minutes, the reactor was heated to 58 ° C and 40 g of 2,2'-azoisobutyronitrile (AIBN) was added. Subsequently, the outer heating bath was heated to 75 ° C and the reaction was carried out constantly at this external temperature. After 1 h reaction time again 40 g of AIBN was added.
  • AIBN 2,2'-azoisobutyronitrile
  • a 200 L reactor conventional for radical polymerizations was charged with 4900 g of acrylic acid, 51 kg of 2-ethylhexyl acrylate, 14 kg of methyl acrylate and 53.3 kg of acetone / gasoline / isopropanol (48.5: 48.5: 2). After passing through nitrogen gas with stirring for 45 minutes, the reactor was heated to 58 ° C and 40 g of 2,2'-azoisobutyronitrile (AIBN) was added. Subsequently, the outer heating bath was heated to 75 ° C and the reaction was carried out constantly at this external temperature. After 1 h reaction time again 40 g of AIBN was added.
  • AIBN 2,2'-azoisobutyronitrile
  • a conventional for radical polymerizations 200 L reactor was 2.4 kg
  • Acrylic acid 38.8 kg of 2-ethylhexyl acrylate, 38.8 kg of n-butyl acrylate and 60 kg
  • a conventional for radical polymerizations 200 L reactor was 9.6 kg
  • a conventional for radical polymerizations 200 L reactor was 9.6 kg
  • Acrylic acid 35.2 kg of 2-ethylhexyl acrylate, 35.2 kg of n-butyl acrylate and 60 kg
  • a conventional for radical polymerizations 200 L reactor was 5.6 kg
  • Ref e re nzbej spj el5 A 200 L reactor conventional for radical polymerizations was charged with 2800 g of acrylic acid, 10.5 kg of cyclohexyl methacrylate, 56.7 kg of butyl acrylate and 53.3 kg of acetone / gasoline / isopropanol (48.5: 48.5: 2). After passing through nitrogen gas with stirring for 45 minutes, the reactor was heated to 58 ° C and 40 g of 2,2'-azoisobutyronitrile (AIBN) was added. Subsequently, the outer heating bath was heated to 75 ° C and the reaction was carried out constantly at this external temperature. After 1 h reaction time again 40 g of AIBN was added.
  • AIBN 2,2'-azoisobutyronitrile
  • a 200 L reactor conventional for free-radical polymerizations was charged with 1400 g of acrylic acid, 58.8 kg of 2-ethylhexyl acrylate, 9.8 kg of isobornyl acrylate and 53.3 kg of acetone / gasoline / isopropanol (49.5: 49.5: 1) , After passing through nitrogen gas with stirring for 45 minutes, the reactor was heated to 58 ° C and 40 g of 2,2'-azoisobutyronitrile (AIBN) was added. Subsequently, the outer heating bath was heated to 75 ° C and the reaction was carried out constantly at this external temperature. After 1 h reaction time again 40 g of AIBN was added.
  • AIBN 2,2'-azoisobutyronitrile
  • the adhesive layer thickness after drying was 50 ⁇ m in each case. On the free
  • side B of the polyacrylate layer the surface is referred to, which rests on the first siliconized polyester film, as side A of the polyacrylate layer is the
  • a sample sample [length 50 mm, width 10 mm] is cut out. From the sample sample one of the siliconized polyester films is peeled off.
  • the sample sample is glued with the exposed polyacrylate layer side onto a steel plate previously cleaned with acetone in such a way that the steel plate projects beyond the adhesive tape to the right and left and the adhesive tape projects beyond the steel plate by a distance of 2 mm at the upper edge.
  • the bonding site is then overrolled six times with a 2 kg steel roll, so that there is a firm bond.
  • the sample pattern is flush with a sturdy cardboard backing strip on top of the film side, on which a displacement sensor (deflection sensor) rests.
  • the sample is suspended vertically by means of the steel plate.
  • a temperature of 40 ° C and otherwise norm conditions are chosen.
  • the sample to be measured is provided at the lower end by means of a clamp (weight of the clamp 6.3 g) with a weight of 500 g (total load 506.3 g) and loaded for a period of time At 1 of 15 min. Due to the firm adhesion of the polyacrylate layer on the steel plate and on the stabilizing film, shear forces act on the polyacrylate layer.
  • the maximum deflection x max of the position sensor after the predetermined duration at constant temperature is indicated as the result in ⁇ m.
  • the measurements were carried out in a plate-on-plate configuration using a "RDA II" rheometer manufactured by Rheometrics Dynamic Systems and measuring a round sample with a sample diameter of 8 mm and a sample thickness of 1 mm.
  • the sample was obtained by laminating together 20 layers of the adhesive films prepared as above, which were for this purpose freed from the respective carrier material, so that a carrier-free 1 mm thick adhesive film was obtained, from which the round sample could be punched out.
  • Measurement conditions temperature 25 ° C, otherwise standard conditions, frequency of the oscillating shear stress 0.1 rad / s.
  • the siliconized release film was removed from the adhesive film to be examined on page A.
  • a 175 ⁇ m thick polymethyl methacrylate (PMMA) film was laminated to the exposed side of the adhesive film.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the second siliconized release film from side B of the adhesive film was peeled off and a second 175 micron thick PMMA film (Plexiglas Superclear®) also laminated on this side.
  • the weight-average molecular weight M w was determined by gel permeation chromatography (GPC).
  • the eluent used was THF containing 0.1% by volume of trifluoroacetic acid. The measurement was carried out at 25 ° C.
  • the precolumn used was PSS-SDV, 5 ⁇ , 10 3 ⁇ , ID 8.0 mm ⁇ 50 mm. For separation, the columns PSS-SDV, 5 ⁇ , 10 3 and 10 5 and 10 6 were used , each with ID 8.0 mm x 300 mm.
  • the release material was removed from the adhesive film surface to be examined and, if necessary, the sample was stored open for long-term measurements for the specified period of time in such a manner that the exposed side pointed upward (clean room environment under
  • the surface profile was determined with a confocal microscope (type Nanofocus ⁇ scan) and from this the average roughness R a for the characterization of the surface roughness was determined.
  • the average roughness R a indicates the average distance of a measuring point on the surface to the center line.
  • the center line intersects the true profile within the reference line so that the sum of the profile deviations with respect to the center line becomes minimal, and thus corresponds to the arithmetic mean of all deviations from the
  • the mean roughness values R a were measured after a time t of 10 s and after a
  • the temporal change ⁇ R a of the average roughness is defined as cn)
  • the adhesive tape according to the invention has a low weight average
  • the reference examples generally have a very high molecular weight (> 1000000 g / mol), so that the cohesion is relatively high. This results in sufficiently high shear strengths in the micro-shear test, but also only in a very high retention of the surface roughness.
  • the following table shows the measured values of the tests on the adhesive surface roughnesses as a function of time (Analytical Method E) for the examples according to the invention.

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Abstract

Verfahren zur Verklebung optischer Bauteile mittels eines Klebebandes, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband zumindest eine Schicht einer Haftklebemasse auf Basis eines Polyacrylates mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht Mw im Bereich von 200000 ≤ Mw ≤1000000 g/mol aufweist, das durch radikalische Copolymerisation zumindest folgender Komponenten erhältlich ist: (a) 55 bis 92 Gew.-% eines oder mehrerer Acrylmonomere der allgemeinen Formel CH2=CH-COOR1 wobei R1 einen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt, (b) 5 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer Monomere, wobei die Glasübergangstemperatur TG,bH des Homopolymeren aus dem Monomer der Komponente (b) nicht weniger als 0 °C beträgt beziehungsweise wobei die Glasübergangstemperatur TG,bC des Copolymeren aus den Monomeren der Komponente (b) nicht weniger als 0 °C beträgt, (c) 3 bis 15 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer, eine Vernetzungsreaktion des Polyacrylates fördernder Monomere, wobei das Polyacrylat vernetzt wird, wobei das vernetzte Polyacrylat durch einen Verlustfaktor (tan δ-Wert) zwischen 0,2 und 0,4 charakterisiert ist, wobei das vernetzte Polyacrylat eine Scherfestigkeit aufweist, die durch eine Maximalauslenkung Xmax im Mikroscherwegtest von 200 bis 600 μm charakterisiert ist, und wobei das vernetzte Polyacrylat durch einen elastischen Anteil im Polyacrylat von mindestens 60% charakterisiert ist.

Description

Beschreibung
VERWENDUNG VON HAFTKLEBEBANDERN ZUR VERKLEBUNG OPTISCHER BAUTEILE
Insbesondere im Bereich der elektronischen Endverbrauchergeräte, aber auch im industriellen und in anderen Bereichen nehmen elektronische Datenanzeigen einen großen
Raum ein. Zum Schutz der Anzeigemodule vor einer etwaigen Beschädigung durch äußere mechanische Einwirkung wie zum Beispiel Stößen und auch zum Lichtmanagement, zum
Thermo-Management, der Bereitstellung elektrischer Funktionen und anderen Aufgaben weisen derartige Anzeigesysteme üblicherweise transparente Schutzfenster auf, die die Außenseite der Anzeigemodule bedecken.
Klebebänder, die zur Verklebung von Bauteilen oder Substraten eingesetzt werden, die für optische Zwecke dienen oder für optische Apparaturen eingesetzt werden, müssen häufig lichtreflektierend, lichtabsorbierend, hochtransparent und/oder lichtbeständig sein. Weiterhin kann es wichtig sein, Luft auszuschließen Dies hat den Vorteil, dass die Reflektion vermindert wird, die durch den Übergang von Luft zum z.B. optischen Medium aus Glas entsteht. Beispielsweise bei der Verklebung von Gläsern oder Kunststofffenstern für Displays, Panels oder dergleichen können schon geringste Luftblaseneinschlüsse die Darstellung des Bildes negativ beeinflussen. Für die Verklebung von optischen Bauteilen mit Haftklebemassen ist die Beschaffenheit der Oberflächen von Substrat und Klebemasse von entscheidender Bedeutung. Eine besonders glatte Haftklebemassenoberfläche ist für die Verklebung von optischen Bauteilen erforderlich, weil eine perfekte Lamination der ebenfalls glatten optischen Substrate zum Erhalt eines fehlerfreien optischen Bauteils notwendig ist. Bisher hatte stets die Oberflächenbeschaffenheit der verwendeten Trennfolie einen entscheidenden Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit der Klebemasse, weil die Klebemasse die Oberflächenbeschaffenheit der Trennfolie im Klebeband angenommen hat (das Profil der Trennfolie drückte sich in die Klebemassenoberfläche ein, so dass diese das negative Profil der Trennfolienoberfläche annahm). Für eine gute Verklebungsfestigkeit ist oftmals eine hohe Kohäsion der Haftklebemasse erforderlich. Insbesondere bei sehr kohäsiven Klebemassen bleibt aber selbst über längere Zeit ein beständiges Abbild der Trennfolienoberfläche nach Abzug der Trennfolie bestehen. In der WO2008/149890 A wird auf den großen Einfluss der Trennfolienoberflächenrauhigkeit auf die resultierende Oberflächenrauhigkeit der Haftkleberoberfläche hingewiesen.
Eine hohe Kohäsion der eingesetzten (Haft-) Klebemassen ist für die Beständigkeit des Produktaufbaus, insbesondere bei hohen Temperaturen, oftmals erforderlich. Geringe Kohäsionen würden ein Verfließen der (Haft-)Klebemasse nach Abzug einer Trennfolie zwar fördern und somit zu einer Glättung der Klebemassenoberfläche führen, die so erhaltenen Klebebänder würden aber in der Regel den Anforderungen nicht mehr genügen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Haftklebemasse zur Verfügung zu stellen, die sich hervorragend für die Verklebung optischer Bauteile einsetzen lässt, den hohen Anforderung in diesem Anwendungsbereich genügt und die Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend überwindet. Vorteilhaft sollen kohäsive Haftklebemassen zur Verfügung gestellt werden, die zur Ausbildung von Schichten mit sehr glatten Oberflächen geeignet sind. Die Aufgabe wird hervorragend gelöst durch ein Klebeband mit zumindest einer Schicht einer Haftklebemasse auf Basis eines Polyacrylates mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht Mw im Bereich von 200000 < Mw < 1000000 g/mol, das das Polymerisationsprodukt zumindest folgender Komponenten
(a) 55 bis 92 Gew.-% eines oder mehrerer Acrylmonomere der allgemeinen Formel
CH2=CH-COOR1
wobei R1 ein Kohlenwasserstoff rest mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt, wobei insbesondere vorteilhaft verzweigte und/oder unverzweigte, gesättigte und/oder ungesättigte Kohlenwasserstoff reste eingesetzt werden;
wobei weiterhin, wenn die Komponente (a) nur ein Monomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG aH des Homopolymeren aus dem Monomer der
Komponente (a) [definiert als Glasübergangstemperatur-Wert Tg nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 )] nicht mehr als - 20 0C beträgt
beziehungsweise, wenn die Komponente (a) mehr als ein Monomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG,ac des Copolymeren aus den Monomeren der Komonente (a) gemäß der Fox-Gleichung nicht mehr als - 20 0C beträgt, wobei für die Berechnung in die Fox-Gleichung die Glasübergangstemperatur-Werte T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 ) der Homopolymere der einzelnen Monomere der Komponente (a) eingesetzt werden;
(b) 5 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer Monomere,
wobei, wenn die Komponente (b) nur ein Monomer umfasst, die
Glasübergangstemperatur TG bH des Homopolymeren aus dem Monomer der Komponente (b) [definiert als Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 )] nicht weniger als 0 0C beträgt
beziehungsweise wobei, wenn die Komponente (b) mehr als ein Monomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG bC des Copolymeren aus den
Monomeren der Komonente (b) gemäß der Fox-Gleichung nicht weniger als 0 0C beträgt, wobei für die Berechnung in die Fox-Gleichung die Glasübergangstemperatur-Werte T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 ) der Homopolymere der einzelnen Monomere der Komponente (b) eingesetzt werden ;
(c) 3 bis 15 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer, eine Vernetzungsreaktion des Polyacrylates fördernder Monomere,
ist,
wobei das Polyacrylat vernetzt ist,
und wobei das vernetzte Polyacrylat durch einen Verlustfaktor (tan δ-Wert) zwischen 0,2 und 0,4 charakterisiert ist,
wobei das vernetzte Polyacrylat eine Scherfestigkeit aufweist, die durch eine Maximalauslenkung xmax im Mikroscherwegtest von 200 bis 600 μm charakterisiert ist, und wobei das vernetzte Polyacrylat durch einen elastischen Anteil im Polyacrylat von mindestens 60 %, ermittelt im Mikroscherwegtest, charakterisiert ist.
Es hat sich überraschend herausgestellt, dass bei Haftklebemassen mit geeignetem elastischem und viskosem Verhalten, wie dieses in den Ansprüchen näher charakterisiert ist, sehr glatte Schichtoberflächen erhalten werden können.
Diese Massen weisen aber weiterhin noch eine genügend hohe Kohäsion auf, die er für Verklebungen im optischen Bereich erforderlich, um z.B. die Stanzbarkeit zu gewährleisten oder ein Abgleiten der optischen Bauteile bei senkrechtem Betrieb zu vermeiden. Zur genaueren Beschreibung und Quantifizierung des Maßes an elastischem und viskosem Anteil sowie des Verhältnisses der Anteile zueinander können die mittels Dynamisch Mechanischer Analyse (DMA) ermittelbaren Größen Speichermodul (G'), Verlustmodul (G") sowie der als Verlustfaktor tan δ (tan delta) bezeichnete Quotient G"/G' herangezogen werden. G' ist ein Maß für den elastischen Anteil, G" ein Maß für den viskosen Anteil eines Stoffes. Beide Größen sind abhängig von der Deformationsfrequenz und der Temperatur.
Der Verlustfaktor tan δ ist ein Maß für die Elastizität und das Fließvermögen der untersuchten Substanz.
Die Größen können mit Hilfe eines Rheometers ermittelt werden. Das zu untersuchende Material wird dabei zum Beispiel in einer Platte-Platte-Anordnung einer sinusförmig oszillierenden Scherbeanspruchung ausgesetzt. Bei schubspannungsgesteuerten Geräten werden die Deformation als Funktion der Zeit und der zeitliche Versatz dieser Deformation y (gamma) gegenüber dem Einbringen der Schubspannung T (tau) gemessen. Dieser zeitliche Versatz (Phasenverschiebung zwischen Schubspannungsund Deformationsvektor) wird als Phasenwinkel δ (delta) bezeichnet.
Speichermodul G' G' = τ/γ 'COs(O)
Verlustmoduls G" G" = τ/γ «sin(ö)
Verlustfaktor tan δ tan δ = GVG"
Die Angaben der vorgenannten Parameter im Rahmen dieser Schrift beziehen sich auf die Messung mittels eines Rheometer in Platte-auf-Platte-Konfiguration, bezogen auf eine runde Probe mit einem Probendurchmesser von 8 mm und einer Probendicke von 1 mm. Messbedingungen: Temperatur 25 0C, im Übrigen Normbedingungen, Frequenz der oszillierenden Scherbeanspruchung 0,1 rad/s.
Die Angaben bezüglich des maximalen Scherweges sowie des elastischen Anteils beziehen sich auf die Ergebnisse der Scherwegmessung. Der maximale Scherweg (= die Maximalauslenkung xmax) ist eine quantitative Größe zur Beschreibung der Scherfestigkeit, der elastische Anteil ein quantitatives Maß zur Beschreibung des Rückstellvermögens der untersuchten Probe. Das Messprinzip ist schematisch in Figur 1 dargestellt (Figur 1 a: Aufsicht auf den Messaufbau, Figur 1 b: Seitenansicht des Messaufbaus).
Von dem zu untersuchenden Polyacrylat wird eine 50 μm dicke Schicht hergestellt und vernetzt. Die Polyacrylatschicht haftet auf einer stabilisierenden Folie, etwa einer PET- Folie. Aus diesem Verbund wird ein Probenmuster [Länge (L1) 50 mm, Breite (B) 10 mm] ausgeschnitten.
Der Verbund aus Polyacrylatschicht (1 ) und stabilisierender Folie (2) wird mit der Polyacrylatschicht-Seite derart auf eine zuvor mit Aceton gereinigte Stahlplatte (3) 5 geklebt, dass die Stahlplatte (3) das Klebeband rechts und links überragt und dass das Klebeband (1 ) die Stahlplatte am oberen Rand um einen Abstand (a) von 2 mm überragt. Die Verklebungsfläche der Polyacrylat-Schicht (1 ) auf der Stahlplatte (3) beträgt Höhe (H) x Breite (B) = 13 mm x 10 mm. Die Verklebungsstelle wird anschließend mit einer 2-kg-Stahlrolle sechsmal überrollt, so dass eine feste Verklebung vorliegt.
10 Der Verbundstreifen (1 , 2) wird am oberen Rand auf der Folienseite bündig mit einem stabilen Verstärkungsstreifen (4), etwa aus Pappe, versehen, auf den ein Wegmessfühler (Auslenkungssensor) (5) aufliegt. Die Probe wird mittels der Stahlplatte senkrecht aufgehängt.
Als Messbedingungen werden eine Temperatur von 40 0C und im Übrigen
15 Normbedingungen gewählt. Das zu messende Probenmuster wird am unteren Ende mittels einer Klammer (7) (Eigengewicht der Klammer 6,3 g) mit einem Gewicht (6) von 500 g (Gesamtbelastung 506,3 g) versehen und für eine Zeitdauer (Δti) von 15 min belastet (siehe Figur 1 c). Aufgrund der festen Verklebung der Polyacrylatschicht (1 ) auf der Stahlplatte (3) und auf der stabilisierenden Folie (2) wirken auf die Polyacrylatschicht
20 Scherkräfte ein. Die Scherstrecke (Maximalauslenkung des Wegmessfühlers;
Belastungsscherstrecke xmax) der Polyacrylatschicht nach der vorgegebenen Dauer bei konstanter Temperatur wird als Ergebnis angegeben ([xmax] = μm).
Nach Ablauf der Zeitdauer unter Belastung (At1) werden das Gewicht (6) und die Klammer (7) entfernt; und es erfolgt eine Rückbewegung der Polyacrylatschicht (1 ) durch
25 Relaxation (siehe Figur 1d). Nach einer Entlastungsdauer (At2) von ebenfalls 15 min wird erneut die Scherstrecke (Restauslenkung des Wegmessfühlers; Entlastungsscherstrecke Xmin) der Polyacrylatschicht gemessen ([xmιn] = μm).
Der elastische Anteil Aeιasi des Polyacrylates in Prozent ergibt sich gemäß
_π (Xmax ~ Xmm) * 1 00
θ(J Aelast = ~
Die Angaben zum gewichtsmittleren Molekulargewicht Mw beziehen sich auf die
Bestimmung durch Gelpermeationschromatographie (GPC). Als Eluent wurde THF mit
0,1 Vol.-% Trifluoressigsäure eingesetzt. Die Messung erfolgte bei 25 0C. Als Vorsäule
35 wurde PSS-SDV, 5 μ, 103 Ä, ID 8,0 mm x 50 mm verwendet. Zur Auftrennung wurden die Säulen PSS-SDV, 5 μ, 103 sowie 105 und 106 mit jeweils ID 8,0 mm x 300 mm eingesetzt. Die Probenkonzentration betrug 4 g/l, die Durchflussmenge 1 ,0 ml pro Minute. Es wurde gegen PMMA Standards gemessen, (μ = μm; 1 Ä = 10~10 m). Werden im Rahmen dieser Schrift Parameter in einem Bereich angegeben, der zwischen zwei Grenzen definiert ist, so gelten die angegebenen Grenzwerte als zum Parameterbereich dazugehörig, sofern nichts Gegenteiliges angegeben wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung eines solchen Klebebandes zur Verklebung optischer Bauteile, also ein Verfahren zur Verklebung optischer Bauteile mittels eines Klebebandes, wobei das Klebeband zumindest eine Schicht einer Haftklebemasse auf Basis eines Polyacrylates mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht Mw im Bereich von 200000 < Mw < 1000000 g/mol aufweist, das durch radikalische Copolymerisation zumindest folgender Komponenten erhältlich ist:
(a) 55 bis 92 Gew.-% eines oder mehrerer Acrylmonomere der allgemeinen Formel
CH2=CH-COORi
wobei Ri ein Kohlenwasserstoff rest mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt, wobei insbesondere vorteilhaft verzweigte und/oder unverzweigte, gesättigte und/oder ungesättigte Kohlenwasserstoff reste eingesetzt werden;
wobei weiterhin, wenn die Komponente (a) nur ein Monomer umfasst, die
Glasübergangstemperatur TG,aH des Homopolymeren aus dem Monomer der Komponente (a) [definiert als Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 )] nicht mehr als - 20 0C beträgt
beziehungsweise, wenn die Komponente (a) mehr als ein Monomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG aC des Copolymeren aus den Monomeren der
Komonente (a) gemäß der Fox-Gleichung nicht mehr als - 20 0C beträgt, wobei für die Berechnung in die Fox-Gleichung die Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 ) der Homopolymere der einzelnen Monomere der Komponente (a) eingesetzt werden;
(b) 5 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer Monomere,
wobei, wenn die Komponente (b) nur ein Monomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG,bH des Homopolymeren aus dem Monomer der Komponente (b) [definiert als Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 )] nicht weniger als 0 0C beträgt beziehungsweise wobei, wenn die Komponente (b) mehr als ein Monomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG,bc des Copolymeren aus den Monomeren der Komonente (b) gemäß der Fox-Gleichung nicht weniger als 0 0C beträgt, wobei für die Berechnung in die Fox-Gleichung die Glasübergangstemperatur-Wert Tg nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 ) der Homopolymere der einzelnen Monomere der Komponente (b) eingesetzt werden;
(c) 3 bis 15 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer, eine
Vernetzungsreaktion des Polyacrylates fördernder Monomere,
wobei das Polyacrylat vernetzt wird,
und wobei das Polyacrylat vor der Verklebung der optischen Bauteile durch einen
Verlustfaktor (tan δ-Wert) zwischen 0,2 und 0,4 charakterisiert ist,
wobei das Polyacrylat eine Scherfestigkeit aufweist, die durch eine Maximalauslenkung xmax im Mikroscherwegtest von 200 bis 600 μm charakterisiert ist,
und wobei das vernetzte Polyacrylat durch einen elastischen Anteil im Polyacrylat von mindestens 60 %, ermittelt im Mikroscherwegtest, charakterisiert ist.
Unter der Bezeichnung„zur Verklebung optischer Bauteile" ist im Sinne der vorliegenden Schrift jede Verklebung zu verstehen, die für optische Zwecke dient, insbesondere solche Verklebungen, die aufgrund des mit den verklebten Substraten verbundenen Lichtmanagements hohe Anforderungen an die Haftklebemasse stellt.
Beispielhafte Einsatzzwecke, die insbesondere unter die beanspruchte Verwendung fallen, sind die Verwendung der erfindungsgemäßen Klebebänder für die Lamination von Polarizerfilmen, Retarderfilmen, Lightenhancementfilmen, Lightguidefilmen, Antireflexfilmen, Antiglarefilmen, Splitterschutzfilmen, auf LCD-Modulen, gegenseitig auf einen der genannten Filme oder auf transparenten Substraten mit struktureller Funktion; ferner die Verklebung von Gläsern, Kunststofffolien, Kunststofffenstern und dergleichen bei der Herstellung von optischen Datenanzeigen (LCDs; Liquid Crystal Displays), OLED- Displays (organischen Leuchtdioden-Displays), anderen Displays, sogenannten Touch Panels, Bildschirmen (Monitorfenstern) und dergleichen.
Die vorgenannten Verwendungen sind insbesondere auch im Bereich der elektronischen Geräte relevant, wie etwa für Fernsehgeräte, Computermonitore, Radargeräte, Oszilloskope, tragbare Computer (Notebooks), PDAs (Handhelds, Organizer), Mobiltelefone, Digitalkameras, Camcorder, Navigationsgeräten, Uhren, Füllstandsanzeigen an Vorratsgefäßen und dergleichen. Auch die Verklebung dekorierender Elemente fällt unter den beanspruchten Verwendungszweck, insbesondere sofern hiermit anspruchsvolle Verklebungen verbunden sind.
Bei dem Einsatz von Klebebändern für optische Zwecke können diese als Zusatzwirkung vorteilhaft weiterhin eine Filterwirkung, mechanischen Schutz, Eignung zum Thermo- Management (z.B. die Regelung von Wärmestrahlung) und/oder Eignung zum Elektromanagement (Bereitstellung elektrischer oder elektronischer Funktionen) sowie gegebenenfalls die Erfüllung weiterer Aufgaben gewährleisten. In vorteilhafter Weise werden der elastische Anteil (Mikroscherwegtest) des Polyacrylats des erfindungsgemäßen Klebebandes und des erfindungsgemäß verwendeten Klebebandes derart eingestellt, dass er im Bereich zwischen 70 % und 95 % liegt.
Die Polymerisation des Polyacrylates erfolgt insbesondere durch freie radikalische Polymerisation der eingesetzten Comonomere nach an sich bekannten Polymerisationsverfahren.
Zur Ermittlung der Glasübergangstemperatur von Copolymeren kann die Fox-Gleichung herangezogen werden (vgl. T. G. Fox, Bull. Am. Phys. Soc. 1 (1956) S. 123), die besagt, dass die reziproke Glasübergangstempertur des Copolymeren sich über die Gewichtsanteile der eingesetzten Comonomere und die Glasübergangstemperaturen der korrespondierenden Homopolymere der Comonomere berechnen lässt:
1 W 1 w2
~ ■ +
TG TGJ TG 2
wobei W1 und w2 den Massenanteil des jeweiligen Monomers 1 bzw. 2 (Gew.-%) und TG,i und TG 2 die jeweilige Glasübergangstemperatur des Homopolymers aus den jeweiligen Monomeren 1 bzw. 2 in K (Kelvin) repräsentieren.
Die Gleichung ist im Falle von mehr als zwei Comonomeren verallgemeinerbar auf
wr
1 G n ' G, n
In der allgemeinen Gleichung repräsentiert n die Laufzahl über die eingesetzten Monomere, wn den Massenanteil des jeweiligen Monomers n (Gew.-%) und TG,n die jeweilige Glasübergangstemperatur des Homopolymers aus den jeweiligen Monomeren n in K (Kelvin). Die Werte für die Glasübergangstemperaturen der korrespondierenden Homopolymeren sind auch einschlägigen Nachschlagewerken entnehmbar.
Der Kohlenwasserstoffrest der Acrylmonomere für die Komponente (a) kann insbesondere eine verzweigte oder unverzweigte Alkyl- oder Alkenylgruppe sein. Insbesondere vorteilhaft sind Kohlenwasserstoffreste mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Vorteilhafte Beispiele für Acrylmonomere, die im Sinne der Komponente (a) eingesetzt werden können, sind n-Butylacrylat, n-Pentylacrylat, n-Hexylacrylat, n-Heptylacrylat, n- Octylacrylat, n-Nonylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat, Behenylacrylat, und deren verzweigten Isomere, wie z.B. Isobutylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Isooctylacrylat.
Für die Komponente (b) werden in bevorzugter Vorgehensweise zumindest teilweise ein oder mehrere Acryl- und/oder Methacrylmonomere der allgemeinen Formel
CH2=C(R2)-COOR3
eingesetzt, wobei R2 = H oder R2 = CH3 ist, wobei weiterhin R3 einen Kohlenwasserstoffrest, insbesondere mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, darstellt, und wobei die die für Komponente (b) genannten Voraussetzungen bezüglich der Glastemperaturen erfüllt sind.
Der Kohlenwasserstoffrest eines jeweiligen Acrylmonomers für die Komponente (b) kann verzweigt oder unverzweigt, gesättigt oder ungesättigt, aliphatisch oder aromatisch, substituiert oder unsubstituiert sein. Als vorteilhafte Monomere im Sinne der Komponente (b) lassen sich beispielweise Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, n-Butylmethacrylat, n-Octylmethacrylat, 2- Ethylhexylmethacrylat, Isooctylmethacrylat einsetzen.
Weitere vorteilhafte Monomere für die Komponente (b) sind monofunktionelle Acrylate und/oder Methacrylate von überbrückten Cycloalkylalkoholen, die mindestens 6 C- Atomen aufweisen. Die Cycloalkylalkohole können auch substituiert sein, z.B. durch C-1 - 6-Alkylgruppen, Halogenatomen oder Cyanogruppen. Vorteilhafte Beispiele für derartige Monomere sind Cyclohexylmethacrylat, Isobornylacrylat, Isobornylmethacrylat und 3,5- Dimethyladamantylacrylat. Als weitere vorteilhafte Monomere für die Komponente (b), entweder als alleinige Monomere der Komponente (b) oder insbesondere auch in Kombination mit den bereits beschriebenen Comonomeren der Komponente (b), lassen sich nicht-acrylische Monomere einsetzen, die eine hohe statische Glasübergangstemperatur (insbesondere TG≥ 0 °C) besitzen. Es eigenen sich beispielweise aromatische Vinylverbindungen, wie z.B. Styrol, wobei die aromatischen Kerne bevorzugt aus C4- bis C18-Bausteinen bestehen und auch Heteroatome enthalten können.
Besonders bevorzugte Beispiele sind 4-Vinylpyridin, N-Vinylphthalimid, Methylstyrol, 3,4- Dimethoxystyrol, 4-Vinylbenzoesäure.
Vorteilhaft lassen sich auch acrylische Monomere mit aromatischen Resten im Sinne der Komponente (b) einsetzen, wie zum Beispiel Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Phenylacrylat, Phenylmethacrylat, t-Butylphenylacrylat, t-Butylphenylmethacrylat, A- Biphenylacrylat und -methacrylat, 2-Naphthylacrylat und -methacrylat. Insbesondere zur Ermöglichung und/oder Förderung einer Vernetzung des Polyacrylates sind die Verbindungen der Komponente (c) als Comonomere zugesetzt. Die Vernetzung des Polyacrylates kann durch thermische Vernetzung und/oder chemische Vernetzung und/oder durch aktinische Strahlung (insbesondere UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung) erfolgen. Die Einstellung der in den Ansprüchen genannten Parameter kann insbesondere durch eine gezielte Vernetzungsführung erfolgen. Die Vernetzung wird dann bis zu einem Vernetzungsgrad durchgeführt, der durch einen Verlustfaktor (tan δ-Wert) zwischen 0,2 und 0,4, einen Mikroscherweg von 200 bis 600 μm sowie einen elastischen Anteil im Polyacrylat von mindestens 60 % charakterisiert ist. Das Einstellen eines solchen Vernetzungsgrades gehört zum allgemeinen Fachwissen des Fachmanns, insbesondere des Fachmanns im Bereich der Klebemassen und Selbstklebemassen, und ist von diesem unter Anwendung seiner Fachkenntnisse ohne weiteres durchführbar.
Im Sinne der Komponente (c) können vorteilhaft ausschließlich oder zumindest teilweise, im zweiten Falle insbesondere vorteilhaft in Kombination mit copolymerisierbaren Photoinitiatoren, insbesondere wie nachstehend bezeichnet, ein oder mehrere Acryl- und/oder Methacrylmonomere der allgemeinen Formel
CH2=C(FU)-COOFt5 eingesetzt werden, wobei R4 = H oder R4 = CH3 ist und wobei R5 = H ist oder R5 eine Alkylgruppe darstellt, die eine funktionelle Gruppe aufweist, die zu einer Vernetzungsreaktion befähigt ist oder diese fördert. Als funktionelle Gruppen in vorstehendem Sinne können beispielsweise Carbonylgruppen, Säuregruppen, Hydroxygruppen, Epoxygruppen, Amingruppen, Isocyanatgruppen gewählt werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Komponente (c) in einer derartigen Menge eingesetzt, dass die Stoffmenge na [in mol] der Monomere der Komponente (a) zur Stoffmenge nc [in mol] der funktionellen Gruppen der Komponente (c) im Verhältnis 1 < na/nc < 20, bevorzugt 5 < na/nc < 16, besonders bevorzugt 6 < na/nc < 1 1 liegt. Insbesondere vorteilhaft, nicht aber notwendigerweise, gilt, dass, wenn die Komponente (c) nur ein Acryl- oder Methacrylmonomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG,CH des Homopolymeren aus dem Acryl- oder Methacrylmonomer der Komponente (c) [definiert als Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 )] nicht weniger als 0 °C beträgt, beziehungsweise, wenn die Komponente (c) mehrere Acryl- und/oder Methacrylmonomere umfasst, die Glasübergangstemperatur TG,cc des Copolymeren aus den Acryl- und/oder Methacrylmonomeren der Komponente (c) gemäß der Fox-Gleichung nicht weniger als 0 °C beträgt, wobei für die Berechnung in die Fox-Gleichung die Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 ) der Homopolymere der einzelnen Monomere der Komponente (c) eingesetzt werden.
Vorteilhafte Beispiele für entsprechende funktionalisierte (Meth-)Acrylmonomere im Sinne der Komponente (c) sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxy-ethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Allylalkohol, Maleinsäureanhydrid, Itacon-säureanhydrid, Itaconsäure, Glyceridylmethacrylat, Phenoxyethylacrlylat, Phenoxy-ethylmethacrylat, 2-Butoxyethylmethacrylat, 2- Butoxyethylacrylat, Cyanoethylmethacrylat, Cyanoethylacrylat, Glycerylmethacrylat, 6-Hydroxyhexylmethacrylat, Vinylessigsäure, Tetrahydrofufurylacrlyat, ß-Acryloyloxypropionsäure, Trichloracrylsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Aconitsäure. Im Sinne der Komponente (c) können vorteilhaft ausschließlich oder auch zum Teil, im letzteren Fall insbesondere in Kombination der vorstehend genannten Verbindungen im Sinne der Komponente (c), copolymerisierbare Photoinitiatoren eingesetzt werden. Als copolymerisierbare Photoinitiatoren sind Norrish-I-Photoinitiatoren (photochemisch fragmentierende, insbesondere α-spaltende Photoinitiatoren) und
Norrish-Il-Photoinitiatoren (photochemisch angeregte Wasserstoff-abstrahierende Photoinitiatoren) geeignet. Vorteilhafte Beispiele für copolymerisierbare Photoinitiatoren sind z.B. Benzoinacrylat und acrylierte Benzophenone, zum Beispiel das kommerziell erhältliche Produkt Ebecryl P 36® der Fa. UCB. Im Prinzip können alle dem Fachmann bekannten Photoinitiatoren eingesetzt werden, die copolymerisierbar sind (insbesondere polymerisierbare Dopppelbindungen aufweisen) und das Polymer über einen Radikalmechnismus unter UV-Bestrahlung vernetzen können. Dem Polyacrylat können für die Vernetzungsreaktion Vernetzer und Promotoren beigemischt werden. Insbesondere für die Polymerisationsreaktion unempfindliche (nicht reaktive) Vernetzer und/oder Promotoren können optional schon bereits vor oder bei der Polymerisation zugegeben werden. Geeignete Vernetzer für die Elektronenstrahlvernetzung und UV-Vernetzung sind beispielsweise bi- oder multifunktionelle Acrylate, bi- oder multifunktionelle Isocyanate (auch in blockierter Form) oder bi- oder multifunktionelle Epoxide. Weiterhin können auch thermisch aktivierbare Vernetzer, wie z.B. Lewis-Säuren, Metallchelate oder multifunktionelle Isocyanate zugesetzt sein. Zu einer gegebenenfalls erfolgenden Vernetzung mit UV-Licht können den Haftklebemassen statt der copolymerisierbaren Photoinitiatoren oder zusätzlich zu diesen nicht copolymerisierbare UV-absorbierende Photoinitiatoren zugesetzt werden. Nützliche Photoinitiatoren, welche sehr gut zu verwenden sind, sind Benzoinether, wie z. B. Benzoinmethylether und Benzoinisopropylether, substituierte Acetophenone, wie z. B. 2,2-Diethoxyacetophenon (erhältlich als Irgacure 651® von Fa. Ciba Geigy®), 2,2- Dimethoxy-2-phenyl-1 -phenylethanon, Dimethoxyhydroxyacetophenon, substituierte α- Ketole, wie z. B. 2-Methoxy-2-hydroxypropiophenon, aromatische Sulfonylchloride, wie z. B. 2-Naphthyl sulfonylchlorid, und photoaktive Oxime, wie z. B. 1 -Phenyl-1 ,2-propandion- 2-(0-ethoxycarbonyl)oxim. Die oben erwähnten und/oder weitere vorteilhaft einsetzbare, nicht copolymersierbare Photoinititatioren, insbesondere solche vom Typ Norrish-I oder Norrish-Il, können insbesondere vorteilhaft folgende Reste enthalten: Benzophenon-, Acetophenon-, Benzil-, Benzoin-, Hydroxyalkylphenon-, Phenylcyclohexylketon-, Anthrachinon-, Trimethylbenzoylphosphinoxid-, Methylthiophenylmorpholinketon-, Aminoketon-, Azobenzoin-, Thioxanthon-, Hexarylbisimidazol-, Triazin-, oder Fluorenon, wobei jeder dieser Reste zusätzlich mit einem oder mehreren Halogenatomen und/oder einer oder mehreren Alkyloxygruppen und/oder einer oder mehreren Aminogruppen oder Hydroxygruppen substituiert sein kann. Die Nennung dieser Reste erfolgt nur beispielhaft für vorteilhaft einsetzbare Verbindungen und ist nicht einschränkend zu verstehen.
Der zu polymerisierenden Comonomermischung, dem in der Polymerisation befindlichen Polymerisat und/oder dem fertig polymerisierten Polyacrylat können - vorteilhaft vor der Vernetzungsreaktion - insbesondere zur Unterstützung der Einstellung der gewünschten Produkteigenschaften weitere Komponenten und/oder Additive zugesetzt werden, insbesondere solche Additive, die nicht in das Polymer eingebaut werden und/oder nicht an der Vernetzungsreaktion teilnehmen.
Als Additive, die insbesondere für die Verwendung im optischen Bereich vorteilhaft für das Polyacrylat des Klebebandes sind, lassen sich beispielsweise Lichtschutzmittel und Alterungsschutzmittel nennen.
Auf die Anwesenheit von Klebharzen und Weichmachern kann bei der Haftklebemasse, die für das erfindungsgemäße Klebeband beziehungsweise für das erfindungsgemäß verwendete Klebeband eingesetzt wird, verzichtet werden, so dass eine hervorragende Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Klebebandes und des erfindungsgemäß verwendeten Klebebandes jeweils eine Haftklebemassenschicht aufweisen, insbesondere durch eine Haftklebemassenschicht realisiert sind (einschichtiges, trägerloses Klebeband), bei der der Haftklebemasse keine Harze und/oder keine Weichmacher zugesetzt sind, insbesondere vorteilhaft weder Harze noch Weichmacher zugesetzt sind. Derartige Zusätze besitzen häufig nachteilige Auswirkungen bei der Anwendung für optische Verklebungen. Die gemäß des Standes der Technik als Klebharze für Acrylathaftklebemassen eingesetzten Harze sind üblicherweise polarer Natur, um eine Verträglichkeit mit der Polyacrylatmatrix zu erreichen. Dies führt meist zu dem Einsatz von aromatischen Klebharzen, die sich bei längerer Lagerung oder unter Lichteinwirkung gelblich verfärben. Das wie oben dargestellt erhältliche und gegebenenfalls additivierte Polyacrylat wird zur
Herstellung einer Haftklebemassenschicht ein- oder beidseitig auf einen Träger aufgetragen, wobei ein permanenter Träger verwendet werden kann, der im Klebebandaufbau auch in der Anwendung erhalten bleibt. Insbesondere vorteilhaft werden aber trägerlose, insbesondere einschichtige Klebebänder erzeugt, die in einer sehr hervorragenden Ausführungsform in der Anwendung aus der
Haftklebemassenschicht allein bestehen (so genannte Transferklebebänder) und zur vorherigen Handhabung, Konfektionierung und Anbietung im Markt ein- oder beidseitig mit einem temporären Träger versehen sind, insbesondere zur Rolle gewickelt sind.
Zur Herstellung derartiger Transferklebebänder wird das wie oben dargestellt erhältliche Polyacrylat vorteilhaft auf einen temporären Träger (insbesondere antiadhäsive und/oder antiadhäsiv ausgestattete Materialien (so genannte Abdeckmaterialien, Trennmaterialien, Releasematerialien oder (Release-)Liner); wie beispielsweise silikonisierte Papiere, Folien oder dergleichen in der gewünschten Schichtdicke beschichtet. Prinzipiell können hier alle für Polyacrylat-Haftklebemassen geeignete Trennmaterialien eingesetzt werden.
Hergestellt werden können auch Klebebänder mit zwei (Haft-)Klebemassenschichten unterschiedlicher Art, von denen zumindest eine der Schichten eine wie im Rahmen dieser Schrift beschriebene (erfindungsgemäße) Haftklebemassenschicht ist. Die Haftklebemassenschichten können direkt aneinandergrenzen (Zwei-Schichten- Klebeband), zwischen den zwei Haftklebemassenschichten können optional auch eine oder mehrere weitere Schichten vorgesehen sein, wie beispielsweise Trägerschichten oder dergleichen (Mehrschichtenaufbau).
Die Vernetzung des Polyacrylates erfolgt bevorzugt in der Schicht auf dem Trägermaterial. Die Haftklebemasse wird bevorzugt so eingestellt, dass die haftklebrigen Eigenschaften für den Einsatz der Haftklebemasse für den beschriebenen Verwendungzweck geeeignet sind. Erfindungsgemäß bevorzugt geschieht dies durch Wahl des geeigneten Vernetzungsgrades des Polyacrylates. Das Polyacrylat wird vorliegend bis zu einem Vernetzungsgrad vernetzt, der die Realisierung der angegebenen Parameter bedingt. Hierdurch können insbesondere die Kohäsion und die Adhäsion der Haftklebemasse sowie deren Fließverhalten geregelt werden. In einer sehr bevorzugten Vorgehensweise kann die Vernetzung des Polyacrylats thermisch bewirkt werden (also durch Zufuhr thermischer Energie), wobei in sehr bevorzugten Fällen die Vernetzungstemperatur maximal 90 °C, sehr bevorzugt maximal 60 °C beträgt, und wobei insbesondere die Verweildauer auf maximal 2 Minuten, sehr bevorzugt auf maximal 1 Minute bei dieser Temperatur beschränkt ist. Dabei können insbesondere Vernetzungstemperaturen von maximal 90 °C mit Vernetzungsdauern von maximal einer Minute als auch vorteilhaft Vernetzungstemperaturen mit maximal 60 °C und Vernetzungsdauern von maximal zwei Minuten kombiniert werden). Zur thermischen Vernetzung werden die erfindungsgemäßen Haftklebebänder bevorzugt durch einen Trocknungskanal geführt. Der Trocknungskanal erfüllt zwei Funktionen. Zum einen werden - für den Fall, dass die Acrylathaftklebemasse aus Lösung beschichtet wurde - die Lösungsmittel entfernt. Dies erfolgt in der Regel durch ein stufenweises Erwärmen, um Trocknungsblasen zu vermeiden. Zum anderen wird - wenn ein gewisser Trocknungsgrad erreicht ist - die Wärme genutzt, um die thermische Vernetzung zu intiieren. Der erforderliche Wärmeeintrag hängt vom Vernetzersystem ab. So können z.B. Metallchelat-Vernetzungen bereits bei sehr geringen Temperaturen von 90 °C, sehr bevorzugt bei 60 °C und kurzen Kontaktzeiten insbesondere im Trocknungskanal (vorteilhaft maximal 2 Minuten, bevorzugt maximal 1 Minute) durchgeführt werden.
Epoxy-Vernetzungen benötigen dagegen längere Vernetzungszeiten und Temperaturen von 100 °C und höher, um noch eine effiziente Vernetzung im Trocknungskanal zu erreichen. Ferner wird der Wärmeeintrag durch die Trocknungskanallänge sowie die Bahngeschindigkeit gesteuert. Es hat sich herausgestellt, dass erfindungsgemäße Klebebänder mit einer hervorragenden Eignung für die Verwendung für optische Verklebungen hergestellt werden können, wenn als Vernetzer ausschließlich oder teilweise Aluminiumchlat- Verbindungen eingesetzt werden. Diese Verbindungen neigen im Gegensatz zu anderen Vernetzern nicht zur Vergilbung und führen daher zu sehr klaren Produkten. Mit Aluminiumchelaten vernetzte Polyacrylate neigen auch mit der Zeit (beispielsweise bei längerer Lagerung) nicht zur Nachvernetzung oder Alterung, so dass die Produkteigenschaften über einen sehr langen Zeitraum erhalten bleiben. Für die Vernetzungsreaktion mit Aluminiumchelaten sind zudem nur sehr moderate Temperaturen zur Aktivierung notwendig (siehe vorstehend), so dass keine Gefahr der nachteiligen Beeinflussung von Klebebandbausteinen wie Trägern, Linern oder dergleichen besteht (höhere Temperaturen können beispielsweise zur Schädigung von Trägern und/oder Linern führen, besipeilsweise zum Schrumpfen, Verziehen oder dergleichen). Daher lassen sich qualitativ sehr hochwertige, homogene Produkte erzeugen (insbesondere mit hoher optischer Qualität).
Prinzipiell können erfindungsgemäße Klebebänder auch durch Vernetzung mittels UV- Bestrahlung erhalten werden, wobei diese Vernetzung alternativ oder zusätzlich zu anderen Vernetzungsmethoden durchgeführt werden kann.
Zur UV-Vernetzung wird mittels kurzwelliger ultravioletter Bestrahlung in einem Wellenlängenbereich von 200 bis 400 nm, je nach verwendetem UV-Photoinitiator, bestrahlt, insbesondere unter Verwendung von Quecksilber-Hochdruck- oder - Mitteldruck-Lampen bei einer Leistung von 80 bis 400 W/cm. Die BeStrahlungsintensität wird der jeweiligen Quantenausbeute des UV-Photoinitiators und dem einzustellenden Vernetzungsgrad angepasst. Die Bestrahlungsbedingungen (insbesondere Bestrahlungsart, -intensität, -dosis und -dauer) werden der jeweiligen chemischen Zusammensetzung der zu vernetzenden Polyacrylate insbesondere derart angepasst, dass die erforderlichen Parameterwerte des vernetzten Polyacrylates erzielt werden und das Polyacrylat die geforderte Eignung für die gewünschten Anwendungen aufweist. Die folgenden Angaben gelten hierfür als Richtwerte für Parameterbereiche, in denen eine Regelung vorteilhaft ist.
Vorteilhaft wird mit einer UV-C Dosis von 50 bis 200 mJ/cm2, bevorzugt von 75 bis 150 mJ/cm2 bestrahlt. Die Dosis wurde mit einem UV-Dosimeter der Firma Eltosch gemessen. Die Dosis kann zum einen durch die Leistung des UV-Strahlers variiert werden, oder durch die Bestrahlungszeit, die wiederum durch die Bahngeschwindigkeit gesteuert wird. Im erfinderischen Sinne wird bevorzugt geringer BeStrahlungsintensität (kleiner 200 mJ/cm2 UV-C) bestrahlt. Hierdurch findet eine Verlackung der Haftklebemassenoberfläche vermieden und in den bestrahlten Bereichen bleibt die Elastizität erhalten, die für den erfinderischen Effekt benötigt wird. Zu geringe Stahlungsdosen führen dagegen zu einer Untervernetzung der Haftklebemasse. Die Bahngeschwindigkeit für eine UV-Vernetzung beträgt bevorzugt zwischen 1 und 50 m/min, je nach BeStrahlungsintensität des UV-Strahlers.
Für die Einstellung der richtigen UV-Dosis kann es angebracht sein, die Strahlerleistung der Bahngeschwindigkeit und/oder der Art des Haftklebebandes anzupassen.
Um die Vernetzungsreaktion der UV-vernetzten Klebemasse zu regulieren, wird bevorzugt die harte UV-C Strahlung in einem Wellenlängenbereich kleiner als 300 nm begrenzt. Die hauptsächliche Verwendung von harter UV-C-Strahlung führt zu einer hohen Vernetzungsausbeute auf der Haftklebemassenoberfläche. Tiefere Haftklebemasseschichten werden durch die Bestrahlung mit kurzer Wellenlänge weniger stark vernetzt. Daher enthält die UV-Bestrahlung für das erfinderische Verfahren neben der UV-C Strahlung sehr bevorzugt auch Anteile von UV-A und UV-B Strahlung.
Zusätzlich kann unter Ausschluss von Luftsauerstoff bestrahlt werden. Hierfür kann das Haftklebeband vor der UV-Bestrahlung abgedeckt werden oder der Bestrahlungskanal wird mit einem Inertgas, wie z.B. Stickstoff, geflutet.
Geeignete UV-Strahlungsgeräte stellen beispielsweise die Firmen Eltosch, Fusion and IST her. Ferner können dotierte Gläser eingesetzt werden, um bestimmte Strahlungsbereiche auszufiltern.
Es ist gelungen, insbesondere mit den vorgenannten Methoden, und hier ganz besonders mittels thermischer Vernetzung, sehr glatte Klebebänder herzustellen. Das erfindungsgemäße Klebeband sowie das erfindungsgemäß verwendete Klebeband erlauben weitgehend unabhängig von der Substrat- und Trennmaterialoberflächenqualität eine einfache und fehlerfreie Verarbeitung ohne Ausbildung von optischen Fehlstellen. Es weist eine gute Fließfähigkeit auf, so dass es sich hervorragend der Oberfläche der zu verklebenden Substrate anpassen kann. Dennoch ist die Kohäsion hinreichend hoch, um eine gute Verklebungsfestigkeit zu gewährleisten. Der elastische Anteil Aeιast des Polyacrylates beträgt mindestens 60 % (Scherwegmessung).
Bevorzugt weist die bei Abzug eines aufgelegten Trennmaterials freigelegte Oberfläche der Klebeschicht des erfindungsgemäße Klebebandes sowie des erfindungsgemäß verwendeten Klebebandes innerhalb einer Zeit von 10 s nach Abzug des aufgelegten Trennmaterials eine mittlere Rauheit Ra,ios auf, die gleich oder geringer ist als 70 %, bevorzugt 60 %, der mittleren Rauheit Ra,0 der Oberfläche des Trennmaterials, die auf der Klebemassenschicht aufgelegen hat, wobei davon ausgegangen wird, dass die mittlere Rauheit Ra,0 der durch Abzug des Trennmaterials freigelegten Klebeschicht zum Zeitpunkt 0 (unmittelbar nach Abzug des Trennmaterials;„Anfangswert") und diejenige der Oberfläche des Trennmaterials, die auf der Klebemassenschicht aufgelegen hat, gleich sind.
Bevorzugt sind erfindungsgemäße Klebebänder und erfindungsgemäß eingesetzte Klebemassen besonders dann, wenn die Oberflächenrauhigkeit der offen liegenden Haftklebemassenschicht in einem Zeitraum von 24 Stunden nach Abzug der Trennfolie auf einen Wert der mittleren Rauheit Ra,24h von höchstens 55 %, bevorzugt höchstens 50 %, mehr bevorzugt höchstens 45 %, noch mehr bevorzugt höchstens 40 % des Anfangswertes abnimmt.
Bevorzugte Klebemassen können beide vorgenannten Zustände im dargestellten zeitlichen Ablauf annehmen.
Erfindungsgemäße Klebebänder und erfindungsgemäß verwendete Klebebänder werden - beispielsweise zur Lagerung oder zur In-den-Markt-Bringung - bevorzugt ein oder beidseitig mit Trennmaterialien abgedeckt, deren mittlere Rauheit Ra einen Wert von 350 nm, bevorzugt 300 nm, noch mehr bevorzugt 150 nm nicht übersteigt. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Klebemassenschichten im Anwendungsfall eine für optische Anwendungen hinreichende Glattheit besitzt. Durch den Einsatz sehr glatter Trennmaterialien, die eine mittlere Rauheit Ra von bis zu 1 nm oder sogar weniger aufweisen können, lässt sich die Glattheit der Klebefolie optimieren. Insbesondere für optische Anwendungen wird die Haftklebemasse bevorzugt derart eingestellt, dass sie als Schicht bis zu einer Schichtdicke von 250 μm, bevorzugt bis zu einer Schichtdicke von 300 μm, eine Transparenz entsprechend einer Transmission (austretende Lichtintensität bezogen auf eingestrahlte Lichtintensität, in %) von mindestens 95 % (nach vorherigem Abzug der Reflexionsverluste an den Grenzflächenübergängen Luft/Klebemasse und Klebemasse/Luft) bzw. von mindestens 89 % (austretende Lichtintensität bezogen auf absolut eingestrahlte Lichtintensität, ohne Abzug der an den Grenzflächenübergängen Luft/Klebemasse und Klebemasse/Luft reflektierten Anteile von der eingestrahlten Lichtintensität; Weißlicht C nach Standard CIE 13.3-1995) aufweist. Weiter vorteilhaft weist die Haftklebemasse einen Haze-Wert (ASTM D 1003) von höchstens 5 % oder weniger auf.
Das erfindungsgemäße Klebeband eignet sich besonders gut für Permanentverklebungen, insbesondere also Verklebungen, bei denen die Klebeverbindung dauerhaft erhalten bleiben soll. Die Verklebungen können auch großflächig durchgeführt werden und auch mit hohen Gewichten belastet werden. Dies stellt einen Vorteil für viele Anwendungen, beispielweise die Verklebung von Glasplatten, dar, da die verklebten Gegenstände bzw. Substrate häufig ein hohes Gewicht aufweisen. Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Klebebänder eine gute Beständigkeit bei erhöhten Temperaturen auf. Die erfindungsgemäßen Klebebänder sind hervorragend auch für den Einsatz in Anwendungen geeignet, in denen die Verklebungsfläche nicht horizontal planar liegt, sonder beispielsweise senkrecht planar ausgerichtet ist, so zum Beispiel für die Verklebung von Gläsern und Glasscheiben in LCD- und Plasma- Fernsehern. Hier ist insbesondere auch eine genügend hohe Kohäsion erforderlich, da diese Geräte in senkrechter Form betrieben werden und sich über einen längeren Zeitraum auch auf Temperaturen von 40 °C und mehr erwärmen können.
Das vernetzte Polyacrylat der erfindungsgemäßen Klebebänder und der erfindungemäß verwendeten Klebebänder weist eine Elastizität aufweist, die durch einen Verlustfaktor (tan δ-Wert) zwischen 0,2 und 0,4 charakterisiert ist, weiterhin eine Scherfestigkeit, die durch eine Maximalauslenkung xmax im Mikroscherwegtest von 200 bis 600 μm charakterisiert ist, sowie ein Rückstellvermögen, das durch einen elastischen Anteil im Polyacrylat von mindestens 60 %, ermittelt im Mikroscherwegtest, charakterisiert ist. Es können erfindungsgemäß Haftklebemassen und daraus hergestellte Klebebänder angeboten werden, die eine hohe Kohäsion und eine hohe Fließfähigkeit besitzen und die überrasched in der Lage sind, den negative Effekt der Oberflächenrauhigkeit, der durch das Auflegen eines Trennmaterials bewirkt wird, auszugleichen. Die Produkte erlauben es somit, hervorragende Verklebungen im optischen Bereich sowie sehr gute Laminationen zu ermöglichen.
Experimenteller Teil
Polvmersationen des Polvacrylates
Beispiel.1..(erfind u nasgemäß)
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 4900 g Acrylsäure, 51 kg 2-Ethylhexylacrylat, 14 kg Methylacrylat und 53,3 kg Aceton/Benzin/Isopropanol (48,5:48,5:3) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 40 g 2,2'- Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 40 g AIBN hinzugegeben. Nach 5 h und 10 h wurde mit jeweils 15 kg Aceton/Isopropanol (90:10) verdünnt. Nach 6 und 8 h wurden jeweils 100 g Dicyclohexylperoxydicarbonat (Perkadox 16®, Fa. Akzo Nobel) gelöst in jeweils 800 g Aceton hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Die GPC-Analyse zeigte ein Mw von 507000 g/mol. Bejspiel.2.ierfjndunasgemäß)
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 4900 g Acrylsäure, 51 kg 2-Ethylhexylacrylat, 14 kg Methylacrylat und 53,3 kg Aceton/Benzin/Isopropanol (48,5:48,5:2) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 40 g 2,2'- Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 40 g AIBN hinzugegeben. Nach 5 h und 10 h wurde mit jeweils 15 kg Aceton/Isopropanol (90:10) verdünnt. Nach 6 und 8 h wurden jeweils 100 g Dicyclohexylperoxydicarbonat (Perkadox 16®, Fa. Akzo Nobel) gelöst in jeweils 800 g Aceton hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Die GPC-Analyse zeigte ein Mw von 812000 g/mol. ß.ejspjeJ.S.Xerfindunflsciernäß)
Es wurde analog Erfindungsgemäßes Beispiel 2 vorgegangen. ß. eispjej.4 _ (erf j ndu .ngsgem ä ß)
Es wurde analog Erfindungsgemäßes Beispiel 2 vorgegangen. B.ejspjeJ.S.^erfindunflsciernäß)
Es wurde analog Erfindungsgemäßes Beispiel 2 vorgegangen.
Bejspiel..6.(erfjnduηasgemäßιi
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 2,4 kg
Acrylsäure, 38,8 kg 2-Ethylhexylacrylat, 38,8 kg n-Butylacrylat und 60 kg
Aceton/Isopropanol (99:4) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 20 g 2,2'-Azoisobuttersäurenitril
(AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 20 g AIBN hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 72 h Reaktionszeit abgebrochen, indem auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Nach Testmethode GPC betrug das Molekulargewicht Mw = 780 000 g/mol.
BsJspJ6l..7.(erfjndun≤[SjQ[ernäß)
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 9,6 kg
Acrylsäure, 45,4 kg 2-Ethylhexylacrylat, 25,0 kg n-Butylacrylat und 60 kg Aceton/Isopropanol (99:4) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 20 g 2,2'-Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 20 g AIBN hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 72 h Reaktionszeit abgebrochen, indem auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Nach Testmethode GPC betrug das Molekulargewicht Mw = 786000 g/mol.
Ref e re nzbe i spi ej.1
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 3,2 kg Acrylsäure, 38,4 kg 2-Ethylhexylacrylat, 38,4 kg n-Butylacrylat und 60 kg Aceton/Isopropanol (99:1 ) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 20 g 2,2'-Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 20 g AIBN hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 72 h Reaktionszeit abgebrochen, indem auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Nach Testmethode GPC betrug das Molekulargewicht Mw = 1625000 g/mol. Ref e re nzb.ej spj ej.2
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 9,6 kg
Acrylsäure, 35,2 kg 2-Ethylhexylacrylat, 35,2 kg n-Butylacrylat und 60 kg
Aceton/Isopropanol (99:1 ) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 20 g 2,2'-Azoisobuttersäurenitril
(AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 20 g AIBN hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 72 h Reaktionszeit abgebrochen, indem auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Nach Testmethode GPC betrug das Molekulargewicht Mw = 1710000 g/mol.
Ref e re nzbej spj e.l.3
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 5,6 kg
Acrylsäure, 16 kg Methylacrylat und 58,4 kg 2-Ethylhexylacrylat und 60 kg Aceton/Isopropanol (90:10) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 40 g 2,2'-Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 40 g AIBN hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 12 h Reaktionszeit abgebrochen, indem auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Nach Testmethode GPC betrug das Molekulargewicht Mw = 188000 g/mol.
Ref e re nzbej spj e 1.4
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 5,6 kg Acrylsäure, 16 kg Methylacrylat und 58,4 kg 2-Ethylhexylacrylat und 60 kg Aceton/Isopropanol (98:2) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 20 g 2,2'-Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 20 g AIBN hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 72 h Reaktionszeit abgebrochen, indem auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Nach Testmethode GPC betrug das Molekulargewicht Mw = 1580000 g/mol.
Ref e re nzbej spj e.l.5 Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 2800 g Acrylsäure, 10,5 kg Cyclohexylmethacrylat, 56,7 kg Butylacrylat und 53,3 kg Aceton/Benzin/Isopropanol (48,5:48,5:2) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 40 g 2,2'- Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 40 g AIBN hinzugegeben. Nach 5 h und 10 h wurde mit jeweils 15 kg Aceton/Isopropanol (90:10) verdünnt. Nach 6 und 8 h wurden jeweils 100 g Dicyclohexylperoxydicarbonat (Perkadox 16®, Fa. Akzo Nobel) gelöst in jeweils 800 g Aceton hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Die GPC-Analyse zeigte ein Mw von 1230 000 g/mol.
Ref e re .nzbei spi ej.6
Ein für radikalische Polymerisationen konventioneller 200 L-Reaktor wurde mit 1400 g Acrylsäure, 58,8 kg 2-Ethylhexylacrylat, 9,8 kg Isobornylacrylat und 53,3 kg Aceton/Benzin/Isopropanol (49,5:49,5:1 ) befüllt. Nach 45 Minuten Durchleiten mit Stickstoffgas unter Rühren wurde der Reaktor auf 58 °C hochgeheizt und 40 g 2,2'- Azoisobuttersäurenitril (AIBN) hinzugegeben. Anschließend wurde das äußere Heizbad auf 75 °C erwärmt und die Reaktion konstant bei dieser Außentemperatur durchgeführt. Nach 1 h Reaktionszeit wurde wiederum 40 g AIBN hinzugegeben. Nach 5 h und 10 h wurde mit jeweils 15 kg Aceton/Isopropanol (90:10) verdünnt. Nach 6 und 8 h wurden jeweils 100 g Dicyclohexylperoxydicarbonat (Perkadox 16®, Fa. Akzo Nobel) gelöst in jeweils 800 g Aceton hinzugegeben. Die Reaktion wurde nach 24 h Reaktionszeit abgebrochen und auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die GPC-Analyse zeigte ein Mw von 1840 000 g/mol.
Herstellung der Klebefolien für die Probenmuster
Zu der das Polyacrylat enthaltenden Lösung wurden jeweils die nachfolgend angegebenen Mengen (in Gew. -Teilen) Vernetzer (Tris(2,4-pentandionato)aluminium(lll) = Aluminium-(lll)-acetylacetonat), jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile Polyacrylat (Feststoff), gegeben (Einsatz des Vernetzers als 3 %-ige Lösung in Isopropanol). Anschließend wurde mit Isopropanol bis zu einem Feststoffgehalt von 30 % verdünnt. Die so erhaltenen Polymerlösungen wurden jeweils auf einer 50 μm dicken silikonisierten Polyesterfolie ausgestrichen. Nach Ablüften des Lösungsmittels bei Raumtemperatur wurde unter den nachfolgenden Bedingungen im Trockenofen getrocknet, wobei die Vernetzung stattfand.
Trocknungs- und Vernetzungsbedingungen:
bezogen auf 100 Gew.-Teile Polyacrylat (Feststoff)
Die Klebemassen-Schichtdicke nach der Trocknung betrug jeweils 50 μm. Auf die freie
Seite der Polyacrylatschicht wurde dann eine 50 μm dicke silikonisierte Polyesterfolie kaschiert.
Als Seite B der Polyacrylatschicht wird die Oberfläche bezeichnet, die auf der ersten silikonisierten Polyesterfolie aufliegt, als Seite A der Polyacrylatschicht wird die
Oberfläche bezeichnet, auf die die zweite silikonisierte Polyesterfolie aufkaschiert wurde.
Es wurden zur Untersuchung der erfindungsgemäßen Beispiele Proben mit zwei unterschiedlichen Folien bezüglich jeder der Klebebandseiten wie oben dargestellt hergestellt (je Beispiel eine Probe mit den Folien A1 und B1 und eines mit den Folien A2 und B2): Trennfolien zur Seite A der Klebemasse zeigend, Ra [nm]:
Trennfolie A1 : Ra = 10,4 nm;
Trennfolie A2: Ra = 28,7 nm
Trennfolien zur Seite B der Klebemasse zeigend, Ra [nm]:
Trennfolie B1 : Ra = 13,6 nm
Trennfolie B2: Ra = 31 ,3 nm
Analytische Methoden
A... Scherweg
Aus der zu untersuchenden Klebefolie wird ein Probenmuster [Länge 50 mm, Breite 10 mm] ausgeschnitten. Von dem Probenmuster wird eine der silikonisierten Polyesterfolien abgezogen.
Das Probenmuster wird mit der offen liegenden Polyacrylatschicht-Seite derart auf eine zuvor mit Aceton gereinigte Stahlplatte geklebt, dass die Stahlplatte das Klebeband rechts und links überragt und dass das Klebeband die Stahlplatte am oberen Rand um einen Abstand von 2 mm überragt. Die Verklebungsfläche der Polyacrylat-Schicht auf der Stahlplatte beträgt Höhe x Breite = 13 mm x 10 mm. Die Verklebungsstelle wird anschließend mit einer 2-kg-Stahlrolle sechsmal überrollt, so dass eine feste Verklebung vorliegt.
Das Probenmuster wird am oberen Rand auf der Folienseite bündig mit einem stabilen Verstärkungsstreifen aus Pappe versehen, auf den ein Wegmessfühler (Auslenkungssensor) aufliegt. Die Probe wird mittels der Stahlplatte senkrecht aufgehängt.
Als Messbedingungen werden eine Temperatur von 40 °C und im Übrigen Normbedingungen gewählt. Das zu messende Probenmuster wird am unteren Ende mittels einer Klammer (Eigengewicht der Klammer 6,3 g) mit einem Gewicht von 500 g (Gesamtbelastung 506,3 g) versehen und für eine Zeitdauer At1 von 15 min belastet. Aufgrund der festen Verklebung der Polyacrylatschicht auf der Stahlplatte und auf der stabilisierenden Folie wirken auf die Polyacrylatschicht Scherkräfte ein. Die Maximalauslenkung xmax des Wegmessfühlers nach der vorgegebenen Dauer bei konstanter Temperatur wird als Ergebnis in μm angegeben.
Nach Ablauf der Zeitdauer Δti unter Belastung werden das Gewicht und die Klammer entfernt; und es erfolgt eine Rückbewegung der Polyacrylatschicht durch Relaxation. Nach einer Entlastungsdauer At2 von ebenfalls 15 min wird die Restauslenkung xmιn des
Wegmessfühlers gemessen.
Der elastische Anteil Aeιast des Polyacrylates in Prozent ergibt sich gemäß
(Xmax ~ Xmm) * 1 00
Aelast =
B^ Rh-Sometermessungen
Die Messungen wurden mit einem Rheometer des Typs„RDA II" der Fa. Rheometrics Dynamic Systems in Platte-auf-Platte-Konfiguration durchgeführt. Vermessen wurde eine runde Probe mit einem Probendurchmesser von 8 mm und einer Probendicke von 1 mm.
Die Probe wurde durch Aufeinanderlaminieren von 20 Schichten der wie oben hergestellten Klebefolien erhalten, die hierzu von dem jeweiligen Trägermaterial befreit wurden, so dass eine trägerlose 1 mm dicke Klebefolie erhalten wurde, aus der die runde Probe ausgestanzt werden konnte.
Messbedingungen: Temperatur 25 °C, im Übrigen Normbedingungen, Frequenz der oszillierenden Scherbeanspruchung 0,1 rad/s.
Q.: Optische. Beurteilung
Von der zu untersuchenden Klebefolie wurde auf Seite A die silikonisierte Trennfolie entfernt. Es wurde eine 175 μm dicke Polymethylmethacrylatfolie (PMMA-Folie) auf die offenliegende Seite der Klebefolie laminiert. Daraufhin wurde die zweite silikonisierte Trennfolie von Seite B der Klebefolie abgezogen und eine zweite 175 μm dicke PMMA- Folie (Plexiglas Superclear®) auch auf diese Seite laminiert.
Aus dem so bereiteten Verbund aus der Polyacrylatschicht und den PMMA-Folien wurden 25 quadratische Probenmuster (Kantenlänge jeweils 20 cm) ausgeschnitten und visuell (bloßes Auge) jeweils für die Oberseite und für die Unterseite auf optische Fehler hin untersucht. Jede erkennbare Unregelmäßigkeit wurde registriert und gezählt. Aus den Ergebnissen der 25 Probenmuster wurde die mittlere Fehlerzahl (arithmetisches Mittel der gezählten Fehler auf Ober- und Unterseite zusammen) gebildet und auf die Anzahl an Fehlern pro Quadratmeter normiert (normierte mittlere Fehlerzahl n*). Als Fehler gelten alle Unregelmäßigkeiten, wie Schlieren, Lufteinschlüsse, Dellen, Rillen und dergleichen, die mit menschlichem Auge noch erkennbar sind. D,.MolekuJargewichtsbestjrnmuηgen Das gewichtsmittleren Molekulargewicht Mw wurde mittels Gelpermeations- chromatographie (GPC) bestimmt. Als Eluent wurde THF mit 0,1 Vol.-% Trifluoressigsäure eingesetzt. Die Messung erfolgte bei 25 °C. Als Vorsäule wurde PSS- SDV, 5 μ, 103 Ä, ID 8,0 mm x 50 mm verwendet. Zur Auftrennung wurden die Säulen PSS-SDV, 5 μ, 103 sowie 105 und 106 mit jeweils ID 8,0 mm x 300 mm eingesetzt. Die Probenkonzentration betrug 4 g/l, die Durchflussmenge 1 ,0 ml pro Minute. Es wurde gegen PMMA Standards gemessen, (μ = μm; 1 Ä = 10 10 m).
E,. Obecf!ächen.rauhigkeit
Von der zu untersuchenden Klebefolienoberfläche wurde das Trennmaterial entfernt und die Probe ggf. für Langzeitmessungen für die angegebene Zeitdauer offen derart plan gelagert, dass die offen liegende Seite nach oben zeigte (Reinraumumgebung unter
Normbedingungen).
Bezüglich der Diagonalen einer Fläche von 320 μm x 320 μm als Bezugsstrecke wurde mit einem konfokalen Mikroskop (Typ Nanofocus μscan) das Oberflächenprofil bestimmt und hieraus die mittlere Rauheit Ra zur Charakterisierung der Oberflächenrauhigkeit ermittelt.
Die mittlere Rauheit Ra gibt den mittleren Abstand eines Messpunktes auf der Oberfläche zur Mittellinie an. Die Mittellinie schneidet innerhalb der Bezugsstrecke das wirkliche Profil so, dass die Summe der Profilabweichungen, bezogen auf die Mittellinie, minimal wird, und entspricht somit dem arithmetischen Mittel aller Abweichungen von der
Mittellinie.
Es wurden die mittleren Rauheitswerte Ra nach einer Zeit t von 10 s sowie nach einer
Lagerzeit t von 24 Stunden (jeweils Zeiten nach Abzug des Trennmaterials) ermittelt. Die relative Rauheit R\, nach der Zeit t entspricht der gemessenen mittleren Rauheit Ra,t nach der Zeit t, bezogen auf die mittlere Rauheit Ra 0 (Zeit t = 0) im abgedeckten
Zustand, die der Rauheit der Trennfolie entspricht:
Die zeitliche Änderung ΔRa der mittleren Rauheit wird definiert als cn )
Das erfindungsgemäße Klebeband weist ein geringes gewichtsmittleres
Molekulargewicht, aber dennoch eine hohe Kohäsion auf. Die Referenzbeispiele weisen generell ein sehr hohes Molekulargewicht auf (> 1000000 g/mol), so dass die Kohäsion relativ hoch ist. Dies resultiert in ausreichend hohen Scherfestigkeiten im Mikroschertest, aber auch nur in einem sehr hohen Erhalt der Oberflächenrauhigkeit. Durch das hohe
Molekulargewicht liegt der elastische Anteil ebenfalls oberhalb 60 %. Eine Ausnahme stellt Referenzbeispiel 3 dar, da dieses ein nur sehr geringes Molekulargewicht aufweist
(< 200.000 g/mol) und somit das Kohäsionsniveau sehr niedrig liegt. Hier konnte auf Grund des hohen Fließvermögens kein elastischer Anteil bestimmt werden.
Die optische Begutachtung der PMMA-Iaminierten Probemuster ergab für die erfindungsgemäßen Klebebänder eine sehr geringe Fehlerzahl im Bereich von 10 Fehlern/m2. Auch wenn diese Beurteilung qualitativ relativ grob erfolgt, ist aus den Messergebnissen eindeutig erkennbar, dass die Fehlerzahlen der Referenzmuster signifikant unterschiedlich ist, insbesondere mindestens doppelt so hoch sind. Auch kann man den Ergebnissen entnehmen, dass die Aluminiumchelat Vernetzung sich bereits bei sehr geringen Temperaturen durchführen lässt. Das Kohäsionsniveau im Mikroschertest verändert sich nahezu nicht und auch der elastische Anteil bleibt relativ konstant und oberhalb von 60 %. Weiterhin kann man erkennen, dass durch eine schonende thermische Vernetzung das Ergebnis noch weiter verbessert werden kann. Insbesondere die Beispiele 3, 4 und 5 zeigen eine sehr geringe Anzahl an Fehlern/m2 (<10 Fehler/m2).
Die nachfolgende Tabelle zeigen die Messwerte der Untersuchungen zu den Klebemassenoberflächenrauhigkeiten in Abhängigkeit von der Zeit (Analytische Methode E) für die erfindungsgemäßen Beispiele.
Untersuchungen zu den Klebemassenoberflächenrauhigkeiten in Abhängigkeit von der Zeit (Analytische Methode E) für die Referenzbeispiele
o
Untersuchungen zu den Klebemassenoberflächenrauhigkeiten in Abhängigkeit von der Zeit (Analytische Methode E) für die
Referenzbeispiele
w
Der Tabelle kann entnommen werden, dass alle erfindungsgemäßen Beispiele eine deutliche Abnahme der Oberflächenrauhigkeit (mittlere Rauheit Ra) aufweisen. So beträgt der Wert direkt nach Abziehen der Trennfolie (10-Sekunden-Werte) 60 % oder kleiner. Wartet man 24 h, so sinkt der Wert bereits auf 50 % oder kleiner. Die Referenzbeispiele in der folgenden Tabelle weisen dagegen alle deutlich höhere Werte nach sofortigem Abzug der Trennfolie oder nach 24 h auf. Nur Referenzbeispiel 3 erreicht die Zielwerte der erfinderischen Beispiele. Dies kann durch die geringe Viskosität dieses Referenzbeispiels erklärt werden. Die zuvor beschriebenen Scherfestigkeitsmessungen belegten aber auch, dass für Referenzbeispiel 3 eine zu geringe Kohäsion gemessen wurde, um sehr gute und stabile optische Verklebungen durchzuführen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verklebung optischer Bauteile mittels eines Klebebandes, dadurch gekennzeichnet, dass
das Klebeband zumindest eine Schicht einer Haftklebemasse auf Basis eines
Polyacrylates mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht Mw im Bereich von 200000≤ Mw < 1000000 g/mol aufweist, das durch radikalische Copolymerisation zumindest folgender Komponenten erhältlich ist:
(a) 55 bis 92 Gew.-% eines oder mehrerer Acrylmonomere der allgemeinen Formel
CH2=CH-COORi
wobei Ri einen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt, insbesondere
wobei weiterhin die Glasübergangstemperatur TG,aH des Homopolymeren aus dem Monomer der Komponente (a) [definiert als
Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03] nicht mehr als - 20 0C beträgt
beziehungsweise wobei die Glasübergangstemperatur TG,ac des
Copolymeren aus den Monomeren der Komonente (a) gemäß der Fox- Gleichung nicht mehr als - 20 0C beträgt,
(b) 5 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer Monomere, wobei die Glasübergangstemperatur TG,bH des Homopolymeren aus dem Monomer der Komponente (b) [definiert als Glasübergangstemperatur- Wert T9 nach DIN 53765:1994-03] nicht weniger als 0 0C beträgt beziehungsweise wobei die Glasübergangstemperatur TG,bc des
Copolymeren aus den Monomeren der Komonente (b) gemäß der Fox- Gleichung nicht weniger als 0 0C beträgt,
(c) 3 bis 15 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer, eine Vernetzungsreaktion des Polyacrylates fördernder Monomere, wobei das Polyacrylat vernetzt wird,
wobei das vernetzte Polyacrylat durch einen Verlustfaktor (tan δ-Wert) zwischen
0,2 und 0,4 charakterisiert ist,
wobei das vernetzte Polyacrylat eine Scherfestigkeit aufweist, die durch eine
Maximalauslenkung xmax im Mikroscherwegtest von 200 bis 600 μm charakterisiert ist, und wobei das vernetzte Polyacrylat durch einen elastischen Anteil im Polyacrylat von mindestens 60 %, ermittelt im Mikroscherwegtest, charakterisiert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
als Komponente (b) zumindest teilweise ein oder mehrere Acryl- und/oder
Methacrylmonomere der allgemeinen Formel
CH2=C(R2)-COOR3
eingesetzt werden, wobei R2 = H oder R2 = CH3 ist und wobei R3 einen Kohlenwasserstoffrest mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen darstellt und für die die für Komponente (b) genannten Voraussetzungen bezüglich der
Glastemperaturen erfüllt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
das Klebeband trägerlos ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
das Klebeband durch die Haftklebemassenschicht gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
als Komponente (c) zumindest teilweise ein oder mehrere Acryl- und/oder Methacrylmonomere der allgemeinen Formel
CH2=C(R4)-COOR5
eingesetzt werden,
wobei R4 = H oder R4 = CH3 ist und wobei R5 = H ist oder R5 eine Alkylgruppe darstellt, die eine funktionelle Gruppe aufweist, die zu einer Vernetzungsreaktion des Polyacrylats befähigt ist und/oder diese fördert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
wobei die Glasübergangstemperatur TG,CH des Homopolymeren aus dem
Monomer der Komponente (c) [definiert als Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03] nicht weniger als 0 0C beträgt
beziehungsweise wobei die Glasübergangstemperatur TG,cc des Copolymeren aus den Monomeren der Komponente (c) gemäß der Fox-Gleichung nicht weniger als 0 0C beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vernetzung thermisch initiiert durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
als Vernetzungsinitiator Aluminiumchlat zugesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur bei der Vernetzung 90 °, bevorzugt 60 0C nicht übersteigt.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
als Komponente (c) zumindest teilweise ein oder mehrere copolymerisierbare Photoinitiatoren eingesetzt werden.
1 1. Klebeband mit zumindest einer Schicht einer Haftklebemasse auf Basis eines Polyacrylates mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht Mw im Bereich von 200000 < Mw < 1000000 g/mol, wobei das Polyacrylat das Polymerisationsprodukt zumindest folgender Komponenten
(a) 55 bis 92 Gew.-% eines oder mehrerer Acrylmonomere der allgemeinen Formel
CH2=CH-COORi
wobei Ri einen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt,
wobei weiterhin, wenn die Komponente (a) nur ein Monomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG,aH des Homopolymeren aus dem Monomer der Komponente (a) [definiert als Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 )] nicht mehr als - 20 0C beträgt beziehungsweise, wenn die Komponente (a) mehr als ein Monomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG,ac des Copolymeren aus den Monomeren der Komonente (a) gemäß der Fox-Gleichung nicht mehr als - 20 0C beträgt, wobei für die Berechnung in die Fox-Gleichung die Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 ) der Homopolymere der einzelnen Monomere der Komponente (a) eingesetzt werden;
(b) 5 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer Monomere, wobei, wenn die Komponente (b) nur ein Monomer umfasst, die Glasübergangstemperatur TG,bH des Homopolymeren aus dem Monomer der Komponente (b) [definiert als Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 )] nicht weniger als 0 0C beträgt beziehungsweise wobei die Glasübergangstemperatur TG,bc des Copolymeren aus den Monomeren der Komonente (b) gemäß der Fox- Gleichung nicht weniger als 0 0C beträgt, wobei für die Berechnung in die
Fox-Gleichung die Glasübergangstemperatur-Wert T9 nach DIN 53765:1994-03 (vgl. Abschnitt 2.2.1 ) der Homopolymere der einzelnen Monomere der Komponente (b) eingesetzt werden;
(c) 3 bis 15 Gew.-% eines oder mehrerer copolymerisierbarer, eine Vernetzungsreaktion des Polyacrylates fördernder Monomere,
ist,
wobei das Polyacrylat vernetzt ist,
wobei das vernetzte Polyacrylat durch einen Verlustfaktor (tan δ-Wert) zwischen
0,2 und 0,4 charakterisiert ist,
wobei das vernetzte Polyacrylat eine Scherfestigkeit aufweist, die durch eine
Maximalauslenkung xmax im Mikroscherwegtest von 200 bis 600 μm charakterisiert ist,
und wobei das vernetzte Polyacrylat durch einen elastischen Anteil im Polyacrylat von mindestens 60 %, ermittelt im Mikroscherwegtest, charakterisiert ist.
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