JP2012518694A - 感圧接着剤 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリウレタンをベースとする感圧接着剤であって、前記ポリウレタンが、以下の出発原料を規定の割合で触媒により互いに反応させて構成される感圧接着剤に関する:a)少なくとも1種の脂肪族または脂環式ポリイソシアネート(その官能基はそれぞれ3以下)、b)少なくとも1種のポリプロピレングリコール−ジオールと少なくとも1種のポリプロピレングリコール−トリオールの組み合わせ(ここで、ジオール成分のヒドロキシル基の数とトリオール成分のヒドロキシル基の数との比は10未満であり、イソシアネート基の数とヒドロキシル基の総数との比は、0.65〜1.2であり、ジオールおよびトリオールはそれぞれ、分子量が1000以下のジオールが、分子量が1000以上のトリオールと組み合わされるか、または分子量が1000を超えるジオールが、分子量が1000未満であるトリオールと組み合わされるように選択され、組み合わされる)、c)0.2〜2重量%の割合の芳香族置換トリアジンをベースとする少なくとも1種の光安定剤および0.2〜2重量%の割合の少なくとも1種のヒンダードアミン光安定剤、d)0.2〜2重量%の割合の立体障害フェノールをベースとする少なくとも1種の老化防止剤、e)0.25〜2.5重量%の割合のカルボジイミド。

Description

本発明は、請求項1に記載の、特に光学構成部品を接着するための感圧接着剤の使用に関する。
感圧接着剤は今日、非常に多様に使用されている。例えば、工業分野では、最も多様な用途が存在する。電子部品の分野または消費者用電子部品の分野においては、感圧接着剤をベースとする接着テープが特に数多く使用されている。この場合、部品の数が多いため、感圧接着テープを用いると、非常に迅速かつ簡単に加工でき、したがって、例えば、リベット締めまたは溶接などの他のプロセスは非常にコストがかかるものになる。これらの感圧接着テープは場合によっては、通常の結合機能に加えて、さらに他の機能を果たさなければならない。例えば、それは熱伝導性、導電性またはさらに光学的機能であり得る。後者の場合には、例えば、吸光機能または光反射機能を有する感圧接着テープを使用する。さらなる光学的機能は例えば、適切な光透過である。この場合、非常に透明で、固有の呈色を示さず、高い光安定性をも有する感圧接着テープおよび感圧接着剤が使用される。
多くの場合、光学的目的のための感圧接着剤は、結合機能の他に、空気を閉め出す機能を有する。というのは、空気は屈折率が1であり、光学フィルムまたはガラスは、通常は明らかにそれよりも高い屈折率を有するからである。空気が光学構成部品へ移行した場合に、屈折率の差は、反射を引き起こし、この反射が、透過性を低下させる。この問題を解決する方法の1つは、光学構成部品への光の移行を容易にし、かつ反射を低減する反射防止コーティングである。その代わりに、またはそれを補完して、光学構成部品と同様の屈折率を有する光学感圧接着剤を使用することもできる。これにより、光学構成部品における反射が明らかに最小になり、透過性が高まる。
典型的な用途は例えば、容量式タッチパネルにおけるLCDもしくはOLEDディスプレイ上へのタッチパネル(酸化インジウムスズ)の接着である。さらなる典型的な用途は、飛散防止材(Splitterschutz)としてガラスを補強するための片面感圧接着テープとしての使用、容量式タッチパネルにおけるITO膜(酸化インジウムスズ)の接着または例えば偏光フィルムなどの光学フィルム用の表面保護フィルムである。
フィルムまたはガラスなどの光学構成部品は一般に、相対的に高い屈折率を有するので、この場合、同様に高い屈折率を有する感圧接着剤が要求される。例えば、接着される光学的基板の多くは、1.45〜1.70の屈折率を有する。さらに、感圧接着剤配合物は中性であることが要求される。そこで、感圧接着剤は、例えばITO膜と接触した場合に、長期間にわたって導電性に悪影響を及ぼし得る酸官能基を含むべきではない。さらに、UV安定性が要求される。例えば、屋外用途では同様に、UV光に曝露される光学感圧接着剤を使用する。
透明接着のために、光学分野で使用されており、非常に多様な屈折率を有する多数のアクリレート系感圧接着剤が知られている。米国特許第6,703,463号(特許文献1)には、1.40未満の屈折率を有するアクリレート系感圧接着剤が記載されている。これは、フッ素化アクリレートモノマーにより得られている。したがって、この屈折率は、所望の範囲をかなり下回っている。特開2002−363523号(特許文献2)には、1.40〜1.46の屈折率を有するアクリレート系感圧接着剤が記載されている。この場合にも、フッ素化アクリレートモノマーが使用されている。この屈折率も、所望の範囲をかなり下回っている。加えて、例えば3M8141などの様々なアクリレート系感圧接着テープが市販されている。これら従来のアクリレート系感圧接着剤は、屈折率が1.47から1.48までの範囲内にある。
米国特許出願公開第2002/0098352A1号(特許文献3)には、1.49〜1.60の屈折率を有する芳香族コモノマーを含むアクリレート系感圧接着剤が記載されている。これは所望の範囲内にあるが、芳香族は欠点も伴う。すなわち、これらは短波長領域のUV光を吸収し得るため、透過安定性および黄変傾向が悪影響を受ける。
欧州特許出願公開第1652889A1号(特許文献4)には、光学用途のための、ポリジオルガノシロキサンをベースとする感圧接着剤配合物が記載されている。シリコーン化合物は一般に、低い屈折率を有するので、これらの接着剤は、光学的用途に最も良く適しているわけではない。
さらに、感圧接着剤として、ポリウレタン系感圧接着剤が知られている。ポリウレタンをベースとし、ヒドロキシル基を有する二重結合含有ポリオール成分が使用される。これをベースとするポリウレタン系感圧接着材料は例えば、特開平02−003476号(特許文献5)、WO98/30648A1号(特許文献6)、特開昭59−230076号(特許文献7)、特開2001−146577号(特許文献8)、米国特許第3,879,248A号(特許文献9)、米国特許第3,743,616A号(特許文献10)、米国特許第3,743,617A号(特許文献11)、米国特許第5,486,570A号(特許文献12)および米国特許第3,515,773A号(特許文献13)に記載されている。その欠点は、ポリマー主鎖中の二重結合によって引き起こされるこれらの感圧接着材料の酸化不安定性である。時間がしばらく経過すると、これは、感圧接着表面のレーキ化および/または黄変および/または曇りをもたらす。
ドイツ特許第2139640号(特許文献14)には、芳香族ジイソシアナトウレタンをベースとする感圧接着材料が記載されている。この感圧接着材料の欠点はとりわけ、芳香族ポリウレタンに典型的な黄変傾向である。
米国特許第6,703,463号 特開2002−363523号 米国特許出願公開第2002/0098352A1号 欧州特許出願公開第1652889A1号 特開平02−003476号 WO98/30648A1号 特開昭59−230076号 特開2001−146577号 米国特許第3,879,248A号 米国特許第3,743,616A号 米国特許第3,743,617A号 米国特許第5,486,570A号 米国特許第3,515,773A号 ドイツ特許第2139640号 米国特許第5,712,216A号 米国特許第5,693,584A号 WO99/56874A1号 WO99/51661A1号 WO99/59719A1号 WO99/64152A1号 米国特許第5,952,261A号 WO99/64493A1号 WO99/51657A1号
したがって、上記で挙げられた欠点を有さず、したがって特に光学的な用途に適する改良された感圧接着剤が依然として必要とされている。特に、適切な接着剤は、高い光学的透過性および高いUV安定性を有するべきである。
本発明は、前記の問題を、請求項1に記載の感圧接着剤により解決する。好ましい変形形態および発展形態は、従属請求項の対象である。
したがって、本発明は、ポリウレタンをベースとする感圧接着剤であって、前記ポリウレタンが、以下の出発物質を規定の割合で触媒により互いに反応させて構成される感圧接着剤に関する。
a)少なくとも1種の脂肪族または脂環式ポリイソシアネート(官能基はそれぞれ、3個以下である)、
b)少なくとも1種のポリプロピレングリコール−ジオールと少なくとも1種のポリプロピレングリコール−トリオールの組み合わせ
(ここで、ジオール成分のヒドロキシル基の数とトリオール成分のヒドロキシル基の数との比は10未満、好ましくは0.2〜5であり、
イソシアネート基の数とヒドロキシル基の総数との比は、0.65〜1.2、好ましくは0.95〜1.05、特に好ましくは1.0〜1.05であり、
ジオールおよびトリオールはそれぞれ、
分子量が1000以下のジオールが、分子量が1000以上、好ましくは3000以上のトリオールと組み合わされるか、
分子量が1000を超えるジオールが、分子量が1000未満であるトリオールと組み合わされるように選択され、組み合わされる)、
c)0.2〜2重量%の割合の芳香族置換トリアジンをベースとする少なくとも1種の光安定剤および0.2〜2重量%の割合の少なくとも1種のアミンヒンダード光安定剤、
d)0.2〜2重量%の割合の立体障害フェノールをベースとする少なくとも1種の老化防止剤、
e)0.25〜2.5重量%の割合のカルボジイミド
したがって、この感圧接着剤は、特に芳香族コモノマーを有さず、それにも関わらず、高い屈折率、特には、すなわち1.48を超える屈折率に調整可能である。
この種の感圧接着剤配合物の光透過率は特に、86%を超え、ヘーズはASTM D 1003に従って5%未満である。したがって、この感圧接着剤は、光学的に透明な領域での接着に特に適している。この感圧接着剤は、高い屈折率、高い透過率および高いUV安定性において際だっている。この感圧接着剤は好ましくは、消費者用電子製品において光学構成部品を接着するために使用される。
例えばガラス窓およびフィルムなどの光学構成部品を設計および構成する場合、使用される材料と照射光の性質との相互作用を考慮すべきである。誘導された形態では、それに関するエネルギー保存則は、以下の形をとる。
T(λ)+p(λ)+a(λ)=1
[式中、T(λ)は、透過光の割合を表し、p(λ)は、反射光の割合を表し、a(λ)は、吸収光の割合を表し(λ:波長)、照射光の全強度は1に正規化されている]。光学構成部品の用途に応じて、これら3つの項のうちの個々の項を最適化し、他の項を抑制することが必要である。透過用に設計されている光学構成部品は、ほぼ1のT(λ)の値を特徴とすべきである。このことは、p(λ)およびa(λ)の値を低下させることによって達成される。
ポリウレタンベースの感圧接着剤は通常、可視領域では、すなわち、400nm〜700nmの波長領域では、特記すべき吸収を示さない。このことは、UV−Vis分光光度計で測定することにより容易に調べることができる。したがって、p(λ)が決定的に重要である。反射は界面現象であり、これは、接触している2つの相iの屈折率nd,iに依存し、フレネルの式によって表される。
Figure 2012518694
d,2=nd,1である等屈折性(isorefraktiv)材料の場合には、p(λ)=0になる。このことから、光学構成部品に使用される感圧接着剤の屈折率を、接着される材料の屈折率に合わせることが必要であることは明らかである。様々なこのような材料における典型的な値を、表1に挙げる。
Figure 2012518694
(出典:Pedrotti、Pedrotti、Bausch、Schmidt、Optik、1996年、Prentice−Hall、Muenchen、588nmでのデータ)
十分な光安定性および高い光透過率を有するポリウレタンを製造するためには、公知の通り、脂肪族もしくは脂環式ポリイソシアネート、または芳香族に結合していないイソシアネート基を有するポリイソシアネートを使用しなければならない。意外にも、脂肪族または脂環式ポリイソシアネートは、ポリウレタン系感圧接着剤の他の望ましい特性プロファイルを光学用途における要求に対応して生じさせるのにも適していることが判明した。したがって、脂肪族または脂環式ポリイソシアネートを使用することにより、高い透明性を有する感圧接着剤であっても、感圧接着特性の表面特異的選択性を調整することができる。
脂肪族または脂環式ポリイソシアネートとは対照的に、芳香族ポリイソシアネートを使用すると、変色および不利な接着特性が生じる。
有利な一実施形態では、ポリイソシアネートとして、脂肪族または脂環式ジイソシアネートを使用する。これらは、より良好なネットワークを形成し、したがって凝集および可逆性に関する接着特性の最適化を可能にする。
それぞれ不斉分子構造を有する、すなわち、両方のイソシアネート基がそれぞれ異なる反応性を有する脂肪族または脂環式ジイソシアネートを使用することが特に有利である。特に、他に感圧接着性ポリウレタンに典型的な傾向である「油脂浸出(auszufetten)」が、不斉分子構造を有する脂肪族または脂環式ジイソシアネートを使用することによって著しく低減される。不斉分子構造とは、その分子が、対称要素(例えば、鏡面、対称軸、対称中心)を持たないこと、すなわち、出発分子と合同の分子をもたらす対称操作を行うことができないことを意味する。
感圧接着剤に適したポリイソシアネートのさらなる例は:ブタン−1,4−ジイソシアネート、テトラメトキシブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサン−1,6−ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチル−ヘキサメチレンジイソシアネート、エチルエチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロペンタン、1,2−ジイソシアナトシクロペンタン、1,2−ジイソシアナトシクロブタン、1−イソシアナトメチル−3−イソシアナト−1,5,5−トリメチルシクロヘキサン(イソホロンジイソシアネート)、1−メチル−2,4−ジイソシアナト−シクロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−2,2,4−トリメチルヘキサン、1,6−ジイソシアナト−2,4,4−トリメチルヘキサン、5−イソシアナト−1−(2−イソシアナトエタ−1−イル)−1,3,3−トリメチルシクロヘキサン、5−イソシアナト−1−(3−イソシアナトプロパ−1−イル)−1,3,3−トリメチル−シクロヘキサン、5−イソシアナト−1−(4−イソシアナトブタ−1−イル)−1,3,3−トリメチル−シクロヘキサン、1−イソシアナト−2−(3−イソシアナトプロパ−1−イル)シクロヘキサン、1−イソシアナト−2−(2−イソシアナトエタ−1−イル)シクロヘキサン、2−ヘプチル−3,4−ビス(9−イソシアナトノニル)−1−ペンチル−シクロヘキサン、ノルボナンジイソシアナトメチル(Norbonandiisocyanatomethyl)、塩素化、臭素化、イオウ含有またはリン含有脂肪族または脂環式ジイソシアネートおよび列挙したジイソシアネートの誘導体、特に二量体化または三量体タイプの誘導体である。
特に好ましい一実施形態では、イソホロンジイソシアネートを使用する。
ポリイソシアネートと反応させる出発物質の物質的および量的組成については、好ましくは、脂肪族ジオールを使用する。高い接着力および高い透過率を有するポリウレタンを製造するために、少なくとも1種のポリプロピレングリコール−ジオールと、少なくとも1種のポリプロピレングリコール−トリオールとの組み合わせを使用する。
ポリプロピレングリコールとして、プロピレンオキシドと、ジオールの場合には二官能性出発物質、トリオールの場合には三官能性出発物質とをベースとする全ての市販のポリエーテルを使用することができる。そのうちには、通常の、すなわち、一般に例えば水酸化カリウムなどの塩基性触媒を用いて製造されるポリプロピレングリコールも、DMC(二重金属シアニド(double metal cyanide))触媒を用いて製造され、その製造が、例えば米国特許第5,712,216A号(特許文献15)、米国特許第5,693,584A号(特許文献16)、WO99/56874A1号(特許文献17)、WO99/51661A1号(特許文献18)、WO99/59719A1号(特許文献19)、WO99/64152A1号(特許文献20)、米国特許第5,952,261A号(特許文献21)、WO99/64493A1号(特許文献22)およびWO99/51657A1号(特許文献23)に記載されている、特に純粋なポリプロピレングリコールも含まれる。
DMC触媒によるポリプロピレングリコールに特徴的なことは、ジオールの場合には正確に2の、またトリオールの場合には正確に3の「名目上の」または理論的官能基数が実際にもほぼ達成されることである。従来法で製造されたポリプロピレングリコールでは、「真の」官能基数は常に、相対的に高い分子量のポリプロピレングリコールの場合には特に、理論的官能基数をやや下回る。その理由は、プロピレンオキシドが転位の副反応を起こしてアリルアルコールになるためである。
さらに、エチレンオキシドが一緒に重合されているポリプロピレングリコール−ジオールまたは−トリオールも全て使用することができる。市販の多くのポリプロピレングリコールにおいて、イソシアネートに対する反応性を高めるためである。
ジオールのヒドロキシル基の数とトリオールのヒドロキシル基の数との比を、設定されている限界内で変えることにより、接着力に影響を及ぼし、接着力を用途に合わせて調整することができる。意外にも、ジオールOH基の数とトリオールOH基の数との比が高いほど、接着力が上昇することが判明した。規定の限界内で調整することができる接着力の範囲は、PSTC−1に従って鋼上で測定して(試験方法の記載を参照されたい)、感圧接着剤の施与量に応じて、ほぼ1.0から15.0N/cmまでの範囲にある。
ビスマスカルボン酸塩またはビスマスカルボン酸塩誘導体を含有する触媒または触媒混合物を使用することが特に有利であり、ポリウレタン反応を促進するためのこれらの使用は公知である。この種の触媒は、感圧接着特性の表面特異的選択性が達成されるように、ポリウレタンの感圧接着特性を著しく調節する。ビスマスカルボン酸塩の例は、トリスドデカン酸ビスマス、トリスデカン酸ビスマス、トリスネオデカン酸ビスマス、トリスオクタン酸ビスマス、トリスイソオクタン酸ビスマス、トリスヘキサン酸ビスマス、トリスペンタン酸ビスマス、トリスブタン酸ビスマス、トリスプロパン酸ビスマスまたはトリス酢酸ビスマスである。しかしながら、例えば第三級アミンまたは有機スズ化合物など当業者に公知の他の触媒も全て使用することができる。
可能な一実施形態では、ポリウレタンベースの感圧接着剤は、例えば、追加の触媒またはレオロジー添加剤などのさらなる配合成分を含有する。
レオロジー添加剤の例は、焼成シリカ、層状ケイ酸塩(例えば、ベントナイト)、高分子量ポリアミド粉末またはヒマシ油誘導体粉末である。レオロジー添加剤を選択する際には、感圧接着剤の透過率に悪影響を及ぼさないようにこれらを選択するよう注意すべきである。これは、これらの添加剤が、可視光の波長範囲内(400〜800nm)またはそれ未満である寸法(空間範囲)で存在することによって達成される。
これらの添加剤を選択する際にはさらに、これらの物質が、接着される基板に移行する傾向を有さず、したがって、斑点形成が生じないように注意すべきである。同じ理由から、組成物全体中でのこれらの物質、特に液体物質の濃度は、可能な限り低く抑えるべきである。したがって、可塑剤または粘着性付与樹脂の追加的な使用は、可能な限り回避すべきであるが、場合によっては、それらの使用が、重要であることもある。
イソシアネート成分と、イソシアネートと反応する成分との反応をさらに促進するために、追加的に、例えば第三級アミンまたは有機スズ化合物などの当業者に公知の触媒は全て使用することができる。
光安定剤c)は、置換トリアジンの群から選択される。トリアジンは、ポリウレタンと良好な相容性を有するものを選択する。これは、例えば置換基によって達成される。したがって、トリアジンの好ましい実施形態は、少なくとも1個の芳香族置換基、より好ましくは少なくとも2個の芳香族置換基、特に好ましくは3個の芳香族置換基を有する。これらの芳香族は、それ自体も、少なくとも1個の脂肪族置換基で置換されていてよい。最も簡単な形態では、これは、メチル基であってよい。しかし、ヒドロキシ基や、エーテル基や、直鎖、分岐または環式で、また、1〜5個の酸素原子をエーテル基、ヒドロキシ基、エステル基、カルボネート基の形態で含有してよい2〜20個のC原子を有する脂肪族鎖などの他の置換基も可能である。市販されている種類の光安定剤の例は、Ciba社から商品名Tinuvin(登録商標)で入手することができる。すなわち例えば、Tinuvin(登録商標)400、Tinuvin(登録商標)405、Tinuvin(登録商標)479およびTinuvin(登録商標)477が、使用し得る適切な光安定剤である。
さらなる光安定剤として、ヒンダードアミンを使用する。特に好ましくは、置換N−メチルピペリジン誘導体を使用する。これらは、例えば1位および5位が、例えばメチル基などの脂肪族基によって立体障害されている。特に好ましくは、立体障害のために4個のメチル基を使用する。ポリウレタンの良好な溶解性を達成するために、かつ気化温度を高めるために、長い脂肪族置換基を使用する。置換基は、直鎖、環式または分岐であってよく、20個までのC原子を含有し、例えばエステル基、エーテル基、カルボネート基またはヒドロキシ基の形態の8個までのO原子を含有してよい。効果をあげるために、N−メチルピペリジン基を1個だけ有する化合物を使用することもできる。しかし、光安定機能を有するダイマーのN−メチルピペリジン誘導体も公知である。これらを、モノマー化合物と組み合わせることもできる。
老化防止剤d)として、立体障害フェノールを使用する。立体障害フェノールは好ましい一実施形態では、ヒドロキシ基に対する両方のオルト位にtert−ブチル基を有する。良好な溶解性および高い気化温度を達成し得るように、立体障害フェノールはさらに置換されているべきである。置換基は、直鎖、環式または分岐であってよく、20個までのC原子を含有し、例えばエステル基、エーテル基、カルボネート基またはヒドロキシ基の形態の8個までのO原子を含有してよい。市販の化合物は例えば、Ciba社製のIrganox(登録商標)1135またはIrganox(登録商標)1330である。
さらなる成分として、ポリウレタンにカルボジイミドを混合する。カルボジイミドを選択する際には、やはりポリウレタンとの相容性および沸点または気化温度に注意すべきである。したがって、例えばジシクロヘキシルカルボジイミド(沸点122℃)またはN,N−ジイソプロピルカルボジイミド(沸点148℃)などの数多くのカルボジイミドは適していない。というのは、それらは蒸気圧が高すぎるからである。好ましくは、例えば、融点が約110℃の1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドヒドロクロリドを使用する。しかしさらには、例えばRheinhausen社からStabaxol(登録商標)P200として市販されているようなポリマーのカルボジイミドも公知である。
さらに、さらなる老化防止剤を加えることができる。少なくとも二重に置換されていて、両方の置換基に少なくとも1個のイオウ原子を有する置換フェノールと、芳香族置換ホスフィットとの組み合わせが特に有利であることが判明している。市販のS含有立体障害フェノールの例は、Ciba社製のIrganox(登録商標)1520またはIrganox(登録商標)1726である。市販の芳香族置換ホスフィットの例は、Ciba社製のIrgafos(登録商標)168、Irgafos(登録商標)126、Irgafos(登録商標)38、Irgafos(登録商標)P−EPQまたはIrgafos(登録商標)12である。
方法
好ましい一実施形態では感圧接着剤を、下記の方法に従って連続的に製造する。
容器Aには主に、予め混合しておいたポリ脂肪族グリコールの組み合わせ(ポリオール成分)を、かつ容器Bには主に、イソシアネート成分をまず投入し、場合によっては、さらなる配合成分をこれらの成分に、通常の混合方法の前に加えておく。ポリオール成分およびイソシアネート成分を、精密ポンプ(Praezisionspumpe)によって多成分混合・配量装置のミキシングヘッドまたはミキシングパイプに供給し、そこで均一に混合し、反応させる。混合された互いに化学的に反応する成分をその後、直ちに、好ましくは一定の速度で動いているウェブ形状の基材材料に施与する。基材材料の種類は、製造される物品によって決まる。反応性のポリウレタンコンパウンドでコーティングされた基材材料を、加熱トンネルに通し、その中で、ポリウレタンコンパウンドを硬化させて感圧接着剤にする。ポリウレタンコンパウンドの施与重量は、自由に選択することができる。それは製造される物品によって決まる。コーティングされた基材材料を最後に、ワインディングステーションで巻き取る。
前記の方法により、溶剤および水を用いずに加工することが可能である。溶媒を用いず、かつ水を用いない加工は、好ましい方法であるが、必ずしも不可欠ではない。例えば、特に僅かな施与重量を達成するために、成分を適切に希釈してもよい。
ウェブ形状の基材材料上でのポリウレタンコンパウンドの固着を改善するために、例えば、コロナ予備処理、火炎処理、気相処理(例えばフッ素化)などの表面予備処理の公知の方法はいずれも使用することができる。同様に、プライマー処理の公知の方法はいずれも使用することができ、その際、プライマー層を溶液または分散液から基材材料上に施与することも、押し出しまたは同時押し出し方法で基材材料上に施与することもできる。
巻き取ったロールの巻き出し特性を改善するために、ウェブ形状の材料の裏面に、剥離ワニス(リリースワニス(Releaselack))を予めコーティングすることも、また同時にまたは重ねて押し出される剥離性の裏面コーティングを施すこともできる。
本発明のさらなる詳細、目的、特徴および利点は、下記の好ましい例示的実施形態を参照して詳述する。
片面感圧接着テープを示す図である。 両面感圧接着テープを示す図である。 基材なし感圧接着テープ(接着剤転写テープ)を示す図である。
図1は、光学構成部品、特に光学フィルムを接着する際に使用するための片面接着感圧接着テープ1を示している。感圧接着テープ1は、接着層2を有し、この接着層は、上述の感圧接着剤の1種を基材3にコーティングすることにより製造された。感圧接着剤の施与量(Haftkelebemassenauftrag)は好ましくは、5〜250g/mである。感圧接着剤は、特に光の可視領域で少なくとも86%の透過率を有し、このため、光学用途に特に適している。
光学構成部品を接着する際の使用では、基材2としても、透明な基材2を使用する。基材2も同様に、可視光領域で透明であり、好ましくは、同様に少なくとも86%の透過率を有する。
加えて(図示せず)、感圧接着テープ1を使用する前に接着層2をカバーし保護する剥離フィルムをさらに設けてもよい。接着層2を使用する前に、剥離フィルムを除去する。
透明感圧接着剤を好ましくは、剥離フィルムで保護することができる。さらに、基材フィルムに1つまたは複数のコーティングを備えることも可能である。
図2に示されている製品構造は、透明基材3を備えた感圧接着テープ1を示しており、これは、両面に感圧接着剤がコーティングされており、したがって、2つの接着層2を有する。各面の感圧接着剤の施与量は、この場合も好ましくは、5〜250g/mである。
この変形形態でも、好ましくは、少なくとも1つの接着層2が剥離フィルムでカバーされている。ロール状(aufgerollt)接着テープでは、この1つの剥離フィルムが場合によっては、第2の接着層2もカバーする。しかし、複数の剥離フィルムを設けてもよい。
さらに、基材フィルムが1つまたは複数のコーティングを備えることも可能である。さらに、感圧接着テープの片面のみに、本発明による感圧接着剤を付与し、別の面には、他の透明感圧接着剤を使用することもできる。
図3に示されている製品構造は、接着剤転写テープ、すなわち、基材なし感圧接着テープ1の形態の感圧接着テープ1を示している。このために、感圧接着剤が、剥離フィルム4の片面にコーティングされて、感圧接着層2を形成している。感圧接着剤の施与量は、この場合に通常は、5〜250g/mである。場合によっては、さらにこの感圧接着層2の第2の面を、もう1つの剥離フィルムでカバーする。感圧接着テープを使用するには、剥離フィルムを除去する。
剥離フィルムの代わりに、例えば、剥離紙などを使用することもできる。この場合、可能な限り平滑な感圧接着剤面を実現するために、剥離紙の表面粗さを低減すべきである。
基材フィルム
基材フィルムとして、多数の高透明ポリマーフィルムを使用することができる。特に、特殊な高透明PETフィルムを使用することができる。例えば、商品名Hostaphan(商標)のMitsubishi社製、または商品名Lumirror(商標)のToray社製のフィルムが適している。物質の曇りの尺度であるヘーズは、好ましい設計(Auslegung)では、ASTM D 1003に従って5%未満の値を有するべきである。ヘーズ値が高いことは、対応する物質を通しての可視性が低いことを意味している。光透過率は好ましくは、550nmで86%を超え、特に好ましくは88%を超える。さらなる非常に好ましい種類のポリエステルは、ポリブチレンテレフタレートフィルムである。
ポリエステルフィルムの他に、高透明PVCフィルムも使用することができる。これらのフィルムは、柔軟性を高めるために、可塑剤を含有してもよい。さらに、PC、PMMAおよびPSフィルムを使用することもできる。純粋なポリスチレンに加えて、結晶化傾向を低減するために、スチレンの他に、例えばブタジエンなど他のコモノマーを使用することもできる。
さらに、ポリエーテルスルホンフィルムおよびポリスルホンフィルムを基材材料として使用することができる。これらは例えば、BASF社から商品名Ultrason(商標)EおよびUltrason(商標)Sで入手することができる。さらに、特に好ましい高透明TPUフィルムを使用することもできる。これらは例えば、Elastogran GmbH社から市場で入手することができる。高透明ポリアミド−およびコポリアミドフィルムならびにポリビニルアルコールおよびポリビニルブチラールをベースとするフィルムも使用することができる。
単層フィルムの他に、例えば、同時押し出しで製造される多層フィルムも使用することができる。このために、前記のポリマー材料を互いに組み合わせることができる。
さらに、フィルムを処理することができる。例えば酸化亜鉛の蒸着を例えば行うことができ、またはワニスもしくは接着増進剤を施与することもできる。他の可能な添加剤は、UV保護剤であり、これは添加剤としてフィルム中に存在してもよく、保護層として施与してもよい。
フィルム厚は、好ましい設計では、4μm〜150μm、特に好ましくは12μm〜100μmである。
基材フィルムは例えば、光学コーティングを有してもよい。光学コーティングとして特に、反射を低減するコーティングが適している。これは例えば、空気/光学コーティングの移行部における屈折率の差を低減させることによって達成される。
一般に、単層コーティングと多層コーティングとに区別することができる。最も簡単な場合、MgFが、反射を最小化するための単一層として使用される。MgFは、550nmで1.35の屈折率を有する。さらに、例えば、金属酸化物層を様々な層中で、反射を最小化するために使用することができる。典型的な例は、SiOおよびTiOからなる層である。他の適切な酸化物は、例えば、酸化ハフニウム(HfO)、酸化マグネシウム(MgO)、一酸化ケイ素(SiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)および酸化タンタル(Ta)である。さらに、例えばSiNなどの窒化物も使用することができる。さらに、フッ素化ポリマーも、低い屈折率を有する層として使用することができる。これらはまた、SiOおよびTiOからなる既に挙げた層と組み合わせて使用されることも非常に多い。さらに、ゾル−ゲル法も使用することができる。この場合、例えば、シリコーン、アルコキシドおよび/または金属アルコキシドを混合物として使用し、それらをコーティングする。したがって、シロキサンは、反射低減層用の広く普及しているベースでもある。
典型的なコーティング厚は、2〜1000Å(0.2〜100nm)、好ましくは100〜500Å(10〜50nm)である。一部では、個々の光学層または複数の光学層の層厚および化学的組成に応じて、変色が生じるが、これもまた、コーティングの厚さによって制御しまたは変化させることができる。溶液からコーティングするシロキサン法では、1000Å(100nm)を超える層厚も達成することができる。
反射を低減するためのさらなる可能な方策は、特定の表面構造を生じさせるものである。したがって、多孔性コーティングおよび確率的または周期的表面構造の作製が可能である。この場合、構造間の距離は、可視光の波長領域よりもかなり短くあるべきである。
既に述べた溶剤によるコーティング法の他に、光学層を、例えばCVD(化学的気相成長)またはPIAD(プラズマイオン支援堆積)などの真空コーティング法によって施与することもできる。
剥離フィルム
むき出しの感圧接着剤を保護するために、これを好ましくは、1つまたは複数の剥離フィルムでカバーする。剥離フィルムの他に(特に好ましいわけではないが)、一設計では、剥離層としてシリコーン処理層を有する例えば、グラシン−、HDPE−またはLDPE剥離紙などの剥離紙を使用することもできる。
しかし好ましくは、剥離フィルムを使用する。剥離フィルムは、非常に好ましい設計では、シリコーン処理層を剥離材として有する。さらに、フィルム状剥離ライナーは、それによって感圧接着剤の構造化が生じないように、極めて平滑な表面を有するべきである。これは好ましくは、粘着防止剤不含のPETフィルムを、溶液からコーティングされたシリコーン系と組み合わせて使用することにより達成される。
使用
上述の感圧接着剤および感圧接着テープは特に、光学用途での使用に適しており、その場合、好ましくは保持時間が1カ月を超える永久的な接着が生じる。
片面感圧接着テープは、例えば、ガラス窓に接着するのに特に適しており、この場合、感圧接着テープは、飛散防止材としての機能を引き受けることができ、または日焼け防止フィルムとして、UV線吸収および熱線吸収作用を有する。
さらに、両面感圧接着テープを、タッチパネルをディスプレイに接着するために使用することができ、またメンブレンタッチスイッチ(Membrane Touch Switches)に保護フィルムを備え付けることもでき、またスクラッチ防止膜(Antikratzfolie)を接着することもでき、また容量式タッチパネル用のITO膜の接着を行うこともできる。
試験方法
A.屈折率
感圧接着剤の屈折率を、25μm厚のフィルムで、Kruess社の光電式計測装置を使用して、25℃および白色光(λ=550nm±150nm)で、アッベの原理に従って測定した。温度安定化のために、装置をLauda社製の温度調節器に接続して運転した。
B.接着力
剥離強さ(接着力)試験を、PSTC−101に従って行った。接着テープをガラスプレートに施与する。接着テープの2cm幅ストリップを、2kgローラを用いて3回往復ロール掛けすることにより接着する。プレートを固定し、粘着ストリップを、その自由端を介して、引張試験機で180°の剥離角で300mm/分の速度で引っ張る。力は、N/cmで示す。
C.透過率
550nmにおける透過率は、ASTM D1003に従って決定する。光学的に透明な感圧接着剤とガラスプレートからなる複合体を測定した。
D.ヘーズ
ヘーズは、ASTM D1003に従って決定する。
E.耐光性
感圧接着剤とガラスプレートからなる積層体を、4×20cmのサイズで300時間、Osram Ultra Vitalux 300Wランプを用いて、50cmの距離から照射する。照射の後に、試験方法Cに従って透過率を決定する。
F.交互耐候試験(Wechselklimatest)
感圧接着剤を片面感圧接着テープ(接着剤施与量50g/m、Mitsubishi RNK 50タイプの50μmPETフィルム)として、ガラスプレート上に気泡なしに接着する。試験ストリップは、幅2cmおよび長さ10cmの寸法を有する。試験方法Bに従って、ガラス上での接着力を決定する。
このような接着積層体を、交互耐候試験室内に平行に置き、1000サイクル貯蔵する。1サイクルは、
−40℃で30分間保管、
−5分以内で85℃まで高温加熱、
−85℃で30分間保管、
−5分以内で−40℃まで冷却
を含んでいる。
交互耐候試験の後に、接着力を試験方法Bに従って再び測定する。
G.湿潤試験
感圧接着剤を片面感圧接着テープ(接着剤施与量50g/m、Mitsubishi RNK 50タイプの50μmPETフィルム)として、気泡を含まずにガラスプレートに接着する。試験ストリップは、幅2cmおよび長さ10cmの寸法を有する。試験方法Bに従って、ガラス上での接着力を決定する。
このような接着複合体を交互耐候試験室に入れ、60℃および相対湿度95%で1000時間保存する。続いて再び、試験方法Bに従って接着力を決定する。
例では、コーティングを連続コーティング用の通常の実験室用コーティング装置で行った。コーティングはクリーンルームISO5中でNorm ISO 14644−1に従って行った。ウェブ幅は50cmであった。コーティングギャップ幅は、0〜1cmの間で可変に調整可能であった。加熱トンネルの長さは約12cmであった。加熱チャンネル中の温度は4つの帯域に区分することができ、それぞれ、室温から120℃の間で自由に選択することができた。
動的混合システムを備えた慣用の多成分混合・配量装置を使用した。ミキシングヘッドを、2種の液体成分のために設計した。ミキシングロータは、最大約5000rpm/分までの可変回転数を有していた。この装置の配量ポンプは、最大約2l/分の輸送能力を有する歯車ポンプであった。
ポリオール成分を、慣用の加熱および排気可能なミキシングタンク内で調製した。それぞれ約2時間の混合プロセスの間、混合温度を約70℃に調整し、成分の脱ガスのために、真空を適用した。
下記の表に、ポリウレタン系感圧接着材料を製造するために使用される基礎原料を、それぞれの商品名および製造者と共に記載する。挙げられている原料は全て、市場で自由に入手することができる。
Figure 2012518694
表1:ポリウレタン系感圧接着材料を製造するために使用される基礎原料と商品名および製造者
比較例
比較例1(V1)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.95
ジオールOH数/トリオールOH数の比:5.0
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例2(V2)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.95
ジオールOH数/トリオールOH数の比:5.0
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例3(V3)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.95
ジオールOH数/トリオールOH数の比:5.0
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例4(V4)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.99
ジオールOH数/トリオールOH数の比:4.8
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例5(V5)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.99
ジオールOH数/トリオールOH数の比:4.8
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例6(V6)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.99
ジオールOH数/トリオールOH数の比:4.8
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例7(V7)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.99
ジオールOH数/トリオールOH数の比:4.8
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例8(V8)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.7
ジオールOH数/トリオールOH数の比:2.5
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例9(V9)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:1.02
ジオールOH数/トリオールOH数の比:1.0
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例10(V10)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:1.0
ジオールOH数/トリオールOH数の比:4.0
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
比較例11(V11)
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:1.0
ジオールOH数/トリオールOH数の比:1.0
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
本発明による例
本発明による例は全て、酸官能基が含まれないように選択した。
例1
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.99
ジオールOH数/トリオールOH数の比:4.8
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
例2
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.99
ジオールOH数/トリオールOH数の比:4.8
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
例3
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.99
ジオールOH数/トリオールOH数の比:4.8
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
例4
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:0.74
ジオールOH数/トリオールOH数の比:2.5
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
例5
ポリウレタン組成物:NCO/OH比:1.0
ジオールOH数/トリオールOH数の比:4.0
Figure 2012518694
試験サンプルを、75μm厚のポリエステル剥離フィルム上のポリウレタン系感圧接着材料50g/mでコーティングした。
結果
試験サンプルを製造した後に、まず全ての例および比較例について、屈折率を試験方法Aに従って決定した。結果を表2にまとめて示す。
Figure 2012518694
測定された値から、本発明による例は全て、比較例V1〜V10と同じく1.49を超える望ましい範囲を達成していることが明らかである。比較例11だけは濁りすぎていて、屈折率を決定しなかった。樹脂を混合した変形形態V10および5では、ややより高い屈折率が測定された。
次のステップでは、全ての例および比較例について、ガラスへの瞬間接着力を決定した。この場合、角度180°で測定した。次の表3に、結果を示す。
Figure 2012518694
表3から、本発明による例は全て、永久的な接着に適していると推論し得る。これに対して、比較例V9およびV11は、明らかに低すぎる接着力を示す。V9は、十分に高い接着力を実現するためには、ポリイソシアネートおよびポリオールの正しい組成が重要であるという例である。V11もまた、達成可能な接着力を低下させる、樹脂の非相容性によって生じるミクロ相分離の例である。
さらなる光学的決定のために、全ての本発明による例および比較例について、透過率およびヘーズの測定を実施した。結果を表4に挙げる。
Figure 2012518694
表4から、全ての例が、ポリウレタンに典型的な透き通った透明性を有し、したがって、高い透過率も有すると推論し得る。測定すると、透過率は、空気の接着剤への移行による反射損失によって制限され、約92%〜93%である。比較例11(V11)だけは、非常に著しい曇りのため、要求をかなり下回っている。この結果は、ヘーズ価を測定することによって確認され、樹脂の非相容性によって理由づけられる。
続いてさらに、様々な老化試験を実施した。第一に、耐光性試験を試験方法Eに従って実施した。この場合は、長期間の太陽光照射により、変色または黄変が生じるかどうかを試験する。このことは、例えばディスプレイなどによる長期間の照射に曝されるか、または屋外で使用される光学用途では特に重要である。結果を表5にまとめて示す。
Figure 2012518694
表5から、比較例V1〜V4およびV7〜V11は、透過率の明らかな低下を示すと推論し得る。これらの例全てに、立体障害アミンをベースとする様々な光安定剤が加えられているが、明らかに、様々な組み合わせでも、かつ様々な量比でも、十分な安定性は達成されない。耐光性試験後の黄変により、そのような接着剤配合物は、光学用途には適していない。これに対して、本発明による例は全て、非常に良好な安定性を示し、透過率の低下を示さず、または非常に僅かな低下しか示さなかった。側基中にイオウを有する立体障害フェノールを追加的に含有する比較例V4およびV5でも同様である。
さらなる老化試験には、交互耐候試験が含まれる。この場合、光学的屋外用途でも起こり得る、接着剤が非常に様々な気候に曝される状況をシミュレーションしている。交互耐候試験は、試験方法Fに従って実施した。結果を、表6にまとめて示す。
Figure 2012518694
表6の測定値は、特に比較試験サンプルV9およびV11が、交互耐候試験の後に、非常に低い接着強さを示すことを明示している。しかし、V9およびV11は、この場合、既に初めから非常に低い接着力を有していた。一方、V10は、著しい損失も示している。
最後の測定として、もう一度全ての例および比較例で、湿潤試験を実施した。これによって、屋外用途または湿度の高い熱帯気候で、感圧接着剤が安定であるかが明らかになるはずである。これらの調査の測定結果を表7に示す。
Figure 2012518694
測定結果は、比較例は全て、湿潤保存後に非常に低い接着力を有することを示している。これに対して、本発明による例は、非常に高い湿潤安定性を示す。
まとめると、測定結果は、非常に明確に規定された接着剤配合を伴う極めて特定の感圧接着剤のみが、全ての要求を満たし得ることを示している。この場合、老化防止剤も、特定の組み合わせで有効性を示すことが明らかである。カルボジイミドの添加も、湿潤安定性を達成するために必要である。加えて、本発明による例は全て、光学的透明性および接着力に関する要求を永久的な使用でも満たしている。
したがって、本発明による例は、光学的用途で使用するのに非常に良好に適している。典型的な用途は例えば、飛散防止のため、もしくは太陽光防止材(Sonnenlichtschutz)としてのガラス窓の接着、またはタッチパネルもしくはメンブレンタッチスイッチの接着、またはスクラッチ防止フィルムの接着、または容量式タッチパネルのためのITO膜の接着である。これらの特性を調査するためにもう一度、Nitto Denko社製のITO膜上で接着を行い、次いで、例1〜5と接触させて60℃で保存した場合の導電性を時間に応じて決定した。この測定により、導電性が60℃で4週間にわたって、±10%の範囲内で一定であり続けることが示された。したがって、本発明による例は、ITOに対して非常に良好な中性を示し、この材料の導電性を損なわない。

Claims (7)

  1. ポリウレタンをベースとする感圧接着剤であって、前記ポリウレタンが、以下の出発物質、すなわち
    a)少なくとも1種の脂肪族または脂環式ポリイソシアネート(官能基はそれぞれ、3個以下である)、
    b)少なくとも1種のポリプロピレングリコール−ジオールと少なくとも1種のポリプロピレングリコール−トリオールの組み合わせ
    (ここで、前記ジオール成分のヒドロキシル基の数と前記トリオール成分のヒドロキシル基の数との比は10未満、好ましくは0.2〜5であり、
    前記イソシアネート基の数と前記ヒドロキシル基の総数との比は、0.65〜1.2、好ましくは0.95〜1.05、特に好ましくは1.0〜1.05であり、
    前記ジオールおよび前記トリオールはそれぞれ、
    分子量が1000以下のジオールが、分子量が1000以上、好ましくは3000以上のトリオールと組み合わされるか、
    分子量が1000を超えるジオールが、分子量が1000未満であるトリオールと組み合わされるように選択され、組み合わされる)、
    c)0.2〜2重量%の割合の芳香族置換トリアジンをベースとする少なくとも1種の光安定剤および0.2〜2重量%の割合の少なくとも1種のアミンヒンダード光安定剤、
    d)0.2〜2重量%の割合の立体障害フェノールをベースとする少なくとも1種の老化防止剤、
    e)0.25〜2.5重量%の割合のカルボジイミド
    を規定の割合で触媒により互いに反応させて構成されている感圧接着剤。
  2. 出発物質として、脂肪族または脂環式ジイソシアネート、特にイソホロンジイソシアネートがポリイソシアネートとして含有されており、かつ/または前記ポリイソシアネートが不斉分子構造を有することを特徴とする、請求項1に記載の感圧接着剤。
  3. 前記ポリウレタンが、触媒、特にビスマスカルボン酸塩またはビスマスカルボン酸塩誘導体を含有する触媒または触媒混合物を使用して製造されることを特徴とする、請求項1または2に記載の感圧接着剤。
  4. 出発物質として、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドヒドロクロリドがカルボジイミドとして含有されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つに記載の感圧接着剤。
  5. 前記感圧接着剤が、酸官能基を含まずに形成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載の感圧接着剤。
  6. 前記感圧接着剤が、ASTM D 1003に従って少なくとも86%の光透過率を有し、かつ/またはASTM D 1003に従って最大5%のヘーズ値を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の感圧接着剤。
  7. 光学構成部品、特に光学フィルムを接着するための、請求項1〜6のいずれか一つに記載の感圧接着剤の使用。
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