JP2021534308A - 感圧接着剤用硬化性組成物 - Google Patents

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Abstract

硬化性組成物、硬化組成物、硬化性組成物及び硬化組成物を含有する物品、並びに物品の製造方法が提供される。より具体的には、硬化性組成物は、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマー、単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマー、アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤、及びチキソトロープ剤を含有する。所望であれば、硬化性組成物を印刷又は分注することができ、硬化組成物は感圧接着剤である。

Description

いくつかのポリマー材料は、硬化性組成物の層を基材の表面に適用することによって形成されている。硬化性組成物は、プレポリマー(例えば、シロップ状ポリマー)と追加のモノマー及び架橋剤とを含有することができる。硬化組成物は、紫外線及び/又は可視放射線などの化学線に硬化性組成物を曝露することによって調製することができる。このようなポリマー材料及びプロセスは、米国特許第4,181,752号(Martensら)、同第4,330,590号(Vesley)、同第4,329,384号(Vesleyら)、同第4,379,201号(Heilmannら)、同第5,506,279号(Babuら)、同第5,773,836号(Bennettら)、及び同第5,773,485号(Bennettら)に記載されている。いくつかの硬化性組成物は、PCT国際公開第2014/078115号(Behlingら)、国際公開第2017/058499号(Behlingら)、及び国際公開第2013/0258443号(Suwaら)に記載されているものなどのペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを含有している。硬化組成物を有する得られた物品は、多くの場合、所望のサイズ及び形状に切断(例えば、ダイカット)又はスリットが切られる。
寸法の小さい接着剤物品の必要性が高まっている。大きな接着剤物品から複雑な形状を有する小さな物品を切断することは困難であり得る。所望のサイズ及び形状に印刷又は分注され得る接着剤組成物の必要性が高まっている。様々な印刷可能又は分注可能な接着剤組成物は、米国特許第6,214,460号(Bluemら)及びPCT国際公開第2016/178871号(Campbellら)、国際公開第2015/077114号(Clapperら)、国際公開第2005/044940号(Ellisら)、並びに国際公開第2014/093014号(Yurtら)に記載されている。
硬化性組成物、硬化組成物、硬化性組成物又は硬化組成物を含有する物品、並びに硬化性組成物及び硬化組成物の製造方法が提供される。硬化性組成物は、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマー、単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマー、光開始剤、及びチキソトロープ剤を含有する。所望であれば、硬化性組成物を印刷又は分注することができ、硬化組成物は感圧接着剤である。
第1の態様では、(a)ペンダント(メタ)アクリロイル基を有し、かつ25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、(b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、(c)アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤と、(d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含有する硬化性組成物が提供される。硬化性組成物はエポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。
第2の態様では、硬化性組成物の重合反応生成物である硬化組成物が提供される。硬化組成物は、硬化性組成物を化学線に曝露することによって形成される。
第3の態様では、基材と、基材に隣接する硬化性組成物と、を含む第1の物品が提供される。硬化性組成物は、第1の態様において、上に記載したものと同じである。硬化性組成物は、連続層又は不連続層の形態であり得る。
第4の態様では、基材と、基材に隣接する硬化組成物と、を含む第2の物品が提供される。硬化組成物は、第2の態様において、上に記載したものと同じである。硬化組成物は、連続層又は不連続層の形態であり得る。
第5の態様では、第1の物品の製造方法が提供される。本方法は、(a)ペンダント(メタ)アクリロイル基を有し、かつ25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、(b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、(c)アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤と、(d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含有する硬化性組成物を提供することを含む。硬化性組成物はエポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。本方法は、基材の表面に隣接して硬化性組成物を適用することを更に含み、適用することは、硬化性組成物を連続層又は不連続層の形態で配置することを含む。
第6の態様では、第2の物品の製造方法が提供される。本方法は、(a)ペンダント(メタ)アクリロイル基を有し、かつ25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、(b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、(c)アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤と、(d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含有する硬化性組成物を提供することを含む。硬化性組成物はエポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。本方法は、基材の表面に隣接して硬化性組成物を適用することを更に含み、適用することは、硬化性組成物を連続層又は不連続層の形態で配置することを含む。本方法は、硬化性組成物を化学線に曝露して、硬化性組成物の重合反応生成物を含有する硬化組成物を形成することを更に含む。
硬化性組成物、硬化性組成物を化学線(例えば、電磁スペクトルの紫外線及び/又は可視領域内の放射線)に曝露することによって形成される硬化組成物、硬化性組成物又は硬化組成物を含有する物品、及び物品の製造方法が提供される。より具体的には、硬化性組成物は、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマー、単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマー、アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤、及び無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤を含有する。硬化組成物は、硬化性組成物を化学線に曝露することによって形成される。
本明細書で使用するとき、「化学線」という用語は、通常、電磁スペクトルの紫外線及び/又は可視領域内の放射線を指す。化学線は、多くの場合、少なくとも100ナノメートル、少なくとも200ナノメートル、少なくとも240ナノメートル、少なくとも250ナノメートル、少なくとも300ナノメートル、少なくとも350ナノメートル、又は少なくとも365ナノメートル、かつ最大500ナノメートル、最大475ナノメートル、最大460ナノメートル、又は最大450ナノメートルの波長を有する。波長範囲は、例えば、100〜500ナノメートル、200〜500ナノメートル、240〜500ナノメートル、240〜475ナノメートル、240〜460ナノメートル、250〜500ナノメートル、又は250〜475ナノメートルであり得る。
所望であれば、硬化性組成物を印刷又は分注することができる。硬化性組成物を基材上に印刷又は分注することは、所望のサイズ及び形状を得るために切断(例えば、型抜き)が不要であるため、いくつかの用途において有利であり得る。型抜きは、製造プロセスに廃棄物を追加する可能性があり、ダイカット物品が複雑な形状及び/又は小さいサイズを有する場合、困難であり得る。
「印刷される」又は「分注される」という用語は、組成物を基材に適用するために使用される異なる技術を指す。分注は、典型的には、分注される組成物が、基材と接触する前に、何らかの種類のノズル及び/又は管に押し通されることを意味する。これはまた、パターニングについてのいかなるものも意味しない。分注されている何かは、パターンの形態であってもなくてもよい。一部の状況では、組成物は、溝、穴、空洞、プレート、又はスロットのような空間を単に充填するために分注され得る。印刷は、多くの場合、基材に組成物を適用するプロセスが行われて自立型パターンを形成することを意味する(すなわち、組成物は、パターンが破壊されるか、又は明らかでないように、基材表面上に過度に広がらない)。印刷は、多くの場合、印刷ヘッドを移動させることによってパターンが付与される、分注に使用されるムービングヘッドのようなムービングヘッド印刷(噴射又は他のノズルベースの印刷)を含む。しかしながら、印刷はまた、フレキソ印刷、ステンシル印刷、及びスクリーン印刷のような様々な静的印刷方法を含み、これは分注とは非常に異なっている。これらの方法では、パターンは印刷装置上の既存のパターンによって付与される。
硬化組成物は、典型的には、感圧接着剤である。米国粘着テープ工業会(Pressure-Sensitive Tape Council)は、感圧接着剤(pressure-sensitive adhesive、PSA)は以下の特性を有する材料であると定義している:(1)強力かつ永久的な粘着性、(2)指の圧力以下での接着、(3)被着体に対する充分な保持力、及び(4)被着体からきれいに剥離されるだけの十分な凝集力。PSAとして良好に機能することが見出されている材料としては、所望のバランスの粘着性、剥離接着性、及び剪断保持力をもたらす、必要な粘弾性特性を示すように設計及び配合されたポリマーが挙げられる。PSAは、通常、室温(例えば、20℃)で粘着性であることを特徴とする。表面に対して単に粘着性である又は接着する材料はPSAとみなされず、PSAという用語は、追加の粘弾特性を有する材料を包含する。PSAは、室温での粘着性のためのダルキスト基準を満たす接着剤であり、典型的には、室温で、接着、凝集、伸展性、及び弾性を呈する。
用語「a」、「an」、及び「the」は、「少なくとも1つの」と区別なく使用され、記載される要素のうちの1つ以上を意味する。
用語「及び/又は(and/or)」は、いずれか一方又は両方を意味する。例えば「A及び/又はB」は、Aのみ、Bのみ、又はAとBとの両方を意味する。
用語「ある範囲」又は「範囲」は区別なく使用され、範囲内の全ての値に加えて範囲の両端値を指す。
用語「ポリマー」及び「ポリマー材料」は、区別なく使用され、1つ以上のモノマーを反応させることによって形成された材料を指す。この用語は、ホモポリマー、コポリマー、又はターポリマーなどを含む。同様に、用語「重合する」及び「重合すること」は、ホモポリマー、コポリマー、又はターポリマーなどであり得るポリマー材料を製造するプロセスを指す。
「モノマー」という用語は、フリーラジカル重合を受けることができる少なくとも1つのエチレン性不飽和基を有する化合物を指す。多くの実施形態では、エチレン性不飽和基は、(メタ)アクリロイル基である。モノマーは、任意の所望の分子量を有することができる。「モノマー単位」という用語は、モノマーに由来するポリマー内の単位を指す。
硬化性組成物は、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを含有する。「(メタ)アクリレート系ポリマー」という用語は、(メタ)アクリロイル基を有する複数の異なるモノマーから形成されるポリマー材料を指す。(メタ)アクリレート系ポリマー中のモノマー単位の少なくとも50重量パーセントが、(メタ)アクリロイル基を有するモノマーに由来する。いくつかの実施形態では、(メタ)アクリレート系ポリマー中のモノマー単位のうちの少なくとも60重量パーセント、少なくとも70重量パーセント、少なくとも80重量パーセント、少なくとも90重量パーセント、少なくとも95重量パーセント、少なくとも98重量パーセント、少なくとも99重量パーセント、又は更に100重量パーセントが、(メタ)アクリロイル基を有するモノマーに由来する。
「(メタ)アクリロイル」という用語は、式CH=CHR−(CO)−の基を指し、式中、Rは水素又はメチルである。(メタ)アクリロイル基は、Rがメチルである場合にメタクリロイル基であり、Rが水素である場合にアクリロイル基である。(メタ)アクリロイル基は、通常、式CH=CHR−(CO)−O−の(メタ)アクリロイルオキシ基、又は式CH=CHR−(CO)−NH−の(メタ)アクリロイルアミド基である。
ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーは、典型的には、本明細書で「前駆体(メタ)アクリレート系ポリマー」と称される別の(メタ)アクリレート系ポリマーから形成される。前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーは、典型的には、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを生成するために不飽和試薬化合物と反応することができる、ヒドロキシル基(−OH)、カルボン酸基(−(CO)OH)、又は無水物基(−(CO)−O−(CO−))などのペンダント基を有する。多くの実施形態では、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマー中のペンダント基は、ヒドロキシル基である。
本明細書で使用するとき、「不飽和試薬化合物」という用語は、(メタ)アクリロイル基と、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマー上でペンダントヒドロキシル基、ペンダントカルボン酸基、又はペンダント無水物基と反応することができ、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを調製することができる相補基とを有する化合物を指す。
ペンダント(メタ)アクリロイル基は、連結基を介して(メタ)アクリレート系ポリマーの主鎖に間接的に連結される。ペンダント基は、典型的には式CH=CHR−(CO)−Q−L−のものであり、式中、Lは、連結基であり、式中、Qは、−O−又は−NH−であり、式中、Rは水素又はアルキル(例えば、メチル)である。L基は、少なくとも1つのアルキレン、アリーレン、又はこれらの組み合わせを含み、任意に更に、−O−、−O(CO)−、NH(CO)−、−NH−、又はこれらの組み合わせを含むことができる。好適なアルキレン基(すなわち、アルキレンは、アルカンの二価の基である)は、多くの場合、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有する。好適なアリーレン基(すなわち、アリーレンは、炭素環式芳香族化合物の二価の基である)は、多くの場合、6〜12個の炭素原子、6〜10個の炭素原子、又は6個の炭素原子を有する。アリーレンは、多くの場合、フェニレンである。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーは、典型的には、(1)(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレート(すなわち、(ヘテロ)アルキルは、ヘテロアルキル、アルキル、又はその両方を指す)である第1のモノマー、及び(2)エチレン性不飽和基(例えば、(メタ)アクリロイル基)及び官能基(すなわち、ヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基)を有する第2のモノマーを含むモノマー組成物を含有する重合性組成物から形成される。(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレート第1のモノマーは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの所望の弾性率及びガラス転移温度をもたらすように選択される。第2のモノマーは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を与えるために不飽和試薬化合物と反応する官能基を有する。典型的には、第2のモノマーからの全ての官能基が不飽和試薬化合物とは反応するわけではない。第2のモノマーからの残りの未反応の官能基は、硬化性組成物及び/又は硬化組成物の基材への接着を促進することができる。
例示的なアルキル(メタ)アクリレートの第1のモノマーは、多くの場合、1〜32個、1〜24個、1〜20個、1〜18個、1〜12個、1〜10個、1〜8個、又は1〜4個の炭素原子を有する。好適なアルキル(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、2−メチルブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4−メチル−2−ペンチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−メチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−オクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、n−デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、2−プロピルヘプチル(メタ)アクリレート、イソトリデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、2−オクチルデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、及びヘプタデカニル(メタ)アクリレートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。いくつかの例示的な分枝状アルキル(メタ)アクリレートは、PCT特許出願公開WO2011/119363(Clapperら)に記載されている、12〜32個の炭素原子を有するゲルベアルコールの(メタ)アクリレートである。アルキル(メタ)アクリレートのいずれかの異性体及び異性体混合物は、例えば、PCT国際公開第2012/088126号(Clapperら)に記載されているように使用することができる。
好適なヘテロアルキル(メタ)アクリレート第1のモノマーとしては、2個のアルキレン基の間のオキシ基を指す1つ以上のエーテル結合を有するものが挙げられるが、これらに限定されない。すなわち、ヘテロアルキルは、1個以上の酸素ヘテロ原子を含有する。ヘテロアルキル基は、多くの場合、少なくとも2個の炭素原子、少なくとも3個の炭素原子、少なくとも4個の炭素原子、少なくとも6個の炭素原子、少なくとも10個の炭素原子、かつ最大40個以上の炭素原子、最大30個の炭素原子、最大20個の炭素原子、又は最大10個の炭素原子を有する。一例は、テトラヒドロフラン(メタ)アクリレートである。他の例としては、エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、及び2−エトキシエチル(メタ)アクリレートなどのアルコキシル化アルキル(メタ)アクリレート、並びにポリ(エチレンオキシド)(メタ)アクリレート及びポリ(プロピレンオキシド)(メタ)アクリレートなどのポリ(アルキレンオキシド)(メタ)アクリレートが挙げられる。ポリ(アルキレンオキシド)アクリレートは、多くの場合、ポリ(アルキレングリコール)(メタ)アクリレートと称される。これらのモノマーは、ヒドロキシル基又はアルコキシ基などの任意の適切な末端基を有することができる。例えば、末端基がメトキシ基である場合、モノマーは、メトキシポリ(エチレングリコール)(メタ)アクリレートと称され得る。末端基がヒドロキシル基である場合、モノマーは官能性ヒドロキシル基を有する第2のモノマーとして分類される。
いくつかの実施形態では、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマーの少なくとも一部は、再生可能資源から選択される。例えば、前駆体(メタ)アクリレートを形成するために使用されるモノマーのうちの少なくとも25重量パーセント、少なくとも30重量パーセント、少なくとも35重量パーセント、少なくとも40重量パーセント、少なくとも45重量パーセント、又は少なくとも50重量パーセントは、再生可能資源からのものであり得る。この量は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中のモノマーの総重量に基づくものである。1つのこのようなモノマーは、2−オクチルアクリレートである。
多くの実施形態において、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用される重合性組成物中のモノマー組成物は、少なくとも50重量パーセント、少なくとも55重量パーセント、少なくとも60重量パーセント、少なくとも65重量パーセント、少なくとも70重量パーセント、少なくとも75重量パーセント、又は少なくとも80重量パーセントの(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートを含有する。このモノマー組成物は、最大99.9重量パーセント、最大99.5重量パーセント、最大99重量パーセント、最大98重量パーセント、最大95重量パーセント、最大90重量パーセント、最大85重量パーセント、最大80重量パーセント、最大75重量パーセント、最大70重量パーセント、最大65重量パーセント、又は最大60重量パーセントの(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートを含有することができる。この量は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中のモノマーの総重量に基づくものである。モノマー組成物中には、単一又は複数の(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートが存在し得る。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中に含まれる第2のモノマーは、(メタ)アクリロイル基、及び不飽和試薬化合物と反応してペンダント(メタ)アクリロイル基を与える官能基を有する。この官能基は、典型的には、ヒドロキシル(−OH)及び/又はカルボン酸(−(CO)OH)及び/又は無水物基(−(CO)−O−(CO)−)である。第2のモノマーの組み合わせを使用することができる。
カルボン酸基を有する有用な第2のモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、シトラコン酸、マレイン酸、オレイン酸、及びβ−カルボキシエチルアクリレートが挙げられる。
ヒドロキシル基を有する有用なモノマーとしては、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、及び4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート)、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド(例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、及び3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド)、及びアリールオキシ置換ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(例えば、2−ヒドロキシ−2−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート)が挙げられるが、これらに限定されない。加えて、エチレンオキシド又はプロピレンオキシドに由来するグリコールに基づくヒドロキシル官能性モノマーも使用することができる。これらのモノマーは、典型的には、400未満のヒドロキシル当量を有する。ヒドロキシル当量分子量は、モノマー化合物の分子量を、モノマー中のヒドロキシル基の数で割ったものとして定義される。エトキシル化ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートモノマーは、Sartomer(Exton,PA,USA)から商品名CD570、CD571、及びCD572で市販されている。ヒドロキシル末端ポリプロピレングリコールアクリレートの一例は、Cognis,Germanyから商品名BISOMER PPA 6で市販されている。
無水物基を有する有用な第2のモノマーとしては、無水マレイン酸及びメタクリル酸無水物が挙げられる。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物は、多くの場合、少なくとも0.1重量パーセント、少なくとも0.2重量パーセント、少なくとも0.3重量パーセント、少なくとも0.5重量パーセント、少なくとも1重量パーセント、少なくとも2重量パーセント、少なくとも3重量パーセント、少なくとも5重量パーセント、少なくとも10重量パーセント、少なくとも15重量パーセント、又は少なくとも20重量パーセント、かつ最大40重量パーセント、最大35重量パーセント、最大30重量パーセント、最大25重量パーセント、最大20重量パーセント、最大15重量パーセント、最大10重量パーセント、又は最大5重量パーセントの第2のモノマーを含有する。第2のモノマーの量は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中のモノマーの総重量に基づく。複数の異なる第2のモノマーが、モノマー組成物中に含まれ得る。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中に、様々な任意のモノマーを含めることができる。いくつかの任意の(メタ)アクリレートモノマーは、芳香族基を有する。例としては、ベンジル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、2−(フェニルチオ)エチルアクリレート、2−フェニルフェノキシエチルアクリレート、2−ビフェニルヘキシル(メタ)アクリレート、及び2−(ビフェニル)エチルアクリレートが挙げられる。他の任意のモノマーは、(メタ)アクリロイル基ではないビニル基を有する。例としては、ビニルエーテル、ビニルエステル(例えば、酢酸ビニル)、オレフィン系モノマー(例えば、エチレンプロピレン、若しくはブチレン)、スチレン、スチレン誘導体(例えば、α−メチルスチレン)などが挙げられる。更に他の任意のモノマーは、窒素含有モノマーである。いくつかの例示的な窒素含有モノマーは、(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、及びN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミドである。例示的なN−アルキル(メタ)アクリルアミド及びN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミドとしては、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、及びN,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、並びにN−オクチル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。他の窒素含有モノマーとしては、様々なN,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート及びN,N−ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド、例えば、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、及びN,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。更に他の例としては、N−ビニルピロリドン、N−モルホリノ(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、及びN−ビニルカプロラクタムを含む窒素含有モノマーが挙げられる。
これらの任意のモノマーのいずれもが所望の量で存在することができるが、典型的には、モノマー組成物は、0〜20重量パーセントの任意のモノマーを含有する。いくつかの実施形態では、モノマー組成物は、15重量パーセント未満、10重量パーセント未満、又は5重量パーセント未満の任意のモノマーを含有するが、少なくとも1重量パーセント、少なくとも2重量パーセント、少なくとも3重量パーセント、又は少なくとも5重量パーセントの任意のモノマーを含有することができる。この量は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中のモノマーの総重量に基づくものである。複数の任意のモノマーが、モノマー組成物中に含まれ得る。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーは、典型的には硬化されない。したがって、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物は、典型的には、例えば、複数の(メタ)アクリロイル基を有する架橋モノマーなどの架橋モノマーを含まないか、又は実質的に含まない。本明細書で使用するとき、架橋モノマーに関する用語「実質的に含まない」は、モノマー組成物が含有する架橋モノマーが、典型的には、0.5重量パーセント未満、0.4重量パーセント未満、0.3重量パーセント未満、0.2重量パーセント未満、0.1重量パーセント未満、0.05重量パーセント未満、0.02重量パーセント未満、又は0.01重量パーセント未満であることを意味する。重量パーセント値は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中のモノマーの総重量に基づく。
多くの実施形態において、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを調製するために使用されるモノマー組成物は、50〜99.9重量パーセントの(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートモノマーと、0.1〜40重量パーセントの、エチレン性不飽和基、及び不飽和試薬化合物と反応してペンダント(メタ)アクリロイル基を与える官能基(すなわち、ヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基)を有する第2のモノマーと、0〜20重量パーセントの任意のモノマーと、を含有する。換言すれば、前駆体(メタ)アクリレートポリマーは、通常、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートモノマーに由来する50〜99.9重量パーセントのモノマー単位と、0.1〜40重量パーセントの、ヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有する第2のモノマーに由来するモノマー単位と、任意のモノマーに由来する0〜20重量パーセントのモノマー単位と、を含有する。多くの実施形態では、前駆体(メタ)アクリレートポリマーは、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートモノマーに由来する50〜99.9重量パーセントのモノマー単位と、0.1〜40重量パーセントの、ヒドロキシル基を有する第2のモノマーに由来するモノマー単位と、任意のモノマーに由来する0〜20重量パーセントのモノマー単位と、を含有する。
いくつかの実施形態では、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物は、60〜99.5重量パーセントの(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートモノマーと、0.5〜40重量パーセントの第2のモノマーと、0〜15重量パーセントの任意のモノマーと、を含有する。いくつかの実施形態では、モノマー組成物は、60〜99重量パーセントの(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートモノマーと、1〜40重量パーセントの第2のモノマーと、0〜10重量パーセントの任意のモノマーと、を含有する。更に他の実施形態では、モノマー組成物は、60〜95重量パーセントの(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートモノマーと、5〜40重量パーセントの第2のモノマーと、0〜10重量パーセントの任意のモノマーと、を含有する。更に他の実施形態では、モノマー組成物は、70〜95重量パーセントの(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートモノマーと、5〜30重量パーセントの第2のモノマーと、0〜10重量パーセントの任意のモノマーと、を含有し、あるいはモノマー組成物は、75〜95重量パーセントの(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートモノマーと、5〜25重量パーセントの第2のモノマーと、0〜10重量パーセントの任意のモノマーと、を含有する。重量パーセント値は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中のモノマーの総重量に基づく。
多くの場合、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーの分子量を制御するために、連鎖移動剤が重合性組成物中に含まれる。好適な連鎖移動剤としては、四臭化炭素、ヘキサブロモエタン、ブロモトリクロロメタン、2−メルカプトエタノール、tert−ドデシルメルカプタン、イソオクチルチオグリコレート、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール、クメン、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)(Showa Denkoから商品名KARENZ MT PE1で入手可能)、エチレングリコールビスチオグリコレート、及びこれらの混合物からなる群から選択されるものが挙げられるが、これらに限定されない。選択される連鎖移動剤の反応性に応じて、連鎖移動剤の量は、多くの場合、重合性組成物中のモノマーの総重量に基づいて、0〜5重量パーセントの範囲である。いくつかの実施形態において、連鎖移動剤の量は、少なくとも0.05重量パーセント、少なくとも0.1重量パーセント、少なくとも0.2重量パーセント、少なくとも0.3重量パーセント、又は少なくとも0.5重量パーセントであり、かつ、最大4.5重量パーセント、最大4重量パーセント、最大3.5重量パーセント、最大3重量パーセント、最大2.5重量パーセント、最大2重量パーセント、最大1.5重量パーセント、又は最大1重量パーセントである。重量パーセント値は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中のモノマーの総重量に基づく。
様々な抗酸化剤及び/又はヒドロキノンモノエチルエーテル(p−メトキシフェノール、MeHQ)などの安定剤、及び商品名IRGANOX 1010(ペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート))でBASF Corp.(Florham Park,NJ,USA)から入手可能なものを添加して、ポリマー材料の温度安定性を高めることができる。使用される場合、抗酸化剤及び/又は安定剤は、典型的には、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー組成物中のモノマーの総重量の総重量に基づいて、0.01重量パーセント〜1.0重量パーセントの範囲で添加される。
フリーラジカル開始剤は、典型的には、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用される。フリーラジカル開始剤は、光開始剤であってもよく、熱開始剤であってもよい。複数の光開始剤又は複数の熱開始剤を使用することができる。フリーラジカル開始剤の量は、典型的にはより低い分子量のポリマー材料を生成するより大きい量で、重量平均分子量に影響を及ぼし得る。フリーラジカル開始剤の量は、通常、モノマーの総重量に基づいて、少なくとも0.001重量パーセント、少なくとも0.005重量パーセント、少なくとも0.01重量パーセント、少なくとも0.05重量パーセント、又は少なくとも0.1重量パーセントである。この量は、モノマーの総重量に基づいて、最大5重量パーセント、最大4重量パーセント、最大3重量パーセント、最大2重量パーセント、最大1.5重量パーセント、最大1重量パーセント、最大0.5重量パーセント、最大0.3重量パーセント、最大0.2重量パーセント、又は最大0.1重量パーセントとすることができる。
好適な熱開始剤としては、Chemours Co.(Wilmington,DE,USA)から商品名VAZOで市販されているものなどの様々なアゾ化合物、例えば、2,2’−アゾビス(2−メチルブタンニトリル)であるVAZO67、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)であるVAZO64、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルペンタンニトリル)であるVAZO52、及び1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)であるVAZO88;ベンゾイルペルオキシド、シクロヘキサンペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ジ−tert−アミルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシベンゾエート、ジ−クミルペルオキシド、及びAtofina Chemical,Inc.(Philadelphia,PA,USA)から商品名LUPERSOL(例えば、2,5−ビス(tert−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサンであるLUPERSOL 101、及び2,5−ジメチル−2,5−ジ−(tert−ブチルペルオキシ)−3−ヘキシンであるLUPERSOL 130)で市販されているペルオキシドなどの様々なペルオキシド;tert−アミルヒドロペルオキシド及びtert−ブチルヒドロペルオキシドなどの様々なヒドロペルオキシド;並びにこれらの混合物が挙げられる。
多くの実施形態では、光開始剤は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用される。いくつかの例示的な光開始剤は、ベンゾインエーテル(例えばベンゾインメチルエーテル若しくはベンゾインイソプロピルエーテル)、又は置換ベンゾインエーテル(例えばアニソインメチルエーテル)である。他の例示的な光開始剤は、2,2−ジエトキシアセトフェノン、又は2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(商品名IRGACURE 651でBASF Corp.(Florham Park,NJ,USA)から、又は商品名ESACURE KB−1でSartomer(Exton,PA,USA)から市販されている)などの置換アセトフェノンである。更に別の例示的な光開始剤は、2−メチル−2−ヒドロキシプロピオフェノンなどの置換アルファ−ケトール、2−ナフタレンスルホニルクロリドなどの芳香族スルホニルクロリド、及び1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(O−エトキシカルボニル)オキシムなどの光活性オキシムである。他の好適な光開始剤としては、例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(商品名IRGACURE 184で市販されている)、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド(商品名IRGACURE 819で市販されている)、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(商品名IRGACURE 2959で市販されている)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタノン(商品名IRGACURE 369で市販されている)、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン(商品名IRGACURE 907で市販されている)、及び2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(商品名DAROCUR 1173でCiba Specialty Chemicals Corp.(Tarrytown,NY,USA)から市販されている)が挙げられる。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するための重合性組成物の反応は、有機溶媒の存在下で、又は非存在下で生じ得る。有機溶媒が重合性組成物中に含まれる場合、この量は、多くの場合、所望の粘度をもたらすように選択される。好適な有機溶媒の例としては、メタノール、テトラヒドロフラン、エタノール、イソプロパノール、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、トルエン、キシレン、及びエチレングリコールアルキルエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。これらの有機溶媒は、単独で、又はこれらの混合物として使用することができる。多くの実施形態において、重合は、少量の有機溶媒で又は有機溶媒なしで生じる。すなわち、重合性組成物は、有機溶媒を含まない、又は最小限の量の有機溶媒のみを含む。使用される場合、有機溶媒は、多くの場合、重合性組成物の総重量に基づいて、10重量パーセント未満、5重量パーセント未満、4重量パーセント未満、3重量パーセント未満、2重量パーセント未満、又は1重量パーセント未満の量で存在する。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーは、任意の好適な方法を用いて重合性組成物から形成することができる。重合は、一段階又は多段階で生じ得る。つまり、モノマー及び/又はフリーラジカル開始剤の全て又は一部分を好適な反応容器内に投入し、重合させることができる。例えば、有機溶媒及び熱開始剤を含有する重合性組成物を混合し、50℃〜100℃の範囲などの高温で数時間加熱することができる。
いくつかの実施形態では、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーは、例えば、米国特許第5,986,011号(Ellisら)及び同第5,637,646号(Ellis)に記載のような、断熱的プロセスを用いて調製される。この重合方法では、少なくとも1種の熱開始剤を含む重合性組成物が反応容器内に密封される。内容物は混合され、酸素がパージされ、まだ誘導温度になっていない場合には、その後、誘導温度に加温される。誘導温度は、通常、40℃〜75℃の範囲であり、モノマー、開始剤、及び開始剤の使用量などの様々な因子に依存する。重合は、100℃〜200℃の範囲のピーク反応温度を有する本質的に断熱条件下で実施される。工程間の任意の冷却を伴う複数の反応工程を用いて、各連続工程での重合転化率を増大させ、分子量を制御することができる。任意に、様々な反応成分が複数の工程において加えられて、得られたポリマー材料の特性(例えば、分子量、分子量分布、及びポリマー組成)を制御することができる。
前駆体(メタ)アクリレートが調製されると、それは不飽和試薬化合物と反応して、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを提供する。不飽和試薬化合物は、(メタ)アクリロイル基、及び前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのペンダント官能基と反応する相補的官能基を含有し、この相補的官能基は、典型的には、ヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基である。概して、この反応は、環開環、付加反応、又は縮合反応によって反応する、求核性官能基と求電子性官能基との間のものである。前駆体(メタ)アクリレート系ポリマー上の官能基と、不飽和試薬化合物の相補的官能基とが反応すると、得られた(メタ)アクリレート系ポリマーは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有することになる。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのペンダント反応性官能基がヒドロキシル基を含む場合、不飽和試薬化合物の相補的官能基は、典型的には、カルボン酸、イソシアナト、エポキシ、又は無水物基である。前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのペンダント反応性官能基がカルボン酸基を含む場合、不飽和試薬化合物の相補的官能基は、典型的には、ヒドロキシル基、アミノ基、エポキシ基、イソシアナト基、アジリジノ基、アゼチジノ基、又はオキサゾリニル基である。前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのペンダント基が無水物を含む場合、不飽和試薬化合物の相補的官能基は、ヒドロキシル基又はアミノ基であり得る。ヒドロキシル基を有する前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーの使用は、金属含有成分を有する物品中に硬化組成物を使用する適用例において好ましいことがある。ヒドロキシル基は、酸性基又は無水物基よりも腐食の面で問題になりにくい。
ある特定の実施形態では、ペンダント(メタ)アクリロイル基は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマー中のヒドロキシル基と、不飽和試薬化合物としてのイソシアナトエチル(メタ)アクリレートとの間の反応から形成され得る。ある特定の実施形態では、ペンダント(メタ)アクリロイル基は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマー中のカルボン酸と、不飽和試薬化合物としての、グリシジル(メタ)アクリレートとの反応から形成され得る。ある特定の他の実施形態では、ペンダント(メタ)アクリロイル基は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマー中の無水物基と、不飽和試薬化合物としての2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、又は2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミドなどのヒドロキシル官能性モノマーとの間に形成され得る。
第2のモノマーがヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート又はヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミドであり、不飽和試薬化合物がイソシアナトアルキル(メタ)アクリレートである場合、ペンダント(メタ)アクリロイル基は、式
Figure 2021534308
である。L及びL基は、各々独立して、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、1〜4個の炭素原子、又は2〜4個の炭素原子を有するアルキルである。Q基は、オキシ又は−NH−である。R基は、水素又はメチルである。第2のモノマーが3−ヒドロキシプロピルアクリレートであり、不飽和試薬化合物がイソシアナトエチルメタクリレートである場合、ペンダント(メタ)アクリロイル基は、
Figure 2021534308
である。これは、Lがプロピレンであり、Lがエチレンであり、Qがオキシであり、Rがメチルである上記式に相当する。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーと不飽和試薬化合物との間の反応は、多くの場合、室温又は高温、例えば、最高150℃又は更に高温、最高120℃、最高100℃、最高90℃、最高80℃、最高60℃、若しくは最高40℃で起こる。更に、酸素はラジカル伝播を阻害することができるため、この反応は、いくらかの酸素の存在下で起こることが多い。例えば、窒素の酸素に対する体積比は、多くの場合、約90:10である。
前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのペンダント反応性官能基の全て又は任意の部分を、不飽和試薬化合物と反応させることができる。最大100モルパーセント、最大95モルパーセント、最大90モルパーセント、最大85モルパーセント、最大80モルパーセント、最大75モルパーセント、最大70モルパーセント、最大60モルパーセント、最大50モルパーセント、最大40モルパーセント、最大30モルパーセント、又は最大20モルパーセント、かつ少なくとも1モルパーセント、少なくとも2モルパーセント、少なくとも5モルパーセント、少なくとも7モルパーセント、少なくとも10モルパーセント、少なくとも12モルパーセント、少なくとも15モルパーセント、又は少なくとも20モルパーセントの、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのペンダント反応性官能基を不飽和試薬化合物と反応させる。不飽和試薬化合物と反応した後の残りのペンダント反応性官能基は、多くの場合、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの、硬化性組成物の他の構成成分との混和性を促進する。更に、残りのペンダント反応性官能基は、硬化性組成物及び最終硬化組成物の基材への接着を促進することができる。
いくつかの実施形態ではペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーは、少なくとも0.1重量パーセント、少なくとも0.2重量パーセント、少なくとも0.5重量パーセント、少なくとも1重量パーセント、少なくとも2重量パーセント、又は少なくとも5重量パーセント、かつ最大10重量パーセント、最大8重量パーセント、最大6重量パーセント、最大5重量パーセント、最大4重量パーセント、最大2重量パーセント、又は最大1重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有するモノマー単位を含有する。例えば、これらのモノマー単位の量は、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの重量に基づいて、0.1〜10重量パーセント、0.5〜10重量パーセント、1〜10重量パーセント、0.1〜5重量パーセント、又は0.5〜5重量パーセントの範囲であり得る。
通常、鎖一本当たり平均で1〜20個のペンダント(メタ)アクリロイル基が存在する。鎖一本当たり少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも3個、又は少なくとも5個、かつ最大20個、最大16個、最大12個、最大10個、最大8個、最大6個、又は最大5個のペンダント(メタ)アクリロイル基が存在し得る。ペンダント基が多すぎる場合、硬化組成物は、感圧接着剤として良好に機能するためには過度に高度に架橋され得る。しかしながら、基が少なすぎる場合、剪断強度は低すぎる場合がある。存在し得るペンダント基の数は、硬化性組成物の全体的な組成に依存する。すなわち、ポリマーの重量平均分子量が増加するにつれて、鎖一本当たり、より多くのペンダント(メタ)アクリロイル基が存在し得る。
ペンダント(メタ)アクリロイル基の数は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのグラム/モルでの重量平均分子量(A)、ペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有するモノマー単位のグラムでの重量分率(すなわち、100で割った重量パーセント)(B)、ペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は不飽和試薬化合物と反応する無水物基を有するモノマー単位のモル分率(C)、及びペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有するモノマー単位のグラム/モルでの分子量(D)に基づいて計算することができる。より具体的には、鎖一本当たりの(メタ)アクリロイル基の数は、(A)(B)(C)÷(D)に等しく、式中、(A)、(B)、(C)、及び(D)は、上に定義したものである。
あるいは、ペンダント(メタ)アクリロイル基の数は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのグラム/モルでの重量平均分子量(A)、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーと反応した不飽和試薬化合物のモル(E)、及び不飽和試薬化合物で処理された前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのグラムでの量(F)に基づいて計算することができる。より具体的には、鎖一本当たりの(メタ)アクリロイル基の数は、(A)(E)÷(F)に等しく、式中、(A)、(E)、及び(F)は、上に定義したものである。
いくつかの実施形態において、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーは、50〜99.9重量パーセントの、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位、0.1〜10重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有するモノマー単位、及び0〜40重量パーセントの、ペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有するモノマーに由来するモノマー単位、及び0〜10重量パーセントの、上記の任意のモノマーに由来するモノマー単位を含有する。例えば、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーは、多くの場合、60〜99重量パーセントの、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位、0.1〜10重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有するモノマー単位、及び1〜40重量パーセント未満の、ペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有するモノマーに由来するモノマー単位、並びに0〜10重量パーセントの、任意のモノマーに由来するモノマー単位を含有する。量値は、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの総重量に基づく。
いくつかの例では、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーは、多くの場合、60〜98重量パーセントの、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位、0.5〜10重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有するモノマー単位、及び1〜40重量パーセント未満の、ペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有するモノマーに由来するモノマー単位、並びに0〜20重量パーセントの、任意のモノマーに由来するモノマー単位を含有する。他の例では、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーは、多くの場合、60〜98重量パーセントの、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位、0.5〜5重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有するモノマー単位、及び5〜40重量パーセント未満の、ペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有するモノマーに由来するモノマー単位、並びに0〜20重量パーセントの、任意のモノマーに由来するモノマー単位を含有する。
ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーは、典型的には、25,000ダルトン〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する。重量平均分子量は、典型的には、実施例に記載のゲル浸透クロマトグラフィーによって決定される。ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの重量平均分子量が25,000ダルトン未満である場合、最終硬化組成物の重なり剪断強度は、許容できないほど低くなり得る。しかしながら、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの重量平均分子量が高すぎる場合、硬化性組成物の粘度は、許容できないほど高くなり得る。ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの重量平均分子量は、多くの場合、少なくとも30,000ダルトン、少なくとも35,000ダルトン、少なくとも40,000ダルトン、少なくとも50,000ダルトン、少なくとも60,000ダルトン、少なくとも80,000ダルトン、少なくとも100,000ダルトンであり、かつ最大400,000ダルトン、最大375,000ダルトン、最大350,000ダルトン、最大325,000ダルトン、最大300,000ダルトン、最大275,000ダルトン、最大250,000ダルトン、最大200,000ダルトン、最大175,000ダルトン、最大150,000ダルトン、最大125,000ダルトン、又は最大100,000ダルトンであり得る。いくつかの実施形態では、重量平均分子量は、35,000〜400,000ダルトン、50,000〜400,000ダルトン、35,00〜350,000ダルトン、50,000〜350,000ダルトン、35,000〜300,000ダルトン、50,000〜300,000ダルトン、35,000〜250,000ダルトン、50,000〜250,000ダルトン、35,000〜200,000ダルトン、50,000〜200,000ダルトン、35,000〜100,000ダルトン、50,000〜100,000ダルトン、35,000〜80,000ダルトン、又は40,000〜80,000ダルトンの範囲である。
ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する前駆体(メタ)アクリレート系ポリマー及び/又は(メタ)アクリレート系ポリマーのガラス転移温度は、モノマー単位の量及び固有性に基づいて、Fox式を用いて測定することができる。
1/Tg mix=Σw/Tgi
この式において、Tg mixは、ポリマーを形成するために使用される構成成分の混合物のガラス転移温度を指し、これは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する前駆体(メタ)アクリレート系ポリマー又は(メタ)アクリレート系ポリマーのガラス転移温度を指す。Tgiは、各構成成分i(すなわち、各構成成分は、コポリマー中の異なるモノマー単位である)のガラス転移温度であり、wは、各構成成分iの質量分率である。各構成成分(すなわち、モノマー)のガラス転移温度は、そのモノマーから形成されるホモポリマーのガラス転移温度である。Tgi及びTg mixは両方とも、Fox式の目的のためにケルビン度であるが、多くの場合、摂氏度で報告される。Fox式及びその使用についての更なる情報は、例えば、Hiemenz and Lodge,Polymer Chemistry,Second Edition,2007,pp.492−495などの、ポリマー材料に関する様々な参照文献に見出すことができる。ホモポリマーのガラス転移温度の表は、例えば、Sigma−Aldrich,Polyscience及びBASFなどの様々なモノマー供給元から入手可能である。ほとんどの実施形態では、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのガラス転移温度、並びにペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーのガラス転移温度は、10℃以下、0℃以下、−10℃以下、又は−20℃以下であるが、通常は、−60℃、−50℃、又は−40℃を超える。
硬化性組成物は、鎖一本当たりの(メタ)アクリロイル基の重量平均分子量及び/又はガラス転移温度及び/又は数が異なる複数の(メタ)アクリレート系ポリマーを含むことができる。
硬化性組成物は、典型的には、硬化性組成物の総重量に基づいて、30〜90重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを含有する。量が90重量パーセントを超える場合、硬化性組成物は、印刷又は分注によって適用するために粘稠すぎる場合がある。しかしながら、この量が30重量パーセント未満である場合、硬化性組成物は、印刷又は分注されたときに望ましくない広がりを有し得る。この量は、少なくとも35重量パーセント、少なくとも40重量パーセント、少なくとも45重量パーセント、少なくとも50重量パーセント、少なくとも55重量パーセント、少なくとも60重量パーセント、少なくとも65重量パーセント、少なくとも70重量パーセント、又は少なくとも75重量パーセント、かつ最大90重量パーセント、最大85重量パーセント、最大80重量パーセント、又は最大75重量パーセントであり得る。いくつかの例では、この量は、40〜90重量パーセント、40〜85重量パーセント、40〜80重量パーセント、40〜75重量パーセント、40〜70重量パーセント、40〜60重量パーセント、50〜75重量パーセント、50〜80重量パーセント、50〜85重量パーセント、50〜90重量パーセント、60〜75重量パーセント、60〜80重量パーセント、60〜85重量パーセント、又は60〜90重量パーセントの範囲である。この量は、硬化性組成物の総重量に基づく。
硬化性組成物はまた、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含有する。前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーの調製に使用するために上記の単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーのいずれかを使用することができる。エチレン性不飽和基は、多くの場合、(メタ)アクリロイル基である。単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの希釈剤として機能し得る。すなわち、モノマーは、典型的には、硬化性組成物中のポリマー材料と混和性であるように選択される。モノマーは、印刷及び/又は分注を容易にするために、硬化性組成物の粘度を調整するために使用することができる。すなわち、モノマーは、有機溶媒を加えるというよりも、又は加えられる有機溶媒の量を最小限にするために、加えられる。
いくつかの実施形態では、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーの調製後であるが前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーと不飽和試薬化合物との反応前に、モノマーが加えられる。不飽和試薬化合物との反応は高温で生じることが多いため、この反応中に蒸発しないことになるモノマーが、多くの場合、選択される。すなわち、モノマーは、多くの場合、60℃超、70℃超、80℃超、又は90℃超の沸点を有するように選択される。
いくつかの実施形態では、添加されるモノマーは、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートである。好適な例としては、様々な分枝状アルキル(メタ)アクリレート(例えば、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、及び2−オクチルアクリレート)又は環状アルキル(メタ)アクリレート、例えばイソボルニル(メタ)アクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、及び4−tert−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。
硬化性組成物中に単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーの量は、多くの場合、10〜70重量パーセントの範囲である。量が10重量パーセント未満である場合、硬化性組成物の粘度は、印刷及び/又は分注のために高すぎる場合がある。一方、量が70重量パーセントを超える場合、存在するポリマー材料の量が不十分であり、粘度が許容できないほど低くなり得る。いくつかの実施形態では、モノマーの量は、少なくとも15重量パーセント、少なくとも20重量パーセント、少なくとも25重量パーセント、少なくとも30重量パーセント、かつ最大70重量パーセント、最大65重量パーセント、最大60重量パーセント、最大55重量パーセント、最大50重量パーセント、最大45重量パーセント、最大40重量パーセント、最大35重量パーセント、最大30重量パーセント、又は最大25重量パーセントであり得る。例えば、量は、10〜65重量パーセント、10〜60重量パーセント、10〜55重量パーセント、10〜50重量パーセント、10〜45重量パーセント、10〜40重量パーセント、20〜60重量パーセント、20〜55重量パーセント、20〜50重量パーセント、20〜40重量パーセント、30〜60重量パーセント、又は40〜60重量パーセントの範囲である。この量は、硬化性組成物の総重量に基づく。
いくつかの実施形態では、硬化性組成物中に単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーの少なくとも25重量パーセントは、再生可能資源に基づく。この量は、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーの総重量に基づく。この量は、少なくとも30重量パーセント、少なくとも35重量パーセント、少なくとも40重量パーセント、少なくとも50重量パーセント、かつ最大100重量パーセント、最大90重量パーセント、最大80重量パーセント、最大70重量パーセント、最大60重量パーセント、又は最大50重量パーセントであり得る。
架橋モノマーを、任意に硬化性組成物に添加することができる。架橋モノマーは、少なくとも2個の、典型的には(メタ)アクリロイル基であるエチレン性不飽和基を有する。これらのモノマーは、例えば、硬化組成物の重なり剪断強度を増大させるために添加することができる。
2個の(メタ)アクリロイル基を有する架橋モノマーの例としては、グリセロールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ウレタンジ(メタ)アクリレート、及びポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。3個の(メタ)アクリロイル基を有する架橋モノマーの例としては、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、1,2,4−ブタントリオールトリ(メタ)アクリレート、及びペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。4個以上の(メタ)アクリロイル基を有する架橋モノマーの例としては、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。
任意の架橋モノマーの量は、多くの場合、硬化性組成物の総重量に基づいて、0〜5重量パーセントの範囲である。いくつかの実施形態では、少なくとも0.01重量パーセント、少なくとも0.05重量パーセント、少なくとも0.1重量パーセント、少なくとも0.5重量パーセント、又は少なくとも1重量パーセント、かつ最大5重量パーセント、最大4重量パーセント、最大3重量パーセント、最大2重量パーセント、又は最大1重量パーセントで存在する。いくつかの例では、任意の架橋モノマーの量は、0.01〜5重量パーセント、0.05〜5重量パーセント、0.05〜2重量パーセント、0.05〜1重量パーセント、0.1〜5重量パーセント、0〜1重量パーセント、又は0.5〜1重量パーセントの範囲である。いくつかの実施形態では、硬化性組成物は、任意の架橋モノマーを含まない。
いくつかの実施形態では、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー、及び/又は硬化性組成物中に単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーの少なくとも25重量パーセントが、再生可能資源からのものである。この量は、少なくとも30重量パーセント、少なくとも35重量パーセント、少なくとも40重量パーセント、少なくとも45重量パーセント、又は少なくとも50重量パーセントであり得る。
フリーラジカル光開始剤を添加して、硬化性組成物の硬化を開始する。エチレン性不飽和基(例えば、(メタ)アクリロイル基)は、フリーラジカル重合を受ける。フリーラジカル光開始剤は、アシルホスフィンオキシド化合物を含有する。アシルホスフィンオキシド光開始剤は、典型的には、365〜460ナノメートル又は365〜400ナノメートルの範囲の化学線に曝露されたときに活性化することができる。このような光開始剤は、化学線を放射する光源に曝露されたとき、硬化性組成物の層全体にわたって硬化させるのに特に有効である。より具体的には、アシルホスフィンオキシド化合物は、多くの場合、化学線への曝露による活性化後に、化学線をより少なく吸収する種に変換される(すなわち、化合物が光退色を経験する)。これにより、化学線が硬化性組成物の層に更に透過することを可能にし得る。更に、これらの光開始剤を使用して形成されたポリマー材料は、無色であることが多い。
多くの実施形態では、アシルホスフィンオキシド光開始剤は、例えば、米国特許第4,737,593号(Ellrichら)に記載のものなどの化合物である。アシルホスフィンオキシドは、多くの場合、式(I)又は(II)のものである。
Figure 2021534308
式(I)及び(II)中、各Rは、独立に、1〜18個の炭素原子を有する直鎖又は分枝状アルキル、5〜6個の環員を有するシクロアルキル(すなわち、シクロペンチル及びシクロヘキシル)、置換シクロアルキル、アリール(例えば、フェニル、ビフェニル、及びナフチル)、置換アリール、又は5個若しくは6個の環員を有し、かつ1個以上の硫黄、窒素、又は酸素ヘテロ原子を有する複素環である。置換アリール基及び置換シクロアルキル基に好適な置換基としては、ハロ基(例えば、F、Cl、Br、及びI)、アルキル基(例えば、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有するアルキル基)、又はアルコキシ基(例えば、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有するアルコキシ基)が挙げられる。
式(I)及び(II)中の各R、及び式(I)中の各Rは、独立に、5〜6個の環員を有するシクロアルキル(すなわち、シクロペンチル及びシクロヘキシル)、置換シクロアルキル、アリール(例えば、フェニル、ビフェニル、及びナフチル)、置換アリール、又は1個以上の硫黄、窒素、若しくは酸素ヘテロ原子を有し、5個又は6個の環員を有する複素環である。置換アリール基及び置換シクロアルキル基に好適な置換基としては、ハロ基(例えば、F、Cl、Br、及びI)、アルキル基(例えば、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有するアルキル基)、又はアルコキシ基(例えば、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、又は1〜4個の炭素原子を有するアルコキシ基)が挙げられる。式(I)中のR基及びR基は、結合して、1つ以上のアルキル基(例えば、1〜6個のアルキル基)で任意に置換され得る、4〜10個の炭素原子を含有する環を形成することができる。
式(I)及び(II)のアシルホスフィンオキシドは、通常、少なくとも1つの芳香族基を有する。いくつかの実施形態では、アシルホスフィンは、式(I)のものであり、式中、Rはアリールであり、Rは、アルキル又はアルコキシで置換されたアリールであり、Rは、アルキル又はアルコキシで置換されたアリールである。いくつかの特定の実施形態において、アシルホスフィンは、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシドであり、これは、Ciba Specialty Chemicalsから商品名IRGACURE 819で市販されている。
他の実施形態では、アシルホスフィンは、式(II)のものであり、式中、各Rは、任意のアリールであり、Rは、アルキル又はアルコキシで置換されたアリールである。例えば、アシルホスフィンは、ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドとすることができ、これはMillipore Sigma(旧Sigma Aldrich)、St.Louis,MO,USAから商品名TPOで市販されている。なおも他の実施形態において、アシルホスフィンは、式(II)のものであり、式中、第1のRはアリールであり、第2のRはアルキルであり、Rはアルキルで置換されたアリールである。例えば、アシルホスフィンは、エチル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネートとすることができ、これは、Lambson,Wetherby,West Yorkshire,Englandから商品名TPO−Lで市販されている。
アシルホスフィンオキシド光開始剤は、単独で、又は第2の光開始剤と組み合わせて使用することができる。第2の光開始剤は、任意の既知の光開始剤であり得る。いくつかの実施形態では、第2の光開始剤は、アシルホスフィンオキシド光開始剤とは異なる波長範囲で吸収するように選択される。例えば、第2の光開始剤は、アシルホスフィンオキシド光開始剤よりも短い波長で吸収するように選択することができる。いくつかの実施形態では、第2の光開始剤は、365ナノメートル未満、350ナノメートル未満、325ナノメートル未満、又は300ナノメートル未満の波長で吸収する。例えば、第2の光開始剤は、240〜300ナノメートルの波長範囲で吸収するように選択することができる。
いくつかの実施形態では、第2の光開始剤は、メチルベンゾイルホルメート又は芳香族ケトンである。芳香族ケトンの例としては、ベンゾフェノン、アセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン及び2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノンなどの置換アセトフェノン(商品名IRGACURE 651でBASF Corp.(Florham Park,NJ,USA)から市販されているか、又は商品名ESACURE KB−1でSartomer(Exton,PA,USA)から市販されている))、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、又はベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾインエーテル、アニソインメチルエーテルなどの置換ベンゾインエーテル、及びメチル−2−ヒドロキシプロピオフェノンなどの置換α−ケトールが挙げられるが、これらに限定されない。他の芳香族ケトンとしては、例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(IRGACURE 184)、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(IRGACURE 2959)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(DAROCUR 1173)、並びにアルキルアミノアセトフェノン(例えば、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタノン(IRGACURE 369)及び2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン(IRGACURE 907))などの様々なアミノ置換芳香族ケトンが挙げられる。
所望の活性化基を有するポリマー光開始剤を使用することもできる。例えば、アシルホスフィンオキシド基を有する、芳香族ケトン基を有する、又はフェニルグリオキシレート基を有する光開始剤を使用することができる。このような光開始剤は、多くの場合、臭気が少なく、最終硬化組成物内で移動する可能性が低い。
いくつかの硬化性組成物において、第2の光開始剤は、メチルベンゾイルホルメート(すなわち、メチルフェニルグリオキシレート)である。光開始剤は、240〜300ナノメートルの波長範囲の紫外線を吸収することができる。このより短い波長範囲の化学線は、硬化性組成物の表面層付近で硬化するのに有効である傾向がある。
DOUBLECURE TPO−Lは、Double Bond Chemical Ind.,Co.,Ltd.(New Taipei City,Taiwan)からのジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドとメチルベンゾイルホルメートとの市販の混合物である。
光開始剤の総量は、多くの場合、硬化性組成物の総重量に基づいて、0.1〜10重量パーセントの範囲である。光開始剤の量は、硬化(すなわち、重合)反応の速度に影響を及ぼし得る。この量は、多くの場合、少なくとも0.2重量パーセント、少なくとも0.5重量パーセント、少なくとも1重量パーセント、少なくとも2重量パーセント、又は少なくとも3重量パーセント、かつ最大10重量パーセント、最大8重量パーセント、最大6重量パーセント、又は最大5重量パーセントである。この量は、多くの場合、0.5〜10重量パーセント、1〜10重量パーセント、2〜10重量パーセント、0.5〜8重量パーセント、1〜8重量パーセント、1〜6重量パーセント、2〜8重量%、2〜6重量%、又は4〜6重量パーセントの範囲である。
光開始剤が第1の光開始剤と、第1の光開始剤よりも短い波長で吸収する第2の光開始剤とを含む場合、光開始剤は、多くの場合、光開始剤の総重量に基づいて、少なくとも10重量パーセント、少なくとも15重量パーセント、少なくとも20重量パーセント、又は少なくとも25重量パーセントの各光開始剤を含む。例えば、光開始剤は、10〜90重量パーセントの第1の光開始剤及び10〜90重量パーセントの第2の光開始剤、20〜80重量パーセントの第1の光開始剤及び20〜80重量パーセントの第2の光開始剤、25〜75重量パーセントの第1の光開始剤及び25〜75重量パーセントの第2の光開始剤、50〜90重量パーセントの第1の光開始剤及び10〜50重量パーセントの第2の光開始剤、又は50〜75重量パーセントの第1の光開始剤及び25〜50重量パーセントの第2の光開始剤を含有する。
硬化性組成物は、チキソトロープ剤を更に含む。チキソトロープ剤は、任意に表面改質剤で処理される無機酸化物粒子を含有する。チキソトロープ剤を添加して、硬化性組成物の粘度を調整する。例えば、チキソトロープ剤は、硬化性組成物の印刷又は分注を促進するために添加される。
チキソトロープ剤として機能する任意の無機酸化物粒子を使用することができる。本明細書で使用するとき、組成物は、剪断応力が減少又は除去されるときに、組成物が剪断応力を所与の時間にわたって受け、続いて粘度を回復した、又は部分的に回復したときに粘度が低下する場合、組成物はチキソトロピックである。チキソトロピック挙動の利点は、組成物をより容易に分注又は印刷することができることである。すなわち、硬化性組成物は、分注又は印刷中に粘度を減少させることができるが、粘度は、分散又は印刷後に著しく増加し得る。粘度の増加は、印刷又は分注された組成物が不必要に広がるのを防ぐのに役立つ。
チキソトロピック無機酸化物粒子の選択は、多くの場合、硬化組成物の最終用途及び性能要件に基づく。いくつかの例では、選択は、硬化組成物の所望の色、光透過、及びヘイズに基づくことができる。無機酸化物粒子は、多くの場合、酸化ケイ素(例えば、シリカ)、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、粘土、窒化ホウ素などである。無機酸化物粒子の平均直径は、多くの場合、粒子が通常の重力下で組成物から沈降しないように選択される。平均直径は、多くの場合、500ナノメートル以下、400ナノメートル以下、300ナノメートル以下、200ナノメートル以下、又は100ナノメートル以下である。平均直径は、多くの場合、少なくとも10ナノメートル、少なくとも20ナノメートル、少なくとも50ナノメートル、又は少なくとも100ナノメートルである。平均直径は、少なくとも数百個の粒子の画像解析に基づく電子顕微鏡法などの技術を使用して決定することができる。
いくつかの実施形態では、無機酸化物は、例えばヒュームドシリカなどの酸化ケイ素である。好適なヒュームドシリカとしては、例えば、Evonik Industriesから商品名AEROSILで、Cabot Corporationから商品名CAB−O−SIL並びにCAB−O−SPERSEで、及びWacker Chemie AGから商品名HDK(例えば、疎水性表面改質剤で表面処理されたヒュームドシリカであるHDK H18)で入手可能なものが挙げられる。他の実施形態では、無機酸化物は、例えば、Evonik Industriesから商品名AEROXIDEで入手可能なものなどのヒュームドアルミニウムオキサイドである。更に他の実施形態では、無機酸化物は、Southern Clay Productsから商品名GARAMITEで入手可能な粘土である。
所望であれば、無機酸化物粒子を表面改質剤で処理して、重合及び重合性組成物との相溶性を高めることができる。表面改質剤は、疎水性又は親水性であり得る。好適な表面改質剤は、多くの場合、シラン、シロキサン、カルボン酸、ホスホン酸などである。
いくつかの実施形態では、無機酸化物粒子は、疎水性表面改質剤で処理され、硬化性組成物中のモノマーとの相溶性を高める。好適な表面処理剤としては、例えば、アルコキシ基などの少なくとも1つの加水分解性基を有する様々なシラン、及び1〜20個の炭素原子を有する少なくとも1つのアルキル基を有する様々なシランが挙げられる。加水分解性アルコキシ基は、多くの場合、1〜4個の炭素原子、1〜3個の炭素原子、又は1〜2個の炭素原子を有する。アルコキシ基とアルキル基との合計が4に等しい、1〜3個のアルコキシ基及び1〜3個のアルキル基が存在し得る。言い換えれば、シランは、式Si(R(R4−t(式中、変数tは、1、2、又は3に等しく、両方のRはアルコキシであり、Rはアルキルである。シランの混合物を使用することができる。例えば、10〜20個の炭素原子を有するアルキル基を有する第1のシランと、1〜9個の炭素原子を有するアルキル基を有する第2のシランとの混合物を使用することができる。短鎖及び長鎖の組み合わせは、疎水性基を有する無機酸化物粒子の全体的な被覆率を増加させる傾向がある。
チキソトロープ剤は、通常、無機酸化物粒子又は表面改質無機酸化物粒子のいずれかである。このようなチキソトロープ剤は、多くの場合、50〜100重量パーセントの無機酸化物粒子と、0〜50重量パーセントの表面処理を含有する。いくつかの実施形態では、チキソトロープ剤は、少なくとも50重量パーセント、少なくとも55重量パーセント、少なくとも60重量パーセント、少なくとも65重量パーセント、少なくとも70重量パーセント、少なくとも75重量パーセント、少なくとも80重量パーセント、少なくとも85重量パーセント、少なくとも90重量パーセント、少なくとも95重量パーセント、又は少なくとも99重量パーセントの無機酸化物粒子であり、残部が表面処理である。これらの量は、チキソトロープ剤の総重量に基づくものである。
チキソトロープ剤の量は、典型的には、硬化性組成物の総重量に基づいて、1〜15重量パーセントの範囲である。量が1重量パーセント未満である場合、硬化性組成物はチキソトロピックではない可能性があり、粘度は低すぎる場合がある(すなわち、組成物は、分注又は印刷された後に粘性が低すぎる場合がある)。しかしながら、この量が15重量パーセントを超える場合、粘度は高すぎる場合がある。更に、無機酸化物粒子は、硬化性組成物の他の構成成分と混和性でなくてもよく、沈殿しても又は粒子ネットワークを形成してもよい。チキソトロープ剤の量は、多くの場合、少なくとも1重量パーセント、少なくとも2重量パーセント、少なくとも3重量パーセント、又は少なくとも5重量パーセント、かつ最大15重量パーセント、最大12重量パーセント、最大10重量パーセント、最大8重量パーセント、最大6重量パーセント、又は最大5重量パーセントである。この量は、硬化性組成物の総重量に基づく。
硬化性組成物は、通常、硬化性組成物の総重量に基づいて、30〜90重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、10〜70重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、0.1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜15重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含有する。いくつかの実施形態では、硬化性組成物は、硬化性組成物の総重量に基づいて、40〜90重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、10〜60重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、0.1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜15重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含有する。いくつかの実施形態では、硬化性組成物は、30〜80重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、20〜70重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜10重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含有するか、あるいは硬化性組成物は、40〜80重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、20〜60重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜10重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含有する。更に他の実施形態では、硬化性組成物は、40〜70重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、30〜60重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜10重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含有する。更に他の実施形態では、硬化性組成物は、40〜60重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、40〜60重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜5重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含有する。
所望であれば、粘着付与剤を、感圧接着剤組成物を形成するために使用される硬化性組成物に添加することができる。好適な粘着付与樹脂としては、ロジン酸及びこれらの誘導体(例えば、ロジンエステル)などのロジン樹脂、ポリテルペン(例えば、αピネン系樹脂、βピネン系樹脂、及びリモネン系樹脂)及び芳香族変性ポリテルペン樹脂(例えば、フェノール変性ポリテルペン樹脂)などのテルペン樹脂、クマロン−インデン樹脂、並びにC5−系炭化水素樹脂、C9−系炭化水素樹脂、C5/C9−系炭化水素樹脂、及びジシクロペンタジエン系樹脂などの石油系炭化水素樹脂が挙げられる。これらの粘着付与樹脂は、添加されると、水素添加され、感圧接着剤組成物に対するこれらの色の寄与を低減することができる。所望であれば、様々な粘着付与剤の組み合わせを使用することができる。任意の所望の量の粘着付与剤を、感圧接着剤の用途に応じて使用することができる。いくつかの実施形態では、粘着付与剤の量は、ポリマー材料100部当たり0〜100部の範囲である(例えば、ポリマー材料は、通常、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーに加えて硬化性組成物中に含まれるモノマーを含む)。例えば、粘着付与剤の量は、ポリマー材料100部当たり0〜80部、0〜60部、0〜40部、又は0〜20部であり得る。
上記のように、他の任意の構成成分が硬化性組成物中に含まれ得る。任意の構成成分の例としては、顔料、染料、着色剤、消泡剤、界面活性剤、香り、帯電防止剤、導電性粒子、熱伝導性粒子、ナノ粒子、増粘剤、繊維、加工助剤、膨張性微小球などが挙げられるが、これらに限定されない。任意の好適な量のこれらの任意の構成成分を、例えば、ポリマー材料100部当たり0〜20部などで使用することができる。例えば、いずれかの任意の構成成分の量は、ポリマー材料100部当たり0〜15部、0〜10部、0〜5部、0〜3部、0〜2部、又は0〜1部であり得る。
更に、所望であれば、硬化性組成物の粘度を制御するために有機溶媒を添加することができる。多くの実施形態では、有機溶媒が添加されないか(すなわち、硬化性組成物は有機溶媒を含まない)、又は最小限の量の有機溶媒のみが添加される。有機溶媒の量は、硬化性組成物の総重量に基づいて、最大60重量パーセント又は更にそれ以上であり得る。有機溶媒の量は、最大50重量パーセント、最大40重量パーセント、最大30重量パーセント、最大20重量パーセント、最大10重量パーセント、又は最大5重量パーセントであり得る。いくつかの実施形態では、有機溶媒の含有量を可能な限り低く保つことが望ましい。硬化性組成物に使用されるいずれの有機溶媒も、典型的には、硬化(すなわち、重合)反応の完了時に除去される。好適な有機溶媒としては、メタノール、テトラヒドロフラン、エタノール、イソプロパノール、ヘプタン、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、トルエン、キシレン、及びエチレングリコールアルキルエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。これらの溶媒は単独で、又はこれらの混合物として使用することができる。
硬化性組成物は、典型的には、エポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。本明細書で使用するとき、エポキシ樹脂に関する用語「実質的に含まない」は、硬化性組成物が、硬化性組成物の総重量に基づいて、1重量パーセント未満、0.5重量パーセント未満、0.2重量パーセント未満、0.1重量パーセント未満、0.05重量パーセント未満、0.02重量パーセント未満、又は0.01重量パーセント未満のエポキシ樹脂を含有することを意味する。
硬化組成物は、硬化性組成物を化学線に曝露することによって調製することができる。硬化組成物を形成するために、硬化性組成物は、多くの場合、基材に適用され、次いで化学線に曝露される。任意の好適な基材を使用することができる。言い換えれば、第1の基材と、第1の基材に隣接して配置された硬化性組成物層と、を含む物品が提供される。硬化性組成物は、任意の所望のパターン又は連続層として配置することができる。パターンは、規則的又は不規則的であり、任意の所望のサイズ、形状、又は設計であり得る。上記の硬化性組成物のいずれかを使用することができる。
硬化性組成物は、例えば、フローコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、ナイフコーティング、ダイコーティング、押出、印刷、又は分注などの任意の好適なプロセスを使用して、基材に隣接して配置することができる。基材に隣接して配置されると、硬化性コーティングは化学線に曝露されて硬化性組成物を反応させ、硬化組成物を形成する。
いくつかの実施形態では、硬化性組成物は、印刷又は分注される。硬化性組成物は、典型的には、基材上に印刷され得るか、又は分注され得る。多くの実施形態では、硬化性組成物は、基材上のパターンへと印刷され得るか、又は分注され得る。印刷又は分注されるために、硬化性組成物の所望の粘度は、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの量、このポリマーの重量平均分子量、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーの量、チキソトロープ剤の量、及びいずれか任意の有機溶媒の量などのいくつかの変数に依存する。ポリマー材料の分子量が増加するにつれて、より少量のポリマー材料が必要となる。更に、ポリマー材料の重量平均分子量が増加するにつれて、硬化性組成物の望ましくないストリンギングの可能性が、印刷又は分注時に生じ得る。しかしながら、ポリマー材料の重量平均分子量が減少するにつれて、硬化性組成物の粘度が許容できないほど高くなる前に、より多量を使用することができる。
印刷又は分注用途で使用するために、硬化性組成物は、多くの場合、1000秒−1の速度(すなわち、伸長速度)で3〜25の範囲のトルートン比を有する。トルートン比は、剪断粘度で除した伸長粘度である。トルートン比が25を超える場合(すなわち、伸長粘度が剪断粘度に対して高すぎる場合)、硬化性組成物は、印刷又は分注時にストリンギングする傾向が増加している。すなわち、硬化性組成物は、性質及びストリンギングが過度に弾性である場合があり、その結果、意図されていない領域において、基材上に降着した硬化性組成物の質の悪いパターン品質又はストリングを生じさせるおそれがある。いくつかの実施形態では、トルートン比は、少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも8、又は少なくとも10であり、かつ最大25、最大22、最大20、最大18、最大16、最大15、最大14、又は最大12であり得る。いくつかの実施形態では、トルートン比は、3〜20、3〜15、3〜10、5〜25、5〜20、5〜15、10〜25、又は10〜20の範囲である。
硬化性組成物を印刷又は分注することにより、有利には、硬化組成物層をダイカットして所望のサイズ及び形状を得る必要がなくなる。型抜きは、多くの場合トリミングされた材料が廃棄される必要があるため、望ましくない廃棄物を生じさせ得る。更に、いくつかの軟質又は柔軟な硬化組成物層は、きれいにダイカットすることが困難であり得る。すなわち、ダイカットされると、層は変形又は流動する場合がある。
硬化性組成物は、250〜475ナノメートルの範囲のUVA最大値を有する化学線に曝露され得る。紫外線光源は、様々な種類とすることができる。ブラックライトなどの低光度ライトにより、概して、0.1又は0.5mW/cm(ミリワット/平方センチメートル)から、10mW/cmの範囲の強度が得られる(米国国立標準技術研究所(United States National Institute of Standards and Technology)により承認された手順、例えば、UVIMAP UM 365 L−S線量計(Electronic Instrumentation & Technology,Inc.,Sterling,VA製)により測定)。高光度光源は、概して、100、500又は1000mW/cm超若しくはそれ以上の強度をもたらす。いくつかの実施形態では、高強度光源は、最大1、10又は20W/cmの強度をもたらす。モノマー構成成分を重合させる光は、発光ダイオード(LED)、ブラックライト、中圧水銀ランプなど、又はこれらの組み合わせなどの、様々な光源によって得ることができる。モノマー構成成分はまた、Heraeus UV System Inc.から入手可能なより高強度の光源を用いて重合することもできる。硬化のための曝露時間は、使用される光源の強度に応じて変更することができる。更に、より長い波長が硬化性組成物中に更に通過する傾向があるため、光の波長は硬化に影響を及ぼし得る。
硬化性組成物は、第1の物品を提供するために、任意の好適な基材上に、又はそれに隣接して配置することができる。すなわち、第1の物品は、基材と、基材に隣接する硬化性組成物の層と、を含む。硬化性組成物は、上記のもののいずれかである。硬化性組成物層は、基材と接触するか、又は、例えばプライマー層などの別の層によって基材から分離することができる。硬化性組成物は、連続層又は不連続層の形態であり得る。
基材は、可撓性又は非可撓性であることができ、ポリマー材料、ガラス若しくはセラミック材料、金属、又はこれらの組み合わせから形成することができる。いくつかの基材は、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はこれらのコポリマー)、ポリウレタン、ポリビニルアセテート、ポリ塩化ビニル、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、又はポリエチレンナフタレート)、ポリカーボネート、ポリメチル(メタ)アクリレート(PMMA)、エチレン/ビニルアセテートコポリマー、及びセルロース系材料(例えば、酢酸セルロース、セルローストリアセテート、及びエチルセルロース)から調製したもの等のポリマーフィルムである。その他の基材は、金属箔、不織布材(例えば、紙、布、不織スクリム)、及び発泡体(例えば、ポリアクリル、ポリエチレン、ポリウレタン、ネオプレン)等である。いくつかの基材については、表面を処理し、硬化性組成物、硬化組成物、又はその両方への接着を改善することが望ましい場合がある。このような処理としては、例えば、プライマー層や表面改質層の適用(例えば、コロナ処理、又は表面磨耗)、又はそれらの両方が挙げられる。
いくつかの実施形態において、基材は剥離ライナーである。剥離ライナーは、典型的には、硬化性組成物及び/又は硬化組成物に対して低い親和性を有する。例示的な剥離ライナーは、紙(例えば、クラフト紙)、又は他の種類のポリマー材料から調製可能である。いくつかの剥離ライナーは、シリコーン含有材料又はフルオロカーボン含有材料などの剥離剤の外層でコーティングされている。
硬化性組成物は、ロールツーロール法を用いて基材の隣に配置することができる。すなわち、基材は、連続プロセスで第1のロールから第2のロールへと移動させることができる。基材が第1のロールと第2のロールとの間を移動するとき、硬化性組成物でコーティングすることができる。このような基材は、ウェブであるとみなすことができ、ウェブは、多くの場合、上記のものなどのポリマー材料(例えば、ポリマーフィルム)である。ポリマーウェブは、第1のロールから広げられ、硬化性組成物でコーティングされ、架橋のために化学線に曝露され、次いで第2のロール上に巻かれ得る。
硬化性組成物コーティングは、化学線に曝露された際に効果的に硬化され得る、任意の所望の厚さを有することができる。多くの実施形態では、硬化性組成物コーティングの厚さは、20mil(500マイクロメートル)以下、10mil(250マイクロメートル)以下、5mil(125マイクロメートル)以下、4mil(100マイクロメートル)以下、3mil(75マイクロメートル)以下又は2mil(50マイクロメートル)以下である。厚さは、多くの場合、少なくとも0.5mil(12.5マイクロメートル)又は少なくとも1mil(25マイクロメートル)であることが多い。例えば、硬化性組成物コーティングの厚さは、0.5mil(2.5マイクロメートル)〜20mil(500マイクロメートル)の範囲、0.5mil(5マイクロメートル)〜10mil(250マイクロメートル)の範囲、0.5mil(12.5マイクロメートル)〜5mil(125マイクロメートル)の範囲、1mil(25マイクロメートル)〜3mil(75マイクロメートル)の範囲又は1mil(25マイクロメートル)〜2mil(50マイクロメートル)の範囲とすることができる。
硬化性組成物を反応させて、化学線(例えば、電磁スペクトルの紫外線及び/又は可視領域内の放射線)に曝露することによって硬化組成物を形成する。すなわち、基材と、基材に隣接する硬化組成物の層とを含有する第2の物品が提供される。硬化組成物は、上記の硬化性組成物のいずれかの硬化された(すなわち、重合された)反応生成物である。硬化組成物層は、基材と接触するか、又は、例えばプライマー層などの別の層によって基材から分離することができる。硬化組成物は、連続層又は不連続層の形態であり得る。
硬化組成物は、典型的には、エラストマーであり、感圧接着剤である。したがって、基材及び基材に隣接する感圧接着剤層を有する物品(すなわち、第2の物品)が提供される。感圧接着剤層は、連続的であっても、又はパターン化されていてもよい。基材は、特定の用途に応じて選択することができる。例えば、基材をシート材料とすると、得られる物品に装飾的なグラフィックを提供するか、又は、反射性の製品とすることができる。他の例では、基材は、ラベル材料(接着剤層を有するラベルが物品として得られる)、テープバッキング(接着テープが物品として得られる)、又は発泡体とすることができる。
更に他の例では、基材は、剥離ライナーとすることができ、得られた物品(すなわち、第2の物品)は接着剤転写テープとすることができる。接着剤転写テープは、感圧接着剤層を別の基材又は表面に転写するのに使用することができる。その他の基材及び表面としては、例えば、パネル(例えば自動車パネルなどの金属パネル)、ガラス窓、又は電子ディスプレイの部品が挙げられる。
接着剤転写テープは、典型的には、剥離ライナーに隣接する単一の感圧接着剤層を有する。好ましくは、硬化の程度は、感圧接着剤層の厚さ全体にわたって比較的均一であり、所与の基材(例えば、ステンレス鋼)に向かう各主面の剥離接着強度は、30パーセント以下、20パーセント以下、15パーセント以下、10パーセント以下、又は5パーセント以下で変化する。この差は、例えば、硬化中に存在する酸素の量、選択された光開始剤組成物、硬化に使用される光源の強度、及び光源によって放出される波長によって制御することができる。
更に、感圧接着剤は、ステンレス鋼に接着されたとき、少なくとも10,000分の剪断強度を有する。好ましくは、接着剤転写テープの感圧接着剤層の各主表面の剪断強度は、ステンレス鋼に接着されたときに少なくとも10,000分である。
硬化は、不活性(例えば、窒素雰囲気)又は周囲雰囲気(例えば、空気)中の両方で生じ得るが、光開始剤がアシルホスフィンオキシド化合物のみを含む場合、不活性雰囲気が選択されることが多い。すなわち、光開始剤が、アシルホスフィンオキシド化合物で第1の光開始剤を含むが、より短い波長(例えば、240〜300ナノメートルの範囲などの300ナノメートル以下の波長)で活性化される第2の光開始剤を含まない場合、不活性雰囲気下で硬化することが好ましいことが多い。例えば、酸素レベルが、硬化中に200ppm未満、100ppm未満、又は50ppm未満であるように、酸素を置換するために窒素を使用することができる。不活性雰囲気中では、硬化する組成物は、典型的には、厚さ全体にわたって効果的に硬化され得る。しかしながら、硬化反応が空気中(すなわち、周囲雰囲気下で)生じる場合、剥離ライナーと反対側の得られる感圧接着剤層の主面(例えば、露出面)は、十分に硬化されない場合がある。あるいは、剥離ライナーと反対側の得られる感圧接着剤層の主面が空気中で十分に硬化される場合、剥離ライナーに隣接する得られる感圧接着剤の主面は、過剰硬化される場合がある。
光開始剤が、アシルホスフィンオキシド化合物である第1の光開始剤に加えてより短い波長(例えば、240〜300ナノメートルの波長範囲)で活性化される第2の光開始剤を含むならば、硬化は、不活性雰囲気又は周囲雰囲気のいずれかで効果的に生じ得る。第2の光開始剤は、例えば、芳香族ケトン又はメチルベンゾイルホルメートであり得る。硬化反応は、酸素を排除する必要なく周囲条件下で生じ得る。
電磁スペクトルの紫外線領域で使用するための多くの一般的に使用されるLED光源は、365〜460ナノメートルの範囲の光を発する。これらの光源は、第1の光開始剤(すなわち、アシルホスフィンオキシド光開始剤)を活性化することができるが、240〜300ナノメートルの波長範囲で吸収する第2の光開始剤を活性化することはできない。したがって、LED光源が使用される場合、硬化は、多くの場合、不活性雰囲気下で実施されることが好ましく、光開始剤は多くの場合、第1の光開始剤のみを含む。
発光ダイオードではない他のUV光源は、より広い波長範囲にわたって発光する傾向がある。より広いスペクトルにわたって発光するこれらの光源は、電磁スペクトルの紫外線領域の長波長で吸収する第1の光開始剤と、電磁スペクトルの紫外線領域のより短い波長で吸収する第2の光開始剤とを含む光開始剤混合物と組み合わせて有利に使用することができる。より長い波長(365〜460ナノメートルの波長範囲のものなど)は、硬化性組成物全体にわたって硬化するためのより短い波長よりも効果的である。しかしながら、より短い波長(240〜300ナノメートルの波長範囲のものなど)は、剥離ライナーの反対側(かつ光源に近い)の硬化性組成物の外面を硬化させるのに特に有効である。使用される光開始剤の混合物により、硬化反応は、所望により、周囲雰囲気中で生じ得る。
一部の物品は、接着テープである。接着テープは、硬化性組成物がテープバッキングの片面に付着された片面接着テープとするか、又は、テープバッキングの両主表面上に感圧接着剤層を有する両面接着テープとすることができる。2つの感圧接着剤層のうちの少なくとも1つは、上記の硬化性組成物である。両面接着テープは、剥離ライナー上に保持されることが多い。
硬化性組成物、硬化組成物、物品、及び物品の製造方法を含む様々な実施形態が提供される。
実施形態1Aは、(a)ペンダント(メタ)アクリロイル基を有し、かつ25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、(b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、(c)アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤と、(d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含有する硬化性組成物である。硬化性組成物はエポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。
実施形態2Aは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーが、ペンダントヒドロキシル基、ペンダントカルボン酸基、又はペンダント無水物基を有する前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーと、(メタ)アクリロイル基に加えてペンダントヒドロキシル基、ペンダントカルボン酸基、又はペンダント無水物基と反応することができる相補基を有する不飽和試薬化合物との反応生成物である、実施形態1Aに記載の硬化性組成物である。
実施形態3Aは、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーが、ペンダントヒドロキシル基を有し、不飽和試薬化合物が、カルボン酸基、イソシアナト基、エポキシ基、又は無水物基である相補基を有する、実施形態2Aに記載の硬化性組成物である。
実施形態4Aは、不飽和試薬化合物が、イソシアナトエチル(メタ)アクリレートである、実施形態3Aに記載の硬化性組成物である。
実施形態5Aは、不飽和試薬化合物が、グリシジル(メタ)アクリレートである、実施形態3Aに記載の硬化性組成物である。
実施形態6Aは、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーが、50〜99.9重量パーセントの、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートモノマーに由来するモノマー単位と、0.1〜40重量パーセントの、エチレン性不飽和基(例えば、(メタ)アクリロイル基)及びカルボン酸基、イソシアナト基、エポキシ基、又は無水物基である官能基を有する第2のモノマーに由来するモノマー単位を含み、これらの量は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーの総重量に基づく、実施形態2A〜5Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態7Aは、第2のモノマーが、(メタ)アクリロイル基及びヒドロキシル基を有し、前駆体(メタ)アクリレートポリマーが、ペンダントヒドロキシル基を有する、実施形態6Aに記載の硬化性組成物である。
実施形態8Aは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーが、ペンダントヒドロキシル基を有するモノマー単位を更に含む、実施形態1A〜7Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態9Aは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーが、50〜99.9重量パーセントの、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位と、0.1〜10重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有するモノマー単位と、0〜40重量パーセントの、ペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有するモノマー単位と、0〜20重量パーセントの、任意のモノマーに由来するモノマー単位と、を含む、実施形態1A〜8Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。量値は、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーの総重量に基づく。
実施形態10Aは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーが、60〜98重量パーセントの、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位と、0.5〜5重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有するモノマー単位と、5〜40重量パーセント未満の、ペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有するモノマー単位と、0〜20重量パーセントの、任意のモノマーに由来するモノマー単位と、を含む、実施形態9Aに記載の硬化性組成物である。
実施形態11Aは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーが、鎖一本当たり平均で1〜20個のペンダント(メタ)アクリロイル基を有する、実施形態1A〜10Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態12Aは、(メタ)アクリレート系ポリマーが、35,000〜100,000ダルトンの範囲又は40,000〜80,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する、実施形態1A〜11Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態13Aは、硬化性組成物が、硬化性組成物の総重量に基づいて、30〜90重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを含む、実施形態1A〜12Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態14Aは、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーが、60℃超又は80℃超の沸点を有する、実施形態1A〜13Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態15Aは、硬化性組成物が、10〜70重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーを含む、実施形態1A〜14Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態16Aは、アシルホスフィンオキシドが芳香族基を有する、実施形態1A〜15Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態17Aは、光開始剤が、300ナノメートル未満の波長で化学線を吸収する第2の光開始剤を更に含む、実施形態1A〜16Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態18Aは、第2の光開始剤が、240〜300ナノメートルの範囲の波長で化学線を吸収する、実施形態17Aに記載の硬化性組成物である。
実施形態19Aは、第2の光開始剤が、メチルベンゾイルホルメート又は芳香族ケトンである、実施形態17A又は18Aに記載の硬化性組成物である。
実施形態20Aは、光開始剤が、ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド(すなわち、第1の光開始剤)とメチルベンゾイルホルメート(すなわち、第2の光開始剤)との混合物である、実施形態1A〜19Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態21Aは、硬化性組成物が、硬化性組成物の総重量に基づいて、0.1〜10重量パーセントの光開始剤を含む、実施形態1A〜20Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態22Aは、チキソトロープ剤がシリカを含む、実施形態1A〜21Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態23Aは、チキソトロープ剤が、表面改質剤で処理される無機酸化物を含む、実施形態1A〜22Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態24Aは、チキソトロープ剤が疎水性である、実施形態1A〜23Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態25Aは、硬化性組成物が、硬化性組成物の総重量に基づいて、1〜15重量パーセントのチキソトロープ剤を含む、実施形態1A〜24Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態26Aは、硬化性組成物が、硬化性組成物の総重量に基づいて、30〜90重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、10〜70重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、0.1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜15重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含む、実施形態1A〜25Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態27Aは、硬化性組成物が、硬化性組成物の総重量に基づいて、40〜90重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、10〜60重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、0.1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜15重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含む、実施形態1A〜26Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態28Aは、硬化性組成物が、硬化性組成物の総重量に基づいて、40〜80重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、20〜60重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、0.1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜10重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含む、実施形態1A〜27Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態29Aは、硬化性組成物が、硬化性組成物の総重量に基づいて、40〜70重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、30〜60重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、0.1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜10重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含む、実施形態1A〜28Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態30Aは、硬化性組成物が、印刷可能又は分注可能である、実施形態1A〜29Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態31Aは、硬化性組成物が、1000秒−1の伸長速度で3〜25の範囲のトルートン比(剪断粘度に対する伸長粘度の比)を有する、実施形態1A〜30Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態32Aは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー、及び/又は硬化性組成物中に単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーの少なくとも25重量パーセントが、再生可能資源からのものである、実施形態1A〜31Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である。
実施形態33Aは、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーを形成するために使用されるモノマー、及び/又は硬化性組成物中に単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーの少なくとも50重量パーセントが、再生可能資源からのものである、実施形態32Aに記載の硬化性組成物である。
実施形態1Bは、硬化性組成物の重合反応生成物である、硬化組成物である。硬化性組成物は、(a)ペンダント(メタ)アクリロイル基を有し、かつ25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、(b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、(c)アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤と、(d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含有する。硬化性組成物はエポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。硬化組成物は、硬化性組成物を化学線に曝露することによって形成される。
実施形態2Bは、硬化性組成物が、実施形態2A〜33Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である、実施形態1Bに記載の硬化組成物である。
実施形態3Bは、硬化組成物が感圧接着剤である、実施形態1B又は2Bに記載の硬化組成物である。
実施形態1Cは、基材と、基材に隣接する硬化性組成物と、を含む第1の物品である。硬化性組成物は、(a)ペンダント(メタ)アクリロイル基を有し、かつ25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、(b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、(c)アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤と、(d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含有する。硬化性組成物はエポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。硬化性組成物は、連続層又は不連続層の形態であり得る。
実施形態2Cは、硬化性組成物が、実施形態2A〜33Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である、実施形態1Cに記載の第1の物品である。
実施形態3Cは、基材が、剥離ライナーである、実施形態1C又は2Cに記載の第1の物品である。
実施形態4Cは、基材が、ポリマーフィルムである、実施形態1C又は2Cに記載の第1の物品である。
実施形態1Dは、基材と、基材に隣接する硬化組成物と、を含む第2の物品である。硬化組成物は、硬化性組成物の重合反応生成物である。硬化性組成物は、(a)ペンダント(メタ)アクリロイル基を有し、かつ25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、(b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、(c)アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤と、(d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含有する。硬化性組成物はエポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。硬化組成物は、硬化性組成物を化学線に曝露することによって形成され、連続層又は不連続層の形態であり得る。
実施形態2Dは、硬化性組成物が、実施形態2A〜33Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である、実施形態1Dに記載の第2の物品である。
実施形態3Dは、硬化組成物が感圧接着剤である、実施形態1D又は2Dに記載の第2の物品である。
実施形態4Dは、基材が剥離ライナーである、実施形態1D〜3Dのいずれか1つに記載の第2の物品である。
実施形態5Dは、第2の物品が接着剤転写テープである、実施形態4Dに記載の第2の物品である。
実施形態6Dは、
基材が剥離ライナーであり、硬化組成物が、剥離ライナーに隣接する第1の主面と、剥離ライナーと反対側の第2の主面とを有する感圧接着剤であり、第1の主面が、第2の主面の剥離強度の30パーセント以内の剥離強度を有する、実施形態3D〜5Dのいずれか1つに記載の第2の物品である。
実施形態7Dは、第1の主面が、第2の主面の剥離強度の20パーセント又は10パーセント以内の剥離強度を有する、実施形態6Dに記載の第2の物品である。
実施形態8Dは、第2の物品が転写テープであり、基材が剥離ライナーであり、硬化組成物が、剥離ライナーに隣接する第1の主面と剥離ライナーと反対側の第2の主面と、を有する感圧接着剤であり、第1の主面及び第2の表面が、ステンレス鋼に接着されたとき、少なくとも10,000分の剪断接着強度を有する、実施形態3D〜5Dに記載の第2の物品である。
実施形態9Dは、第1の主面が、第2の主面の剥離強度の30パーセント以内の剥離強度を有する、実施形態8Dに記載の第2の物品である。
実施形態10Dは、第1の主面が、第2の主面の剥離強度の20パーセント又は10パーセント以内の剥離強度を有する、実施形態9Dに記載の第2の物品である。
実施形態11Dは、基材が、ポリマーフィルムである、実施形態1D〜3Dのいずれか1つに記載の第2の物品である。
実施形態1Eは、第1の物品の製造方法である。本方法は、(a)ペンダント(メタ)アクリロイル基を有し、かつ25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、(b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、(c)アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤と、(d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含有する硬化性組成物を提供することを含む。硬化性組成物はエポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。本方法は、基材の表面に隣接して硬化性組成物を適用することを更に含み、適用することは、硬化性組成物を連続層又は不連続層の形態で配置することを含む。
実施形態2Eは、硬化性組成物が、実施形態2A〜33Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である、実施形態1Eに記載の方法である。
実施形態3Eは、基材が、剥離ライナーである、実施形態1E又は2Eに記載の方法である。
実施形態4Eは、基材が、ポリマーフィルムである、実施形態1E又は2Eに記載の方法である。
実施形態5Eは、適用することが、硬化性組成物を印刷又は分注することを含む、実施形態1E〜4Eのいずれか1つに記載の方法である。
実施形態6Eは、適用することが、スクリーン印刷又はステンシル印刷を含む、実施形態5Eに記載の方法である。
実施形態1Fは、第2の物品の製造方法である。本方法は、(a)ペンダント(メタ)アクリロイル基を有し、かつ25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、(b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、(c)アシルホスフィンオキシドを含む光開始剤と、(d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含有する硬化性組成物を提供することを含む。硬化性組成物はエポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない。本方法は、基材の表面に隣接して硬化性組成物を適用することを更に含み、適用することは、硬化性組成物を連続層又は不連続層の形態で配置することを含む。本方法は、硬化性組成物を化学線に曝露して、硬化性組成物の重合反応生成物を含有する硬化組成物を形成することを更に含む。
実施形態2Fは、硬化性組成物が、実施形態2A〜31Aのいずれか1つに記載の硬化性組成物である、実施形態1Fに記載の方法である。
実施形態3Fは、基材が、剥離ライナーである、実施形態1F又は2Fに記載の方法である。
実施形態4Fは、基材が、ポリマーフィルムである、実施形態1F又は2Fに記載の方法である。
実施形態5Fは、適用することが、硬化性組成物を印刷又は分注することを含む、実施形態1F〜4Fのいずれか1つに記載の方法である。
実施形態6Fは、適用することが、スクリーン印刷又はステンシル印刷を含む、実施形態5Fに記載の方法である。
実施形態7Fは、硬化性組成物を化学線に曝露することが、発光ダイオードである光源を使用することを含む、実施形態1F〜6Fのいずれか1つに記載の方法である。
実施形態8Fは、発光ダイオードが、365〜460ナノメートルの波長範囲を有する光を発する、実施形態7Fに記載の方法である。
実施形態9Fは、発光ダイオードが、385ナノメートルの波長有する光を発する、実施形態7F又は8Fに記載の方法である。
実施形態10Fは、硬化性組成物が、窒素などの不活性雰囲気中にある、実施形態7F〜9Fのいずれか1つに記載の方法である。
実施形態11Fは、硬化性組成物を化学線に曝露することが、電磁スペクトルの紫外線領域内の光を放射する水銀蒸気光源を使用することを含む、実施形態1F〜6Fのいずれか1つに記載の方法である。
実施形態12Fは、光開始剤が、アシルホスフィンオキシド光開始剤より短い波長で活性化される第2の光開始剤を更に含む、実施形態11Fに記載の方法である。
実施形態13Fは、より短い波長が、240〜300ナノメートルの範囲である、実施形態12Fに記載の方法である。
実施形態14Fは、第2の光開始剤が、メチルベンゾイルホルメート又は芳香族ケトンである、実施形態12F又は13Fに記載の方法である。
実施形態15Fは、硬化性組成物が、周囲環境にある、実施形態11F〜14Fのいずれか1つに記載の方法である。
実施形態16Fは、硬化組成物が感圧接着剤である、実施形態1F〜15Fのいずれか1つに記載の方法である。
実施形態17Fは、第2の物品が接着テープ又は転写テープである、実施形態1F〜16Fのいずれか1つに記載の方法である。
実施形態18Fは、第2の物品が転写テープであり、基材が剥離ライナーであり、硬化組成物が、剥離ライナーに隣接する第1の主面と、剥離ライナーと反対側の第2の主面とを有する感圧接着剤であり、第1の主面が、第2の主面の剥離強度の30パーセント以内の剥離強度を有する、実施形態17Fに記載の方法である。
実施形態19Fは、第1の主面が、第2の主面の剥離強度の20パーセント又は10パーセント以内の剥離強度を有する、実施形態18Fに記載の方法である。
実施形態20Fは、第2の物品が転写テープであり、基材が剥離ライナーであり、硬化組成物が、剥離ライナーに隣接する第1の主面と剥離ライナーと反対側の第2の主面と、を有する感圧接着剤であり、第1の主面及び第2の表面が、ステンレス鋼に接着されたとき、少なくとも10,000分の剪断接着強度を有する、実施形態17Fに記載の方法である。
実施形態21Fは、第1の主面が、第2の主面の剥離強度の30パーセント以内の剥離強度を有する、実施形態20Fに記載の方法である。
実施形態22Fは、第1の主面が、第2の主面の剥離強度の20パーセント又は10パーセント以内の剥離強度を有する、実施形態21Fに記載の方法である。
材料
材料及びそれらの供給元は、表1に列挙されたとおりであった。別段の指示がない限り、全ての材料は民間の供給元から購入し、そのままで使用した。
Figure 2021534308
実験方法
トルートン比測定のための毛管流動測定
毛管流動測定を、最大20000秒−1の速度での剪断粘度の測定に使用し、オリフィスを通る縮流に基づいて定常状態の伸長粘度を測定した。Rosand RH−7ツインボア毛管レオメーター(Malvern Instruments Ltd,Malvern,Worcestershire,United Kingdom)を、第1のボア内の長さ30mm、直径1mm、及び90度の入口角度のダイと、第2のボア内の直径1mm、及び90度の入口角度のオリフィスと共に使用した。圧力低下を、各ダイにわたって独立して記録した。入口圧力の影響を考慮するために、Bagley補正を適用した。ニュートン流体に予測される剪断速度よりも大きい真の剪断速度をもたらす傾向がある、ずり減粘の影響を考慮するために、Rabinowitz補正を適用した。Bagley補正によって決定した入口圧力を使用して、Cogswellの分析に従って伸長速度及び伸長粘度を決定した。Cogswellの分析は、論文「Converging Flow of Polymer Melts in Extrusion Dies」(F.N.Cogswell,Polymer Engineering and Science,January 1972,12,pp.64−73)に非常に詳細に記載されている。トルートン比は、典型的には、同じ速度での剪断粘度に対する伸長粘度の比として定義される。トルートン比を、実施例1及び実施例8の硬化性組成物について測定した。結果を1000秒−1の剪断粘度速度に補間し、以下に報告する。
分子量分布
実施例1〜8の硬化性組成物を、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて、それらの分子量について評価した。組成物を0.5パーセント(重量/容量)の濃度でテトラヒドロフランに溶解し、0.45マイクロメートルのポリテトラフルオロエチレンフィルターに通過させた。40℃での1つのAgilent Mixed−D並びに1つのMixed−Dカラム(7.8mm×300mm)(Agilent Systemsから入手)及びAgilent 1260屈折率検出器を装備したAgilent Systems(Santa Clara,CA,USA)GPCユニットを使用して、得られた溶液のサンプルを分析した。投入後、試料を1ミリリットル/分で溶出した。ポリスチレン標準液を使用して較正を実施した。重量平均分子量(Mw)を決定し、ダルトン(Da)で報告した。
官能価
実施例1〜8の硬化性組成物の官能価(すなわち、1ポリマー鎖当たりのペンダント(メタ)アクリロイル基の数)を、以下の等式を用いて計算した。
F=(A)(E)÷(F)
[式中、
(A)は、グラム/モルの前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーの平均分子量であり、
(E)は、前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーと反応した不飽和試薬化合物のモル数であり、
(F)は、不飽和試薬化合物で処理された前駆体(メタ)アクリレート系ポリマーのグラム量である]。
剥離接着強度
剥離接着強度は、IMASS Model 2000 Slip/Peel Tester(Instrumentors Incorporated,Strongsville,OH)を使用して、室温(23〜25℃)及び50%の相対湿度(RH)で測定した。ステンレス鋼基材を、アセトン洗浄で1回、ヘプタン洗浄で3回洗浄し、試験前に乾燥させた。硬化した実施例1〜7の接着面を、厚さ51マイクロメートル(0.002インチ)のポリエステルフィルムに積層して、試験片を得た。幅1.0インチ(2.54センチメートル)×長さ約3インチ(15.2センチメートル)の試験片を、洗浄した鋼基材に適用した。調製したサンプルを、試験前に、23℃/50%のRH(相対湿度)に15分間保持した。2キログラムのゴムローラーを、各方向に2回、試験片の長さにわたって回転させて、基材表面と密接に接触させた。テープ試験片の自由端を180°の角度で折り返し、試験アームに取り付けた。基材を機器上の可動プラテンに取り付けた。剥離試験は、12インチ/分(30.5cm/分)の一定速度で5秒間実行し、最後の4秒のデータを平均化することによって剥離力を得た。試験片の平均剥離力を1インチ当たりオンス(oz)で記録した(0.004N/cm)。
剪断接着強度
剪断接着強度は、以下のように70℃で測定した。ステンレス鋼(SS)パネルを、アセトン洗浄で1回、ヘプタン洗浄で3回洗浄し、試験前に乾燥させた。幅1インチ(2.54cm)及び長さ2.5〜3インチ(6.3〜7.6cm)を測定した硬化した実施例1〜7のサンプルを切断し、次いで、洗浄されたパネル上の中心に置き、テープがパネルと1インチ(2.54cm)の長さ方向で重なり合うように一方の端部に接着させた。次いで、テープサンプルを、4.5ポンド(2キログラム)のゴムローラーを使用して、各方向に2回ローラ押圧した。作製したサンプルは、試験前に23℃/50%のRH(相対湿度)で24時間保管した。次いで、テープ/試験パネルアセンブリをスタンドに吊り下げ、垂直から2度の角度で傾けて剪断力を確保した。500グラムの重りを、テープサンプルの自由端から吊り下げた。テープがパネルから落下するまでの時間(分単位)を記録した。落下が10000分経過しても生じない場合には試験を打ち切り、結果は「10000」として記録した。
調製
前駆体アクリレートポリマーA〜Gの調製
実施例1〜8で使用される前駆体アクリレートポリマーA〜Gは、米国特許第5,986,011号(Ellis)に概して記載されているように、2段階バルク重合によって調製した。第1の重合工程では、反応器に、表1Aに示す成分及び量を充填し、ここではモノマー量が重量パーセントで表され、他の成分がモノマー組成物の百分率で添加された。反応器を封止し、酸素をパージし、次いで、約0.5バールの窒素圧を保持した。反応混合物を60℃に加熱すると、反応が断熱的に進行し、第1の反応生成物を生成した。
Figure 2021534308
断熱反応温度がピークに達したとき(反応が完了したことを示す)、第1の反応生成物を40℃未満に冷却して、重合の第2の工程を開始した。追加成分を、以下の表1Bに示すように、第1の反応生成物に添加した。「pph」という用語は、百分率(使用されるモノマー100グラム毎に添加されるグラム)を意味する。反応器を再封止し、酸素をパージし、0.5バールの窒素圧力で加圧した。反応混合物を60℃に加熱すると、反応が断熱的に進行し、アクリレートポリマーを生成した。
Figure 2021534308
官能化アクリレートポリマー1〜8の調製
官能化アクリレートポリマー(官能化AP)1〜8は、アクリレートポリマーA〜Gを、イソシアナトエチルメタクリレート(IEM)と、以下の表2に示した量で、窒素/酸素90/10の雰囲気下で110℃で2〜5時間反応させることによって調製し、IEMの量がアクリレートポリマーの百分率で表されている。
官能化アクリレートポリマー1〜8の分子量及び官能価(鎖一本当たりの(メタ)アクリロイル基の平均数)を測定し、前述の手順に従って計算した。結果を以下の表2に報告する。
Figure 2021534308
実施例1〜8:硬化性組成物
官能化アクリレートポリマー1〜8を下記の表3に示す材料と混合することによって実施例1〜8の硬化性組成物を調製し、この量は重量パーセント(%)で表される。混合は、組成物が均質になるまで室温(約23℃)で実施した。
Figure 2021534308
実施例1及び8のトルートン比は、前述の手順に従って測定した。結果を以下の表4に報告する。
Figure 2021534308
硬化した実施例1〜7:
実施例1〜7の硬化性組成物を、50ミクロン(約2mil)のコーティング厚でPET剥離ライナーのシリコーン側にコーティングし、室温で紫外線(UV)照射に供した。コーティングされたサンプルを二通りで調製し、各サンプルを、LEDライト(Phoseon Technology,Hillsboro,OR,USAから市販されているModel FJ200 FireJet、ピーク波長385nm)又は無電極中圧水銀ランプ(Heraeus Noblelight,Gaithersburg,MD,USAから市販されているHバルブを有するModel F600 VPS)のいずれかを使用して硬化させた。
放射計を使用して、光源の放射電力を決定し、次いで、曝露の総エネルギー(目標UV合計)を計算した。LED光源用の目標UV合計を、第1の放射計(Leesburg,VA,USAのEIT製のモデルLED−R L385 LEDCURE)で測定した。F600 VPS光源の目標UV合計を、UVA範囲で、第2の放射計(EIT製のモデルUV POWER PUCK II)で測定した。硬化条件を下記の表5にまとめる。
Figure 2021534308
得られた硬化層の接着特性は、硬化層の両面、前面(接着剤露出面、FS)、及び裏面(剥離ライナーに隣接する接着剤、BS)上の接着特性を測定することによって決定した。具体的には、上記の試験方法を使用して、剥離接着力及び剪断強度を試験した。結果を以下の表6に示し、サンプルのキャリパーは約2mil(50ミクロン)であった。
Figure 2021534308
当業者であれば、上述の実施形態及び実施態様の詳細には、それらの基礎をなす原理を逸脱することなく多くの変更が行われ得ることを理解するであろう。そのため、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ決定すべきである。

Claims (15)

  1. 硬化性組成物であって、
    (a)複数のペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーであって、25,000〜400,000ダルトンの範囲の重量平均分子量を有する、(メタ)アクリレート系ポリマーと、
    (b)単一のエチレン性不飽和基を有する少なくとも1つのモノマーと、
    (c)アシルホスフィンオキシド化合物を含む光開始剤と、
    (d)無機酸化物粒子を含むチキソトロープ剤と、を含み、
    前記硬化性組成物が、エポキシ樹脂を含まないか、又は実質的に含まない、硬化性組成物。
  2. 前記複数のペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーが、ペンダントヒドロキシル基を有するモノマー単位を更に含む、請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. 前記光開始剤が、300ナノメートル未満の光の波長を吸収する第2の光開始剤を更に含む、請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
  4. 前記光開始剤が、ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドとメチルベンゾイルホルメートとの混合物である、請求項3に記載の硬化組成物。
  5. 前記ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーが、鎖一本当たり平均で1〜20個のペンダント(メタ)アクリロイル基を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  6. 前記ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーが、50〜99.9重量パーセントの、(ヘテロ)アルキル(メタ)アクリレートに由来するモノマー単位と、0.1〜10重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有するモノマー単位と、0〜40重量パーセントの、ペンダントヒドロキシル基、カルボン酸基、又は無水物基を有するモノマー単位と、を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  7. 前記硬化性組成物が、前記硬化性組成物の総重量に基づいて、30〜90重量パーセントの、ペンダント(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート系ポリマーと、10〜70重量パーセントの、単一のエチレン性不飽和基を有するモノマーと、0.1〜10重量パーセントの光開始剤と、1〜15重量パーセントのチキソトロープ剤と、を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  8. 前記硬化性組成物が、印刷可能又は分注可能である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  9. 前記硬化性組成物が、1000秒−1の伸長速度で3〜25の範囲のトルートン比(剪断粘度に対する伸長粘度の比)を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の硬化性組成物の重合生成物を含む、硬化組成物。
  11. 前記硬化組成物が感圧接着剤である、請求項9に記載の硬化組成物。
  12. a)基材と、
    b)前記基材に隣接する、請求項9又は10に記載の硬化組成物であって、連続層又は不連続層の形態である、硬化組成物と、を含む物品。
  13. 前記硬化組成物が感圧接着剤である、請求項12に記載の物品。
  14. 前記硬化組成物が感圧接着剤であり、前記基材が剥離ライナーであり、前記物品が接着剤転写テープである、請求項12又は13に記載の物品。
  15. 前記感圧接着剤が、前記剥離ライナーに隣接する第1の主面と、前記剥離ライナーと反対側の第2の主面とを有し、前記第1の主面が、前記第2の主面の剥離強度の30パーセント以内の剥離強度を有する、請求項14に記載の物品。
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