JP4624784B2 - 放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な感圧接着剤前駆物質 - Google Patents

放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な感圧接着剤前駆物質 Download PDF

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Description

本発明は、フリーラジカル(free−radically)放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な感圧接着剤前駆物質に関する。本発明は、前記前駆物質を化学線照射により、特に紫外線照射により硬化することによって得られる感圧接着剤、ならびに前記前駆物質または前記感圧接着剤をそれぞれ使用することによって、第1基材を第2基材に組み合わせる方法にも関する。
感圧接着剤は、必要とされる形状に打抜かれる予備硬化接着テープとして基材に適用することができる。この技術は多くの用途に対して簡便であり、特に、通常その場での硬化段階を必要としないが、以下の理由から他の技術用途において不利である場合がある。
・両面接着テープには通常、接着テープの適用時に廃棄しなければならない1つまたは複数の剥離ライナーを使用する必要がある。所望の形状に接着テープを打抜く場合、余分なテープも廃棄しなければならない。
・特に電子産業において、接着される基材の形状は、より小さく、より複雑になる傾向があり、その結果として、接着テープの打抜きがさらに困難になり、技術的に要求が厳しくなる傾向がある。
これを考慮して、例えば印刷プロセスによって適用することができる液体接着剤を使用することが提案されている。米国特許第6,180,200B1号明細書には、例えばラジカル硬化性およびカチオン硬化性ハイブリッド感圧接着剤組成物が開示されており、その組成物は、スクリーン印刷によって塗布することができ、デジタル・バーサタイル・ディスク(DVD)の接着に使用される。その組成物は、アクリレートオリゴマー、および任意に、カチオン性エポキシ樹脂系と共重合されるアクリレートモノマーを含む。その組成物のアクリレート成分は、紫外線照射によって硬化される。次いで、2つのDVDの裏表(halves)は共にプレスされ、組成物のエポキシ成分はカチオン硬化し続ける。エポキシ成分の「暗い状態(dark)での」硬化時間は通常24時間であるが、多くの用途では受け入れられない。
特開第2001−226645号明細書には、アクリレートオリゴマー、アクリレートモノマーおよび光開始剤を含有する組成物が開示されている。その組成物は粘度300〜600mPa・sを有し、そのため、例えばグラビアオフセット印刷によって塗布することができる。硬化すると、その組成物は、わずかに粘着性であるが、感圧接着剤の特性を示さないポリマー材料を提供する。
米国特許第4,174,307号明細書および米国特許第4,305,854号明細書には、2つ以上のオレフィン性不飽和基を有するポリウレタン化合物と光開始剤とを含む、紫外線室温硬化性モノマーの実質的に水不溶性の組成物が開示されている。その組成物は、例えば印刷インクのビヒクルとして印刷および使用することができる。しかしながら、硬化されたポリマーの剪断値は、実際のすべての要求条件を満たさない。
したがって、本発明の目的は、例えばスクリーン印刷またはフレキソ印刷などの印刷技術によって適用することができ、かつ従来の組成物の欠点を示さない、または従来よりも低い程度で欠点を示す、紫外線硬化性の無溶剤型感圧接着剤前駆物質を提供することである。本発明の他の目的は、好ましくは5分未満、特に1分未満の短い硬化時間で硬化することができる、かかる前駆物質を提供することである。本発明の他の目的は、硬化すると、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン)などの種々の基材からの高い静的剪断値および/またはステンレス鋼などの種々の基材からの高い剪断接着破壊温度(shear adhesion failure temperature)(SAFT)を有する感圧接着剤を提供するような前駆物質を提供することである。本発明の他の目的は、本発明の以下の詳細な説明から解釈することができる。
本発明は、
(i)1種または複数種のモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物であって、それらオリゴマー化合物のうちの少なくとも1種類が少なくとも1つのウレタン結合を含むものを30〜75質量%、
(ii)1種または複数種のポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物を0〜15質量%、
(iii)1つのエチレン性不飽和基を含有する1種または複数種のモノマー化合物を5〜45質量%、
(iv)2つ以上のエチレン性不飽和基を含有する1種または複数種のモノマー化合物を0〜5質量%、および
(v)有効量の1種または複数種のラジカル光開始剤、
を含む、フリーラジカル放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な感圧接着剤前駆物質であって、
当該前駆物質の質量に対する質量%である上記百分率が、当該前駆物質が20℃および剪断速度100s-1にて動的粘度300〜15,000mPa・sを有するように選択される、感圧接着剤前駆物質に関する。
本発明は、本発明の前駆物質を化学線照射、特に紫外線照射にかけることによって得られる感圧接着剤にも関する。
本発明はさらに、紫外線透過性基材を他の基材に接着させる方法であって、
(i)本発明による前駆物質を基材の一方に適用する工程と、
(ii)前駆物質が一部のみ硬化されるような放射線量を用いて、前駆物質を化学線照射および/または紫外線照射にかける工程と、
(iii)化学線照射および/または紫外線照射での処理を中断し、2つの基材の間に挟まれた一部硬化された前駆物質で、2つの基材を互いに組み合わせる工程と、
(iv)前駆物質を完全に硬化するのに十分に高い放射線量を用いて、紫外線透過性基材を通して、その組立品を化学線照射および/または紫外線照射にかける工程と、
を含む方法に関する。
本発明はさらに、
(i)本発明による前駆物質を基材に適用する工程、
(ii)前駆物質を化学線照射および/または紫外線照射にかけて、前駆物質を完全に硬化させる工程、および
(iii)第1基材上の露出した感圧接着剤に、第2基材を接着させる工程、
を含む、第1基材を第2基材に接着させる方法に関する。
上記および以下で使用される、オリゴマー化合物という用語は、1,000〜35,000、さらに好ましくは1,000〜30,000の重量平均分子量Mwを有する、比較的低分子量のポリマー化合物を意味する。オリゴマー化合物は通常、室温および周囲圧力で液体であり、それによって、動的粘度は、20℃および剪断速度s-1にて、好ましくは500Pa.s未満、さらに好ましくは200Pa.s未満である。
上記および以下で使用される、モノマー化合物という用語は、ポリマー材料を形成する重合反応に関与することができる、低分子量の構成単位を意味する。モノマー化合物の重量平均分子量Mwは、好ましくは1,000未満であり、さらに好ましくは750未満である。エチレン性不飽和モノマーは、ラジカル重合メカニズムにより、それら自体で反応することによってポリマーを形成することができる。
オリゴマーの場合には、上記および以下で使用される「モノ(メタ)アクリレート官能性」という用語は、0.7〜1.3、さらに好ましくは0.8〜1.2、特に好ましくは0.9〜1.1のモノ(メタクリレート)平均官能価を有するオリゴマーを意味する。オリゴマーの場合には、上記および以下で使用される「ポリ(メタ)アクリレート官能性」という用語は、少なくとも1.5、さらに好ましくは少なくとも1.8のアクリレート平均官能価を有するオリゴマーを意味する。かかるポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーの(メタ)アクリレート平均官能価は、好ましくは5未満、さらに好ましくは3未満、特に好ましくは2.5未満である。
上記および以下で、少なくとも部分的に透明な基材を通過した後の、かかる化学線照射および/または紫外線照射の強度の比が、当たっている照射の強度に対して、少なくとも50%、さらに好ましくは少なくとも60%である場合に、基材は、化学線照射および/または紫外線照射に対して少なくとも部分的に(または一部)透明であると示される。
フリーラジカル放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な本発明の前駆物質は、第1成分(i)として、1種または複数種のモノ−メタクリレート官能性オリゴマー化合物を含み、前記オリゴマー化合物のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つのウレタン結合を含有する。
Figure 0004624784
本発明において有用なモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、分枝鎖または本質的に直鎖状であり、(メタ)アクリレート官能基はそれぞれ、末端基および/またはオリゴマー主鎖に結合するペンダント側基であり得る。オリゴマー主鎖の組成は重要ではなく、例えば、ポリエーテル、ポリエステル、例えばポリカーボネート、ポリオレフィン、またはそのコポリマーをベースとする。オリゴマー主鎖は、例えばウレタン結合によって互いに連結されるポリエーテルまたはポリエステルブロックなどの1つまたは複数のオリゴマーブロックを含むことも可能である。
成分(i)のモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーのオリゴマー主鎖は、かかるオリゴマーを重合することによって得られるホモポリマーのガラス転移温度が−30〜100℃、さらに好ましくは−30〜70℃であるように選択されることが好ましい。
成分(i)のモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物の重量平均分子量Mwは、好ましくは1,500〜35,000、さらに好ましくは3,000〜30,000である。
モノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、公知の合成法によって製造することができる。
モノ(メタ)アクリレート官能性ポリエーテルオリゴマーは、例えば、HEAまたはHEMA(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)などのα,ω−ヒドロキシ−(メタ)アクリレート官能性化合物を開始または終結化合物として使用して、環状エーテルモノマー、例えばエチレンオキシドもしくはプロピレンオキシドもしくはテトラヒドロフランなどのオキシランを重合することによって得られる。その反応によって、α,ω−ヒドロキシ−モノ(メタ)アクリレート官能性ポリエーテルオリゴマー化合物が生成される。
モノ(メタ)アクリレート官能性ポリエステルオリゴマーは例えば、HEAまたはHEMAなどのα,ω−ヒドロキシ−(メタ)アクリレート官能性化合物を開始または終結化合物として使用して、例えばε−カプロラクトンまたはピバロラクトンなどの環状エステルを重合することによって得られる。その反応によって、α,ω−ヒドロキシ−モノ(メタ)アクリレート官能性ポリエステルオリゴマー化合物が生成される。
上記で指定されるモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーを提供する方法は、本発明を制限することなく本発明を説明することを意図するものである。当業者であれば、ポリエーテル、ポリエステル、ポリエーテル/ポリエステルまたは他の主鎖を含むモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーを製造するための他の合成方法を容易に識別かつ適用することができる。
モノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーの少なくとも1種類は、少なくとも1つ、さらに好ましくは少なくとも2つのウレタン結合を含有する。
少なくとも1つのウレタン結合を含有するモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、第1工程(a)におけるモノヒドロキシ官能性オリゴマー化合物を過剰なジイソシアネート化合物と反応させることによって得ることができる。
Figure 0004624784
反応工程(a)において、
Figure 0004624784
およびR’は概略的に、それぞれモノヒドロキシ官能性オリゴマー化合物およびジイソシアネート化合物の主鎖または分子構造を表す。モノヒドロキシ官能性オリゴマー化合物は、例えば、それぞれモノヒドロキシ官能性ポリエーテルまたはポリエステルオリゴマーであり得る。
モノヒドロキシ官能性ポリエーテルオリゴマーは、例えばオキシランまたはテトラヒドロフランなどの環状エーテルを、開始もしくは終結化合物としてのアルコール化合物R−OHと反応させることによって得ることができる。これは以下のように例示することができる。
Figure 0004624784
式中、Rは、例えば任意に置換されたアルキル基である。
同様に、モノヒドロキシ官能性ポリエステルオリゴマーは、例えばε−カプロラクトンまたはピバロラクトンなどの環状エステルを開始もしくは終結化合物としてのアルコール化合物と反応させることによって得ることができる。例えば、α,ω−ヒドロキシ−炭酸官能性ポリエステルオリゴマーをそれぞれエステル化またはエステル交換反応することによって、モノヒドロキシ官能性ポリエステルオリゴマーを得ることもできる。
工程(a)で使用されるジイソシアネート化合物は好ましくは、1,4−ブチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロペンチレン−1,3−ジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキセン−1,4−ジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(フェニルイソシアネート)、2,2−ジフェニルプロパン−4,4’−ジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、1,4−ナフチレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、アゾベンゼン−4,4’−ジイソシアネート、m−またはp−テトラメチルキシレンジイソシアネートおよび1−クロロベンゼン−2,4−ジイソシアネートを含むジイソシアネートの群から選択されることが好ましい、1〜5種類、特に1〜2種類のジイソシアネート化合物を含む。
次いで、このようにして得られた式Iのモノ−イソシアネート官能性オリゴマーを、工程(b)において、例えばHEAまたはHEMAなどのα,ω−ヒドロキシ−(メタ)アクリレート官能性化合物と反応させて、本発明の前駆物質の成分(i)において有用な式IIのモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物が生成される。
Figure 0004624784
このようにして得られた化合物IIの(メタ)アクリレート官能価は、本質的に1である。
代替方法としては、例えばモノヒドロキシ官能性ポリエーテルオリゴマーまたはモノヒドロキシ官能性ポリエステルオリゴマーなどのモノヒドロキシ官能性オリゴマーを、例えばイソシアナトエチル(メタ)アクリレートなどのα,ω−イソシアナト−(メタ)アクリレート官能性化合物と反応させることによって、モノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物を製造することも可能である。
少なくとも1つのウレタン結合を含有するモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、例えば、
(a)’2種類のジイソシアネート化合物とα,ω−ジヒドロキシオリゴマー化合物との1つまたは複数の付加物が形成されるのに対して、ポリウレタン重合の副反応が有効に抑えられるように、1種または複数種のα,ω−ジヒドロキシオリゴマー化合物を過剰な1種または複数種のジイソシアネート化合物と反応させ、
(b)’その結果得られた過剰な付加物を、例えばHEAまたはHEMAなどのα,ω−ヒドロキシ−(メタ)アクリレート官能性化合物と反応させ、
(c)’工程(b)’の反応生成物を、例えばアルコールなどの1種または複数種のモノヒドロキシ官能性化合物と反応させて、本発明の成分(i)において有用な式IIIのモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物を提供すること、
によっても得ることができる。
工程(a)で使用されるα,ω−ジヒドロキシオリゴマー化合物は、α,ω−ジヒドロキシポリエステルオリゴマー(α,ω−ジヒドロキシポリカーボネートオリゴマーを含む)および、それぞれが両方の末端にヒドロキシ基を有する、α,ω−ジヒドロキシポリエーテルオリゴマーを含む群から選択することが好ましい。2つの末端にはないヒドロキシル基を有するジヒドロキシ官能性オリゴマー化合物を使用することも可能ではあるが、あまり好ましくない。
ジヒドロキシ官能性オリゴマー化合物の平均分子量は、得られたモノアクリレート官能性オリゴマーの所望の重量平均分子量Mwが得られるように選択されることが好ましい。ジヒドロキシ官能性オリゴマー化合物の重量平均分子量は、好ましくは800〜34,000、さらに好ましくは1,000〜30,000である。
工程(a)’において、1種類を超えるジヒドロキシ官能性オリゴマー化合物を使用することが可能であるが、通常、1〜5種類、さらに好ましくは1〜3種類のジヒドロキシ官能性オリゴマー化合物を使用することが好ましい。ジヒドロキシ官能性オリゴマー化合物の他に、それより少ない量の1種または複数種のトリヒドロキシ官能性以上のオリゴマー化合物を使用してもよいが、得られたモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーの官能価を制御することが難しくなることから、これは通常好ましくない。
ジ−ヒドロキシ官能性ポリエステルオリゴマー化合物は、少なくとも2つのヒドロキシル基を含有する1種または複数種のアルコールおよび1種または複数種のジカルボン酸から製造することが好ましい。二官能性アルコールの好ましい例としては、エチレングリコール、1,3−および1,2−プロピレン−グリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチルペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ペンタンジオールおよび1,12−ドデカンジオールが挙げられる。ジカルボン酸は、アジピン酸、コハク酸、セバシン酸、スベリン酸、メチルアジピン酸、グルタル酸、ピメリン酸、アゼライン酸、チオジプロピオン酸、シトラコン酸および芳香族ジカルボン酸、例えばテレフタル酸およびフタル酸を含む群から選択することが好ましい。さらにヒドロキシカルボン酸、ラクトン、および例えばε−カプロラクトンおよび3−ヒドロキシ酪酸などのカーボネートをポリエステルジオールの製造に使用することができる。
ジ−ヒドロキシ官能性ポリエーテルオリゴマー化合物は、例えばエチレングリコール、1,2−または1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、および1,5−ペンタンジオールなどの1種または複数種のアルキレングリコールの縮合生成物であることが好ましい。好ましいジ−ヒドロキシ官能性ポリエーテルオリゴマー化合物はさらに、テトラヒドロフラン、エチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドから得られる。
工程(a)と関連して上記で例示されるジイソシアネート化合物は、工程(a)’でも使用することができる。
そのジイソシアネート化合物は、ポリウレタン重合の副反応が有効に抑えられるように、工程(a)’においてジ−ヒドロキシ官能性オリゴマー化合物に対して過剰に使用される。1種または複数種のα,ω−ジヒドロキシオリゴマー化合物1モル当たり、好ましくは少なくとも2モル、さらに好ましくは少なくとも5モル、特に好ましくは少なくとも8モルの1種または複数種のジイソシアネート化合物が使用される。段階(a)の反応は、以下のように示すことができる。
Figure 0004624784
式中、
Figure 0004624784
は、概略的に、α,ω−ジヒドロキシオリゴマー化合物およびジイソシアネート化合物それぞれの主鎖または分子構造をそれぞれ表す。
(a)’で得られた付加物の過剰量を、工程(b)’において、例えばHEAまたはHEMAなどのα,ω−ヒドロキシ−(メタ)アクリレート官能性化合物と反応させる。他の適切なα,ω−ヒドロキシ−(メタ)アクリレート官能性モノマーとしては、例えばヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートおよびヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
工程(b)’の反応は、以下のように示すことができる。
Figure 0004624784
式中、R’’は例えば、任意に置換されたアルキレン基である。
最終工程(c)’において、工程(b)’の反応生成物を、例えばアルコール化合物などのモノヒドロキシ官能性モノマーと反応させて、本発明の成分(i)において有用な式IIIのモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物を製造する。この反応工程は以下のように概略的に示すことができる。
Figure 0004624784
式中、R’’’は例えば、任意に置換されたアルキル基である。
当業者であれば、式IIIの化合物の(メタ)アクリレート官能価が0.9〜1.3、さらに好ましくは0.9〜1.2であるように、反応条件を容易に選択することができる。
上述の具体的な反応メカニズムおよび上記で開示されているα,ω−ジヒドロキシオリゴマー化合物、ジイソシアネート、α,ω−ヒドロキシモノ(メタ)アクリレート官能性モノマー化合物および(モノ)ヒドロキシ官能性モノマー化合物の詳細な例は、本発明を制限することなく、本発明を説明するものである。当業者であれば、上記で例示される以外の反応方法および化合物を容易に、かつ発明努力なく使用することができる。
少なくとも1つのウレタン結合を含むモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、例えばスイス、チューリッヒのラーンAG社(Rahn AG,Zurich,Switzerland)から市販されている。GENOMER 4188は、少なくとも1つのウレタン結合を含むモノアクリレート官能性ポリエステルベースのオリゴマー80質量%、2−エチルヘキシル−アクリレート20質量%からなる混合物であり;GENOMER 4188によって含まれるそのオリゴマーは、重量平均分子量Mw約8,000を有し、アクリレート平均官能価は1±0.1である。
そのモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、少なくとも1つのウレタン結合、好ましくは少なくとも2つ、さらに好ましくは少なくとも4つのウレタン結合を有する。
本発明による前駆物質の成分(i)は好ましくは、1〜5種、さらに好ましくは1〜4種、特に好ましくは1〜3種の1種または複数種のモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーを含む。本発明の前駆物質の好ましい実施形態において、少なくとも1つのウレタン結合を有する1種または複数種のモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーの質量は、成分(i)の質量に対して、60〜100%、さらに好ましくは80〜100%である。
本発明の前駆物質の成分(i)は、1種または複数種のモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物を、前駆物質の質量に対して30〜75質量%含み、前記オリゴマー化合物のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つのウレタン結合を含む。前駆物質の粘度は、前駆物質の質量に対する成分(i)の量が75質量%を超える場合に高くなりすぎる傾向があり、そのため、前駆物質は印刷不可能となる傾向がある。75質量%を超える非常に高いパーセンテージの成分(i)を使用し、かつ非常に低い平均分子量を示すように式(i)のオリゴマー化合物を選択することも不可能である。というのは、これは、得られた感圧接着剤の性能に悪影響を及ぼす傾向があるからである。前駆物質の質量に対する成分(i)の量が30質量%未満の場合には、前駆物質の粘度は低くなりすぎる傾向があり、得られた接着剤は、例えば不十分な凝集強さなどの不利な特性を示す傾向がある。
ラジカル放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な本発明の前駆物質は、1種または複数種のポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物を、前駆物質の質量に対して0〜15質量%の量で、任意の第2成分(ii)として含有する。
本発明において有用なポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、分枝鎖または本質的に直鎖状であり、(メタ)アクリレート官能基は、末端基および/またはポリマー主鎖に結合するペンダント側基であり得る。
オリゴマー主鎖の組成は重要ではなく、例えば、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリオレフィン、またはそのコポリマーをベースとすることができる。オリゴマー主鎖は、例えばウレタン結合によって互いに連結される1つまたは複数のオリゴマーブロックを含むことも可能である。
成分(ii)のポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーのオリゴマー主鎖は、かかるオリゴマーを重合することによって得られるホモポリマーのガラス転移温度が−30〜100℃、さらに好ましくは−30〜70℃であるように選択されることが好ましい。
成分(ii)のポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物の平均分子量は、好ましくは1,000〜35,000、さらに好ましくは1,000〜30,000である。
ポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、公知の合成法によって得られる。ジ(メタ)アクリレート官能性ポリエステルオリゴマーは例えば、α,ω−ジ(カルボニルヒドロキシ)官能性ポリエステルオリゴマーをジイソシアネートと反応させ、続いて例えば、HEAまたはHEMAなどのα,ω−ヒドロキシ−(メタ)アクリレート官能性化合物と反応させることによって得ることができる。α,ω−ジヒドロキシ官能性ポリエステルオリゴマーを、例えばイソシアナトエチル(メタ)アクリレートなどのα,ω−イソシアナト−(メタ)アクリレート官能性化合物と反応させることによって、ジ(メタ)アクリレート官能性ポリエステルオリゴマーを得ることができる。
ポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーのうちの少なくとも1つは、好ましくは少なくとも1つ、さらに好ましくは少なくとも2つ、特に好ましくは少なくとも4つのウレタン結合を含む。
少なくとも1つのウレタン結合を含有するジ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、上記の工程(a)’からの付加物を、例えばHEAまたはHEMAなどの1種または複数種のα,ω−ヒドロキシ−(メタ)アクリレート官能性化合物の過剰量と反応させることによって得ることができる。ポリ(メタ)アクリレート官能性ウレタンオリゴマーを製造する方法もまた、米国特許第5,847,021号明細書に開示されている。
少なくとも1つのウレタン結合を含有するポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、例えば、米国ペンシルバニア州エクストンのサートマー社(Sartomer Co.,Exton,PA,U.S.A.)からサートマー(Sartomer)CN 966またはサートマー(Sartomer)CV 965として市販されており、米国ケンタッキー州ルイビルのラドキュア社(Radcure Co.,Louisville,KY,U.S.A.)からEbecryl 230として市販されている。少なくとも1つのウレタン結合を含有するポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーは、商品名GENOMERとしてスイス、チューリッヒのラーンAG社(Rahn AG,Zurich,Switzerland)からも市販されている。例えば、以下に記載の実施例で使用されているGENOMER 4269は、ジアクリレート官能性ポリエステルウレタンオリゴマー80質量%を含む混合物である。
本発明の前駆物質の成分(ii)は、1種または複数種のポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物を、前駆物質の質量に対して、少なくとも0〜15質量%含有する。成分(ii)の質量が15質量%を超える場合には、得られた接着剤は、例えば不十分な剥離強さおよび剪断強さなどの不利な特性を示す傾向がある。15質量%を超える質量の場合、得られた接着剤はまた、通常室温で粘着性示さず、感圧接着剤ではなくなる傾向がある。粘着性は、以下の試験セクションに記載のポリケン(Polyken)(商標)プローブタック試験によって定量的に評価することができる。100g未満、さらに好ましくは50g未満の粘着力を有する、完全に硬化された前駆物質は、本質的に不粘着性(tack−free)として実験される。
ラジカル放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な本発明の前駆物質は、1つのエチレン性不飽和基:
Figure 0004624784
を含有する1種または複数種のモノマー化合物を、5〜45質量%の量で第3成分(iii)として含む。適切なエチレン性不飽和基の例としては、ビニル、ビニリデン、アリル、および特に(メタ)アクリレート基が挙げられる。
本発明において有用である、少なくとも1つのエチレン性不飽和基を含有する化合物は、それらの極性を考慮して、またはそれぞれのモノマーをラジカル重合することにより得られたホモポリマーのガラス転移温度を考慮して、区別することができる。
極性のモノマーという用語は、中程度の極性および強い極性のモノマーのどちらも含む。極性(つまり、水素結合能力)は、「強い」、「中程度の」および「低い」などの用語を用いて説明される場合が多い。これらの用語および他の溶解性の用語を説明する参考文献としては、Paint Testing Manual、第3版、G.G.スウォード(Seward)、編集、American Society for Testing and Materials、ペンシルバニア州フィラデルフィア(Philadelphia,Pennsylvania)、および「A Three−Dimensional Approach to Solubility」、Journal of Paint Technology、Vol.38、No.496、pp.269−280が挙げられる。
低い極性のモノマーの適切な例としては、例えば、非第3級アルキルアルコール(そのアルキル基は、炭素原子4〜15個、特に4〜14個を有する)の直鎖状もしくは分枝鎖単官能不飽和アクリレートまたはメタクリレートが挙げられる。本発明で使用される、これらの低級アルキルアクリレートの例としては、限定されないが、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−メチルブチルアクリレート、イソノニルアクリレート、n−ノニルアクリレート、イソアミルアクリレート、n−デシルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソデシルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、4−メチル−2−ペンチルアクリレート、ドデシルアクリレート、エトキシ−エトキシエチルアクリレートおよび2−アクリル酸−2−((ブチルアミノ)カルボニル)オキシエチルエステルが挙げられる。好ましい低級アクリレートおよびメタクリレートエステルとしては、イソオクチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソノニルアクリレート、エトキシ−エトキシエチルアクリレートおよびドデシルアクリレートが挙げられる。
本発明において適している、中程度の極性および強い極性のモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、例えばN−ビニルピロリドンもしくはN−ビニルカプロラクタムなどのN−ビニルラクタム、アクリロニトリル、アクリロイルモルホリンおよびジメチルアミノ−プロピルメタクリレートが挙げられる。
1つのエチレン性不飽和基および相当するホモポリマーの0℃未満のガラス転移温度を有する、本発明において適している低TGモノマーとしては、例えば、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチル−ヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、イソデシルアクリレート、トリデシルアクリレート、ラウリルメタクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコール−モノメタクリレート、ラウリルアクリレート、テトラヒドロフルフリル−アクリレート、エトキシ−エトキシエチルアクリレートおよびエトキシル化−ノニルアクリレートが挙げられる。2−エチル−ヘキシルアクリレート、エトキシ−エトキシエチルアクリレート、トリデシルアクリレートおよびエトキシル化ノニルアクリレートが特に好ましい。
1つのエチレン性不飽和基および相当するホモポリマーの50℃以上のガラス転移温度を有する、本発明において適している高TGモノマーとしては、例えば、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、イソボルニルアクリレート、アクリロイルモルホリン、イソボルニルメタクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレートおよびアクリルアミドが挙げられる。N−ビニルピロリドンおよびアクリロイルモルホリンが特に好ましい。
成分(iii)の化合物の質量に対する、1つのエチレン性不飽和基を含有する、強いおよび中程度の極性のモノマー化合物の量は、好ましくは20質量%未満、さらに好ましくは15質量%未満、特に好ましくは少なくとも12.5質量%未満である。
前駆物質の質量に対して、1つのエチレン性不飽和基を含有する1種または複数種の低極性モノマーの量は、好ましくは少なくとも3.5質量%、さらに好ましくは少なくとも5.0質量%である。
本発明の好ましい実施形態において、成分(ii)の高(メタ)アクリレート官能性オリゴマーの量と、成分(iii)の、50℃を超えるTGを有するモノ(メタ)アクリレート官能性モノマーの量との合計は、前駆物質の質量に対して、少なくとも17.5質量%未満、さらに好ましくは少なくとも15質量%未満である。成分(ii)の高ポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーの(メタ)アクリレート平均官能価が2.5より高い場合、かかる高(メタ)アクリレート官能性オリゴマーの量と、50℃を超えるTGを有するモノ(メタ)アクリレート官能性モノマーの量との合計は、前駆物質の質量に対して、好ましくは少なくとも12.5質量%未満、特に好ましくは少なくとも10質量%未満である。成分(ii)の高(メタ)アクリレート官能性オリゴマーの量と、50℃以上のTGを有するモノ(メタ)アクリレート官能性モノマーの量との合計が、上記の限界よりも高くなるように選択された場合には、前駆物質を重合することによって得られる反応生成物が感圧接着剤でなくなる傾向がある。
本発明の好ましい実施形態において、0℃以下のTGを有する成分(iii)のモノ(メタ)アクリレート官能性モノマーの量は、前駆物質の質量に対して、5〜40質量%、さらに好ましくは10〜35質量%、特に好ましくは15〜30質量%である。
本発明の前駆物質の成分(iii)は、前駆物質の質量に対して、1つのエチレン性不飽和基を含有する1種または複数種のモノマー5〜45質量%を含む。前駆物質の粘度は、前駆物質の質量に対する成分(iii)の量が45質量%を超える場合、低くなりすぎる傾向がある。45質量%を超える、非常に高いパーセンテージの成分(iii)を用いると、剥離強さおよび凝集強さの不利な値を示す接着剤をもたらす傾向もある。前駆物質の質量に対する成分(iii)の量が5質量%未満の場合、前駆物質の粘度は高くなりすぎる傾向があり、そのため、前駆物質は印刷不可能となる傾向がある。得られた接着剤は弾性がある傾向があり、通常、粘弾性は示さない。つまり感圧接着剤ではない傾向がある。
フリーラジカル放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な本発明の前駆物質は、2つ以上のエチレン性不飽和基:
Figure 0004624784
を含有する1種または複数種のモノマー化合物を、0〜5質量%の量で第4の任意の成分(iv)として含む。
2つ以上のエチレン性不飽和基を含有する、適切なモノマー化合物の例としては、1,6−ヘキサンジオールジアクリレートなどのC2〜C12炭化水素ジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジビニルエーテルなどのC4〜C14炭化水素ジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリアクリレートなどのC3〜C12炭化水素トリオールトリアクリレートが挙げられる。官能価2以上のアクリレート官能性モノマー、特にジまたはトリアクリレート官能性モノマーが好ましい。
本発明の好ましい実施形態において、2以上の不飽和エチレン官能価を有する、特に(メタ)アクリレート官能価2または3を有するモノマーの量は、前駆物質の質量に対して、4.5質量%未満、特に4.0質量%未満である。成分(ii)のポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマーの量と、2以上の不飽和エチレン官能価を有する成分(iv)のモノマーの量との合計は、好ましくは15質量%未満、さらに好ましくは12.5質量%未満、特に好ましくは10質量%未満である。
本発明の前駆物質の成分(iv)は、2つ以上のエチレン性不飽和基を含有する1種または複数種のモノマー化合物を、前駆物質の質量に対して0〜5質量%含む。成分(iv)の質量が5質量%よりも高い場合、得られた前駆物質は、例えば不十分な剥離強さおよび剪断強さなどの不利な特性を示す傾向がある。
フリーラジカル放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な本発明の前駆物質は、1種または複数種の有効量のラジカル光開始剤を含む。いずれかの線源からの化学線および任意の種類の化学線を本発明の前駆物質を硬化するために使用することができ、光源が、Eビーム源よりも好ましい。光は、平行光線または発散ビームの形であり得る。ラジカルを生じる多くの光開始剤は、紫外線(UV)域においてそれらの吸収極大を示すことから、光源は、有効量のかかる放射線を発するように選択されることが好ましい。適切な光源としては、炭素アーク灯、水銀灯、紫外線放射蛍光体を含む蛍光灯、アルゴングローランプおよび写真撮影用フラッドランプが挙げられる。少なくとも80mJ/cm2、さらに好ましくは少なくとも100mJ/cm2の輝度を有する高輝度光源が好ましい。
ラジカル光開始剤化合物の量は、放射特性および光源の輝度を考慮して、およびラジカル光開始剤のスペクトル感度を考慮して選択される。前駆物質の質量に対する成分(v)の光開始剤の量は、好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.2〜12.5質量%、特に好ましくは0.5〜10質量%である。
本発明において適している光開始剤としては、I型およびII型光開始剤のどちらも挙げられる。
I型光開始剤は、照射すると本質的に単分子結合切断反応を受け、それによってラジカルが生成されると定義される。適切なI型光開始剤は、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、α−ジアルコキシ−アセトフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェノンおよびアシル−ホスフィンオキシドからなる群から選択される。適切なI型光開始剤は、例えばイタリア、ガララーテのランバーティ・スパ社(Lamberti Spa,Gallarate,Italy)からEsacure KIP 100として、またはドイツ、ラウタータルのチバ・ガイギー社(Ciba−Geigy,Lautertal,Germany)からイルガキュア(Irgacure)651として市販されている。
II型光開始剤は、二分子反応を本質的に受けると定義され、その光開始剤は共開始剤(co−initiator)として作用する第2化合物と励起状態で相互作用して、ラジカルを発生する。適切なII型光開始剤は、ベンゾフェノン、チオキサントンおよびチタノセンを含む群から選択される。適切な共開始剤は、アミン官能性モノマー、オリゴマーまたはポリマーを含む群から選択され、アミノ官能性モノマーおよびオリゴマーが好ましい。第1級、第2級および第3級アミンのいずれも使用することができ、第3級アミンが好ましい。適切なII型光開始剤は、例えばイタリア、ガララーテのラムベルティ・スパ社(Lamberti Spa,Gallarate,Italy)からEsacure TZTとして、または米国ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ社(Aldrich Co.,Milwaukee,WI,U.S.A.)から2−または3−メチルベンゾフェノンとして市販されている。
適切なアミン共開始剤は、例えば、スイス、チューリッヒのラーンAG社(Rahn AG,Zuerich,Switzerland)からGENOMER 5275として市販されている。
上記で示されるI型およびII型の定義には、本発明の前駆物質の所定の組成物に対して、好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも75%、特に好ましくは少なくとも85%の主要な程度まで、単分子または二分子反応をそれぞれ受ける光開始剤が含まれる。
本発明の前駆物質を化学線照射、および特に紫外線照射にかけた場合、前駆物質はラジカル重合メカニズムを介して硬化する。ラジカル硬化反応の進行は、オリゴマー成分(i)および(ii)の(メタ)アクリル官能基それぞれおける不飽和C−C二重結合、ならびにモノマー成分(iii)および(iv)のエチレン性不飽和基それぞれにおける不飽和C−C二重結合が、以下の実験セクションで詳述されるように、照射中の時間の関数として消費される程度を測定することによってモニターすることができる。
上記および以下で、本発明の前駆物質は、成分(i)〜(iv)それぞれの、オリゴマー化合物の(メタ)アクリレート基およびモノマー化合物のエチレン性不飽和における不飽和C−C二重結合の消費程度が90%以上である場合に「完全に硬化された」と言われる。少なくとも90%の消費程度を得るのに必要とされる照射時間は、上記および以下で硬化時間と呼ばれる。
本発明の前駆物質は、完全に硬化すると、感圧接着剤に変わる。完全に硬化された本発明の前駆物質において、成分(i)〜(iv)それぞれの、オリゴマー化合物の(メタ)アクリレート基およびモノマー化合物のエチレン性不飽和基における不飽和C−C二重結合の消費程度は、少なくとも97%、さらに好ましくは少なくとも98.5%、特に好ましくは少なくとも99.5%である。
本発明による前駆物質は、異なる硬化法を用いることによって、化学線照射、特に好ましくは紫外線照射によりラジカル硬化することができる。
「2段階」または「クローズド・フェイス(closed−face)」硬化法とも呼ばれる第1の方法において、前駆物質は例えば、第1基材表面に塗布され、部分的に硬化される。この実施に対して、前駆物質にかけられる照射線量は、前駆物質を完全に効果するのに必要な線量のごく一部である。最初の部分硬化段階中の、化学線照射、さらに好ましくは紫外線照射の線量は、エチレン性不飽和基および(メタ)アクリル基それぞれのC−C二重結合の平均消費程度が、好ましくは約30〜80%、さらに好ましくは約50〜80%であるように選択されることが好ましい。
化学線照射、さらに好ましくは紫外線照射の線量は、部分硬化された前駆物質が巨視的コールドフロー挙動を示すようにそれぞれ選択される、エチレン性不飽和基または(メタ)アクリル基それぞれのC−C二重結合の消費程度から独立して決定される。コールドフローは、以下の実験セクションで指定される測定方法によって測定される。最初の照射線量は、23℃での3日間の停滞時間後に以下の試験セクションに記載の方法1に従って、その流動抵抗を測定した場合に、部分硬化された前駆物質が、放射線硬化性前駆物質の試料に対して、少なくとも20%、好ましくは少なくとも25%、特に好ましくは少なくとも30%の直径の変化(%)を示すように選択されることが好ましい。
最初の照射段階後、部分硬化された前駆物質を保持する第1基材に第2基材を付け、第2基材を第1基材と接触させてプレスすることが好ましい。続いて、更なる化学線照射および/または、特に紫外線照射に前駆物質をかけ、前駆物質を完全に硬化させる。
上述の2段階またはクローズド・フェイス硬化法において、代替方法として、感圧接着剤の前駆物質は、両方の基材の表面上に塗布することもできる。
クローズド・フェイス硬化法において、基材を共に組み合わせた後に、部分硬化された前駆物質をさらに硬化することができるように、基材の少なくとも1つは、硬化に使用される化学線照射、つまり特に紫外線照射に対して少なくとも部分的に透明である必要がある。化学線照射、特に紫外線照射の透明度は、基材それぞれの材料の吸光係数、基材の厚さ、分光組成および照射強度などの種々のパラメーターによって異なる。前駆物質が5分未満以内で、さらに好ましくは3分未満以内、特に好ましくは1分未満以内で完全に硬化されるように、これらのパラメーターおよび基材の少なくとも1つの材料が当業者によって選択されるだろう。少なくとも部分的に透明な基材を通過した後の化学線照射、特に紫外線照射の強度は、経験則に従って、当たっている照射の強度に対して、好ましくは少なくとも50%、さらに好ましくは少なくとも60%であることが観察された。
紫外線透過性基材として使用するのに適した材料としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル(ポリカーボネートを含む)、ポリアクリレート、ポリウレタンなどの紫外線透過性ポリマー材料およびガラスが挙げられる。
本発明のクローズド・フェイス硬化法において、I型光開始剤またはII型光開始剤/共開始剤系のどちらも使用することができ、I型光開始剤と、II型光開始剤/共開始剤系との組み合わせを使用することも可能である。I型光開始剤の使用が好ましい。
本発明のクローズド・フェイス硬化法は、高い静的剪断値および高いT剥離値によって特徴付けられる、高性能の接着結合を付与する傾向がある。感圧接着剤の接着のこれらの有利な特性は、基材を組み合わせ、前駆物質を部分的にのみ硬化させ、前駆物質が巨視的コールドフロー挙動を示し、その結果として良好な浸潤性(wet−out properties)が得られる、接着メカニズムによって支持され得ることが、本発明の発明者らによって推測される。
このように、本発明のクローズド・フェイス硬化法は、有利な特性を有する感圧接着剤の接着を提供し、かかる接着剤の前駆物質の光開始剤成分(v)の組成はあまり重要ではない。一方、組立品を形成する基材の少なくとも1つは、化学線照射、特に紫外線照射に対して少なくとも部分的に透明である必要がある。
「1段階」または「オープン・フェイス(open−face)」硬化法とも呼ばれる、本発明の前駆物質を硬化するための第2の方法では、前駆物質を第1段階で組立品の第1基材の表面に塗布し、それを化学線照射、好ましくは紫外線照射にかけることによって完全に硬化させて、感圧接着剤を提供する。第2段階において、次いで第1基材上の感圧接着剤の露出面に、第2基材を組み合わせる。
1段階またはオープン・フェイス硬化法では好ましくは、本発明の前駆物質の光開始剤成分(v)が、少なくとも1種類のI型光開始剤と、少なくとも1種類のII型光開始剤/共開始剤系のどちらも含むことが必要であることが、本発明の発明者らによって見出された。I型光開始剤化合物が前駆物質の光開始剤成分(v)に含まれない場合、好ましくない硬化時間が得られる。この場合には、得られた接着剤は、あまり有利ではない静的剪断強さの値を示す傾向もある。前駆物質の光開始剤成分(v)がいずれかのII型光開始剤および/またはいずれかの共開始剤化合物を含有しない場合に得られる接着結合は通常、実際のすべての要求条件を満たさない静的剪断および/またはT剥離強さを示す。
少なくとも1種類のI型光開始剤化合物および少なくとも1種類のII型光開始剤/共開始剤系を含有する本発明の前駆物質は、前駆物質が感圧接着剤に反応してかつ/または前駆物質が5分未満以内、さらに好ましくは3分未満以内、特に好ましくは1分未満以内に完全に硬化するように硬化させることができることが、本発明の発明者らによって見出された。このようにして得られた感圧接着剤は、有利な特性、特に静的剪断および/またはT剥離強さの有利な値を示す。
I型光開始剤の質量に対するII型光開始剤化合物の質量の比は、好ましくは0.1〜10、さらに好ましくは0.2〜4と様々である。
本発明のオープン・フェイス硬化法とクローズド・フェイス硬化法のどちらも周囲条件下、つまり非不活性条件下で実施することができることもまた有利である。
光開始剤成分(v)は、好ましくは1〜3種、さらに好ましくは1または2種のI型光開始剤化合物および/または、上述のように適用される硬化法に応じて、1〜3種、さらに好ましくは1または2種のII型光開始剤、および好ましくは適切な共開始剤を含む。成分(v)は、ラジカル光開始剤以外の光開始剤化合物を含有しないことが好ましい。
本発明の第1の好ましい実施形態において、前駆物質は、
・成分(i)の1種または複数種の化合物55〜70質量%、
・成分(ii)の1種または複数種の化合物20〜35質量%、
・有効量の光開始剤成分、
を含む。
第1の好ましい実施形態の完全に硬化された前駆物質は、特に引きはがし粘着力および粘着性の有利な値を示す。
本発明の第2の好ましい実施形態において、前駆物質は、
・成分(i)の1種または複数種の化合物40〜70質量%、
・成分(ii)の1種または複数種の化合物1〜10質量%、
・成分(iii)の1種または複数種の化合物15〜30質量%、
・有効量の光開始剤成分、
を含む。
第2の好ましい実施形態の完全に硬化された前駆物質は、特に向上した剪断性能を示す。
本発明の第3の好ましい実施形態において、前駆物質は、
・成分(i)の1種または複数種の化合物45〜65質量%、
・成分(ii)の1種または複数種の化合物1〜10質量%、
・TG<0℃の場合には、成分(iii)の1種または複数種の化合物15〜25質量%、TG>50℃の場合には、成分(iii)の1種または複数種の化合物1〜10質量%、
・有効量の光開始剤成分、を含み、
成分(ii)の質量と、TG>50℃の場合の成分(iii)の化合物の質量との合計は、前駆物質の質量に対して<15質量%である。
第3の好ましい実施形態の完全に硬化された前駆物質は、特に高温での向上した剪断性能およびステンレス鋼からの剪断接着破壊温度の有利な値を示す。
本発明の前駆物質は、(メタ)アクリレート官能性オリゴマー成分(i)および(ii)と、エチレン性不飽和モノマー成分(iii)および(iv)とを含み、化合物(iii)および(iv)は反応性希釈剤として見なすことができる。請求項1に記載の限界内で、これらの成分の量を変化させることによって、20℃および剪断速度100s-1にて動的粘度300〜15,000mPa・sを示すように、前駆物質の粘度を調整することが可能である。
この範囲内での動的粘度の調整によって、前駆物質に印刷適性が付与される。スクリーン印刷、フレキソ印刷,グラビア印刷、オフセット印刷またはタンポン印刷を含む、多種多様な印刷法を使用することができる。スクリーン印刷が好ましい。当業者であれば、特定の前駆物質の粘度値を考慮して、スクリーン印刷の場合には、例えば印刷スクリーンのメッシュサイズなどの印刷パラメーターを容易に調節することができる。
前駆物質の粘度はさらに、例えばロジンエステル、合成炭化水素およびテルピン樹脂を含む粘着付与剤および可塑剤などの、オリゴマーまたはポリマーそれぞれの非反応性添加剤を含ませることによって調節することができる。前駆物質の質量に対する1種または複数種の粘着付与剤の量は、50質量%まで、さらに好ましくは40質量%まで、特に好ましくは0.5〜35質量%であり得る。1つまたは複数の光活性化可能な基を含有する、オリゴマーまたはポリマーそれぞれの添加剤を含ませることも可能である。この種類のオリゴマーおよびポリマーそれぞれの添加剤は市販されており;本発明を制限することなく説明される例示的な添加剤は、以下の「実施例で用いられる材料」のセクション、「樹脂添加剤」のサブセクションで列挙されている。本発明において有用な、オリゴマーまたはポリマー添加剤はそれぞれ、少なくとも50℃の環球式軟化点を示すことが好ましい。ドイツ、ルートヴィヒスハーフェンのBASF社(BASF,Ludwigshafen,Germany)から市販のアクリルエステル樹脂のAC樹脂(AC Resin)258は、光活性化可能な基を含有する市販の樹脂の一例である。
本発明の前駆物質は、例えば消泡剤、熱安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、増粘剤、充填剤、顔料、染料、着色剤、連鎖移動剤およびチキソトロープ剤などの種々の添加剤を含むことができる。存在する場合には、かかる添加剤の量は、硬化すると得られる感圧接着剤の例えば粘度および/または特性など、前駆物質の特性が悪影響を受けないように選択される。
好ましい添加剤としては、印刷された前駆物質を消泡するのに必要な時間を減らすために、前駆物質の質量に対して、0.01〜10質量%、さらに好ましくは0.05〜5質量%の量で含まれる消泡剤が挙げられる。
その他の好ましい添加剤としては、例えば、親水性および/または疎水性それぞれのヒュームドシリカなどの充填剤が挙げられ、前駆物質の粘度を調整するために、前駆物質の質量に対して、0.1〜10質量%、さらに好ましくは0.5〜5質量%の量で添加される。
本発明の前駆物質は無溶剤型であり、つまり、例えばメタノール、アセトン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロナフタレン、シランまたはトルエンなどの不活性溶媒を本質的に含有しない。しかしながら、基材の湿潤を改善するために、前駆物質が、少量の1種または複数種のかかる不活性溶媒を前駆物質の質量に対して、好ましくは2質量%未満、さらに好ましくは1質量%未満含有することは好ましくはないが可能である。
1種または複数種の添加剤を含む任意の添加剤成分の量は、前駆物質の質量に対して、好ましくは0質量%〜20質量%、さらに好ましくは0.1〜15質量%である。
上記および以下で、質量%は、別段の指定がない限り、前駆物質の総質量に対するものである。成分(i)〜(v)(特定の配合物中にそれらが存在する程度まで)、および任意に添加剤または前駆物質の他の成分の質量%は合計100質量%となる。
ここで、本発明を制限することなく説明するための以下の実施例によって、本発明はさらに説明されるだろう。
この前に、実施例において使用される、いくつかの試験方法が記述されている。特に指定されていない場合には、硬化は、すべての実施例において周囲条件下にて行われる。
実施例で用いられる材料
反応性オリゴマー
モノアクリレート官能性ポリエステルウレタンアクリレートオリゴマー80質量%と、2−エチルヘキシルアクリレート20質量%との混合物として、スイス、チューリッヒのラーンAG社(Rahn AG,Zurich,Switzerland)からGENOMER 4188として市販されている、モノアクリレート官能性ポリエステルウレタンオリゴマー(Mw=8,000)。
ジアクリレート官能性ポリエステルウレタンアクリレート80質量%と、2−アクリル酸2−(((ブチルアミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122、以下参照)20質量%との混合物として、スイス、チューリッヒのラーンAG社(Rahn AG,Zurich,Switzerland)からGENOMER 4269として市販されている、ジアクリレート官能性ポリエステルウレタンオリゴマー(Mw=7,000)。
アクリル化オリゴアミン樹脂;ラーンAG(Rahn AG)社(スイス、チューリッヒ)からGENOMER 5275として市販されている、Esacure TZTと使用するのに適した共開始剤(Mw=10,000)。
反応性希釈材
EHA−2−エチルヘキシルアクリレート;相当するホモポリマーのTg、−53℃
Et−EtEA−グレイ・バレイ(Cray Valley)社(フランス、パリ(Paris,France))からサートマー(Sartomer)SR 256として市販されているエトキシ−エトキシエチルアクリレート;相当するホモポリマーのTg、−56℃、
HDDA−ヘキサンジオールジアクリレート
2−アクリル酸2−(((ブチルアミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル、ラーンAG(Rahn AG)社(スイス、チューリッヒ)からGENOMER 1122として市販されている;相当するホモポリマーのTg、+13℃
ACMO−ラーンAG(Rahn AG)社(スイス、チューリッヒ)から市販されているアクリロイルモルホリン;相当するホモポリマーのTg、+135℃
光開始剤
ラムベルティ・スパ(Lamberti SPA)社(イタリア、ガララーテ(Gallarate,Italy))からEsacureTZTとして市販されている、2,4,6,トリメチルベンゾフェノン80質量%およびベンゾフェノン20質量%を含む、2型光開始剤。
ラーンAG(Rahn AG)社(スイス、チューリッヒ)からGENOMER 5275として市販されている、アクリル化オリゴアミン樹脂(Mw=10,000);Esacure TZTに対する共開始剤。
ラムベルティ・スパ(Lamberti SPA)社(イタリア、ガララーテ)からEsacure KIP 100として市販されている、ポリ[2,ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパン−1−オン]70質量%および2,ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン30質量%を含む、1型光開始剤
樹脂添加剤
Regalite 7100−イーストマン・ケミカル社(Eastman Chemicals)(オランダ、ミドルバーグ(Middleburg,The Netherlands))から市販されている、環球式軟化点(ASTM E 28)100℃の部分水素化(70%)合成炭化水素。
Regalite 5100−イーストマン・ケミカル社(Eastman Chemicals)(オランダ、ミドルバーグ(Middleburg,The Netherlands))から市販されている、環球式軟化点(ASTM E 28)100℃の部分水素化(50%)合成炭化水素。
Regalite 9100−イーストマン・ケミカル社(Eastman Chemicals)(オランダ、ミドルバーグ(Middleburg,The Netherlands))から市販されている、環球式軟化点(ASTM E 28)100℃の部分水素化(90%)合成炭化水素。
Foral 105−イーストマン・ケミカル社(Eastman Chemicals)(オランダ、ミドルバーグ(Middleburg,The Netherlands))から市販されている、環球式軟化点(ASTM E 28)105℃のロジンエステル。
アクリルエステル樹脂−BASF社(ドイツ、ルートヴィヒスハーフェン(Ludwigshafen,Germany))からAC樹脂(AC Resin)258として市販されている、Tg約−39℃、K値48〜52(ISO 1628)を有する共重合アクリロキシベンゾフェノン誘導体。
他の添加剤
アエロジル(AEROSIL)200−デグサAG社(Degussa AG)(ドイツ、デュッセルドルフ(Duesseldorf,Germany))から市販されている、親水性ヒュームドシリカ。
アエロジル(AEROSIL)R972−デグサAG社(Degussa AG)(ドイツ、デュッセルドルフ(Duesseldorf,Germany))から市販されている、疎水性ヒュームドシリカ。
Byk 055−BYKケミ社(BYK Chemie GmbH)(ドイツ、ウェーゼル(Wesel,Germany))から市販されている、シリコーン非含有ポリマー消泡剤。
試験法
感圧接着剤の未硬化前駆物質について
粘度(動的)
ドイツ、カールスルーエのサーモ・ハッケ社(Thermo Haake,Karlsruhe,Germany)からRHEOSTRESS RS75として市販されている、円錐平板型粘度計を用いて、剪断速度の関数として、感圧接着剤の前駆物質の粘度を20℃で測定した。上昇スキャン(時間と共に増加する剪断速度)および下降スキャン(時間と共に低下する剪断速度)の両方について、剪断速度(s-1)の関数として、動的粘度を測定した。約(4.4s-1)s-1の時間にわたる剪断速度の増加(上昇)または低下(下降)の直線的スキャン速度を適用した。剪断速度100秒-1での粘度値を測定し、感圧接着剤の前駆物質の流動学的特性を評価した。上昇スキャンおよび下降スキャンについて得られた2つの曲線が異なる(チキソトロピー挙動)場合、剪断速度100秒-1での粘度値を上昇スキャンから求めた。
不飽和C−C二重結合の消費%
オリゴマー成分(i)および(ii)の(メタ)アクリレート官能基ならびにモノマー成分(iii)および(iv)のエチレン性不飽和基それぞれにおける不飽和C−C二重結合が硬化中に消費される程度を、フーリエ変換型赤外分光分析技術(FT IR)を用いて、時間の関数として測定した。モノマー成分(iii)、および任意に(iv)のエチレン性不飽和基のC−C二重結合から生じるシグナルは通常、オリゴマー成分(i)および任意に(ii)の(メタ)アクリル基のC−C二重結合から生じるシグナルを支配する。というのは、成分(i)および(ii)のオリゴマー化合物と比較して、成分(iii)および(iv)のモノマー化合物の幾何学的伸長が極めて小さいために、体積単位当たりのモノマー分子数(つまり、濃度)、したがって体積単位当たりのモノマーC−C二重結合の数が、体積単位当たりのオリゴマー分子の数、したがって体積単位当たりのオリゴマーC−C二重結合の数を明らかに超えるためである。したがって、通常は、モノマー成分(iii)、および任意に(iv)のエチレン性不飽和基のC−C二重結合から生じるシグナルの吸光度をモニターするのに十分である。FTIR測定では、厚さ30μmを有する前駆物質の層を使用した。
成分(iii)、および任意に(iv)のエチレン性不飽和基がアクリレート基である場合には、例えば、アクリレート基の不飽和C−C二重結合に起因し得るシグナルの吸光度を、約810cm-1にて時間の関数として測定することによって、消費の程度を測定することができる。
照射中に消滅した二重結合のパーセンテージとして、消費%を測定し、したがって照射前の値は0%とした。
例えば、メタクリル基、ビニルまたはアリル基などの他のエチレン性不飽和基を有する成分(iii)および(iv)においてモノマーを用いる場合、当業者は容易にこの方法を調節することができる。この場合には、モニターされるC−C二重結合のシグナルは、異なる波数にあるだろう。
前駆物質を完全に硬化することによって得られる感圧接着剤について
23℃でのT剥離
ナイフコーターを用いて、厚さ175μmのポリエステルフィルムに接着剤前駆物質を塗布して厚さ50μmの層を形成し、スクリーン印刷用インクの乾燥および硬化に通常用いられる、英国ノッティンガムのナトグラフ社(Natograph Ltd.,Nothingham,UK)から90−0220−T8型、ナトグラフ−UV乾燥機(Natograph Ltd−UV Dryer)として市販されている紫外線照射源を用いて硬化させた。デュポン(DuPont)社からメリネックス(Melinex)ST 726として市販されているポリエステルフィルムの両面をアクリレートプライマーで下塗りし、そのまま使用した。接着剤前駆物質の層上のエネルギー入射量は600mJ/cm2であり(別段の指定がない限り)、米国バージニア州スターリングのエレクトロニック・インスツルメンテーション・アンド・テクノロジー(EIT)社(Electronic Instrumentation and Technology(EIT) of Sterling VA/USA)からUVIMAP(商標)UM 365H Sとして市販されている、光測定装置を使用して測定された。次いで、感圧接着剤前駆物質の層を保持するポリエステルフィルムを、紫外線ランプ下にて、ライン速度10m/分で通過させた。ランプ下での試料の滞留時間は約2秒であり、前駆物質を完全に硬化させるのに十分であった。
次いで、硬化された感圧接着剤層が2つのポリエステル層の間にあるように、このように形成された感圧接着剤の層を、さらなるポリエステルフィルム(上記と同様のメリネックス(Melinex)ST 726)に積層した。
この構造物を23℃および相対湿度50%にて滞留時間24時間の間コンディショニングした。次いで、ASTM(アメリカ材料試験協会)法D1876−61Tに従って、ジョー分離(jaw separation)速度305mm/分で引張試験機を用いて、T−引きはがし粘着力試験を行った。2つのポリエステルシートを分離するのに必要な力をN/cmで記録した。
試験を3回繰り返し行い、得られた結果を平均した。
ABSからの180度剥離
23℃でのT剥離試験法の下で上述されているように、感圧接着剤前駆物質をポリエステルフィルムに塗布し、完全に硬化させた。FINAT試験法No.1(FINAT=Federation International des Fabricants et Transformateurs d’Adhesifs et Thermocollants sur Papiers et autres Supports,The Hague,Netherland)に従って、24時間の滞留時間後、試料を試験した。
この試験において要求されるガラス試験基材ではなく、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)ターポリマーを含有する試験プレートを用いた。結果をN/cmで記録した。試験を3回繰り返し、その結果を平均した。
ABSからの静的剪断(23℃)
FINAT試験法8(1995)に従って、24時間の滞留時間後、静的剪断試験を行った。
上記のT剥離試験法の下で記述されているように、175μmの厚さを有するポリエステルフィルム(デュポン社(DuPont)からのメリネックス(Melinex)ST 726)上に厚さ50μmの層として、前駆物質をコーティングし、完全に硬化させた。
次いで、このようにして作製された接着テープを、接着領域が2.54cm×1.27cmになるように、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)試験パネル(その方法により要求されているガラスの代わりに)に(2kgのローラーを使用して)積層した。その接着テープに荷重1kgをかけ、接着剤層破損(bond failure)までの時間を分で記録した。
試験を繰り返し、2つの結果を平均した。
ステンレス鋼からの剪断接着破壊温度(Shear Adhesion Failure Temperature)(SAFT)
23℃での静的剪断で上述されているように、剪断接着破壊温度試験のための試料を作製した。試験基材はステンレス鋼であり(その方法により要求されるガラスではなく)、荷重500gを用いた。2.54cm×1.27cmの接着領域を用いた。試料および重り500gを有する剪断ステーションを、プログラム可能な温度変化を有する強制空気オーブン内に入れた。
オーブンを25℃で10分間維持し、次いで速度0.5℃/分で温度120℃に加熱し、全加熱時間は3時間10分であった。接着結合が破損し、重りが落ちた時間を分で記録した。試験を繰り返し、2つの結果を平均した。
剪断接着破壊温度を以下の式を用いて計算した。
SAFT(℃)=0.5℃(t−10)+25℃
ポリケン(Polyken)(商標)プローブタック試験
接着剤前駆物質をポリエステルフィルム上にコーティングし、実施例1に記載の紫外線源からの紫外線照射量600mJ/cm2を用いて1段階プロセスにおいて完全に硬化させた。
このように作製された硬化接着剤層を、具体的には、試験法ASTM D14「反転プローブ機械を用いた、接着剤の感圧粘着性(Pressure Sensitive Tack of Adhesives Using an Inverted Probe Machine)」における、ポリケン(Polyken)(商標)プローブタック試験(概して、ASTM Spec.Publ.360(1963)に記載されている)にかけた。
0.2Nの力を用いて、直径5mmの磨きステンレス鋼プローブを試料表面と1秒間接触させた。プローブを試料表面から速度1cm/sで除去するのに必要な力をグラムで記録した。試験を2回繰り返し、3つの結果を平均した。
部分硬化された前駆物質(クローズド・フェイスまたは2段階法の段階1で得られる)について
コールドフロー(流動抵抗)
厚さ50μmを有する本発明の感圧接着剤前駆物質の層を剥離ライナー上にコーティングし、前駆物質を完全に硬化するのには不十分な化学線照射、または好ましくは紫外線照射の線量を用いて、一部硬化させた。次いで、一部硬化された前駆物質の層上に、第2剥離ライナーを積層した。
2つの剥離ライナーによって覆われた、一部硬化された前駆物質の直径48mm円形クーポン(coupon)を打抜き、基材の平面上に置いた。
剥離ライナー間の一部硬化された前駆物質の層のクーポン上に、重り500gを120℃で2時間置いた。次いで、前記クーポンの直径の変化%として、コールドフローを測定した。
実施例1〜5
アクリレート官能性オリゴマー材料を、市販されている混合物GENOMER 4188およびGENOMER 4269の形でガラス容器内で合わせ、30分間混合した。残りの材料を添加し、得られた混合物をさらに1時間攪拌した。表1においてそれぞれ示される、モノおよびジアクリレート官能性オリゴマーの量は、GENOMER 4188または4269それぞれの量から計算した。同様に、GENOMER 4188および4269それぞれに含まれる、モノマーEHAおよび2−アクリル酸2−(((アクリル−アミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122)の量は、かかるモノマーに対して示されるそれぞれの量で含まれる。
粘度の測定は、試験法の欄で説明した動的粘度を決定するための円錐平板法(cone and plate method)に従って、感圧接着剤の未硬化前駆物質で行った。粘度測定の結果を表1に示す。
ノッチ付きバーコーターを用いて、厚さ175μmのポリエステルフィルム(デュポン社(DuPont)からメリネックス(Melinex)ST 726として市販されているポリエチレンテレフタレートまたはPET)に感圧接着剤前駆物質をコーティングし、厚さ約50μmを有する前駆物質の層を形成した。次いで、英国ノッティンガムのナトグラフ社(Natograph Ltd.,Nothingham,UK)から90−0220−T8型、ナトグラフ−UV乾燥機(Natograph Ltd−UV Dryer)として市販されているUV乾燥機を用いて、その前駆物質層を重合し、完全に硬化させた。接着剤前駆物質層上のエネルギー入射量は600mJ/cm2であり(別段の指定がない限り)、米国バージニア州スターリングのエレクトロニック・インスツルメンテーション・アンド・テクノロジー(EIT)社(Electrionic Instrumentation and Technology(EIT) of Sterling VA/USA)からUVIMAP(商標)UM 365H Sとして市販されている、光測定装置を使用して測定された。
試験法の欄でそれぞれ説明したT剥離および静的剪断モードの両方において、感圧接着剤の硬化層を試験した。試験の結果を表4に示す。
実施例6および7
ヒュームドシリカを接着剤前駆物質に添加したことを除いては、実施例1〜5で用いられているのと同じ方法によって、表1に示される化学組成を有する接着剤前駆物質を調製し、コーティングし、完全に硬化させた。ヒュームドシリカを添加することによって、実施例1(表1)と比較して、未硬化接着剤前駆物質の粘度が増大し、より厚い接着剤コーティングを形成することが可能となった。表1にそれぞれ示される、モノおよびジアクリレート官能性オリゴマーの量は、GENOMER 4188または4269のそれぞれの量から計算された。同様に、GENOMER 4188および4269それぞれに含有される、モノマーEHAおよび2−アクリル酸2−(((アクリル−アミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122)の量は、かかるモノマーに対して示されるそれぞれの量に含まれる。
実施例6〜7の前駆物質から製造された硬化感圧接着剤層の特性を表4に示す。
Figure 0004624784
実施例8〜11
4種類の粘着付与樹脂をそれぞれ用いて、表2に示す接着剤前駆物質組成物を調製した。選択された粘着付与樹脂は、接着剤前駆物質の重合を妨げず、完全に硬化させると、表4に示すように、良好な剪断特性と共にわずかに向上した粘着性を有する感圧接着剤が得られた。表2にそれぞれ示される、モノおよびジアクリレート官能性オリゴマーの量は、GENOMER 4188または4269のそれぞれの量から計算された。同様に、GENOMER 4188および4269それぞれに含有される、モノマーEHAおよび2−アクリル酸2−(((アクリル−アミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122)の量は、かかるモノマーに対して示されるそれぞれの量に含まれる。
実施例1〜5に記載の手順に従って、その接着剤前駆物質を厚さ50μmでポリエステルフィルム上にコーティングし、完全に硬化させた。
Figure 0004624784
実施例12〜13
BASF社(ドイツ、ルートヴィヒスハーフェン(Ludwigshafen,Germany))からAC樹脂(AC Resin)258として市販されている、共重合アクリルオキシベンゾフェノン誘導体を含むアクリルエステル樹脂(Tg−39℃、K値48〜52(ISO 1628に従って測定された))を含有する2種類の接着剤前駆物質を表3に示す化学組成に従って調製した。表3にそれぞれ示される、モノおよびジアクリレート官能性オリゴマーの量は、GENOMER 4188または4269のそれぞれの量から計算された。同様に、GENOMER 4188および4269それぞれに含有される、モノマーEHAおよび2−アクリル酸2−(((アクリル−アミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122)の量は、かかるモノマーに対して示されるそれぞれの量に含まれる。
実施例1〜5に記載の手順に従って、その接着剤前駆物質を厚さ50μmでポリエステルフィルム上にコーティングし、完全に硬化させた。
次いで、T剥離および静的剪断試験法をそれぞれ用いて、感圧接着剤を試験した。その結果を表4に示す。
Figure 0004624784
Figure 0004624784
比較例1〜3
比較例1〜3によって、本発明の前駆物質においてI型およびII型光開始剤のうちの一方のみを使用した硬化を示す。実施例1〜5に記載の手順に従って、接着剤前駆物質を厚さ50μmでポリエステルフィルム上にコーティングし、硬化させた;比較例1の前駆物質が完全に硬化するように(照射時間約2秒)、紫外線照射の線量を選択した。同じ放射線量を以下の比較例2および3、ならびに実施例14で適用した。
化学組成を表5に示し、試験結果を表6に示す。表5にそれぞれ示される、モノおよびジアクリレート官能性オリゴマーの量は、GENOMER 4188または4269のそれぞれの量から計算された。同様に、GENOMER 4188および4269それぞれに含有される、モノマーEHAおよび2−アクリル酸2−(((アクリル−アミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122)の量は、かかるモノマーに対して示されるそれぞれの量に含まれる。
Esacure KIP 100(I型光開始剤)は使用したが、II型光開始剤のEsacure TZTと共開始剤GENOMER 5275のどちらも使用せず、比較例1を調製した。この実施例は完全に硬化され、不飽和C−C二重結合の消費程度約100%を示したが、静的剪断値において反映される接着剤の凝集強さは低かった。
II型光開始剤のEsacure TZTは使用したが、I型光開始剤のKIP 100と開始剤GENOMER 5275のどちらも使用せず、比較例2を調製した。比較例1で用いられる紫外線照射の線量を適用した場合、アクリレート基におけるC−C二重結合の消費程度はわずか約53%であった。
GENOMER 5275と組み合わせてII型光開始剤Esacure TZTを使用したが、I型光開始剤KIP 100を使用せず、比較例3を調製した。比較例1で用いられる紫外線照射の線量を適用した場合、アクリレート基におけるC−C二重結合の消費程度はわずか約53%であった。
実施例14
実施例14によって、接着剤前駆物質において共開始剤として作用するアクリル化オリゴアミン樹脂(GE 5275)(表5)と組み合わせて、I型およびII型光開始剤の両方を用いた効果を示した。表5にそれぞれ示される、モノおよびジアクリレート官能性オリゴマーの量は、GENOMER 4188または4269のそれぞれの量から計算された。同様に、GENOMER 4188および4269それぞれに含有される、モノマーEHAおよび2−アクリル酸2−(((アクリル−アミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122)の量は、かかるモノマーに対して示されるそれぞれの量に含まれる。
比較例1〜3で用いられる紫外線照射の線量を適用した場合、前駆物質のアクリレート官能基におけるC−C二重結合の消費程度は約100%であった。得られた感圧接着剤は、T剥離強さおよび静的剪断値それぞれについて有利な値も示す(表6)。
Figure 0004624784
Figure 0004624784
実施例15〜17および比較例4〜5
実施例15〜17によって、表7に示される本発明のその他の組成物を示す。表7にそれぞれ示される、モノおよびジアクリレート官能性オリゴマーの量は、GENOMER 4188または4269のそれぞれの量から計算された。同様に、GENOMER 4188および4269それぞれに含有される、モノマーEHAおよび2−アクリル酸2−(((アクリル−アミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122)の量は、かかるモノマーに対して示されるそれぞれの量に含まれる。
高レベルのジアクリレート官能性ポリエステルウレタンオリゴマー化合物を用いて、比較例4および5の接着剤前駆物質を調製した。比較例4〜5の化学組成を表7に示す。実施例1〜5に記載の手順に従って、接着剤前駆物質を厚さ50μmでポリエステルフィルム上にコーティングし、硬化させた。
試験結果(表8)から、高レベルのアクリレート二官能性ポリエステルウレタンオリゴマー化合物は、得られた接着剤のT剥離強さ、特に静的剪断値を下げる傾向があることが示されている。これは、高い量のジアクリレート官能性ポリエステルウレタンオリゴマー化合物から得られる架橋密度が高いためであると推測される。架橋密度が高いと、前駆物質を硬化することによって得られるポリマーの粘着性が、かかるポリマーがもはや感圧接着剤ではないポイントまで低下する傾向もある。
Figure 0004624784
Figure 0004624784
実施例18〜19
実施例18〜19は、ジアクリレート官能性オリゴマーが存在しない、表9に示される本発明の前駆物質組成物をさらに示す。表9に示されるモノアクリレート官能性オリゴマーの量は、GENOMER 4188の量から計算された。同様に、GENOMER 4188に含有される、モノマーEHAおよび2−アクリル酸2−(((アクリル−アミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122)の量は、かかるモノマーに対して示されるそれぞれの量に含まれる。実施例1〜5に記載の手順に従って、接着剤前駆物質を厚さ50μmでポリエステルフィルム上にコーティングし、完全に硬化させた。
周囲条件下にて、オープン・フェイス法に従って前駆物質を紫外線に暴露することによって製造された重合感圧接着剤についての試験結果を表10に示す。
Figure 0004624784
Figure 0004624784
実施例20
一連の実験を行って、感圧接着剤前駆物質の重合および硬化に対する照射時間および/または照射線量の影響を示した。実施例2の化学組成をこれらの実施例で用い、前駆物質のアクリレート基の不飽和C−C二重結合の消費を時間の関数として測定することによって、効果をモニターした。
上記の実施例1〜5に記載の装置を使用して、感圧接着剤前駆物質を紫外線照射にかけた。
次いで、得られた接着剤の特性を、T剥離および23℃での静的剪断(ABS)の両方によって測定した。その試験結果を表11に示し、最初の実験(わずか0.7秒の紫外線照射時間での)によって、接着剤前駆物質は、接着結合に必要な凝集強さを得るのに十分に重合または架橋しないことが示された。
実施例2の前駆物質は約2秒の硬化時間を示す。
Figure 0004624784
実施例21〜24
低いレベルの高Tgモノマー、アクリロイルモルホリン(ACMO)を含有する、本発明のその他の実施例を調製した。実施例21〜24の化学組成を表12に示す。表12にそれぞれ示される、モノおよびジアクリレート官能性オリゴマーの量は、GENOMER 4188または4269のそれぞれの量から計算された。同様に、GENOMER 4188および4269それぞれに含有される、モノマーEHAおよび2−アクリル酸2−(((アクリル−アミノ)カルボニル)オキシ)エチルエステル(=GENOMER 1122)の量は、かかるモノマーに対して示されるそれぞれの量に含まれる。
最初に前駆物質を調製し、ポリエステルフィルム基材(PET、メリネックス(Melinex)ST 726)に厚さ50μmで塗布し、照射線量200mJ/cm2が得られるように、実施例1〜5に記載の紫外線硬化装置を用いて、クローズド・フェイス法または2段階法に従って一部硬化させた。次いで、一部硬化された接着剤層を保持するポリエステルフィルム基材を第2基材(メリネックス(Melinex)ST 726ポリエチレンテレフタレートフィルム)に組み合わせ、次いで、透明なポリエステルフィルムの一方を通って接着剤層に到達する、紫外線照射線量800mJ/cm2で硬化させ、その結果、前駆物質は完全に硬化し、感圧接着剤に変換された。
2つのポリエステルフィルム基材の間にある、得られた接着結合の特性をT剥離、静的剪断および剪断接着破壊温度(SAFT)試験法それぞれによって評価し、その試験結果を表13に示す。
このように、実施例21〜24で適用された硬化法はクローズド・フェイス硬化法であった。
Figure 0004624784
Figure 0004624784
実施例25〜26
工業用スクリーン印刷装置および紫外線硬化装置を使用して、本発明の感圧接着剤前駆物質を基材に適用することによって、実施例25〜26を行った。
実施例1および19それぞれで上述されている接着剤前駆物質を、Thieme GmbH & Co.KG(ドイツ、テニンゲン(Teningen,Germany))から市販の800mm×800mmの165メッシュスクリーンを有するフラットスクリーン印刷装置を使用して、ポリエステルフィルム(メリネックス(Melinex)ST 726)に塗布した。
接着剤前駆物質に適用される総紫外線エネルギー600mJ/cm2をもたらすライン速度2.9m/分で、2つの紫外線ランプ(スウェーデン、ストックホルム(Stockholm,Sweden)のSvecia Screenprinting ABからSVECIA SUVDとして市販されている)を使用して、オープン・フェイス法に従って1段階で硬化を行った。これらの条件下にて、前駆物質は完全に硬化し、感圧接着剤に変換された。
Figure 0004624784
Figure 0004624784
実施例27
試験法(Test Method)の下で上述されている円錐平板法を用いて、実施例19で上述される接着剤前駆物質粘度を剪断速度の関数として測定した。その結果を以下の図1に示す。上昇スキャン(時間と共に増加する剪断速度、上の曲線)および下降スキャン(時間と共に低下する剪断速度、下の曲線)のトレースが一致しないことから、前駆物質はチキソトロピー挙動を示すことが認められた。これは、比較的高い分子量のAC樹脂(AC Resin)258が存在するためであると推測される。剪断速度100s-1での動的粘度は、上昇スキャン(上の曲線)から求めた。
Figure 0004624784
剪断速度の関数として、実施例19の前駆物質の動的粘度を示す図であり、それぞれ、上の曲線は上昇スキャンを表し(時間と共に剪断速度が増加する)、下の曲線は下降スキャンを表す(時間と共に剪断速度が減少する)。

Claims (1)

  1. (i)1種または複数種の一官能性オリゴマー化合物を30〜75質量%、
    (ii)1種または複数種のポリ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物を0〜15質量%、
    (iii)1つのエチレン性不飽和基を含有する1種または複数種の紫外線硬化性モノマー化合物を5〜45質量%、
    (iv)2つ以上のエチレン性不飽和基を含有する1種または複数種の紫外線硬化性モノマー化合物を0〜5質量%、および
    (v)有効量の1種または複数種のラジカル光開始剤、
    を含む、フリーラジカル放射線硬化性、無溶剤型および印刷可能な感圧接着剤の前駆物質であって、
    前記一官能性オリゴマー化合物はモノ(メタ)アクリレート官能性オリゴマー化合物であり、それらオリゴマー化合物のうちの少なくとも1種類は少なくとも1つのウレタン結合を含有し、
    当該前駆物質の質量に対する質量%である上記百分率が、当該前駆物質が20℃および剪断速度100s-1にて動的粘度300〜15,000mPa・sを有するように選択され、成分(iii)および(iv)の紫外線硬化性モノマーが、前記前駆物質の質量に対して40重量%までの量の、少なくとも1種類の紫外線硬化性モノマー化合物であって、当該紫外線硬化性モノマー化合物のホモポリマーは0℃未満のガラス転移温度Tgを有する少なくとも1種類の紫外線硬化性モノマー化合物を含む、感圧接着剤前駆物質。
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