JP5475691B2 - 一時的に再配置可能な感圧性接着剤配合物 - Google Patents

一時的に再配置可能な感圧性接着剤配合物 Download PDF

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Description

本開示は、接着剤組成物に関する。詳細には、本開示は、感圧性接着剤組成物、かかる接着剤の使用方法、及びこの接着剤を使用して調製される光学物品などの物品に関する。
感圧性接着剤には、重要な商業的用途がある。感圧性接着剤における光学的用途は、特に透明度及び安定度に対して特定の要求を有する。光学的用途に有用な接着剤は、光学的に透明でなければならず、この接着剤が使用される製品の耐用期間においてその透明度を維持しなくてはならない。接着剤は、相当量の透明度を失うことなく、光学素子の製造中及びかかる素子の使用中に存在する条件に耐えなければならない。この特性は、接着剤がそれ自身安定していること、並びに光学素子又は光学製品における他の素子と共に使用される際に安定性及び適合性をも有することを包含する。
光学素子には、接着剤によって合わせて結合される要素が含まれる。例えば、接着剤は、材料とポリエステルなどの高分子材料とを結合するため、材料と硬質ポリカーボネートポリメチルメタクリレート、又はガラスなどの硬質材料とを結合するため、材料と偏光層とを結合するためなどに使用される。
多くの場合、光学素子におけるこれらの要素のいずれもが、安定度、透明度、結合強度、又は同じ光学素子における接着剤の他の性能特性に悪影響を及ぼす危険性がある。例えば、ポリカーボネートは、熱及び湿度などの環境条件の変化によってガス放出することが知られており、ポリカーボネートと光学素子の他の層との間の接着剤結合において発泡又は部分的若しくは完全な層間剥離をもたらす。発泡及び層間剥離は、ガス放出層が水蒸気透過率の低い他の層又は積層体と結合する際、特によく見られる。発泡及び層間剥離は、光学素子の透明度及び一体性に影響を及ぼす可能性があり、避けるべきである。
したがって、これら及び他の設定において、接着剤は、使用中に安定しており、層間剥離せず、発泡せず、透明度又は一体性を失わないことが好ましい。
ガス放出基材に積層される際に層間剥離及び発泡をもたらしにくく、積層体上で一時的に再配置可能でもある光学的に透明な感圧性接着剤が望ましい。一時的に再配置可能であることで、光学物品の組み立てが容易になり、ガス放出しにくいことによって、光学物品の可使時間を長くすることが可能となる。積層体において欠陥が検出された場合に物品の組み立て中に容易に取り外して再配置することができるために、一時的に再配置可能な感圧性接着剤は望ましい。このような場合、再配置性とは、接着剤層を少なくとも部分的に取り外して再積層することを意味し得るか、接着剤層を完全に取り外して破棄し、新しい接着剤層で再積層することを意味し得る。
本開示は、大部分をシリコーン変性感圧性接着剤成分が占める配合物を含む接着剤組成物を含み、このシリコーン変性感圧性接着剤は、酸性モノマー又は塩基性モノマーと、(メタ)アクリルモノマー又はビニルモノマーと、シリコーンマクロマーとの反応生成物である共重合体を含む。酸性官能基又は塩基性官能基及び架橋剤を含む高Tgポリマーも接着剤組成物に含まれる。シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び高Tgポリマーの官能基は、混合の際に酸−塩基相互作用を生じ、組成物は感圧性接着剤である。
酸性官能基又は塩基性官能基を有する少なくとも1つのポリマーを含むシリコーン変性感圧性接着剤成分が大部分を占め、酸性官能基又は塩基性官能基を含む高Tgポリマーと、架橋剤との混合物を含む接着剤組成物でコーティングされた多層アセンブリも開示される。シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び高Tgポリマーの官能基は、混合の際に酸−塩基相互作用を生じ、接着剤組成物は、少なくとも2つの層を合わせて結合する光学的に透明な感圧性接着剤である。
多層物品を調製する方法も開示され、この方法は、酸性官能基又は塩基性官能基を有する少なくとも1つのポリマーを含むシリコーン変性感圧性接着剤成分が大部分を占め、酸性官能基又は塩基性官能基を含む高Tgポリマーと、架橋剤との混合物を含む接着剤組成物を基材にコーティングする工程を含む。シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び高Tgポリマーの官能基は、混合の際に酸−塩基相互作用を生じ、組成物は感圧性接着剤である。いくつかの実施形態では、方法は、接着剤がコーティングされた基材を第2基材に積層する工程も含む。方法は、接着剤がコーティングされた基材を第2基材に再配置する工程も含み得る。
光学的に透明な感圧性接着剤配合物は、積層体上で一時的に再配置可能であること、この光学的に透明な接着剤が積層される物品がガス放出基材を有する物品であっても、その耐用期間にわたって光学的な透明度を維持することの双方が可能であるものとして提供される。2つの要望(一時的な再配置性、すなわち初期の接着強度は低いが、ガス放出基材に積層される際に層間剥離及び発泡をもたらしにくいほどに接着強度が高い)は相反するために、これは特に難しい。光学的に透明な感圧性接着剤配合物は、これらの相反する要望を満たすことができるように提供される。
光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤配合物は、大部分をシリコーン変性感圧性接着剤成分で占め、高Tgポリマーと架橋剤とを含む組成物と相溶性がある。光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤は、接着剤組成物の層の露出面の初期の接着度を低くさせる側枝ポリシロキサングラフトを有する共重合体を含む。しかしながら、適用の際、側枝ポリシロキサングラフトは、層本体に移動すると思われ、接着表面には強力な接着結合を形成する接着性がもたらされる。したがって、感圧性接着剤の最大接着強度(被着結合)を妨げることなく、感圧性接着剤のコーティングを担持する物品が一時的に再配置可能であるように、感圧性接着剤組成物の一時的な化学的表面改質が実施される。いくつかの実施形態では、以下の実施例の項目で記載される180°剥離接着性試験によって測定される初期接着性は、0.1N/dmを超えるが5N/dm未満であるか、0.1〜3.0N/dmであるか、更には0.1〜1.0N/dmである。いくつかの実施形態では、24時間経過後の接着性(すなわち、接着剤又は接着剤物品を周囲条件下で24時間基材に積層する)は、以下の実施例の項目で記載される180°剥離接着性試験によって測定され、50N/dmを超えるが100N/dm未満であるか、50〜80N/dmであるか、更には50〜70N/dmである。
別途記載のない限り、「光学的に透明」は、可視光スペクトル(約400〜約700nm)の少なくとも一部分にわたって高い光透過性を有し、低い曇価を呈する、接着剤又は物品を指す。光学的に透明な材料は、多くの場合、400〜700nmの波長帯において、少なくとも約90%の視感透過率及び約2%未満の曇価を有する。視感透過率及び曇価の双方は、例えば、ASTM−D 1003−95の方法を使用して決定することができる。
本明細書で使用するとき、「一時的に再配置可能」とは、接着性能を実質的に失うことなく基材に接着し、基材から取り外される能力を指す。しかしながら、時間と共に接着剤の結合強度は上がる。これは、接着性能を実質的に失わずに、接着剤が時間と共に過度の接着力の上昇を示さない、基材に繰り返し接着して取り外される能力を指す「再配置可能」である接着剤とは対照的である。
本明細書で使用するとき、「シリコーン変性」とは、シリコーンマクロマーを含有するポリマーを含有する感圧性接着剤を指す。マクロマーは、高分子モノマーである。用語「シリコーン」又は「シロキサン」は互換的に用いられ、ジアルキル又はジアリールシロキサン(−SiRO−)反復単位を有する単位を指す。
本明細書で使用するとき、「相溶性がある」とは、接着剤組成物を構成する材料が安定した多相モルホロジーを形成し、この相は、材料のガラス転移温度(Tg)以上の温度における経年変化の際に著しく凝結しないか、及び/又は寸法が増加しないことを意味する。
本明細書で使用するとき、「高Tgポリマー」とは、感圧性接着剤を形成するのに使用されるポリマーよりもガラス転移温度が高い(例えば、典型的には20℃を超える温度)ポリマーを意味する。
本明細書で使用される用語「接着剤」は、2つの被着体を合わせて接着するのに有用な高分子組成物を指す。接着剤の一例は、感圧性接着剤である。
感圧性接着剤は、当業者には、(1)攻撃的及び永久的粘着力、(2)指圧以下の圧力による接着力、(3)被着体を保持する十分な能力、及び(4)被着体からきれいに取り外すのに十分な貼着強度、を含む特性を有することが周知である。感圧性接着剤としてよく機能を果たすことが分かっている材料は、粘着力、剥離接着力、及びせん断保持力の望ましいバランスをもたらすのに必要な粘弾性を示すように設計され配合されたポリマーを含む。
「ポリマー」とは、同じであっても同じでなくてもよい、少なくとも5つの反復モノマー単位を有する高分子材料を指す。本明細書で使用するとき、用語「ポリマー」には、ホモポリマー及び共重合体が包含される。
用語「重量%(weight %)」、「重量%(wt %)」及び「重量%(% by weight)」は互換的に用いられ、総組成物の重量に対する成分の重量を指す。したがって、成分が30重量%を有する場合、100重量部の組成物の総重量に対して30重量部の成分が存在することを示している。
シリコーン変性感圧性接着剤成分と高Tgポリマーとは、相溶化スキームを使用して相溶化される。本明細書で使用するとき、用語「相溶化スキーム」とは、シリコーン変性感圧性接着剤成分と高Tgポリマーを、それらの界面での相互作用させて変性することで互いに相溶化する方法を指す。相溶化スキームには、2つの材料間で酸−塩基相互作用が存在する方法で、シリコーン変性感圧性接着剤及び高Tgポリマーにおいて少なくとも1つのポリマーを官能化する工程が含まれる。ポリマー間に存在する酸−塩基相互作用は、ルイス酸−塩基型の相互作用として記載され得る。ルイス酸−塩基相互作用は、一方の化学要素が電子受容体(酸)であり、もう一方が電子供与体(塩基)であることが求められる。電子供与体は、非共有の電子対を提供し、電子受容体はその追加された非共有電子対を取り込んで1つの軌道系を充足することができる。以下の一般式は、ルイス酸−塩基相互作用を説明する:
A(酸)+:B(塩基)→A:B(酸−塩基複合物)
シリコーン変性感圧性接着剤におけるポリマーと高Tgポリマーとの間の酸−塩基相互作用によって、それらの界面張力が減少し、それによって分散相の粒径及び多相モルホロジーの安定性の減少が引き起こされる。材料間の界面張力は、高Tgポリマーのドメインサイズを減少させる。いくつかの実施形態では、特に光学的用途に用いられるものにおいて、シリコーン変性感圧性接着剤中に分散する高Tgポリマーのドメインサイズは、光学的透明度をもたらす光の波長未満である。いくつかの実施形態では、高Tgポリマーのドメインサイズは100ナノメートル未満である。他の実施形態では、高Tgポリマーのドメインサイズは50ナノメートル未満である。
相溶化スキームは、それぞれのポリマーにおける特定の官能基と独立している。つまり、シリコーン変性感圧性接着剤成分若しくは高Tgポリマーのいずれかが、酸性官能基又は塩基性官能基を含有することができる。例えば、シリコーン変性感圧性接着剤成分中の酸官能化ポリマーを、塩基官能化高Tgポリマーと組み合わせることができる。あるいは、シリコーン変性感圧性接着剤成分の塩基官能化ポリマーを、酸官能化高Tgポリマーと組み合わせることができる。
アクリレートモノマー及びメタクリレートモノマーは、本明細書中でまとめて「(メタ)アクリレート」モノマーと呼ばれる。(メタ)アクリレートポリマーは共重合体であり、例えば、ビニル不飽和モノマーのような、(メタ)アクリレートモノマーではない他のモノマーと任意で組み合わせられ得る。
本明細書で使用するとき、「酸性共重合体」は、少なくとも1つの酸性モノマー及び少なくとも1つの非酸性共重合性モノマー(すなわち、塩基で滴定することができないモノマー)から誘導されるポリマーである。1つの実施形態では、少なくとも1つの共重合性モノマーは、アルキル(メタ)アクリレートモノマーなどの(メタ)アクリレートモノマーである。酸性共重合体は、生じる共重合体が更に塩基と滴定できる限り、ビニルモノマー及び塩基性モノマーなどの他の共重合性モノマーから任意で誘導され得る。したがって、通常、酸性共重合体を調製するのに、塩基性モノマーよりも酸性モノマーの方がより多く使用される。
「塩基性共重合体」は、少なくとも1つの塩基性モノマー及び少なくとも1つの非塩基性重合性モノマー(すなわち、酸で滴定することができないモノマー)から誘導されるポリマーである。他のモノマーは、塩基性共重合体が塩基性度を保持できる限り(すなわち、更に酸で滴定ができる)、塩基性モノマー(例えば、酸性モノマー、ビニルモノマー、及び(メタ)アクリレートモノマー)で重合することができる。1つの実施形態では、少なくとも1つの共重合性モノマーは、アルキル(メタ)アクリレートモノマーなどの(メタ)アクリレートモノマーである。
光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤配合物は、大部分をシリコーン変性感圧性接着剤成分で占め、高Tgポリマー及び架橋剤を含む組成物と相溶性がある。接着剤組成物のシリコーン変性感圧性接着剤成分には、シリコーンマクロマーを含有する酸性共重合体若しくは塩基性共重合体のいずれかが含まれる。
典型的には、シリコーン変性感圧性接着剤成分は、酸性モノマー若しくは塩基性モノマーのいずれか、重合性モノマー及びシリコーンマクロマーを含有する共重合体である。酸性モノマー又は塩基性モノマーによって、共重合体の官能基(酸性官能基若しくは塩基性官能基のいずれか)が確定され、重合性モノマーは、共重合体の特性(Tg、レオロジーなど)を調整するのに使用され、シリコーンマクロマーによって、再配置性がもたらされる。
いくつかの実施形態では、シリコーン変性感圧性接着剤成分は、(メタ)アクリレート共重合体である。(メタ)アクリレート共重合体は、アクリレート、メタクリレート並びに他のビニル官能性モノマー及びマクロマーを含有し得る。
シリコーン変性感圧性接着剤成分が酸性(メタ)アクリレート共重合体である際、この共重合体は、典型的には、約2重量%〜約30重量%、又は約2重量%〜約15重量%の重合性酸性モノマーを含む酸性モノマーから誘導される。一般に、酸性共重合体を調製する際に使用される酸性モノマーの割合が増加すると、結果として得られる接着の貼着強度が増大する。酸性モノマーの割合は、通常、相溶化された配合物に存在する酸性共重合体の割合に応じて調節される。
有用な酸性モノマーとしては、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和スルホン酸、エチレン性不飽和ホスホン酸、及びこれらの混合物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。このような化合物の例として、アクリル酸、メタクリル酸、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、β−カルボキシエチルアクリレート、2−スルホエチルメタクリレート、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルホスホン酸など、及びこれらの混合物から選択されたものが挙げられる。入手しやすいため、典型的には、エチレン性不飽和カルボン酸が使用される。
同様に、シリコーン変性感圧性接着剤成分が塩基性(メタ)アクリレート共重合体である際、この共重合体は、典型的には、約2重量%〜約50重量%、又は約5重量%〜約30重量%の重合性塩基性モノマーを含む塩基性モノマーから誘導される。
様々な塩基性モノマーが有用である。いくつかの実施形態において、塩基性モノマーは、式(I)のような窒素含有モノマーである。
Figure 0005475691
式中、
aは0又は1であり、
、R2、及びRは独立して、H−及びCH−又は他のアルキル基から選択され、
Xはエステル又はアミド基から選択され、
Yはアルキル基、窒素含有芳香族の窒素含有基であり、例えば、
Figure 0005475691
式中、
Zは二価結合基(典型的には約1〜5個の炭素原子)であり、
bは0又は1であり、
及びRは水素、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、及びアレニル基から選択され、
上述の基においてR及びRは更に複素環を形成してもよい。すべての実施形態において、Y、R、及びRは、O、S、Nなどのヘテロ原子を含んでもよい。式Iは本開示に有用な塩基性モノマーの大半を要約したものであるが、塩基性モノマーの定義に合致する(すなわち、酸で滴定できる)場合には、他の窒素含有モノマーも可能である。
代表的な塩基モノマーには、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMAm)、N,N−ジエチルアミノプロピルメタクリルアミド(DEAPMAm)、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート(DMAEA)、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート(DEAEA)、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレート(DMAPA)、N,N−ジエチルアミノプロピルアクリレート(DEAPA)、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレート(DEAEMA)、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド(DMAEAm)、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド(DMAEMAm)、N,N−ジエチルアミノエチルアクリルアミド(DEAEAm)、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリルアミド(DEAEMAm)、N,N−ジメチルアミノエチルビニルエーテル(DMAEVE)、N,N−ジエチルアミノエチルビニルエーテル(DEAEVE)、及びこれらの混合物が挙げられる。他の有用な塩基性モノマーには、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、三級アミノ官能性スチレン(例えば、4−(N,N−ジメチルアミノ)−スチレン(DMAS)、4−(N,N−ジエチルアミノ)−スチレン(DEAS))、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、アクリロニトリル、N−ビニルホルムアミド、(メタ)アクリルアミド、及びこれらの混合物が挙げられる。
感圧性接着剤特性を得るために、(メタ)アクリレート共重合体は、アルキル(メタ)アクリレートなどの重合性モノマーを使用して、生じるガラス転移温度(Tg)が約0℃未満となるように調整することができる。このような共重合体は、典型的には、ホモポリマーとして、約0℃未満のTgを有する、約40重量%〜約97重量%、又は少なくとも70重量%、少なくとも85重量%、又は更には約90重量%の少なくとも1つのアルキル(メタ)アクリレートモノマーを含むモノマーから誘導される。
このようなアルキル(メタ)アクリレートモノマーの例には、約4個〜約12個の炭素原子を含むアルキル基と、n−ブチルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソノニルアクリレート、イソデシルアクリレート、及びこれらの混合物を含むがこれらに限定されないものを含むものが挙げられる。所望により、他のビニルモノマー、及びホモポリマーとして約0℃未満のTgを有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー、例えばメチルアクリレート、メチルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、ビニルアセテート、スチレン等を、1つ以上の低Tgアルキル(メタ)アクリレートモノマー及び共重合可能な塩基性又は酸性モノマーと共に使用することができる(但し、生じる(メタ)アクリレート共重合体のTgが約0℃未満である限り)。
いくつかの実施形態において、アルコキシ基を含まない(メタ)アクリレートモノマーの使用が望ましい。アルコキシ基は、当該技術分野において既知である。
(メタ)アクリレート共重合体は、非三級アルキルアルコールの(メタ)アクリレートエステル、式(II)を有するものなどの約1〜約20個又は約1〜約18個の炭素原子を含むアルキル基からなる群から選択される少なくとも1つの単官能基の不飽和モノマーを含有する。
Figure 0005475691
式中、Rは、H又はCH((メタ)アクリレートモノマーがメタクリレートモノマーである場合)であって、Rは、直鎖、分枝状、芳香族、又は環状の炭化水素基である。Rが炭化水素基である際、炭化水素にはヘテロ原子(例えば、酸素又は硫黄)が含まれる。Rを選択する際に考慮する基準には、コスト及び接着剤に組み込まれる共重合体における形状が含まれる。
本開示において有用である好適な(メタ)アクリレートモノマー類の例には、ベンジル、n−ブチルアクリレート、メタクリル酸n−ブチル、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、デシルアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、エチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、エチルメタクリレート、n−ヘキサデシルアクリレート、n−ヘキサデシルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソデシルメタクリレート、イソノニルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソオクチルメタクリレート、イソトリデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、2−メトキシエチルアクリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、2−メチルブチルアクリレート、4−メチル−2−ペンチルアクリレート、1−メチルシクロヘキシルメタクリレート、2−メチルシクロヘキシルメタクリレート、3−メチルシクロヘキシルメタクリレート、4−メチルシクロヘキシルメタクリレート、オクタデシルアクリレート、オクタデシルメタクリレート、n−オクチルアクリレート、n−オクチルメタクリレート、2−フェノキシエチルメタクリレート、2−フェノキシエチルアクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、n−テトラデシルアクリレート、n−テトラデシルメタクリレート、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
使用される際、酸性共重合体及び塩基性共重合体に有用なビニルモノマーとしては、ビニルエステル(例えば、酢酸ビニル)、スチレン、置換スチレン(例えば、α−メチルスチレン)、ビニルハロゲン化物、プロピオン酸ビニル及びこれらの混合物が挙げられる。他の有用なビニルモノマーとしては、(メタ)アクリレート末端のスチレンオリゴマー及び(メタ)アクリレート末端のポリエーテルなどのマクロマー(メタ)アクリレート、国際公開第84/03837号及び欧州特許出願第140941号に記載されているものなどが挙げられる。
一時的な再配置性を得るために、シリコーンマクロマーは、総モノマー重量の約0.01〜約50%の量でコポリマーに組み込まれ、望ましい度合いの一時的な再配置性が得られる。いくつかの実施形態では、シリコーンマクロマーの量は、1〜10重量%、1〜5重量%、又は更には3〜5重量%である。シリコーンマクロマーの量は、特定の用途に応じて変化し得るが、広くは、シリコーンを含有しない対照の初期剥離接着値より減少(一般的には、少なくとも20%)するのが望ましい。
シリコーンマクロマーは、一般式を有することができる。
W(A)Si(R3−m
式中、Wはビニル基であり、Aは二価結合基であり、nは0又は1であり、mは1〜3の整数であり;Rは水素、低級アルキル(例えば、メチル、エチル、又はプロピル)、アリール(例えば、フェニル又は置換フェニル)、又はアルコキシであり、Qは、数平均分子量が約500超の一価シロキサン高分子部分であり、共重合条件下で実質的に無反応である。
このようなマクロマーは既知であり、米国特許第3,786,116号及び同第3,842,059号に記載されているように、Milkovichらの開示した方法によって調合され得る。ポリジメチルシロキサンマクロマーの調製及びそれに続にビニルモノマーとの共重合化は、いくつかの論文(Y.Yamashita et al.,Polymer J.14,913(1982);ACS Polymer Preprints 25(1),245(1984);Makromol.Chem.185,9(1984))及び米国特許第4,693,935号(Mazurek)に記載されている。このマクロモノマー調製法は、制御された分子量のリビングポリマーを形成させるためにヘキサメチルシクロトリシロキサンモノマーのアニオン重合を含み、重合性ビニル基を含有するクロロシラン化合物を介して、停止反応が得られる。
上述のアニオン重合に使用するのに好適なモノマーは、広くは、式(−Si(R−O−)のジオルガノシクロシロキサンであって、式中、各Rは、上記で定義される通りであり、rは3〜7の整数である。有用な環状シロキサンの例としては、D(式中、rは3であり、各Rはメチルである)及びD(式中、rは4であり、各Rはメチルである)が挙げられる。以下、環状シロキサンを、それぞれD及びDとする。有歪環状構造であるDが特に有用である。
アニオン重合の反応開始剤は、一官能性リビングポリマーが生成されるように選択される。好適な反応開始剤としては、アルキル又はアリールラジカル中に最大20個の炭素原子、いくつかの実施形態では最大8個の炭素原子を含有する、アルキル又はアリールリチウム、ナトリウム、又はカリウム化合物のような、アルカリ金属炭化水素が挙げられる。このような化合物の例は、エチルナトリウム、プロピルナトリウム、フェニルナトリウム、ブチルカリウム、オクチルカリウム、メチルリチウム、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、フェニルリチウム、及び2−エチルヘキシルリチウムである。リチウム化合物が、反応開始剤として好ましい。反応開始剤として、アルカリ金属アルコキシド、ヒドロキシド、及びアミド、並びに、式RSi(R−O−Mのトリオルガノシラノレート(式中、Mはアルカリ金属、テトラアルキルアンモニウム又はテトラアルキルホスホニウムカチオンであり、各Rは上記で定義され、Rはアルキル、アルコキシ、アルキルアミノ、アリール、ヒドロキシ又はフルオロアルキルである)も好適である。トリオルガノシラノレート反応開始剤であるトリメチルシラノール酸リチウム(LTMS)が特に有用である。広くは、有歪環状モノマー及びリチウム反応開始剤の両方を使用することで、再分布反応の可能性が低減し、それにより望まない環状オリゴマーを合理的に含まない、分子量分布の狭いシロキサンマクロモノマーが提供される。
分子量は、反応開始剤/環状モノマー比により決定され、よって反応開始剤の量は、モノマー1モル当たり有機金属反応開始剤約0.004〜約0.4モルの範囲で変動する。典型的には、量は、モノマー1モル当たり約0.008〜約0.04モルの反応開始剤である。
アニオン重合の反応開始では、不活性である、一般的には極性有機溶媒を利用できる。リチウム対イオンによるアニオン重合成長は、典型的には、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、若しくはヘキサメチル亜リン酸トリアミドのような強極性溶媒、又はこのような極性溶媒と、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、若しくはトルエンのような非極性脂肪族、脂環式、若しくは芳香族炭化水素溶媒との混合物のいずれかを使用する。極性溶媒は、シラノレートイオンを「活性化」するよう機能し、それにより成長が可能になる。
一般的に、重合は、約−50℃〜約100℃、又は約−20℃〜約30℃の温度で実行される。無水条件及び窒素、ヘリウム、又はアルゴンなどの不活性雰囲気が通常使用される。
アニオン重合の終了は、広くは、リビング高分子アニオンとハロゲン含有終端剤、すなわち、官能化クロロシランとの直接反応を介して得られ、ビニル末端高分子モノマーが生成される。このような終端剤は、一般式W(A)Si(R3−mClで表すことができ、式中、Clは塩素原子であり、W、A、n、m、及びRは上記で定義される通りである。好ましい終端剤は、メタクリルオキシプロピルジメチルクロロシランである。終端反応は、重合温度において、わずかにモル過剰な終端剤(反応開始剤の量に比べて)を、リビングポリマーに添加することにより実行される。Y.Yamashitaらによる論文によると、マクロモノマーの官能性を高めるために、終端剤の添加後、反応混合物に超音波を照射してもよい。マクロマーの精製は、メタノールを追加することによって達成することができる。
光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤は、高Tgポリマー添加剤も含有する。高Tgポリマー添加剤は、シリコーン変性感圧性接着剤成分に選択される官能基に応じて、酸性共重合体若しくは塩基性共重合体のいずれかを含む。例えば、シリコーン変性感圧性接着剤成分が酸性共重合体を含む場合、高Tgポリマー添加剤は塩基性共重合体を含み、相溶化配合物を形成するであろう。
ポリマー添加剤の高Tg特性を得るために、対応する共重合体は、生じるガラス転移温度(Tg)が約20℃を超えるように調整される。いくつかの実施形態では、高Tgポリマー添加剤のTgは、40℃、50℃、又は60℃を超える。代表的な実施形態では、共重合体は、(メタ)アクリレート共重合体である。このような共重合体は、典型的には、ホモポリマーとして、約20℃を超えるTgを有する、約40重量%〜約98重量%、又は少なくとも70重量%、少なくとも85重量%、又は更には約90重量%の少なくとも1つのアルキル(メタ)アクリレートモノマーを含むモノマーから誘導される。例としては、n−ブチルメタクリレート、メチルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、ビニルアセテート、スチレンなどのような、20℃を超えるTgを有するホモポリマーとしてのビニルモノマー及びアルキル(メタ)アクリレートモノマーが挙げられる。
約4〜約12個の炭素原子を含むアルキル基を有するモノマーのような(n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソノニルアクリレート、イソデシルアクリレート、及びこれらの混合物を含む)0℃未満のTgを有するアルキル(メタ)アクリレートモノマーは、生じる(メタ)アクリレート共重合体のTgが約20℃を超えるという条件で、1つ以上の高Tgアルキル(メタ)アクリレートモノマー及び重合性塩基性又は酸性モノマーと組み合わせて使用され得る。
高Tgポリマー添加剤が塩基性共重合体である際、典型的には、塩基性(メタ)アクリレート共重合体である。塩基性(メタ)アクリレート共重合体は、典型的には、約2重量%〜約50重量%、又は約5重量%〜約30重量%の共重合性塩基性モノマーを含む塩基性モノマーから誘導される。代表的な塩基性モノマーには、上述の塩基性モノマーが含まれる。
高Tgポリマー添加剤が酸性共重合体である際、典型的には、酸性(メタ)アクリレート共重合体である。酸性(メタ)アクリレート共重合体は、典型的には、約2重量%〜約30重量%、又は約2重量%〜約15重量%の共重合性酸性モノマーを含む酸性モノマーから誘導される。代表的な酸性モノマーには、上述の酸性モノマーが含まれる。
いくつかの実施形態では、高ポリマー添加剤の共重合体の重量平均分子量は、典型的には100,000を超える。高分子量かつ高Tgであるポリマーは、特に高温及び極限状態における相溶化された配合物の熱的安定性を向上させるために望ましい。高分子量かつ高Tgであるポリマー添加剤を使用するために、高Tgポリマー添加剤の他の特性(モノマーの選択など)及び相溶化された配合物の他の特性(酸−塩基相互作用レベル)を変更して相溶性を保持する。
高Tgモノマーは一般的に、モノエチレン性不飽和モノマーであり、ホモポリマーはガラス転移温度(Tg)が約20℃を超える。一般的には、高Tgポリマーは、ホモポリマーとして20℃を超えるTgを有するモノエチレン性不飽和モノマーから誘導される。典型的には、高Tgポリマーは、式II(上述)に示されるような約1〜約20個、又は約1〜約18個の炭素原子を含むアルキル基を有する非三級アルキルアルコールの(メタ)アクリレートエステル;上述の酸性モノマー又塩基性モノマー;ビニル末端モノマー;及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるモノエチレン性不飽和モノマーから独立して誘導される。
多くの実施形態では、高Tgポリマーは、(メタ)アクリレートモノマーから独立して誘導されるが、特定の処方においては、スチレンなどのビニル末端モノマーは、同等又は優れた結果を示し得る。本開示で有用な好適なモノマーの例としては、t−ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、s−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボミルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ブロモエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルメタクリレート、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニルが挙げられるが、これに限定されない。
シリコーン変性感圧性接着剤成分として、及び高Tg成分としての双方で有用である本明細書中のポリマーは、溶液、放射線、バルク、分散、エマルション、及び懸濁工程を含む、任意の従来のフリーラジカル重合法によって調製することが可能である。シリコーン変性感圧性接着剤成分は、例えば、米国特許第4,693,935号(Mazurek)に記載される方法によって調製され得る。高Tg成分は、米国特許出願公開第2004/0202879号(Xiaら)に記載の方法によって調製され得る。
開示の範囲内には無溶媒の実施形態が描かれているが、典型的には、一時的な再配置可能な感圧性接着剤成分に有用な高分子成分を調製するのには溶媒が使用される。所望であれば、好適な溶媒は、反応に悪影響を及ぼさずに、反応物質及び生成物に対して十分に不活性である任意の液体であってよい。代表的な溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、ヘプタン、及びこれらの混合物が挙げられる。使用される場合、溶媒の量は、一般的に反応物質(モノマー及び反応開始剤)と溶媒の総重量の約30〜80重量%である。溶媒は、任意で混合前にポリマーから取り除かれてよい。
コーティングされた光学的に透明であり一時的に再配置可能な感圧性接着剤組成物の粘着強度を上げるために、架橋添加剤が配合物に組み込まれる。2種類の架橋添加剤が一般的に使用され、1つは熱プロセスにおいて使用され、1つは光化学プロセスで使用される。第1の架橋添加剤は、多官能性アジリジンなどの熱架橋添加剤である。1つの例は、1,1’−(1,3−フェニレンジカルボニル)−ビス−(2−メチルアジリジン)(ビスアミド)である。このような化学架橋剤は、重合後に溶媒系の光学的に透明な一時的に再配置可能な感圧性接着剤に添加され、コーティングされた接着剤の炉乾燥中の熱によって活性化されることが可能である。イソシアネート及びエポキシ架橋剤も使用することができる。
他の実施形態では、フリーラジカルによって架橋反応を起こす化学架橋剤が使用され得る。例えば、過酸化物のような試薬は、フリーラジカル供給源として機能する。十分に加熱されると、これらの前駆体は、ポリマーの架橋反応を生じさせるフリーラジカルを発生させる。一般的なフリーラジカル生成試薬は、過酸化ベンゾイルである。フリーラジカル発生剤は少量のみ必要であるが、架橋反応を達成するためには、一般にビスアミド試薬に必要とされる温度よりも高い温度を必要とする。
第2の種類の化学架橋剤は、高強度の紫外線(UV)光によって活性化される感光性架橋剤である。使用される2つの一般的な感光性架橋剤は、ベンゾフェノン、及び米国特許第4,737,559号に記載されているような共重合可能な芳香族ケトンモノマーである。溶液組成物に後から添加し、紫外線によって活性化することができる他の光架橋剤は、トリアジン、例えば、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(4−メトキシフェニル)−s−トリアジンである。これらの架橋剤は、中圧水銀ランプ又はUVブラックライトのような人工光源から発生する紫外線によって活性化される。
限定されないが、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(Gelest,Inc.,(Tullytown,Pa.)から入手可能)、ビニルジメチルエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシランなどを含むモノエチレン性不飽和モノ−、ジ−及びトリアルコキシシラン化合物のような加水分解可能なフリーラジカル共重合性架橋剤も有用な架橋剤である。多官能性アクリレートもバルク又はエマルション重合に有用である。有用な多官能性アクリレート架橋剤の例として、ジアクリレート、トリアクリレート、及びテトラアクリレート、例えば、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリ(エチレングリコール)ジアクリレート、ポリブタジエンジアクリレート、ポリウレタンジアクリレート、及びプロポキシル化グリセリントリアクリレート、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。架橋はまた、ガンマ線又は電子線放射線のような高エネルギー電磁放射線を使用して得られてもよい。
架橋剤の量及び同一性は、接着剤組成物の適用により調整される。典型的には、架橋剤は、接着剤組成物の総乾燥重量の5重量部未満の量で存在する。いくつかの実施形態では、架橋剤は、接着剤組成物の総乾燥重量の0.01〜1重量部の量で存在する。
以下の共重合において、光学的な透明度及び環境安定性などの所望とする特性に悪影響を及ぼさないように、他の添加剤を生じる感圧性接着剤混合組成物と共に添加してもよい。例えば、相溶性粘着付与剤及び/又は可塑剤は、光学的に透明な一時的に再配置可能な感圧性接着剤の最大粘着特性及び剥離特性を最適化するために添加され得る。このような粘着変性剤の使用は、Handbook of Pressure−Sensitive Adhesive Technology,edited by Donatas Satas(1982)に記載されているように、当該技術分野において一般的である。有用な粘着付与剤の例としては、ロジン、ロジン誘導体、ポリテルペン樹脂、クマロン−インデン樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。本開示の接着剤に添加することができる可塑剤は、様々な市販材料から選択され得る。いずれの場合においても、添加される可塑剤は、光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤と相溶性があるべきである。代表的な可塑剤としては、ポリオキシエチレンアリールエーテル、ジアルキルアジパート、2−エチルヘキシルジフェニルホスフェート、t−ブチルフェニルジフェニルホスフェート、2−エチルヘキシルアジパート、トルエンスルホンアミド、ジプロピレングリコールジベンゾエート、ポリエチレングリコールジベンゾエート、ポリオキシプロピレンアリールエーテル、ジブトキシエトキシエチルホルマール、及びジブトキシエトキシエチルアジパートが挙げられる。当該技術分野において既知のUV安定剤も添加され得る。
本開示の組成物は、接着剤組成物中にシリコーン変性感圧性接着剤成分及び高Tgポリマーを任意の相対量で架橋剤及び任意の他の光学成分と組み合わせて含み、少なくとも一時的な再配置可能性及び光学的な透明性を含む接着剤の特性において有用なバランスをもたらすであろう。
シリコーン変性感圧性接着剤成分は、有用な粘着量又は粘着度、一時的な再配置性及び他の感圧性接着剤特性を含む、一時的に再配置可能な感圧性接着剤の機能特性をもたらすような量で含まれる。感圧性接着剤のこれらの特性及び他の特性、及びこれらの特性を得るために必要な量は、十分に理解されている。
高Tgポリマーは、所定の適用において、十分な安定性及び透明度がもたらされるような量で含まれる。高Tgポリマーは、使用中及び経時的に、接着剤又は接着剤を組み込む製品によって受けるであろう条件下において、接着剤の光学的な透明度を維持するような量で含まれる。特に、その量の高Tgによって、様々な環境条件の下、経時的な層間剥離又は発泡をしないような結合をもたらすことができる。所望の結合強度は結合する材料によって変化するが、ガス放出材料と低水蒸気移動材料とを結合するのに使用される際、好ましい量の高Tgポリマーが、経時的に発泡又は層間剥離しない本開示による接着剤を提供することが可能である。
概して、シリコーン変性感圧性接着剤及び高Tgポリマーは、感圧性接着剤特性、接着結合特性、一時的な再配置可能性及び光学的透明度において所望の組み合わせを提供する相対量で、接着剤組成物中に含まれることが可能である。典型的には、接着剤は、大部分(すなわち、50重量%超)をシリコーン変性感圧性接着剤成分が占める。広くは、他の変数中、化学的同一性及び分子量、架橋などの因子に応じて、典型的には、少なくとも5重量%かつ約50重量%未満の高Tgポリマーが、許容できる光学的透明度を有する相溶化接着剤組成物をもたらすことが可能である。いくつかの実施形態では、光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤組成物は、5〜30重量%、更には10〜25重量%の高Tgポリマーを含有し得る。
シリコーン変性感圧性接着剤成分及び高Tgポリマー添加剤は、当業者に既知の従来の方法によって混合されることが可能である。このような方法には、混合法、機械的圧延法、ホットメルト混合法などが挙げられる。典型的には、シリコーン変性感圧性接着剤成分及び高Tgポリマー添加剤は、溶液中で混合される。
本開示の範囲内には無溶媒の実施形態が描かれているが、光学的に透明である一時的に再配置可能な接着剤組成物を混合し、コーティングするのに溶媒を使用することが一般的に好ましい。特に、ホットメルトコーティングなどの無溶媒コーティング方法は、接着コーティング中に配向を生じることが観察されており、この配向は光学的複屈折をもたらすことがある(例えば、国際公開第97/22675号を参照)。光学的複屈折は、光学的に不均等な媒質によって、ある光波が不均等に2つに反射又は透過した光へと分離又は分岐することである。好適な溶媒には、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、ヘプタン、トルエン、及びアルコール(メタノール、エタノール及びイソプロパノールなど)並びにこれらの混合物が挙げられる。使用される場合、溶媒の量は一般に、組成物(ポリマー、架橋剤及び任意の添加剤)と溶媒との合計重量を基準として約30〜80%である。
接着剤組成物は、限定されないが、グラビアコーティング、カーテンコーティング、スロットコーティング、スピンコーティング、スクリーンコーティング、トランスファーコーティング、ブラシ又はローラーコーティング、インクジェットコーティングなどの任意の従来の塗布法によって塗布され得る。典型的には液体の形態でコーティングされた接着剤層の厚さは、使用される材料の特性及び望ましい特定の特性に部分的に依存する。接着剤層の代表的な厚さは、約12〜約200マイクロメートル又は約25〜100マイクロメートルの範囲内であり得る。
代表的な実施形態には、溶媒中における光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤組成物のコーティングも含まれる。代替の実施形態では、共重合体は、ホットメルトコーティングされ、続けて架橋される。
光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤は、基材上に配置され得る。基材は、剥離ライナー、硬質表面、テープ裏材、フィルム、又はシートであってよい。光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤組成物は、剥離ライナーにコーティングされるか、基材、フィルム又は裏材に直接コーティングされるか、分離層として形成され(例えば、剥離ライナーにコーティングされる)、次に、基材又はフィルムに積層されることが可能である。いくつかの実施形態では、光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤は転写テープであり、すなわち、2つの剥離ライナー間に配置される。
いくつかの実施例において、接着剤の一方又は両方の主表面に対し、微細構造表面を付与することが好ましい場合がある。接着剤の少なくとも一表面に微細構造表面を持たせることにより、積層中の空気排出を助けることが望ましい場合がある。接着剤フィルムの一方又は両方の表面上に、微細構造化表面を有することが望ましい場合、接着剤コーティング又はフィルムを、微細構造を有するツール又はライナー上に載置してもよい。次いで、ライナー又はツールを取り除いて、微細構造化表面を有する接着剤フィルムを露出させてもよい。光学的用途においては一般に、光学的特性との干渉を防ぐため、微細構造は経時的に消失することが望ましい。
光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤は、接着剤物品を作成するのに使用され得る。いくつかの実施形態では、接着剤物品は光学素子であってもよく、又はそれを用いて光学素子を調製してもよい。本明細書で使用される用語「光学素子」は、光学的効果又は光学的用途を有する物品を指す。光学素子は、例えば、電子機器ディスプレイ、建設用途、交通用途、プロジェクション用途、光通信用途、及びグラフィックス用途に使用することができる。好適な素子には、スクリーン又はディスプレイ、陰極線管、偏光器、反射器、タッチセンサーなどが挙げられるが、これらに制限されない。
情報ディスプレイ装置の例としては、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、フロント及びリアプロジェクションディスプレイ、陰極線管及び標識を含む、広範な表示域構成を有する装置が挙げられる。このような表示域構成を、携帯情報端末、携帯電話、タッチスクリーン、腕時計、カーナビゲーションシステム、汎世界測位システム、測深器、計算機、電子書籍、CD又はDVDプレーヤー、投射型テレビスクリーン、コンピュータモニター、ノートパソコンのディスプレイ、計器、計器パネルカバー、グラフィックディスプレイ(戸内及び戸外グラフィック、バンパーステッカー等を含む)反射シート等を含む、種々の持ち運び可能な及び持ち運びできない情報ディスプレイ装置で使用することができる。
物品は、光学フィルム及び光学的に透明である一時的に再配置可能な感圧性接着剤が、光学フィルムの少なくとも1つの主表面に隣接するようにして提供される。物品は、別の基材(例えば、感圧接着剤層に恒久的又は一時的に接合しているもの)、別の接着剤層、又はこれらの組み合わせを更に含み得る。本明細書で使用するとき、用語「隣接する」を用いて、直接接触するか、1つ以上の層又はフィルムによって分離された2つの層又はフィルムを指すことができる。多くの場合、隣接する層又はフィルムは直接接触している。
物品は、硬質基材及びこの硬質基材に積層される感圧性接着剤物品を含んで提供される。本明細書で使用するとき、用語「硬質基材」とは、硬質又は実質的に硬質である基材を指す。例えば、硬質基材には、ガラスシート、硬質高分子シート及びディスプレイ表面が挙げられる。接着剤物品が硬質基材へ積層される用途の例としては、例えば、反射防止(AR)フィルム、偏光フィルムなどのフィルムで保護されるCRT(陰極線管)及びLCD(液晶ディスプレイ)ディスプレイスクリーンが挙げられる。このような積層体を使用し得るデバイスの例としては、携帯情報端末、携帯電話、タッチセンサースクリーン、腕時計、カーナビゲーションシステム、汎世界測位システム、投影型テレビスクリーン、コンピュータモニター、ノート型パソコンディスプレイなどを含む携帯型又は非携帯型の情報表示デバイスなどが挙げられる。
光学的に透明である一時的に再配置が可能な感圧性接着剤は、欠陥のあるデバイスの組み立て中に欠陥が検出される場合、接着剤物品を基材から取り外して再配置し、接着剤物品が欠陥を含まない積層体を提供し得るために特に有用である。
任意の好適な光学フィルムを物品に使用することができる。本明細書で使用される用語「光学フィルム」は、光学的効果を生み出すために使用できるフィルムを指す。光学フィルムは通常、単層又は複層であり得る、ポリマー含有フィルムである。光学フィルムは可撓性であり、好適な任意の厚さにすることができる。光学フィルムはしばしば、電磁スペクトルの一部の波長(例えば、電磁スペクトルの可視光範囲、紫外線範囲、又は赤外線範囲の波長)に対して、少なくとも部分的に透過性、反射性、反射防止性、偏光性、光学的に透明、又は拡散性である。代表的な光学フィルムには、可視光鏡面フィルム、カラー鏡面フィルム、太陽光反射フィルム、赤外線反射フィルム、紫外線反射フィルム、反射偏光フィルム(輝度上昇フィルム及びデュアル輝度上昇フィルムを含む)、吸収性偏光フィルム、光学的に透明なフィルム、色付きフィルム、バリアフィルム、透明蒸着フィルム、及び反射防止性フィルムが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、光学フィルムはコーティングを含む。一般に、コーティングを用いて、フィルムの機能を高める、又はフィルムに更なる機能を提供することができる。コーティングの例としては、例えば、ハードコート、防曇コーティング、耐引っ掻きコーティング、プライバシーコーティング、又はこれらの組み合わせが挙げられる。耐久性の高いハードコート、防曇コーティング、及び耐引っ掻きコーティングのようなコーティングは、例えば、タッチスクリーンセンサ、ディスプレイスクリーン、グラフィックス用途等のような用途において望ましい。プライバシーコーティングの例としては、例えば、視界をぼんやりさせるための、ぼやけた(blurry)若しくは濁ったコーティング、又は視野角を制限するためのルーバー付フィルムが挙げられる。
いくつかの光学フィルムは、ポリマー(例えば、染料を含むポリマー又は含まないポリマー)を含有する材質の複数の層、又は金属含有材質と高分子材料との複数の層を有する。いくつかの光学フィルムは、異なる屈折率を有する高分子材料を交互に重ねた層を有する。他の光学フィルムは、高分子層と金属含有層とを交互に重ねた層を有する。代表的な光学フィルムは、以下の:米国特許第6,049,419号、同第5,223,465号、同第5,882,774号、同第6,049,419号、米国再特許第34,605号、同第5,579,162号、及び同第5,360,659号に記載される。
物品に含まれる基材には、高分子材料、ガラス材料、セラミックス材料、金属含有材料(例えば、金属又は金属酸化物など)、又はこれらの組み合わせが含まれ得る。基材は、支持層、プライマー層、ハードコート層、装飾デザインなどの材料の複数層を含み得る。基材は、接着剤フィルムに恒久的又は一時的に接合され得る。例えば、剥離ライナーを一時的に接合させ、他の基材に接着剤フィルムを接合する際に除去することができる。
基材は、例えば、可撓性、剛性、強度若しくは支持、反射性、反射防止性、偏光性、又は透過性(例えば、異なる波長に対して選択的に)をもたらすなど、様々な機能を有し得る。すなわち、基材は可撓性又は剛性であり得、反射性又は非反射性であり得、視覚的に透明、着色しているが透過性、又は不透明(例えば、非透過性)であり得、及び偏光性又は非偏光性であり得る。
代表的な基材には、液晶ディスプレイ又は陰極線管などの電子機器ディスプレイの外側表面、ウ窓又は窓ガラスの外側表面、光学構成要素(反射器、偏光器、回折格子、鏡、又はレンズなど)の外側表面、その他のフィルム(装飾フィルム、他の光学フィルムなど)、若しくは同様の物が挙げられるが、これらに限定されない。
高分子基材の代表的な例には、ポリカーボネート、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレート)、ポリウレタン、ポリ(メタ)アクリレート(例えば、ポリメチルメタクリレート)、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン)、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、セルローストリアセテート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体などを含むものが挙げられる。
他の実施形態において、基材は剥離ライナーである。任意の好適な剥離ライナーを使用することができる。好適なライナーの例としては、例えばクラフト紙などの紙、又は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリエステルなどの高分子フィルムが挙げられる。ライナーの少なくとも1つの表面は、シリコーン、フッ素性化学物質、又は他の低表面エネルギー系剥離材料などの剥離剤で処理され、剥離ライナーを提供することが可能である。好適な剥離ライナー及びライナーの処理方法は、米国特許第4,472,480号、同第4,980,443号、同第4,736,048号に記載される。ライナーは、表面に、接着剤に付与される微細構造を有し、接着剤フィルムの表面上に微細構造を形成することが可能である。ライナーを取り外して、微細構造表面を有する接着剤フィルムを露出させることができる。
光学製品に使用されるいくつかの材料は、光学製品に有害反応を引き起こすことがある特定の物理的特性又は化学的特性を有する恐れがある。一例として、いくつかの材料はガス放出することがあり、ガス放出が接着剤及び接着に影響する場合、接着強度が損なわれる。いくつかの材料は、水蒸気を透過する能力が低いことがあり、介在する接着剤上のガス放出層に悪影響を及ぼすであろう。本明細書中に記載される接着剤は、接着剤が光学的に透過することができ、ガス放出及び低水蒸気透過などの複合効果を受けにくいため、有用であることが可能である。
したがって、本開示は、任意の用途において、特に光学製品又は光学素子における用途、特に光学的に透過するか、透明な接着剤が有用であるか、必要とされるか、望まれる場合に材料を結合するために、記載される接着剤の使用を含む。接着剤は、ガス放出しやすい材料を結合するために、及びガス放出材料と他の材料との間に接着結合の一体性を損ないやすい場合、特に有用である。いくつかの実施形態では、接着剤は、ガス放出材料を水蒸気透過率の低い材料と結合するのに使用され得る。
代表的な接着剤は、接着剤の耐用期間にわたって有用な光学透過率を維持し、結合強度も維持し、層間剥離又は発泡に耐えるか、層間剥離又は発泡を防いで、有用な耐用期間にわたって多層製品の素子間で光学的透明度を維持することができる。光学透過率のこのような安定性及び維持は、促進老化試験によって測定することができ、これによって、1つ又は2つの他の材料と任意に結合した接着剤の試料を高温に、所望により高い湿度条件と併せて、ある期間、曝露する。いくつかの異なる促進老化プロトコルは、積層構造の老化特性を試験するのに使用されている。いくつかのプロトコルにおいては、熱は加えられ、湿度は調整されず、他のプロトコルにおいては、熱及び湿度の両方が調整される。1つのプロトコルは、90℃で90%の相対湿度に湿度を1週間にわたって制御した炉内に載置することによって行われ、これは「90℃、90%RH」試験と呼ばれる。試験プロトコルの結果を目視観測で決定し、試料の光学特性が維持されているかどうかを判断する。このプロトコルの更なる詳細は、以下の実施例の項目で表す。
光学素子に支持体を提供するために含むことができる硬質基材の例としては、ガラス又はポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエステルなどの硬質高分子材料が挙げられる。多くの場合、このような硬質高分子材料は、特に比較的厚い(例えば、ミリメートル又はセンチメートルの範囲内)場合、ガス放出特性を示すことがある。これは周知であり、光学製品及び光学素子において苛立たしい問題である。このガス放出の問題は、ガス放出層が、ガスを通過させることができず、ガスに対してバリアとして働く層に結合される場合、更に悪化することがあり、接着剤界面においてガスが集積し、発泡又は層間剥離を引き起こし、結合強度が減少し、透明度が損なわれることとなる。本開示の接着剤は、結合強度及び安定性の上昇を提供するため、接着剤がガス放出基材と低水蒸気移動層とを結合するのに使用される場合においてであっても、このような発泡又は層間剥離を減少又は除去することができる。
ガス放出基材層の特定の例としては、約1又は3ミリメートルからそれより大きな任意の厚さまでの範囲内の厚さを有するポリカーボネートなどのポリカーボネート;少なくとも1〜3ミリメートルからそれより大きな任意の厚さを有するポリメチルメタクリレートなどのポリアクリレートが挙げられる。
水蒸気透過率が低いと考えられる材料は周知かつ理解されており、水蒸気に対してバリアとして効果的に働くことができる特定のコーティングを含んでも含まなくてもよい高分子フィルムを含む、特定の化学的性質及び構造を含む。特定の光学製品構造において層間剥離、発泡、結合強度の低下、又は透明性の低下を引き起こし得る水蒸気透過性の閾値は、ガス放出基材層の組成、それらが生成するガスの量、使用条件、並びに接着剤の組成及び全体的な強度、一体性、及び安定性などの様々な要因に左右される可能性がある。
他のポリマー又は高分子材料は、光学要素において使用されてよく、例えば、機械的特性、伝導度、及び拡散、色、偏光などの光学機能性を提供する。高分子材料の例としては、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル(ポリエチレンフタレート)、ポリウレタン、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、エチルセルロース、拡散フィルム、金属化高分子フィルム及びセラミックシート材料、及び視野角補償フィルムなどの他の光学フィルムが挙げられるが、これらに限定されない。より詳細な例としては、米国特許第6,277,485号に記載されるような多層AR(反射防止)フィルム、米国特許第6,049,419号に記載されるもののようなミクロ層フィルムが挙げられ、これらのいずれもがが反射性であるか、部分的に反射性であるか、あるいは光学的に有用である。
これらの実施例は、単に例示のためのものに過ぎず、添付の請求項の範囲を限定することを意図するものではない。実施例及び明細書の他の箇所における全ての部、パーセント、比等は、他に記載がない限りにおいて、重量当たりである。使用した溶媒及びその他の試薬は、特に記載のない限り、Sigma−Aldrich Chemical Company(Milwaukee,Wisconsin)より入手した。
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試験方法
180度剥離接着
この剥離接着試験は、ASTM D 3330−90に記載の試験法と同様であり、ガラス基材をこの試験に記載のステンレス鋼基材の代用とする。ポリエステルフィルム上の接着性コーティング材を、1.27センチメートル×15センチメートルの切れ端に切断した。次に、ストリップの上を2キログラムのローラーを一度通過させ、それぞれのストリップを10センチメートル×20センチメートルの清潔な溶媒洗浄されたガラス製試験片に付着させた。固着したアセンブリは、室温で約1分間経過後、180°剥離接着力について、IMASS滑り/剥離試験機(型式3M90、Instrumentors Inc.(オハイオ州、ストロングスビル(Strongsville))から市販)を用い、5秒間のデータ収集時間にわたって2.3メートル/分(90インチ/分)の速度で試験した。2つの試料を試験した。報告された剥離接着値は、2つの試料のそれぞれからの剥離接着値の平均値である。
促進老化試験
試験は、試験される接着剤を含有する積層体を、90℃で90%の相対湿度に湿度を制御した炉内に1週間にわたって載置することによって行い、これは「90℃、90%RH」試験と呼ばれる。試験プロトコルの結果を目視観測で決定し、試料の光学特性が維持されているかどうかを判断する。試料が光学的透明度を維持している場合には「合格」とし、気泡(0.2mm〜5mmの大きさ)又はブリスター(5mmの大きさを超える気泡)が見られる場合には「不合格」とし、データをいずれかとして記録する。
合成例
合成例S1:SiMacの調製
米国特許第4,693,935号(Mazurek)の実施例64に記載されるようにして、メタクリレート末端ポリジメチルシロキサンマクロマーを調製した。BuLi反応開始剤を使用して、約10,000グラム/モルの分子量を有するマクロマーを調製した。機械的攪拌機、コンデンサ、及び隔壁を備え、アルゴンで乾燥パージされた火炎乾燥した1リットルの三つ口フラスコにヘプタン(100ミリリットル)中のD(1グラム)希釈溶液を投入し、両方共に新たに乾燥した。5.5ミリリットルのBuLi(ヘキサン中1.7M)(9.35ミリモル)を導入し、室温でオーバーナイトで開始反応を続けた。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を介して、THF(496.8g)中198.7グラム(0.89モル)のDを反応フラスコに導入し、室温を保ちながら、反応混合物の重合を8時間続けた。反応の進行は、反応混合物をGC分析することで監視した。その後、キャッピング剤である3−メタクリルオキシプロピルジメチルクロロシラン(2.26g、10.3ミリモル)を導入し、反応混合物を、約40℃まで温度を上昇させた超音波浴で更に攪拌しながら、1時間攪拌した。生じたポリマー溶液を、激しく攪拌しながら過剰量のメタノール中へ注入した。分離したポリマー分画をエチルエーテルで溶解し、水で洗浄した。硫酸マグネシウムで有機層を乾燥し、濾過し、蒸発させた。生じたポリマーは、オリゴマーのシロキサンなどの検出可能量の低分子量材料を含有していなかった。生成されたマクロマーをゲル浸透クロマトグラフィーで分析し、以下の結果を得た:M=12,881、M=14,756、及び多分散性=1.14。
合成例S2:PSA−1の調製
IOA(83.0重量部)、AA(7.0重量部)、SiMac(10.0重量部)、酢酸エチル(30重量部)及び反応開始剤−1(0.06部)の混合物を、ガラス反応瓶に載置し、窒素でパージし、封止し、24時間55℃の水浴中で揺動した。
合成例S3:ポリマー添加剤1の調製
反応開始剤−2(0.3重量部)、MMA(70重量部)、BMA(24重量部)、DMAEMA(6重量部)、及び酢酸エチル(150重量部)をガラス反応槽に載置した。生じた溶液を窒素で15分間脱気し、槽を封止し、24時間65℃の水浴中で回転させて粘稠な溶液(40重量%固体)を生成した。得られたポリマーは、112,000の重量平均分子量、及び90℃のTgを有していた。
実施例1〜4並びに比較例C1及びC2
実施例1〜4並びに比較例C1及びC2において、PSA−1、ポリマー添加剤1、及びビスアミド架橋剤の配合物を、表1に記載されるようにして調製した。テープ試料を調製するために、生じた混合物をPETフィルム上で溶媒蒸着し、10分間70℃の炉で乾燥して、25マイクロメートル(1.0mil)のコーティング厚をもたらした。比較例C1及びC2並びに実施例1及び2のテープ試料を、上述の試験方法を使用して、様々な経過時間においてガラス基材に対する180°剥離接着を試験した。これらのデータを表2に提示する。全実施例の他のテープ試料をPMMA及びPCに積層し、24時間経過させた。次に、上述の試験法に記載されるように、積層体を1週間90℃/90%RHチャンバ中で老化させながら温度上昇させた。これらの結果を表3で示す。
Figure 0005475691
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本発明は以下の内容を包含する。
(1)配合物を含む接着剤組成物であって、該配合物は:
酸性モノマー又は塩基性モノマー、(メタ)アクリルモノマー又はビニルモノマー、及びシリコーンマクロマーの反応生成物を含む共重合体、を含むシリコーン変性感圧性接着剤成分で大部分が占められ、
酸性官能基又は塩基性官能基を含む高Tgポリマーと、
架橋剤と、を含み、
該シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び高Tgポリマーの官能基は、混合の際に酸−塩基相互作用を生じ、前記組成物は感圧性接着剤である、接着剤組成物。
(2)前記組成物が目視観測において光学的に透明である、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(3)前記組成物が一時的に再配置可能である、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(4)前記高Tgポリマーのガラス転移温度が20℃を超える、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(5)前記高Tgポリマーのガラス転移温度が50℃を超える、項目(4)に記載の接着剤組成物。
(6)前記高Tgポリマーが、ビニルエステル、(メタ)アクリルアミド、スチレン、(メタ)アクリロニトリル、置換スチレン、ハロゲン化ビニル、プロピオン酸ビニル、(メタ)アクリレート及びこれらの混合物からなる群から選択されるモノマーを含む、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(7)前記高Tgポリマーが塩基性共重合体である、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(8)前記シリコーン変性感圧性接着剤が、(メタ)アクリレート、ビニルモノマー、シリコーンマクロマー及びこれらの混合物からなる群から選択されるフリーラジカル重合性モノマーから形成される、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(9)多官能性アジリジン、ペルオキシド、ベンゾフェノン、トリアジン、モノエチレン性不飽和モノ−、ジ−及びトリアルコキシシラン化合物、ジアクリレート、トリアクリレート、及びテトラアクリレート、イソシアネート、エポキシ、並びにこれらの混合物からなる群から選択される架橋剤を含む、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(10)前記高Tgポリマーのドメインサイズが、光の波長未満まで減少する、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(11)前記高Tgポリマーが、重量平均分子量が100,000以上であるポリマーを含む、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(12)添加剤を更に含む、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(13)前記シリコーン変性感圧性接着剤成分が前記組成物の総重量の70〜95%で含まれる、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(14)前記高Tgポリマーが前記組成物の総重量の5〜30%で含まれる、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(15)前記シリコーン変性感圧性接着剤が酸性共重合体を含む、項目(1)に記載の接着剤組成物。
(16)基材、及び
前記基材の少なくとも1つの表面上にコーティングされた感圧性接着剤組成物、を含む物品であって、
前記感圧性接着剤組成物は配合物を含み、該配合物は、
酸性モノマー又は塩基性モノマー、(メタ)アクリル又はビニルモノマー、及びシリコーンマクロマーの反応生成物を含む共重合体を含むシリコーン変性感圧性接着剤成分で大部分が占められ、
酸性官能基又は塩基性官能基を含む高Tgポリマーと、
架橋剤と、を含み、
前記シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び前記高Tgポリマーの官能基は、混合の際に酸−塩基相互作用を生じる、物品。
(17)前記基材が、剥離ライナー、フィルム、シート、テープ裏材及び硬質材料からなる群から選択される、項目(16)に記載の物品。
(18)混合物を含む接着剤組成物でコーティングされた多層アセンブリであって、該混合物は、酸性官能基又は塩基性官能基を有する少なくとも1つのポリマーを含むシリコーン変性感圧性接着剤成分で大部分が占められ、酸性官能基又は塩基性官能基を含む高Tgポリマーと、架橋剤と、を含み、前記シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び高Tgポリマーの官能基は、混合の際に酸−塩基相互作用を生じ、前記接着剤組成物は、少なくとも2つの層を合わせて結合する光学的に透明な感圧性接着剤である、多層アセンブリ。
(19)前記層が、剥離ライナー、フィルム、シート、テープ裏材、及び硬質材料からなる群から選択される、項目(18)に記載の多層アセンブリ。
(20)前記層の1つがガス放出層である、項目(18)に記載の多層アセンブリ。
(21)前記ガス放出層が、ポリカーボネート及びポリ(メチルメタクリレート)からなる群から選択される材料を含む、項目(20)に記載の多層アセンブリ。
(22)多層物品を調製する方法であって、該方法が、混合物を含む接着剤組成物を基材にコーティングする工程を含み、
該混合物が、酸性官能基又は塩基性官能基を含む少なくとも1つのポリマーを含むシリコーン変性感圧性接着剤成分で大部分が占められ、酸性官能基又は塩基性官能基を含む高Tgポリマーと、架橋剤と、を含み、
前記シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び前記高Tgポリマーの官能基は、混合の際に酸−塩基相互作用を生じ、前記組成物は感圧性接着剤である、方法。
(23)第2の基材上に前記接着剤をコーティングした基材を積層する工程を更に含む、項目(22)に記載の方法。
(24)前記第2の基材上に前記接着剤をコーティングした基材を再配置する工程を更に含む、項目(23)に記載の方法。
(25)前記接着剤組成物が、前記接着剤組成物を前記基材上にコーティングした後に架橋される、項目(22)に記載の方法。
(26)前記第2基材への積層の際の初期180°剥離接着力が、0.1〜5N/dmでの範囲内であり、24時間経過後の180°剥離接着力が50〜100N/dmの範囲内である、項目(23)に記載の方法。

Claims (3)

  1. 配合物を含む接着剤組成物であって、該配合物は:
    酸性モノマー又は塩基性モノマー、(メタ)アクリルモノマー又はビニルモノマー、及びシリコーンマクロマーの反応生成物を含む共重合体、を含むシリコーン変性感圧性接着剤成分で大部分が占められ、
    酸性官能基又は塩基性官能基を含み、20℃超のガラス転移温度を有し、前記接着剤組成物の総重量の5〜30%重量部で含まれるポリマーと、
    架橋剤と、を含み、
    該シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び前記ポリマーの官能基は、混合の際に酸−塩基相互作用を生じ、前記組成物は感圧性接着剤である、接着剤組成物。
  2. 基材、及び
    前記基材の少なくとも1つの表面上にコーティングされた感圧性接着剤組成物、を含む物品であって、
    前記感圧性接着剤組成物は配合物を含み、該配合物は、
    酸性モノマー又は塩基性モノマー、(メタ)アクリル又はビニルモノマー、及びシリコーンマクロマーの反応生成物を含む共重合体を含むシリコーン変性感圧性接着剤成分で大部分が占められ、
    酸性官能基又は塩基性官能基を含み、20℃超のガラス転移温度を有し、前記接着剤組成物の総重量の5〜30%重量部で含まれるポリマーと、
    架橋剤と、を含み、
    前記シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び前記ポリマーの官能基は、混合の際に酸−塩基相互作用を生じる、物品。
  3. 配合物であって、
    酸性モノマー又は塩基性モノマー、(メタ)アクリル又はビニルモノマー、及びシリコーンマクロマーの反応生成物を含む共重合体を含むシリコーン変性感圧性接着剤成分と、
    酸性官能基又は塩基性官能基を含み、20℃超のガラス転移温度を有し、前記接着剤組成物の総重量の5〜30%重量部で含まれるポリマーと、
    を含み、
    前記シリコーン変性感圧性接着剤成分の官能基及び前記ポリマーの官能基が、混合の際に酸−塩基相互作用を生じる、配合物。
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