JP6474428B2 - 難燃剤、感圧性接着剤及び硬化性組成物 - Google Patents

難燃剤、感圧性接着剤及び硬化性組成物 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
(背景)
熱硬化性接着剤及び感圧性接着剤は、火災/燃焼リスクの高い多様な用途(例えば、航空機、自動車、列車、船舶、電気配線及び電子機器)において使用される。これらの接着剤は、通常、1つ以上の難燃剤を添加して火災/燃焼リスクを低減しない限り、可燃性及び/又は引火性である。
難燃剤は、例えば、気相中のフリーラジカルをクエンチすること、燃焼している材料の化学的フラグメントと反応して炭形成を開始すること、燃焼している材料内にバリア層を形成することを含めた、1つ以上の様々な機構によって、材料の燃焼性を低減し得る。
一般に使用される難燃剤には、ポリ塩化ビフェニル及びポリ臭化ジフェニルエーテルなどのハロゲン化化合物が挙げられる。これらの難燃剤は、よく知られており、可燃性材料の難燃処理に極めて効果的である。しかしながら、このクラスの難燃剤の多くの化合物が有害物質とみなされている。最も効果的なハロゲン化難燃剤のいくつかは、RoHS(特定有害物質使用制限)指令に基づき、2006年7月1日から欧州連合により禁止されている。いくつかのアジア諸国及び米国の個々の州政府もまた、同様のRoHS指令に従っている。加えて、自社製品にハロゲン化難燃剤材料を使用しない方針を策定する最終製品製造者の数も増えている。
したがって、ハロゲンを含有しない新しい難燃剤が引き続き必要とされている。
(概要)
感圧性接着剤組成物には、一般的に、難燃剤などの添加剤が、接着剤特性を低下させ得る相当な量で添加される。例えば、所望のレベルの難燃性を得るために、30重量%以上の難燃剤化合物の添加が必要とされ得る。この高濃度の難燃剤化合物は、接着剤特性に悪影響を及ぼすことが多い。多量の粘着付与剤を含む感圧性接着剤配合物では、この問題は更に大きなものとなり得る。
有利には、本開示は、感圧性接着剤組成物中の粘着付与剤としても機能し得る難燃剤化合物を提供する。粘着付与剤と難燃剤の機能を組み合わせて1つの添加剤化合物にすることにより、必要とされる添加剤の全体量が減少することから、添加剤の存在に起因する、感圧性接着剤特性への悪影響が低減又は排除される。
したがって、一態様において、本開示は、
エラストマーと、
少なくとも1つの、次式で表される難燃性粘着付与剤化合物と、を含む、感圧性接着剤組成物を提供する。
Figure 0006474428

式中、Rは、20個の炭素原子を有し、3つの連続した縮合6員環を有するヒドロカルビル基を表し、
各Rは、独立して、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基又はアリール基を表す。
別の態様において、本開示は、次式で表される難燃性粘着付与剤を提供する。
Figure 0006474428

式中、Rは、先に定義した通りであり、
各Rは、独立して、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基を表す。
更に別の態様において、本開示は、
硬化性結合剤前駆体と、
式IIで表される難燃性粘着付与剤とを含む、硬化性組成物を提供する。
本明細書で使用するとき、用語「感圧性接着剤」(PSA)は、感圧テープ協議会に従って、(1)強力かつ永久的な粘着性、(2)指圧以下での接着、(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充分な凝集強さを有する接着剤と定義される。
本明細書で使用するとき、用語「(メタ)アクリル」は、アクリル及び/又はメタクリルを指す。
本開示の特徴及び利点は、発明を実施するための形態、及び添付の特許請求の範囲を考慮することで更に深い理解が得られるであろう。
(詳細な説明)
本開示によるPSAは、少なくとも1つのエラストマーを、通常、PSA組成物の総重量の約25〜約98重量%の量で含み得る。エラストマーは、PSA組成物の総重量を基準にして、好ましくは50〜98重量%、より好ましくは75〜98重量%含まれる。
有用なエラストマーは、ゴム状弾性を示すことに加えて、通常、約21℃で1つの相を形成し、約20℃未満のガラス転移温度(好ましくは、20℃、10℃、0℃、−10℃又は更に−20℃以下)を有する。本開示にて有用である従来のエラストマーの例には、天然及び合成ゴム、アクリルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリ(α−オレフィン)エラストマー、シリコーンエラストマー及びエチレン/酢酸ビニルコポリマーエラストマーが挙げられるが、これらに限定されない。
PSAとしての配合に有用な天然ゴムエラストマーは、一般に、素練り天然ゴムを含む。天然ゴムは、ライトペールクレープ等級からより暗色のリブドスモークドシート等級の範囲であってよい。代表例には、粘度調節ゴム等級である、CV−60(Goodyear Tire and Rubber Co.;Akron,Ohio)及びリブドスモークドシートゴム等級である、SMR−5(Cargill Inc.;Ontario,New York)が挙げられる。天然ゴムは、一般に、非粘着性であり、したがって、PSAを形成するには、通常、1種以上の粘着付与樹脂(すなわち、粘着付与剤)とともに配合される。酸化防止剤などの他の添加剤もまた、天然ゴムをベースにしたPSA配合物に添加されることが多い。
有用な合成ゴムは、粘着性又は非粘着性のいずれであってもよい。合成ゴムエラストマーには、例えば、ブチルゴム(イソブチレンと約3重量%未満のイソプレンのコポリマー);ポリイソブチレン;ポリイソプレン;ポリブタジエン;及びスチレン/ブタジエンゴムが挙げられる。ポリビニルエーテルエラストマーは、一般に、異なるビニルエーテル(例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル又はビニルイソブチルエーテル)のホモポリマーのブレンド、又はビニルエーテルのホモポリマーと、ビニルエーテルのコポリマー(すなわち、少なくとも2つの化学的に異なるモノマーに由来するポリマー)(例えば(メタ)アクリレートなどとのコポリマー)のブレンドとして用いられる。重合度に応じて、ホモポリマーは、粘稠油、粘着性の軟性樹脂、又はゴム様物質であってよい。ポリビニルエーテルエラストマーには、例えば、ビニルメチルエーテルをベースにしたもの、例えば、BASF Corp.(Mount Olive,New Jersey)から入手可能なLUTANOL M 40、及びISP Technologies,Inc.(Wayne,New Jersey)から入手可能なGANTREZ M 574及びGANTREZ M 555;ビニルエチルエーテルをベースにしたもの、例えば、BASF Corp.から入手可能なLUTANOL A 25、LUTANOL A 50及びLUTANOL A 100;ビニルイソブチルエーテルをベースにしたもの、例えば、BASF Corp.から入手可能なLUTANOL 130、LUTANOL 160、LUTANOL IC、LUTANOL I 60D及びLUTANOL I 65D;並びに、メタクリレート/ビニルイソブチルエーテル/アクリル酸のターポリマーをベースにしたもの、例えば、BASF Corp.から入手可能なACRONAL 550 Dが挙げられる。
アクリルエラストマーは、一般に、約−20℃以下のガラス転移温度を有する。多くの場合、これらのエラストマーは、コポリマーであり、例えば、約80〜約100重量%のC〜C12アルキルエステル成分(例えば、イソオクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート及び/又はn−ブチルアクリレートなど)と、約0〜約20重量%の極性成分(例えば、(メタ)アクリル酸、エチレンビニルアセテート、N−ビニルピロリドン及び/又はスチレンマクロマーなど)とを有し得る。アクリルエラストマーは、粘着性又は非粘着性のいずれであってもよい。
有用なポリウレタンエラストマーの代表例は、米国特許第2,532,011号(Dahlquistら)に記載されているポリオクタデシルカルバメートである。
ポリ(α−オレフィン)エラストマーは、ポリ(1−アルケン)エラストマーとも称され、材料がゴム状弾性を有する限り、任意の好適なポリ(α−オレフィン)であってよい。一般に、このようなエラストマーは、未架橋ポリマーを含み、この未架橋ポリマーは、米国特許第5,209,971号(Babuら)に記載されているように、放射線で活性化可能な官能基がグラフトされ得る。ポリ(α−オレフィン)エラストマーは、粘着性又は非粘着性のいずれであってもよい。加えて、ポリマーは一般に、主に非晶質である。有用なポリ(α−オレフィン)エラストマーには、例えば、C〜C18ポリ(1−アルケン)ホモポリマー、及びプロピレンとC〜C12 1−アルケンのコポリマーが挙げられる。好ましいポリ(α−オレフィン)エラストマーには、例えば、C〜C12ポリ(1−アルケン)ポリマー、及びプロピレンとC〜C 1−アルケンのコポリマーが挙げられる。ポリオレフィン熱可塑性エラストマーは、例えば、DuPont−Dow Elastomers(Wilmington,Delaware)からENGAGEの商標名にて入手可能である。これらの具体例としては、ENGAGE 8150、ENGAGE 8180、ENGAGE 8100、ENGAGE 8452、ENGAGE 8445、ENGAGE 8480、ENGAGE 8490、ENGAGE 8200及びENGAGE 8840が挙げられる。
シリコーンエラストマーは、典型的には、ポリマー鎖の末端に残存シラノール官能基(SiOH)を含有するポリジメチルシロキサン若しくはポリジフェニルシロキサンポリマー、又はポリジオルガノシロキサンセグメント及び尿素末端セグメントを含むブロックコポリマーである。
熱可塑性エラストマーは、一般に、室温(例えば、約21℃)でゴム状弾性を示すが、成形され得る高温では熱可塑性を示す。これらの代表例には、スチレンブロックコポリマー(スチレン−ジエンブロックコポリマーなど)、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエステル及びこれらの組み合わせが挙げられる。
スチレン−ジエンブロックコポリマーエラストマーは、一般に、A〜B又は[A〜B]タイプのものであり、Aは、熱可塑性ポリスチレン−ジエンブロックを表し、Bは、ポリイソプレン、ポリブタジエン又はこれらの水添したもの(例えば、ポリ(エチレン−ブチレン)又はポリ(エチレン−プロピレン))のうちの1つのゴム状ブロックを表す。具体的なスチレン−ジエンブロックコポリマーの例には、線状、放射状及びテーパ状スチレン−イソプレンブロックコポリマー、例えば、Shell Chemical Co.(Houston,Texas)から入手可能なKRATON D 1107;EniChem Elastomers Americas,Inc.(Houston,Texas)から入手可能なEUROPRENE SOL TE 9110;線状スチレン−(エチレン−ブチレン)ブロックコポリマー、例えば、Shell Chemical Co.から入手可能なKRATON G1657;直鎖状スチレン−(エチレン/プロピレン)ブロックコポリマー、例えば、Shell Chemical Co.から入手可能なKRATON G 1750X;ブタジエンブロックコポリマー、例えば、Shell Chemical Co.から入手可能なKRATON D 1118;EniChem Elastomers Americas,Inc.から入手可能なEUROPRENE SOL TE 6205;並びに米国特許第5,393,787号(Nestegardら)及び同第5,296,547号(Nestegardら)に記載されている放射状非対称スチレン−イソプレンブロックコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。ポリスチレン−ジエンブロックは、回転楕円形状、円筒又はラメラ状の領域を形成する傾向があり、これにより、ブロックコポリマーが二相構造を有することになる。
本開示による感圧性接着剤組成物において有用な難燃性粘着付与剤化合物は、式Iで表すことができる(参考として以下に再掲する)。
Figure 0006474428

Rは、20個の炭素原子(すなわち、ジテルペノイド)を有し、3つの連続した縮合6員環を有するヒドロカルビル基を表す。好適な一価のR基(メチル基の略称として「Me」を全体を通して用いる)の例を以下に記載する。
Figure 0006474428

各Rは、独立して、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基又はアリール基、好ましくは1〜6個の炭素原子を有するフェニル基又はアルキル基、より好ましくは1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を表す。例示的なR基には、フェニル、トリル、キシリル、エチルフェニル、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘプチル、メチルシクロヘキシル、オクチル及びイソオクチルが挙げられる。
いくつかの実施形態において、難燃性粘着付与剤は、式2で表される(参考として以下に再掲する)。
Figure 0006474428

式中、Rは、先に記載した通りである。
各Rは、独立して、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基又はアリール基、好ましくは1〜6個の炭素原子を有するフェニル基又はアルキル基、より好ましくは1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を表す。例示的なR基には、フェニル、トリル、キシリル、エチルフェニル、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘプチル、メチルシクロヘキシル、オクチル及びイソオクチルが挙げられる。
式IIによる例示的な難燃性粘着付与剤には、
Figure 0006474428

が挙げられる。
所望により、追加の粘着付与剤(すなわち、本開示による難燃性粘着付与剤以外のもの)をPSA組成物に含めてもよい。有用な粘着付与剤には、ロジン及びロジン誘導体、ポリテルペン、クマロンインデン、水素添加樹脂、並びに炭化水素樹脂が挙げられる。例としては、α−ピネン系樹脂、β−ピネン系樹脂、リモネン系樹脂、ピペリレン系炭化水素樹脂、ポリテルペン及び芳香族変性ポリテルペン樹脂、芳香族変性ピペリレン系炭化水素樹脂、芳香族変性ジシクロペンタジエン系炭化水素樹脂、並びに芳香族変性コ−テルペン及びター−テルペン樹脂が挙げられる。
所望により、追加の難燃剤(すなわち、本開示による難燃性粘着付与剤以外のもの)をPSA組成物に含めてもよい。例としては、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)、例えば、Chemtura Corporation(Middlebury,Connecticut)から入手可能なREOFOS BAPP;Jiangsu Yoke Technology Co.Ltd.(Shanghai,China)から入手可能なBDP;RDPとも知られるレゾルシノールビス−(ジフェニルホスフェート)、例えば、Chemtura Corporationから入手可能なREOFOS RDP;Jiangsu Yoke Technology Co.Ltd.(Shanghai,China)から入手可能なRPD;及びFYROLFLEX RDP、並びにImperial Chemical Industries(London,England)から入手可能な多くの更なる難燃剤が挙げられる。
他の材料を特定の目的のために添加することができ、例えば、任意追加的に、本開示の実施にて有用な難燃性PSA組成物は、酸化防止剤、油、可塑剤、酸化防止剤、紫外線(「UV」)安定剤、顔料、ガラス又はポリマーのバブル又はビーズ(膨張性でも非膨張性でもよい)、繊維、補強剤、疎水性及び親水性シリカ、強化剤、ポリエステル、ナイロン及びポリプロピレンなどの微粉砕ポリマー粒子、並びに安定剤などの1つ以上の追加の添加剤を含み得る。これらの添加剤は、好ましくは、所望の最終使用特性を得るのに十分な量で添加される。
好ましくは、本開示による難燃性PSA組成物は、追加の粘着付与剤及び/又は難燃剤を実質的に含まないが、これは必要条件ではない。
有利には、本開示による難燃性粘着付与剤は、粘着付与剤と難燃剤の機能を組み合わせて1つの添加剤化合物にすることにより、必要とされる添加剤の全体量が減少することから、添加剤の存在に起因する、感圧性接着剤特性への悪影響が低減又は排除される。したがって、いくつかの実施形態において、難燃性粘着付与剤と、任意の追加の従来の粘着付与剤及び/又は難燃剤(存在する場合)とを合わせた総量は、PSA組成物の総重量を基準にして、25重量%以下、好ましくは20重量%以下、より好ましくは15重量%以下である。
本開示によるPSA組成物は、感圧性接着剤の製造に用いられる既知の技術に従って作製することができる。混合は、構成成分が実質的に均一に分布される多種多様の方法によって行うことができる。これには、分散混合、分配混合又はこれらの組み合わせを挙げることができる。混合にはバッチ方法及び連続方法の両方を用いることができる。
本開示によるPSA組成物は、所望により、架橋されてよい。架橋は、例えば、γ線又は電子線放射などの高エネルギー電磁放射線を使用して達成することができる。あるいは、架橋は、不飽和ゴムの架橋に従来用いられる、硫黄、硫黄供与体又はペルオキシド硬化系などの架橋剤を使用して達成することができる。架橋の他の手段には、金属触媒と組み合わせた反応性フェノール樹脂の使用、又は多官能性アクリレートと光開始剤及び紫外線の使用が挙げられる。架橋剤の各種組み合わせも用いることができる。好ましくは、架橋が行われる場合、構成成分は、架橋の前に混合される。
本開示のPSA組成物は、例えば、ロールコーティング法、スプレー法及びグラビアコーティング法を含む、種々のコーティング方法によって、基材に塗布することができる。接着剤の層の厚さは、広範な範囲にわたって、例えば、約10マイクロメートル〜数百マイクロメートルまで変えることができる。
PSA組成物を配置することができる基材(すなわち、裏材)は、例えば、布地、金属化フィルム及びホイル、高分子フィルム、不織布高分子材料、紙、並びに発泡体裏材が挙げられる。高分子フィルムの例には、ポリプロピレン、ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、セルロースアセテート並びにポリイミドが挙げられる。不織布の例には、ナイロン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート及びポリウレタン不織布が挙げられる。発泡体裏材の例には、アクリル、シリコーン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン及びネオプレンゴム発泡体裏材が挙げられる。基材は、所望により、積層させてもよいし、複合材料から作られてもよい。
PSA組成物は、基材上にコーティングして、任意に架橋した後、物品の接着剤表面を、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン)若しくはポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート)フィルム、又はプラスチックフィルムなどの一時的な取り外し可能な剥離ライナ(すなわち、保護ライナ)で任意に保護することができる。このようなフィルムは、シリコーン、ワックス、フルオロカーボンなどの剥離材料で処理され得る。
本開示のPSA組成物は、医療用テープ、封止テープ、電気テープ、再配置可能なテープ、ダイカットグラフィック、壁装飾フィルムを含む、多種多様な接着剤物品、特にマスキングテープ、シート及びドレープなどの取り外し可能なテープに使用することができる。
本開示による難燃性粘着付与剤は、上述のPSA組成物だけでなく、硬化性組成物中に含めて、難燃性を付与することができる。かかる場合、硬化性組成物は、硬化性結合剤前駆体と、上述した式IIで表される難燃性粘着付与剤とを含む。
硬化性結合剤前駆体は、硬化(すなわち、化学的架橋)して、共有結合的に架橋された結合ネットワークを形成することができる化合物又は組成物である。
有用な硬化性結合剤前駆体には、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、コ−ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。有用な温度活性化熱硬化性材料には、例えば、ノボラックフェノール樹脂及びレゾールフェノール樹脂及び特に架橋剤(例えば、ヘキサメチレンテトラミン)が添加されたもの、フェノプラスト並びにアミノ樹脂などのホルムアルデヒド含有樹脂;不飽和ポリエステル樹脂;ビニルエステル樹脂;アルキド樹脂、アリル樹脂;フラン樹脂;エポキシ樹脂;1液型及び2液型硬化性ポリウレタン;シアネートエステル、並びにポリイミドが挙げられる。好ましくは、硬化性樹脂は、硬化性エポキシ樹脂及び硬化性アクリル樹脂からなる群から選択される。
硬化を促進するために、1つ以上の任意選択の硬化剤、例えば、フリーラジカル熱反応開始剤、光開始剤、触媒又は他の架橋剤を硬化性組成物中に含めてもよい。硬化は、混合時に自然に発生してもよいし、エネルギーの適用により(例えば、加熱及び/又は電磁放射線により)生じさせてもよい。硬化条件は、通常、存在し得る硬化性結合剤前駆体及び硬化剤(ある場合)に依存する。
例示的なエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF及びノボラック樹脂のグリシジルエーテル、並びに脂肪族又は脂環式ジオールのグリシジルエーテルが挙げられる。市販のグリシジルエーテルの例には、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、例えば、Hexion Specialty Chemicals GmbH(Rosbach,Germany)から入手可能なEPON 828、EPON 1001、EPON 1310及びEPON 1510;Dow Chemical Co.(Midland,Michigan)からD.E.R.の商標名にて入手可能なもの(例えば、D.E.R.331、332及び334);Dainippon Ink and Chemicals,Inc.からEPICLONの商標名にて入手可能なもの(例えば、EPICLON 840及び850)及びJapan Epoxy Resins Co.,Ltd.)からYL−980の商品名にて入手可能なもの;ビスフェノールFのジグリシジルエーテル(例えば、Dainippon Ink and Chemicals,Inc.からEPICLONの商標名にて入手可能なもの(例えば、EPICLON 830));ノボラック樹脂のグリシジルエーテル(例えば、ノボラックエポキシ樹脂、例えば、Dow Chemical Co.からD.E.N.の商標名にて入手可能なもの(例えば、D.E.N.425、431及び438));並びに難燃剤エポキシ樹脂(例えば、D.E.R.580、Dow Chemical Co.から入手可能な臭素化ビスフェノール型エポキシ樹脂)が挙げられる。いくつかの実施形態では、二価フェノールを過剰量のエピクロロヒドリンと反応させることにより調製されたものなどの芳香族グリシジルエーテルが好ましい場合がある。いくつかの実施形態では、ニトリルゴム変性エポキシを使用することができる(例えば、CVC Chemicalから入手可能なKELPDXY 1341)。
例示的な硬化性アクリル樹脂には、単官能性及び/又は多官能性(メタ)アクリレート(すなわち、2つ又はそれ以上の(メタ)アクリレート基を有する(メタ)アクリレート)の混合物が挙げられる。有用なモノ(メタ)アクリレートには、ヘキシル(メタ)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(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート及びテトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートが挙げられる。
有用なポリ(メタ)アクリレートには、少なくとも2つの(メタ)アクリレート基を有するモノマー及び/又はオリゴマー、例えば、トリ(メタ)アクリレート及びテトラ(メタクリレート)が挙げられる。例示的なポリ(メタクリレート)には、例えば、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクレート、1,6−ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、アルコキシル化脂肪族ジ(メタ)アクリレート、アルコキシル化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、アルコキシル化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アルコキシル化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシル化(10)ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシル化(3)ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシル化(30)ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシル化(4)ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバルアルデヒド変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(200)ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(600)ジ(メタ)アクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(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、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなどのジ(メタ)アクリレート;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、エトキシル化トリ(メタ)アクリレート(例えば、エトキシル化(3)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシル化(6)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシル化(9)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシル化(20)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化トリ(メタ)アクリレート(例えば、プロポキシル化(3)グリセリルトリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化(5.5)グリセリルトリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化(3)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化(6)トリメチロールプロパントリ(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、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレートなどのトリ(メタ)(メタ)アクリレート;ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、エトキシル化(4)ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの高官能性化合物;例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートなどのオリゴマー(メタ)アクリル化合物;及びこれらの混合物が挙げられる。このような化合物は、例えば、Sartomer Co.(Exton,Pennsylvania)、UCB Chemicals Corporation(Smyrna,Georgia)、及びAldrich Chemical Company(Milwaukee,Wisconsin)などの販売業者から広く入手可能である。
(メタ)アクリレートエステルではないフリーラジカル重合性化合物を、前述の(メタ)アクリレートエステルモノマーのうちの1つ以上と組み合わせてもよい。例としては、アクリル酸、メタクリル酸、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルホルムアミド、アリルエステル、スチレン及び置換スチレン、マレイン酸、並びにフマル酸が挙げられる。
硬化性アクリル樹脂は、通常、有効量(例えば、0.1、1又は3重量%から最大5、7又は更に10重量%又はそれ以上の量)のフリーラジカル硬化剤(熱反応開始剤又は光開始剤など)を含む。
例示的な熱反応開始剤には、例えば、2,2−アゾ−ビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル、アゾビス(ジフェニルメタン)、4,4’−アゾビス−(4−シアノペンタン酸)、(2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル(E.I.du Pont de Nemours and Co.(Wilmington,Delaware)からVAZO 52として入手可能)などのアゾ化合物;例えば、ベンゾイルペルオキシド、クミルペルオキシド、tert−ブチルペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、グルタル酸ペルオキシド、ジラウリルペルオキシドなどのペルオキシド;過酸化水素;例えば、tert−ブチルヒドロペルオキシド及びクメンヒドロペルオキシドなどのヒドロペルオキシド;例えば、過酢酸及び過安息香酸などの過酸;過硫酸カリウム;例えば、過炭酸ジイソプロピルなどのペルエステルが挙げられる。
例示的な有用な光開始剤としては、(メタ)アクリレートをフリーラジカル的に光硬化させるのに有用であることが既知のものが挙げられる。例示の光開始剤としては、α−メチルベンゾインなどのベンゾイン及びその誘導体;α−フェニルベンゾイン;α−アリルベンゾイン;α−ベンジルベンゾイン;ベンジルジメチルケタール(Ciba Specialty Chemicals(Tarrytown,New York)からIRGACURE 651として入手可能)、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインn−ブチルエーテルなどのベンゾインエーテル;2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノン(Ciba Specialty ChemicalsからDAROCUR 1173として入手可能)及び1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(Ciba Specialty ChemicalsからIRGACURE 184として入手可能)などのアセトフェノン及びその誘導体;2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−(4−モルホリニル)−1−プロパノン(Ciba Specialty ChemicalsからIRGACURE 907として入手可能);2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン(Ciba Specialty ChemicalsからIRGACURE 369として入手可能);並びにフェニルビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド(Ciba Specialty ChemicalsからIRGACURE 819として入手可能)が挙げられる。他の有用な光反応開始剤としては、モノ−及びビス−アシルホスフィン(例えば、Ciba Specialty ChemicalsからIRGACURE 1700、IRGACURE 1800、IRGACURE 1850及びDAROCUR 4265として入手可能)が挙げられる。
本開示による硬化性組成物は、例えば、熱硬化性接着剤として、特に、耐火性が重要であり得る電子デバイスなどの用途に用いることができる。エレクトロニクス用途の例には、埋込用化合物、回路基板製造、絶縁保護コーティング及び半導体ダイマウント用接着剤としての使用が挙げられる。
本開示の選択された実施形態
第1の実施形態において、本開示は、
エラストマーと、
少なくとも1つの、次式で表される難燃性粘着付与剤化合物と、を含む、感圧性接着剤組成物を提供する。
Figure 0006474428

式中、Rは、20個の炭素原子を有し、3つの連続した縮合6員環を有するヒドロカルビル基を表し、
各Rは、独立して、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基又はアリール基を表す。
第2の実施形態において、本開示は、少なくとも1つの難燃性粘着付与剤化合物が、少なくとも1つの、次式で表される化合物を含む、第1の実施形態に記載の感圧性接着剤組成物を提供する。
Figure 0006474428
第3の実施形態において、本開示は、エラストマーが摂氏ゼロ度以下のガラス転移温度を有する、第1又は第2の実施形態に記載の感圧性接着剤組成物を提供する。
第4の実施形態において、本開示は、当該少なくとも1つのエラストマーが、天然ゴムエラストマー、アクリルエラストマー、スチレン−ジエンブロックコポリマーエラストマー、ポリブタジエンエラストマー、α−オレフィンエラストマー、ポリイソブチレンエラスト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、第1〜第3の実施形態のいずれか1つに記載の感圧性接着剤組成物を提供する。
第5の実施形態において、本開示は、各Rが、独立して、フェニル基及び1〜6個の炭素原子を有するアルキル基からなる群から選択される、第1〜第4の実施形態のいずれか1つに記載の感圧性接着剤組成物を提供する。
第6の実施形態において、本開示は、各Rが、独立して、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を表す、第1〜第5の実施形態のいずれか1つに記載の感圧性接着剤組成物を提供する。
第7の実施形態において、本開示は、各Rが、独立して、メチル、エチル又はプロピルを表す、第1〜第5の実施形態のいずれか1つに記載の感圧性接着剤組成物を提供する。
第8の実施形態において、本開示は、少なくとも1つの難燃性粘着付与剤と、任意の追加の粘着付与剤(存在する場合)と、任意の追加の難燃剤(存在する場合)とを合わせた総量が、感圧性接着剤組成物の総重量を基準にして、25重量%以下である、第1〜第7の実施形態のいずれか1つに記載の感圧性接着剤組成物を提供する。
第9の実施形態において、本開示は、感圧性接着剤組成物が、追加の粘着付与剤を実質的に含まない、第1〜第8の実施形態のいずれか1つに記載の感圧性接着剤組成物を提供する。
第10の実施形態において、本開示は、感圧性接着剤組成物が、追加の難燃剤を実質的に含まない、第1〜第9の実施形態のいずれか1つに記載の感圧性接着剤組成物を提供する。
第11の実施形態において、本開示は、次式で表される難燃性粘着付与剤を提供する。
Figure 0006474428

式中、Rは、20個の炭素を有し、3つの連続した縮合6員環を有するヒドロカルビル基を表し、
各Rは、独立して、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基を表す。
第12の実施形態において、本開示は、少なくとも1つの難燃性粘着付与剤が、少なくとも1つの、次式で表される化合物を含む、第11の実施形態に記載の難燃性粘着付与剤を提供する。
Figure 0006474428
第13の実施形態において、本開示は、各Rが、独立して、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を表す、第11又は第12の実施形態に記載の難燃性粘着付与剤を提供する。
第14の実施形態において、本開示は、各Rが、独立して、メチル、エチル又はプロピルを表す、第11又は第12の実施形態に記載の難燃性粘着付与剤を提供する。
第15の実施形態において、本開示は、
硬化性結合剤前駆体と、
次式で表される難燃性粘着付与剤と、を含む、硬化性組成物を提供する。
Figure 0006474428

式中、Rは、20個の炭素原子を有し、3つの連続した縮合6員環を有するヒドロカルビル基を表し、
各Rは、独立して、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基を表す。
第16の実施形態において、本開示は、少なくとも1つの難燃性粘着付与剤が、少なくとも1つの、次式で表される化合物を含む、第15の実施形態に記載の硬化性組成物を提供する。
Figure 0006474428
第17の実施形態において、本開示は、硬化性結合剤前駆体が、硬化性エポキシ樹脂及び硬化性アクリル樹脂からなる群から選択される、第15又は第16の実施形態に記載の硬化性組成物を提供する。
第18の実施形態において、本開示は、各Rが、独立して、1〜6個の炭素原子を有するアルキル基を表す、第15〜第17の実施形態のいずれか1つに記載の硬化性組成物を提供する。
第19の実施形態において、本開示は、各Rが、独立して、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を表す、第15〜第17の実施形態のいずれか1つに記載の硬化性組成物を提供する。
第20の実施形態において、本開示は、各Rが、独立して、メチル、エチル又はプロピルを表す、第15〜第17の実施形態のいずれか1つに記載の硬化性組成物を提供する。
以下の非限定的な実施例によって本開示の目的及び利点を更に例示するが、これら実施例で引用される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に制限するものと解釈されるべきではない。
特に記載がない限り、実施例及びこれ以降の明細書における部、%、比率などはいずれも重量基準である。
試験方法
剥離接着力試験
この剥離接着力試験は、基材から180°の角度で剥離するのに必要とされる力を測定する。この試験は、下記の基材を使用し、ASTM D3330/D3330M−04「Standard Test Method for Peel Adhesion of Pressure−Sensitive Tape」に記載の手順を用いて、実施例において調製された調湿済みテープで行った。
0.5インチ(1.3cm)幅のテープをステンレス鋼プレートに接着し、テープ上に置いた2kgのローラをテープの上で1回転させることにより、試験片を調製した。このテープを12インチ/分(30.5cm/分)のプレート速度にて剥離試験機で試験した。反復試験片を各実施例に対して試験し、平均値を記録した。
UL510燃焼性試験
Underwriters Laboratories試験法UL510燃焼性試験に従って試験片を試験した。テープ試験片をスチール棒に巻き付け、次いで、15秒の接炎を5回行う。試験片は、次の基準:1)60秒を超えて燃焼しないこと、2)燃焼落下物が観察されないこと、及び3)棒の上部近傍に置いたクラフト紙フラッグが着火しないことを満たしたものを合格とした。
マイクロスケール燃焼熱量(MCC)試験
ASTM D7309−07「Standard Test Method for Determining Flammability Characteristics of Plastics and Other Solid Materials Using Microscale Combustion Calorimetry」の方法Aプロトコルに従うマイクロスケール燃焼熱量(MCC)法を用いて試験片を評価した。使用した機器は、The Govmark Organization(Farmingdale,New York)のGovmark MCCモデルMCC−2であった。一般的方法は、1〜5mgのサンプルを窒素環境で1°K/秒の速度で加熱することを伴う。20%の酸素と80%の窒素の環境で900℃に保持した燃焼チャンバーにおいて分解生成物を完全に酸化させた。分解ガスの熱放出は、サンプルを完全に燃焼するために使用された酸素の質量から判定する。各サンプルについて3回の実行の数値を求め、結果を平均した。データから以下のパラメーターを算出した。熱放出容量η[J/g−°K](HRC)は、比熱放出率の最大値を発熱率で除算したものである。比熱放出の最大値Qmax(W/g)−温度範囲における最大値。熱放出温度[°K]は、比熱放出の最大値の温度(MaxT)である。比熱放出h(kJ/g)は、全温度範囲(総HR)にわたる真熱放出である。
コーンカロリーメータ試験
ASTM E1354「Standard Test Method for Heat and Visible Smoke Release Rates for Materials and Products Using an Oxygen Consumption Calorimeter」のプロトコルに従うコーンカロリーメータ法を用いて、試験片を評価した。コーンカロリーメータは、少量の凝縮相サンプルの燃焼及び難燃特性を測定するものである。測定した特性は、サンプルの単位面積当たりの総発熱量;サンプルの単位面積当たりの平均及びピーク発熱速度(HRR);ピークHRRまでの時間を含む。特徴的な特性である火災成長速度(FIGRA)は、ピークHRRをピークHRRに達するまでの時間で除算して算出する。
材料
以下の材料を、以下の実施例で使用した。
Figure 0006474428
(実施例1)
本実施例は、以下に示すジエチルアビエチルホスフェート(ABP1)の合成について記載する。
Figure 0006474428
0℃のテトラヒドロフラン(THF)400mL中のアビエチン酸100.0g(0.33mol)の溶液に、16.0g(0.42mol)のリチウムアルミニウム水素化物を加えた。反応混合物を0℃で1時間攪拌し、次いで、還流させながら5時間加熱した。この混合物を氷と3N HClの混合物中に注ぎ入れ、得られた混合物をジエチルエーテルで抽出し、合わせた有機相を1N HCl、飽和NaHCO水溶液及び飽和NaCl水溶液で洗浄し、次いで、無水MgSOで乾燥させた。減圧下での濾過及び濃縮により、95.7gのアビエチルアルコールを淡黄色の粘着性固体として得た。
THF 200mL中のこの物質の溶液に101.2g(1.00mol)のトリエチルアミン、続けて172.6g(1.00mol)のクロロリン酸ジエチルを加え、反応混合物を還流させながら18時間加熱した。追加投入分の65.8g(0.65mol)のトリエチルアミン及び112.2g(0.65mol)のクロロリン酸ジエチルを添加し、反応混合物を還流させながら18時間加熱した。THF溶媒の約半分を減圧下で分離し、濃縮物を水と3N HClの混合物中に注ぎ入れた。得られた混合物をジエチルエーテルで抽出し、合わせた有機相を1N HCl、飽和NaHCO水溶液及び飽和NaCl水溶液で洗浄し、無水MgSOで乾燥させた。濾過及び濃縮により、オレンジ色の液体を得た。この物質をシリカゲル上に吸着させ、ヘキサン、続けて酢酸エチルで溶出した。酢酸エチル溶離液の濃縮により、42.1gのジエチルアビエチルホスフェートを粘稠なオレンジ色の油状物として得た。
(実施例2)
本実施例は、以下に示すジエチルデヒドロアビエチルホスフェート(ABP2)の合成について記載する。
Figure 0006474428
0℃のTHF 600mL中のデヒドロアビエチン酸200.0g(0.67mol)の溶液に、33.5g(0.89mol)のリチウムアルミニウム水素化物を加えた。反応混合物を0℃で1時間攪拌し、次いで、還流させながら18時間加熱した。この混合物を氷と3N HClの混合物中に注ぎ入れ、得られた混合物をジエチルエーテルで抽出し、合わせた有機相を1N HCl、飽和NaHCO水溶液及び飽和NaCl水溶液で洗浄し、次いで、無水MgSOで乾燥させた。減圧下での濾過及び濃縮により、188.5gのデヒドロアビエチルアルコールを可塑性固体として得た。
THF 400mL中のこの物質の溶液に331.9g(3.28mol)のトリエチルアミン、続けて566.0g(3.28mol)のクロロリン酸ジエチルを加え、反応混合物を70℃で18時間加熱した。この混合物を氷と水の混合物中に注ぎ入れた。得られた混合物をジエチルエーテルで抽出した。合わせた有機相を飽和NaCl水溶液で洗浄し、次いで、無水MgSOで乾燥させた。濾過及び濃縮により、92.6gのジエチルデヒドロアビエチルホスフェートを粘稠なオレンジ色の油状物として得た。
実施例3及び比較例A
PSA1及びABP2を表1に記載の量で混合することにより合わせ、コーンカロリーメータ試験を用いて難燃性に関して評価した。コーンカロリーメータ試験と剥離試験の結果を表1及び2に記載する。混合した各組成物を、1mil(25.4マイクロメートル)厚のポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、乾燥させて、次の乾燥コーティング厚さ:比較例A=21マイクロメートル、実施例3=18マイクロメートルを得た。コーンカロリーメータ試験については、合計の厚さが0.5mmになるように、コーティングしたフィルムのサンプルを上に互いに積み重ねた。
Figure 0006474428
Figure 0006474428
実施例4〜6及び比較例B〜D
溶剤希釈型アクリル感圧性接着剤組成物を表3(下記)に記載の構成成分を混合することによって調製し、1mil(25.4マイクロメートル)厚のポリエチレンテレフタレートフィルム上に湿潤厚さ100マイクロメートルで塗布し、溶剤を室温で10分間蒸発させ、次いで、110℃で10分間オーブン中に置き、40マイクロメートルの乾燥厚さを得た。
Figure 0006474428
Figure 0006474428
Figure 0006474428
(実施例7)
溶剤希釈型アクリル感圧性接着剤組成物を70重量部のPSA1と30重量部のABP2とを混合することによって調製し、この混合物を1mil(25.4マイクロメートル)厚のポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、溶剤を蒸発させて、40マイクロメートルの乾燥厚さを得た。得られたPSA被覆フィルムは、UL 510試験に合格しなかった。この配合物は、46oz/in(5.03N/cm)の高い剥離接着力を示した。
実施例8〜9及び比較例E〜F
PSA2と、アビエチン酸、ABP1又はABP2とを表6に記載の量で混合することにより合わせた。難燃性の結果を表7及び8に示す。混合した組成物を、1milのポリエチレンテレフタレートフィルム上に湿潤フィルム厚さ100マイクロメートルで塗布し、乾燥させ、次の乾燥フィルム厚さ:実施例8=40マイクロメートル、実施例9=40マイクロメートル、比較例E=40マイクロメートル、比較例F=40マイクロメートルを得た。
Figure 0006474428
Figure 0006474428
Figure 0006474428
実施例9及び比較例G
EPOXY1及びABP2を表9に示す量で混合することにより合わせ、硬化させた後、表9(下記)に記載するように難燃性について評価した。
Figure 0006474428
特許状への上記の出願の中で引用されている全ての参照、特許、又は特許出願は、全体として一貫した方法で参照することにより本明細書に組み込まれる。これらの組み込まれた参照と本明細書との間に部分的に不一致又は矛盾がある場合、先行する記述の情報が優先するものとする。当業者が請求項の開示を実行することを可能にするために与えられた先行する記述は、本請求項及びそれと等しい全てのものによって定義される本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (16)

  1. エラストマーと、
    少なくとも1つの、下記式で表される難燃性粘着付与剤化合物と、を含む、感圧性接着剤組成物。
    Figure 0006474428

    (式中、Rは、20個の炭素原子を有し、3つの連続した縮合6員環を有するヒドロカルビル基を表し、
    各Rは、独立して、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基又はアリール基を表す。
  2. 少なくとも1つの前記難燃性粘着付与剤化合物が、少なくとも1つの、下記式で表される化合物を含む、請求項1に記載の感圧性接着剤組成物。
    Figure 0006474428
  3. 前記エラストマーが、摂氏ゼロ度以下のガラス転移温度を有する、請求項1又は2に記載の感圧性接着剤組成物。
  4. 前記エラストマーの少なくとも1つが、天然ゴムエラストマー、アクリルエラストマー、スチレン−ジエンブロックコポリマーエラストマー、ポリブタジエンエラストマー、α−オレフィンエラストマー、ポリイソブチレンエラスト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、請求項1〜3のいずれか一項に記載の感圧性接着剤組成物。
  5. 各Rが、独立して、フェニル基及び1〜6個の炭素原子を有するアルキル基からなる群から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の感圧性接着剤組成物。
  6. 各Rが、独立して、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を表す、請求項1〜5のいずれか一項に記載の感圧性接着剤組成物。
  7. 各Rが、独立して、メチル、エチル又はプロピルを表す、請求項1〜5のいずれか一項に記載の感圧性接着剤組成物。
  8. 前記少なくとも1つの難燃性粘着付与剤と、任意の追加の粘着付与剤(存在する場合)と、任意の追加の難燃剤(存在する場合)と、を合わせた総量が、前記感圧性接着剤組成物の総重量を基準にして、25重量%以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の感圧性接着剤組成物。
  9. 前記感圧性接着剤組成物が、追加の粘着付与剤を実質的に含まない、請求項1〜8のいずれか一項に記載の感圧性接着剤組成物。
  10. 前記感圧性接着剤組成物が、追加の難燃剤を実質的に含まない、請求項1〜9のいずれか一項に記載の感圧性接着剤組成物。
  11. 硬化性結合剤前駆体と、
    下記式で表される難燃性粘着付与剤と、を含む、硬化性組成物。
    Figure 0006474428

    (式中、Rは、20個の炭素原子を有し、3つの連続した縮合6員環を有するヒドロカルビル基を表し、
    各Rは、独立して、1〜8個の炭素原子を有するアルキル基を表す。)
  12. 少なくとも1つの前記難燃性粘着付与剤が、少なくとも1つの、下記式で表される化合物を含む、請求項11に記載の硬化性組成物。
    Figure 0006474428
  13. 前記硬化性結合剤前駆体が、硬化性エポキシ樹脂及び硬化性アクリル樹脂からなる群から選択される、請求項11又は12に記載の硬化性組成物。
  14. 各Rが、独立して、1〜6個の炭素原子を有するアルキル基を表す、請求項11〜13のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  15. 各Rが、独立して、1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を表す、請求項11〜13のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
  16. 各Rが、独立して、メチル、エチル又はプロピルを表す、請求項11〜15のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
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