JPH11189664A - 放射線架橋可能な感圧接着フィルムを架橋する方法 - Google Patents
放射線架橋可能な感圧接着フィルムを架橋する方法Info
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Abstract
な組合せを総合的に得ることができるように、放射線架
橋可能なPSAフィルムの性質に対して制御された影響
力を行使する方法を提供する。 【解決手段】 放射線架橋可能な感圧接着フィルムを化
学放射線に調整された線量で暴露することにより架橋す
る方法であって、フィルム表面を、異なった強度の領域
から形成された規則的又は不規則的な放射線パターンに
暴露することを特徴とする放射線架橋可能な感圧接着フ
ィルムを架橋する方法。
Description
感圧接着フィルムを、制御された線量の化学放射線、特
にUV光で架橋する方法に関する。
溶剤中で使用される、アクリレート、SBC又はNR
[SBC=スチレンブロック共重合体、例えばSIS
(スチレン−イソプレン−スチレン)、又はSBS(ス
チレン−ブタジエン−スチレン)、或いはSBR(スチ
レン−ブタジエン−ゴム);NR=ニトリルゴム=ブタ
ジエン−アクリロニトリル−ゴム]を基礎とする通常の
感圧接着剤(PSA)について、このPSAの性質は、
粘着付与剤を添加することにより変更することができ
る。粘着付与剤としては、粘着樹脂、及び油等の可塑剤
の両方がある。
用し、それから照射、特にUV光で、架橋することがで
きる、無溶剤型ホットメルトPSAに基づくものであ
る。この種の接着剤は、例えば、Auchter, Barwich, Re
hmer & Jager, "UV-vernetzbare Acrylate-Schmelzhaft
klebstoffe" [UV−架橋可能アクリレート・ホットメ
ルト感圧接着剤]、"kleben & dichen" 37 (1993), 14-
20頁;及びEP−A377199及びEP−A4487
41に記載されている。基本ポリマーは、ゲル化点とし
て知られているものに近い形となるように製造される。
ポリマーは、光開始剤の助けを借りて、高エネルギー放
射線、特にUV−A光線を感受する。光開始剤は、ポリ
マー中に混合されるか或いは化学的に結合される。規定
されたUV線量への暴露制御により、ポリマーの架橋の
程度を調節することができる。PSAの基本的なポリマ
ーの臨界的決定要素が、この架橋の程度である。例え
ば、単一ポリマーを用いて、異なったUV線量で照射し
て、水分の多い物質にさえ接着する極めて粘着性の高い
接着剤ラベル、或いはどのような表面からも残留物無し
に剥がすことができきる接着剤ラベルを製造することは
可能である。
ように調整することができる。照射は、所望の性質を得
るために必要なUV光のレベルのみで行われる。そうで
なければ、「過露光」により生成物の性質を大幅に変え
てしまうであろう。
は粘着性、剥離抵抗及び剪断強度(定着力及び剪断接着
破壊温度(SAFT))により記載されるが−は、均一
なPSA組成中で兼ね備えることは困難である。高い粘
着性及び剥離抵抗は、低い剪断強度も結びつき、又その
逆もある。
の性質の最適な組合せを総合的に得ることができるよう
に、放射線架橋可能なPSAフィルムの性質に対して制
御された影響力を行使することにある。
が、放射線架橋可能な感圧接着フィルムを化学放射線に
調整された線量で暴露することにより架橋する方法であ
って、フィルム表面を、異なった強度の領域から形成さ
れた規則的又は不規則的な放射線パターンに暴露するこ
とを特徴とする放射線架橋可能な感圧接着フィルムを架
橋する方法により達成されることを見出した。
パターンが限定強度の領域と、その側の無放射線領域と
から構成されている。
それに暴露した架橋可能フィルム中で不可逆な架橋を誘
発するどのような電磁波でも良い。特に、好適なもの
は、UV光、短波長可視光線又は電子線ビームである。
UV架橋可能なPSAの、根本的な性質を制御する選択
枝を広げることができる;例えば、接着領域に空間的に
定義される照射することにより行うことができ、これに
より放射線架橋可能なPSA組成物において、架橋の程
度が変化する領域、又は全く架橋されない領域を、相互
に並んだ状態で形成することができる。
することによりなされる。照射は、例えば、UV光線又
は電子線を用いて光学レンズ又は磁気レンズで集光させ
ることにより、或いは適宜時間的及び空間的に制御され
たレーザ光等によりパターン状に照射することによりな
される。
ンシル(型紙)、又は干渉現象により形成される暗色或
いは影の領域を用いて、より少ない程度に架橋されるべ
きPSAフィルムの領域に制御しながら陰影を付けるこ
とも行うことができる。連続処理操作において、このい
ずれかに必要とされる装置は、ウェブ状の裏地と共に移
動させるか、或いは固定状態で据え付けられ、そして影
又は強度の空間的移動パターンを形成することができ
る。
的な不均質架橋を発生させ、PSA組成物のフィルムに
架橋パターンを形成する。この架橋パターンは、ランダ
ム形式で不均一に分布した、架橋の程度が変化する領域
を含んでも、又は規則的な繰り返しパターンを含んでも
良い。パターンにおいて、架橋の程度がより大きい領域
は、干渉性であって、そして高度に架橋していないPS
A組成物の島状領域を囲んでいても良く、或いはその反
対でも良い。
mの範囲にあることができ、好ましくは0.001〜1
mmの大きさの範囲内にある。
かの程度に架橋された領域の面積は、PSA組成物の合
計の割合として、各場合、2〜98%の間で変化し得
る。10〜90%の範囲が好ましい。
ィルムの組成物及び照射強度と共に、更なるパラメータ
を、接着性を制御するために使用され得るもの、即ち、
架橋の程度に応じて変化する二次元構造(パターン)及
び二次元割合(分布)に、加える必要がある。
射材料の粘着性の改良に寄与することができる。このよ
うな高度に架橋されていない領域は、低い剪断強度を示
すが、その領域は、より高度に架橋された領域の周囲の
パターンにより、支持され、またそれ故負荷下の剪断或
いは流れに対して安全が保障され得る。
架橋可能な自己接着性PSA組成物を有する新しいタイ
プの製品を提供することも可能となる。このような製品
は、現在入手できる製品よりも、粘着性と剪断強度の兼
備において優れたものである。
ことにより、架橋程度の大小の領域の割合及び性質を選
択することができ、これにより容易に且つ実質的に残留
物なく剥がすことができるような接着ストリップを得る
ことができる。これは、特に、接着剤の全領域を架橋照
射に暴露することにより、そしてその際に粘着性の点で
実質的に不活性となるほど高い程度に一定の領域を架橋
することにより、達成される。
接着フィルムに空間的に選択的架橋を行うことにより、
荷造りテープがロールから巻かれる際に発生する騒音を
減少させることができ、それ故製品発送段階での感受騒
音被害を、我慢できるレベルに減少させ得る。
フィルムの非架橋領域(即ち、接着組成物自身の糸引き
及び分離を伴い、接着ストリップの裏側と結合表面の両
方に接着剤残留物を残す)及び接着しながら分離した接
着フィルムのより高い架橋領域(即ち、接着表面に関す
る限り実質的に残留物がない)を有するとの可能性に起
因して発生する。仮に、接着剤の非架橋領域がパターン
又は表示を形成する場合、そのように製造された接着ス
トリップを除去する行為により、接着ストリップの表面
及び接着表面に明確なマークが残り、そしてこのマーク
が除去の行為を明らかに示すことになる。従って、この
ようにして製造された接着ストリップは、シールのよう
なクロージャとして、或いは秘密ラベル(security labe
ling) の分野で使用することができる。
の架橋の程度は、一般に、照射フィルムの吸収の測定に
より決定される。このフィルムは、重合可能な又は架橋
可能な化合物を、架橋性又は重合性開始剤と共に含んで
いることが好ましい。この開始剤は、化学放射線で活性
化し、反応に参加することにより転化するものである。
通常、その吸収はその過程で変化し、このため吸収の測
定により反応の程度を決定するのに使用することができ
る。
ない独特許出願19707967.9に記載されてお
り、同焦点ラマン分光法又は同焦点蛍光分光法により行
われる。
な化合物に、好ましくは化学的手段(例、共有結合)に
より付加する。通常、適当な光開始剤としては、UV光
の照射により、架橋可能な化合物と反応することができ
る励起状態へ転位することができる全ての化合物を挙げ
ることができる。この目的に特に合った化合物として
は、芳香族カルボニル化合物、特にベンゾフェノン、そ
の誘導体及び置換生成物−ここではベンゾフェノン化合
物と総称する。現在理解されているところでは、ここで
の架橋とは、照射活性化したカルボニル基がベンズヒド
ロール(benzhydrol)架橋構造を形成する反応を含んでい
る。これは前述の雑誌に記載されている。
反応により消費され;言い換えればスペクトルの特徴的
なバンドが消失する。
(メタ)アクリレートの重合体及びオリゴマーを挙げる
ことができる。好適な化合物は、中でも特にEP−A4
48741に記載されているものである。これらは、フ
ェノン基(特にベンゾフェノン基)で置換された(メ
タ)アクリル酸誘導体と、無置換の(メタ)アクリレー
トとの共重合体である。
或いは分散物として加工することができる。それらは、
特にPSA、PSAフィルム及びPSAラベルの製造、
及び型打ちフィルム(stamping film) の製造に好適であ
る。これらの用途において、組成物は、通常、所望によ
り上昇させた温度で−例えば20〜150℃−慣用基板
に塗布(流延)することができる。慣用基板としては、
紙、カード、木材板、金属板及びプラスチックフィルム
(例えば、可塑化PVC、ポリエチレン、ポリアミド、
ポリエステル又はポリプロピレンからなる)を挙げるこ
とができる。
ィルムを、UV光の照射により架橋させ、良好な接着性
を有し、そして高いレベルの凝集力及び良好な剪断強度
と優れた老化安定性を兼備する塗布膜を得る。照射は、
不活性ガス中で行う必要はなく、空気中での操作が可能
である。使用することができるUVエミッターは、通常
使えそうなもので、例えば、低圧、中圧及び高圧水銀灯
である。これらの水銀灯から架橋照射の間にIR成分が
放出される場合があり、このIR成分が、同時に残存溶
剤又は水を除去することができる。
始剤の反応の程度を示す特徴的なスペクトルバンドの強
度を利用して、ラマン分光法又は蛍光分光法により決定
される。
ン分光法は、広く普及した赤外分光法と同様に化学同定
が可能である。
よる化学構造の情報と同焦点顕微鏡による高焦点分解能
(約1μm3 ;参照、図1)を併せ持つ。セットアップ
は、レーザが顕微鏡のイメージング光学素子により極め
て小さい測定状態に焦点を合わせられるように同焦点顕
微鏡をラマン分光器とつなぎ合わせる。発生したラマン
光はまず、検出ビームパス(光路)(例えば、レーザ光
線写真術のノッチフィルタ)で分離される。その方向の
ビームパスの同焦点絞りが、その深さのレベルを選択
し、そして三次元の測定体積の範囲を数μm3 に定め
る。高い光出力の簡単な格子分光写真器が、ラマン光の
スペクトル分散を運ぶことができる。検出は、例えば、
二次元CCDチップによる。
mの分解能で深さ断面図を得ることも可能である。多く
の場合、複雑なサンプルの製造及び標識物質の添加は不
要である。
するPSAの架橋の程度を精密に検出することが可能と
なる。
学的に変化するとの事実を利用している。この反応は、
特徴的なラマンバンド又は蛍光バンドにより、極めて精
確にモニターすることができ、そして架橋に関する情報
が得られる。特に、光開始剤が完全に使用尽くされたか
どうか、そして続いて接着性を変えるであろうUV後硬
化の危険性があるかどうかについて決定することも可能
である。
様、同焦点ラマン又は蛍光分光法をPSA製品の品質管
理に使用することができる。これは、接着剤の製造及び
架橋接着フィルム関連の両方の品質管理に及ぶ。
1を参照ながら下記に記載する。この図は、架橋の程度
を測定するために、同焦点ラマン分光器を用いる装置の
設定を図解的に示す。
顕微鏡とラマン分光器の組合せに実質的に基づくもので
ある。レーザ光源1からの活性光は、ここではノッチフ
ィルタ2により進路を変更し、顕微鏡の対物レンズを通
って観察下のサンプル10に到達する。ノッチフィルタ
は、特定のレーザ波長をほぼ完全に反射するので特に好
適である。しかしながら、通常の鏡配置を用いることも
可能である。対物レンズ3は、レーザ1からの活性光線
を焦点合わせし、次いで得られた光錐が、サンプルのレ
ーザ光の伝搬を入射方向に対し垂直に限定するので、サ
ンプル10の観察体積の断面積を規定することになる。
サンプル10で非弾性的に散乱したレーザ光は、対物レ
ンズ3でサンプルから取り出され、そしてサンプル10
で反射した活性光はノッチフィルタ2で濾光されて、同
焦点絞り4を通過する。この絞り4は、その排除効果に
より、サンプル10の観察体積の深さ規定値(definitio
n);即ち、活性光の入射方向のサンプルの位置、を選択
する。絞り4の後、ラマン散乱光はレンズ5を通過し
て、散乱光の分光分散を行う格子分光写真器6に到達す
る。
して二次元CCDチップ7(バンド強度の測定に用いら
れる)を通過する。種々の深さが、サンプルと対物レン
ズとの距離を変えることにより得られる。
光分光器によりPSAフィルムの架橋の深さ分解度を決
定することも可能である。この目的のために、図1の装
置の光源を、UV光源とするのは賢明であり、カットオ
フフィルタをノッチフィルタ2の代わりに使用するのは
有利である。サンプルの蛍光発光スペクトルの評価は、
上述のラマン分光法に通常類似した方法で行われる。
性は、凝集の尺度として剪断強度を、そして凝集と接着
の包括的尺度として剥離強度を測定することにより検出
することができる。試験の目的のために、ポリエチレン
テレフタレート又はアルミニウムシートにPSAフィル
ムを塗布して25〜80μmの膜厚の乾燥フィルムを得
る。
には、ポリエチレンテレフタレートシートにPSAフィ
ルムを加熱塗布ベンチ上で85〜120℃で塗布して、
約25μmの膜厚のフィルムを得る。
70℃、1バールで1分間蒸発させる。塗布、乾燥した
シートは中圧水銀灯の光で照射される。
圧水銀灯、それぞれビーム長1cm当たり80〜160
Wの出力を有するものを用いて行われる。塗布、乾燥し
たシートは、移動連続ベルト上に載置され、従って塗布
シートは水銀灯の下を5〜50cmの距離、6〜20m
/分の速度で通過する。照射は空気中で行われる。
5cm幅のストリップに裁断され、これらのストリップ
はゴム線入りスチールローラーを用いてアルミニウムパ
ネル上にロール貼付した。ストリップと合体した板を、
23℃、相対大気湿度65%にて24時間貯蔵する。
ィルムと平行に裏側から100mm/分の速度で剥離す
る。これを行うために必要な力を測定する。
2.5cm及び長さ150mmの接着試験片をループの
形にし、そして接着試験片の両端を引張試験機のかみ合
い部に固定する。接着試験片ループをステンレススチー
ル又はアルミニウム試験板に接触させ、そして接着テー
プを300mm/分の速度で即座に剥離する。試験片を
スチール板から剥離するのに要求される力が、測定され
る。6回の測定の平均を採る。
に接着剤が塗布され、照射された25mm幅の基板スト
リップを、垂直に対して3℃傾斜したガラス又はステン
レススチールの板と、25mmの長さで接着する。板の
傾きは、剥離力が接着に作用していないことを保証する
ものである。接着ストリップの張り出し部分には1kg
の重量の負荷がかかる。負荷サンプルを、次いで室温に
5時間保持し、その後1時間に2℃の速度で加熱する。
接着不良となる時間と温度を記す。試験を通じて、サン
プルの温度は、℃で、サンプルの変形(クリープパス)
はμmで測定する。
による。K値は、DIN53726に従って、1%濃度
テトラヒドロフラン溶液で、25℃にて測定される。溶
融粘度は、コーン−プレート・レオメーター(cone-plat
e rheometer);例えば測定器PK100付きRotov
iskoR RV20(Haak,Karlsruhe社
製)で測定する(D=剪断速度(秒-1))。
ger index)(粘度数)を、テトラヒドロフラン中、25
℃にて、公知の方法(例、G.V. Schulz, H.J. Cantow,
Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, G. T
hieme Verlag, 1955, 第1/3巻, 431-445 頁、及びB. Vo
llmert, Grundriss der makromolekuren Chemie, 第III
巻, 55ff頁)により測定される。
テトラヒドロフラン及び9gのtert−ブチルペルオ
キシ−2−エチルヘキサノエートの混合物に、500g
のイソアミルアクリレート、300gの2−エチルヘキ
シルアクリレート、170gのメチルアクリレート、3
0gのアクリル酸及び7.5gの下記式:
ー混合物の内150gを加えた。
2時間に亘って、モノマー混合物の残りを、そして同時
にしかし3時間に亘って、5gのtert−ブチルペル
オキシ−2−エチルヘキサノエートを40gの酢酸エチ
ルに溶解した溶液を、反応混合物に加えた。添加終了
後、重合を5時間続けた。
タウディンガー・インデックス(粘度数)が0.39で
あった。溶剤及び揮発分を除去した際、共重合体P1の
溶融粘度は120℃で15Pa・s(D=100秒-1)
であった。
テトラヒドロフラン及び10gのtert−ブチルペル
オキシ−2−エチルヘキサノエートの混合物に、500
gのn−ブチルアクリレート、330gの2−エチルヘ
キシルアクリレート、150gのメチルメタクリレー
ト、20gのアクリル酸及び6.5gの下記式:
ー混合物の内150gを加えた。
2時間に亘って、モノマー混合物の残りを、そして同時
にしかし3時間に亘って、5gのtert−ブチルペル
オキシ−2−エチルヘキサノエートを40gの酢酸エチ
ルに溶解した溶液を、反応混合物に加えた。添加終了
後、重合を5時間続けた。
ディンガー・インデックスが0.41であった。溶剤及
び揮発分を除去した際、共重合体P2の溶融粘度は12
0℃で40Pa・s(D=200秒-1)であった。
ヘキサンより低い60〜95℃の沸点範囲)、と70m
gの2,2’−アゾビスイソブチロニトリルの混合物
に、870gのn−エチルヘキシルアクリレート、10
0gのメチルメタクリレート、30gのアクリル酸及び
2.0gの下記式:
ー混合物の内150gを加えた。
重合させた。その後、2時間に亘って、モノマー混合物
の残りを加え、添加終了後、反応混合物を更に2時間穏
やかな還流下に保持した。10gのtert−ブチルペ
ルオキシピバレートを50gの石油スピリット(n−ヘ
キサンより低い60〜95℃の沸点範囲)に溶解した溶
液の10重量%を5分間に亘って混合物に添加した。1
時間後、この溶液の残りを、670gの同じ石油スピリ
ット共に加えた。
8であった。
て、800gのイソアミルアクリレート、180gの酢
酸ビニル、20gのメタクリル酸及び7.0gの下記
式:
ー溶液を用いた以外は、共重合体P2に記載の手順を繰
り返した。
6であった。
て、900gのイソアミルアクリレート、100gのマ
クロマーR 13K−RC(MacromerR 13 K-RC ;manufa
cturer Sartomer Inc.)(メタクリレート末端基を有す
るスチレンオリゴマー)及び6.5gの下記式:
ー溶液を用いた以外は、共重合体P2に記載の手順を繰
り返した。
5であった。
スクを介しての照射或いは引用された他の方法の一法に
より、接着ストリップ上に形成され得る個々の円形領域
を有する幾つかのパターンの典型的な性質が示されてい
る。パターンは、重合体溶液P2を用いて形成した。他
の重合体溶液の場合も、同様の結果が得られた。
図2に示す。
cm、距離10cm及び速度10cm/秒の条件での照
射下における通過回数を示す。縦座標(y軸)に、25
mmサンプル幅当たりの剥離力(N)を示す。
れについて図の左側)は、マスクを使用しないときの照
射の剥離力が示しており;規則的な間隔の点で描かれた
カラム(それぞれ、図の右側)は、接着剤表面から3m
mの距離でパターン5のマスクの下方から照射した場合
の剥離力を示す。
橋状態では、凝集破壊を伴う低い剥離力を示す。2〜4
回通過後、剥離力の値は混成破壊(部分的に凝集、部分
的に接着)を伴う最大値となり、そして8回の照射後に
は、接着性は接着破壊のみによる剥離力で、極めて鋭い
落ち込みになる。有孔マスクを用いた場合、接着ストリ
ップは、均質な架橋ベースを形成するために、マスク無
しでの通過を実際のところ1回行っただけであった。
は、図2に示すように、鋭いものである。
着性を示し;マスクNo.5を介して照射領域を暗領域
で示す。剥離強度試験と同様の設定で均一照射(マスク
無し)を2回した後、粘着性は大幅に減少し、そして8
回後にはほとんど完全に消失したことが、ここから明ら
かである。
さえまだ保持されている。初期の均一照射は、上述のよ
うにUV源の下方を1回通過させることにより行われ
た。
は、左側にプロットA〜Dについての剪断移動距離(μ
m)、そして右側にプロットTについての温度(℃)を
示す。プロットAがマスク無しの2回UV照射の挙動を
示し、プロットBが4回後、プロットCがマスク無しで
8回後、を示す。プロットDが、1回の均一UV照射
後、マスクNo.5下7回のUV照射した挙動を示す。
プロットTは、サンプルを横座表に示す時間で加熱した
ときに、到達した温度(℃)を示す。
着ストリップ(プロットA)は、低剪断強度を示すだけ
でなく、37℃で丁度12時間後に破壊することも分か
る。4回照射(プロットB)及び8回照射(プロット
C)は、実用寿命を16時間及び34時間に延ばし、そ
して破壊温度を44℃及び78℃に、それぞれ延ばす。
と、1回の均一UV照射後、空間的に選択されたマスク
で照射距離3mmで7回のUV照射したサンプルとを比
較した場合、剪断強度においてのみ若干異なるのみであ
った。しかしながら、上記に示したように、粘着及び剥
離強度の性質は、8回均一照射を受けた接着ストリップ
と対称的に、失われていない。これは、本発明の方法の
決定的な優位性を示している。
る有孔マスクの下方で、UV照射により架橋されたPS
Aフィルムの表面の1領域のコンピュータ断層撮影によ
り得られた表示である。この表示得るために、表面をレ
ーザ光で1ラインずつ操作し、各点について得られるラ
マン散乱孔の強度を測定した。架橋の程度の尺度とし
て、同焦点ラマン分光法により得られる吸収値を、異な
ったグレースケール(grey stages) として図に示す。こ
れらは得られる架橋パターンを示している。
器の組合せに実質的に基づく装置である。
の下方で、UV照射により架橋されたPSAフィルムの
表面の1領域のコンピュータ断層撮影により得られた表
示である。
Claims (9)
- 【請求項1】 放射線架橋可能な感圧接着フィルムを化
学放射線に制御された線量で暴露することにより放射線
架橋可能な感圧接着フィルムを架橋する方法であって、
フィルム表面を、異なった強度の領域から形成された規
則的又は不規則的な放射線パターンに暴露することを特
徴とする放射線架橋可能な感圧接着フィルムを架橋する
方法。 - 【請求項2】 パターンが、有限強度の領域及びその側
の無放射線領域から構成される請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 使用される化学放射線がUV光又は電子
線ビームである請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 放射線パターンを、放射線をレンズで集
光させることにより発生させる請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 放射線パターンを、マスクの下方から露
光又は照射を行うことにより発生させる請求項1に記載
の方法。 - 【請求項6】 放射線パターンを、時間的又は空間的に
制御された点状の放射線源を用いて、表面にパターン照
射することにより発生させる請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 異なった強度の領域が、0.001〜1
0mmの広がりを有する請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 比較的高強度の領域の面積割合が、照射
されるべき表面の2〜98%の間にある請求項1又は7
に記載の方法。 - 【請求項9】 パターン化照射を、均一照射と組み合わ
せて使用する請求項1に記載の方法。
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