KR100409064B1 - 콤포넌트를유리에결합시키기위한방법및조성물 - Google Patents

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미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

본 발명은 (a)1종 이상의 알킬 알코올의 아크릴산 에스테르 및 하나 이상의 공중합성 단량체를 포함하는 단량체 혼합물 또는 부분적으로 예비중합된 시럽; (b)에폭시 수지 또는 에폭시 수지들의 혼합물; (c)상기 에폭시 수지 또는 에폭시 수지들의 혼합물에 대한 열활성화가능한 경화제; (d)광개시제; 및 (e)안료를 포함하는 출발물질로 된 광중합 반응 생성물을 포함하는 압감접착제 시이트재가 성분과 유리에 부착하도록 상기 성분과 상기 유리 사이에 상기 압감접착제 시이트재를 배치하는 단계를 포함하는, 유리에 성분을 결합시키는 방법에 관한 것이다.

Description

콤포넌트를 유리에 결합시키기 위한 방법 및 조성물
본 발명은 열경화성 감압 접착제, 그 접착제를 포함하는 시이트재 및 콤포넌트(component)를 유리에 결합시키는 방법에 관한 것이다.
자동차 산업에서, 거울 기재는 페이스트상 우레탄 또는 실리콘 접착제 뿐만아니라 폴리비닐 부티랄 필름에 의해, 자동차 전면유리 및 자동차 본체에 부착되어 왔다. 이러한 페이스트상 접착제를 경화전의 강도가 약한 것 등의 결점이 있어, 거울 기재를 미끄러지게하여 제위치에 부착되지 못하게 할 수 있다. 또한, 거울 기재의 하중으로 인해 집착제가 유출되는 경향이 있으므로, 유출된 재료를 제거하기 위한 추가의 마무리 공정이 요구될 수 있다. 다른 한편으로, 폴리비닐 부티랄 필름은 내수성 및 내열성이 불충분하므로 상기 거울 기재는 부착되어 있는 유리판으로부터 떨어질 수 있다.
미국 특허 제5,160,780호(오노)에는 유리 판에 거울 기재를 결합시키는 데 유용한 오르가노폴리실록산 재료(당해 기술 분야에서는 실리콘 고무로 칭함)를 사용하는 것에 관하여 개시하고 있다. 이 오르가노폴리실록산은 고온에서 오토클레이브 처리 후 가교된다. 그러나, 이 실리콘 고무는 탄성중합체 물질이고 지속적인 하중이 가해지는 경우 늘어나기 쉽다.
열경화성 감압 접착제 재료는 미국 특허 제 5,086,088호(키타노 등)에 개시되어있다. 내진(耐震) 구조에 유용한 점탄성 재료는 미국 특허 제5,262,232호(빌퐁 등)에 개시되어 있다.
발명의 개시
본 발명은 감압 접착 시이트재를 콤포넌트 및 유리에 부착시키기 위해, 상기 콤포넌트와 상기 유리 사이에 상기 감압 접착 시이트재를 배치하는 단계를 포함하여 유리에 콤포넌트를 결합시키는 방법을 제공한다. 상기 접착 시이트재는 하기 (a) 내지 (e)를 포함하는 출발 재료의 광중합반응 생성물로 이루어진다:
(a) 1종 이상의 알킬 알코올의 아크릴산 에스테르 및 하나 이상의 공중합성 단량체를 포함하는 단량체 혼합물 또는 부분적으로 예비중합된 시럽,
(b) 에폭시 수지 또는 에폭시 수지들의 혼합물,
(c) 상기 에폭시 수지 또는 에폭시 수지들의 혼합물에 대한 열활성화 가능한 경화제,
(d) 광개시제, 및
(e) 안료.
또 다른 실시태양에서, 상기 출발 재료는 추가로 실란을 포함한다. 본 발명은 또한 상기 성분들(a) 내지 (e)를 포함하며 추가로 실란을 포함하는 출발 재료로 된 광중합 반응 생성물을 포함하는 감압 접착 시이트재를 제공한다.
본 발명은 경화시 색의 명도가 변화하는 착색 열경화성 감압 접착 시이트재를 제공한다. 열 경화후의 접착제는 탄성이 비교적 낮은 것이 바람직하며, 100% 미만, 바람직하게는 75% 미만의 파단시 신장율을 갖는 것을 특징으로 한다. 경화 된 접착제는 양호한 내진 특성을 가지며 약 0℃ 내지 170℃의 범위에서 0.1 이상의 탄 δ(tan delta)를 보인다. 상기 접착 시이트재는 사실상 감압성, 즉 점착성이 있으며, 열경화 전 실온에서 약 5x1O4 내지 5x1O7dyne/㎠의 저장 계수를 갖는다. 대안적으로, 이 접착제는 열경화 대신, 복사에 의해서도 경화될 수 있다. 상기 시이트재를 열경화시키면, 접착제는 열경화되어 -40℃와 100℃의 온도 사이에서 약 2xIO7dyne/㎠ 이상의 저장 계수를 갖는다. 시이트재는, 먼저, 박리 코팅 처리한 필름상에 광중합성, 열경화성 감압 접착제 조성물을 코팅시킨후 자외선을 조사하여 시이트재를 형성하는 방식으로 제조되는 것이 바람직하다. 이후, 시이트재를 결합시키고자 하는 두개의 대상물 사이에 접착시켜서 약 100℃ 내지 약 200℃의 온도에서 약 5 내지 60 분동안 열경화시킨다. 이러한 제2 경화 공정 동안, 상기 접착제는 색상이 밝아지는데(헌터랩(Hunter Lab) 비색계로 측정함), 이는 충분히 경화되었음을 알려준다. 바람직한 실시태양에서, 상기 접착제는 아크릴 부분, 에폭시 부분 및 착색제를 포함한다. 더욱 바람직한 실시태양에서 상기 접착제는 아크릴 부분, 에폭시 부분, 착색제 및 유기작용성 실란을 포함한다.
본 발명의 실시에서, 에폭시 부분은 아크릴레이트, 즉 상기 아크릴레이트 및 상기 공중합성 단량체 100 중량부를 기준으로 약 20건조내지 150 중량부, 바람직하게는 아크릴레이트 100 중량부당 40 내지 120 중량부의 에폭시, 더욱 바람직하게는 아크릴레이트 100 중량부당 60 내지 100 중량부의 에폭시를 포함한다. 특히 바람직한 조성으로, 상기 안료는 카본 블랙 또는 흑연 안료를 포함한다.
바람직한 아크릴 재료로는, 광중합성 예비 중합체 혼합물 또는 단량체 아크릴 혼합물을 들 수 있다. 유용한 아크릴 재료로는, 0℃ 이하의 단독 중합체 유리 전이 온도를 갖는 모노에틸렌계 불포화 단량체를 포함한다. 바람직한 단량체는 2 내지 20 개, 바람직하게는 4 내지 12 개의 탄소 원자를 알킬 부위내에 갖는 비삼차 알킬 알코올의 단일작용성 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르이다. 유용한 에스테르는 n-부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 옥타데실 아크릴레이트 및 그 혼합물을 포함한다.
아크릴레이트 부분은 임의로 공중합성 강화 단량체를 포함할 수 있다. 강화 단량체로서는 아크릴레이트 단량체만의 단독중합체 보다 더 높은 단독 중합체 유리 전이 온도를 갖는 단독중합체를 선택한다. 유용한 강화 단량체로는 이소보르닐 아크릴레이트, N-비닐 피롤리돈, N-비닐 카프롤락탐, N-비닐 피페리딘, N,N-디메틸 아크릴아미드, 및 아크릴로니트릴 등을 들 수 있다.
또한, 에폭시 부분의 경화 또는 상기 접착제에 소정의 전체적인 성능에 역효과를 주지 않는 한 아크릴 산과 같은 소량의 산성 단량체를 상기 아크릴 부분내에 포함할 수 있다. 소량의 산성 단량체를 사용하는 경우, 산의 양은 상기 아크릴 부분, 즉 상기 아크릴레이트, 상기 공중합성 강화 단량체 및 산성 단량체의 총 중량을 기준으로, 약 2 중량% 미만인 것이 바람직하다.
예비 중합체 혼합물 또는 단량체 혼합물이 아크릴레이트 및 강화 단량체를 모두 포함하는 경우, 아크릴레이트는 일반적으로 약 50 내지 95 중량부의 양으로 존재할 것이며 보강용 단량체는 50 내지 5 중량부의 양으로 존재할 것이다.
또한 접착제 조성물은 자외선에 의해 활성화될 수 있는 자유 라디칼 광개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 유용한 광개시제의 예로는 벤질 디메틸 케탈(시바 가이기로부터 시판하는 IrgacureTM 651)이 있다. 광개시제는 전형적으로 아크릴레이트 단량체 100 중량부 당 약 0.01 내지 5 중량부의 분량으로 사용된다.
또한, 본 발명의 접착제는 아크릴레이트 가교제를 포함하는 것이 바람직하다. 가교제는 감압상태에 있는 접착률을 증대시켜서 대상물의 중량에 의한 압력 또는 외부로부터의 압력에 의해 대상물을 표면에 결합시키는 데 사용되는 경우, 열경화 도중 대상물 밖으로 또는 대상물의 주변으로 흘러나가는 것을 방지한다. 유용한 가교제로는 에폭시 수지의 경화를 방해하지 않는 디비닐 에테르 및 다작용성 아크릴레이트와 같은 아크릴레이트 단량체로부터 자유 라디칼 중합 가능한 것이 있다. 다작용성 아크릴레이트의 예로는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리-메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 1,2-에틸렌 글리콜 디아크릴레이트를 포함하나 이것으로 제한하는 것은 아니다. 그 분량은 아크릴레이트 단량체 100 부당 약 1 부 이하인 것이 바람직하며, 0.01 내지 0.2 부가 바람직하다.
유용한 에폭시 수지는 분자당 평균 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상의 에폭시기를 함유하는 화합물의 군으로부터 선택된다. 에폭시 수지는 실온에서 고체, 반고체 또는 액체일 수 있다. 상이한 유형의 에폭시 수지를 조합하여 사용할 수 있다. 대표적인 에폭시 수지는 페놀성 에폭시 수지, 비스페놀 에폭시 수지, 수소화된 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 할로겐화된 비스페놀 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지 및 이들의 혼합물이 있으나 이것으로 제한하는 것은 아니다. 바람직한 에폭시 수지로는 비스페놀 A와 에피클로로히드린과의 반응에 의해 형성된 것이 있다. 시판되는 에폭시 수지의 예로는 쉘 케미칼 컴패니의 EponTM 828 및 EponTM 1001이 있다.
에폭시 수지는 어떠한 유형의 에폭시 경화제로도 경화되나, 열활성화 가능한 경화제가 바람직하다. 경화제는 열 제공하에서 에폭시 수지를 경화시키기에 충분한 분량으로 함유된다. 바람직하게, 경화제는 디시안디아미드 또는 폴리아민 염을 포함하는 군 중에서 선택된다. 열활성화 가능한 경화제는 전형적으로 아크릴 단량체 중량을 기준으로 100 중량부당 약 0.1 내지 20중량부, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부의 분량으로 사용된다.
오븐 경화 온도가 에폭시 수지를 완전히 경화하는 데 불충분한 경우, 상기 수지가 저온에서 또는 단기간내에 완전히 경화할 수 있도록 시이트재를 제조하기 전에 접착 조성물내에 촉진제를 포함시키는 것이 유용하다. 촉진제로서 시이트재의 저장 수명을 연장시킬 수 있는 이미다졸 및 우레아 유도체가 특히 바람직하다. 바람직한 이미다졸의 예로는 2,4-디아미노-6-(2'-메틸-이미다조일)-에틸-s-트리아진 이소시아누레이트, 2-페닐-4-벤질-5-히드록시메틸이미다졸, 2,4-디아미노-6(2'-메틸-이미다조일)-에틸-s-트리아진, 헥사키스(이미다졸)니켈 프탈레이트, 및 톨루엔 비스디메틸우레아가 있다. 촉진제는 아크릴레이트 단량체 100 중량부 당 약 20 중량부 이하의 분량으로 사용할 수 있다.
바람직한 실시태양에서, 접착제 배합을 조정하기 위해 선택되는 안료는 400nm 이하의 우수한 광투과율을 보이는 것이 바람직하다. 광투과율은 안료 농도에 좌우된다. 안료량이 많을수록 상기 접착체 응괴의 중심을 관통할 수 있는 광선의 양이 적어진다. 광투과율은 UV-가시광선 분광광도계(예, 휴렛 패커드 HP8452A UV-가시광선 다이오드 배열 분광광도계)를 사용하여 측정할 수 있다. 실제로, 400nm미만의 광투과량을 측정하는 것이 가능해야하며(즉, >0%), 특히 광개시제가 흡수율을 보이는 구간이 측정 가능해야 한다. 이는 확실히, 감지 가능한 광 에너지가 접착체 응괴의 두께를 관통하여 상기 광개시제의 흡수 특성에 의해 광에너지를 흡수함으로써 그 개시 작용이 이루어지도록 한다.
안료는 다른 물질 또는 혼합물에 색상을 부여하는 임의의 성분이다. 바람직한 안료는 카본 블랙 및 흑연 안료를 포함한다. 유용한 시판용 안료는 미국, 펜실베니아주 돌일스타운 펜칼라(Penncolor)에서 상표명 PenncoTM 9B117로 시판되는 페닐옥시아크릴레이트중의 18% 흑연 분산액이다. 카본 블랙과 흑연은 모두 전자기 스펙트럼의 가시광선 및 UV 영역에서 파장 함수로서 균일한 투광율을 보인다. 안료 농도가 증가함에 따라 투광율은 감소한다. 사용된 안료의 양은 그 두께에 따라 접착제 조성물이 허용가능한 경화를 나타내는데 부당하게 방해받지 않도록 농도 한계값을 초과하지 않아야 한다. 실제로, 안료의 적정량은 광원의 세기 및 접착체 응괴의 두께에 영향을 받는다. 광개시된 자유 라디칼 중합 반응의 중합반응 속도는 빛의 세기의 제곱근에 비례하고, 분자량은 빛의 세기에 반비례하므로, 카본 블랙 또는 흑연 안료를 두꺼운 단면 UV 경화 접착제내로 혼입하면 접착제의 경화를 달성하는 성능뿐 아니라 얻어진 접착제의 물리적 특성에 영향을 주게 된다.
바람직한 실시태양에서, 또한 본 발명의 접착제는 유기 작용성 실란을 포함한다.
실란은 하기 화학식 1 을 갖는다:
[화학식 1]
Figure pct00001
본 발명의 실시에 유용한 실란은, R1이 비닐, 할로겐, 에폭시, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아민, 머캅토, 스티릴 또는 우레이도이고, R2, R3 및 R4는 할로, 메톡시, 에톡시, 프로폭시 또는 β-메톡시에톡시이며, n은 0 과 8 사이의 정수인 유기 작용기들을 갖는 실란이다. 유기 작용성 실란은 미국, 헐스 등의 공급사에서 시판한다. 실란은 테이프 구조물에 특정 성능 및 시각적인 특성을 부여하는 방식으로 혼입된다. 유기 작용성 실란의 도입은 아크릴레이트/에폭시 혼성 접착제 조성물에 예상치 않았던 매우 유익한 특성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 대부분의 실란은 UV 경화 단계 또는 열경화 단계에 단독으로 관여한다. 실란 조합물이 사용되는 경우, 또는 특정한 실란이 UV 경화 및 열경화 단계 모두에 참여하는 작용기들을 갖는 경우, 실란은 상기 양 경화 단계 모두에 참여할 수 있다.
목적하는 특성을 얻기에 충분한 양의 실란을 사용한다. 실란의 특정 기능은 UV 경화 또는 열경화 단계 후에 테이프 특성을 변경시키는 것이다. 그러한 특성은 접착률 또는 접착제 인성으로, 단순히 실란을 혼입함으로써 반구조용 접착제를 구조용 접착제로 변화시킬 수 있다. 최종 경화 후 테이프의 색상 명도(Shade) 또한 유기 작용성 실란을 혼입함으로써 변화시킬 수 있다. 이는 열경화 공정 최종 경화가 달성되는 시점을 쉽게 결정할 수 있게 하는 것으로, 예기치 못했던 발견이다. 특정 열경화 온도에서 테이프의 명도는 테이프 구조물이 소정의 열경화 온도에서 유지되면 수초사이에 단계적으로 변화되는 것이 관찰되었다. 에폭시/아크릴레이트 혼성 접착제 테이프 구조물내에 실란을 사용하면 단순히 실란의 양을 소정의 제제 중에서 조절하는 것에 의해서 상기 테이프 구조물에 부여된 색상을 최적화할 수 있다.
열경화 중의 명도는 소정의 온도에서 경시적으로 점진적으로 변화하지 않는다. 아마도 에폭시 경화 과정의 말기에 경화가 종료되었음을 시사하는 상분리가 일어나면 그 변화는 매우 급격하게 일어난다.
또한, 오르가노실란은 다양한 방법을 통해 아크릴레이트 상을 가교시키는 데사용될 수 있다. 하나의 방법은 비닐 또는 아크릴레이트 작용성 실란을 각각 또 다른 동일한 실란분자와 축합시키는 단계를 포함하는 방법이다. 또 다른 방법은 실란 작용기와 축합할 수 있는 발연 실리카, 유리 버블 등의 무기 충전제 또는 기타 무기 충전제를 혼입하여, 무기 가교 골격을 만드는 단계를 포함하는 방법이다. 이러한 두가지 접근법은 모두 상기 혼성 접착제 테이프 구조물의 아크릴레이트 상을 겔화하는 소정의 작용을 달성하는 것이다.
또 다른 바람직한 실시태양에서는, 상기 아크릴레이트 부분을 일부러 가교되지 않은 상태로 놓아두는 것이다. 이 목적은 상기 접착제 조성물 전체에 열적으로 유도된 질량 유동 특성을 부여하기 위한 것이다. 이와 같은 특정한 경우, 아크릴레이트 종과 에폭시 종 모두는 열경화 단계에 노출시 이동하여 유동할 수 있다. 이것의 잇점은 테이프 구조물에 간극매립 및 밀봉성을 부여하는 것이다. 이러한 특정한 경우, 비닐 또는 아크릴레이트 작용성 실란은 자기 축합 경향이 있으므로, 아크릴레이트 상을 가교시키기 때문에 사용하지 않도록 한다. 이러한 경우, 글리시딜 작용성 실란이 사용된다.
본 발명의 테이프 구조물을 제조하는 바람직한 방법은 이하 4 개의 개별적인 단계를 포함한다. 그 제1 단계는 에폭시 수지 및 경화제를 임의의 충전제 및 실란과 함께 아크릴레이트 단량체 또는 시럽 중에서 용해, 혼합 및 분산시키는 것이다. 그 제2 단계는 상기 화합된 제제를 소정의 두계로 단일의 지지 라이너상에서 또는 두개의 라이너 사이에 코팅하고 그 제제를 경화 복사선을 조사하는 것을 포함한다. 열무게 측정 분석법에 의한 측정시 총 비휘발성 성분의 함량이 >95%이 될 정도로 충분한 복사선을 사용하여야 한다. 제3 단계는 테이프를 롤에 감고, 감기 테이프 조립체를 피착체(adherent)로 전환시키는 것을 포함한다. 마지막 단계는 결합된 조립체를 열에 노출시켜 에폭시 수지의 경화 메카니즘을 개시하여, 상기 조성물의 에폭시 부분의 전환반응 및 겔화반응을 수행한다. 이 단계 동안, 에폭시의 상분리가 일어나서 2상 형태가 된다. 2상 형태는 산란 메카니즘을 통해 테이프 구조물에 명도 변화를 일으키는 것으로 여겨진다. 실란의 기능은, 특히 이러한 상분리를 구체적으로 조정(adjust & tailor)하여, 도메인 크기에 따라 특정의 목적하는 특성을 최종 테이프 구조물내에 제공하는 것이다. 실란이 안료계의 최종 테이프 외관을 상당히 변형시킬 수 있다는 발견은, 테이프 제품에 균일한 성능을 일관되게 제공하는 것을 보장하는 간단하면서도 쉬운 수단이 된다.
사용 가능한 기타의 첨가제로는 섬유, 직포 및 부직포, 유리 또는 고분자 미소구 및 실리카와 같은 충전제가 있다.
유기 염료는 상기 열경화 단계 동안 명도 변화를 일으킬 수는 있으나, 테이프의 명도 조절 성능은 없는 것으로 관찰되었다. 이러한 관찰은 테이프내 각 상에 있어서의 염료의 용해도에 기인한 것이다. 대조적으로, 본질적으로 미립자인 무기안료는 상분리 과정동안 불연속 상으로부터 선택적으로 배제된다. 실란의 이러한 기능은 얻어진 형태(즉, 도메인 크기 및 분포)를 조절하여, 테이프내 안료 입자의 분포를 변경시킴으로서 테이프의 최종 명도를 변화시킨다. 이는 제제의 단순한 변형을 통해 달성된다.
본 발명의 접착제는 다종다양한 대상물을 다양한 표면에 결합시키는 데 유용하다. 대상물 및 표면으로는 유리, 세라믹, 금속, 유리 프릿, 플라스틱 등을 들 수있다. 특히, 본 발명의 접착제는 유리 판(예를 들면, 자동차 전면유리 또는 기타 광학적으로 투명한 기판)에 대상물을 결합시키는 데 유용하며, 충분히 경화되었음을 나타내는 지표로서 색변화를 사용할 수 있다. 또한, 상기 접착제의 색상은 창문을 통해 볼 때 미관상 좋은 표면을 제공하도록 변형할 수 있다. 또한, 본 발명의 접착제는, 접착제 결합 라인에 특정한 색을 제공하는 것이 바람직한 경우, 불투명한 표면들을 함께 결합시키는 데도 특히 유용하다. 유리 기판에 결합될 수 있는 대상물로는 백미러, 스피커, 실내 조명 등의 거울 기재를 들 수 있다.
본 발명을 실시하는 바람직한 방법에서는, 안료 혼입된 열경화성 접착제를 구비한 감압 접착 시이트재를 거울 기재에 부착하고, 이후, 상기 거울 기재를 유리판에 결합시킨다. 그후, 상기 복합체가 열경화 상태까지 경화하여 색변화를 타나내기에 충분한 온도로 상기 복합체를 가열한다. 색변화는, 색상의 농도(intensity) 감소 또는 헌터랩 비색 측정계를 사용하여 측정된 색의 'L'값 증가로 나타낸다. 예를 들면, 최종 경화전 'L'값이 10 내지 15인 검은 시이트재는 열경화 후의 'L'값이 20 내지 40인 회색으로 변한다.
테스트 순서
90°박리 접착력
1.27 cm x 15.2 cm의 시이트재 스트립을 양극처리된 0.13 mm 두께의 알루미늄 편에 적층하였다. 그 알루미늄 편을 물과 이소프로판올의 50/50 혼합액으로 3회 닦은 냉간 스텐레스 강 패널(304-BA)에 적층하고, 6.8 kg의 롤러를 2회 압연하였다. 그후, 그 패널을 인스트론형 인장 시험기상의 하나의 조오(jaw)내에서 하나의 정착물로 부착시키고, 상기 알루미늄 편을 30.48 cm/분의 속도로, 90°각도에서 당겼다. 그것의 박리 접착력을 lb/½in 단위로 기록하고, N/dm 단위로 환산하였다.
전단력
2.54 cm × 7.5 cm의 ED-500 E-코팅 패널[ACT(어드벤스트 코팅즈 테크놀러지, 미국 미네소타주 힐스데일에 소재) 제품]이 서로 반대 방향으로 연장되는 자유단에서 중첩하는 말단 사이에 1.27 cm x 2.54 cm 편의 시이트재를 접착시킴으로써 접착제의 전단력을 측정하였다. 상기 시이트재 2.54 cm 측을 패널의 횡폭에 걸쳐 놓았다. 그 복합체를 6.8kg의 롤러로 2 회 압연한 후, 140℃ 오븐에서 25분간 경화시켰다. 그 시료를 실온으로 냉각하고, 인스트론 인장 시험기의 조오에서 패널의 자유 말단을 인장하고, 그 조오를 5 cm/분의 속도로 분리함으로써 시험하였다. 그 결과를 lb/in 단위로 기록하고 본 명세서에서는 MPa 단위로 보고하였다.
최종 경화후 인장 강도 및 신장율
시이트재를 177℃에서 25분간 열경화하고 실온으로 냉각하였다. 아령 모양의 테스트 시료(ASTM D-412에 따라 제조)을 인스트론 인장 시험기상의 조오에 고정하고 그 조오를 50.8cm/분의 속도로 분리하였다. 테스트 시료를 파괴하는 데 요구되는 인장 강도는 하기 표들에 MPa단위로 수록하였다. 파단시의 신장률은 원길이의 (%)단위로 표시하였다.
색상값 'L'
경화전과 경화후 시료의 색상은, 헌터랩 비색계를 사용하여 측정하였다. 색상값 'L'은 색 명암의 헌터랩 단위로서, 높은 숫자, 즉 100에 가까운 숫자는 흰색이며 낮은 숫자, 즉 0에 가까운 숫자는 검은색을 나타낸다. 이 테스트를 색상값'L' 100 비색계 및 D25A 광학 센서상에서 제조업자의 지시에 따라 수행하였다(이 기계는 모두 미국 버지니아주 레스톤에 소재한 헌터렙 어소시에이츠에서 시판). 'L'값이 92인 흰색의 타일과 'L' 값이 0에 가까운 검은색 타일을 구비한 상기 기구의 눈금을 조정하였다. 'L' 값이 30.9인 회색 타일은 비교용으로 사용하였다. 감압 접착 시이트재의 'L' 값은, 열경화전에 152.4 cm x 152.4 cm의 시료로부터 폴리에스테르 필름 1매를 제거하고 그 노출된 접착제 표면을 센서에 대해 놓음으로써 측정하였다. 접착제를 경화하기 위해, 152.4 cm x 152.4 cm의 시료로부터 폴리에스테르 필름 1매를 제거하고, 다른 폴리에스테르 필름이 부착된 바닥이 평평한 알루미늄 팬에 접착제를 놓았다. 그후, 상기 팬안의 접착제를 140℃에서 25분간 가열하고, 그것을 실온으로 냉각하였다. 이 필름을 접착제로부터 제거하고 경화된 시이트재의 광택면의 'L' 값을 측정하였다. 본 발명의 접착제는 열경화 후 일관되게 색상값'L'이 증가하는 것을 보여주는데, 이는 경화된 접착제가 경화되지 않은 시이트재 보다 연한 색상을 갖는다는 것을 나타낸다.
균열 테스트
본 테스트는 유리판에 거울 기재(또는 거울 바닥이라 칭함)가 얼마나 잘 부착하는 가를 측정하는 것이다. 미국 위스콘신주 제인스빌에 소재한 SSI에서 제조된 22 mm x 28 mm의 U 자형의 소결된 스텐레스 강 거울 바닥을 가볍게 연마한 후 그것을 아세톤으로 닦거나 초음파 세척기에서 세척하였다. 12.7 cm x 5.08 cm x 0.396 cm의 깨끗하고 강한 유리판(미국 캘리포니아주 벤투라에 소재한 아브리사 인더스트리얼 글래스에서 시판)을 증류수와 이소프로판올의 50/50 혼합액으로 세 번 닦음으로써 세척하였다. 그 판을 82℃의 오븐에서 10분 이상 동안 가온하였다. 거울 바닥보다 약간 작게 자른 U자형의 감압 접착 시이트재를 거울 바닥에 부착시켰다. 그후, 거울 바닥을 유리판에 부착하고, 177℃에서 경화 가열된 압반을 사용하여 적층하고, 550kPa 의 라인 압력으로 6초간 공기 실린더에 의해 가압하였다. 그 후, 그 조립체를 140℃의 오븐에서 25분간 가열하였다. 그 시료는, 테스트 전에 24시간 이상동안 실온 및 상대습도 40-60%에서 상태 조절되었다.
그후, 유리판을 인스트론 인장 시험기 A의 한 클램프로 테스트용 장착물에 수직으로 장착하였다. 길이 70 mm의 레버 암을 수평으로 연장되게 거울 바닥에 부착하였다. 그후, 그 레버 암을 인스트론 시험기 클램프로 고정하고 그 레버 암을 2.5 mm/분의 속도로 위로 당겼다. 최대 파단값, 즉 거울 바닥이 파손되어 유리판으로부터 느슨하게 되는 수치를 파운드 단위로 기록하고 N 단위로 환산하였다.
실시예 1
29 부의 n-부틸 아크릴레이트와 29 부의 N-비닐 카프로락탐의 혼합물을 약 5O℃로 가열하여 용액 상태의 조성물을 제조하였다. 이 용액에, 추가의 n-부틸 아크릴레이트 42 부, 비스페놀 A(쉘 케미칼 컴패니에서 EPon 1OO1F로 시판함)의 디글리시딜 에테르 올리고머 25 부 및 비스페놀 A(쉘 케미칼 컴패니에서 EPon 828로 시판함)의 디글리시딜 에테르 45 부를 가했다. 그 혼합물을 온도를 약 52℃로 상승시키면서 고전단 혼합기로 약 2 시간 동안 혼합하였다. 그 후, 온도를 약 38℃ 이하로 하강시키고, 0.28 부의 벤질 디메틸 케탈(시바 게이기에서 Irgacure 651로 시판), 0.1 부의 안정화제(시바 게이기에서 Irganox 1010으로 시판), 0.05부의 헥산디올 디아크릴레이트 및 0.38 부의 검은색 안료(PenncoTM 9B117)를 첨가하여 약 30분 동안 혼합하였다. 그 후, 7 부의 미분화 디시안디아미드(SKW 케미칼 컴패니에서 시판하는 DYHARD), 2.7 부의 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]에틸-s-트리아진(에어 프로덕츠에서 시판하는 큐레졸 2MZ-아진) 및 8 부의 친수성 실리카(카보트 코오포레이숀에서 시판하는 Cab-0-Sil M-5)를 첨가하고 고전단 혼합기를 사용하여 약 1시간 동안 혼합하였다. 상기 조성물에 추가로 0.1부의 검은색 안료를 가하여 이를 약 45분 동안 혼합하였다. 그후, 그 조성물을 진공하에서 탈기하고, 실리콘 박리 코팅으로 피복된 2매의 폴리에스테르 필름사이에 약 0.51 mm의 두께로 코팅하였다. E.I.T (일렉트로닉 인스트루멘테이션 & 테크놀로지 인코오포레이티드)로부터 시판하는 UVIRAD 복사계(모델 번호 VR365CH3)를 사용하여 측정한 결과, 코팅된 복합체의 상하를, 300 내지 400 nm에서 90% 발광율을 보이며 351 nm에서 피크를 나타내는 자외선 램프로 조사하였다. 그 세기는 약 2 mW/㎠이었으며, 코팅된 복합체의 상하의 에너지는 350 mJ/㎠이었고, 총 에너지는 700 mJ/㎠이었다. 코팅된 시이트를 전술한 테스트 방법에 따라 시험하고 테스트 결과를 표 1에 수록하였다.
접착 시이트재를 25 분 동안 177℃에서 경화하고 그 접착제의 열기계적인 특성을 유동계 고체 분석기 Ⅱ(SRA Ⅱ, 레오메트릭스 인코오포레이티드에서 시판)를 사용하여 1Hz의 주파수에서 판단하였다. 이 시료를 60 초의 침적(soak) 시간에서 -40℃로부터 120℃까지 2℃의 증분씩 상승시키면서 스캐닝하였다. 접착제는, -4O℃ 내지 100℃에서는 약 2 x 107 dyne/㎠ 이상의 저장 계수를 갖는다. 유효 내진 범위(즉, 탄 δ가 0.1 이상인 범위)는 약 -7℃ 내지 약 160℃이었다.
실시예 2 내지 16
표 1에 수록된 바와 같이 아크릴레이트 및 공중합성 단량체 100 부에 대해 다른 양(pph)의 2종 유기 작용성 실란 및 다른 양의 실란 혼합물을 상기 조성물에 가하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기술된 것과 동일하게 시이트재를 제조하였다. 실제의 시이트 두께도 병기하였다. 사용된 실란은 메타크릴옥시 프로필 트리메톡시 실란(미국, 헐스(Huls)에서 M8550으로 시판, 하기 표에서는 MPTS로 표시함). 글리시독시 프로필 트리메톡시 실란(미국, 헐스에서 다이나실란-글리모 CG6720으로 시판, 하기 표에서는 GPTS로 표시함) 및 상기 실란들의 혼합물이었다. 실시예 9 내지 14에서는 조성물에 첨가하기 전 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 올리고머와 부틸 아크릴레이트를 2:1의 비로 혼합하였다. 실란과 안료를 제외하고는 실시예 1의 조성물과 동일하도록 부틸 아크릴레이트의 첨가량은 29.5 부로 조절하였다.
[표 1a]
Figure pct00002
Figure pct00003
표 1의 데이터는 실란을 첨가하여 본 발명의 접착 시이트재의 물리적 특성을 변화시켜서 상이한 계수의 접착제로 만들 수 있다는 것을 보여준다. 열경화 후, 일관적으로 색변화가 검은 색으로부터 명도가 상이한 회색(이는 경화전과 경화후의 색수치 'L'에 의해 표시됨)으로 되었다. 이는 실란의 종류와 양을 선택함으로써 접착제의 최종색 또한 변화시킬 수 있다는 것을 보여준다.
실시예 17 내지 28
하기 표 2에 기술한 바와 같이 검은색 안료의 양을 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 17 내지 19의 시이트재를 제조하였다.
하기 표 2에 기술한 양의 청색 안료인 황산 구리 칼륨을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 20 내지 22의 시이트재를 제조하였다.
적색 염료 (파라(1,2,2-시아노에테닐)-N,N-디에틸 아닐린)을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 실시예 23 내지 27의 시이트재를 제조하였다. 실시예 24 내지 27에서는 다음과 같이 유기 작용성 실란을 사용하였다. 실시예 24 - 0.5 pph GPTS;실시예 25 - 0.05 pph MPTS;실시예 26 - 0.05 pph MPTS 및 1.0 pph GPTS; 실시예 27 - 0.5 pph MPTS 및 0.5 pph GPTS.
[표 2]
Figure pct00004
표 2의 데이터는 색변화가 안료 및 염료 모두에 의해 수행될 수 있으며, 변화 정도는 안료량 및 사용된 실란의 양에 의해 조절할 수 있다는 것을 보여준다.

Claims (4)

  1. 하기 (a) 및 (b)단계를 포함하는, 표면에 콤포넌트를 결합시키는 방법:
    (a) 열경화성 감압 접착 시이트재를 상기 콤포넌트와 상기 표면 사이에 배치하는 단계로서, 상기 감압 접착 시이트재는 (i) 탄소 원자 수가 2 내지 20개인 비 삼차 알코올의 중합성 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르를 1종 이상 포함하는 단량체 조성물 또는 부분적으로 중합된 조성물과, (ⅱ) 페놀성 에폭시 수지, 비스페놀 에폭시 수지, 수소화된 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 할로겐화된 비스페놀 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지 및 이의 혼합물로부터 선택되는 열경화성 에폭시 수지와, (ⅲ) 안료와, (ⅳ) 광개시제의 광중합반응 생성물을 포함하며, 상기 감압 접착 시이트재가 상분리를 진행시켜 예정된 경화수준에 도달할 때 감지 가능한 색변화를 일으키도록 상기 중합반응 생성물, 상기 에폭시 수지, 상기 안료 및 이들의 상대적인 양을 선택하는 단계, 및
    (b) 상기 감압 접착 시이트재가 상분리를 진행하여 감지 가능한 색변화를 일으켜 상기 콤포넌트를 상기 표면에 열경화성 접착 결합을 형성할 때까지 상기 감압접착 시이트재를 경화시키는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안료는 카본 블랙 또는 흑연을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감압 접착 시이트재를 상기 콤포넌트와 유리 표면사이에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. (i) 탄소 원자 수가 2 내지 20개인 비삼차 알코올의 중합성 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르를 1종 이상 포함하는 단량체 조성물 또는 부분적으로 중합된 조성물과, (ⅱ) 페놀성 에폭시 수지, 비스페놀 에폭시 수지, 수소화된 에폭시 수지. 지방족 에폭시 수지, 할로겐화된 비스페놀 에폭시 수지, 노볼락 에폭시 수지 및 이의 혼합물로부터 선택되는 열경화성 에폭시 수지와, (ⅲ) 안료와, (ⅳ)광개시제의 광중합반응 생성물을 포함하며, 상기 감압 접착 시이트재가 상분리를 진행하여 예정된 경화 수준에 도달할 때 감지 가능한 색변화를 일으키도록 상기 중합반응 생성물, 상기 에폭시 수지, 상기 안료 및 이들의 상대적인 양을 선택하는 것을 특징으로 하는 열경화성 감압 접착 시이트재.
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