감압 접착제를 확인하는 잘 알려진 또 다른 방법은, 1985년 8월에 감압 테이프 협의회에 의해 제공된 "감압 테이프 산업에서 사용되는 용어집"에 기술된 바와 같이 그것이 실온에서 점착성이 강하고 영구적이며, 손가락이나 손의 압력만을 가하여 접촉시킴으로써 각종 상이한 표면에 단단히 부착되느냐 하는 것이다.
감압 접착제의 또 다른 적절한 정의에서, 감압 접착제는 25℃에서 모듈러스 대 진동수의 그래프 상에서 플로팅할 때 하기 사항에 의해 정의되는 범주 내에서 실온 저장 모듈러스를 갖는 것이 바람직하다[모듈러스의 범위: 약 0.1 라디안/초의 진동수(0.017 Hz)에서 2 x 105 ∼ 4 x 105 다인/cm2, 모듈러스의 범위: 약 100 라디안/초의 진동수(17 Hz)에서 약 2 x 106 ∼ 8 x 106 다인/cm2(예컨대, Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, D. Satas, 2판(1989)의 페이지 173의 도 8 ∼ 16 참조].
감압 접착제를 확인하는 다른 방법도 알려져 있다. 감압 접착제를 확인하는 이러한 방법들 중 임의의 것을 본 발명의 적절한 감압 접착제를 확인하는 데 이용할 수 있다.
현재, 새로운 용도를 위한 기준을 만족시키도록 감압 접착제를 변형시킬 필요성이 대두되고 있다. 일반적으로, 접착제를 변형시키는 데 첨가제가 사용될 수 있다. 그러나, 그 특성을 변형시키기 위해 첨가제를 감압 접착제에 혼입할 경우, 박리 접착력 또는 전단 강도를 상실하지 않기 위해 주의를 기울여야 한다.
감압 접착제의 주요 부류는 아크릴, 폴리우레탄, 폴리-알파-올레핀, 실리콘, 점착화된 천연 및 합성 고무를 포함한다. 합성 고무의 몇 가지 예를 들면, 점착화된 선형, 방사형(예, 별형), 점감형 및 분지형의 스티렌 블록 공중합체, 예컨대 스티렌-부타디엔-스티렌, 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌, 및 스티렌-이소프렌-스티렌이 있다. 비가교 아크릴은 일반적으로 우수한 저온 접착력을 보유하지만, 전단 강도가 불량하다. 블록 공중합체 접착제는 실온에서 우수한 전단 강도와 접착력을 보유하지만, 비상온에서는 접착력이 낮고 고온에서는 전단 강도가 불량하다.
일반적으로, 감압 접착제의 특성을 변화시키기 위해 첨가제를 사용할 경우, 첨가제는 감압 접착제와 혼화성이어야 하고, 분자 레벨에서 균일한 블렌드를 형성해야 한다. 감압 접착제 중 몇 가지 유형은 점착화된 열가소성 엘라스토머(예, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체), 열가소성 물질(예, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌) 및 엘라스토머(예, 폴리올레핀, 천연 및 합성 고무)로 변형시켰다. 예를 들어, 열가소성 물질을 아크릴레이트 감압 접착제에 첨가하였다. 이러한 물질들은 국제 공개 번호 WO 97/23577, WO 96/25469(모두 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 컴퍼니 소유)에 실질적으로 연속적인 도메인과, 편상 도메인에 실질적으로 원섬유성인 도메인을 보유하는 것으로 개시되어 있다. 이러한 감압 접착제는 아크릴 성분 또는 아크릴 성분의 용매 코팅된 블렌드에 비해 증가된 박리 접착력을 보유한다고 개시되어 있지만, 특히 고온 및 저온(즉, 비상온)에서 유용한 특성들(예, 박리, 전단, 깨끗한 제거성 등)의 조합을 나타내는 접착제가 여전히 요구되고 있다.
발명의 개요
본 발명은 1종 이상의 아크릴레이트 감압 접착제 성분과 1종 이상의 열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분을 포함하는 감압 접착제 조성물에 관한 것이다. 아크릴레이트 감압 접착제 성분은 단독중합시 Tg(유리 전이 온도)가 약 0℃ 이하인 1종 이상의 중합된 단일작용성 (메트)아크릴산 에스테르 단량체와 단독중합시 Tg가 약 10℃ 이상인 1종 이상의 공중합된 단일작용성 에틸렌 불포화 단량체 0 중량% ∼ 약 10 중량%를 함유한다. 열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분은 방사형 블록 공중합체와, 바람직하게는 점착 부여제를 포함한다. 바람직한 특정 구체예에서, 감압 접착제 조성물은 가교된다. 이는 개별 성분들의 가교를 통해, 또는 개별 성분들을 혼합한 후 조성물을 가교하게 되면 발생할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 열가소성 엘라스토머(즉, 열가소성 고무)는 2 이상의 단독중합성 블록 또는 세그먼트를 보유하는 중합체이며, 여기서 적어도 1개의 블록의 Tg는 실온(즉, 약 20℃ ∼ 약 25℃)보다 높고, 적어도 1개의 블록의 Tg는 실온보다 낮다. 열가소성 엘라스토머에서, 이들 두 블록은 일반적으로 1개의 열가소성 유리상과 1개의 고무 엘라스토머상으로 분리된 상이다. 방사형 블록 공중합체는 중심 코어로부터 방사되는 2개 이상의 팔(arm)을 갖는 중합체이며(이는, 예컨대 다작용성 커플링제를 사용하여 얻을 수 있다), 여기서 각 팔은 전술한 바와 같은 2 이상의 상이한 단독중합성 블록 또는 세그먼트를 갖는다. 예컨대, 문헌[Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology, D. Satas, 2판, 13장(1989)]을 참조할 수 있다.
중요한 점은, 본 발명은 우수한 저온 접착력, 고온 전단 강도, 고온 도포 후의 깨끗한 제거성 및 저응력 박리에 의해 측정시 우수한 리프팅 저항성 중 한 가지 이상의 특성을 지닌 접착제를 제공한다는 것이다. 특히 바람직한 접착제는 이들 특성을 모두 갖는다. 바람직한 구체예에서, 백킹과 그 위에 도포된 감압 접착제 조성물을 포함하는 접착 테이프 샘플은 유리 기재로부터의 박리 접착력 값이 4℃에서 약 22 뉴턴/데시미터(N/dm) 이상이고, 스테인레스 스틸로부터의 전단 강도 값이 71℃에서 약 100분 이상이다.
바람직한 구체예에서, 본 발명은 1종 이상의 가교된 아크릴레이트 감압 접착제 성분과 1종 이상의 열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분을 함유하는 가교된 감압 접착제 조성물을 제공한다. 열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분은 화학식이 QnY인 비대칭 방사형 블록 공중합체를 포함한다. 상기 식에서, Q는 비대칭 방사형 블록 공중합체의 팔을 나타내는 것으로, 그 식은 S-B이며, n은 팔의 수를 나타내는 것으로, 바람직하게는 3 이상의 정수이며, Y는 다작용성 커플링제의 잔기이고, S는 열가소성 중합체 세그먼트이고, B는 엘라스토머 중합체 세그먼트이다.
본 발명은 접착제 물품도 제공한다. 이러한 물품은 그 위에 본 명세서에서 개시하는 감압 접착제 조성물이 도포된 기재(즉, 백킹)를 포함한다.
본 발명의 감압 접착제 조성물은 다양한 용도, 바람직하게는 폭넓은 온도 범위(예, 약 4℃ ∼ 약 93℃)에 걸쳐서 사용하기에 적합하다. 상기 접착제는 아크릴레이트 감압 접착제 성분과 열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분의 독특한 조합을 포함한다. 이들 성분들 각각은 유리한 특성을 개별적으로 지닌 감압 접착제이지만, 이들을 조합하면 우수한 저온 접착력, 우수한 고온 전단 강도, 고온 도포 후의 깨끗한 제거성 및 저응력 박리에 의해 측정시 우수한 리프팅 저항력 중 한 가지 이상을 나타내는 접착제 물품(예, 테이프)을 제공하는 데 사용될 수 있는 감압 접착제 조성물이 얻어진다. 본 발명의 특히 바람직한 접착제는 이들 특성을 모두 갖는다.
아크릴레이트 감압 접착제 성분은 단독중합시 Tg가 약 0℃ 이하인 1종 이상의 중합된 단일작용성 (메트)아크릴산 에스테르 단량체와, 바람직하게는 단독중합시 Tg가 약 10℃ 이상인 1종 이상의 공중합된 단일작용성 에틸렌 불포화 단량체(경우에 따라 그 양이 약 10 중량% 이하로 존재함)를 포함한다. 열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분은 방사형 블록 공중합체와, 바람직하게는 점착 부여제를 포함한다. 국제 공개 번호 WO 97/23577, WO 96/25469(모두 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 컴퍼니 소유)는 대체로 상기 감압 접착제 조성물을 포함하고 있지만, 이들 특정 성분들의 조합의 이점, 특히 고온 및 저온에서의 도포에 사용할 경우의 조합의 이점에 대해서는 구체적으로 인식하고 있지 않다.
본 발명의 감압 접착제 조성물은, 여러 용도에 사용하기에 충분히 적합한, 심지어 다습 에이징(aging) 후에도 실온(예, 21℃) 박리 접착력 값을 나타낸다. 중요한 점은, 본 발명의 감압 접착제 조성물은 박리 접착력 값이 4℃에서 바람직하게는 약 22 N/dm(20 온스/인치) 이상, 보다 바람직하게는 약 33 N/dm(30 온스/인치) 이상, 가장 바람직하게는 약 44 N/dm(40 온스/인치) 이상인 접착제 물품을 제공한다는 것이다. 이들 값은 통상 전술한 테스트 절차에 따라, 유리 기재와, 폴리에틸렌으로 적층시킨 천 백킹(그런 결과는 다른 백킹을 사용하여 얻을 수 있다고 생각되지만) 및 그 위에 도포된 125 ㎛(5.0 밀) 두께의 감압 접착제 조성물 층을 포함하는 접착 테이프 샘플을 이용하여 측정한다.
본 발명의 감압 접착제 조성물은, 여러 용도에 사용하기에 충분히 적합한 실온(예, 21℃) 전단 강도 값을 나타낸다. 중요한 점은, 본 발명의 감압 접착제 조성 물은 전단 값이 71℃에서 바람직하게는 약 100분 이상, 보다 바람직하게는 약 1000분 이상인 접착제 물품을 제공한다는 것이다. 이들 값은 통상 전술한 테스트 절차에 따라, 스테인레스 강판과, 폴리에틸렌으로 적층시킨 천 백킹(그런 결과는 다른 백킹을 사용하여 얻을 수 있다고 생각되지만) 및 그 위에 도포된 125 ㎛(5.0 밀) 두께의 감압 접착제 조성물 층을 포함하는 접착 테이프 샘플을 이용하여 측정한다.
본 발명의 감압 접착제 조성물은 여러 용도에 사용하기에 충분한 실온(예, 21℃) 제거성을 나타낸다. 중요한 점은, 본 발명의 감압 접착제는 93℃에서 30분 후에 기재로부터 제거시 잔유율이 바람직하게는 약 10%(면적) 이하, 보다 바람직하게는 약 5%(면적) 이하인 접착제 물품을 제공한다는 것이다. 이들 값은 통상 전술한 테스트 절차에 따라, 도색된 냉간압연 강판과, 폴리에틸렌으로 적층시킨 천 백킹(그런 결과는 다른 백킹을 사용하여 얻을 수 있다고 생각되지만) 및 그 위에 도포된 125 ㎛(5.0 밀) 두께의 감압 접착제 조성물 층을 포함하는 접착 테이프 샘플을 이용하여 측정한다.
본 발명의 감압 접착제 조성물은 저응력 박리가 바람직하게는 약 300분 이상, 보다 바람직하게는 약 1000분 이상인 접착제 물품을 제공한다. 이것은 접착제 물품의 리프팅 저항력의 척도이다. 이러한 값은 통상 전술한 테스트 절차에 따라, 스테인레스 강판과, 폴리에틸렌으로 적층시킨 천 백킹(그런 결과는 다른 백킹을 사용하여 얻을 수 있다고 생각되지만) 및 그 위에 도포된 125 ㎛(5.0 밀) 두께의 감압 접착제 조성물 층을 포함하는 접착 테이프 샘플을 이용하여 측정한다.
바람직하게, 본 발명의 감압 접착제 조성물은 약 10 중량% ∼ 약 90 중량%, 보다 바람직하게는 약 30 중량% ∼ 약 70 중량%의 아크릴레이트 감압 접착제 성분을 함유한다. 본 발명의 감압 접착제는 바람직하게는 약 10 중량% ∼ 약 90 중량%, 보다 바람직하게는 약 30 중량% ∼ 약 70 중량%의 열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분을 함유한다.
유용한 아크릴(즉, 아크릴레이트) 감압 접착제 재료는 단독중합체의 Tg가 약 0℃ 이하인 1종 이상의 중합된 단일작용성 (메트)아크릴산 에스테르와, 경우에 따라 단독중합체의 Tg(유리 전이 온도)가 약 10℃ 이상인 1종 이상의 공중합된 단일작용성 에틸렌 불포화 단량체를 주 함량(즉, 90 중량% 이상)으로 함유하는 것들을 포함한다. 단일작용성 에틸렌 불포화 단량체는, 경우에 따라 그 함량이 약 10 중량% 이하, 바람직하게는 약 5 중량% 이하로 존재한다. 이러한 단량체가 존재하는 것이 바람직하긴 하지만, 그 단량체가 존재하지 않는 아크릴레이트 감압 접착제도 본 발명의 범위에 속한다.
단일작용성 (메트)아크릴산 에스테르는 알킬기가 약 3개 이상의 탄소 원자(평균), 바람직하게는 약 4개 ∼ 약 14개의 탄소 원자(평균)를 포함하는 비3차 알콜의 에스테르인 것이 바람직하다. 통상, 이러한 단량체의 단독중합체는 Tg가 약 0℃ 이하이다. 비3차 알콜의 알킬기는 경우에 따라 사슬 내에 산소 원자를 포함하여, 예컨대 에스테르를 형성할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "(메트)아크릴"이란 아크릴과 메타크릴을 의미한다. "단일작용성 (메트)아크릴산 에스테르"에서 사용되는 "단일작용성"이란 모노-(메트)아크릴 단량체 또는 1개의 (메트)아크릴 작용기를 포함하는 단량체를 의미하며, 다른 작용기도 존재할 수 있다. "단일작용성 에틸렌 불포화 단량체"에서 사용되는 "단일작용성"이란 모노에틸렌 불포화 단량체 또는 1개의 에틸렌 불포화 작용기를 포함하는 단량체를 의미하며, 다른 작용기도 존재할 수 있다.
적절한 단일작용성 (메트)아크릴산 에스테르 부류의 예로는 2-메틸부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, n-데실 아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸 아크릴레이트, 이소아밀 아크릴레이트, sec-부틸 아크릴레이트 및 이소노닐 아크릴레이트를 들 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 사용될 수 있는 바람직한 (메트)아크릴산 에스테르로는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 및 2-메틸부틸 아크릴레이트가 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 이러한 단량체들의 다양한 조합을 이용할 수 있다.
적절한 단일작용성 에틸렌 불포화 단량체의 예로는 (메트)아크릴산, (메트)아크릴아미드, (메트)아크릴레이트, 알파-올레핀, 비닐 에테르, 알릴 에테르, 스티렌 단량체 또는 말레이트를 들 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 적절한 단일작용성 에틸렌 불포화 단량체의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 2-히드록시에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, N-비닐 피롤리돈, N-비닐 카프로락탐, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, N-치환 및 N,N-이치환된 아크릴아미드, 예컨대 N-에틸 아크릴아미드, N-히드록시에틸 아크릴아미드, N-옥틸 아크릴아미드, N-t-부틸 아크릴아미드, N,N-디메틸 아크릴아미드, N,N-디에틸 아크릴아미드 및 N-에틸,N-디히드록시에틸 아크릴아미드를 들 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 바람직한 단일작용성 에틸렌 불포화 단량체의 예로는 아크릴산, t-부틸 아크릴레이트, N,N-디메틸 아크릴아미드, N-옥틸 아크릴아미드, 이소보르닐 아크릴레이트, 노르보르닐 아크릴레이트 및 2-페녹시에틸 아크릴레이트를 들 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 특히 바람직한 단량체는 아크릴산이다. 상기 단량체들의 다양한 조합을 이용할 수 있다.
본 발명의 감압 접착제 조성물의 아크릴레이트 감압 접착제 성분은 필요에 따라 가교시킬 수 있다. 가교는 화학적 가교(예, 공유 결합 또는 산-염기 상호작용) 및/또는 물리적 가교(예, 상 분리로 인한 보강 도메인의 형성으로부터)를 이용하여 수행할 수 있다. 가교는 열 가교제, 예컨대 다작용성 아지리딘(예, 1,1'-(1,3-페닐렌 디카르보닐)-비스-(2-메틸아지리딘) 또는 "비스아미드"); UV-가교제, 예컨대 오르토-방향족 히드록실기가 없는 모노에틸렌 불포화 방향족 케톤 단량체(예, 아크릴옥시벤조페논, 파라-아크릴옥시에톡시벤조페논, 아크릴화된 안트라퀴논); 고 Tg 매크로머, 예컨대 비닐 작용기를 포함하고 폴리(스티렌) 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트)를 주성분으로 하는 것으로 종종 거대분자 단량체 또는 매크로머라고도 불리는 것들; 금속 가교제(예, 산화아연, 탄산암모늄아연, 아연 스테아레이트); 고에너지 전자기 방사, 예컨대 감마 또는 e-빔 방사; 및/또는 측쇄 산 및 염기기에 의해 이루어질 수 있다. 적절한 가교제는 미국 특허 제4,379,201호(Heilmann 등), 제4,737,559호(Kellen 등), 제5,506,279(Babu 등), 및 제4,554,324호(Husman 등)에 개시되어 있다. 가교제의 다양한 조합을 이용할 수도 있다.
대표적인 아크릴레이트 감압 접착제로는 미국 특허 제4,693,776호(Krampe 등)에 기술된 것들을 들 수 있다. 다른 적절한 아크릴레이트 감압 접착제는 미국 특허 제5,804,610호(Hamer 등), 제4,833,179호(Young 등), 및 제RE 24,906호(Ulrich)에 기술되어 있다.
본 발명의 감압 접착제 조성물의 아크릴레이트 감압 접착제 성분은 본질적으로 점착성이거나 점착화될 수 있다. 본 발명에 사용하기 위해서는 본질적으로 점착성인 것이 바람직하다. 아크릴레이트의 경우 유용한 점착 부여제로는 로진 에스테르, 방향족 수지, 지방족 수지 및 테르펜 수지를 들 수 있다.
아크릴레이트 감압 접착제 성분은 용액 중합, 에멀젼 중합, 및 무용매 중합을 비롯하여 다양한 중합 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 상기 방법에 열 또는 광개시제를 사용할 수 있다. 적절한 방법의 예로는 미국 특허 제4,181,752호(Martens 등), 제4,833,179호(Young 등), 제5,804,610호(Hamer 등), 제5,382,451호(Johnson 등), 제4,619,979호(Kotnour 등), 제4,843,134호(Kotnour 등) 및 제5,637,646호(Ellis)에 기술된 것들이 있다.
열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분은 2개 이상의 팔을 갖는 방사형 블록 공중합체, 바람직하게는 3개 이상, 보다 바람직하게는 5개 이상, 가장 바람직하게는 10개 이상의 팔을 갖는 방사형 블록 중합체를 포함한다. 바람직한 방사형 블록 공중합체는 화학식이 QnY인 블록 공중합체이다. 상기 식에서, Q는 블록 공중합체의 팔을 나타내는 것으로, 그 식은 S-B이며, n은 팔의 수를 나타내는 것으로, 바람직하게는 3 이상의 정수이며, Y는 다작용성 커플링제의 잔기이고, S는 열가소성 중합체 세그먼트이고, B는 엘라스토머 중합체 세그먼트이다.
이러한 화학식의 특히 바람직한 방사형 블록 공중합체는 비대칭이며(즉, 블록 공중합체의 팔이 모두 동일하지는 않음), 이에 대해서는 미국 특허 제5,393,787호 및 제5,296,547호(모두 Nestegard 등의 소유)에 기술되어 있다. 바람직한 비대칭 방사형 블록 공중합체는, S가 중합된 모노비닐 방향족 단독중합체의 열가소성 중합체 세그먼트 말단블록, 바람직하게는 공중합체 내에 2 이상의 상이한 분자량(예, 하나는 수평균 분자량이 약 5000 ∼ 약 50,000, 다른 하나는 수평균 분자량이 약 1000 ∼ 약 10,000)의 말단블록이 있는 것이며, B는 각 팔을 다작용성 커플링제의 잔기에 연결시키고 중합된 공액 디엔 또는 공액 디엔의 조합을 포함하는 탄성 중합체 세그먼트 중간블록인 상기 식을 갖는다.
이러한 방사형 블록 공중합체는 미국 특허 제5,393,787호 및 제5,296,547호(모두 Nestegard 등 소유)에 기술된 순차적 첨가 음이온 중합 방법과 같은 통상적인 블록 공중합체 중합 방법에 의해 제조할 수 있다. 이러한 중합 방법은 구조식 S-B-M의 활성 중합체의 형성을 포함하며, 상기 식에서 M은 Na, Li 또는 K와 같은 I족 금속이다. 그 후 활성 중합체를 다작용성 커플링제와 결합하여 결합형 블록 공중합체를 형성한다. 이 커플링 반응은 항상 완결되는 것은 아니기 때문에, 중합체 집합체 중에는 일부 비결합형 디블록(S-B)이 존재할 수도 있다. 이러한 비결합형 디블록의 양은 결합 반응의 커플링 효율에 따라 달라지며, 중합체 집합체 중에 70 중량% 정도의 많은 함량으로 디블록이 존재할 수 있으나, 약 30%(방사형 블록 공중합체의 총 중량을 기준으로)를 넘지 않는 것이 바람직하다.
중합된 모노비닐 방향족 말단블록을 형성하는 단량체는 통상 약 8개 ∼ 약 18개의 탄소 원자를 포함한다. 이러한 단량체의 예로는 스티렌, 알파-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐피리딘, 에틸스티렌, t-부틸스티렌, 이소프로필스티렌, 디메틸스티린 및 기타 알킬화된 스티렌을 들 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 중합된 공액 디엔 중간블록을 형성하는 단량체는 통상 약 4개 ∼ 약 12개의 탄소 원자를 포함한다. 이러한 단량체의 예로는 부타디엔, 이소프렌, 에틸부타디엔, 페닐부타디엔 피페릴렌, 디메틸부타디엔, 에틸헥사디엔 및 헥사디엔을 들 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 블록 공중합체에 적합한 다작용성 커플링제는 활성 중합체의 카르보음이온과 반응하여 결합형 중합체를 형성할 수 있는 작용기를 보유하는 것으로 알려진 폴리알케닐 커플링제 또는 기타 물질 중 임의의 것일 수 있다. 이러한 커플링제의 예로는 실릴 할라이드, 폴리에폭시드, 폴리이소시아네이트, 폴리케톤, 폴리안하이드라이드, 그리고 지방족, 방향족 또는 복소환 폴리알케닐을 들 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 감압 접착제 조성물의 열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분은 일반적으로 점착화 물질(즉, 점착 부여제)의 존재를 필요로 한다. 유용한 점착 부여제로는 로진 및 로진 유도체, 폴리테르펜, 쿠마론, 인덴, 수소화된 수지 및 탄화수소 수지를 들 수 있다. 예를 들면 알파 피넨계 수지, 베타 피넨계 수지, 리모넨계 수지, 피페릴렌계 탄화수소 수지, 로진의 에스테르, 폴리테르펜 및 방향족 변형 폴리테르펜 수지, 방향족 변형 피페릴렌계 탄화수소 수지, 방향족 변형 디시클로펜타디엔계 탄화수소 수지 및 방향족 변형 코-테르펜 및 ter-테르펜 수지가 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 감압 접착제 조성물의 열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분은 필요에 따라 가교될 수 있다. 가교는, 예컨대 감마 또는 e-빔 방사와 같은 고에너지 전자기 방사를 이용하여 이루어질 수 있다. 대안으로 가교는 황, 황-공여체, 또는 불포화 고무의 가교에 통상적으로 사용되는 퍼옥시드 경화 시스템을 이용하여 이루어질 수 있다. 가교의 다른 방법으로는 반응성 페놀 수지를 금속 촉매와 함께 사용하는 것, 또는 다작용성 아크릴레이트와 광개시제 및 자외선을 함께 사용하는 것을 들 수 있다. 가교제의 다양한 조합을 이용할 수도 있다.
열가소성 엘라스토머계 감압 접착제 성분의 특성, 예컨대 순응성 또는 저온 접착력을 변화시키기 위해 가소제를 첨가할 수도 있다.
아크릴레이트 감압 접착제 성분 및 열가소성 엘라스토머 감압 접착제 성분은 국제 공개 번호 WO 97/23577, WO 96/25469(모두 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 컴퍼니 소유)에 기술된 바와 같이 용융 압출 기법을 이용하여 통상적으로 배합된다. 혼합은 성분들을 실질적으로 균일하게 분포시키는 당업자에게 공지된 각종 방법에 의해 수행될 수 있다. 여기에는 분산형 혼합, 분포형 혼합, 또는 이의 조합이 포함될 수 있다. 회분식과 연속식 혼합 방법 모두 이용될 수 있다. 성분들을 배합하고, 가교를 수행한다면 조성물은 가교시키기 전에 용융 가공하는 것이 바람직하다. 본 발명의 조성물의 제조에 관한 상세한 내용은 실시예에 기술되어 있다.
본 발명의 감압 접착제 조성물의 개별 감압 접착제 성분에는 전술한 첨가제 외에도 다른 것들이 함유될 수 있거나, 또는 성분들을 혼합하는 시점에 첨가하여 접착제의 특성을 조절할 수 잇다. 이러한 첨가제로는 혼화 재료, 안료, 유리 또는 중합체 버블 또는 비이드(팽창 또는 비팽창된 것일 수 있음), 섬유, 보강제, 소수성 및 친수성 실리카, 강화제, 난연재, 항산화제, 미분화된 중합체 입자, 예컨대 폴리에스테르, 나일론 및 폴리프로필렌, 그리고 안정화제를 들 수 있다. 첨가제는 목적하는 최종 용도 특성을 얻기에 충분한 양으로 첨가된다.
본 발명의 감압 접착제 조성물은 2종의 주 성분을 혼합한 후 가교시키는 것이 일반적이며 바람직하다. 가교는, 예컨대 감마 또는 e-빔 방사와 같은 고에너지 전자기 방사를 이용하여 이루어질 수 있다. 대안으로, 가교는 개별 감압 접착제 성분의 가교에 대해 전술한 것과 같은 가교제를 사용하여 성분들을 배합한 후 수행될 수 있다. 가교제의 다양한 조합을 이용할 수도 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 국제 공개 번호 WO 97/23577, WO 96/25469(모두 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 컴퍼니 소유)에 기술된 바와 같은 회분식 및 연속 코팅 고온 용융 코팅 방법을 비롯하여 각종 코팅 방법에 의해 기재에 도포될 수 있다. 감압 접착제 조성물은 냉간압연 또는 수욕과 같은 직접 방법과, 공기 또는 가스 충돌과 같은 간접 방법을 이용하여 퀀칭하여 경화시킬 수 있다. 접착제 층의 두께는 광범위하게 다양할 수 있으며, 예컨대 약 10 마이크론(㎛)에서 수백 마이크론에 이른다.
감압 접착제 조성물이 도포될 수 있는 기재(즉, 백킹)에는 천(예, 면 또는 상표명 RAYON으로 시판되는 직물), 금속화된 필름 및 호일, 중합체 필름, 부직포 중합체 재료, 종이, 발포체 백킹 등이 포함되며, 이에 국한되는 것은 아니다. 중합체 필름으로는 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 셀룰로스 아세테이트, 폴리이미드 등을 들 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 부직포로는 나일론, 폴리프로필렌, 에틸렌-비닐 아세테이트, 폴리우레탄 등이 포함되며, 이에 국한되는 것은 아니다. 발포체 백킹으로는 아크릴, 실리콘, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 네오프렌 고무 등이 포함되며, 이에 국한되는 것은 아니다. 기재는 경우에 따라 복합 재료로 적층되거나 이로 제조될 수 있다. 예컨대, 바람직한 백킹은 폴리에틸렌에 적층된 천 백킹이다.
접착제 조성물이 일단 코팅되고, 임의로 가교되면, 물품의 접착 표면은 임의로 일시적인 제거 가능한 릴리스 라이너(즉, 보호 라이너), 예컨대 폴리올레핀(예, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌) 또는 폴리에스테르(예, 폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름 또는 플라스틱 필름으로 보호할 수 있다. 이러한 필름은 릴리스 재료, 예컨대 실리콘, 왁스, 플루오르화탄소 등으로 처리될 수 있다.
본 발명의 감압 접착제 조성물은 의약용 테이프, 밀봉 테이프, 전기 테이프, 재배치용 테이프, 다이-컷 그래픽, 벽 장식용 필름을 비롯한 각종 접착제 물품에, 그리고 특히 제거 가능한 테이프, 예컨대 마스킹 테이프, 시이트 및 드레이프에 사용될 수 있다.
테스트 방법
실온 및 저온 박리 접착력 테스트
1.25 cm(폭) x 15 cm(길이)의 감압 접착(PSA) 테이프 샘플을 약 21℃ 및 50% 상대 습도에서 24 시간 이상 동안 컨디셔닝하였다. 그 후 이들을 2 가지의 상이한 조건 중 한 조건에 노출시킨 후 깨끗한 유리 기재로부터의 박리 접착력에 대해 테스트하였다. 제1 조건에서는(실온 박리 접착력), 2.1 kg 고무면 롤러를 1회 통과시켜 테이프 샘플을 테스트 기재 면에 부착시키고, 약 71℉(21℃)의 온도 및 50% 상대 습도에서 박리 속도 228.6 cm/분으로 180°의 각도에서 모델 3M90 슬립/박리 테스터(매사추세츠주 어코드에 소재하는 IMASS 인코포레이티드 제품)를 이용하여 테스트하였다. 제2 조건에서는(저온 박리 접착력), 테이프 샘플, 기재 및 박리 테스터를 약 40℉(4℃)의 온도에서 24 시간 동안 컨디셔닝하고 상기 방법을 이용하여 약 40℉(4℃)의 온도에서 테스트하였다.
다습 에이징 후의 박리 접착력 테스트
하기의 변화를 주어, 감압 접착 테이프 샘플을 컨디셔닝하고 전술한 바와 같이 테스트하였다. 기재는 깨끗한 스테인레스 스틸이었고, 기재와 PSA 테이프를 모두 70℉(21℃) 및 50% 상대 습도에서 24 시간 동안 먼저 컨디셔닝한 후 2.1 kg 고무면 롤러를 4회 통과시켜서 기재 면에 PSA 테이프를 부착시켰다. 테이프가 부착된 기재를 70℉(21℃) 및 90% 상대 습도에서 24 시간 동안 에이징 후 제거하고 70℉(21℃) 및 50% 상대 습도에서 1 시간 동안 보관한 다음 70℉(21℃)에서 박리 접착 강도를 측정하였다.
실온 및 고온 전단 강도 테스트
유지 시간으로 측정되는 전단 강도는 PSA 테이프 샘플에 대해 실온과 고온 모두에서 측정하였다. 테이프 샘플 한 롤을 약 21℃ 및 50% 상대 습도에서 24 시간 이상 동안 컨디셔닝하였다. 그 후 이들을 깨끗한 스테인레스 강판으로부터의 전단 강도에 대해 테스트하였다. 12.5 cm(폭) x 25 cm(길이)의 테이프 샘플을 2.1 kg 고무면 롤러를 4회 통과시켜 테스트 기재 면에 부착시켰다. 실온(70℉, 21℃)에서의 테스트의 경우, 테이프가 부착된 기재를 수직 홀딩 랙에 배치하고, 500 g의 정지 하중을 180°각도에서 테이프에 부착시키고, 하중이 떨어지는 데 걸리는 시간을 분으로 측정하였다. 160℉(71℃)에서 테스트하는 경우, 테이프가 부착된 기재를 홀딩 랙에 배치하고, 같은 온도에서 15분간 컨디셔닝한 후 각 샘플로부터 500 g 분동을 걸었다. 두 테스트 온도 모두에서, 분동이 떨어지는 데 걸리는 시간을 분으로 기록하였다.
4000분 후에 기재에 여전히 부착되어 있는 샘플의 경우, 테스트를 중단하였다.
저응력 박리 접착 강도
유지 시간으로 측정되는 저응력 박리 접착 강도는 실온(70℉, 21℃)에서 PSA 테이프 샘플 상에서 측정하였다. 테이프 샘플(롤 형태)과 스테인레스 강판을 약 21℃ 및 50% 상대 습도에서 24 시간 이상 동안 컨디셔닝하였다. 그 후 테이프 샘플을 10.2 cm 길이의 깨끗한 스테인레스 강판으로부터의 저응력 박리 접착 강도에 대해 테스트하였다. 1.90 cm(폭) x 10.2 cm(길이)의 테이프 샘플을 2.1 kg 고무면 롤러를 4회 통과시켜 스테인레스 강판에 부착시켰다. 테이프가 부착된 기재를 테이프가 부착된 면을 아래로 향하게 하여 수평 홀딩 랙의 바닥면에 배치하고, 90°의 각도에서 200 g의 정지 하중을 테이프에 부착시켰다. 하중이 떨어지는 데 걸리는 시간을 분으로 측정하였다. 5500분 후에 기재에 여전히 부착되어 있는 샘플에 대해서는 테스트를 중단하였다.
온도 에이징 후의 제거성
고온에서의 에이징 후에 도색된(아크릴형 페인트) 냉간압연 강판으로부터의 PSA 테이프의 제거성을, 200℉(93℃)에서 30분간 노출시킨 후 테이프를 제거할 때 존재하는 잔류 접착제의 양을 관찰하여 측정하였다. 테이프 샘플(롤 형태)과 도색된 냉간압연 강판(ACT 콜드 롤드 스틸 B952 P60 DIW; 언팔리쉬 탑코트 AG129W1133 화이트, 마이애미주 힐스데일에 소재하는 ACT 래보라토리즈 인코포레이티드에서 AIN100253으로 시판함)을 약 70℉(21℃) 및 50% 상대 습도에서 24 시간 이상 동안 컨디셔닝하였다. 그 후 1.27 cm(폭) x 10.2 cm(길이)의 테이프 샘플을 2.1 kg 고무면 롤러를 4회 통과시켜서 10.2 cm(폭) x 20.3 cm(길이) x 0.08 cm(두께)의 도색된 냉간압연 강판에 부착시켰다. 테이프가 부착된 기재를 200℉(93℃)로 예열한 오븐에 30분간 두었다. 30분 후, 오븐 문을 열고, 그 즉시 고온 기재로부터 5.1 cm 길이의 테이프를 180°각도에서 손으로 박리시켰다. 그 후 부분적으로 테이프가 제거된 기재를 오븐에서 꺼내어, 온도 약 21℃ 및 상대 습도 51%의 통제된 환경에서 실온으로 냉각시킨 다음, 180°의 각도에서 손으로 테이프의 남아있는 길이를 박리시켰다. 테이프가 제거된 기재의 각 영역에 남아있는 접착제 잔류량을 육안으로 관찰하고, 각각 "93℃" 및 "21℃" 제거율을 테이프가 부착된 총 면적의 비율(%)로서 기록하였다.
사용된 재료
재료 및 설명
PSA A: 미국 특허 제5,804,610호(Hamer 등)에 기술된 바와 같은 폴리에틸렌 쉘내에서 중합된 이소옥틸 아크릴레이트 90부 및 아크릴산 10부, 아래의 변화를 갖는 표 5의 조성물 D-1. 이소옥틸티오글리콜레이트 사슬 전달제(0.015 pph)를 사용하고, 3.52 mW/cm2의 강도로 510초간 도포하였다.
PSA B: 현탁액 중합 아크릴레이트 감압 접착제는 미국 특허 제4,833,179호(Young 등)에 따라서 아래의 방식으로 제조하였다. 콘덴서, 열벽, 질소 유입구, 스테인레스 스틸 모터 구동 교반기 및 온도 조절이 되는 가열 맨틀이 구비된 2 리터의 스플릿 반응기에 탈이온수 750 g을 채우고, 여기에 산화아연 2.5 g 및 친수성 실리카(CAB-O-SIL EH-5, 매릴랜드주 캠브리지에 소재하는 카봇 코포레이션에서 입수) 0.75 g을 첨가하였다. 이것을 산화아연과 실리카가 완전히 분산될 때까지 교반하면서 55℃로 가열시키는 동시에 질소로 정화시켰다. 완전히 분산된 시점에, 이소옥틸 아크릴레이트 480 g, 메타크릴산 20 g, VAZO 64(아조비스(이소부티로니트릴), AIBN, 델라웨어주 윌밍턴에 소재하는 듀폰에서 입수) 개시제 2.5 g, 이소옥틸티오글리콜레이트 사슬 전달제 0.5 g을 함께 혼합하였다. 그 후 개시제와 사슬 전달제를 함유하는 형성된 용액을 초기 수성 혼합물에 첨가하고 우수한 현탁액이 얻어지도록 강한 교반(700 rpm)을 유지하였다. 반응은 적어도 6 시간 동안 질소 정화와 함께 계속하고, 그 시간 동안 반응 온도가 70℃ 이하를 유지하도록 반응을 모니터링하였다. 이렇게 얻은 감압 접착제를 회수하고 건조시켜서 96부의 이소옥틸 아크릴레이트 및 4부의 메타크릴산의 조성을 갖는 90% 이상의 고체(w/w)를 얻었다.
PSA C: 미국 특허 제RE 24,906호(Ulrich)에 따라 고유 점도가 0.7이 되도록 중합시킨 90부의 이소옥틸 아크릴레이트 및 10부의 아크릴산 용액을 제조하고, 건조시켰다.
별형 블록 공중합체 A: 미국 특허 제5,296,547호의 표 2에 기재된 중합체 B에 대해 기술된 대로 제조한 별형 블록 공중합체(방사형 블록 공중합체의 한 유형).
별형 블록 공중합체 B: 텍사스주 휴스턴에 소재하는 쉘 케미칼 컴퍼니에서 상표명 KRATON D-1320으로 시판하는 스티렌 함량이 10 중량%인 스티렌/이소프렌 다중팔 블록 공중합체.
KRATON D-1107: 텍사스주 휴스턴에 소재하는 쉘 케미칼 컴퍼니에서 상표명 KRATON D-1107로 시판하는 14 중량%의 스티렌을 함유하는 선형 스티렌/이소프렌/스틴렌 블록 공중합체.
ESCOREZ 1310: 텍사스주 휴스턴에 소재하는 엑손 케미칼 컴퍼니에서 상표명 ESCOREZ D-1310으로 시판하는 점착 부여 수지.
ESCOREZ 2520: 텍사스주 휴스턴에 소재하는 엑손 케미칼 컴퍼니에서 상표명 ESCOREZ 2520으로 시판하는 액체 점착 부여 수지.
IRGANOX 1010: 뉴욕주 호손에 소재하는 시바-가이기에서 상표명 IRGANOX 1010으로 시판하는 항산화제.
본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 설명하며, 이 실시예는 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 실시예에서, 모든 부, 비 및 비율(%)은 다른 언급이 없다면 중량으로 나타낸 것이다. 전술한 테스트 방법은 실시예에서 감압 접착 테이프의 특성을 규명하기 위해 사용되었다. 결과는 가장 가까운 정수로 반올림한 것이다.
실시예 1
별형 블록 공중합체계 감압 접착제(PSA)와 아크릴계 PSA의 블렌드를 제조하고 후술하는 바와 같이 평가하였다. 보다 구체적으로, 별형 블록 공중합체 A 50 중량부와 상표명 ESCOREZ 1310으로 시판되는 점착 부여 수지 50 중량부, 및 상표명 IRGANOX 1010으로 시판되는 항산화제 1 중량부를 50 회전/분(rpm)으로 160℃에서 5분간 작동하는 300 cm3 보울 브라벤더 배치 혼합기(뉴저지주 사우스 핵켄색에 소재하는 브라벤더 인스트러먼츠에서 입수)에서 혼합하여 별형 블록 공중합체계 감압 접착제(PSA)를 제조하였다. 그 후 아크릴 PSA A를 혼합물에 넣고 총 혼합물을 5분 더 가공하여 감압 접착제의 블렌드를 형성하였다. 이이서, PSA 블렌드를 200℉(93℃)에서 보넛 압출기(오하이오주 유니온타운에 소재하는 보넛 매뉴팩춰링에서 입수한 보넛 모델 2WPKR, 50 mm)에 의해 이축 압출기(뉴저지주 서머빌에 소재하는 레이스트리츠 코포레이션에서 입수가능한 18 mm 하케 마이크로 18 압출기)에 공급하였다. 이축 압출기의 6 구역 각각의 온도는 177℃(350℉)로 유지하고, 내용물을 약 0.69 메가파스칼(MPa, 100 psi) 이상의 압력에서 15.2 cm(6 인치) 너비의 접촉 다이로 연속적으로 방출하였다. 다이는 177℃(350℉)로 유지하고, 다이 갭은 0.5 밀리미터(mm) ∼ 0.8 mm(20밀 ∼ 30밀)였다. 접착제 블렌드는 폴리에틸렌으로 적층시킨 190.5 ㎛(0.0075 인치) 두께의 천(뉴욕주 뉴욕에 소재하는 이토추 인터내셔널 인코포레이티드에서 상표명 #30 RAYON(90P)으로 시판하는 다중 코팅된 천 스크림 40 x 30실 카운트)과 릴리스 코팅된 종이 웹 사이에 2.72 킬로그램/시간(6 파운드/시간)의 속도로 공급하였다. 이 구조물을 21℃(70℉)의 온도로 유지된 냉간압연 사이에 4.6 미터/분(15 피트/시간)의 속도로 공급하여, 약 125 ㎛(5.0 밀)의 두께의 PSA 블렌드 층을 갖는 접착 테이프를 형성하였다. 30:70 비율(중량/중량, w/w)의 블록 공중합체 PSA:아크릴 PSA를 갖는 형성된 접착 테이프를 70℉(21℃) 및 40℉(4℃)에서의 박리 접착 강도에 대해 평가하였다. 그 결과는 하기 표 1에 기록하였다.
실시예 2
하기의 변화를 주어 실시예 1을 반복하였다. PSA A는 조성이 95:5의 이소옥틸 아크릴레이트:아크릴산(w/w)이 되도록 제조하였다. 형성된 접착 테이프는 실시예 1에 기술된 바와 같이 평가하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기록하였다.
실시예 3
하기의 변화를 주어 실시예 1을 반복하였다. 별형 블록 공중합체 B를 별형 블록 공중합체 A 대신에 사용하였다. 형성된 접착 테이프는 실시예 1에 기술된 바와 같이 평가하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기록하였다.
실시예 4
하기의 변화를 주어 실시예 1을 반복하였다. 상표명 KRATON D-1107으로 시판되는 블록 공중합체를 별형 블록 공중합체 A 대신에 사용하고, PSA B를 PSA A 대신에 사용하였다. 형성된 접착 테이프는 실시예 1에 기술된 바와 같이 평가하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기록하였다.
실시예 5
하기의 변화를 주어 실시예 4를 반복하였다. PSA C를 PSA B 대신에 사용하였다. 형성된 접착 테이프를 실시예 1에 기술된 바와 같이 평가하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기록하였다.
비교예 1
하기의 변화를 주어 실시예 1을 반복하였다. PSA A는 조성이 87.5:12.5의 이소옥틸 아크릴레이트:아크릴산(w/w)이 되도록 제조하였다. 형성된 접착 테이프는 실시예 1에 기술된 바와 같이 평가하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기록하였다.
비교예 2
하기의 변화를 주어 실시예 1을 반복하였다. PSA A는 조성이 85:15의 이소옥틸 아크릴레이트:아크릴산(w/w)이 되도록 제조하였다. 형성된 접착 테이프는 실시예 1에 기술된 바와 같이 평가하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기록하였다.
비교예 3
하기의 변화를 주어 실시예 1을 반복하였다. PSA A는 조성이 82.5:17.5의 이소옥틸 아크릴레이트:아크릴산(w/w)이 되도록 제조하였다. 형성된 접착 테이프는 실시예 1에 기술된 바와 같이 평가하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기록하였다.
비교예 4
하기의 변화를 주어 실시예 1을 반복하였다. PSA A는 조성이 80:20의 이소옥틸 아크릴레이트:아크릴산(w/w)이 되도록 제조하였다. 형성된 접착 테이프는 실시예 1에 기술된 바와 같이 평가하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기록하였다.
실시예 |
아크릴산 비율(%) (아크릴 PSA 내) |
70℉(21℃) 박리 접착력, oz/인치(N/dm) |
40℉(4℃) 박리 접착력, oz/인치(N/dm) |
1 |
10 |
90 oz/인치(99 N/dm) |
46 oz/인치(50 N/dm) |
2 |
5 |
74(81) |
65(70) |
3 |
5 |
90(99) |
32(35) |
4 |
4 |
56(61) |
84(93) |
5 |
10 |
128(140) |
145(159) |
CE 1 |
12.5 |
62(68) |
8(9) |
CE 2 |
15 |
34(37) |
2(3) |
CE 3 |
17.5 |
18(20) |
1(1) |
CE 4 |
20 |
5(6) |
1(1) |
CE = 비교예 |
실시예 6
별형 블록 공중합체계 PSA와 아크릴계 PSA의 블렌드를 후술하는 바와 같이 제조하고 평가하였다. 보다 구체적으로, 이축 압출기(뉴저지주 램지에 소재하는 워너 플라이더러 컴퍼니에서 시판하는 30 mm 직경의 완전 맞물림 동시회전 압출기, L/D 37/1)의 입구로 별형 블록 공중합체 A 100부(구역 1)를 공급한 후, ESCOREZ 1310 19.3부와 IRGANOX 1010 2부의 혼합물(구역 3), ESCOREZ 1310 45.2부(구역 5), 실시예 2에서 사용된 아크릴 PSA 27.8부(구역 7)를 첨가하고, 이것을 200℉(93℃)에서 보넛 압출기(오하이오주 유니온타운에 소재하는 보넛 매뉴팩춰링에서 시판하는 보넛 모델 2WPKR, 50 mm)에 의해 공급하고, ESCOREZ 2520 85.5부(구역 9)를 공급하였다. 구역 온도 1 ∼ 10은 약 54℃에서 약 145℃로 점차적으로 증가시키고, 각 공급 구역은 그것의 측면 상의 구역보다 온도가 다소 낮았다. 구역 11 ∼ 13은 약 143℃ ∼ 약 150℃에서 유지하였다. 용융 혼합물은 폴리에틸렌으로 적층시킨 RAYON 천(뉴욕주 뉴욕에 소재하는 이토추 인터내셔널 인코포레이티드에서 시판하는 다중코팅된 천 스크림 40 x 30 실 카운트, # 30 RAYON(70P))으로 15.2 cm(6 인치) 폭의 접촉 다이를 통해 통과시켰다. 이 백킹의 양면을 코로나 처리하고, 아크릴-폴리우레탄 저접착력 백사이즈(LAB)를 한 면에 도포한 후 PSA 블렌드를 LAB 처리가 된 반대면으로 압출시켰다. 다이는 160℃에서 유지하였고, 다이 갭은 0.5 mm ∼ 0.8 mm(20 밀 ∼ 30 밀)였다. 0.005 인치(125 ㎛)의 코팅된 접착제 두께를 얻었다. 그 후 테이프의 접착면을 일렉트로커튼 CB-300 전자빔 시스템(매릴랜드주 윌밍턴에 소재하는 에너지 사이언시즈 인코포레이티드에서 시판)을 이용하여 175 킬로볼트(kV)에서 4 메가래드(Mrads)로 조사하였다. 블록 공중합체 PSA:아크릴 PSA의 비가 90:10(w/w)인 형성된 접착 테이프를 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서의 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 상기 테스트 방법에서 기술한 바와 같이 저응력 박리 접착 강도를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 기재되어 있다.
실시예 7
하기의 변화를 주어 실시예 6을 반복하였다. 블록 공중합체 PSA:아크릴 PSA의 PSA 비는 70:30으로 변화시켰다. 형성된 접착 테이프를 실시예 6에 기술된 대로 평가하고, 그 결과는 하기 표 2에 기록하였다.
실시예 8
하기의 변화를 주어 실시예 6을 반복하였다. 블록 공중합체 PSA:아크릴 PSA의 PSA 비는 50:50으로 변화시켰다. 형성된 접착 테이프를 실시예 6에 기술된 대로 평가하고, 그 결과는 하기 표 2에 기록하였다.
실시예 9
하기의 변화를 주어 실시예 6을 반복하였다. 블록 공중합체 PSA:아크릴 PSA의 PSA 비는 30:70으로 변화시켰다. 형성된 접착 테이프를 실시예 6에 기술된 대로 평가하고, 그 결과는 하기 표 2에 기록하였다.
비교예 5
하기의 변화를 주어 실시예 6을 반복하였다. 블록 공중합체 PSA:아크릴 PSA의 PSA 비는 100:0으로 변화시켰다. 아크릴 PSA는 압출된 조성물에서 제외시켰다. 형성된 접착 테이프를 실시예 6에 기술된 대로 평가하고, 그 결과는 하기 표 2에 기록하였다.
비교예 6
하기의 변화를 주어 실시예 6을 반복하였다. 블록 공중합체 PSA:아크릴 PSA의 PSA 비는 0:100으로 변화시켰다. 아크릴 PSA만을 백킹 위로 압출하였다. 형성된 접착 테이프를 실시예 6에 기술된 대로 평가하고, 그 결과는 하기 표 2에 기록하였다.
실시예 |
PSA비 (BCP:아크릴) (w/w) |
70℉(21℃) 박리 접착력 (oz/인치 및 N/dm) |
40℉(4℃) 박리 접착력 (oz/인치 및 N/dm) |
에이징 후의 박리 접착력 (oz/인치 및 N/dm) |
저응력 박리 접착력 (분) |
CE 5 |
100:0 |
145(159) |
177(194) |
65(71) |
145 |
6 |
90:10 |
60(66) |
58(64) |
51(56) |
2266 |
7 |
70:30 |
87(95) |
75(82) |
125(137) |
2424 |
8 |
50:50 |
85(93) |
83(91) |
108(118) |
4629 |
9 |
30:70 |
68(75) |
79(87) |
50(55) |
>5500 |
CE 6 |
0:100 |
78(86) |
105(115) |
31(34) |
117 |
CE = 비교예 BCP = 블록 공중합체 N/dm으로 나타낸 값은 괄호안의 것 |
실시예 10
하기의 변화를 주어 실시예 6을 반복하였다. 아래의 재료와 양을 이용하였다: 별형 블록 공중합체 A 100부(구역 1)을 첨가한 후, ESCOREZ 1310 30부와 IRGANOX 1010 2부의 혼합물(구역 3), ESCOREZ 1310 70부(구역 5) 및 실시예 2에서 사용한 아크릴 PSA 86.6부(구역 7)를 첨가하였다. 블록 공중합체 PSA:아크릴 PSA의 결과적인 PSA 비는 70:30이었다. 얻어진 접착 테이프는 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃) 및 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 160℉(71℃)에서 전단 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 200℉(93℃)에서 저응력 박리와 제거성을 평가하였다. 그 결과는 하기 표 3에 기재되어 있다.
비교예 7
하기의 변화를 주어 실시예 10을 반복하였다. 코팅된 PSA 블렌드는 전자 빔 조사에 노출시키지 않았다. 얻어진 접착 테이프는 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃) 및 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 160℉(71℃)에서 전단 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 200℉(93℃)에서 저응력 박리와 제거성을 평가하였다. 결과는 하기 표 3에 기재되어 있다.
실시예 11
하기의 변화를 주어 실시예 10을 반복하였다. 블록 공중합체 PSA:아크릴 PSA의 결과적인 PSA 비는 50:50이었다. 얻어진 접착 테이프는 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃) 및 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 160℉(71℃)에서 전단 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 200℉(93℃)에서 저응력 박리와 제거성을 평가하였다. 그 결과는 하기 표 3에 기재되어 있다.
비교예 8
하기의 변화를 주어 실시예 11을 반복하였다. 코팅된 PSA 블렌드는 전자 빔 조사에 노출시키지 않았다. 얻어진 접착 테이프는 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃) 및 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 160℉(71℃)에서 전단 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 200℉(93℃)에서 저응력 박리와 제거성을 평가하였다. 결과는 하기 표 3에 기재되어 있다.
비교예 9
하기의 변화를 주어 실시예 10을 반복하였다. KRATON D-1107을 별형 블록 공중합체 A 대신에 사용하였다. 코팅된 PSA 블렌드는 전자 빔 조사에 노출시키지 않았다. 얻어진 접착 테이프는 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃) 및 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 160℉(71℃)에서 전단 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 200℉(93℃)에서 저응력 박리와 제거성을 평가하였다. 결과는 하기 표 3에 기재되어 있다.
비교예 10
하기의 변화를 주어 비교예 9를 반복하였다. 코팅된 PSA 블렌드를 전자 빔 조사에 노출시켰다. 얻어진 접착 테이프는 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃) 및 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 160℉(71℃)에서 전단 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 200℉(93℃)에서 저응력 박리와 제거성을 평가하였다. 결과는 하기 표 3에 기재되어 있다.
비교예 11
하기의 변화를 주어 비교예 9를 반복하였다. 블록 공중합체:아크릴의 결과적인 PSA 비는 50:50이었다. 얻어진 접착 테이프는 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃) 및 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 160℉(71℃)에서 전단 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 200℉(93℃)에서 저응력 박리와 제거성을 평가하였다. 그 결과는 하기 표 3에 기재되어 있다.
비교예 12
하기의 변화를 주어 비교예 11을 반복하였다. 코팅된 PSA 블렌드를 전자 빔 조사에 노출시켰다. 얻어진 접착 테이프는 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃) 및 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 160℉(71℃)에서 전단 강도를 평가하고, 70℉(21℃) 및 200℉(93℃)에서 저응력 박리와 제거성을 평가하였다. 그 결과는 하기 표 3에 기재되어 있다.
실시예 |
박리 접착력 (oz/인치 및 N/dm) |
전단 강도(분) |
저응력 박리 접착력(분) |
온도 에이징 후의 제거성[잔유율(%)] |
|
4℃ |
21℃ |
21℃ |
71℃ |
|
21℃ |
93℃ |
10 |
132(145) |
71(78) |
>4000 |
>4000 |
4149 |
0 |
0 |
CE 7 |
91(100) |
64(70) |
912 |
1 |
899 |
0 |
100 |
11 |
44(48) |
63(69) |
>4000 |
>4000 |
307 |
0 |
0 |
CE 8 |
83(91) |
82(90) |
260 |
1 |
841 |
0 |
100 |
CE 9 |
108(118) |
136(149) |
1392 |
2 |
2222 |
0 |
100 |
CE 10 |
160(175) |
131(144) |
>4000 |
182 |
9208 |
0 |
100 |
CE 11 |
167(183) |
164(180) |
46 |
1 |
425 |
0 |
100 |
CE 12 |
>170*(>186) |
172(189) |
>4000 |
98 |
1660 |
100 |
100 |
CE = 비교예 * = 백킹이 파단됨 N/dm으로 나타낸 값은 괄호안의 것 |
실시예 12
하기의 변화를 주어 실시예 7을 반복하였다. PSA A(30.0 중량%, wt%) 102.0 pbw, 별형 블록 공중합체 A(29.4 wt%) 100 pbw, ESCOREZ 1310(14.4 wt%) 41.9 pbw 및 ESCOREZ 2520(28.3 wt%) 96.2 pbw의 PSA 블렌드를 이용하고, 공압출된 접착제는 전자 빔으로 조사하지 않았다. 제조된 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서의 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 13
하기의 변화를 주어 실시예 12를 반복하였다. 실시예 7에 기술된 바와 같이 공압출된 접착제를 전자 빔 조사에 노출시켰다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서의 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 14
하기의 변화를 주어 실시예 12를 반복하였다. PSA A(30.0 중량%) 102.0 pbw, 별형 블록 공중합체 A(29.4 wt%) 100.0 pbw, ESCOREZ 1310(25.7 wt%) 87.4 pbw 및 ESCOREZ 2520(14.9 wt%) 50.7 pbw의 PSA 블렌드를 이용하였다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서의 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 15
하기의 변화를 주어 실시예 14를 반복하였다. 실시예 7에 기술된 바와 같이 공압출된 접착제를 전자 빔 조사에 노출시켰다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 16
하기의 변화를 주어 실시예 12를 반복하였다. PSA A(30.0 중량%) 82.4 pbw, 별형 블록 공중합체 A(36.4 wt%) 100.0 pbw, ESCOREZ 1310(17.9 wt%) 49.2 pbw 및 ESCOREZ 2520(15.7 wt%) 43.1 pbw의 PSA 블렌드를 이용하였다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서의 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 17
하기의 변화를 주어 실시예 16을 반복하였다. 실시예 7에 기술된 바와 같이 공압출된 접착제를 전자 빔 조사에 노출시켰다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 18
하기의 변화를 주어 실시예 12를 반복하였다. PSA A(30.0 중량%) 82.4 pbw, 별형 블록 공중합체 A(36.4 wt%) 100.0 pbw, ESCOREZ 1310(31.2 wt%) 85.6 pbw 및 ESCOREZ 2520(2.4 wt%) 6.7 pbw의 PSA 블렌드를 이용하였다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 19
하기의 변화를 주어 실시예 18을 반복하였다. 실시예 7에 기술된 바와 같이 공압출된 접착제를 전자 빔 조사에 노출시켰다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 20
하기의 변화를 주어 실시예 12를 반복하였다. PSA A(30.0 중량%) 91.2 pbw, 별형 블록 공중합체 A(32.9 wt%) 100.0 pbw, ESCOREZ 1310(21.9 wt%) 66.6 pbw 및 ESCOREZ 2520(15.2 wt%) 46.2 pbw의 PSA 블렌드를 이용하였다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 21
하기의 변화를 주어 실시예 20을 반복하였다. 실시예 7에 기술된 바와 같이 공압출된 접착제를 전자 빔 조사에 노출시켰다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
비교예 13
하기의 변화를 주어 비교예 5를 반복하였다. 공압출된 접착제는 전자 빔 조사에 노출시키지 않았다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
비교예 14
하기의 변화를 주어 비교예 6을 반복하였다. 공압출된 접착제는 전자 빔 조사에 노출시키지 않았다. 얻어진 접착 테이프로 상기 테스트 방법에 기술된 바와 같이 70℉(21℃), 40℉(4℃)에서 박리 접착 강도에 대해 평가하고, 다습 에이징 후에 저응력 박리를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재되어 있다.
실시예 |
70℉(21℃) 박리 접착력 (oz/인치 및 N/dm) |
40℉(4℃) 박리 접착력 (oz/인치 및 N/dm) |
에이징 후의 박리 접착력 (oz/인치 및 N/dm) |
저응력 박리 접착력(분) |
CE 13 |
164(180) |
183(201) |
50(55) |
116 |
CE 5 |
145(159) |
177(194) |
65(71) |
145 |
12 |
151(166) |
133(146) |
118(129) |
50 |
13 |
156(171) |
133(146) |
154(169) |
4050 |
14 |
138(151) |
185(203) |
146(160) |
1128 |
15 |
145(159) |
202(222) |
128(140) |
4049 |
16 |
102(112) |
115(126) |
80(88) |
1517 |
17 |
93(102) |
85(93) |
102(112) |
7418 |
18 |
112(123) |
12(123) |
88(97) |
1276 |
19 |
112(123) |
113(124) |
84(92) |
8355 |
20 |
106(116) |
159(174) |
99(109) |
966 |
21 |
100(110) |
160(175) |
102(112) |
4047 |
CE 14 |
86(94) |
116(127) |
50(55) |
278 |
CE 6 |
78(86) |
105(115) |
31(34) |
117 |
CE = 비교예 N/dm으로 나타낸 값은 괄호안의 것 |
본 명세서에서 인용하는 특허, 특허 문헌 및 공보의 전체 개시물은 그 각각 개별적으로 포함되는 것처럼 그 전체를 본 명세서의 참고문헌으로 포함한다. 본 발명에 가해진 다양한 변형 및 변화는 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 당업자에게 명백한 것이다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 구체적인 예시와 실시예에 의해 부당하게 한정되어서는 안되며, 이러한 실시예와 구체예는 후술하는 청구범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위에 대해 예로서 제시한 것에 불과하다.