KR101640106B1 - 접착제 조성물 및 정밀 페인트 선 생성용 마스킹 용품 - Google Patents

접착제 조성물 및 정밀 페인트 선 생성용 마스킹 용품 Download PDF

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마이클 디. 크랜달
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Abstract

표면에 도포된 액체 코팅으로부터 기재 표면의 일부분을 마스킹하기 위한 접착 용품은 제1 주 표면과 그 반대쪽의 제2 주 표면을 갖는 지지체 및 상기 제1 주 표면 및 그 반대쪽의 상기 제2 주 표면 중 적어도 하나의 적어도 일부분 상에 배치된 양이온성 또는 쯔비터이온성 접착제 조성물을 포함한다. 접착제 조성물은 접착 용품의 에지를 지나서 코팅이 이동하는 것을 방해하는 장벽을 제공한다.

Description

접착제 조성물 및 정밀 페인트 선 생성용 마스킹 용품{ADHESIVE COMPOSITION AND MASKING ARTICLE FOR PRODUCING PRECISE PAINT LINES}
일반적으로 본 발명은 마스킹(masking) 용품, 예를 들어 마스킹 테이프, 그리고 더 특히는 정밀 페인트 선을 생성하는 마스킹 용품과, 마스킹 용품 제조용 접착제 조성물에 관한 것이다.
예컨대, 페인트 또는 스테인(stain)과 같은 표면 코팅을 표면에 도포할 때, 페인트가 페인팅되는 표면에 인접한 표면에 닿지 않도록 주의해야 한다. 이는 표면을 주의 깊게 페인팅하거나, 또는 페인팅되는 표면 주위의 영역을 마스킹 오프(masking off)함으로써 구현될 수 있다. 예컨대, 마스킹 테이프 및 접착성 마스킹 시트와 같은 마스킹 용품은 페인팅되는 표면에 인접한 영역을 보호하기 위하여 종종 사용된다. 이러한 마스킹 용품을 사용할 때, 일반적으로 페인트는 마스킹 용품의 에지에 의해 획정된 분리 선을 지나서 흘러나오지 않는 것이 선호될 수 있다. 이 방식으로, 마스킹 용품은 사용자가 의도한 선과 정확히 일치되고, 페인팅된 표면과 페인팅되지 않은 표면 사이에 매끄럽고 일정한 페인트 선을 형성할 것이다. 예컨대, 이러한 마스킹 용품이 표면에 어떻게 잘 도포되는지, 표면 에너지, 및 이러한 마스킹 용품이 도포되는 표면의 텍스쳐와 같은 다수의 요인에 따라 페인트는 마스킹 용품의 특정 영역 아래와 마스킹 용품의 에지를 넘어서 유동할 수 있으며, 이에 따라 부정확한 페인트 선이 형성된다.
재료의 마스킹 능력을 향상시키기 위한 에지 코팅을 갖는 마스킹 재료와 접착 테이프는 종래 기술에 공지되었다. 예를 들어, 미국 특허 제6,828,008호(그루버(Gruber))에는 마스킹 테이프 및 그 외의 다른 마스킹 재료용 흡수성 에지 코팅이 개시된다. 마스킹 테이프는 상측 표면, 하측 표면, 및 하나 이상의 마스킹 에지를 갖는 기재를 포함한다. 기재의 하측 표면은 이에 도포된 접착성 층을 갖는다. 흡수성 에지 코팅은 적어도 하나의 코팅된 마스킹 에지에 보내진 액체가 테이프의 기재 내로 흡수되고 테이프가 부착되는 표면과 테이프의 하측 표면 사이에서 이동되는 것을 적어도 실질적으로 방지하기 위하여 기재의 적어도 하나의 마스킹 에지에 도포된다.
미국 특허 공개 제2010/0307411호에는 보호된 작업면(work surface)을 이 보호된 작업면에 인접한 표면에 적용된 코팅으로부터 차폐하기 위한 접착 마스킹 용품이 개시되어 있는데, 이 마스킹 용품은 하나 이상의 에지(edge) 및 제1 주 표면과 그 반대쪽의 제2 주 표면을 갖는 배킹(backing) 층을 포함한다. 상기 마스킹 용품은 제1 주 표면과 그 반대쪽의 제2 배킹 층 주 표면 중 적어도 하나의 적어도 일부분 상의 접착제 및 이 마스킹 용품의 적어도 에지 상에 존재하는 수용성 양이온성 장벽 유도 화합물을 갖는다. 상기 양이온성 화합물은 코팅이 배킹 층의 에지와 접촉하게 될 때 코팅과 접촉하여 코팅을 불안정화시킴으로써 장벽 효과를 생성한다.
마스킹 용품의 에지를 지나 페인트의 이동을 지체하는 마스킹 용품을 개발하려는 이전의 시도는 많은 단점과 문제점을 겪는다. 예를 들어, 공지된 접착 마스킹 용품은 제조 공정 동안에 마스킹 용품에 도포되기가 어려운 성분의 사용을 포함할 수 있거나, 이들의 효과성을 유지시키기 위해 고가의 패키징을 필요로 할 수 있거나, 섭취한다면 유해할 수 있고 및/또는 피부, 눈 및 코의 염증을 야기할 수 있어서 경고 및/또는 특수한 취급 지시를 필요로 할 수 있거나, 또는 페인트와 마스킹 용품의 경계면, 또는 페인팅되는 표면에 의도되지 않고 바람직하지 못한 효과를 야기할 수 있다.
마스킹 용품은 초흡수성 중합체 (SAP), 예를 들어 폴리아크릴산나트륨을 에지 처리제(edge treatment)로서 포함할 수 있다. 추가로, 이들의 흡수성으로 인해 초흡수성 중합체를 포함하는 마스킹 용품이 페인트 마스킹 응용에 사용될 때, 페인트의 바람직하지 못한 상승된 영역, 또는 릿지(ridge)가 종종 마스킹 용품의 에지를 따라 생성된다. 이 상승된 영역은 일반적으로 건조되는데 더 오랜 시간이 소요되며, 이에 따라 완전히 건조되기 전 손상되기가 더 쉽다. 추가로, 성긴(loose) 또는 초과 SAP가 페인팅되는 표면상으로 떨어질 수 있다. 페인팅되는 표면 상의 SAP는 결과적으로 표면에 대한 페인트의 도포를 방해할 수 있다(즉, 페인트 내에 보기 흉하게 얼룩진 외관을 형성할 수 있음).
부가적으로, 에지 코팅을 갖는 접착 테이프와 같은 마스킹 용품은 소정의 고유한 불리한 점을 겪고 있다. 첫째, 사용자가 상기 용품을 분할할 때, 예를 들어, 테이프 한 조각을 떼어 낼 때, 상기 분할에 의해 생성되는 새로운 에지는 마스킹 용품의 에지를 넘어서 페인트가 유동하는 것을 방지하기 위한 에지 코팅을 갖지 않는다. 둘째, 에지 코팅의 제공은 상기 용품 또는 테이프의 제조에 있어서 별도의 가공 단계를 필요로 한다. 셋째, 에지 코팅은 상기 용품의 나머지에 대하여 에지에서 상기 용품의 주어진 기재에의 접착성에서의 차이를 거의 불가피하게 야기한다. 증가된 접착성은 페인트를 도포한 후 상기 용품을 기재로부터 제거하는 데 있어서 어려움을 야기할 수 있거나, 제거 후 잔여 재료가 기재 상에 남아 있게 할 수 있거나, 이들 둘 모두일 수 있다. 감소된 접착성은 코팅 동안 페인트의 유출(egress)로 이어질 수 있다. 관련 쟁점은, 에지 코팅이 용품 그 자체에의 접착성의 결여로 고통 받을 수 있으며, 벗겨져서, 용품이 적용되는 기재에 우선적으로 접착하거나, 또는 달리 용품으로부터 벗어나고 이럼으로써 의도된 보호를 제공하지 못하게 될 수 있다는 것이다. 넷째, 에지 코팅은 가공에 있어서, 별도의, 그리고 일부의 경우에 비용이 많이 드는 추가 단계를 대표한다. 관련 쟁점은, 에지 코팅이 테이프와 같은 직선-에지형의 제품을 제외하고는 임의의 형태로 제조하는 데에 있어 매우 비실용적이라는 것이다. 마스킹 용품, 예를 들어 스텐실 또는 다른 비-선형 형상의 제조는 에지-코팅 기술을 이용하면 실행불가능하다.
상기에 열거된 제한에 대처할 필요성이 접착 마스킹 용품에 대하여 존재한다. 부가적으로, 제조가 용이하고, 특수한 패키징(packaging)이 필요치 않으며, 사용하기가 안전하고 쉬우며, 예리하고, 매끈하며, 정밀하고, 매끄럽고, 일정한 페인트 선을 생성하는 페인트 마스킹용 접착 마스킹 용품에 대한 필요가 존재한다. 페인트 선을 설명하기 위해 사용 시에, 용어 "예리한", "매끈한", "정밀한", "매끄러운" 및 "일정한"은 일반적으로 마스킹 용품의 에지에 상응하고 상기 에지에 의해 한정되는 페인트 선을 지칭한다. 즉, 예리하고, 매끈하며, 정밀하고, 매끄럽고 또는 일정한 페인트 선은 페인트가 마스킹 용품 아래로 침투되지 않도록 마스킹 용품의 에지를 넘어서 상당히 뻗어 나아가지 않는 것이다. 따라서, "예리한", "매끈한", "매끄러운" 또는 "일정한" 페인트 선은 최소한의 페인트 또는 어떠한 페인트도 용품 아래로 번지지 않는다(즉, 거의 또는 어떠한 페인트도 마스킹 용품과 마스킹된 표면 사이에서 흐르지 않는다).
일부 실시 형태에서, 본 발명은 중합체를 포함하는 접착제 조성물을 제공하며, 상기 중합체는 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 아크릴산 또는 메타크릴산의 카르복실레이트 염 - 카르복실레이트 염의 양은 상응하는 유리 산의 중량을 기준으로 결정됨 - 또는 이들의 2가지 이상의 혼합물 약 0 중량% 내지 5 중량%; 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르 약 50 중량% 내지 95 중량%; 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 알킬암모늄 작용기를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르 약 2 중량% 내지 45 중량%; 및 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 추가 단량체 약 0 중량% 내지 30 중량%의 중합된 생성물로 본질적으로 이루어진다.
일부 실시 형태에서, 본 발명은 제1 주 표면과 그 반대쪽의 제2 주 표면을 갖는 지지체 및 상기 제1 주 표면 및 그 반대쪽의 상기 제2 주 표면 중 적어도 하나의 적어도 일부분 상에 배치된 접착제 조성물을 포함하는 접착 용품을 제공하며, 여기서, 상기 접착제 조성물은 중합체를 포함하고, 상기 중합체는 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 아크릴산 또는 메타크릴산의 카르복실레이트 염 - 카르복실레이트 염의 양은 상응하는 유리 산의 중량을 기준으로 결정됨 - 또는 이들의 2가지 이상의 혼합물 약 0 중량% 내지 5 중량%; 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르 약 50 중량% 내지 95 중량%; 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 알킬암모늄 작용기를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르 약 2 중량% 내지 45 중량%; 및 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 추가 단량체 약 0 중량% 내지 30 중량%의 중합된 생성물로 본질적으로 이루어진다. 일부 실시 형태에서, 용품은 마스킹 테이프이다. 일부 실시 형태에서, 용품은 스텐실링(stenciling) 용품이다.
일부 실시 형태에서, 본 발명은 하나 이상의 액체 또는 액체 매개(liquid-borne) 재료가 마스킹된 표면과 접촉하는 것을 실질적으로 방지할 수 있는 마스킹 용품의 제조 방법을 제공하며, 본 방법은 아크릴산, 메타크릴산 또는 이들의 2가지 이상의 혼합물 약 0 중량부 내지 5 중량부; 중합체의 총 중량을 기준으로, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르 약 50 중량부 내지 95 중량부; 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 알킬암모늄 작용기를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르 약 2 중량부 내지 45 중량부; 및 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 추가 단량체 약 0 중량부 내지 30 중량부로 본질적으로 이루어진 단량체 약 15 중량% 내지 60 중량%를 물 중에 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계; 상기 단량체를 중합시켜 중합된 혼합물을 형성하는 단계; 상기 중합된 혼합물의 pH를 2 내지 3으로부터 4 내지 7로 조정하여 중화된 혼합물을 형성하는 단계; 상기 중화된 혼합물을 지지체 상에 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 중화된 혼합물을 건조시키는 단계를 포함한다.
실시 형태에서, 본 발명의 접착 용품은 하나 이상의 액체 또는 액체-매개 재료가 접착 용품이 적용되는 기재 및 접착제 조성물의 경계면을 침투하는 것을 방지하는 감압 접착제로서의 그의 성능을 특징으로 한다.
본 발명의 추가의 이점 및 신규한 특징은 하기의 상세한 설명에 부분적으로 기술될 것이며, 부분적으로, 하기의 조사 시에 당업자에게 명백하게 될 것이거나, 또는 본 발명의 실행 시에 일상적인 실험으로 통하여 학습될 수 있다.
이제, 다양한 실시 형태를 상세하게 기재할 것이다. 다양한 실시 형태의 언급은 본 명세서에 첨부된 청구범위의 범주를 제한하지 않는다. 게다가, 본 명세서에 개시된 어떤 예라도 한정되는 것은 아니며 첨부한 청구범위에 대한 많은 가능한 실시 형태의 일부만을 개시하는 것이다.
정의
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "양이온성 중합체" 또는 이와 유사한 용어는, 실질적으로 중합체 사슬 내에 또한 공유 결합된 음이온성 모이어티(moiety)의 부재 하에서, 중합체 사슬 내에 공유 결합된 하나 이상의 양이온성 모이어티를 갖는 중합체를 의미한다. 양이온성 모이어티는 중합체 골격 내에 적당하게 배치되거나, 중합체 골격에 대하여 펜던트(pendant)이거나, 또는 이들의 조합이다. 일부 실시 형태에서, 양이온성 중합체 내에 공유 결합된 단일한 양이온 작용성 단량체가 있으며; 다른 실시 형태에서, 양이온성 중합체 내에 공유 결합된 하나보다 많은 양이온성 모이어티가 있다. 일부 실시 형태에서, 양이온성 중합체 내에 공유 결합된 하나 이상의 비이온성 모이어티가 있다. 일부 실시 형태에서, 양이온성 모이어티는 중합체 사슬 내에 랜덤하게 분포되며; 다른 실시 형태에서, 양이온성 모이어티는 중합체 사슬 내에 교대 패턴, 블록 패턴(blocky pattern), 또는 다른 규칙적 또는 반규칙적 패턴으로 존재한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "쯔비터이온성 중합체" 또는 이와 유사한 용어는 단일 중합체 사슬 내에 공유 결합된 하나 이상의 음이온성 모이어티 및 하나 이상의 양이온성 모이어티를 갖는 중합체를 의미한다. 음이온성 및 양이온성 모이어티는 중합체 골격 내에 적당하게 배치되거나, 중합체 골격에 대하여 펜던트이거나, 또는 이들의 조합이다. 일부 실시 형태에서, 음이온성 및 양이온성 모이어티는 동일 골격 또는 펜던트 단위 상에 존재하며; 다른 실시 형태에서, 음이온성 및 양이온성 모이어티는 상이한 골격 또는 펜던트 단위 상에 존재한다. 일부 실시 형태에서, 음이온성 및 양이온성 모이어티는 중합체 사슬 내에 랜덤하게 분포되며; 다른 실시 형태에서, 음이온성 및 양이온성 모이어티는 중합체 사슬 내에 교대 패턴, 블록 패턴 또는 다른 규칙적 또는 반규칙적 패턴으로 존재한다. 일부 실시 형태에서, 음이온성 및 양이온성 모이어티는 중합체 사슬 내에서 1:1의 몰비로 존재한다. 다른 실시 형태에서, 음이온성 모이어티는 중합체 사슬 내에서 양이온성 모이어티에 대하여 몰 과량으로 존재한다. 또 다른 실시 형태에서, 양이온성 모이어티는 중합체 사슬 내에서 음이온성 모이어티에 대하여 몰 과량으로 존재한다. 일부 실시 형태에서, 쯔비터이온성 중합체 내에 공유 결합된 단일한 음이온 작용성 단량체가 있으며; 다른 실시 형태에서, 쯔비터이온성 중합체 내에 공유 결합된 하나보다 많은 음이온 작용성 단량체가 있다. 일부 실시 형태에서, 쯔비터이온성 중합체 내에 공유 결합된 단일한 양이온 작용성 단량체가 있으며; 다른 실시 형태에서, 쯔비터이온성 중합체 내에 공유 결합된 하나보다 많은 양이온 작용성 단량체가 있다. 일부 실시 형태에서, 쯔비터이온성 중합체 내에 공유 결합된 하나 이상의 비이온성 모이어티가 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "중합성" 또는 "경화성"이 열분해, 산화환원반응 또는 광분해에 의한 개시의 결과로서 중합가능하고/하거나 가교결합가능한, "단량체"로도 칭해지는 화합물에 적용된다. 그러한 화합물은 하나 이상의 α, β-불포화 부위를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 하나보다 많은 α, β 불포화 부위를 갖는 단량체는 "가교결합제"로서 칭해지지만, 용어 "단량체"는 문맥에서 적절할 때, 하나보다 많은 그러한 부위를 갖는 화합물을 포함함이 이해될 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "접착제 조성물" 또는 이와 유사한 용어는 양이온성 중합체, 또는 쯔비터이온성 중합체, 및 선택적으로, 이와 블렌딩된 하나 이상의 추가 성분을 의미하며, 여기서, 접착제 조성물은 접착 용품의 일부로서 적당하게 이용될 때 감압 접착제 조성물이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "접착 용품"은 접착제 조성물이 그 상부에 코팅된 지지체를 의미한다. 접착 용품은 마스킹 용품이지만, 접착 용품이 마스킹 응용에서 사용되는 것이 필요 조건인 것은 아니다. 접착 용품은 접착 테이프를 포함하며, 이는 마스킹 테이프로서 사용될 수 있다. 지지체는 감압 접착제 응용에서 사용하기 위해 접착제 조성물이 그 상부에 코팅될 수 있는 임의의 유용한 재료이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "마스킹"은 접착 용품이 적용되는 기재와 접착제 조성물의 경계면을 하나 이상의 액체 또는 액체 매개 재료가 침투하는 것을 실질적으로 방지함을 의미한다. 마스킹 응용과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 접착 용품이 적용된 기재는 "마스킹된 기재"이다. 마스킹 응용과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 접착 용품으로 덮이고 접착제 조성물과 접촉 상태로 있는 기재 표면의 부분은 "마스킹된 표면"이다. 마스킹은, 마스킹되는 기재에 적용된 하나 이상의 액체 또는 액체 매개 재료가 마스킹된 표면과 접촉하는 것이 실질적으로 방지될 때 성취된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적인" 또는 "실질적으로"는 기술된 특성, 값, 값들의 범위, 함량, 제형 등으로부터 상대적으로 사소한 변동 또는 일탈(aberration)을 가짐을 의미하며, 주어진 조성물, 용품, 생성물 또는 방법의 원하는 특성에 현저히 영향을 주지 않는 추가의 재료, 더 넓은 범위의 값 등의 존재를 배제하지 않는다.
양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체
본 발명의 양이온성 중합체는 적어도, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르 및 알킬암모늄 작용기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르인 양이온성 단량체를 포함하는 중합성 단량체들의 중합된 생성물을 포함하는 공중합체이다. 선택적으로, 하나 이상의 추가 단량체가 본 발명의 양이온성 중합체에 포함된다. 일부 실시 형태에서, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르는 2가지 이상의 그러한 에스테르의 혼합물이며; 일부 실시 형태에서, 양이온성 단량체는 2가지 이상의 그러한 양이온성 단량체의 혼합물이다.
실시 형태에서, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르는 선형, 분지형 또는 환형 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르를 포함한다. 한정되고자 함이 없이, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르에서 유용한 알코올의 예에는 옥틸, 아이소옥틸, 노닐, 아이소노닐, 데실, 운데실, 및 도데실 알코올이 포함된다. 실시 형태에서, 알코올은 아이소옥틸 알코올이다. 일부 실시 형태에서, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르는 2가지 이상의 그러한 화합물의 혼합물이다. 실시 형태에서, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르의 중합된 생성물은 양이온성 중합체 중에, 상기 중합체의 총 중량의 약 50 중량% 내지 95 중량%로, 또는 상기 중합체의 총 중량의 약 60 중량% 내지 90 중량%로, 또는 상기 중합체의 총 중량의 약 75 중량% 내지 85 중량%로, 또는 다양한 중간 수준으로, 예를 들어 51 중량%, 52 중량%, 53 중량%, 54 중량%로, 그리고 50 중량%와 95 중량% 사이에서 1 중량% 증분으로 개별적으로 표시되는 모든 다른 그러한 값으로, 그리고 1% 증분 형태의 이들 개별 값들 중 임의의 값들 사이에 걸쳐 있는 임의의 범위로, 예를 들어 약 54 중량% 내지 81 중량%, 약 66 중량% 내지 82 중량%, 약 77 중량% 내지 79 중량% 등의 범위로 존재한다.
실시 형태에서, 양이온성 단량체는 알킬암모늄 작용기를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르이다. 일부 실시 형태에서, 양이온성 단량체는 2-(트라이알킬 암모늄)에틸 아크릴레이트 또는 2-(트라이알킬암모늄)에틸 메타크릴레이트이다. 그러한 실시 형태에서, 알킬 기의 성질은 특별히 한정되지 않지만; 비용 및 실현 가능성은 유용한 실시 형태의 수를 제한한다. 실시 형태에서, 2-(트라이알킬 암모늄)에틸 아크릴레이트 또는 2-(트라이알킬암모늄)에틸 메타크릴레이트는 2-(다이메틸아미노)에틸 아크릴레이트 또는 2-(다이메틸아미노)에틸 메타크릴레이트와 알킬 할라이드의 반응으로부터 형성되며; 그러한 실시 형태에서, 2-(트라이알킬 암모늄)에틸 아크릴레이트 또는 2-(트라이알킬암모늄)에틸 메타크릴레이트의 상기 3개의 알킬 기 중 적어도 2개는 메틸이다. 일부 그러한 실시 형태에서, 모든 3개의 알킬 기는 메틸 기이다. 다른 실시 형태에서, 상기 3개의 알킬 기 중 2개는 메틸이며, 세 번째의 것은 2 내지 24개의 탄소 원자, 또는 6 내지 20개의 탄소 원자, 또는 8 내지 18개의 탄소 원자, 또는 16개의 탄소 원자를 갖는 선형, 분지형, 환형, 또는 지환식 기이다. 일부 실시 형태에서, 양이온성 단량체는 이들 화합물 중 2가지 이상의 혼합물이다.
양이온성 단량체의 암모늄 작용기와 결부된 음이온은 특별히 한정되지 않으며, 많은 음이온이 본 발명의 다양한 실시 형태와 관련하여 유용하다. 일부 실시 형태에서, 음이온은 할라이드 음이온, 예를 들어 클로라이드, 브로마이드, 플루오라이드, 또는 요오다이드이며; 일부 그러한 실시 형태에서, 음이온은 클로라이드이다. 다른 실시 형태에서, 음이온은 BF4, N(SO2CF3)2, O3SCF3, 또는 O3SC4F9이다. 다른 실시 형태에서, 음이온은 메틸 설페이트이다. 또 다른 실시 형태에서, 음이온은 하이드록사이드이다. 일부 실시 형태에서, 상기 하나 이상의 양이온성 단량체는 이들 음이온 중 2가지 이상의 조합을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 중합은 2-(다이메틸아미노)에틸 아크릴레이트 또는 2-(다이메틸아미노)에틸 메타크릴레이트를 이용하여 수행되며, 상응하는 암모늄 작용기는 상기 중합체 내에 존재하는 아미노 기와, 적합한 알킬 할라이드를 반응시켜 상응하는 암모늄 할라이드 작용기를 형성함으로써 원위치에서(in situ) 형성된다. 다른 실시 형태에서, 암모늄 작용성 단량체는 양이온성 중합체 내로 혼입되며, 그 후 음이온은 교환되어 상이한 음이온을 제공한다. 그러한 실시 형태에서, 이온 교환은 당업자에게 공지된 그리고 당업자에 의해 일반적으로 이용되는 통상적인 공정들 중 임의의 공정을 이용하여 수행된다.
실시 형태에서, 양이온성 단량체의 중합된 생성물은 상기 양이온성 중합체 중에, 상기 양이온성 중합체의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 45 중량%로, 또는 상기 양이온성 중합체의 약 2 중량% 내지 35 중량%로, 또는 상기 양이온성 중합체의 약 4 중량% 내지 25 중량%로, 또는 상기 양이온성 중합체의 약 6 중량% 내지 15 중량%로, 또는 상기 양이온성 중합체의 약 7 중량% 내지 10 중량%로, 또는 다양한 중간 수준으로, 예를 들어 3 중량%, 5 중량%, 6 중량%, 8 중량%로, 그리고 2 중량%와 45 중량% 사이에서 1 중량% 증분으로 표시되는 모든 다른 그러한 개별 값들로, 그리고 1% 증분 형태의 이들 개별 값들에 걸쳐 있는 임의의 범위로, 예를 들어 2 중량% 내지 4 중량%, 7 중량% 내지 38 중량%, 20 중량% 내지 25 중량% 등으로 존재한다.
실시 형태에서, 하나 이상의 추가 단량체의 중합된 생성물이 본 발명의 양이온성 중합체에 포함된다. 그러한 추가 단량체는 구조에 의해 특별히 한정되지 않지만, 음이온성 작용기를 갖는 단량체를 배제한다. 추가 단량체의 비제한적인 예로는 N-비닐 피롤리돈, 아이소부틸 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 아이소프로필 (메트)아크릴레이트, n-프로필 (메트)아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 옥타데실 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 다이메틸 아크릴아미드, N-(하이드록시메틸)-아크릴아미드, 다이메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, 폴리다이메틸실록산 (메트)아크릴레이트, KF 2001(메르캅토 개질된 다이메틸실록산), 퍼플루오로부틸 설폰아미도 n-메틸 에틸 아크릴레이트, 및 헥사플루오로프로필렌 옥사이드 올리고머 아미돌 (메트)아크릴레이트가 있다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 이들 단량체 중 2가지 이상의 혼합물이다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 비닐 아세테이트이다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 아이소부틸 아크릴레이트이다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 N-비닐 피롤리돈이다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 비닐 아세테이트와 N-비닐 피롤리돈의 혼합물이다.
일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 선택된 기재에 대한 감소된 수준의 측정가능한 접착성을 생성된 양이온성 중합체에 부여하면서, 상기 하나 이상의 추가 단량체를 포함하지 않는 중합체에 비하여 상기 양이온성 중합체의 상기 수준의 점착성(tack)을 여전히 제공하도록 선택된다. 다른 실시 형태에서, 추가 단량체는 감소된 수준의 점착성을 생성된 양이온성 중합체에 부여하면서, 상기 하나 이상의 추가 단량체를 포함하지 않는 중합체에 비하여 선택된 기재에 대한 상기 양이온성 중합체의 실질적으로 일정한 수준의 접착성을 유지하도록 선택된다. 또 다른 실시 형태에서, 추가 단량체는 증가된 수준의 점착성을 생성된 양이온성 중합체에 부여하면서, 상기 하나 이상의 추가 단량체를 포함하지 않는 중합체에 비하여 선택된 기재에 대한 상기 양이온성 중합체의 실질적으로 일정한 수준의 접착성을 유지하도록 선택된다.
상기 하나 이상의 추가 단량체의 중합된 생성물은 상기 양이온성 중합체 중에, 상기 양이온성 중합체의 총 중량을 기준으로 약 0 중량% 내지 30 중량%로, 또는 상기 양이온성 중합체의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 20 중량%로, 또는 상기 양이온성 중합체의 약 3 중량% 내지 15 중량%로, 또는 상기 양이온성 중합체의 약 5 중량% 내지 10 중량%로, 또는 다양한 중간 수준으로, 예를 들어 1 중량%, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%, 6 중량%, 7 중량%로, 그리고 0 중량%와 30 중량% 사이에서 1 중량% 증분으로 표시되는 모든 다른 그러한 개별 값들로, 그리고 1 중량% 증분 형태의 이들 개별 값들에 걸쳐 있는 임의의 범위로, 예를 들어 약 2 중량% 내지 4 중량%, 약 11 중량% 내지 28 중량%, 약 7 중량% 내지 17 중량% 등으로 존재한다. 모든 그러한 범위들은 적당하게는 0%를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 2개 이상의 중합성 작용기를 가지며; 그러한 단량체는 가교결합제로 칭해진다. 양이온성 중합체의 형성에 있어서 유용한 가교결합제에는 제한 없이, 다이아크릴레이트, 예를 들어 에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 헥산다이올 다이아크릴레이트, 및 트라이프로필렌글리콜 다이아크릴레이트; 트라이아크릴레이트, 예를 들어 글리세롤 트라이아크릴레이트 및 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트; 및 테트라아크릴레이트, 예를 들어 에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트; 다이비닐 벤젠 및 이들의 유도체 등이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 가교결합제는 광활성 가교결합제이다. 광활성 가교결합제는 예를 들어 벤즈알데히드, 아세트알데히드, 안트라퀴논, 치환된 안트라퀴논, 다양한 벤조페논계 화합물 및 소정의 발색단-치환된 비닐할로메틸-s-트라이아진, 예를 들어 2,4-비스(트라이클로로메틸)-6-p-메톡시스티릴-s-트라이아진을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체로서의 가교결합제의 중합된 생성물은 상기 중합체의 총 중량을 기준으로 30 중량%만큼 많은 양으로 존재하며; 다른 실시 형태에서, 가교결합제의 중합된 생성물은 양이온성 중합체 중에 상기 중합체의 총 중량을 기준으로 약 0 중량% 내지 10 중량%로, 예를 들어 약 0.01 중량% 내지 5 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 2 중량%로 존재한다.
본 발명의 쯔비터이온성 중합체는 아크릴산, 메타크릴산, 이들의 염 또는 이들의 블렌드인 음이온성 단량체; 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르; 및 알킬암모늄 작용기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르인 양이온성 단량체의 중합된 생성물을 포함하는 공중합체이다. 선택적으로, 하나 이상의 추가 단량체가 본 발명의 쯔비터이온성 중합체에 포함된다. 일부 실시 형태에서, 음이온성 단량체는 아크릴산 또는 메타크릴산이며, 상기 산은 중합 전 또는 중합 후에 중화에 의해 상응하는 카르복실레이트 염으로 전환된다. 일부 실시 형태에서, 아크릴산, 메타크릴산, 또는 이들의 염은 이들 중 2가지 이상의 혼합물이다. 일부 실시 형태에서, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르는 2가지 이상의 그러한 에스테르의 혼합물이며; 일부 실시 형태에서, 양이온성 단량체는 2가지 이상의 그러한 양이온성 단량체의 혼합물이다.
실시 형태에서, 아크릴산, 메타크릴산, 이들의 염 또는 이들의 블렌드의 중합된 생성물은 쯔비터이온성 중합체 중에, 상기 중합체의 총 중량을 기준으로 약 0.2 중량% 내지 5 중량%로, 또는 상기 쯔비터이온성 중합체의 약 0.5 중량% 내지 5 중량%로, 또는 다양한 중간 수준으로, 예를 들어 0.3 중량%, 0.4 중량%, 0.6 중량%, 0.7 중량%로, 그리고 0.2 중량%와 5.0 중량% 사이에서 0.1 중량% 증분으로 표시되는 모든 다른 그러한 개별 값으로, 그리고 0.1 중량% 증분 형태의 이들 개별 값들 중 임의의 값들 사이에 걸쳐 있는 범위로, 예를 들어 0.2 중량% 내지 0.9 중량%, 1.2 중량% 내지 3.1 중량% 등으로 존재한다.
실시 형태에서, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르는 선형, 분지형 또는 환형 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르를 포함한다. 한정되고자 함이 없이, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르에서 유용한 알코올의 예에는 옥틸, 아이소옥틸, 노닐, 아이소노닐, 데실, 운데실, 및 도데실 알코올이 포함된다. 실시 형태에서, 알코올은 아이소옥틸 알코올이다. 일부 실시 형태에서, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르는 2가지 이상의 그러한 화합물의 혼합물이다. 실시 형태에서, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르의 중합된 생성물은 쯔비터이온성 중합체 중에, 상기 중합체의 총 중량의 약 50 중량% 내지 95 중량%로, 또는 상기 중합체의 총 중량의 약 60 중량% 내지 90 중량%로, 또는 상기 중합체의 총 중량의 약 75 중량% 내지 85 중량%로, 또는 다양한 중간 수준으로, 예를 들어 51 중량%, 52 중량%, 53 중량%, 54 중량%로, 그리고 50 중량%와 95 중량% 사이에서 1 중량% 증분으로 개별적으로 표시되는 모든 다른 그러한 값들로, 그리고 1% 증분 형태의 이들 개별 값들 중 임의의 값들 사이에 걸쳐 있는 임의의 범위로, 예를 들어 약 54 중량% 내지 81 중량%, 약 66 중량% 내지 82 중량%, 약 77 중량% 내지 79 중량% 등으로 존재한다.
실시 형태에서, 양이온성 단량체는 알킬암모늄 작용기를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르이다. 일부 실시 형태에서, 양이온성 단량체는 2-(트라이알킬 암모늄)에틸 아크릴레이트 또는 2-(트라이알킬암모늄)에틸 메타크릴레이트이다. 그러한 실시 형태에서, 알킬 기의 성질은 특별히 한정되지 않지만; 비용 및 실현 가능성은 유용한 실시 형태의 수를 제한한다. 실시 형태에서, 2-(트라이알킬 암모늄)에틸 아크릴레이트 또는 2-(트라이알킬암모늄)에틸 메타크릴레이트는 2-(다이메틸아미노)에틸 아크릴레이트 또는 2-(다이메틸아미노)에틸 메타크릴레이트와 알킬 할라이드의 반응에 의해 형성되며; 그러한 실시 형태에서, 2-(트라이알킬 암모늄)에틸 아크릴레이트 또는 2-(트라이알킬암모늄)에틸 메타크릴레이트의 상기 3개의 알킬 기 중 적어도 2개는 메틸이다. 일부 그러한 실시 형태에서, 모든 3개의 알킬 기는 메틸 기이다. 다른 실시 형태에서, 상기 3개의 알킬 기 중 2개는 메틸이며, 세 번째의 것은 2 내지 24개의 탄소 원자, 또는 6 내지 20개의 탄소 원자, 또는 8 내지 18개의 탄소 원자, 또는 16개의 탄소 원자를 갖는 선형, 분지형, 환형, 또는 지환식 기이다. 일부 실시 형태에서, 양이온성 단량체는 이들 화합물 중 2가지 이상의 혼합물이다.
양이온성 단량체의 암모늄 작용기와 결부된 음이온은 특별히 한정되지 않으며, 많은 음이온이 본 발명의 다양한 실시 형태와 관련하여 유용하다. 일부 실시 형태에서, 음이온은 할라이드 음이온, 예를 들어 클로라이드, 브로마이드, 플루오라이드, 또는 요오다이드이며; 일부 그러한 실시 형태에서, 음이온은 클로라이드이다. 다른 실시 형태에서, 음이온은 BF4, N(SO2CF3)2, O3SCF3, 또는 O3SC4F9이다. 다른 실시 형태에서, 음이온은 메틸 설페이트이다. 또 다른 실시 형태에서, 음이온은 하이드록사이드이다. 일부 실시 형태에서, 상기 하나 이상의 양이온성 단량체는 이들 음이온 중 2가지 이상의 조합을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 중합은 2-(다이메틸아미노)에틸 아크릴레이트 또는 2-(다이메틸아미노)에틸 메타크릴레이트를 이용하여 수행되며, 상응하는 암모늄 작용기는 상기 중합체 내에 존재하는 아미노 기와, 적합한 알킬 할라이드를 반응시켜 상응하는 암모늄 할라이드 작용기를 형성함으로써 원위치에서 형성된다. 다른 실시 형태에서, 암모늄 작용성 단량체는 양이온성 중합체 내로 혼입되며, 그 후 음이온은 교환되어 상이한 음이온을 제공한다. 그러한 실시 형태에서, 이온 교환은 당업자에게 공지된 그리고 당업자에 의해 일반적으로 이용되는 통상적인 공정들 중 임의의 공정을 이용하여 수행된다.
실시 형태에서, 양이온성 단량체의 중합된 생성물은 쯔비터이온성 중합체 중에 상기 쯔비터이온성 중합체의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 45 중량%로, 또는 상기 쯔비터이온성 중합체의 약 2 중량% 내지 35 중량%로, 또는 상기 쯔비터이온성 중합체의 약 4 중량% 내지 25 중량%로, 또는 상기 쯔비터이온성 중합체의 약 6 중량% 내지 15 중량%로, 또는 상기 쯔비터이온성 중합체의 약 7 중량% 내지 10 중량%로, 또는 다양한 중간 수준으로, 예를 들어 3 중량%, 5 중량%, 6 중량%, 8 중량%로, 그리고 2 중량%와 45 중량% 사이에서 1 중량% 증분으로 표시되는 모든 다른 그러한 개별 값들로, 그리고 1 중량% 증분으로 이들 개별 값들에 걸쳐 있는 임의의 범위, 예를 들어 2 중량% 내지 4 중량%, 7 중량% 내지 38 중량%, 20 중량% 내지 25 중량% 등으로 존재한다.
실시 형태에서, 하나 이상의 추가 단량체의 중합된 생성물이 본 발명의 양이온성 중합체에 포함된다. 그러한 추가 단량체는 구조에 의해 특별히 한정되지 않으며, 일부 실시 형태에서, 음이온성 작용성 단량체를 포함한다. 추가 단량체의 비제한적 예로는 아이소부틸 아크릴레이트, 아이소부틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 아이소프로필 아크릴레이트, 아이소프로필 메타크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트, N-비닐 피롤리돈, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 또는 하이드록시에틸 메타크릴레이트가 있다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 이들 단량체 중 2가지 이상의 혼합물이다. 일부 그러한 실시 형태에서, 추가 단량체는 비닐 아세테이트이다. 일부 그러한 실시 형태에서, 추가 단량체는 N-비닐 피롤리돈이다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 아이소부틸 아크릴레이트이다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 비닐 아세테이트와 N-비닐 피롤리돈의 혼합물이다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 비닐 아세테이트와 아이소부틸 아크릴레이트의 혼합물이다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 아이소부틸 아크릴레이트와 N-비닐 피롤리돈의 혼합물이다.
상기 하나 이상의 추가 단량체의 중합된 생성물은 쯔비터이온성 중합체 중에 상기 쯔비터이온성 중합체의 총 중량을 기준으로 약 0 중량% 내지 30 중량%, 또는 상기 쯔비터이온성 중합체의 총 중량을 기준으로 약 2 중량% 내지 20 중량%로, 또는 상기 쯔비터이온성 중합체의 약 3 중량% 내지 15 중량%로, 또는 쯔비터이온성 중합체의 약 5 중량% 내지 10 중량%로, 또는 다양한 중간 수준, 예를 들어 1 중량%, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%, 6 중량%, 7 중량%로, 그리고 0 중량%와 30 중량% 사이에서 1 중량% 증분으로 표시되는 모든 다른 그러한 개별 값들로, 그리고 1 중량% 증분으로 이들 개별 값들에 걸쳐 있는 임의의 범위, 예를 들어 약 2 중량% 내지 4 중량%, 약 11 중량% 내지 28 중량%, 약 7 중량% 내지 17 중량% 등으로 존재한다. 모든 그러한 범위들은 적당하게는 0%를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 선택된 기재에 대한 감소된 수준의 측정가능한 접착성을 생성된 쯔비터이온성 중합체에 부여하면서, 상기 하나 이상의 추가 단량체를 포함하지 않는 중합체에 비하여 상기 쯔비터이온성 중합체의 상기 수준의 점착성을 여전히 제공하도록 선택된다. 다른 실시 형태에서, 추가 단량체는 감소된 수준의 점착성을 생성된 쯔비터이온성 중합체에 부여하면서, 상기 하나 이상의 추가 단량체를 포함하지 않는 중합체에 비하여 선택된 기재에 대한 상기 쯔비터이온성 중합체의 실질적으로 일정한 수준의 접착성을 유지하도록 선택된다. 또 다른 실시 형태에서, 추가 단량체는 증가된 수준의 점착성을 생성된 쯔비터이온성 중합체에 부여하면서, 상기 하나 이상의 추가 단량체를 포함하지 않는 중합체에 비하여 선택된 기재에 대한 상기 쯔비터이온성 중합체의 실질적으로 일정한 수준의 접착성을 유지하도록 선택된다.
일부 실시 형태에서, 추가 단량체는 2개 이상의 중합성 작용기를 가지며; 그러한 단량체는 가교결합제로 칭해진다. 쯔비터이온성 중합체의 형성에 있어서 유용한 가교결합제에는 제한 없이, 다이아크릴레이트, 예를 들어 에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 헥산다이올 다이아크릴레이트, 및 트라이프로필렌글리콜 다이아크릴레이트; 트라이아크릴레이트, 예를 들어 글리세롤 트라이아크릴레이트 및 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트; 및 테트라아크릴레이트, 예를 들어 에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트; 다이비닐 벤젠 및 이들의 유도체 등이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 가교결합제는 광활성 가교결합제이다. 광활성 가교결합제는 예를 들어 벤즈알데히드, 아세트알데히드, 안트라퀴논, 치환된 안트라퀴논, 다양한 벤조페논계 화합물 및 소정의 발색단-치환된 비닐할로메틸-s-트라이아진, 예를 들어 2,4-비스(트라이클로로메틸)-6-p-메톡시스티릴-s-트라이아진을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 추가 단량체로서의 가교결합제의 중합된 생성물은 상기 쯔비터이온성 중합체의 총 중량을 기준으로 30 중량%만큼 많은 양으로 존재하며; 다른 실시 형태에서, 가교결합제의 중합된 생성물은 쯔비터이온성 중합체 중에 상기 중합체의 총 중량을 기준으로 약 0 중량% 내지 10 중량%로, 예를 들어 약 0.01 중량% 내지 5 중량% 또는 약 0.1 중량% 내지 2 중량%로 존재한다.
중합 공정
양이온성 및 쯔비터이온성 중합체의 중합은 당업자에게 친숙한 통상적인 열중합 또는 방사선 중합 기술을 이용하여 수행된다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 단량체들 및 선택적 가교결합제는 혼합되며, 테이프 배킹 또는 다른 지지체 상에 코팅되고, UV 또는 e빔 방사선으로 조사된다. 일부 실시 형태에서, 공기는 상기 조사 동안 반응 영역에서 부분적으로 배제되거나 또는 제한된다. 일부 실시 형태에서, 단량체의 에멀젼이 형성되며, 중합은 중합 반응의 UV 또는 열적 개시를 이용하여 수행된다. 에멀젼은 유중수 또는 수중유 에멀젼이다. 일부 실시 형태에서, 단량체의 용액은 물, 수성 혼합물인 용매 중에, 또는 물 이외의 용매 중에서 형성되며, 중합은 에멀젼 반응과 유사하게 UV 또는 열적 개시를 이용하여 수행된다.
UV 방사선이 이용되는 일부 실시 형태에서, 광분해를 통하여 중합 반응이 개시되도록 광개시제가 이용된다. 일부 그러한 실시 형태에서, 광개시제는 이용될 UV 방사선의 파장을 기반으로 하여 선택된다. 광개시제가 이용될 경우, 이것은 중합 혼합물 중에 단량체의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 내지 5 중량%로, 예를 들어 단량체의 총 중량을 기준으로 약 0.1 중량% 내지 2 중량%, 또는 단량체의 총 중량을 기준으로 약 0.2 중량% 내지 1 중량%로 포함된다. 적합한 광개시제의 비제한적인 예에는 UV 개시 중합 분야의 숙련자에게 친숙한 임의의 금속 요오드화물, 알킬 금속 화합물 또는 아조 화합물; 및 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바 스페셜티 케미칼즈 코포레이션(Ciba Specialty Chemicals Corp.)에 의해 상표명 이르가큐어(IRGACURE)(등록상표)로 판매되는 것; 일본 토쿄 소재의 썬 케미칼 컴퍼니(Sun Chemical Company)에 의해 상표명 켐큐어(CHEMCURE)(등록상표)로 판매되는 것; 및 미국 노스캐롤라이나주 샬로트 소재의 바스프 코포레이션(BASF Corporation)에 의해 상표명 루시린(LUCIRIN)(등록상표)으로 판매되는 것이 포함된다. 에멀젼 중합의 경우, 수용성 개시제가 바람직하다.
열분해를 이용하여 중합을 개시하는 일부 실시 형태에서, 본 발명의 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체의 제조에 이용되는 단량체의 에멀젼 중합은 단량체, 계면활성제(들) 및 열개시제를 물 중에서 블렌딩하고, 이어서 개시제의 분해가 적합한 속도의 중합을 유지하기에 적합한 속도로 일어나는 온도로 상기 에멀젼을 가열함으로써 수행된다. 적합한 열개시제의 비제한적인 예에는 중합의 열적 개시 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이용되는 임의의 유기 과산화물 또는 아조 화합물, 예를 들어 다이쿠밀 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 또는 아조비스부티릴니트릴 (AIBN), 및 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(duPont de Nemours and Company)에 의해 상표명 바조(VAZO)(등록상표)로 판매되는 열개시제가 포함된다. 에멀젼 중합의 경우, 수용성 개시제가 바람직하다.
일부 실시 형태에서, 단량체들 및 선택적 가교결합제는 혼합되며, 테이프 배킹 또는 다른 지지체 상에 코팅되고, 조사되거나 또는 가열되어 중합을 개시한다. 일부 그러한 실시 형태에서, 공기는 중합 동안 반응 영역에서 부분적으로 배제되거나 또는 제한된다. 일부 그러한 실시 형태에서, UV 또는 열적 중합은 지지체 상에의 코팅과 중합 및/또는 가교결합의 완료 이전의 예비중합을 받게 된다. 예비중합은 벌크 또는 연속 중합 방법이며, 여기서, 벌크 코팅 조성물의 소량의 중합, 예를 들어 1% 내지 10%의 중합이 목표 점도를 성취하도록 수행된다. 예비중합체는 임의의 적합한 분자량의 것이며, 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체의 형성에 사용되는 단량체 혼합물 중에 용해성이다. 예비중합체는 목표 코팅 점도를 제공하는 데 유용한 임의의 양으로 반응 용기에 첨가되거나 또는 원위치에서 형성된다. 전형적인 예비중합에서, 단량체 혼합물은 원하는 점도가 도달될 때까지 벌크식 또는 연속식으로 UV 또는 열 방사선이 가해져서 예비중합된 혼합물을 형성하게 된다. 일부 실시 형태에서, 예비중합된 코팅에 있어서 목표로 하는 점도는 약 10 cP 내지 2000 cP, 또는 약 100 cP 내지 1000 cP이다. 실시 형태에서, 그 후 하나 이상의 추가 단량체, 가교결합제, 개시제 또는 이들의 조합을 예비중합된 혼합물에 첨가한다. 일부 실시 형태에서, 상기 하나 이상의 추가 단량체, 가교결합제, 개시제 또는 이들의 조합은 동일한 비로 존재하는, 예비중합된 혼합물에 첨가된 것과 동일한 화합물 중 일부 또는 상기 화합물 전부를 포함한다. 그 후, 예비중합된 혼합물은 지지체 상에 코팅되고 경화되며, 여기서, 예비중합된 혼합물의 점도는 예비중합 없이 코팅에 의해 실행가능한 것보다 더 두꺼운 층이 코팅되게 한다.
다른 실시 형태에서, 단량체의 에멀젼이 형성되며, 중합은 중합 반응의 UV 또는 열적 개시를 이용하여 수행된다. 에멀젼은 유중수 또는 수중유 에멀젼이다. 일부 그러한 실시 형태에서, 에멀젼은 수중유 에멀젼이며, 여기서, 상기 하나 이상의 단량체는 하나 이상의 계면활성제의 이용에 의해 벌크 수상 중에 안정화된다. 다양한 실시 형태에서, 계면활성제는 사실상 양이온성, 음이온성, 쯔비터이온성 또는 비이온성이며, 이의 구조는 달리 특별히 한정되지 않는다. 일부 실시 형태에서, 계면활성제는 또한 단량체이며, 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체 분자 내에 혼입되게 된다. 다른 실시 형태에서, 계면활성제는 중합 반응 용기에 존재하지만, 중합 반응의 결과로서 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체 내에 혼입되지 않는다.
양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체의 형성에 이용되는 단량체의 수중유 에멀젼의 형성에 유용한 음이온성 계면활성제의 비제한적인 예에는 라우릴 설폰산, 다이옥틸 소듐 설포석신산의 암모늄, 나트륨, 리튬 또는 칼륨 염, 퍼플루오로부탄설폰산의 암모늄, 나트륨, 리튬 또는 칼륨 염, 퍼플루오로옥탄설폰산의 암모늄, 나트륨, 리튬 또는 칼륨 염, 퍼플루오로옥탄산의 암모늄, 나트륨, 리튬 또는 칼륨 염, 소듐 도데실 설페이트, 소듐 도데실벤젠설포네이트, 소듐 라우레트 설페이트, 소듐 라우로일 사르코시네이트, 소듐 마이레트 설페이트, 소듐 파레트 설페이트, 스테아르산의 암모늄, 나트륨, 리튬 또는 칼륨 염, 및 이들의 하나 이상의 조합이 포함된다.
양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체의 형성에 이용되는 단량체의 수중유 에멀젼의 형성에 유용한 비이온성 계면활성제의 비제한적인 예에는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체, 예를 들어 미국 노스캐롤라이나주 샬로트 소재의 바스프 코포레이션에 의해 상표명 플루로닉(PLURONIC)(등록상표), 콜리포르(KOLLIPHOR)(등록상표), 또는 테트로닉(TETRONIC)(등록상표)으로 판매되는 것; 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)에 의해 상표명 트리톤(TRITON)(등록상표)으로 판매되는 것을 포함하는, 에틸렌 옥사이드와 지방 알코올, 노닐페놀, 도데실 알코올 등과의 반응에 의해 형성된 에톡실레이트; 올레일 알코올; 소르비탄 에스테르; 알킬폴리글리코사이드, 예를 들어 데실 글루코사이드; 소르비탄 트라이스테아레이트; 및 이들의 하나 이상의 조합이 포함된다.
양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체의 형성에 이용되는 단량체의 수중유 에멀젼의 형성에 유용한 양이온성 계면활성제의 비제한적인 예에는 벤잘코늄 클로라이드, 세트리모늄 브로마이드, 데메틸다이옥타데실암모늄 클로라이드, 라우릴 메틸 글루세트-10 하이드록시프로필 다이암모늄 클로라이드, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 모노알킬트라이메틸암모늄 클로라이드, 모노알킬다이메틸벤질암모늄 클로라이드, 다이알킬에틸메틸암모늄 에토설페이트, 트라이알킬메틸암모늄 클로라이드, 폴리옥시에틸렌모노알킬메틸암모늄 클로라이드, 및 이중 4차(diquaternary) 암모늄 클로라이드; 네덜란드 암스테르담 소재의 악조 노벨 엔.브이.(Akzo Nobel N.V.)에 의해 상표명 에토쿼드(ETHOQUAD)(등록상표), 아르쿼드(ARQUAD)(등록상표), 및 듀오쿼드(DUOQUAD)(등록상표)로 판매되는 암모늄 작용성 계면활성제; 및 이들의 혼합물이 포함된다. 본 발명의 쯔비터이온성 중합체의 중합을 위한 수중유 에멀젼의 형성에서 특히 유용한 것은 에토쿼드(등록상표) 계면활성제, 예를 들어, 에토쿼드(등록상표) C/12, C/25, C/12-75 등이다. 일부 실시 형태에서, 에토쿼드(등록상표) C/25는 본 발명의 쯔비터이온성 중합체의 제조에 이용되는 단량체의 물 중 고 고형물 에멀젼의 제조에 유용하게 이용된다.
양이온성 계면활성제가 수중유 에멀젼 중합 반응에서 이용되는 경우, 이것은 단량체의 총 중량을 기준으로 약 1.0 중량% 내지 6.0 중량%의 양으로, 또는 상기 단량체의 약 2.0 중량% 내지 4.0 중량%로, 또는 다양한 중간 수준으로, 예를 들어 1.1 중량%, 1.2 중량%, 1.3 중량%, 1.4 중량%, 1.5 중량%, 1.6 중량%, 1.7 중량%, 1.8 중량%, 1.9 중량%, 2.1 중량%, 2.2 중량%로, 그리고 1.0 중량%와 6.0 중량% 사이에서 0.1 중량% 증분으로 표시되는 모든 다른 그러한 개별 값들로, 그리고 0.1 중량% 증분 형태의 이들 개별 값들에 걸쳐 있는 임의의 범위로, 예를 들어 2.3 중량% 내지 4.6 중량%, 4.5 중량% 내지 4.7 중량% 등으로 이용된다.
양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체의 형성에 이용되는 단량체의 수중유 에멀젼의 형성에 유용한 쯔비터이온성 계면활성제의 비제한적인 예에는 베타인 및 설타인, 예를 들어 코카미도프로필 베타인, 하이드록시설타인, 및 코카미도프로필 하이드록시설타인이 포함되며; 다른 것은 레시틴, 3-[(3-콜아미도프로필)다이메틸암모니오]-1- 프로판설포네이트 (CHAPS), 및 소듐 2-[1-(2-하이드록시에틸)-2-운데실-4,5-다이하이드로이미다졸-1-윰-1-일]아세테이트 (소듐 라우로암프아세이트)를 포함한다. 쯔비터이온성 계면활성제가 수중유 에멀젼 중합 반응에서 이용될 경우, 이것은 단량체의 총 중량을 기준으로 약 1.0 중량% 내지 10.0 중량%의 양으로, 또는 상기 단량체의 약 2.0 중량% 내지 6.0 중량%로, 또는 다양한 중간 수준으로, 예를 들어 1.1 중량%, 1.2 중량%, 1.3 중량%, 1.4 중량%, 1.5 중량%, 1.6 중량%, 1.7 중량%, 1.8 중량%, 1.9 중량%, 2.1 중량%, 2.2 중량%로, 그리고 1.0 중량%와 10.0 중량% 사이에서 0.1 중량% 증분으로 표시되는 모든 다른 그러한 개별 값들로, 그리고 0.1 중량% 증분 형태의 이들 개별 값들에 걸쳐 있는 임의의 범위로, 예를 들어 2.3 중량% 내지 4.6 중량%, 4.5 중량% 내지 4.7 중량% 등으로 이용된다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체의 제조에 이용되는 단량체의 에멀젼 중합은 단량체, 계면활성제(들) 및 UV 개시제를 물 중에서 블렌딩하고, 이어서 선택된 개시제의 바람직한 분해 파장에 상응하는 파장의 UV 방사선으로 소정 기간의 시간 동안 조사함으로써 수행된다. 다른 실시 형태에서, 본 발명의 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체의 제조에 이용되는 단량체의 에멀젼 중합은 단량체, 계면활성제(들) 및 열개시제를 물 중에서 블렌딩하고, 이어서 열개시제의 분해가 적합한 속도로 유도되는 온도로 상기 에멀젼을 가열함으로써 수행된다. 메타크릴산 또는 아크릴산이 단량체 혼합물에서 이용되는 일부 실시 형태에서, 나트륨, 리튬, 암모늄 또는 칼륨 수산화물을 단량체 혼합물에 첨가하여 산 작용기를 중화시키고 상응하는 염을 형성한다. 다른 실시 형태에서, 그러한 중화는 중합 반응의 완료 후에 수행된다. 실시 형태에서, 중화는 수상의 pH를 약 2 내지 3으로부터 약 4 내지 7로, 예를 들어 약 5 내지 6으로 조정함을 의미한다.
일부 실시 형태에서, 에토쿼드(등록상표) C/25는 단량체의 고 고형물 에멀젼의 제조에 유용하게 이용된다. 이와 관련하여, "고형물"은 물 이외의 에멀젼의 모든 성분으로 정의된다. 고 고형물 에멀젼은 예를 들어 물 중 약 15 중량% 내지 60 중량%의 총 고형물로, 물 중 약 25 중량% 내지 60 중량%의 총 고형물로, 또는 물 중 약 30 중량% 내지 50 중량%의 고형물로, 또는 다양한 중간 수준으로, 예를 들어 16 중량%, 17 중량%, 18 중량%, 19 중량%, 20 중량%, 21 중량%, 22 중량%, 23 중량%, 24 중량%, 26 중량%, 27 중량%로, 그리고 물 중 15 중량%의 고형물과 60 중량%의 고형물 사이에서 1 중량% 증분으로 표시되는 모든 다른 그러한 개별 값들로, 그리고 1 중량% 증분 형태의 이들 개별 값들에 걸쳐 있는 임의의 범위로, 예를 들어 23 중량% 내지 46 중량%, 45 중량% 내지 57 중량% 등으로 형성된다.
일반적으로, 이용되는 에멀젼 중합의 조건 및 방법은 통상적인 에멀젼 중합 방법에서 이용되는 것과 동일하거나 또는 유사하다. 일부 실시 형태에서, 수중유 에멀젼 중합은 열적 개시를 이용하여 수행된다. 그러한 실시 형태에서, 하나의 유용한 중합 개시제로는 V-50 (일본 오사카 소재의 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈 리미티드(Wako Pure Chemical Industries Ltd.)로부터 획득함)이 있다. 일부 그러한 실시 형태에서, 에멀젼의 온도는 중합 이전에 그리고 중합 동안 약 30℃ 내지 100℃가 되도록, 예를 들어 약 40℃ 내지 80℃, 또는 약 40℃ 내지 60℃, 또는 약 45℃ 내지 55℃가 되도록 조정된다. 승온에서의 에멀젼의 교반은 실질적으로 전부의 열개시제를 분해시키고, 에멀젼에 첨가되는 실질적으로 전부의 단량체를 반응시켜 중합된 에멀젼을 형성하기에 적합한 양의 시간 동안 수행된다. 일부 실시 형태에서, 승온은 약 2시간 내지 24시간, 또는 약 4시간 내지 18시간, 또는 약 8시간 내지 16시간의 기간 동안 유지된다. 중합 동안, 일부 실시 형태에서, 반응 용기에 첨가되는 실질적으로 전부의 단량체 내용물의 반응을 완료하도록 추가의 열개시제를 첨가하는 것이 필요하다. 중합의 완료는 조건의 면밀한 조정에 의해 성취됨이 인지될 것이며, 잔여 단량체 내용물의 가스 크로마토그래피 분석과 같은 표준 분석 기술이 중합의 완료에 관하여 당업자에게 알려줄 것이다.
다른 실시 형태에서, 중합은 용매 중합이며, 여기서, 단량체는 하나의 용매 또는 2가지 이상의 용매의 혼합물 중 용액을 형성한다. 용매는 물을 포함하지만, 일부 실시 형태에서, 비-수성 용매 또는 용매 혼합물이 이용된다. 다양한 실시 형태에서, 적합한 용매 및 용매 혼합물의 예에는 에탄올, 메탄올, 톨루엔, 메틸 에틸 케톤, 에틸 아세테이트, 아이소프로필 알코올, 테트라하이드로푸란, 1-메틸-2-피롤리디논, 2-부타논, 아세토니트릴, 다이메틸포름아미드, 다이메틸 설폭사이드, 다이메틸아세트아미드, 다이클로로메탄, t-부탄올, 메틸 아이소부틸 케톤, 메틸 t-부틸 에테르 및 에틸렌 글리콜 중 하나 이상이 포함된다. 일반적으로, 이용되는 용매 중합의 조건 및 방법은 통상적인 용매 중합 방법에서 이용되는 것과 동일하거나 또는 유사하다. 일부 실시 형태에서, 용매 중합은 열적 개시를 이용하여 수행된다. 그러한 실시 형태에서, 하나의 유용한 중합 개시제로는 바조(등록상표) 67이 있다. 일부 그러한 실시 형태에서, 단량체 용액의 온도는 중합 이전에 그리고 중합 동안 약 30℃ 내지 150℃가 되도록, 예를 들어 약 50℃ 내지 1300℃, 또는 약 60℃ 내지 120℃, 또는 약 60℃ 내지 100℃가 되도록 조정된다. 승온에서의 용액의 교반은 실질적으로 전부의 열개시제를 분해시키고, 실질적으로 전부의 단량체를 반응시켜 중합체 용액을 형성하도록 하기에 적합한 양의 시간 동안 수행된다. 일부 실시 형태에서, 승온은 약 2시간 내지 24시간, 또는 약 4시간 내지 18시간, 또는 약 8시간 내지 16시간의 기간 동안 유지된다. 중합 동안, 일부 실시 형태에서, 반응 용기에 첨가되는 실질적으로 전부의 단량체 내용물의 반응을 완료하도록 추가의 열개시제를 첨가하는 것이 필요하다. 중합의 완료는 조건의 면밀한 조정에 의해 성취됨이 인지될 것이며, 잔여 단량체 내용물의 가스 크로마토그래피 분석과 같은 표준 분석 기술이 중합의 완료에 관하여 당업자에게 알려줄 것이다.
일부 실시 형태에서, 상기에 기재된 용매 중합은 UV 중합이며; 즉, UV 개시제를 열개시제 대신 이용하며, 중합은 선택된 개시제의 바람직한 분해 파장에 상응하는 파장의 UV 방사선으로 소정 기간의 시간 동안 용액을 조사하는 것을 제외하고는 실질적으로 용매 중합에 대하여 기재된 바와 같이 수행된다. 일부 실시 형태에서, 용액 UV 중합은 열을 용액에 가하지 않고서 수행된다. 다른 실시 형태에서, 열을 용액에 추가로 가하여 예를 들어 혼합을 조장하며, 그 이유는 중합 공정 동안 용액의 점도가 증가하기 때문이다.
접착제 조성물 및 코팅
본 발명의 접착제 조성물은 하나 이상의 양이온성 중합체 또는 쯔비터이온성 중합체, 및 선택적으로, 하나 이상의 추가 성분을 포함한다. 추가 성분은 하나 이상의 접착 촉진제, 점착제(tackifying agent), 계면활성제, 오손 방지제(antifouling agent), 열 또는 산화 안정제, 착색제, 보조제(adjuvant), 가소제, 용매, 가교결합제 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체를 중합 에멀젼 혼합물로부터 침전시키거나 또는 달리 정제하여 잔여 단량체, 미반응 개시제, 저분자량 생성물 및 계면활성제 중 하나 이상을 제거하며, 정제된 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체는 접착제 조성물이다. 다른 실시 형태에서, 중합체는 하기에 기재된 하나 이상의 추가 성분과 추가로 배합되어 접착제 조성물을 형성한다. 그 후, 접착제 조성물을 압출 코팅에서 이용하거나 또는 물 또는 다른 용매에 용해시키고, 지지체 상에 용매 코팅하여 마스킹 용품을 형성하는데, 이는 하기에 기재되는 바와 같다. 다른 실시 형태에서, 에멀젼을 단순히 건조시켜서 접착제 조성물을 형성하며, 건조된 조성물은 압출 코팅하거나 또는 물 이외의 용매에 용해시키고, 지지체 상에 코팅하며; 일부 실시 형태에서, 하나 이상의 추가 성분은 접착제 조성물을 형성하도록 통상적인 배합 또는 첨가 공정을 통하여 첨가된다. 압출 및 용매 코팅은 당업자에 의해 이용되는 것과 같은 통상적인 방법을 이용하여 수행된다. 본 발명의 접착제 조성물과 함께 유용한 용매 코팅 공정의 비제한적인 예에는 나이프 코팅(knife coating), 슬롯 코팅(slot coating), 다이 코팅(die coating), 플러드 코팅(flood coating), 로드 코팅(rod coating), 커튼 코팅(curtain coating), 캐스트 코팅(cast coating), 스프레이 코팅(spray coating), 브러시 코팅(brush coating), 딥 코팅(dip coating), 키스 코팅(kiss coating), 그라비어 코팅(gravure coating), 패턴 코팅(pattern coating) 공정, 예를 들어 스트라이프 코팅(stripe coating), 인쇄 코팅(print coating) 작업, 예를 들어 플렉소그래픽(flexographic), 잉크젯(inkjet), 또는 스크린(screen) 인쇄 코팅 등이 포함된다. 용매 코팅에는 상당한 부분의 용매 및 접착제 조성물과 결부된 임의의 다른 휘발성 물질을 제거하기에 충분한, 건조에 적합한 온도 및 시간을 이용한 건조가 뒤따른다.
일부 실시 형태에서, 에멀젼 중합 공정의 마지막에서의 유화된 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체는 접착제 조성물로서 이용되며, 하나 이상의 지지체 상에 그대로(as-is) 코팅되어 마스킹 용품을 형성한다. 그러한 실시 형태에서, 중합에서 이용되는 물 및 하나 이상의 계면활성제는 임의의 잔여 미반응 단량체 또는 개시제와 함께, 접착제 조성물과 결부된 채로 남아 있을 것이다. 접착제 조성물은 코팅되며, 상당한 부분의 물을 제거하기에 충분한 기간의 시간 동안 건조되지만, 대부분의 실시 형태에서, 이용되는 계면활성제(들)는 그러한 계면활성제가 중합체와 반응하여 중합체의 일부가 되든지 되지 않든지 간에 건조된 코팅 중에 남아 있을 것이다. 일부 실시 형태에서, 에멀젼의 건조는 임의의 미반응 휘발성 단량체의 일부 부분 또는 상당한 부분을 또한 제거할 것이다. 일부 실시 형태에서, 하나 이상의 추가 성분을 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체를 함유하는 에멀젼에 첨가하여 접착제 조성물을 형성하고, 수정된 에멀젼을 이용하여 하나 이상의 지지체를 코팅하고, 건조시켜 상당한 부분의 물 및 일부의 부분 또는 상당한 부분의 임의의 다른 잔존 휘발성 성분을 제거한다. 건조 후, 유화된 접착제 조성물은 에멀젼 중합 반응 용기에 첨가된 단량체의 총 중량을 기준으로, 1 중량% 이하, 예를 들어 0.5 중량% 내지 5 ppm, 또는 약 500 ppm 내지 10 ppm, 또는 약 100 ppm 내지 1 ppm의 미반응 단량체를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 양이온 유화 접착제 조성물은 탁월한 코팅 점도 및 고 전단 안정성을 특징으로 한다. 실시 형태에서, 본 발명의 양이온 안정화 접착제 조성물의 점도는 약 20 cP 내지 2500 cP, 또는 약 100 cP 내지 1500 cP, 또는 약 400 cP 내지 1000 cP이다. 에멀젼 점도는 부분적으로는 에멀젼의 고형물 함량 및 형성된 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체의 분자량에 의해 결정된다. 에멀젼은 전단 응력 하에서 안정하여서, 전단 불안정성의 시작은 적어도 약 80 Pa 이상에서, 예를 들어 약 90 Pa 내지 300 Pa, 또는 약 100 Pa 내지 200 Pa에서 일어난다. 본 발명의 양이온 유화 접착제 조성물의 점도 및 전단 안정성은 마스킹 용품을 형성하도록 하나 이상의 지지체 상에 접착제 조성물을 코팅하기 위한 코팅 방법의 선택에 있어서 넓은 융통성을 제공한다. 양이온 유화 접착제 조성물과 함께 이용되는 유용한 코팅 공정의 비제한적인 예에는 나이프 코팅, 슬롯 코팅, 다이 코팅, 플러드 코팅, 로드 코팅, 커튼 코팅, 스프레이 코팅, 브러시 코팅, 딥 코팅, 키스 코팅, 그라비어 코팅, 인쇄 코팅 작업, 예를 들어 플렉소그래픽, 잉크젯, 또는 스크린 인쇄 코팅 등이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 접착제 조성물은 연속 코팅으로서 코팅되며; 다른 실시 형태에서 접착제 조성물은 미국 특허 제4,798,201호 및 미국 특허 제5,290,615호에 기재된 바와 같이 또는 다른 기술을 이용하여 패턴 코팅된다.
유화된 접착제 조성물의 코팅에는 상당한 부분의 물 및 에멀젼 혼합물과 결부된 임의의 다른 휘발성 물질을 제거하기에 충분한, 건조에 적합한 온도 및 시간을 이용한 건조가 뒤따른다.
접착 용품
본 발명의 접착 용품은 적어도 본 발명의 접착제 조성물 및 지지체를 포함한다. 하나 이상의 지지체 상에의 접착제 조성물의 코팅은 일반적으로 상기에 기재되어 있다. 본 발명의 접착 용품이 제조가 용이하고, 많은 실시 형태에서 단일 패스(pass) 코팅 작업을 이용하여 접착 용품을 제작한다는 것이 본 발명의 이점이다. 접착제 조성물을 에멀젼으로서 코팅하거나 또는 용매로부터 코팅하는 실시 형태에서, 단일 코팅 패스에는 건조 단계가 뒤따른다. 본 발명의 접착 용품을 제작하기 위하여 추가 단계는 필요하지 않다. 가장 현저하게는, 본 발명의 접착 용품은 에지 처리제의 부재를 특징으로 하며; 접착 용품은 코팅된 지지체 전체에 걸쳐 일정한 조성을 갖는다. 그러나, 마스킹 응용에 있어서의 접착 용품의 성능은 종래의 에지 처리된 마스킹 용품의 성능에 상응하거나 또는 더 우수하다.
본 발명의 접착 용품은 지지체의 유형 및 형상에 관하여 특별히 한정되지 않지만, 많은 실시 형태에서, 지지체는 테이프 용품으로 전환되기에 적합한 시트 또는 필름이다. 테이프 용품은 더 큰 시트로부터 원하는 폭 및 길이로 전형적으로 전환되는 직사각형 스트립이다. 그러한 전환은 전형적으로, 접착제 조성물을 테이프 필름 또는 시트 상에 코팅한 후 수행된다. 따라서, 마스킹 용품이 테이프 용품일 때, 접착제 코팅 공정에서의 결정적인 변수는, 코팅이 에멀젼 코팅인지, 용매 매개 코팅인지, 압출 코팅인지, 또는 UV 경화성 단량체성 또는 예비중합 코팅인지의 여부를 비롯하여, 코팅될 접착제 조성물의 성질과 함께 지지체의 필름 또는 시트 두께 및 이 지지체의 화학 조성이다.
본 발명의 접착 용품이 그대로 사용되든지 그렇지 않든지 간에 마스킹 용품인 것이 본 발명의 이점이다. 마스킹 용품으로서 사용되기 위해서는, 본 명세서에 기재된 접착 용품들 중 임의의 용품은 추가의 변경 없이 있는 그대로가 유용하다.
일부 실시 형태에서, 접착 용품은 테이프가 아니다. 접착 용품은 비-직선 형상 및 불규칙 형상을 비롯한 임의의 형태 또는 형상으로 이용된다. 다른 실시 형태에서, 접착 용품은 테이프 용품이다. 본 발명의 테이프 용품의 형성에 이용되는 지지체는 "표준" 치수 테이프 용품의 경우 약 12 μm 내지 3 cm의 두께, 예를 들어 약 25 μm 내지 200 μm 또는 75 μm 내지 150 μm의 두께이며, 특수 테이프 용품의 경우 200 μm 내지 3 cm이다. 특수 테이프 용품은 예를 들어 발포된 지지체를 포함하는 용품을 포함한다.
적합한 테이프 지지체의 화학 조성은 매우 다양한 중합체 및 이의 블렌드로부터 선택되는 것을 포함한다. 적합한 테이프 지지체의 비제한적인 예에는 크레이프 종이와 같은 질감이 있는 종이(textured paper) 뿐만 아니라 평면 종이(flat paper) 또는 매끄러운 종이(smooth paper) 둘 모두를 포함하는 종이, 천연 또는 합성 중합체 필름, 천연 및/또는 합성 섬유 및 이들의 조합으로 만들어진 부직물, 천 보강된 중합체 필름, 섬유 또는 얀(yarn) 보강된 중합체 필름 또는 부직물, 및 다층 라미네이션된 구성물이 포함된다. 적합한 합성 중합체 필름의 예에는 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 플루오르화 및 비-플루오르화 단량체를 포함하는 이들의 공중합체, 폴리비닐리덴 클로라이드 및 이의 공중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 이의 공중합체, 폴리아미드, 예를 들어 나일론 6, 나일론 6,6, 및 나일론 12, 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산, 및 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리아크릴산 에스테르, 폴리카르보네이트 등 및 2가지 이상의 그러한 물질의 블렌드로 만들어진 것이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 그러한 지지체 재료는 추가 재료, 예를 들어 충전제, 안정제, 착색제 등을 포함한다. 금속 지지체, 예를 들어 주석 또는 알루미늄 필름 또는 시트 지지체가 일부 실시 형태에서 또한 유용하다. 일부 실시 형태에서, 지지체를 형성하는 중합체는 폼 지지체의 형태로 존재한다. 일부 실시 형태에서, 지지체는 금속화된 필름(metalized film)이다. 일부 실시 형태에서, 지지체는 2개 이상의 층을 갖는 다층형 지지체이며; 일부 그러한 실시 형태에서, 층들은 라미네이션된다. 2가지 이상의 그러한 조성들 및 구성들의 조합이 본 발명의 다양한 실시 형태에서 또한 유용하다.
일부 실시 형태에서, 지지체는 엠보싱되거나(embossed) 또는 마이크로엠보싱되며(microembossed); 엠보싱되거나 또는 마이크로엠보싱된 지지체는 상기에 기재된 임의의 지지체 재료 및 구성물을 포함한다. 일부 그러한 실시 형태에서, 엠보싱되거나 또는 마이크로엠보싱된 특징부는 접착제 조성물과 접촉하는 지지체의 주 면 상에 배치된다. 다른 실시 형태에서, 엠보싱되거나 또는 마이크로엠보싱된 특징부는 접착제 조성물로 코팅된 면의 반대쪽의 지지체의 주 면 상에 배치된다. 또 다른 실시 형태에서, 엠보싱되거나 또는 마이크로엠보싱된 특징부는 지지체의 둘 모두의 주 면 상에 배치되며; 이들 2개의 주 면 상에 배치된 특징부는 다양한 실시 형태에서 동일하거나 또는 상이하다. 일부 실시 형태에서, 접착제 조성물 그 자체는 엠보싱된 표면 상에 코팅됨에 의해 또는 지지체와 엠보싱된 이형 라이너 사이에 접착제 조성물을 배치함으로써 엠보싱된 특징부를 포함한다. 접착제 조성물 그 자체에 주어진 엠보싱된 특징부는 예를 들어 본 발명의 마스킹 용품에 재부착성(repositionability)을 부여하거나 또는 접착 용품과 마스킹된 표면 사이로부터의 공기 블리드(air bleed)를 허용하는 데 유용하다. 엠보싱 및 마이크로엠보싱은 당업자에게 공지된 기술을 이용하여 달성되며, 패턴화된 닙 롤(patterned nip roll) 및 프로파일 압출을 이용한 닙 롤 엠보싱을 포함하고; 일부 실시 형태에서 이차적인 공정, 예를 들어 텐터링(tentering) 및 슬라이싱(slicing)을 추가로 이용하여 엠보싱 또는 마이크로엠보싱 공정에 의해 주어진 표면 구조를 변경시킨다.
지지체를 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않으며, 테이프 지지체로서 유용한 상기 재료가 필름 또는 시트 이외의 지지체의 형태에서 유사하게 유용하다. 다양한 실시 형태에서, 그러한 지지체를 본 발명의 접착제 조성물과 유용하게 조합시켜 테이프 이외의 접착 용품을 제조한다. 일부 그러한 실시 형태에서, 접착 용품은 마스킹 용품이다. 다른 실시 형태에서, 접착 용품은 마스킹 응용에서 사용되지 않는다. 본 발명의 접착제 조성물로 코팅함으로써 유용하게 형성된 접착 용품에는 예를 들어 지붕용 슁글(roofing shingle), 카펫 스퀘어(carpet square), 카펫 배킹, 비닐 플로어링 스퀘어(flooring square), 접착 벽 타일(adhesive wall tile), 벽지, 장식용 데칼(decal) 또는 스티커(sticker), 자동차용 세부장식 특징부(automobile detailing feature) 또는 데칼, 및 다양한 용품에서 풋(foot), 스페이서(spacer), 스탑(stop) 또는 프로텍터(protector)로서 이용되는 플라스틱 또는 고무 "범프"(bump), 및 감압 접착제가 유용하게 이용되는 많은 다른 응용이 포함된다. 테이프 지지체로서 전통적으로 사용되지 않은 유리 또는 일부 강성/취성 플라스틱 또는 금속과 같은 추가 재료가 본 발명의 접착제 조성물과 함께 일부 응용에서 약간의 유용성을 또한 갖는다.
본 발명의 접착 용품의 폭 및 길이는 특별히 한정되지 않는다. 일부 실시 형태에서, 본 발명의 접착 용품은 코팅된 시트 또는 필름을 약 0.25 cm 내지 10 cm, 일부 실시 형태에서는 약 0.5 cm 내지 7.6 cm의 폭으로 슬라이싱함으로써 테이프 용품으로 전환되지만; 테이프 용품의 폭은 특별히 한정되지 않는다. 부가적으로, 일부 실시 형태에서, 본 발명의 접착 용품은 소비자 사용용의 작은 시트로, 예를 들어 20 cm x 28 cm 시트로 적당하게 전환된다. 일부 실시 형태에서, 시트는 소비자에게 제공되고, 상기 소비자는 그 후에 특정 응용에서 사용하기 위한 원하는 형상 및 치수로 시트를 자유롭게 분할한다.
본 발명의 접착 용품이 그대로 사용되든지 그렇지 않든지 간에 마스킹 용품인 것이 본 발명의 이점이다. 마스킹 용품으로서 사용되기 위해서는, 기재된 접착 용품들 중 임의의 용품은 추가의 변경 없이 있는 그대로가 유용하다. 본 접착 용품은 마스킹 응용에서 접착 용품을 사용하기 이전에 에지 코팅 또는 다른 에지 처리제를 필요로 하지 않는다. 따라서, 에지 처리제 - 여기서, 이 에지 처리제는 제조 공정에서 효율적으로 적용됨 - 를 가할 필요성으로 인해 에지-처리된 테이프의 유용성이 직사각형 형상으로 효과적으로 한정되지만, 그러한 제한은 본 발명의 마스킹 용품에서는 존재하지 않는다. 따라서, 본 발명의 접착제 조성물이 코팅되는 지지체와 함께 용이하게 이용되는 형상은 제조의 용이성 측면 및 심지어 최종 사용자가 예를 들어 가위, 박스 커터(box cutter), 홀 펀치(hole punch), 다이 커터, 또는 임의의 다른 절단 도구를 이용하여 수동 절단함으로써 하나의 공급된 형상을 맞춤 형상으로 전환시키는 데 있어서 용이하다는 측면에서 사실상 한정되지 않는다. 따라서, 예를 들어 소비자는 본 발명의 마스킹 테이프의 20 cm x 28 cm 시트를 사서 이것을 특정 최종 용도를 위하여 원하는 형상으로 절단할 수 있다. 그러한 최종 용도는 예를 들어 스텐실링 또는 패턴화를 포함하며, 여기서, 접착 용품은 페인팅될 영역을 마스킹하는 데 이용되며, 페인트가 도포된 후 제거된다.
일부 실시 형태에서, 지지체 상의 본 발명의 접착제 조성물의 코팅 및 건조 이전에, 지지체는 전처리된다. 테이프 용품 또는 다른 마스킹 용품이 사용 중 그가 적용된 표면으로부터 제거될 경우 지지체-접착제 경계면의 파괴를 방지하기 위하여 지지체와 접착제 조성물 사이의 접착 접합성의 증가가 필요할 때, 전처리가 접착제 조성물이 코팅될 지지체의 주 표면에 적용되거나 또는 상기 주 표면 상에서 수행된다. 전처리는 지지체 표면에 적용되는 코팅을 포함한다. 당업자라면, 그러한 "프라이머" 코팅의 성질이 각각의 지지체 및 특정 접착제 조성물에 특이적이며, 매우 다양한 그러한 프라이머 코팅이 입수가능함을 이해할 것이다 - 실제, 일부 지지체 재료는 이 목적을 위하여 사전-프라이밍된 것이 입수가능하다. 다른 유형의 적합한 전처리로는 코팅 이전에 지지체의 표면을 조면화하는 것이 있는데, 이는 본 발명의 코팅된 접착제 조성물에 의한 접착을 위한 표면적을 증가시킨다. 또 다른 유형의 적합한 전처리로는 본 발명의 접착제 조성물의 지지체에 대한 접착성을 증가시킬 수 있는 화학적 변화를 유도하기 위한 표면의 코로나 또는 플라즈마 처리가 있다. 그러한 전처리가 일부 실시 형태에서 유용하지만, 종이, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리카르보네이트를 포함하는 많은 적합한 지지체가 지지체-접착제 경계면에서 접합성을 개선시키기 위한 임의의 유형의 전처리의 부재 하에서 본 조성물로 코팅된다는 것이 본 발명의 양이온 유화 접착제 조성물의 이점이다.
접착 용품이 테이프인 일부 실시 형태에서, 접착제 조성물이 코팅될 지지체 면의 반대쪽의 주 면은 최종 사용자에 의한 테이프의 풀림 동안 접착제-코팅면의 반대쪽의 주 면으로부터의 접착제의 이형을 조장하기 위하여 처리된다. 본 산업계에서 "저 접착성 백사이즈"(low adhesion backsize) 또는 LAB로 흔히 칭해지는 그러한 코팅은 당업자에게 잘 알려져 있으며, 임의의 통상적으로 이용되는 LAB 처리제 및 코팅이 본 발명의 마스킹 테이프 용품의 형성에 이용되는 테이프 지지체에 적당하게 적용된다. 본 발명자는, 228.6 cm/min의 속도 및 5초의 고정 시간(set time)에서 180° 박리에서 측정될 때 통상적인 풀림력 값, 예를 들어 약 50 g/cm 내지 500 g/cm, 또는 약 100 g/cm 내지 350 g/cm의 풀림력 값을 갖는 테이프 용품을 제공하기 위하여 그러한 통상적인 LAB 처리제가 본 발명의 다양한 실시 형태에 적당하게 이용됨을 알아냈다.
일부 실시 형태에서, 접착 용품은 이형 라이너를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 시트 형태의 접착 용품을 형성하는 것이 바람직하거나, 또는 일부 다른 이유로 접착 테이프에서 보통 그러하듯이 접착 용품이 자가 권취된 것을 피하는 것이 유용하다. 예를 들어, 최종 용도가 스텐실링 응용일 경우, 이형 라이너 - 즉, 별도의 지지체형 시트 또는 필름 - 가 지지체 상에 존재하는 코팅되고 건조된 접착제 조성물에 적용된 것을 이용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 그러한 실시 형태에서, 지지체는 지지체의 하나의 주 면 상에서 접착제 조성물로 코팅되며, 접착제 조성물은 필요할 경우 건조되고, 건조된 접착제 층의 상부 상에 이형 라이너가 적용된다. 이형 라이너는 최종 사용자에 의해 벗겨질 때 접착제로부터 깨끗하게 이형되는 재료로부터 형성되거나 또는 이 재료로 코팅되며, 실시 형태에서 이는 접착제 상에 또는 접착제 내에 이형 라이너 재료의 잔사(residue)를 실질적으로 전혀 전사시키지 않는다. 그러한 이형 라이너는 당업자에게 잘 알려져 있으며, 임의의 통상적으로 이용되는 이형 라이너가 본 발명의 마스킹 테이프 용품의 형성에 이용되는 테이프 지지체에 적당하게 적용된다.
접착 용품이 테이프 용품인 실시 형태에서, 본 발명의 접착제 조성물은 지지체 상의 건조된 접착제 조성물 약 5 g/m2 내지 90 g/m2, 또는 지지체 상의 건조된 접착제 조성물 약 10 g/m2 내지 70 g/m2, 또는 약 15 g/m2 내지 50 g/m2의 코팅 중량으로 선택된 지지체 상에 코팅된다. 그러나, 본 발명의 접착 용품은 마스킹 테이프 용품에 또는 마스킹 응용에 한정되지 않으며, 다양한 응용에 있어서 접착제의 더 두껍거나 또는 더 얇은 코팅이 유용하고 이는 당업자에 의해 용이하게 최적화됨이 이해될 것이다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 접착 용품은 에지 코팅된 접착 용품이다. 일부 그러한 실시 형태에서, 본 발명의 접착제 조성물은 지지체 상의 추가 접착 재료와 함께 에지 코팅으로서 이용된다. 추가 접착 재료는 구성적으로 특별히 한정되지 않지만, 일부 실시 형태에서, 통상적인 마스킹 테이프 접착제 또는 다른 감압 접착제이다. 다른 실시 형태에서, 추가 접착제는 에지 코팅된 조성물과는 구성적으로 상이한 본 발명의 접착제 조성물이다. 따라서, 실시 형태에서, 추가 접착제가 코팅되는 지지체의 주 면은 본 발명의 접착제 조성물에 의해 이의 상기 주 면의 에지에서 추가로 코팅된다. 일부 그러한 실시 형태에서, 추가 접착제는 주 면 전체를 덮으며, 본 발명의 접착제 조성물은 상기 추가 접착제의 상부 상에 코팅된다. 다른 그러한 실시 형태에서, 추가 접착제는 상기 주 면의 전체 폭을 덮지 않으며, 본 발명의 접착제 조성물은 추가 접착제에 연접하여 (닿는 관계로 나란히) 코팅된다. 또 다른 실시 형태에서, 본 발명의 접착제 조성물 및 추가 접착제는 불연속적으로 코팅되며, 여기서, 상기 2가지의 접착 재료는 서로 접촉하지 않는다. 임의의 그러한 실시 형태에서, 상기 2가지 접착 재료는 단일 패스 코팅으로 또는 2회의 별도 패스로, 동시에 또는 단계적으로 적당하게 코팅된다.
상기에 개시된 에지 코팅된 접착 용품 중 일부, 예를 들어 연접 또는 불연속 코팅은 본 발명의 접착제 조성물을 유용하게 이용하며, 그 이유는 본 조성물이 종래의 에지 코팅과는 달리 감압 접착제이기 때문임이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 통상적인 에지 코팅은 감압 접착제가 아닌 초흡수제이다. 그러한 에지 코팅은 예를 들어 종래의 마스킹 테이프 접착제와 관련하여 불연속 또는 연접 코팅에서 적당하게 이용되지 않으며, 그 이유는 초흡수제가 마스킹된 표면에 접착하지 않고 따라서 본 발명의 감압 접착제에 의해 제공되는 보호를 제공하지 않을 것이기 때문이다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 에지 코팅된 접착 용품은 추가 접착 재료가 지지체 상에 코팅되어 있지 않다. 즉, 본 발명의 접착제 조성물은 추가 접착제가 코팅되지 않은 지지체의 주 면 상에 불연속적으로 코팅된다. 상기에 기재된 바와 같이, 일부 실시 형태에서 패턴 코팅 및 스트라이프 코팅이 "단지 에지-코팅된" 접착 용품을 제공하는 데 유용하며, 여기서, 테이프 지지체의 하나의 에지 또는 둘 모두의 에지가 본 접착제 조성물로 코팅된다. 그러한 용품은 마스킹 응용에서 표면과 접촉하는 주 면의 단지 일부분에 걸쳐 감압 접착제 성능을 가지며, 그 나머지 부분에 걸쳐서는 접착성을 전혀 갖지 않는다. 일부 실시 형태에서, 단지 에지-코팅된 접착 용품은 테이프 구성을 형성하는 데 있어서 단위 면적당 코팅된 재료의 총 양을 감소시킨다. 일부 실시 형태에서, 단지 에지-코팅된 접착 용품은 테이프 단위 면적당 감소된 접착력을 가지며, 이는 다시, 적용 후 표면으로부터 이 용품을 제거하는 것을 돕는다. 일부 실시 형태에서, 단지 에지-코팅된 마스킹 용품을 사용함으로써, 표면이 효과적으로 마스킹될 수 있으며, 여기서 접착제는 예컨대 상기 표면의 매우 약한(delicate) 부분과 접촉하지 않는다. 예를 들어, 그러한 용품은 고도로 민감한 응용, 예컨대 미술품 복원, 약한 천에 연접한 표면의 페인팅, 원래의 마감(original finish)을 갖는 매우 오래된 목세공품에 연접한 표면의 페인팅, 또는 코팅 공정 동안 반도체 표면의 보호에 있어서 유용하다. 그러한 단지 에지-코팅된 용품에 있어서 에지 코팅은 그 자체가 감압 접착제이기 때문에, 그러한 마스킹 용품이 형성될 수 있다.
본 발명의 에지 코팅된 접착 용품의 추가 이점은, 본 발명의 접착제 조성물로 전적으로 코팅된 지지체에 대하여 상기에 기재된 것과 동일한 방식으로 에지 코팅의 접착력 (예를 들어, 박리 접착 수준에 의해 입증되는 바와 같음)이 용이하게 조정된다는 것이다. 따라서, 예를 들어, 마스킹 용품의 코팅된 주 면의 에지가 상기 주 면의 나머지의 적어도 일부분 상에 배치된 추가 접착제와 비교하여, 의도된 기재에 대하여 더 많거나 또는 더 적은 양의 접착력을 갖는 마스킹 용품이 용이하게 형성된다. 이와 유사하게, 마스킹 용품의 코팅된 주 면의 에지가 상기 주 면의 나머지의 적어도 일부분 상에 배치된 추가 접착제와 비교하여, 더 많거나 또는 더 적은 양의 점착성을 갖는 마스킹 용품이 용이하게 형성된다.
다양한 실시 형태에서, 에지 코팅된 접착 용품은 건조된 접착제 조성물 약 1 g/m2 내지 90 g/m2, 또는 약 5 g/m2 내지 70 g/m2, 또는 건조된 접착제 조성물 약 10 g/m2 내지 50 g/m2의 코팅 중량으로 본 발명의 접착제 조성물로 적당하게 코팅된다. 그러나, 본 발명의 에지 코팅된 접착 용품은 마스킹 테이프 용품에 또는 마스킹 응용에 한정되지 않으며, 다양한 응용에 있어서 접착제 조성물의 더 두껍거나 또는 더 얇은 코팅이 유용하고 이는 당업자에 의해 용이하게 최적화됨이 이해될 것이다. 또한, 에지 코팅의 폭은 특별히 한정되지 않으며; 즉, 코팅된 주 표면의 외측 에지와 에지 코팅의 내측 에지 사이의 거리는 100% 미만인 지지체의 총 폭의 임의의 퍼센트를 포함할 수 있다. 많은 실시 형태에서, 에지 코팅은 지지체의 총 폭의 5% 내지 50%를 포함한다.
본 발명의 접착제 조성물로 적당하게 에지 코팅된 통상적인 마스킹 테이프의 예에는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 스카치블루(SCOTCHBLUE)(등록상표) 2080 또는 2090이 포함된다.
접착제 조성물의 에지 코팅은 당업자에게 공지된 임의의 방법을 이용하여 적당하게 수행된다. 예를 들어, 스트라이프 코팅, 나이프 코팅, 브러시 코팅, 키스 코팅, 다이 코팅 또는 커튼 코팅이 지지체의 에지에 본 발명의 접착제 조성물을 도포하는 데 유용한 수단이다.
접착 용품의 응용
다양한 실시 형태에서, 본 발명의 접착 용품은 선택된 기재에 적용되며, 그 결과 이 접착제 조성물은 감압 접착제로서의 기능을 한다. 감압 접착제는 재료의 표준 클래스(standard class)로서 인식된다. 일반적으로 감압 접착제는 약 15℃ 내지 25℃의 범위의 온도에서 점착성을 갖는 것으로 그리고 손에 의한 압력보다 높은 압력에 대한 필요성 없이 단순한 접촉 시에 다양한 다른 표면에 대한 접착성을 갖는 것으로 인식된다. 감압 접착제는 종이, 셀로판, 유리, 플라스틱, 나무 및 금속과 같은 재료에 대해 강력한 접착 유지력을 가하기 위하여 물, 용매 또는 열에 의한 활성화가 필요 없다. 감압 접착제는 이의 침투 점착성(aggressive tackiness)에도 불구하고 손가락으로 취급할 수 있고 실질적인 잔류물을 남기지 않고 매끄러운 표면으로부터 제거할 수 있는 충분한 점착성 유지 및 탄성 속성을 갖는다(예를 들어, 문헌[Test Methods for Pressure-Sensitive Tapes, 6th Ed., Pressure Sensitive Tape Council, 1953] 참조). 감압 접착제 및 테이프는 잘 알려져 있으며, 그러한 접착제에서 요구되는 특성들의 넓은 범위 및 균형은 잘 분석되었다 (예를 들어, 미국 특허 제4,374,883호; 및 문헌["Pressure-Sensitive Adhesives" in Treatise on Adhesion and Adhesives Vol. 2, "Materials," R.I. Patrick, Ed., Marcel Dekker, Inc., N.Y., 1969] 참조).
접착 용품에서 적합한 지지체와 조합될 때 본 발명의 접착제 조성물이 감압 접착제로서 우수한 성능을 갖게 하는 기재에는, 유리, 금속, 목재 (목제품, 예를 들어 판지 또는 파티클보드(particleboard)를 포함함), 벽판, 예를 들어, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리락트산을 포함하는 충전되거나, 착색되거나, 가교결합되거나 또는 표면-개질된 중합체를 포함하는 합성 또는 천연 중합체, 천연 또는 합성 고무, 폴리아미드, 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 기기 또는 장비 케이싱(casing) 재료, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타다이엔-스티렌 (ABS) 공중합체, 폴리카르보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트 등; 및 혼합 또는 복합 재료, 예를 들어 중합체-목재 복합물 등, 및 이들의 임의의 페인팅되거나 또는 프라이밍된 표면이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다. 부가적으로, 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체에 존재하는 양이온성 또는 음이온성 단량체의 수준을 유지하면서 선택된 표면에의 접착성이 원하는 수준으로 용이하게 최적화된 것이 본 발명의 접착제 조성물의 특징이다. 예를 들어, PSTC-101, 시험 방법A (Harmonized International Standard, Peel Adhesion of Pressure Sensitive Tape; http://www.pstc.org/files/public/101.pdf에서 입수가능)에 의해 측정할 때, 일정한 수준의 양이온성 단량체를 사용하여, 그리고 양이온성 또는 쯔비터이온성 중합체 중 다른 단량체의 유형 및 비를 변화시켜서 접착력을 약 50 g/cm 내지 450 g/cm로 조정하는 것이 가능하다.
선택된 기재 표면에 일단 적용되면, 본 발명의 접착 용품은 하나 이상의 마스킹 응용에서 유용하게 이용된다. 마스킹 용품으로서의 본 발명의 접착 용품의 성능은 본 발명의 접착제 조성물과 마스킹된 기재에 적용되는 액체 및/또는 액체 매개 고체 재료와의 상호작용에 의해 특성화되며, 여기서, 상기 상호작용은 액체 또는 액체 매개 재료에 의한 마스킹된 표면과의 접촉의 상당한 방지로 이어진다. 코팅으로부터 차폐된 마스킹된 기재와 액체 코팅이 적용되는 기재의 비마스킹된 영역 사이의 예리하고, 매끈하며, 매끄러운 분리선을 생성하는 데 마스킹 용품을 사용하기 위하여, 접착 용품은 코팅으로부터 차폐되는 기재의 영역에 먼저 접착된다. 다음으로, 코팅은 기재의 비마스킹된 영역에 적용되며, 접착 용품의 적어도 에지에 적용된다. 그 후, 코팅을 적어도 부분적으로 건조시킨다. 마지막으로, 접착 용품을 기재로부터 제거한다. 접착 용품은 마스킹된 표면의 에지를 넘어서 코팅이 이동하는 것을 저해하기 때문에, 매끈하고 일정한 경계선이 기재의 코팅된 영역과 기재의 마스킹된 표면 사이에 생성된다.
많은 마스킹 응용에서, 마스킹된 기재에 적용되는 액체 코팅은 페인트 제형이다. 페인트 제형은, 전형적으로 항상 수성 현탁물은 아니지만 현탁물, 즉 분산물 또는 에멀젼 중에 분산된 고체, 반고체, 또는 액체 입자이다. 많은 응용에서, 페인트 제형은 음이온 안정화된 에멀젼이다. 일부 그러한 실시 형태에서, 페인트 제형은 하나 이상의 음이온 하전 수용성 중합체 및 분산된 무기 안료 입자를 포함하는 수계 라텍스이며, 여기서, 안료 입자는 상기 하나 이상의 수용성 중합체의 안정화 효과에 의해 분산된 상태로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 페인트는 하나 이상의 수용성 중합체에 더하여 하나 이상의 음이온 하전 계면활성제로 안료 입자를 안정화함으로써 형성된 수계 라텍스이다. 그러한 실시 형태에서, 본 발명의 접착제 조성물은 마스킹된 표면 상으로의 페인트 제형 성분의 유동을 저해하는데, 상기 마스킹된 표면은 접착제 조성물과 접촉하는 마스킹된 기재의 부분이다. 본 접착제 조성물은 페인트 제형 내에서의 입자의 응집을 유도함으로써 또는 페인트 제형의 점도를 증가시킴으로써 페인트 제형을 불안정화시킴으로써 이러한 유동을 방해하는데, 상기 둘 모두의 메커니즘(mechanism)은 접착제 조성물과 마스킹된 기재의 경계면의 에지를 넘어서 페인트 제형이 이동하는 것을 방해하거나 또는 달리 저해하는 장벽을 형성하는 경향이 있다. 접착제 조성물의 양이온성 중합체 또는 쯔비터이온성 중합체 중 어느 하나에 존재하는 양이온성 단량체는 페인트 제형의 음이온성 모이어티와 상호작용하여 상기 관찰된 효과를 야기한다.
일부 실시 형태에서, 액체 코팅 - 페인트 제형이든지 또는 일부 다른 액체 코팅 재료이든지 간에 - 은 상기에 기재된 페인트 제형과 같이 음이온 안정화되는 대신 양이온 안정화된다. 접착 용품이 쯔비터이온성 중합체를 포함하는 실시 형태에서, 그러한 양이온 안정화 액체 코팅 조성물은 음이온 안정화 수성 라텍스가 안정화되는 것과 동일한 방식으로 효과적으로 마스킹되는 것이 본 발명의 특징이다. 즉, 쯔비터이온성 중합체에 존재하는 음이온성 단량체는 불안정화에 의해 응집을 유도하거나 또는 음이온성 단량체와, 라텍스에 존재하는 양이온성 모이어티의 상호작용에 의해 점도 증가를 유도한다.
에지 처리제의 부재 때문에, 선택된 기재에의 적용 시에의 상기 접착성은 전체 접착 용품을 가로질러서 항상 일정한 것이 본 발명의 접착 용품의 특징이다. 종래 기술의 마스킹 테이프의 에지 처리제는, 테이프가 적용되고 에지에서 접착성이 에지 처리된 테이프의 나머지 부분에 걸친 것보다 더 크거나 또는 더 작아지게 할 경우 접착성에 영향을 줄 수 있다. 기재에 대한 더 큰 접착성은 제거 시에 테이프가 잔사를 남기게 하거나 또는 효과적인 제거를 완전히 방지하거나 또는 심지어 시도된 제거 시에 하부 기재에 대하여 손상을 야기할 수 있다. 에지에서의 더 적은 접착성은 기재에 대한 충분한 접착성의 결여를 야기하여서, 테이프의 에지에서의 장벽 특성의 손실 및 에지 처리제의 목적의 무효화에 이르게 될 수 있다. 본 발명의 접착 용품은 에지에서 접착성 차이를 갖지 않으며, 그 이유는 접착제 조성물 그 자체가 장벽 재료이고, 상기 장벽 재료는 접착제 조성물과 마스킹된 표면의 전체 접촉 영역에 걸쳐 존재하기 때문이다.
부가적으로, 본 발명의 접착제 조성물의 마스킹 성능은 마스킹된 기재에 적용된 액체 코팅의 임의의 흡수의 상당한 부재를 특징으로 한다. 즉, 접착 용품은 액체의 흡수에 의해 마스킹 응용에서 기능하지 않는다. 마스킹 테이프 용품의 시험은, 본 발명의 접착 용품을 기재에 적용하고 기재를 수계 페인트 제형으로 코팅할 때 접착제 조성물의 측정가능한 팽윤을 나타내지 않는다. 따라서 본 접착제 조성물의 마스킹 특성은 임의의 흡수 현상에 의해 성취되지 않는다.
본 발명의 접착 용품의 마스킹 특성은 종래의 마스킹 테이프에 의해 한정된 에지보다 마스킹된 표면의 에지에 의해 한정된 중심 선 주변에서 더 적은 정도의 가변성을 갖는 페인트 선을 생성하는 작용을 한다. 즉, 모든 다른 변수는 일정하게 남아 있으면서, 선택된 기재 상에 본 발명의 접착 용품을 적용함으로써 형성된 마스킹된 표면의 에지는 표준 마스킹 테이프에 의해 제공된 에지보다 중심 선 주변에서 더 적은 정도의 가변성을 갖는 페인트 선을 생성할 것이다. 중심 선과 가변성의 정도는 최소 자승법, 선형 회귀법, 및 분산 분석법과 같은 공지된 통계상의 기술을 이용하여 정해질 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 접착 용품의 마스킹 특성은 에지 처리제를 갖는 마스킹 테이프에 의해 한정된 에지보다 마스킹된 표면의 에지에 의해 한정된 중심 선 주변에서 동일하거나 더 적은 정도의 가변성을 갖는 페인트 선을 생성하는 작용을 한다. 즉, 모든 다른 변수는 일정하게 남아 있으면서, 선택된 기재 상에 본 발명의 접착 용품을 적용함으로써 형성된 마스킹된 표면의 에지는 에지-처리된 상업적 마스킹 테이프에 의해 제공된 에지보다 중심 선 주변에서 동일하거나 또는 더 적은 정도의 가변성을 갖는 페인트 선을 생성할 것이다.
마스킹 응용의 다른 측면은 코팅 작업(들)이 수행된 후 마스킹 용품의 제거이다. 접착 용품이 적용되는 기재와는 관계 없이, 제거는 실질적으로 깨끗하며 - 즉, 용품의 제거 시에 관찰가능한 잔사가 남겨지지 않으며, 접착 용품의 제거의 결과로서의 기재에 대한 손상이 없다는 것이 본 발명의 접착 용품의 특징이다. 중요하게는, 마스킹 응용의 수행 후에 본 발명의 접착 용품이 기재로부터 제거될 때 마스킹된 표면의 에지에서 마스킹된 표면 주변에 관찰가능한 잔사가 남겨지지 않는다. 이론에 의해 한정되고자 함이 없이, 본 발명자는, 본 발명의 접착 용품의 깨끗한 제거가 부분적으로는 접착 용품 전체에 걸친, 그리고 추가로 접착 용품의 적용, 마스킹 및 제거 전체에 걸친 지지체와 접착제 조성물 사이의 높은 접착 접합성 및 접착제 조성물의 높은 응집 강도의 유지로 인한 것이라고 믿는다. 부가적으로, 이론에 의해 한정되고자 함이 없이, 본 발명자는 마스킹된 표면으로서 한정된 경계면 내로의, 마스킹 작업 중 적용된 액체 코팅의 이동의 방지, 및 상기 이동의 방지의 수단으로서의 임의의 액체의 흡수의 방지가, 마스킹 응용 전체에 걸친 접착 용품의 완전성(integrity)의 유지로 이어지며, 마스킹이 달성된 후 기재로부터의 용이하고 깨끗한 제거로 이어진다고 믿는다.
본 명세서에서 설명된 발명이 보다 완전히 이해될 수 있도록, 하기 실시예가 설명된다. 이들 실시예는 단지 예시적 목적이며, 어떤 방식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 해석해서는 안된다는 것을 이해해야 한다.
실험
화합물
다양한 실시예에서 사용한 하기 화합물은 표 1에 나타낸 약어를 사용하여 하기로 칭한다.
[표 1]
Figure 112015066509646-pct00001
Figure 112015066509646-pct00002
일반 절차
절차 A. 중합체 합성 - 물
청결한 반응 병에 84 중량부의 원하는 단량체 혼합물, 0.5부의 V-50 (일본 오사카 소재의 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈, 리미티드로부터 획득함) 및 300부의 물을 충전시킨다. 이 혼합물을 질소로 3분 동안 퍼징한다. 상기 반응 병을 밀봉하고, 텀블링(tumbling) 메커니즘을 갖춘 50℃ 예열 수조 내에 넣고, 17시간 동안 텀블링시킨다. 그 후, 상기 병을 수조로부터 꺼내고, 추가의 0.1부의 V-50을 상기 병에 첨가하고, 상기 병을 퍼징하고, 밀봉하는데, 이는 이전과 같다. 상기 병을 다시 50℃ 수조 내에 넣고, 추가로 8시간 동안 텀블링시킨다. 전형적인 반응에서, 고형물 퍼센트 분석은 약 <0.5%의 미반응 단량체; 즉, 약 >99.5%의 단량체 전환율을 나타냈다.
절차 B. 중합체 합성 - 에탄올
청결한 반응 병에 60 중량부의 원하는 단량체 혼합물, 0.5부의 바조(등록상표) 67 (미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니로부터 획득함) 및 40부의 에탄올을 충전시킨다. 이 혼합물을 질소로 3분 동안 퍼징한다. 상기 반응 병을 밀봉하고, 텀블링 메커니즘을 갖춘 65℃ 예열 수조 내에 넣고, 17시간 동안 텀블링시킨다. 그 후, 상기 병을 수조로부터 꺼내고, 추가의 0.1부의 바조(등록상표) 67을 상기 병에 첨가하고, 상기 병을 퍼징하고, 밀봉하는데, 이는 이전과 같다. 상기 병을 다시 65℃ 수조 내에 넣고, 추가로 8시간 동안 텀블링시킨다. 전형적인 반응에서, 고형물 퍼센트 분석은 약 <0.5%의 미반응 단량체; 즉, 약 >99.5%의 단량체 전환율을 나타냈다.
절차 C. 중합체 합성 - 에멀젼
청결한 반응 병에 40 중량부의 원하는 단량체 혼합물, 60 중량부의 물 및 2 중량부의 에토쿼드(등록상표) C-25 (네덜란드 암스테르담 소재의 악조 노벨 엔.브이.로부터 획득함)를 충전시킨다. 이 혼합물을 교반시키고, 반응물 전체에 걸쳐 질소로 퍼징한다. 상기 혼합물을 50℃로 가열하고, 그 후, 개시제 혼합물을 상기 용기에 단일 첨가로 첨가한다. 개시제 혼합물은 0.5 중량부의 V-50 (일본 오사카 소재의 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈, 리미티드로부터 획득함) 및 2 중량부의 물로 이루어진다. 개시제 혼합물의 첨가 후, 반응 용기를 50℃에서 약 8시간 동안 교반시키고, 그 후 추가의 0.1 중량부의 개시제 혼합물을 상기 반응 용기에 첨가한다. 상기 용기를 50℃에서 추가로 4시간 동안 교반시키고, 그 후 샘플을 꺼내고, 가스 크로마토그래피를 이용하여 분석하여 미반응 단량체의 양을 결정한다. 0.5부 미만의 미반응 단량체가 존재할 경우, 상기 혼합물을 실온으로 냉각시킨다.
일부의 경우에, 단량체 혼합물이 아크릴산 및/또는 메타크릴산을 함유할 경우, 냉각시킨 혼합물을 교반하고, 10%의 NaOH, KOH, LiOH 또는 아민 수용액을 첨가하여 최종 pH를 약 4 내지 7로 조정한다. 수행할 경우 중화를 언급한다.
절차 D. 지지체 상에서의 중합체의 실험실 규모의 코팅
상기 절차 A, 절차 B, 또는 절차 C에서 설명한 바와 같이 합성한 중합체들을 시험을 위하여 마스킹 테이프형 지지체 상에 코팅한다. 반응 혼합물들의 코팅은 그대로, 즉, 합성된 중합체의 단리 또는 임의의 정제 없이 수행한다. 상기 반응 혼합물은, 달리 기술되지 않으면 두께가 5.4 mil (0.14 mm)이고, 달리 기술되지 않으면 밀도가 4.9 g/m2이고, 적합한 포화제로 포화되고, 적합한 프라이머로 일 면이 전처리되고, 적합한 LAB로 반대 면이 처리된, 15.24 cm (6 인치) 폭의 종이 기재의 프라이밍된 면 상에 나이프 코팅하며, 이는 건조 조성물에 있어서 약 2.93 g/㎠ 내지 3.14 g/㎠의 코팅 중량을 그 목표로 한다. 코팅 후, 93℃로 설정된 강제 대류식 플로어 모델(forced convection floor model) 오븐 (미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 디스패치 인더스트리즈(Despatch Industries)로부터 획득함) 내에 약 5분 동안 둠으로써 상기 코팅된 지지체를 건조시킨다. 코팅되고 건조된 지지체를 마스킹 테이프 또는 마스킹 테이프 용품으로 칭한다.
절차 E. 지지체 상에서의 중합체의 파일럿(pilot) 규모의 코팅
상기 절차 A, 절차 B, 또는 절차 C에서 설명한 바와 같이 합성한 중합체들을 시험을 위하여 테이프의 롤을 생성하도록 마스킹 테이프형 지지체 상에 코팅한다. 반응 혼합물들의 파일럿 규모의 코팅은 그대로, 즉, 합성된 중합체의 단리 또는 임의의 정제 없이 수행한다. 상기 반응 혼합물은, 달리 기술되지 않으면 두께가 5.4 mil (0.14 mm)이고, 달리 기술되지 않으면 밀도가 4.9 g/m2이고, 적합한 포화제로 포화되고, 적합한 프라이머로 일 면이 전처리되고, 적합한 LAB로 반대 면이 처리된, 15.24 cm (6 인치) 폭의 종이 기재의 프라이밍된 면 상에 나이프 코팅하며, 이는 건조 조성물에 있어서 약 2.93 g/㎠ 내지 3.14 g/㎠의 코팅 중량을 그 목표로 한다. 코팅된 웨브들은 온도가 각각 150℉, 175℉ 및 250℉로 설정된 3-구역 공기 부유 오븐(3-Zone air floatation oven)을 이용하여 건조시켰다. 구역 길이들은 9 피트, 9 피트 및 18 피트였으며, 웨브 속도를 모든 실행에 있어서 분당 15 피트로 설정하였다. 코팅되고 건조된 지지체의 롤을 마스킹 테이프 또는 마스킹 테이프 용품으로 칭한다.
절차 F. 마스킹 용품의 시험
마스킹 테이프에 하나 이상의 다양한 시험을 가한다. 모든 시험을 모든 마스킹 테이프에서 수행하는 것은 아니다. 다양한 시험에 있어서 비교용으로 사용한 대조 테이프는 하기 시험에서 C1 내지 C5로 약칭되는 바와 같이, 하기를 포함한다. 모든 시험이 모든 대조 테이프를 이용하는 것은 아니다.
C1: 스카치-블루(등록상표) 2020, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함
C2: 스카치-블루(등록상표) 2080, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함
C3: 스카치-블루(등록상표) 2090, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함
C4: 스카치-블루(등록상표) 2093, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함
마스킹 테이프의 박리 접착력을 유리 또는 스테인리스강 기재를 이용하여 PSTC-101, 방법 A의 절차를 이용하여 측정한다.
기재로의 접착제의 전사 - 즉, 테이프의 제거 후 기재 상에 남아 있는 접착제의 양 - 를 표 2에 개시된 기준을 이용하여 시각적으로 측정한다. 기재는 유리 및 벽판을 포함한다. 접착제 전사는 박리 접착력 시험 후 또는 페인트 시험 후 측정한다.
[표 2]
Figure 112015066509646-pct00003
마스킹 테이프의 페인트 시험을 유리 또는 벽판에서 수행한다. 유리의 표면 준비는, 시험 전에, 블랙 라이트(black light)를 사용하여 새로운 20.3 cm (8 인치) x 30.5 cm (12 인치) 유리 패널의 비-Sn (비-주석) 면을 확인하고, 각각 다이아세톤 알코올, 헵탄 및 에탄올 (기술된 순서대로)의 1회의 와이프를 이용하여 상기 유리 패널의 비-Sn 면을 청결히 함으로써 수행하며; 테이프를 상기 청결하게 된 표면에 적용한다. 벽판 기재를 사용 이전에 건조 천 와이프로 와이핑하고, 하나의 라텍스 프라이머 층, 이어서 하나의 백색 라텍스 페인트 층으로 코팅한다. 페인팅된 벽판 기재를 테이프 적용 이전에 건조시켰다.
20.3 cm (8 인치) 길이의 테이프 스트립을 손으로 기재에 부드럽게 적용한다. 2.04 ㎏ (4.5 파운드), 4.45 cm (1.75 in) 폭의 교정된 고무 롤러(calibrated rubber roller)를 테이프의 폭에 대해 수평방향으로 중심에 배치하며, 전체 2회의 패스 동안 대략 30.5 cm (12 인치)/분의 속도로 테이프에 걸쳐서 각각 총 4회 패스되도록 롤러를 손에 의해 전후로 세로방향으로 2회 패스시킨다. 유리에서의 시험에 있어서, 페인트 브러시를 이용하여 페인트를 테이프 샘플에 도포하고, 15분 내에 상기 테이프를 패널에 적용한다. 벽판에서의 시험에 있어서, 페인트는 테이프 방향으로 롤링하여, 그리고 테이프를 패널에 적용한 후 최소 1시간 후에 페인트 롤러에 의해 도포한다. 유리 및 벽판 둘 모두에 있어서, 페인팅된 시험 패널을 그 후에 실온에서 건조시킨다. 유리에서 사용한 시험 페인트는 썬 프루프 익스테리어 하우스 앤드 트림 세미-글로스 라텍스(Sun Proof Exterior House & Trim Semi-Gloss Latex) 100% 아크릴 흑색 페인트 #78-851이며, 이는 미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 피츠버그 페인츠, 피피지 인더스트리즈(Pittsburgh Paints, PPG Industries; "PPG")로부터 입수가능하다. 벽판에서 사용한 시험 페인트는 하기를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다: 블랙 매트(black matte)의 셔윈 윌리엄스 듀레이션(Sherwin Williams Duration; "SW Dur") (미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 셔윈 윌리엄스 컴퍼니(Sherwin Williams Co.)로부터 입수가능함), 블랙 매트의 셔윈 윌리엄스 에메랄드(Emerald; "SW Emerald", 셔윈 윌리엄스 컴퍼니로부터 입수가능함), 블랙 플랫(black flat)의 베르 프리미엄 퍼포먼스 울트라(Behr Premium Performance Ultra; "베르 PPU", 미국 캘리포니아주 샌타 애나 소재의 베르 페인트 코포레이션(Behr Paint Corporation)으로부터 입수가능함), 및 블랙 에그쉘(black eggshell)의 발스파르 시그너쳐 하이 데피니션(Valspar Signature High Definition; "발스파르 SHD", 미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 발스파르 코포레이션(Valspar Corporation)으로부터 입수가능함). 각각의 테이프 샘플의 3개의 복제품을 시험한다. 약 15피트의 테이프를 각각의 시험 샘플 사이의 테이프 롤로부터 제거한다.
페인트를 완전히 건조시킨 후, 테이프에 있어서의 페인트 선 성능을 시각적으로 평가한다. 지시된 페인트로 코팅한 후 마스킹 테이프의 에지를 넘어서는 페인트의 침입의 관찰에 사용한 용어는 "블리드"이다. 유리 또는 벽판 기재에서 관찰가능한 블리드의 양을 표 3에 따라 등급화한다. 적절할 경우, 숫자들 사이의 중간 스코어, 예를 들어 0.5 또는 2.5가 또한 언급된다.
[표 3]
Figure 112015066509646-pct00004
실시예 1
오버헤드(over head) 응축기, 기계적 교반기, 및 온도 탐침자를 갖춘 청결한 반응기에 918 중량부의 아세톤, 807 중량부의 1-브로모헥사데칸 (n-헥사데실 브로마이드, C16H33Br), 415.5 중량부의 2-(다이메틸아미노)에틸 메타크릴레이트 (DMAEMA), 2.0 중량부의 BHT, 및 2.0 중량부의 MEHQ를 충전시켰다. 상기 혼합물을 150 rpm에서 교반시키고, 90/10의 O2/N2를 상기 반응 전체에 걸쳐 상기 용액을 통하여 퍼징하였다. 상기 혼합물을 18시간 동안 74℃로 가열하였다. GC에 의한 분석용으로 취한 샘플은 >98%의 전환율을 나타냈다. 이 시점에, 매우 높은 속도로 교반하면서 918 중량부의 에틸 아세테이트를 반응 용기에 서서히 첨가하였다. 백색 고형물이 상기 혼합물로부터 침전되기 시작하였다. 상기 반응 혼합물을 주위 온도로 냉각시켰다. 상기 혼합물을 여과하여 백색 고체 침전물을 단리하고, 상기 침전물을 약 200 중량부의 차가운 에틸 아세테이트로 세척하였다. 상기 침전물을 트레이(tray)로 옮기고, 진공 오븐에서 40℃에서 8시간 동안 건조시켰다. 건조시킨 침전물을 NMR로 분석하였으며, 이는 하기 구조를 갖는 화합물의 존재를 나타냈다.
Figure 112015066509646-pct00005
상기 구조를 본 명세서에서 DMAEMA-C16Br로 칭하며, 이는 상기에 언급된 바와 같다.
실시예 2 내지 실시예 9
절차 A (물) 또는 절차 B (에탄올)를 사용하여, 표 4에 나타낸 단량체로부터 중합체들을 합성하였다. 절차 B에 따라 합성한 중합체를 절차 D를 이용하여 종이 배킹 상에 코팅하였다. 절차 A에 따라 합성한 중합체를 하기와 같이 코팅하였다.
물 중 중합체는 최대 30분 동안 강제 대류식 오븐에서 93℃에서 건조시킨 청결한 유리 주형(mold) 내에 부었다. 상기 주형을 실온으로 냉각시키고, 그 후, 주형의 벽을 제거하여 건조된 접착제를 편평 유리 플레이트 상에 남겼다. 절차 D에서 설명한 종이 배킹을 건조된 접착제의 상부 상에 두고, 4.5 lb 핸드 롤러(hand roller)를 사용하여 지지체를 4회 롤링시켰다. 그 후, 지지체를 벗겨 냄으로써 접착제를 상기 유리 플레이트로부터 제거하였다.
테이프 용품을 절차 F에 따라 유리 상에서의 페인트 선 및 접착제 전사에 대하여 시험하였다. 결과는 표 5에 나타낸다.
[표 4]
Figure 112015066509646-pct00006
[표 5]
Figure 112015066509646-pct00007
실시예 10 내지 실시예 15
절차 C를 사용하여, 물 중 39 중량% 내지 40 중량%의 고형물을 목표로 하여; 또는 절차 B를 사용하여, 에탄올 중 60 중량% 내지 61 중량%의 고형물을 목표로 하여 표 6에 나타낸 단량체로부터 중합체를 합성하였다. 상기 중합체를 절차 D를 이용하여 종이 지지체 상에 코팅하여 마스킹 테이프 용품을 형성하였다. 마스킹 테이프 용품을 절차 F에 따라 유리 및 페인팅된 벽판 상에서의 페인트 선 및 접착제 전사에 대하여 시험하였다. 그 결과가 표 7에 나타나 있다. 마스킹 테이프를 절차 F에 따라 유리 및 스테인리스강에 대한 박리 접착력에 대하여 시험하였다. 그 결과가 표 8에 나타나 있다.
[표 6]
Figure 112015066509646-pct00008
[표 7]
Figure 112015066509646-pct00009
[표 8]
Figure 112015066509646-pct00010
실시예 16 내지 실시예 30
절차 C를 사용하여, 8 중량부의 DMAEA-C1Cl을 이용하여 그리고 표 9에 나타낸 바와 같이 단량체의 구조 및 함량을 변화시켜 중합체를 합성하였다. 모든 합성은 물 중 39 중량% 내지 40 중량%의 고형물을 목표로 하였다.
[표 9]
Figure 112015066509646-pct00011
에멀젼의 코팅 전에, 일부를 전단 불안정성에 대하여 시험하였다. 응력-제어식 유량계 (미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재의 티에이 인스트루먼츠(TA Instruments)로부터의 모델 AR-G2)를 사용하여, 각각의 시험 에멀젼에 25℃의 일정 온도에서 20분의 기간에 걸쳐 0 Pa로부터 500 Pa까지의 전단 응력 증가(ramp)를 가하였다. 수집한 데이터는 전단 응력 (Pa)의 함수로서의 역의 초(s-1) 단위의 전단율이었다. 전단 응력에 대한 전단율의 기울기의 방향의 변화는 전단에 대한 샘플의 응답의 변화 또는 전단 불안정성의 시작을 나타낸다. 시험된 에멀젼에 있어서의 전단의 함수로서의 에멀젼 불안정성의 시작을 표 10에 나타낸다.
[표 10]
Figure 112015066509646-pct00012
상기 에멀젼을 절차 E를 이용하여 종이 지지체 상에 코팅하여 마스킹 테이프 용품을 형성하였다. 마스킹 테이프 용품을 절차 F에 따라 유리 및 스테인리스강에 대한 박리 접착력에 대하여 시험하였다. 일부의 경우에, 박리 접착력을 유리 또는 스테인리스강 기재에서 24시간 또는 168시간 후에 추가로 측정하였다. 그 결과를 표 11에 나타낸다.
[표 11]
Figure 112015066509646-pct00013
마스킹 테이프 용품을 절차 F에 따라 벽판 상에서의 페인트 선에 대하여 시험하였다. 4가지의 시험 페인트를 이용하여 표 9의 중합체로부터 형성된 각각의 마스킹 테이프를 스코어링하였다. 결과는 하기 표 12에 나타낸다.
[표 12]
Figure 112015066509646-pct00014
실시예 31
절차 C를 이용하여, 그리고 하기와 같은 단량체 함량 (중량부 단위)을 갖는 중합체를 형성하였다: 8 중량부의 DMAEA-C1Cl; 10 중량부의 VAc; 80 중량부의 IOA; 2 중량부의 MA. 에멀젼의 총 고형물은 43.2 중량%였다. 중합의 완료 후에, 에멀젼을 5개의 부분으로 나누고; 상기 부분들 중 4개를 상이한 중화제들로 중화시켜 약 6의 pH에 도달하도록 하고, 제5 부분은 중화시키지 않았다. 사용한 중화제는 KOH, NaOH, LiOH, 및 트라이에탄올아민 (TEA)이었다. 상기 5개의 부분을 절차 E를 이용하여 종이 지지체 상에 코팅하여 마스킹 테이프 용품을 형성하였다. 마스킹 테이프 용품을 유리 및 벽판 상에서의 페인트 선에 대하여 스코어링하고, 유리 및 스테인리스강 상에서의 박리 접착력에 대하여 시험하였는데, 이는 절차 F에 따른 것이었다. 결과는 하기 표 13에 나타낸다.
[표 13]
Figure 112015066509646-pct00015
실시예 32 및 실시예 33
절차 C를 이용하여, 그리고 하기와 같은 단량체 함량 (중량부 단위)을 갖는 중합체를 형성하였다: 8 중량부의 DMAEA-C1Cl; 5 중량부의 VAc; 85 중량부의 IOA; 2 중량부의 MA. 에멀젼의 총 고형물은 48 중량%였다. 중합의 완료 후에, 에멀젼을 2개의 부분으로 나누었다. 실시예 32로 표지한 하나의 부분을 중화시키지 않았으며, 이는 약 2.5의 pH를 가졌다. 실시예 33으로 표지한 제2 부분을 NaOH를 이용하여 약 6의 pH로 중화시켰다. 상기 2가지의 에멀젼 각각을 절차 E를 이용하여 표준 크레이프 종이 지지체 및 "매끄러운 구조화된(smooth structured)" 크레이프 종이 지지체 ("SS 크레이프") 상에 코팅하여 마스킹 테이프 용품을 형성하였다. 마스킹 테이프 용품을 벽판에 대하여 절차 F에 따라 3가지의 상이한 시험 페인트를 이용하여 유리 및 벽판 상에서의 페인트 선에 대하여 스코어링하였다. 유리에서의 시험용으로 사용한 페인트는 PPG였다. 결과는 하기 표 14에 나타낸다.
[표 14]
Figure 112015066509646-pct00016
표준 크레이프 종이 및 매끄러운 구조화된 크레이프 종이 둘 모두 상에 코팅한 실시예 32 및 실시예 33의 중합체 에멀젼은 바니싱된(varnished) 오크(oak) 및 바니싱된 소나무 보드에서의 것을 제외하고는 절차 F를 이용하여 추가로 페인트 선 분석을 하였다. 결과는 하기 표 15에 나타낸다.
[표 15]
Figure 112015066509646-pct00017
실시예 34 내지 실시예 39
절차 C를 이용하여, 그리고 하기와 같은 단량체 함량 (중량부 단위)을 갖는 중합체를 형성하였다: 8 중량부의 DMAEA-C1Cl; 5 중량부의 VAc; 85 중량부의 IOA; 2 중량부의 MA. 에멀젼의 총 고형물은 50 중량%였다. 중합의 완료 후에, 에멀젼을 6개의 부분으로 나누었다. 실시예 34로 표지한 하나의 부분을 중화시키지 않았으며, 이는 약 2.5의 pH를 가졌다. 실시예 35 내지 실시예 39로 표지된 제2 내지 제6 부분 각각을 NaOH를 이용하여 각각 4, 5, 5.5, 6 및 7의 pH로 중화시켰다. 상기 6가지의 에멀젼 각각을 절차 E를 이용하여 "매끄러운 구조화된" 크레이프 종이 지지체 ("SS 크레이프") 상에 코팅하여 마스킹 테이프 용품을 형성하였다. 마스킹 테이프 용품을 벽판에 대하여 절차 F에 따라 3가지의 상이한 시험 페인트를 이용하여 유리 및 벽판 상에서의 페인트 선에 대하여 스코어링하였다. 유리에서의 시험용으로 사용한 페인트는 PPG였다. 결과는 하기 표 16에 나타낸다.
[표 16]
Figure 112015066509646-pct00018
매끄러운 구조화된 크레이프 종이 상에 코팅한 실시예 34 내지 실시예 39의 중합체 에멀젼을 하기 2가지의 상이한 환경 조건 하에서 절차 F에 따라 유리 및 스테인리스강 상에서의 박리 접착력에 대하여 추가로 시험하였다: (1) 21℃/20%RH 및 (2) 21℃/50%RH. 결과는 하기 표 17에 나타낸다.
[표 17]
Figure 112015066509646-pct00019
본 발명은 적당하게는 개시되거나 또는 인용된 요소들 중 임의의 요소를 포함하거나, 상기 요소로 이루어지거나, 또는 상기 요소로 본질적으로 이루어질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "본질적으로 이루어진"은 주어진 조성물 또는 생성물의 원하는 특성에 유의하게 영향을 주지 않는 추가 재료의 존재를 배제하지 않는다.
본 명세서에 예시적으로 개시된 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소의 부재 하에 적당하게 실시될 수 있다. 전술한 다양한 실시 형태는 단지 예시적으로 제공하는 것으로서, 첨부하는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에 예시되고 설명된 예시적인 실시 형태 및 적용예를 따르지 않고서도 그리고 후속의 청구범위의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서도 다양한 변경 및 변화가 이루어질 수 있음이 인식될 것이다.

Claims (23)

  1. 중합체를 포함하는 접착제 조성물로서, 상기 중합체는
    a. 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 아크릴산, 메타크릴산, 이들의 카르복실레이트 염 - 카르복실레이트 염의 양은 상응하는 유리 산의 중량을 기준으로 결정됨 - 또는 이들의 2가지 이상의 혼합물 0.2 중량% 내지 5 중량%;
    b. 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 8 내지 12개의 탄소를 갖는 알코올의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르 또는 이들의 2가지 이상의 혼합물 50 중량% 내지 95 중량%;
    c. 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 알킬암모늄 작용기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 에스테르 2 중량% 내지 4.8 중량%;
    d. 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 비닐 아세테이트, 아이소부틸 아크릴레이트, N-비닐 피롤리돈 또는 이들의 2가지 이상의 혼합물 0 중량% 내지 30 중량%; 및
    e. 상기 중합체의 총 중량을 기준으로, 가교결합제 0 중량% 내지 2 중량%
    의 중합된 생성물을 포함하는, 접착제 조성물.
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