KR101960884B1 - 감압 접착제 - Google Patents

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KR101960884B1
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Abstract

본 발명의 목적은 상이한 표면 에너지를 갖는 표면들 상에서 양호한 습윤화 및 탈습윤화 거동에 의해 주목할 만한 강력한 감압 접착제를 제공하기 위한 것이다. 이는 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 50 중량%의, 하기 모노머 조성물로부터 유도될 수 있는 적어도 하나의 폴리머 A를 포함하는 감압 접착제로 달성된다:
a1) 55 내지 75 중량%의, -60℃ 이하의 호모폴리머 유리전이온도, 및 분지형 1차 알코올을 기초로 하고 1의 이소 지수(iso index)를 갖는 알코올 성분을 갖는 적어도 하나의 (메트)아크릴산 에스테르;
a2) 20 내지 40 중량%의 선형 C1-C18 알코올을 기초로 한 알코올 성분을 갖는 적어도 하나의 (메트)아크릴산 에스테르;
a3) 5 내지 15 중량%의 아크릴산.
본 발명의 감압 접착제는 발포 캐리어(foamed carrier)와 조합될 때 특히 양호한 성질들을 나타낸다. 이에 따라, 본 발명의 다른 대상은 발포 캐리어 및 본 발명의 감압 접착제를 포함하는 접착 테이프이다.

Description

감압 접착제{PRESSURE-SENSITIVE ADHESIVE}
본 발명은 단면 및 양면 접착 테이프에서 사용되는 감압 접착제의 기술 분야에 관련된다. 보다 상세하게, 본 발명은 특정 모노머 조성물로부터 유도되는 폴리(메트)아크릴레이트를 기초로 한 감압 접착제에 관한 것이다.
본 발명의 목표들 중 하나는 기술적 접착 관점에서 관련이 있는 "습윤화(wettng)"의 파라미터이다. 습윤화는 하기에서 감압 접착제와 접합될 기판 사이 계면의 발달을 나타내는 것으로 이해된다. 그러므로, 용어 "습윤화"는 불균일을 평탄하게 하고, 감압 접착제 자체와 기판 사이의 공기를 이동시키는 감압 접착제의 능력을 기술하는 것이다. 습윤화가 클수록, 발달할 수 있는 감압 접착제와 기판 간의 상호작용이 더욱 효율적이고, 이에 따라 점착 및 접착이 더욱 양호해진다. 특히 거친 표면 또는 생산-관련 불균일이나 곡률 또는 주름이 있는 표면들에 대해, 달성되었던 습윤화가 기계적 하중의 결과로 다시 보다 약해지는, 즉 탈습윤화(dewetting)가 일어나는 것이 흔히 관찰된다.
습윤화는 시간 경과에 따른 박리 접착력의 발달과는 구분되어야 한다. 초기 습윤화가 우수한 경우에도, 박리 접착력은 시간 경과에 따라 여전히 상승할 수 있는데, 그 이유는 접착제에 존재하고, 표면과 상호작용할 수 있는 증가하는 수의 작용기가 그 표면을 향해 배향되게 되기 때문이다.
건축 분야, 기술 제품의 산업적 제조 또는 조립 목적과 같은 다양한 적용 분야에 대해, 점점 더 두꺼워지지만, 또한 강하게 접합하는 접착 테이프("접착제 어셈블리 테이프"라고 함)가 필요하다. 접합은 빈번히 실외에서 일어나고/거나 접합된 제품이 외부의 풍화 작용을 받기 때문에 그러한 접착 테이프의 특성에 대한 기대는 흔히 높다. 따라서, 접합이 견고하고 내구성이 강하고 내후성이 있어야 하고; 많은 경우에 높은 내습성, 내열성, 및 열과 습도 결합에 대한 저항성이 요구된다. 또한, 접착제가 빨리 습윤화되어야 하고, 그렇게 함으로써, 접합라인(bondline) 및/또는 접합될 기판 상에서의 불균일을 평탄화시키고, 시작(초기 박리 접착력(initial peel adhesion))부터 높은 박리 접착력을 나타내야 한다. 발포되지 않은 접착 테이프를 사용하는 경우, 효과적인 습윤화의 추가의 이점은 그것이 두꺼운 접착 테이프(예를 들어, 유리 또는 투명 플라스틱과 같은 투명한 물질의 접합에서)에 대해서도 점점 더 요망되는 것과 같이 투명 물질이 광학적 결함 없이 접합되게 할 수 있다는 점이다.
이러한 목적에 사용되는 접착 테이프는 일반적으로 기술적 접착 성질이 서로 매우 잘 매칭되어야 하는 접착제가 구비된다. 예를 들어, 응집력, 초기 점착성, 흐름 거동 및 기타 특성이 매우 미세하게 조정되어야 한다. 이러한 특성에 영향을 미치는 감압 접착제의 기술적 형태가 종종 개별 성질에 미치는 영향이 다르다는 것을 감안할 때, 미세 조정은 일반적으로 어렵거나 결과에서의 절충을 수용해야 한다.
또한, 특히 매우 두꺼운 접착 테이프의 경우, 매우 균질한 접착 테이프를 실현하는 것은 종종 어려우며; 가공의 결과로 매우 두꺼운 접착 테이프는 종종 층을 통해 균질하지 않다. 이는 접착 테이프의 층 두께 및 생산에 관계없이 잘 규정된 특성을 갖는 접착 테이프에 대해 흔히 요구되는 것을 감안할 때, 일반적으로 바람직하지 않다.
감압 접착제 적용에 적합한 점탄성 성질을 지닌 물질이 점성 흐름 및 탄성 회복력 둘 모두에 의한 기계적 변형에 반응한다는 점에서 주목할 만하다. 이들 각각의 비율 면에서, 두 과정은 문제의 물질의 정확한 조성, 구조 및 가교도 뿐만 아니라 변형 속도 및 지속 기간, 및 온도에 따라 서로 특정 관계가 있다.
비례 점성 흐름(proportional viscous flow)은 접착력(adhesion)의 달성을 위해 필요하다. 비교적 높은 이동도를 지니는 거대분자(macromolecule)에 의해서 야기되는 점성 성분만이 접합시키려는 기판 상에 효과적인 습윤화 및 효과적인 흐름을 가능하게 한다. 높은 비율의 점성 흐름은 높은 고유 접착성(또한 감압 접착성 또는 점착성으로 지칭됨)을 야기하고, 이에 의해서 또한 흔히 높은 박리 접착력을 야기한다. 고도로 가교된 시스템, 즉, 결정질 폴리머 또는 유리-유사 고형화를 나타내는 폴리머는 유동가능한 성분의 부재 하에서, 일반적으로 고유의 접착성이 결여되어 있다.
비례 탄성 회복력은 응집력의 달성을 위해 필요하다. 비례 탄성 회복력은, 예를 들어, 매우 긴 사슬 및 고도로 얽혀있는 거대분자에 의해서, 그리고 또한 물리적으로 또는 화학적으로 가교된 거대분자에 의해서 생성되며, 접착제 접합에 작용하는 힘의 전달을 가능하게 한다. 비례 탄성 회복력은 접착제 접합에 예를 들어 장기간 전단 하중 형태로 그 위에 작용하는 지속적인 하중을 충분한 정도로, 그리고 오랜 기간 동안 견뎌내는 능력을 부여하는 것을 담당한다.
발포 다층 접착 테이프에서, 지속적인 하중은 응력의 불규칙한 분포를 초래할 수 있으며, 이는 그 힘이 감압 접착제 층을 표면에 밀착시키는 것보다 클 경우에 감압 접착제 층의 부분적 분리로 나타난다. 따라서 습윤화되는 영역의 비율이 더 작아지게 된다.
이에 따라, 감압 접착제가 기판로부터 유출되는(흘러 내리는) 것을 방지하고, 접합된 어셈블리에서 감압 접착제의 안정성을 충분히 보장하기 위해, 감압 접착제의 충분한 응집력이 필요하다. 그러나, 우수한 접착 성질을 위해, 감압 접착제는 추가로 표면으로 흘러나와 경계층에서 표면과의 상호 작용을 충분히 발달시킬 수 있어야 하며, 기판 표면의 효과적이고 내구성 있는 습윤화를 보장할 수 있어야 한다. 더욱이, 접합라인 내(감압 접착제 층 내)의 균열을 방지하기 위해, 감압 접착제 부분에 특정 탄성이 요구된다.
감압 접착제 부분에 대해 충분한 응집력을 달성하기 위해, 일반적으로 감압 접착제는 가교 된다. 즉, 개개의 거대 분자가 브릿징 결합(bridging bond)에 의해 서로 연결된다. 가교는 다양한 방법으로 수행될 수 있으며; 예를 들어, 물리적 및 화학적 (열) 가교 방법이 있다.
균질한 접착 테이프를 생산하기 위해, 폴리머를 열가교 처리하는 하는 것이 유리한데; 왜냐하면 두꺼운 층도 열 에너지로 균일하게 제공되는 것이 쉽게 가능하기 때문이다. 대조적으로, 화학 방사선(예를 들어, 자외선 또는 전자 빔)에 의해 가교된 접착제의 층은 가교된 층을 통해 가교 프로파일을 나타낸다. 이러한 가교 프로파일은 흡수 과정으로 인하여 침투 깊이와 일치하여 방사선의 강도가 또한 감소함에 의해 방사선이 층으로의 침투 깊이에 있어서 제한된다는 사실로부터 기인한다. 결과적으로, 방사선-가교된 접착제 층의 외부 영역은 가교 결합의 강도가 전체적으로 내부로 감소함에 따라 보다 내부적으로 위치한 영역보다 더 많이 가교된다. 특히 두꺼운 층의 경우, 이 효과는 매우 중요하다
예를 들어, EP 2 305 389 A2 및 EP 2 617 789 A1는 예를 들어, 우수한 접착력 및 응집력 성질을 갖는 열가교, 발포 및 비발포 접착제 어셈블리 테이프를 기술하고 있다. 그러나, 이들 접착 테이프는 비교적 불량한 습윤화 거동을 나타내고, 또한 추가로, 무극성(apolar) 기판, 특히 자동차 피니시(car finish)로의 접합시 단점을 나타낸다.
WO 2013/048 985 A2호 및 WO 2013/048 945 A1호에는 비극성 표면, 특히 자동차 피니시 상에서 특히 적합한 다층 접착 어셈블리 테이프가 기판되어 있다. WO 2013/048 985 A2호의 접착 테이프는, 감압 접착제의 외부층이 12개 내지 32개의 탄소 원자를 갖는 2-알킬알칸올 잔기 및 임의적으로 C1-12 알칸올 잔기를 지닌 (메트)아크릴 에스테르를 포함한다는 것을 특징으로 한다. WO 2013/048 945 A1호에서, 감압 접착제의 외부층은 특히, 14개 내지 25개의 탄소 원자 및 적어도 2 내지 4 이하의 이소 지수(iso index)를 갖는 일차 알코올 잔기를 지닌 아크릴 에스테르를 포함한다. 여기에 기술된 생성물이 UV선을 이용하여 가교된다는 단점 이외에, 로드(load) 하에서, 초기에 양호한 습윤화가 악화되고 이에 따라 탈습윤화(dewetting)가 일어난다는 것이 발견되었다.
WO 2014/081 623 A2는 마찬가지로 자동차 피니시에 매우 우수한 접합 강도를 갖는 UV-가교된, 다층 접착제 어셈블리 테이프를 기술하고 있다. 이는 감압 접착제의 외층에 코모노머로서 2-프로필헵틸 아크릴레이트(PHA)를 사용함으로써 달성되며, 기술된 바람직한 코모노머 조성물은 PHA와 에틸렌계 불포화 기를 지닌 또 다른 코모노머의 혼합물을 포함한다. 후자의 코모노머는 특히 분지형, 사이클릭 또는 방향족 알코올 성분을 갖는 (메트)아크릴레이트, 예를 들어, 이소보르닐 아크릴레이트(IBOA), 예를 들어, 높은 유리전이온도 및 바이사이클릭 라디칼을 지닌 아크릴산 에스테르이다.
US 2011/0244230 A1는 특히 적합하고(conforming), 불균일한 기판에 대한 접합에 매우 적합한 아크릴레이트-기반 포움 접착 테이프를 기술하고 있다. 그러나, 기술된 접착 테이프는 UV 조사에 의해 가교됨으로써, 따라 형성되는 가교 구배가 비교적 불량한 습윤화 거동을 야기한다.
EP 2 226 372 A1호에는 8 내지 15 중량%의 아크릴산 농도를 갖는 폴리아크릴레이트를 포함하고 선형 대 분지형 아크릴 에스테르가 1:6 내지 10:1 질량 분율의 범위인 것을 특징으로 하는 열가교된 감압 접착제가 기판되어 있다. 그럼에도 불구하고, 기판 상에 개개 최대 박리 접착력에 대한 박리 접착력의 증가로 인하여, 접착제에 의해 나타난 습윤화는 너무 느리다.
본 발명의 목적은 강력한 감압 접착제, 특히 강력하게 접합하는 양면 감압 접착 테이프를 특정하는 것이다. 감압 접착제는 높은 수준의 접착력을 발달시키면서 상이한 표면 에너지를 갖는 표면, 예로 금속, 플라스틱 표면, 예를 들어, PP, PE, 폴리카보네이트, 및 또한 자동차 피니시를 빠르게 습윤화시켜야 한다. 또한, 감압 접착제 및 이를 사용하여 생성된 접합은 상승된 온도에서도 높은 전단 강도, 열과 습도 결합에 대해 높은 저항성, 그리고 동적 하중 하에서의 높은 접합 강도(이는 특히 저온에서)를 나타내야 한다. 끝으로, 접합에 대해 오래 지속되는 기계적 하중이 표면으로부터 접착 테이프의 탈습윤화를 야기하지 않아야 한다.
상기 목적의 달성은 감압 접착제의 기본 성분으로서 실질적으로, 단일 분지형 및 비분지형 알코올 성분을 갖는 모노머의 혼합물을 기반으로 하는 폴리(메트)아크릴레이트를 사용하는 방안에 기초로 한 것이다.
본 발명의 제1의 일반적인 대상은 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 50 중량% 이상의, 하기 모노머 조성물로부터 유도될 수 있는 적어도 하나의 폴리머 A를 포함하는 감압 접착제이다:
a1) 55 내지 75 중량%의, -60℃ 이하의 호모폴리머 유리전이온도 및 분지형 일차 알코올을 기초로 하고 1의 이소 지수(iso index)를 갖는 알코올 성분을 갖는 적어도 하나의 (메트)아크릴산 에스테르;
a2) 20 내지 40 중량%의, 선형 C1-C18 알코올을 기초로 한 알코올 성분을 갖는 적어도 하나의 (메트)아크릴산 에스테르;
a3) 5 내지 15 중량%의 아크릴산.
도 1은 본 발명의 구체예를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 구체예를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 구체예를 나타낸다.
본 발명의 감압 접착제는 특히 저에너지 표면의 빠른 습윤화 및 접합 시에 지속되는 기계적 하중 하에서도 높은 탈습윤화 저항성, 및 또한 우수한 그 밖의 기술적 접착 성질에 대해 주목할 만하다.
감압 접착제(PSA)는 본 발명에 따르면, 일반적으로 통상적인 것으로서 특히 실온에서 영구적으로 점착성이고 또한 접착성인 물질로서 이해된다. 감압 접착제의 특징은 압력에 의해 기판에 적용되고 거기서 접착 상태를 유지할 수 있는 것인데, 여기서 이러한 압력에 대한 노출의 기간 또는 적용될 압력의 추가의 규정은 없다. 일부 경우에, 감압 접착제의 정확한 성질, 온도, 대기 습도, 및 기판에 따라, 잠시 동안의 가벼운 접촉을 넘지 않는 단기간의 최소 압력에 대한 노출이 접착 효과를 달성하기에 충분하지만, 다른 경우에서는 고압에 대한 장기간의 노출이 또한 필수적일 수 있다.
감압 접착제는 영구적인 점착성 및 접착성을 야기시키는 특정의 특유 점탄성 성질을 갖는다. 이러한 접착제의 특징은 이러한 것들이 기계적으로 변형될 때 점성 흐름 과정이 있고, 또한 탄성 회복력이 발달한다는 것이다. 두 과정은 감압 접착제의 정확한 조성, 구조 및 가교도 뿐만 아니라 변형 속도 및 기간, 및 온도에 따라 이들의 개개의 비율의 측면에서 서로 특정 관계를 갖는다.
비례 점성 흐름은 접착력의 달성을 위해 필요하다. 비교적 높은 이동도를 지니는 거대분자에 의해서 야기되는 점성 성분만이 접합이 이루어져야 하는 기판 상에 효과적인 습윤화 및 효과적인 흐름을 가능하게 한다. 고점성 흐름 성분은 높은 점착성(또한 표면 점착성(surface stickiness)으로 지칭됨)을 야기하고, 이에 의해서 또한 흔히 높은 박리 접착력을 야기한다. 고도로 가교된 시스템, 결정질 폴리머 또는 유리-유사 고형화를 나타내는 폴리머는 유동가능한 성분이 결여되어 있고, 이에 따라 일반적으로 점착성이 결여되어 있거나, 점착성을 단지 최소한 조금 갖고 있다.
비례 탄성 회복력은 응집력 달성을 위해 필요하다. 비례 탄성 회복력은, 예를 들어, 매우 긴 사슬 및 고도로 얽혀있는 거대분자에 의해서, 그리고 또한 물리적으로 또는 화학적으로 가교된 거대분자에 의해서 유발되며, 접착제 접합에 작용하는 힘의 전달을 가능하게 한다. 비례 탄성 회복력의 결과로서, 접착제 접합은 예를 들어 오래 지속되는 전단 하중 형태로 그 위에 작용하는 오래 지속되는 하중을 충분한 정도로, 그리고 비교적 장기간 동안 견뎌낼 수 있다.
탄성 및 점성의 정도, 및 또한 이러한 성분의 서로에 대한 비율의 보다 정밀한 설명 및 정량화를 위하여, 저장 탄성률(G') 및 손실 탄성률(G")의 변수가 이용되며, 동적 기계적 분석(Dynamic Mechanical Analysis: DMA)에 의해 측정될 수 있다. G'는 물질의 탄성 성분의 척도이고, G"는 물질의 점성 성분의 척도이다. 이러한 변수 둘 모두는 변형 주파수 및 온도에 좌우된다.
변수는 유동계(rheometer)의 도움으로 측정될 수 있다. 그러한 경우에, 예를 들어, 검사하려는 물질은 플레이트(plate)/플레이트 배열에서 사인곡선으로(sinusoidally) 진동하는 전단 응력에 노출된다. 전단 응력 제어로 작동되는 기기의 경우에, 변형율은 시간의 함수로서 측정되고, 전단 응력의 도입에 대한 이러한 변형율의 시간 오프셋(time offset)이 측정된다. 이러한 시간 오프셋은 위상각(δ)이라 지칭된다.
저장 탄성률(G')은 다음과 같이 정의된다: G'=(τ/γ) · cos(δ)(τ=전단 응력, γ= 변형율, δ= 위상각 = 전단 응력 벡터와 변형율 벡터 사이의 위상 변이). 손실 탄성률(G")의 정의는 다음과 같다: G"=(τ/γ) · sin(δ)(τ=전단 응력, γ= 변형율, δ= 위상각 = 전단 응력 벡터와 변형율 벡터 사이의 위상 변이).
조성물은 일반적으로 감압식 접착제인 것으로 여겨지고, 본 발명의 의미 내에서 실온(본원에서 23℃로 규정됨)인 경우, 100 내지 101rad/sec의 변형 주파수 범위에서 G'는 적어도 부분적으로 103 내지 107Pa 범위내에 있고, G"는 마찬가지로 적어도 부분적으로 이러한 범위 내에 있는 경우와 같이 정의된다. "부분적으로"는, 곡선 G'의 적어도 한 섹션(section)이 100 내지 101 rad/sec(경계값 포함)의 변형 주파수 (가로 좌표) 및 103 내지 107 Pa(경계값 포함)의 G' 값 범위(세로 좌표)에 의해 기술되는 범위 내에 있음을 의미한다. G"의 경우, 이것이 상응하게 적용된다.
용어 "(메트)아크릴산 에스테르"는 일반적인 견해에 따라 아크릴산 에스테르 및 메타크릴산 에스테르 둘 모두를 포함하는 것으로 이해된다. 명칭 "(메트)아크릴레이트"에 대해서도 유사한 언급이 적용된다.
이소 지수는 (메트)아크릴레이트 코모노머 내 알코올 라디칼의 분지화에 대한 척도 또는 이성질체 혼합물의 경우에는 평균값이고, 일차 알코올 내 메틸기 (-CH3)의 수에서 1을 뺀 것으로서 정의된다(참조 WO 2013/048945 A1). 이소 지수를 결정하기 위해, (메트)아크릴산 에스테르의 유리 알코올이 트리클로로아세틸 이소시아네이트와 반응하여 카바메이트를 형성하고, 하기 방정식 1에 따라 계산이 수행된다:
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분지화도(degree of branching)는 알코올 또는 알코올 혼합물의 1H-NMR 분광 분석에 의해 결정될 수 있다. 방정식 1에서 I(CH3)은 적분에 의해 결정되는 메틸 양성자 (0.70 내지 0.95 ppm의 범위에서 δ)의 절대 피크 면적을 나타내고, I(CH2-OR)는 유도체화된 알코올의 카바메이트(3.9 내지 4.5 ppm의 범위에서의 δ)에 대해 α-위치에 있는 메틸렌 양성자의 절대 피크 면적을 나타낸다. 이소 지수 1은 알코올 잔기가 정확히 하나의 분지점을 갖는다는 것을 의미한다. -60℃ 이하의 호모폴리머 유리 전이 온도 및 이소 지수 1을 갖는 분지형 일차 알코올을 기반으로 한 알코올 성분을 갖는 바람직한 (메트)아크릴산 에스테르는 예를 들어, 2-프로필헵틸 아크릴레이트(PHA) 및 이소데실 아크릴레이트이다.
본 발명의 PSA는 바람직하게는 양성자 수용체, 전자쌍 공여체 및 전자쌍 수용체의 부재 하에 적어도 하나의 에폭시사이클로헥실 유도체를 사용하여 열적으로 가교된다. 열가교는 접착제의 전체 층을 통해 유리한, 균질한 가교를 생성하는 반면, 방사선-가교된 접착제의 경우, 예를 들어, 가교 프로파일(crosslinking profile)이 접착제의 내부 쪽으로 가교 밀도가 감소하는 것으로 관찰된다. 균질하게 가교된 PSA 층은 접합에 하중이 가해지는 경우에 발생할 수 있는 것과 같은 응력에 대해 균일한 분포를 가능하게 한다. 점착성 및 응집성은 전체적으로 층에 대해 매우 정확하게 균형이 이루어질 수 있기 때문에 정확하게 예측가능한 특성 프로파일을 갖는 강건한 접합이 얻어질 수 있게 한다. 특히 바람직하게는, 본 발명의 PSA는 어떠한 가교 가속화제의 부재 하에 적어도 하나의 에폭시시클로헥실 유도체를 사용하여 열적으로 가교된다.
본 발명의 PSA는 바람직하게, 박리 접착력-증대 수지(peel adhesion-boosting resin)를 포함하지 않는다. PSA의 박리 접착력을 증대시키기 위해 일반적으로 첨가되는 수지는 예를 들어, 지방족 탄화수소 수지, 방향족 탄화수소 수지, 알킬 방향족 탄화수소 수지; 테르펜 수지, 테르펜-페놀성 수지; 로신, 특히, 수소화된, 비수소화된 및 불균화 로신; 작용성 탄화수소 수지, 및 천연 수지를 포함한다. 박리 접착력-증대 수지의 부재는 본 발명의 PSA의 응집 성질에 유익하며, 이는 본래 매우 연질이고, 적합하고(conforming), 높은 점착성을 나타낸다.
폴리머 A는 바람직하게는 적어도 500,000 g/mol, 더욱 바람직하게는 적어도 700,000 g/mol의 중량-평균 분자량 Mw을 갖는다. 유사하게 바람직하게는, 폴리머 A는 1,700,000 g/mol 이하의 중량-평균 분자량 Mw을 갖는다. 수-평균 분자량 Mn에 대한 중량-평균 분자량 Mw의 비로서 결정되는 다분산도(polydispersity) PD, 즉, 몰질량 분포의 폭이 폴리머 A에 대해, 바람직하게는 10 ≤ PD ≤ 100, 더욱 바람직하게는 20 ≤ PD ≤ 80이다.
일 구체예에서, 본 발명의 PSA는 하나 이상의 폴리머 A 및 하나 이상의 합성 고무의 블렌드를 포함한다. 합성 고무 또는 고무들은 바람직하게, 스티렌-부타디엔-스티렌 고무, 스티렌-이소프렌-스티렌 고무 및 상술된 고무의 수소화된 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 다른 대상은 발포 캐리어 및 본 발명의 PSA를 포함하는 접착 테이프이다. 발포 캐리어는 바람직하게는 신택틱 폴리머 포움을 포함한다. 용어 "신택틱 포움(syntactic foam)"은 그 공극이 중공 유리 비드, 중공 세라믹 비드 및/또는 중공 폴리머 비드에 의해 형성되는 특정 형태의 폐쇄된-쉘 포움을 기술한 것이다.
신택틱 폴리머 포움 층의 반대 면 상에는, 안정화 위해 및/또는 라이닝을 위해, 예를 들어, 라이너 또는 통상적인 필름 물질이 제공되고, 이에 따라 본 발명의 적어도 2층 접착 테이프를 포함하는 적어도 하나의 3층 시스템을 제공할 수 있다.
충분히 두꺼운 폴리머 포움 층의 경우라면, PSA 층으로부터 멀어 떨어져 접하고, 2-층 시스템에서는 노출되어 있는 폴리머 포움 층의 면은 또한 낮은 침투 깊이로 가교 과정에 의해 고도로 가교됨으로써 안정화될 수 있고, 이에 따라 포움 캐리어 층 부분만 고도로 가교되는 반면, 오히려 PSA 층 쪽으로 접하는 캐리어의 다른 면에 대해서는 원래 존재하는 점탄성 성질이 보유된다.
특히 바람직하게는, PSA 중 하나가 본 발명의 PSA인 발포 캐리어의 양면에 PSA가 배열된다. 더욱 특히, 본 발명의 PSA는 발포 캐리어의 양면에 배치된다. 이는 이러한 경우에 접착 테이프의 양면은 본 발명의 PSA의 유리한 기술적 접착 성질을 갖기 때문에 유리하다.
일 특정 구체예에서, 발포 캐리어의 양면에 PSA가 배치되는데, 두 PSA 모두는 동일한 농도의 동일한 첨가제, 더욱 특히 기능성 첨가제 및/또는 충전제를 함유한다. 유사하게, 두 PSA 모두는 기능성 첨가제 및/또는 충전제를 함유하지 않을 수도 있다. 하나의 특정 구체예에서, 발포 캐리어의 양면 상에 PSA, 더욱 특히 본 발명의 PSA가 배치되며, PSA는 화학적으로, 물리적으로, 및/또는 그 범위에서 동일하다. 더욱 특히, 두 PSA는 예를 들어, 편재하는 농도의 영역 내의 불순물로부터, 생산-관련 부정확성으로부터, 그리고 유사한 다른 근원으로부터 초래될 수 있는 종류의 사소한 불일치를 제외하고는 완전히 동일하다.
발포 캐리어는 바람직하게는 포움의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 50 중량%의, 고무, 더욱 특히, 천연 고무, 폴리우레탄, 폴리(메트)아크릴레이트 및 스티렌 블록 코폴리머, 및 언급된 폴리머의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 폴리머를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 발포 캐리어는 포움의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 50 중량%의 하나 이상의 폴리(메트)아크릴레이트를 함유한다.
특히 발포 캐리어는 포움의 총 중량을 기준으로 하여, 적어도 50 중량%의, 하기 모노머 조성물로 확인될 수 있는 적어도 하나의 폴리(메트)아크릴레이트 B를 함유한다:
b1) 65 내지 97 중량%의 에틸헥실 아크릴레이트 및/또는 부틸 아크릴레이트,
b2) 0 내지 30 중량%의 메틸아크릴레이트,
b3) 3 내지 15 중량%의 아크릴산.
발포 캐리어에 존재하는 폴리머 또는 폴리머, 더욱 바람직하게는 폴리머 B는 적어도 500,000 g/mol, 더욱 바람직하게는 적어도 700,000 g/mol의 중량-평균 분자량 Mw을 갖는다. 마찬가지로, 바람직하게, 발포 캐리어 중 폴리머는 1,700,000 g/mol 이하의 중량-평균 분자량 Mw을 갖는다. 수-평균 분자량 Mn에 대한 중량-평균 분자량 Mw의 비로서 결정되는 다분산도 PD, 즉, 몰질량 분포의 폭은 발포 캐리어에 존재하는 폴리머에 대해, 바람직하게는 10 ≤ PD ≤ 100, 더욱 바람직하게는 20 ≤ PD ≤ 80이다.
본 발명의 PSA에 함유된 폴리머 및 발포 캐리어에 함유된 것 둘 모두는 종래 기술에 따라, 바람직하게, 용액 중에서, 바람직하게, 자유 라디칼 중합에 의해 제조될 수 있다. 용융물로부터 임의적 후속 가공의 경우에, 용매는 중합 후에 제거된다(strip off).
발포 캐리어는 바람직하게, 용융물로부터 층에 형상화된다. 이러한 경우에, 발포된 층의 열가교가 바람직하게, 일어난다. 본 발명의 PSA는 또한, 용융물로부터 형상화될 수 있다. 그러나, 상기 층들이 통상적으로 단지 최대 100 ㎛의 층 두께로 형성된다는 것을 고려하여, 이러한 것은 또한, 용액으로부터 현저하게 코팅되고 그 후에 건조될 수 있다.
기술적 공정 측면에서, 매우 두꺼운 폴리머 층, 예를 들어, 발포 캐리어 층은 폴리머 용액 보다는 용융물(소위, 핫멜트)로부터 훨씬 더 효과적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리아크릴레이트와 같은 비정질 폴리머의 용융물의 정의와 관련하여, 본 발명은 문헌[F. R. Schwarzl, Polymermechanik: Struktur und mechanisches Verhalten von Polymeren [Polymer mechanics: Structure and mechanical behaviour of polymers], Springer Verlag, Berlin, 1990]에 제공된 기준을 사용하며, 이러한 문헌에 따르면, 점도는 약 η
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104 Pa·s의 규모를 지니며, 내부 감쇠(internal damping)는 ≥ 1의 tan δ 값에 이른다.
본 발명의 PSA 및 본 발명의 접착 테이프의 발포 캐리어의 폴리머 층들이 용융물로부터의 코팅에 의해 형성되는 경우에, 바람직한 열가교로부터 형성되는 문제가 발생한다. 한편으로, 후속 열가교를 개시하기 위하여, 열가교제는 코팅 전에 첨가되어야 하며, 다른 한편으로, 그러하 경우에, 가교제는 폴리머 용융물을 형성시키고 유지시키기 위해 고온에 노출된다. 조절된 가교의 개시 이전에도, 이는 폴리머의 조절되지 않은 가교(겔화로서 지칭됨)를 야기시킬 수 있다. 이러한 겔화를 가능한 한 저해하기 위해, 핫멜트 공정은 통상적으로, 매우 느리게 반응하는 가교제를 사용하고, 단지 이러한 것을 코팅 직전에 사용한다. 그럼에도 불구하고, 코팅 후 만족스러운 가교 결과를 달성하기 위해, 또한, "가속화제(accelerator)"로서 알려진 것이 종종 혼합된다.
용액으로부터 코팅되고, 또한 열 가교되어야 하는 폴리머 시스템의 경우, 가속화제의 사용은 합리적일 수 있고, 흔히 실시될 수 있다. 열 개시 가교 과정은 통상적으로 적용된 층으로부터 용매를 열적으로 제거하는 것, 즉, 조성물 층의 건조와 관련된다. 이러한 경우 용매를 지나치게 빨리 제거하는 것은 예를 들어, 너무 극단적인 건조 작업이 블리스터링(blistering)을 야기시키기 때문에 불량하게 형성되는 불균일하고 불균질한 층을 야기한다. 이 때문에, 건조는 바람직하게, 적당한 온도에서 수행된다. 그럼에도 충분히 신속하게 진행하는 효과적인 가교를 보장하기 위해, 가속화제가 또한 통상적으로 용매 시스템에 첨가될 수 있다.
이제, 용액으로부터 코팅은 흔히 형성되는 층의 두께가 매우 크지 않은 경우에 바람직하며, 이는 적용될 폴리머 용액의 증가된 점도(대체적으로 용매 비함유 용융물과 비교하여)와 관련된 유의한 문제들이 없다는 것을 의미한다.
본 발명에 따르면, 발포 캐리어 층은 바람직하게, 가속화제의 도움으로 가교된다. 가속화제 또는 가속화 효과를 지닌 그 밖의 물질로서, 특히 광자 수용체, 전자쌍 공여체(루이스 염기) 및/또는 전자쌍 수용체(루이스 산)가 사용된다. 가속화제는 본 발명에 따라 충분한 반응 속도를 보장함으로써 가교 반응을 지원하는 화합물 또는 화학약품이다. 이는 특히 촉매적으로(가교 반응의 활성화에 의해) 및/또는 가교될 가교제 물질 또는 거대분자 내 작용기가, 거대 분자를 서로 연결(브릿징, 네트워크 형성)시키거나 가교제 물질을 통해 다른 작용기에 연결시키는 것과 같은 방식으로 반응할 수 있는 작용기 또는 그 밖의 작용기로 변환됨으로써 달성된다.
가속화제 그 자체는 이러한 종류의 연결(linking) 반응에 관여하지 않지만(즉, 그 자체로 가교하지 않지만), 반응 생성물 또는 분획의 형태로 네트워크에 혼입되거나 그것에 결합될 수 있다. 이에 따라, 가속화제는 가교 반응의 반응 속도에서의 상당한 향상을 보장한다.
대조적으로, 가교제는 자신의 작용기를 통해 반응, 더욱 특히 첨가 또는 치환 반응에 관여할 수 있는 물질이며, 그러한 반응은 네트워크의 형성을 위한 브릿징을 야기시킨다. 예를 들어, 가속화제의 언급된 영향 하에서 또는 그 밖의 공정의 결과로서 - 가교 반응 동안에, 이후 가교될 폴리머의 거대분자들 간에 브릿징을 최종적으로 유도할 작용기로 변환되는 작용기가 추가적으로 존재할 수 있다.
선택된 반응 파라미터, 즉, 본 발명에 따르면, 특히 발포 캐리어 층의 폴리머의 처리 온도 미만의 온도를 감안할 때, 가교 반응은 가속화제의 부재 하에서는 진행되지 않거나, 불충분하게 속도로 진행될 것이다. 예를 들어, 폴리아크릴레이트에 대해 가교제로서 사용되는 많은 에폭사이드는 본래 비교적 느리게 반응하고, 이에 따라 가속화제 없이는 임의 만족할만한 가교 결과를 발생시키지 못한다.
양성자 공여체, 특히 카복실산 및/또는 카복실산기 및/또는 이의 양성자화된 유도체는 본 발명의 의미에서 가속화제로서 간주되지 않는다.
그러나, 본 발명의 PSA에서의 가속화제의 존재는 실제로 결점을 가질 수 있다. 예를 들어, 질소-함유 가속화제, 특히, 예를 들어, 아민은 예를 들어, 산화 공정의 결과로서 시간 경과에 따라 황색화시키는 경향이 있는데, 이는 이러한 종류의 가속화제 시스템이 특히 광학 목적을 위해 사용되는 투명 PSA 또는 다층 감압 접착 테이프에는 특히 덜 적합하다는 것을 의미한다.
염-유사이거나, 염을 형성하는 가속화제(특히 염기성 가속화제), 예를 들어, 예를 들어 상기 언급된 아민 또는 그 밖의 염화아연은, 염이 일반적으로 흡습성 성질을 지니기 때문에 수분 재흡수 용량이 증가된 생성물을 야기시킨다. 특히 열과 습도 결합에 대해 매우 높은 저항성을 가져야 하는 PSA에 대해, 의도된 사용 분야를 고려하면, 이러한 종류의 가속화제는 적합하지 않다.
이에 따라, 본 발명에 따르면, 그 목적은 PSA, 특히 가속화제의 혼합 없이 에폭시사이클로헥실 유도체와 공기 접촉하는 본 발명의 PSA의 열가교를 달성하는 것이다. 여기서 가속의 부재는 특히 외부적으로 첨가되는 가속화제(즉, 공중합되지 않고/거나 폴리머 뼈대로 혼입되지 않는 가속화제)와 관련되나, 본 발명의 PSA가 외부적으로 첨가되는 가속화제도 공중합되는 가속화제를 함유하지 않고, 특히, 가속화제가 전혀 존재하는 않는다.
폴리머 층, 여기서, 특히 본 발명의 PSA의 특성 및 이들의 물리적 성질(예를 들어, 점탄성, 응집성, 탄성 성분)은 가교의 성질 및 가교도를 통해 영향받을 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 PSA는 바람직하게, 적어도 하나의 에폭시사이클로헥실 유도체에 의해, 더욱 바람직하게, 적어도 하나의 에폭시사이클로헥실 카복실레이트에 의해, 특히, 적어도 (3,4-에폭시사이클로헥산)메틸 3,4-에폭시사이클로헥실카복실레이트(CAS 2386-87-0)에 의해 가교된다.
에폭시사이클로헥실 유도체는 가교되는 PSA에, 각 경우에 가교되는 폴리머의 총량을 기준으로 하여, 바람직하게, 최대 0.4 중량%, 매우 바람직하게, 최대 0.3 중량%의 총량으로 존재한다. 폴리머 100 중량부 당 0.3 중량부 초과의 가교제 양과 관련하여, 박리 접착력으로부터의 감손이 가능성이 높으며, 습윤화의 급격한 악화가 존재한다. 특히 바람직한 가교제 양은 예를 들어, 각 경우에 가교되는 폴리머의 총량을 기준으로 하여, 0.12 내지 0.30 중량%의 범위, 보다 특히, 0.15 내지 0.25 중량% 범위에 있다.
발포 캐리어는 또한, 바람직하게, 열적으로 가교되어, 상기 층의 매우 균질한 형성을 야기시킨다. 특히 바람직하게, 발포 캐리어는 적어도 하나의 글리시딜 에테르에 의해, 보다 특히, 적어도 하나의 폴리글리시딜 에테르에 의해, 더욱 바람직하게, 적어도 펜타에리스리톨 테트라글리시딜 에테르(CAS 3126-63-4)에 의해 열적으로 가교된다. 발포 캐리어의 가교는 가속화제로서, 바람직하게, 아민, 더욱 바람직하게, 이소포론디아민(CAS 2855-13-2)과 조합하여 일어난다. 가료를 위한 발포 캐리어 층에서의 가교제의 총 분율은 각 경우에 가교될 폴리머의 총량을 기준으로 하여 바람직하게, 최대 1.0 중량%, 더욱 바람직하게, 최대 0.8 중량%이다. 가교제의 바람직한 양은 예를 들어, 각 경우에 가교될 폴리머의 총량을 기준으로 하여 0.05 내지 0.6, 보다 특히, 0.10 내지 0.5 중량%의 범위에 있다.
가속화제는 각 경우에 가교될 폴리머의 총량을 기준으로 하여 바람직하게, 0.1 내지 1.5 중량%, 더욱 바람직하게, 0.15 내지 1.2 중량%의 양으로 존재한다.
특히, 3층 또는 다층 구성의 경우에, 발포 캐리어 내 아민 가속화제의 존재는 중요하지 않은데, 그 이유는 이러한 경우, 캐리어 층이 예를 들어, 대기 산소와 같은 산화 물질의 영향으로부터 외부 접착제 및/또는 PSA 층에 의해 대부분 차폐되기 때문이다.
발포 캐리어 및 PSA 층 또는 두 층 모두의 열 가교는 예를 들어, PSA가 아직 가교되지 않은 발포 캐리어 상으로 코팅되는 경우에, 또는 층들이 특정 공정으로 함께 성형되는 경우에 동시에 수행될 수 있다.
그러나, 개별 층들은 또한, 예를 들어 PSA가 캐리어 층이 이미 열적으로 가교된 후에 캐리어 층상으로 코팅되고, 이후 열적으로 가교되는 경우에, 또는 PSA가 상이한 위치에서 성형되고 열적으로 가교되고 (예를 들어, 이형 물질과 같은 임시 캐리어 상에서), 이후 이미 가교된 발포 캐리어 층 상으로 라미네이팅되는 경우에 별도의 공정에서 열적으로 가교될 수 있다. 특히, 이를 위하여, 예를 들어, 코로나 처리 및/또는 플라즈마 처리 및/또는 반응성 코로나 처리 및/또는 반응성 플라즈마 처리(가스, 예를 들어, 질소, 산소, 불소 및/또는 기타의 사용)에 의해, 및/또는 화염 처리에 의해 발포 캐리어 및/또는 PSA(들)의 화학적 및/또는 물리적 전처리를 수행하는 것이 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 양면, 더욱 특히 3층, 접착 테이프는 EP 05 792 143 A1에서 3층 및 다층 시스템에 대해 언급된 바와 같이 생산될 수 있다. 또한, 상기 문헌에서 기술된 생산 및 코팅 방법이 본 명세서의 접착 테이프에 대해 유사하게 사용될 수 있으며; 이에 따라 EP 05 792 143 A1의 개시 내용은 명확하게 본 개시 내용에 포함되며, EP 05 792 143 A1의 생성물 구성의 설명도 동일하게 적용된다.
발포 캐리어를 생성시키기 위해 마이크로벌룬으로 발포시키는 것은 특히 유리하게, EP 2 414 143 A1 및 DE 10 2009 015 233 A1에 기술된 공정에 따라 달성된다.
발포 캐리어는 바람직하게는 압축 하중 하에 흐름 거동("크리핑(creeping)"으로서도 지칭됨)을 나타내는 매우 고점도의 액체로서 간주된다. 이러한 의미에서 점탄성 조성물은 바람직하게는 단순히 중력의 힘, 즉 고유의 중량으로부터의 하중 하에서, 다소 서서히 흐르고, 특히 기판로 흘러 들어가거나, 기판을 습윤화시키는 능력을 갖는다. 그러나, 적어도 이 효과는 외부 압력 노출 하에서 발생한다. 예를 들어, 기판 상으로 접착 테이프를 압착함에 의한 압력의 증가가 이러한 거동을 크게 가속화시킬 수 있다.
상기 기술된 바람직한 발포 캐리어의 의미에서 점탄성 물질은 힘에 대해 느린 노출 하에서, 그 위에 작용하는 힘을 완화시키는 능력을 추가로 갖는다. 따라서 점탄성 물질은 또한 적어도 부분적으로 가역적 일 수 있는 진동 및/또는 변형으로 힘을 소산시킬 수 있으며, 따라서 작용력을 "완충(buffering)"할 수 있고, 바람직하게는 작용력에 의한 기계적 파괴를 피할 수 있지만, 적어도 그러한 파괴를 줄이거나, 그 밖에 적어도 파괴의 개시 시간을 지연시킬 수 있다. 매우 빠른 작용력의 경우, 점탄성 물질은 통상적으로 탄성 거동, 즉 완전히 가역적인 변형의 거동을 나타내며, 물질의 탄성을 초과하는 힘은 균열을 야기할 수 있다
이와는 대조적으로, 탄성 물질은 힘에 대한 느린 노출에서도 기술된 탄성 거동을 나타낸다. 탄성 거동은 근본적으로 습윤화에 악영향을 미친다. 따라서, 본 발명의 PSA는 명백하게 탄성 거동에도 불구하고, 빠른 힘 하중 하에서 전체적으로 점탄성 거동을 나타내는 경향이 있고, 특히 오랜 시간 규모 동안 유체와 같이 보다 점성적으로 거동하는 경향이 있고, 이에 따라 따라서 최적의, 그리고, 특히 빠른 습윤화를 야기하는 경향이 있어서 유리하다.
발포 캐리어는 바람직하게, 중공 폴리머 비드, 중질 폴리머 비드, 중공 유리 비드, 중질 유리 비드, 중공 세라믹 비드, 중질 세라믹 비드, 및 중질 탄소 비드(탄소 마이크로벌룬)로 이루어진 군으로부터 선택된, 적어도 하나의 발포제를 포함한다. 특히 바람직하게, 발포 캐리어는 적어도 일부 팽창된 중공 폴리머 미세구조물, 보다 특히, 열 및/또는 다른 에너지의 공급 시에 이의 바닥 상태로부터 팽창할 수 있는 그러한 폴리머 중공 미세구조물, 예를 들어, 쉘이 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트, PVDC 또는 폴리스티렌과 같은 열가소성 물질로 제조되는 가스-충전된 및/또는 액체-충전된 폴리머 비드를 포함한다. 본 발명의 PSA는 또한, 이러한 부류의 발포제를 포함할 수 있다.
발포 캐리어는 바람직하게, 실리카, 더욱 바람직하게, 디메틸디클로로실란으로 표면-개질된 침강 실리카를 포함한다. 이는, 캐리어 층의 열 전단 강도를 조절하고 보다 특히 이를 증가시키기 위해 사용될 수 있기 때문에 유리하다. 또한, 실리카는 투명한 캐리어를 위해 현저하게 사용될 수 있다. 실리카는 바람직하게, 발포 캐리어에, 발포 캐리어에 존재하는 모든 폴리머 전체를 기초로 하여 최대 15 중량%로 존재한다. 본 발명의 PSA는 또한, 실리카를 포함할 수 있다.
본 발명의 발포 캐리어 및/또는 PSA, 보다 특히, 본 발명의 PSA는, 바람직하게, 적어도 하나의 가소제를 포함한다. 가소제는 바람직하게, (메트)아크릴레이트 올리고머, 프탈레이트, 사이클로헥산-디카복실산 에스테르(예를 들어, Hexamoll® DINCH, BASF, CAS 166412-78-8), 수용성 가소제, 가소화 수지, 포스페이트(예를 들어, Levagard® DMPP, Lanxess, CAS 18755-43-6) 및 폴리포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 접착 테이프, 특히, 양면 테이프는 일반적으로 그리고 상술된 구체예에서 일련의 장점들을 갖는다:
바람직한 열 가교의 결과로서, 접착 테이프는 그 층을 통해 가교 프로파일을 갖지 않는다. 화학 방사선 (자외선, 전자 빔)에 의해 가교된 점탄성 층 및 또한 PSA 층은 각각의 가교된 층을 통해 가교 프로파일을 갖는다. 열적으로 가교된 접착제 층은 이러한 특징을 나타내지 않는데, 그 이유는 열은 층 내로 균일하게 침투할 수 있기 때문이다.
에폭시사이클로헥실 유도체에 의해 열가교되는 본 발명의 PSA는 다른 가교제에 의해 가교된 시스템 보다 더욱 높은 박리 접착력을 갖는다. 이러한 발견은 본 발명의 접착 테이프에 대해 매우 중요하다. 폴리아크릴레이트-기반 발포 캐리어가 사용되는 경우에 그리고 적어도 한면 상에 열가교되는 본 발명의 PSA, 특히 에폭시사이클로헥실 유도체가 제공되는 경우에, 이러한 테이프 상의 박리 접착력 뿐만 아니라 습윤화 거동은,
- 탄성 폴리머 캐리어 상의 상응하는 PSA를 지니거나,
- 동일한, 바람직하게, 점탄성 캐리어를 지니나 상이한 PSA를 지니며, 심지어 이중 하나는 그 자체로 현저히 보다 점착성인 시스템에 보다 더욱 양호하다.
본 발명의 접착 테이프의 박리 접착력은 외부 PSA에 의해서 뿐만 아니라, 마찬가지로, 발포 캐리어에 의해 영향을 받는데, 이는 시스템이 전체적으로, 우수한 접착 성질에 대해 중요함을 의미한다. 이에 따라, 본 발명의 접착 테이프를 기초로 하는 개념은 바람직하게, 그 자체가(다시 말해서, 예를 들어, 캐리어로서 탄성 필름 기재를 가짐) 강한 감압 접착제가 아닌 PSA 층을 갖는 점탄성, 비교적 연질의 포움 층의 조합을 포함한다. 이는 두 개의 층의 상호작용에 의해 개선되는 PSA 층의 측면 상에 접착 거동을 야기시켜, 그 자체가 그 자체로 또는 탄성 캐리어 상에 보다 높은 감압 접착성을 갖는 PSA의 경우에서 보다 현저하게 더욱 양호한 박리 접착력 및 습윤 거동을 야기시킨다.
본 발명과 관련하여, 이러한 응집성 폴리머 층과 접하는 포움 층을 제공함으로써, 매우 높은 박리 접착력 수준을 갖는 빠른 습윤화 접착 테이프를 위한 PSA로서 본래 비교적 낮은 점착성을 갖는 응집성 PSA를 취득하는데 성공하였다.
박리 접착력이 오로지 외부 PSA에 의해 결정되는 경우에, 종종 접착성과 응집성 간의 필연적인 절충이 존재한다(본 명세서의 도입부 참조). 본 발명에 따르면, 개별적으로 최적화될 수 있는, 두 개의 상이한 층들의 성질들을 조절함으로써 우수한 전체 성질을 얻는 것이 성공적으로 달성되었다. 스틸 상 및 또한 특히, 비극성 자동차 피니시 상의 본 발명의 접착 테이프의 박리 접착력은 바람직하게, 12시간 후, 더욱 바람직하게, 8시간 후에 본 발명의 PSA의 측면 상에 적어도 40 N/cm 이상이다. 특히 바람직하게, 이러한 박리 접착력은 실제로 측정 가능하지 않은데, 왜냐하면, 50 N/cm 초과의 힘이 신택틱(syntactic) 폴리머 포움의 요망되는 응집성 분할을 야기시키기 때문이다. 또한, 본 발명의 접착 테이프는 고온에서(예를 들어, 약 70℃에서) 긴 유지력 시간을 지닌다.
본 발명의 접착 테이프의 개선된 취급 또는 저장을 위하여, 이러한 것들에는 한면에 또는 그밖에 양면 상에 예를 들어, 실리콘, 필름, 실리콘처리된 필름 또는 페이퍼, 표면-처리된 필름 또는 페이퍼, 등을 포함하는 이형 물질, 다시 말해서, 소위 라이너가 제공될 수 있다.
지금까지 기술된 층 이외에, 본 발명의 접착 테이프는 추가 층을 포함할 수 있으며, 이에 따라, 이는 3개 초과의 층 순서를 갖는 다층 시스템이다. 이러한 경우에, 발포 캐리어 층에 본 발명의 PSA 층이 바람직하게 직접적으로, 또는 적어도 부분적으로 제공되는 것이 특히 유리한데, 왜냐하면, 그러한 경우에, 상술된 기술적 접착제 장점이 실현되기 때문이다.
본 발명의 접착 테이프의 특징은 이러한 것이 또한 매우 높은 박리 접착력을 지니는 매우 두꺼운 제품으로서 제조될 수 있다는 것이다. 이러한 제품은 예를 들어, 빌딩 분야에, 자동차 산업에, 또는 불균일(unevennesses) 또는 공동을 보완해야 하는 접착성 접합을 위한 적용을 발견한다.
발포 캐리어 층의 양호한 완화 거동 때문에, 본 발명의 접착 테이프는 기계적 응력, 충격, 등과 같은 힘을 흡수하기 위해 그리고 이의 에너지를 소멸시키는데 적합하다. 이에 따라, 본 발명의 접착 테이프는 예를 들어, 전자 분야, 등에서 깨지기 쉬운 물품의 접합에서와 같이, 충격-감쇠 및/또는 진동-감쇠 효과가 요구되는 곳에 매우 적합하다. 상이한 열팽창 계수를 갖는 물질들이 서로 접합되는 경우에, 본 발명의 접착 테이프를 배치시키는 것이 특히 유리한데, 왜냐하면, 본 발명의 접착 테이프가 이의 완화 능력 인하여, 상호접합된 물품 또는 표면의 상이한 팽창 거동으로부터 형성되는 응력을 소멸시킬 수 있기 때문이다. 다른 한편으로, 상호접합된 물품의 팽창 거동이 매우 어려운 경우에, 통상적인 접착 테이프는 흔히 나빠지는 경향이 있으며, 즉, 접합 부위의 약화 또는 심지어 파괴가 존재한다.
본 발명의 접착 테이프는 수 마이크로미터 내지 수백 마이크로미터의 통상적인 접착 테이프 두께, 또는 그밖에 특히 유리하게 300 ㎛ 초과, 예를 들어, 500 ㎛ 이상, 1000 ㎛ 이상, 1500 ㎛ 이상, 2000 ㎛ 이상 또는 그밖에 3000 ㎛ 이상의 두께로 형성될 수 있다. 심지어 더욱 두꺼운 생성물이 또한 실현화될 수 있다.
본 발명의 접착 테이프의 경우에, 발포 캐리어는 바람직하게, 300 내지 2500 ㎛, 더욱 바람직하게, 400 내지 2400 ㎛의 층 두께를 가지며, 적어도 하나의 PSA는 40 내지 150 ㎛, 바람직하게, 50 내지 100 ㎛의 층 두께를 갖는다.
본 발명의 접착 테이프는 또한 무극성 자동차 표면 상의 장식 트림(trim), 엠블럼(emblem) 및 범퍼의 접합 및 고정에 특히 적합하다. 필요에 따라, 이들 표면은 또한 접합 강도를 더욱 더 증가시키기 위해 접합 전에 프라이머로 처리될 수 있다.
본 발명의 접착 테이프에 이상적으로 적용되는 추가 적용 분야는 건물의 건설 또는 확장, 건물의 설비 및 건축 부문(내부 및/또는 외부 둘 모두); DIY 부문, 모델 구축(model construction), 가구 제작, 조선 및 항공기 건설; 예를 들어 백색 가전, 황색 가전, 및 그리고 높은 열적 안정성을 고려한 적색 가전을 포함하는 소비자 가전을 위한, 그리고 또한 도로 신호 등의 교통 안전을 위한 전자 및 전기 산업 분야이다.
실험 섹션
측정 방법:
고형물 함량(방법 A1):
고형물 함량은 폴리머 용액 중 비증발성 구성성분의 분율의 척도(measure)이다. 이는 용액을 계량한 다음, 건조 캐비넷(drying cabinet)에서 120℃에서 2시간 동안 증발성 분획을 증발시키고 잔류물을 재계량하여 중량에 의해 측정된다.
K 값( 피켄트쉐어(Fikentscher)에 따름)(방법 A2):
K 값은 고-폴리머(high-polymer) 화합물의 평균 분자 크기의 척도이다. 측정을 위해, 1 퍼센트 농도(1 g/100 ml)의 톨루엔성 폴리머 용액을 제조하고, 보겔-오사그(Vogel-Ossag) 점도계를 이용하여 이들의 동적 점도(kinematic viscosity)를 결정하였다. 톨루엔의 점도에 대한 표준화 후, 상대 점도를 얻고, 이는 피켄트쉐어 방법에 따라 K 값을 계산하는데 사용될 수 있다[Polymer 1967,8, 381 ff.].
겔 투과 크로마토그래피 GPC (방법 A3):
본 명세서에서 중량-평균 분자량 Mw 및 다분산도 PD에 대한 수치는 겔 투과 크로마토그래피에 의한 측정과 관련된다. 측정은 청칭 여과(clarifying filtration)로 처리된 100 ㎕의 샘플에 대해 이루어진다(샘플 농도 4 g/ℓ). 사용된 용리액은 0.1 부피%의 트리플루오로아세트산을 함유한 테트라하이드로푸란이다. 상기 측정은 25℃에서 일어난다. 사용된 예비 컬럼은 PSS-SDV 컬럼, 5μ, 103 Å, ID 8.0 mm×50 mm이다. 분리는 컬럼 PSS-SDV, 5μ, 103 Å 및 또한 105 Å 및 106 Å을 이용하여 수행되며, 각각은 ID 8.0 mm×300 mm를 지닌다(폴리머 스탠다즈 서비스(Polymer Standards Service)로부터의 컬럼; 쇼덱스(Shodex) RI71 시차 굴절계에 의해 검출). 유량은 분당 1.0 ml이다. 보정은 PMMA 표준물에 대해 이루어진다(폴리메틸 메타크릴레이트 보정).
코트중량 ( coatweight ) 및 층 두께로부터의 밀도 측정(방법 A4):
코팅된 자가-접착제 조성물의 단위 부피당 중량 또는 밀도(ρ)는 개개의 층 두께에 대한 단위 면적 당 중량의 비율을 통해 측정된다:
Figure 112017034852082-pat00003
MA = 코트중량/단위 면적 당 중량(라이너 중량 제외), [kg/m²]
d = 층 두께(라이너 두께 제외), [m]
이 방법은 또한 조정되지 않은 밀도를 제공한다.
이러한 밀도 측정은 다층 생성물을 포함하여 최종 생성물의 전체 밀도를 측정하는데 특히 적합하다.
180°박리 접착력(peel adhesion) 시험(방법 H1):
폴리에스테르에 대한 층으로서 적용된 20 mm의 폭의 PSA 스트립(strip)을 미리 아세톤으로 2회 그리고 이소프로판올로 1회 세척한 스틸판(steel plate)에 적용하였다. 감압 접착제 스트립을 2 kg의 추에 상응하는 압력을 가하여 기판 상에 2회 압착시켰다. 이후, 접착 테이프를 300 mm/min의 속도로 그리고 180°의 각도로 기판으로부터 즉시 제거하였다. 모든 측정은 실온에서 실시하였다.
결과를 N/cm로 보고하고, 3회 측정으로부터 평균 내었다.
고정력 (holding power)(방법 H2):
폭이 13 mm이고 길이가 20 mm 초과(예를 들어, 30 mm)인 접착 테이프의 스트립을, 아세톤으로 3회 그리고 이소프로판올로 1회 세정된 매끄러운 스틸 표면에 적용시켰다. 접합 면적은 20 mm×13 mm(길이×폭)이었고, 접착 테이프는 시험 판 위로 돌출시켰다(예를 들어, 상기 언급된 30 mm 길이에 따라 10 mm 만큼). 이후, 접착 테이프를 스틸 지지체 위로 2 kg의 추에 상응하는 압력을 가하면서 4회 압착하였다. 이러한 샘플을 접착 테이프의 돌출 단부가 아래를 향하도록 수직으로 매달았다.
실온에서, 예를 들어 1 kg(10 N)의 추를 접착 테이프의 돌출 단부에 고정시켰으며; 개개의 중량이 실시예에 제공된다. 측정을 표준 조건(23℃ 및 55%의 대기 습도) 하에 그리고 가열 캐비넷에서 70℃에서 수행하였다.
측정된 고정력(접착 테이프가 기판으로부터 완전히 탈착되는데 걸리는 시간; 측정은 10,000분 후에 중단됨)은 분 단위로 보고되며, 3회 측정의 평균값에 상응한다.
마이크로전단 시험(방법 H3):
이 시험은 온도 하중(temperature load) 하에 접착 테이프에 대한 전단 강도의 가속화 시험(accelerated testing)을 위해 사용된다.
마이크로전단 시험을 위한 측정 샘플 제조:
개개 샘플 시편으로부터 절단된 접착 테이프(길이 약 50 mm, 폭 10 mm)를, 스틸판이 접착 테이프를 지나 좌우로 돌출되고 접착 테이프가 상단 에지에서 2 mm까지 시험판을 지나 돌출하도록, 아세톤으로 세정된 스틸 시험판에 접착시켰다. 샘플의 접합 면적은 높이 × 폭=13 mm × 10 mm였다. 접합 부위를 이후에 2 kg 스틸 롤러 및 10 m/분의 속도로 6회 롤링하였다. 접착 테이프를 이동 센서(travel sensor)에 대한 지지체로서 제공되는 안정한 접착제 스트립으로 플러싱(flushing)하여 강화시켰다. 이 샘플을 시험 판에 의해 수직으로 매달았다.
마이크로전단 시험:
측정을 위한 샘플 시편을 하단부에서 1000 g 추로 로딩(loading)시켰다. 시험 온도는 40℃이며, 시험 시간은 30분(15분의 로딩 및 15분의 언로딩(unloading))이었다. 일정 온도에서 소정 시험 시간 후에 전단 이동(shear travel)을 최대값["max"; 15분의 로딩의 결과로서 최대 전단 이동], 및 최소값["min"; 언로딩하고 15분 후의 전단 이동("잔류 편향(residual deflection)"); 언로딩 시에 완화(relaxation)의 결과로서 뒷쪽으로 이동함] 둘 모두로서 ㎛의 결과로 보고하였다. 마찬가지로, 탄성 성분을 %로 보고하였다("elast"; 탄성 성분 =(max-min)×100/max].
스틸(steel)에 대한 90°박리 접착력 - 개방 및 라이닝된 면(방법 M1):
23℃ +/- 1℃ 온도 및 50% +/- 5% 상대 대기 습도의 시험 조건 하에서 스틸에 대한 박리 접착력을 측정하였다. 시편을 20 mm의 폭으로 절단하고, 스틸판에 접착시켰다. 측정 전, 스틸판을 세정하고 컨디셔닝하였다. 이는 판을 먼저 아세톤으로 닦아낸(wiping) 후, 공기 중에서 5분 동안 방치시켜 용매를 증발되게 하였다.
3층 어셈블리:
이후, 시험 기판의 반대쪽 3층 어셈플리의 면을 50 ㎛의 알루미늄 호일로 라이닝하여 측정 과정에서 샘플이 신장(stretching)되는 것을 방지하였다. 이후, 시험 시편을 스틸 기판 상에 롤링시켰다. 이를 위해, 10 m/min의 롤링 속도로 2 kg 롤러를 사용하여 테이프 위를 5회 이상 동안 앞 뒤로 롤링하였다. 롤링 직후, 스틸판을, 90°의 각도의 수직 상향으로 시편이 벗겨질 수 있는 특수 마운트(mount)에 삽입하였다. 박리 접착력의 측정을 Zwick로부터의 인장 시험기를 사용하여 수행하였다. 라이닝된 면을 스틸판에 적용하는 경우, 3층 어셈블리의 개방 면을 먼저 50 ㎛의 알루미늄 호일에 라미네이팅(laminating)하고, 이후 이형 물질을 제거하고, 어셈블리를 스틸판에 부착시키고, 유사하게 롤링시키고, 측정하였다.
개방된 면 및 라이닝된 면 둘 모두에 대한 측정된 결과를 N/cm로 보고하고, 3회 측정으로부터 평균 내었다.
23 ㎛ PET 필름 상의 시편:
단면 시험 시편을 스틸 기판에 적용한 후, 10 m/min의 롤링 속도로 2 kg 롤러를 사용하여 아래로 5회 압착하였다. 롤링 직후, 스틸판을, 90°의 각도의 수직 상향으로 시편이 벗겨질 수 있는 특수 마운트에 삽입하였다. 박리 접착력을 Zwick로부터의 인장 시험기를 사용하여 측정하였다. 결과를 N/cm로 보고하고, 3회의 측정으로부터 평균 내었다.
고정력 - 개방 면 및 라이닝된 면(방법 M2):
23℃ +/- 1℃ 온도 및 50% +/- 5% 상대 대기 습도의 시험 조건 하에서 시편을 제조를 수행하였다. 시험 시편을 13 mm의 폭으로 절단하고, 스틸판에 접착시켰다. 접합 면적은 20 mm × 13 mm (길이 × 폭)이었다. 측정 전, 스틸판을 세정하고 컨디셔닝하였다. 이는 판을 먼저 아세톤으로 닦아낸 후, 공기 중에서 5분 동안 방치시켜 용매를 증발되게 하였다. 접합이 수행된 후, 개방 면을 50 ㎛의 알루미늄 호일로 보강하고, 2 kg 롤러로 어셈블리 위로 앞뒤로 2회 통과시켰다. 이후, 벨트 루프(belt loop)를 3층 어셈블리의 돌출 단부 상에 배치하였다. 이후 시스템을 적합한 장치에 매달고, 예를 들어 1 kg(10 N)의 추로 로딩시켰으며, 추는 각각의 실시예에 제시된다. 현수 장치(suspension apparatus)는 추가 179°+/- 1°의 각도로 샘플을 로딩되게 하는 타입이었다. 이는 3-층 어셈블리가 판의 하부 에지로부터 박리될 수 없게 하였다. 측정된 고정력, 즉, 샘플의 현수와 이의 낙하 사이의 시간이 분으로 보고되고, 이는 3회의 측정으로부터의 평균 값에 상응한다. 라이닝된 면을 측정하기 위해, 개방 면을 먼저 50 ㎛의 알루미늄 호일로 보강한 후, 이형 물질을 제거하고, 시편을 상기 설명과 유사하게 시험 판에 부착시켰다. 측정을 표준 조건(23℃, 55% 습도) 하에서 수행하였다.
강성 기판으로의 스텝 습윤화 (step wetting) 시험/ 강성 강성 웨트 -아웃( rigid rigid wet-out) 시험(방법 M3, 도 1, 도 2a(위에서 본 모습) 및 도 2b (아래서 본 모습)):
시편의 제조가 23℃ +/- 1℃ 온도 및 50% +/- 5% 상대 대기 습도의 시험 조건 하에서 이루어졌다. 측정 전에, 폴리카보네이트 판(1, 도 1)을 세정하고 컨디셔닝하였다. 이는 판을 먼저 이소프로판올로 닦아낸 후, 공기 중에서 5분 동안 방치시켜 용매를 증발되게 함으로써 이루어졌다. 시험 시편(2, 도 1 및 도 2a)을 20 mm의 폭으로 절단하고, 중앙으로 폴리카보네이트 판에 부착시키고, 롤러를 사용하여 앞뒤로 5회 롤링 다운시켰다. 롤러의 중량은 시험 시편을 2 kg/cm로 가압하도록 시편의 폭에 맞게 조정하였으며; 이에 따라 20 mm 폭에 대해, 4 kg 롤러를 사용하였다. 시험 시편이 판을 잘 습윤화시키도록 주의를 기울였다. 이후, 접합된 시편을 추가의 처리 전에 접착 테이프의 이완을 보장하기 위해 23℃ +/- 1℃ 온도 및 50% +/- 5% 상대 대기 습도의 시험 조건 하에 24시간 동안 저장하였다.
추가의 폴리카보네이트 판(3, 도 1 및 도 2a)에 규정된 높이와 20 mm의 규정된 간격(5, 도 2a)을 갖는 접착제가 도포된 스텝(4, 도 1)이 제공된 후, 상기 기술된 방법에 따라 세정하고 컨디셔닝하였다. 20 ㎛ 및 100 ㎛의 높이를 갖는 스텝을 사용하였으며, 참조로서, 스텝 없는 시편을 측정하였다. 이에 결합된 스텝을 지닌 기판(3, 하층)을 스텝이 위쪽으로 향하게 하면서 고체 기판 상에 배치하였으며, 시험 시편이 제공된 기판 (1)를 가능한 한 가압하지 않고 서서히 그리고 균일하게 스텝 위로 배치함으로써(강성-강성 적용), 접착 테이프를 스텝 사이 캐비티(6, 도 1 및 도 2b) 내로 능동적으로 가압하지 않았다. 이후, 어셈블링된 판을 규정된 중량을 갖는 롤러로 1회 균일하게 롤링다운시켰다. 롤러의 가압 속도는 약 2.4 m/min로 일정하였다.
초기 습윤화를 결정하기 위해, 스텝(스텝 높이 0 cm)은 사용하지 않았고 1 kg 롤러를 사용하였다. 스텝 시험을 위해, 100 ㎛의 스텝 높이 및 4 kg 롤러를 사용하였다. 두 경우 모두, 3회 측정을 수행하였다. 상이한 접착 테이프를 비교하는 경우, 테이프들은 동일 두께를 갖도록 보장되었다.
두 시험 모두에 대해, 각 경우에, 롤러 적용 후, 이미지 처리 소프트웨어에 의한 회색 단계 분석(grey stage analysis)을 통해 습윤 영역을 연속적으로 정량화하기 위해 포토 박스(photo box)에서 고해상도 및 규정된 밝기로 스텝(4) 사이의 모든 영역의 사진을 촬영하였다. 이것은 이미지 분석에 의해, 더욱 구체적으로 오츠(Otsu) 분석을 사용하는 자동 임계값을 통해 수행되었다. 전달된 데이터는 시간의 함수로서 습윤화된 영역의 분율[%]이다. 유사하게 [%]로 탈습윤화가 그 차이로부터 계산된다.
사용된 상업적으로 입수가능한 화학물질:
Figure 112017034852082-pat00004
I. 감압 접착제 PA1 내지 PA7의 제조
출발 폴리머의 제조가 이하에서 기술된다. 조사된 폴리머는 용액 중에서 자유 라디칼 중합을 통해 통상적으로 제조되었다.
폴리아크릴레이트 PSA 1 (PA1):
라디칼 중합에 통상적인 300 L 반응기에 11.0 kg의 아크릴산, 27.0 kg의 부틸 아크릴레이트(BA), 62.0 kg의 2-프로필헵틸 아크릴레이트(PHA) 및 72.4 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)을 충전하였다. 교반하면서 질소 가스를 45분 동안 반응기로 통과시킨 후, 반응기를 58℃로 가열하고, 50 g의 Vazo® 67을 첨가하였다. 이어서, 외부 가열 조를 75℃로 가열하고, 이 외부 온도에서 일정하게 반응을 수행하였다. 1시간의 반응 시간 후, 추가 50 g의 Vazo® 67을 첨가하였다. 3시간 후, 20 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)로 희석하고, 6시간 후, 10.0 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)로 희석하였다. 잔류하는 개시제를 감소시키기 위해, 0.15 kg 부분의 Perkadox® 16를 5.5시간 후에 첨가하고, 7시간 후에 다시 첨가하였다. 24시간 후, 반응을 중단시키고, 배치를 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 폴리아크릴레이트를 가교제 Uvacure® 1500와 블렌딩시키고, 아세톤으로 고형물 함량이 30%이도록 희석하였고, 이후에, 실리콘처리된 이형 필름(50 ㎛ 폴리에스테르) 상에 또는 23 ㎛ 두께의 에칭된 PET 필름 상에 용액으로부터 코팅하였다(코팅 속도 2.5 m/min, 건조 터널 15 m, 온도 구역 1: 40℃, 구역: 70℃, 구역 3: 95℃, 구역 4: 105℃). 코트중량은 50 g/㎡이다. GPC에 의한 몰 질량(방법 A3): Mn = 25,000 g/mol; Mw = 1,010,000 g/mol. K 값: 50.3.
폴리아크릴레이트 PSA 1(PA2):
라디칼 중합에 통상적인 300 L 반응기에 11.0 kg의 아크릴산, 27.0 kg의 부틸 아크릴레이트(BA), 62.0 kg의 이소데실 아크릴레이트(IDA) 및 72.4 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)을 충전하였다. 교반하면서 질소 가스를 45분 동안 반응기로 통과시킨 후, 반응기를 58℃로 가열하고, 50 g의 Vazo® 67을 첨가하였다. 이어서, 외부 가열 조를 75℃로 가열하고, 이 외부 온도에서 일정하게 반응을 수행하였다. 1시간의 반응 시간 후, 추가 50 g의 Vazo® 67을 첨가하였다. 3시간 후, 20 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)로 희석하고, 6시간 후, 10.0 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)로 희석하였다. 잔류하는 개시제를 감소시키기 위해, 0.15 kg 부분의 Perkadox® 16를 5.5시간 후에 첨가하고, 7시간 후에 다시 첨가하였다. 24시간 후, 반응을 중단시키고, 배치를 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 폴리아크릴레이트를 가교제 Uvacure® 1500와 블렌딩시키고, 아세톤으로 고형물 함량이 30%이도록 희석하였고, 이후에, PA1와 유사하게 코팅하고 건조시켰다. 코트중량은 50 g/㎡이었다. GPC에 의한 몰 질량(방법 A3): Mn = 31,400 g/mol; Mw = 961,000 g/mol. K 값: 49.4.
폴리아크릴레이트 PSA 3 (PA3):
라디칼 중합에 통상적인 100 L 유리 반응기에 4.0 kg의 아크릴산, 12.0 kg의 BA, 24.0 kg의 PHA 및 26.7 kg의 아세톤/벤진 60/95(1:1)을 충전하였다. 교반하면서 질소 가스를 45분 동안 반응기로 통과시킨 후, 반응기를 58℃로 가열하고, 30 g의 AIBN을 첨가하였다. 이어서, 외부 가열 조를 75℃로 가열하고, 이 외부 온도에서 일정하게 반응을 수행하였다. 1시간의 반응 시간 후, 추가 30 g의 AIBN을 첨가하였다. 4시간 후 및 8시간 후에 희석하였으며, 각각의 경우에 10 kg의 아세톤/벤진 60/95(1:1) 혼합물을 사용하였다. 잔류하는 개시제를 감소시키기 위해, 90g 부분의 Perkadox® 16를 8시간 후에 첨가하고, 10시간 후에 다시 첨가하였다. 24시간 후, 반응을 중단시키고, 배치를 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 폴리아크릴레이트를 가교제 Uvacure® 1500와 블렌딩시키고, 아세톤으로 고형물 함량이 30%이도록 희석하였고, 이후에, PA1와 유사하게 코팅하고 건조시켰다. 코트중량은 50 g/㎡이었다. GPC에 의한 몰 질량(방법 A3): Mn = 24,500 g/mol; Mw = 871,000 g/mol. K 값: 48.2.
폴리아크릴레이트 PSA 4 (PA4):
라디칼 중합에 통상적인 100 L 유리 반응기에 3.2 kg의 아크릴산, 8.0 kg의 BA, 28.8 kg의 IDA 및 26.7 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)을 충전하였다. 교반하면서 질소 가스를 45분 동안 반응기로 통과시킨 후, 반응기를 58℃로 가열하고, 30 g의 Vazo® 67을 첨가하였다. 이어서, 외부 가열 조를 75℃로 가열하고, 이 외부 온도에서 일정하게 반응을 수행하였다. 1시간의 반응 시간 후, 추가 30 g의 Vazo® 67을 첨가하였다. 4시간 후 및 8시간 후에 희석하였으며, 각각의 경우에 10.0 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6) 혼합물을 사용하였다. 잔류하는 개시제를 감소시키기 위해, 90g 부분의 Perkadox® 16를 8시간 후에 첨가하고, 10시간 후에 다시 첨가하였다. 24시간 후, 반응을 중단시키고, 배치를 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 폴리아크릴레이트를 가교제 Uvacure® 1500와 블렌딩시키고, 아세톤으로 고형물 함량이 30%가 되도록 희석하였고, 이후에, PA1와 유사하게 코팅하고 건조시켰다. 코트중량은 50 g/㎡이었다. GPC에 의한 몰 질량(방법 A3): Mn = 35,000 g/mol; Mw = 1,020,000 g/mol. K 값: 52.9.
비교예 - 폴리아크릴레이트 PSA 5(PA5, 이소 지수가 1이고 Tg > -60℃인 모노머 EHA ):
라디칼 중합에 통상적인 100 L 유리 반응기에 4.0 kg의 아크릴산, 12.0 kg의 BA, 24.0 kg의 EHA 및 26.7 kg의 아세톤/벤진 60/95(1:1)을 충전하였다. 교반하면서 질소 가스를 45분 동안 반응기로 통과시킨 후, 반응기를 58℃로 가열하고, 30 g의 AIBN을 첨가하였다. 이어서, 외부 가열 조를 75℃로 가열하고, 이 외부 온도에서 일정하게 반응을 수행하였다. 1시간의 반응 시간 후, 추가 30 g의 AIBN을 첨가하였다. 4시간 후 및 8시간 후에 희석하였으며, 각각의 경우에 10 kg의 아세톤/벤진 60/95(1:1) 혼합물을 사용하였다. 잔류하는 개시제를 감소시키기 위해, 90g 부분의 Perkadox® 16를 8시간 후에 첨가하고, 10시간 후에 다시 첨가하였다. 24시간 후, 반응을 중단시키고, 배치를 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 폴리아크릴레이트를 가교제 Uvacure® 1500와 블렌딩시키고, 아세톤으로 고형물 함량이 30%가 되도록 희석하였고, 이후에, PA1와 유사하게 코팅하고 건조시켰다. 코트중량은 50 g/㎡이었다. GPC에 의한 몰 질량(방법 A3): Mn = 26,800 g/mol; Mw = 809,000 g/mol. K 값: 46.3.
비교예 - 폴리아크릴레이트 PSA 6 (PA6, 모노머 PHA 및 IBOA (환형 모노머)):
라디칼 중합에 통상적인 100 L 유리 반응기에 2.4 kg의 아크릴산, 12.0 kg의 이소보르닐 아크릴레이트(IBOA), 25.6 kg의 PHA 및 26.7 kg의 아세톤/벤진 60/95(1:1)을 충전하였다. 교반하면서 질소 가스를 45분 동안 반응기로 통과시킨 후, 반응기를 58℃로 가열하고, 30 g의 AIBN을 첨가하였다. 이어서, 외부 가열 조를 75℃로 가열하고, 이 외부 온도에서 일정하게 반응을 수행하였다. 1시간의 반응 시간 후, 추가 30 g의 AIBN을 첨가하였다. 4시간 후 및 8시간 후에 희석하였으며, 각각의 경우에 10 kg의 아세톤/벤진 60/95(1:1) 혼합물을 사용하였다. 잔류하는 개시제를 감소시키기 위해, 90 g 부분의 비스(4-3차-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트를 8시간 후에 첨가하고, 10시간 후에 다시 첨가하였다. 24시간 후, 반응을 중단시키고, 배치를 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 폴리아크릴레이트를 가교제 Uvacure® 1500와 블렌딩시키고, 아세톤으로 고형물 함량이 30%가 되도록 희석하였고, 이후에, PA1와 유사하게 코팅하고 건조시켰다. 코트중량은 50 g/㎡이었다. GPC에 의한 몰 질량(방법 A3): Mn = 24,800 g/mol; Mw = 980,000 g/mol. K 값: 50.1.
비교예 - 폴리아크릴레이트 PSA 7(PA7, 이소 지수가 3.1이고 Tg < -60℃인 모노머 iC17A ):
라디칼 중합에 통상적인 100 L 유리 반응기에 11.0 kg의 아크릴산, 27.0 kg의 BA, 62.0 kg의 헵타데카닐 아크릴레이트(iC17A) 및 72.4 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)을 충전하였다. 교반하면서 질소 가스를 45분 동안 반응기로 통과시킨 후, 반응기를 58℃로 가열하고, 50 g의 Vazo® 67을 첨가하였다. 이어서, 외부 가열 조를 75℃로 가열하고, 이 외부 온도에서 일정하게 반응을 수행하였다. 1시간의 반응 시간 후, 추가 50 g의 Vazo® 67을 첨가하였다. 3 시간 후, 20 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)로 희석하고, 6시간 후, 10.0 kg의 아세톤/이소프로판올(94:6)로 희석하였다. 잔류하는 개시제를 감소시키기 위해, 0.15 kg 부분의 Perkadox® 16을 5.5시간 후에 첨가하고, 7시간 후에 다시 첨가하였다. 24시간 후 반응을 중단시키고, 배치를 실온으로 냉각시켰다. 이어서, 폴리아크릴레이트를 가교제 Uvacure® 1500와 블렌딩시키고, 아세톤으로 고형물 함량이 30%가 되도록 희석하였고, 이후에, PA1와 유사하게 코팅하고 건조시켰다. 코트중량은 50 g/㎡이었다. (코팅 속도 2.5 m/min, 건조 터널 15 m, 온도 구역 1: 40℃, 구역 2: 70℃, 구역 3: 95℃, 구역 4: 105℃) 코트중량은 50 g/㎡이었다. GPC에 의한 몰 질량(방법 A3): Mn = 27,000 g/mol; Mw = 990,000 g/mol. K 값: 50.1.
PSA의 접착제의 기술적 성질들의 측정을 위하여, 우선 실시예에 기술된 접착제 PA1 내지 접착제 PA7을, 폴리아크릴레이트 포움 캐리어(foam carrier) 없이 그리고 가교제 Uvacure® 1500와 함께, 그리고, 하나의 비교예에서, 글리시딜-작용화된 가교제(Erisys GA-240)와 함께 시험하였다. 표 1의 결과로부터, 본 발명의 PSA PA1-PA4의 실시예 B1-B5 및 비교 PSA PA5-PA7의 비교예 VB6-VB9의 둘 모두의 경우에서, 접착제가 매우 응집성을 나타내고 스틸(steel) 상에 중간 정도의 박리 접착력을 갖는다는 것을 나타낸다. 글리시딜 아민에 의한 PSA PA1(실시예 5)의 가교는 마찬가지로 양호한 결과를 나타낸다.
표 1: 실시예 B1-B5 및 비교예 VB6-VB10 - PSA의 기술적 접착제 데이타
Figure 112017034852082-pat00005
II. 폴리아크릴레이트 포움 VT에 대한, 그리고 PSA 테이프 실시예 MT1 내지 MT15에 대한 출발 폴리머의 제조
하기에는 출발 물질의 제조가 기술되며, 이는 통상적으로 용액 중의 자유 라디칼 중합을 통해 제조되었다.
베이스 폴리머 P
라디칼 중합에 통상적인 반응기에 30 kg의 EHA, 67 kg의 BA, 3 kg의 아크릴산 및 66 kg의 아세톤/이소프로판올(96:4)를 충전하였다. 질소 가스를 교반과 함께 반응기에 45분 동안 통과시킨 후, 반응기를 58℃로 가열하고, 50 g의 Vazo® 67을 첨가하였다. 이후, 외부 가열 조를 75℃로 가열하고, 이 외부 온도에서 일정하게 반응을 수행하였다. 1시간 후, 추가 50 g의 Vazo® 67을 첨가하고, 4시간 후, 배치를 20 kg의 아세톤/이소프로판올 혼합물(96:4)로 희석하였다. 5시간 후, 그리고 다시 7시간 후, 150 g의 Perkadox® 16으로 매시간 재개시한 후, 23 kg의 아세톤/이소프로판올 혼합물(96:4)로 희석하였다. 22시간의 반응 시간 후, 반응을 중단하고, 배치를 실온으로 냉각시켰다. 폴리아크릴레이트는 75.1의 K 값, 50.2%의 고형물 함량, 및 GPC에 의해 측정하는 경우 Mn = 91,900 g/mol 및 Mw = 1,480,000 g/mol의 평균 분자량을 가졌다.
공정 1: 핫멜트 PSA의 농축/제조:
베이스 폴리머 P에서 단축 압출기(농축 압출기, Berstorff GmbH(Germany))에 의해 용매를 매우 많이 제거하였다(≤ 0.3 중량%의 잔여 용매 함량). 베이스 폴리머의 농축에 대한 파라미터를 다음과 같았다: 스크류 속도는 150 rpm이고, 모터 전류는 15 A이며, 58.0 kg 액체/h의 처리율이 실현되었다. 농축을 위해, 진공이 3개의 상이한 돔(dome)에 가해졌다. 감소된 압력은 각각 20 mbar 내지 300 mbar였다. 농축된 핫멜트의 배출 온도는 대략 115℃였다. 이 농축 단계 후 고형물 함량은 99.8%였다.
공정 2: 열 가교를 위한 가교제 -가속화제 시스템과의 블렌딩 , 및 코팅으로 본 발명의 접착 테이프의 제조:
발포(foaming)를 도 3의 도시에 상응하는 실험 유닛에서 수행하였다. 베이스 폴리머 P를 공급 압출기(1)에서 공정 1에 의해 용융시키고, 이를 폴리머 용융물로서 가열가능한 호스(11)를 거쳐 ENTEX (Bochum)로부터의 유성 롤러 압출기(2)(PRE)로 이동시켰다. 사용된 PRE는 특히, 서로 독립적으로 가열가능한 4개의 모듈, 즉, T1, T2, T3, T4를 가졌다. 계량 포트(22)를 통해, 예를 들어, 컬러 페이스트와 같은 추가의 첨가제 또는 충전제를 공급하는 것이 가능하였다. 포인트(23)에서, 가교제를 첨가하였다. 모든 성분을 혼합하여 균질한 폴리머 용융물을 형성시켰다.
용융물 펌프(24a) 및 가열가능한 호스(24b)에 의해, 폴리머 용융물을 트윈-스크류 압출기(3)(BERSTORFF로부터)(공급 위치(33))로 전달하였다. 위치(34)에서, 가속화제 성분을 첨가하였다. 이어서, 전체 혼합물에서 175 mbar의 압력으로 진공 돔(V)에서 모든 가스 내포물을 제거하였다. 진공 구역 다운스트림에서, 블리스터(B)가 스크류 상에 위치되어 있었는데, 이는 이어지는 세그먼트(S)에 압력이 형성되게 하였다. 압출기 속도 및 융융물 펌프(37a)의 적절한 제어를 통해, 8 bar 초과의 압력을 블리스터(B)와 용융물 펌프(37a) 사이의 세그먼트(S)에서 형성시켰다. 계량 지점(35)에서, 마이크로벌룬 혼합물(실험 시리즈에 대해 제시된 상세 사항에 따라 분산 보조제에 내재된 마이크로벌룬)을 첨가하고, 혼합 요소에 의해 예비 혼합물(premix)로 균질하게 혼입하였다. 형성된 용융물 혼합물을 다이(5)로 옮겼다.
다이(5)에서 벗어난 후, 다시 말해서, 압력 강하 후, 혼입된 마이크로벌룬에서 팽창이 진행되었고, 압력 강하는 폴리머 조성물의 낮은 전단 냉각을 야기하였다. 이것이 발포 캐리어 물질을 생성하였다. 이 캐리어 물질을 이후 양면을 하기에서 언급되는 PSA로 코팅하였으며, 각면은 제거된 후 다시 사용될 수 있는 이형 물질 (공정 중 라이너) 상에 제공되었다. 형성된 3층 어셈블리를 롤 캘린더(4)에 의해 웹(web)으로 성형시켰다.
성형된 폴리아크릴레이트 포움에 대한 실시예 B1-B10으로부터의 PSA의 고정을 향상시키기 위해서, PSA 뿐만 아니라 포움을 코로나(VITAPHONE로부터의 코로나 유닛(Denmark), 70 W·min/m²)에 의해 전처리하였다. 3-층 어셈블리의 생성 후, 상기 처리는 폴리아크릴레이트 포움 캐리어 층에 대한 개선된 화학적 부착을 생성하였다.
코팅 유닛을 통한 이동시 벨트 속도는 30 m/min이었다.
롤 닙(roll nip)의 다운스트림에서, 이형 물질을 제거하고, 완성된 3-층 생성물을 남아 있는 제2의 이형 물질로 감았다.
표 2: 폴리아크릴레이트 포움 VT
Figure 112017034852082-pat00006
양면 코트중량 50 g/m²을 갖는 본 발명의 PSA와 함께 폴리아크릴레이트 발포 캐리어 VT를 포함하는 본 발명의 접착 테이프의 실시예 B1-B10, 및 마찬가지로 양면 코트중량 50 g/m²인 본 발명이 아닌 PSA와 함께 폴리아크릴레이트 발포 캐리어 VT를 포함하는 비교예 VB7-VB10이 하기에 구체적으로 제시된다.
표 3: 전체 두께가 1000 ㎛인 폴리아크릴레이트 포움 캐리어 VT를 포함하는 3층 PSA 테이프 MT1-MT10의 스틸 및 PE에 대한 박리 접착력 및 또한 박리 증가(peel increase)
Figure 112017034852082-pat00007
표 3에서 박리 접착력 측정으로부터, 본 발명의 PSA 테이프 MT1 내지 MT6이 스틸에 훨씬 더 빠르게 접착하고, 이의 최대 박리 접착력을 보유하고/거나 이와 함께, 폴리아크릴레이트 포움 캐리어의 분할이 더욱 빠르게 일어난다는 것이 명백해진다. 예를 들어, 실시예 MT9에서 PSA VB9가 현저하며, 뿐만 아니라, 본 발명에서 사용되는 모노머 PHA는 선형 모노머 대신에 높은 Tg를 갖는 환형 아크릴레이트를 사용한다. 본원에서, 폴리머가 기판에 접착하는데 훨씬 더 긴 시간이 소요된다는 것을 발견하였다. 추가적으로, PSA VB10이 현저한데, 폴리아크릴레이트 포움 캐리어와 조합한 이의 스틸 상의 박리 접착력은 심지어 3일 후에도 훨씬 낮다. 후자의 실시예를 제외하고, 모든 PSA 테이프는 PE 상에 유사한 박리 접착력을 갖는다. 또한, 가교제의 효과는 실시예 MT5에서 입증되었다. 에폭시사이클로헥실-작용화된 가교제 보다 글리시딜-작용화된 가교제의 사용이 보다 느린 박리 증가를 야기시킨다.
표 4는 3일의 접착 시간 후에 상이한 저-에너지 자동차 피니시(finish) UreGloss, CeramiClear5 (CC5) 및 VW2K 상의 박리 접착력을 나열한 것이다.
표 4: 총 두께가 1000 ㎛인 폴리아크릴레이트 포움 캐리어 VT를 포함하는 3층 PSA 테이프 MT1 내지 MT10의 저-에너지 피니시 상의 박리 접착력
Figure 112017034852082-pat00008
여기에서, 또한, 비교하여, 본 발명의 PSA를 포함하는 PSA 테이프가 보다 양호한 결과를 제공한다는 것을 나타낸다.
표 5: 총 두께가 1000 ㎛인 폴리아크릴레이트 포움 캐리어 VT를 포함하는 3층 PSA 테이프 MT1 내지 MT10의 강성 강성 웨트-아웃 시험(Rigid Rigid Wet-out Test)
Figure 112017034852082-pat00009
본 발명의 PSA 테이프와 비교예 간의 차이는 강성 강성 웨트-아웃 시험에서 가장 명확하다. 스텝 없는 결합의 경우, 습윤화는 모든 실시예에서 매우 양호하며, 이는, 100 ㎛의 스텝 높이를 사용할 때, 순간 습윤화(instantaneous wetting)가 본 발명의 PSA MT1 내지 MT6을 사용할 때에만 양호하다는 것을 나타낸다. 본원에서 또한, 모노머, 특히, 실시예 MT9에서의 환형 아크릴레이트 및 또한 가교제(MT5)의 효과가 명확하게 입증된다. 또한, 여기에서 3일 후 습윤화와 순간 습윤화의 차이로서 보고되는 탈습윤화(차이가 작을수록, 탈습윤화가 낮다)가 마찬가지로 최소한 본 발명의 실시예의 경우에서 일어남을 나타낸다.

Claims (12)

  1. 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 50 중량% 이상의, 하기 모노머 조성물로부터 유도될 수 있는 하나 이상의 폴리머 A를 포함하는 감압 접착제:
    a1) 55 내지 75 중량%의, -60℃ 이하의 호모폴리머 유리전이온도를 갖고 분지형 일차 알코올을 기초로 하고 1의 이소 지수(iso index)를 갖는 하나 이상의 (메트)아크릴산 에스테르;
    a2) 20 내지 40 중량%의 부틸 아크릴레이트;
    a3) 5 내지 15 중량%의 아크릴산.
  2. 제1항에 있어서, 감압 접착제가 하나 이상의 에폭시사이클로헥실 유도체에 의해 열적으로 가교됨을 특징으로 하는, 감압 접착제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 감압 접착제가 박리 접착력-증대 수지(peel adhesion-boosting resin)를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 감압 접착제.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리머 A가 500,000 g/mol 이상의 중량-평균 분자량 Mw를 갖는 것을 특징으로 하는, 감압 접착제.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리머 A가 1,700,000 g/mol 이하의 중량-평균 분자량 Mw를 갖는 것을 특징으로 하는, 감압 접착제.
  6. 발포 캐리어(foamed carrier), 및 제1항 또는 제2항에 따른 감압 접착제를 포함하는, 접착 테이프.
  7. 제6항에 있어서, 발포 캐리어가 신택틱 폴리머 포움(syntactic polymer foam)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 접착 테이프.
  8. 제7항에 있어서, 신택틱 폴리머 포움이 포움의 총 중량을 기준으로 하여 50 중량% 이상의 하나 이상의 폴리(메트)아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 접착 테이프.
  9. 제6항에 있어서, 감압 접착제가 발포 캐리어의 하나 이상의 면에 라미네이팅됨을 특징으로 하는, 접착 테이프.
  10. 제6항에 있어서, 발포 캐리어가 포움의 총 중량을 기준으로 하여, 50 중량% 이상의, 하기 모노머 조성물로 확인될 수 있는 폴리(메트)아크릴레이트 B를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는, 접착 테이프:
    b1) 65 내지 97 중량%의 에틸헥실 아크릴레이트 및/또는 부틸 아크릴레이트,
    b2) 0 내지 30 중량%의 메틸 아크릴레이트,
    b3) 3 내지 15 중량%의 아크릴산.
  11. 제6항에 있어서, 발포 캐리어가 열적으로 가교됨을 특징으로 하는, 접착 테이프.
  12. 제6항에 있어서, 발포 캐리어의 양면 상에 상기 감압 접착제가 존재함을 특징으로 하는, 접착 테이프.
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