KR20040030548A - 구조적 접합 테이프 및 이를 포함하는 물품 - Google Patents

구조적 접합 테이프 및 이를 포함하는 물품 Download PDF

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KR20040030548A KR10-2003-7012513A KR20037012513A KR20040030548A KR 20040030548 A KR20040030548 A KR 20040030548A KR 20037012513 A KR20037012513 A KR 20037012513A KR 20040030548 A KR20040030548 A KR 20040030548A
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Abstract

본 발명은, 구조적 접합 테이프 및 이러한 테이프의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 구조적 접합 테이프로 함께 접합된 하나 이상의 구성 요소를 포함하는 제조 물품에 관한 것이다.

Description

구조적 접합 테이프 및 이를 포함하는 물품{STRUCTURAL BONDING TAPES AND ARTICLES CONTAINING THE SAME}
구조적 접합 테이프는 하나 이상의 기재를 서로 접합시키는 데에 유용하다. 일반적으로, 소정 길이의 구조적 접합 테이프 또는 다이 절단 테이프 조각이 롤로부터 옮겨지며, 손가락 압력을 사용하여 제1 기재로 부착된다. 이어서, 제2 기재를 구조적 접합 테이프의 노출 표면과 접촉시키고, 일정 시간 동안 제2 기재에 열 및 압력을 인가하고, 이어서 접합된 기재들을 냉각시킨다. 그 결과물이 접합 물품이다.
다수의 구조적 접합 테이프는, (1) 열-경화성 구조적 접합 테이프, 및 (2) 자외선(UV) 활성형 구조적 접합 테이프 또는 자외선 경화-개시성[ultraviolet light cure-initiatable(UVi)] 구조적 접합 테이프의 두 그룹 중 하나의 그룹에 속한다. 분류명에 의해 암시되듯이, 열-경화성 구조적 접합 테이프는 테이프의 접착 조성물의 경화에 열을 필요로 한다. UVi 구조적 접합 테이프는 UV광에 노출될 경우 경화하기 시작하며, 경화에 열을 필요로 하지는 않는 접착 조성물을 포함한다. 열은 UVi 구조적 접합 테이프의 경화 속도를 가속화하는 데에 사용될 수 있다.
종래의 UVi 구조적 접합 테이프의 다수의 접착 조성 제제(composition formulation)에서는 테이프의 취급 특성 및 성능에 있어서 결점이 있다. 이러한 결점은 테이프 롤로부터 옮겨지거나 이형지(release liner)를 하나 이상의 테이프 표면으로부터 제거할 경우 용인할 수 없는 신장 및/또는 파열과 같은 취급상의 문제점으로 이어지는 재료의 유연성 및 유동성을 포함한다. 또한, 종래의 UVi 구조적 접합 테이프의 다수의 접착 조성 제제는 너무 연성이고 신장 가능하여 상기 조성 제제는 테이프 재료를 먼저 냉각시키지 않고서는 다이 절단할 수 없다. 상기 테이프 조성 제제는, 심지어 냉각 후에 다이 절단 동안 "무용재 제거(weed removal)"를 허용하기에 충분한 점착체를 가질 수 없을 수 있다. 본원에서 사용되는 "무용재 제거"라는 용어는 테이프의 다이 절단 조각으로부터 잉여의 테이프재를 제거하는 공정을 나타낸다. 종래의 UVi 구조 테이프 제제를 사용할 경우 직면하는 무용재 제거에서의 어려움은 10 밀(mil) 이상의 테이프 두께에서 특히 명백하다. 일반적으로 10 밀 이상의 테이프 두께에서는, 종래의 UVi 테이프 제제는 무용재 제거에서의 문제점을 최소화하기 위하여 다이 절단 이전에 냉각되어야 한다.
또한, 종래의 UVi 구조적 접합 테이프 제제는 초저온(high cold) 유동 특성을 보유한다. 저온 유동은 저온에서 물질의 크리프 거동(creep behavior)을 측정한 것이다. 다수의 종래의 UVi 테이프재는 바람직하지 못한 초저온 유동 특성을 보유하는데, 이는 롤 권취 인장 및 스태킹 중량 하에서 현저한 물질 유동을 초래한다. 그 결과, 상기 재료들은 롤 및 다이 절단된 부품을 치수적으로 안정하게 유지하는 데에 저온(cold) 보관 및/또는 특수 포장을 필요로 한다.
또한, 종래의 구조적 접합 테이프의 다수의 접착 조성 제제는 접착 조성물을 경화시키는 데에 열을 필요로 한다. 접합 물품의 제조 공정에 있어서, 접합 물품은 접착 조성물의 경화를 위한 가열 단계, 및 접합 물품의 추가의 취급 및/또는 포장을 위한 냉각 단계를 받아야 한다. 가공 관점에서는, 가열 단계 없는 접합 물품 제조 공정이 매우 바람직하다.
당 업계에서 필요한 것은, 예외적인 저온(cold) 유동 특성 및 취급성을 보유하여 테이프가 특수 포장 또는 저온 보관을 필요로 하지 않는 구조적 접합 테이프이다. 또한 당 업계에서 필요한 것은, 접착 조성물의 경화를 위하여 열을 필요로 하지 않는 접착 조성 제제로부터 형성되는 구조적 접합 테이프이다. 또한, 당 업계에서 필요한 것은, 테이프의 일 측면으로부터 테이프가 광-활성화되게 하는 테이프 구성을 갖는 UVi 구조적 접합 테이프이다.
본 발명은 구조적 접합 테이프 및 이러한 테이프의 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 구조적 접합 테이프와 함께 접합되는 하나 이상의 구성 요소를 포함하는 제조 물품에 관한 것이다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 추가로 설명된다.
도1은 본 발명의 예시적 구조적 접합 테이프의 단면도이다.
도2는 롤 배열의 본 발명의 예시적 구조적 접합 테이프의 단면도이다.
도3은 본 발명의 구조적 접합 테이프의 예시적 제조 방법의 개략도이다.
도4는 본 발명의 구조적 접합 테이프의 예시적 제조 방법의 개략도이다.
도5는 본 발명의 구조적 접합 테이프의 예시적 제조 방법의 개략도이다.
도6은 본 발명의 구조적 접합 테이프를 통하여 제2 기재에 접합되는 제1 기재의 단면도이다.
도7은 본 발명의 접합 물품의 예시적 제조 방법의 개략도이다.
본 발명은 개선된 저온 유동 특성, 및 예외적인 접착 특성을 갖는 신규한 구조적 접합 테이프의 발견에 의해 상기에 논의된 다소의 난제 및 문제점을 처리한다. 본 구조적 접합 테이프는 원하는 강도 및 접착 특성을 보유하는데, 이는 섬유 강화재 및 접착 조성물의 조합의 결과이다. 본 구조적 접합 테이프는, 테이프의 한 측면에서 광원에 테이프를 노출시킴으로써 광-활성화시킬 수 있다(즉, 광원에 노출시 경화가 개시됨). 또한, 본 구조적 접합 테이프는 경화를 위한 열을 필요로하지 않는다. 본 구조적 접합 테이프는 다수의 용도로, 특히 하나 이상의 기재를 함께 접합시키기 위한 접착제로 사용될 수 있다.
추가로 본 발명은 구조적 접합 테이프의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 구조적 접합 테이프는, 섬유 강화재를 접착 조성물에 적어도 부분적으로 매립함으로써 제조한다. 본 구조적 접합 테이프의 제조 방법은 접착 조성물 내에 섬유 강화재를 완전히 캡슐화하는 단계를 포함할 수 있다.
추가로 본 발명은, 하나 이상의 구조적 접합 테이프에 의해 서로에게 접합되는 2종 이상의 유사하거나 상이한 기재를 포함하는 제조 물품에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 본 제조 물품은 구조적 접합 테이프의 사용에 의해 제2 기재에 접합시킨 연마된 금속 기재를 포함한다.
추가로 본 발명은, 하나 이상의 기재에 접합시킨 구조적 접합 테이프를 포함하는 접합 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 본 방법은, 하나 이상의 구조적 접합 테이프에 의해 2종 이상의 유사하거나 상이한 기재를 서로에게 접합시키는 단계를 포함하는데, 여기에서, 하나 이상의 구조적 접합 테이프의 접착 조성물은 화학선 방사에 의해 활성화된다.
본 발명의 상기 및 기타 특징은 하기에 개시된 실시예의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위의 검토 후에 명백해질 것이다.
본 발명은 개선된 저온 유동 특성 및 취급성과, 예외적인 접착 특성을 갖는 신규한 구조적 접합 테이프에 관한 것이다. 본 구조적 접합 테이프는 적어도 하나의 섬유 강화재 및 하나 이상의 구조 접착 조성물을 포함한다. 본 구조적 접합 테이프의 구성 요소는, 생성되는 테이프가 (1) 원하는 저온 유동 및 취급 특성을 가지고, (2) 화학선 방사에 대한 노출에 의해 활성화되며(즉, 경화가 개시됨), (3) 경화를 위한 열을 필요로 하지 않고, (4) 경화시, 예외적인 접착 특성을 가지도록 하는 방식으로 선택 및 조립된다. 또한 본 발명은, 구조적 접합 테이프의 제조 방법, 및 이 구조적 접합 테이프를 포함하는 제조 물품에 관한 것이다.
특정 특성을 갖는 섬유 강화재를 접착 조성물에 혼입하여 원하는 경화 전후 특성을 갖는 본 발명의 구조적 접합 테이프를 형성할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 적합한 섬유 강화재는 바람직한 다공도, 기초 중량, 두께, 드레이프성(drapeability), 섬유 조성, 섬유 직경, 또는 2가지 이상의 이러한 특성의 조합을 가진다. 본원에서 사용되는 "다공도"라는 용어는 하기의 하나 이상의 섬유 강화재 특성: 공기 투과도, 광 투과도, 접착 조성물 투과도(즉, 접착 조성물이 섬유 강화재를 침윤하는 능력)을 기술하는 데에 사용된다. 섬유 강화재의 접착 조성물 내로의 혼입은 화학선 방사에 의해 활성화하는 조성물의 능력에 부정적으로 영향을 주지는 않는다. 본원에서 사용되는 "활성화시킨다", "활성화되는", 및 "활성 가능"이라는 용어는, 접착 조성물의 경화 공정의 개시를 기술하는 데에 사용된다. 접착 조성물 내로의 하나 이상의 섬유 강화재의 혼입은, 생성되는 본 발명의 구조적 접합 테이프의 활성화를 위한 추가량의 화학선 방사를 필요로 하지 않는다. 또한, 본 구조적 접합 테이프는, 구조적 접합 테이프의 어느 한 측면을 화학선 방사에 노출시킴으로써 활성화시킬 수 있다. 다시 말하면, 테이프의 두 측면 모두를 화학선 방사에 노출시키는 것은, 심지어 구조적 접합 테이프의 접착 조성물 내에 하나 이상의 섬유 강화재가 존재한다 해도 불필요하다. 또한, 접착 조성물 내로의 하나 이상의 섬유 강화재의 혼입은, 바람직하지 못한 테이프 신장성 및 저온 유동은 제한하지만, 접착 조성물의 유익한 갭 충진, 다이 절단성 및 표면 습윤 특성은 허용한다.
구조적 접합 테이프재
본 발명의 구조적 접합 테이프는, 하나 이상의 접착 조성물과 조합된 하나 이상의 섬유 강화재를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프는, 단일층의 접착 조성물과 조합된 단일 섬유 강화재를 포함하여 구조 접착제 층을 형성한다. 구조 접착제 층은 단독으로 사용되거나, 그에 한정되는 것은 아니지만, 추가의 구조적 접착제 층; 하나 이상의 비구조적(즉, 섬유 웨브를 포함하지 않는) 접착제 층(예를 들어, 감압성 접착제 층); 하나 이상의 비접착성 필름, 호일, 발포재, 종이, 또는 직물 층; 및 하나 이상의 이형지를 포함하여 기타 층과 조합되어 사용될 수 있다. 본 발명의 예시적 구조적 접합 테이프를 도1에 예시하였다. 도1에 예시된 바와 같이, 예시적 구조적 접합 테이프(10)는, 섬유 강화재(12)를 포함하는 구조 접착제 층(11), 및 구조 접착제 층(11)의 외부 표면(14) 상의 이형지(13)를 포함한다.
다양한 재료가 본 발명의 구조적 접합 테이프의 형성에 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 재료를 하기에 기술한다.
1. 구조적 접착제 층 재료
하기 재료가 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 형성에 사용될 수 있다.
A. 섬유 강화재
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은 하나 이상의 섬유 강화재를 포함할 수 있다. 각각 독립적으로 취해지거나 함께 취해지는 하나 이상의 섬유 강화재는 상당한 양의 다공도 및 두께를 보유하는데, 이는 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층이 화학선 방사에 의해 활성화되어 열 없이 완전히 경화되게 할 수 있다. 본원에서 사용되는 "화학선 방사"라는 용어는 파장이 약 200 nm 내지 약 700 nm인 자외광(UV) 또는 가시광(VIS) 스펙트럼 영역에서 스펙트럼을 갖는 방사를 기술하는 데에 사용된다. 또한, 각각 독립적으로 취해지거나 함께 취해지는하나 이상의 섬유 강화재는, 저온 유동 특성이 개선되고, 신장성이 감소되며, 테이프 강도가 증강된 구조적 접착제 층의 생성을 가능하게 하는 총 기초 중량을 보유한다. 또한, 하나 이상의 섬유 강화재는, 최소량의 화학선 방사가 접착 조성물의 활성화에 필요하도록 접착 조성물 내에서의 개개의 섬유의 바람직한 분포를 가능하게 하는 섬유 특징, 예를 들어 섬유 직경 및 섬유 조성을 갖는 섬유를 포함하는 섬유 웨브를 포함한다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 하나 이상의 섬유 강화재는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 직물, 부직포, 편직물, 및 일방향 정렬의 섬유를 포함하여 하나 이상의 섬유 함유 웨브를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 섬유 강화재는 부직포, 예를 들어 스크림을 포함한다. 본 발명에서 사용하기 위한 하나 이상의 섬유 강화재 제조용 재료는, 상기 웨브 중 하나로 형성시킬 수 있는 임의의 섬유 형성 재료를 포함할 수 있다. 적합한 섬유 형성 재료는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 중합체 재료, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리올레핀, 및 아라미드; 유기 물질, 예를 들어 목재 펄프 및 면; 무기 재료, 예를 들어 유리, 탄소, 및 세라믹; 코어 성분(즉, 임의의 상기 섬유), 및 바람직한 특성, 예를 들어 형광성을 제공하는 그 위의 코팅을 갖는 코팅 섬유; 및 그의 조합을 포함한다. 섬유 형성 재료, 섬유 코팅 재료, 또는 둘 모두는 하나 이상의 원하는 특성, 예를 들어 열 전도도, 열 절연도 또는 전기 전도도를 갖는 섬유 강화재의 제조를 위하여 선택될 수 있다.
각각 독립적으로 취해지거나 함께 취해지는 하나 이상의 섬유 강화재는, 섬유 강화재가 화학선 방사로 활성화되며 열 없이 완전히 경화되는 구조적 접착제 층의 능력에 부정적으로 영향을 주지 않도록 바람직한 양의 다공도(즉, 공기 투과도, 광 투과도 및/또는 접착 조성물 투과도)를 보유한다. 주어진 섬유 강화재의 공기 투과도는 미국 표준 시험 방법인 ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80으로 측정할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80으로 측정할 경우 약 600 cfm/ft2(3.04 m3/m2/sec) 이상의 총 공기 투과도 값을 보유한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80으로 측정할 경우 약 800 cfm/ft2(4.06 m3/m2/sec) 이상의 총 공기 투과도 값을 보유한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80으로 측정할 경우 약 1000 cfm/ft2(5.07 m3/m2/sec) 이상의 총 공기 투과도 값을 보유한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80으로 측정할 경우 약 1200 cfm/ft2(6.09 m3/m2/sec) 이상의 총 공기 투과도 값을 보유한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80으로 측정할 경우 약 1300 cfm/ft2(6.59 m3/m2/sec) 이상의 총 공기 투과도 값을 보유한다. 본원에서 공기 투과도 및 기타 특성의 기술에 사용되는 "총(overall)"이라는 용어는 섬유 강화재가 하나의 섬유 웨브를 포함하든지 또는 다수의 섬유 웨브를 포함하든지 간에 섬유 강화재에 대한 특정 특성을 나타낸다.
각각 독립적으로 취해지거나 함께 취해지는 하나 이상의 섬유 강화재는, 섬유 강화재가 광원에 대하여 섬유 강화재의 반대측 상의 구조적 접착제 층의 일부에 도달하는 경화 방사의 능력에 부정적으로 영향을 주지 않도록 바람직한 양의 광 투과도도 보유한다. 주어진 섬유 강화재의 광 투과도는 하기에 기술되어 있는 광 투과도 시험(LPT)에 의해 측정될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 약 10% 이상의 총 광 투과도 값을 보유한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 약 40% 이상의 총 광 투과도 값을 보유한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 약 70% 이상의 총 광 투과도 값을 보유한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 약 90% 이상의 총 광 투과도 값을 보유한다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 하나 이상의 섬유 강화재의 다른 특징은 웨브 두께이다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 섬유 강화재는, 섬유 강화재가 구조적 접착제 층의 접착 조성물이 화학선 방사에 의해 활성화되며 열 없이 완전히 경화되게 하는 한 구조적 접합 테이프의 총 두께에 가까운 웨브 두께를 가질 수 있다. 일반적으로, 구조적 접착제 층의 총 두께와 관련하여, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, 구조적 접착제 층의 총 두께의 약 50% 미만인 총 두께를 보유한다. 몇몇 경우, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, 구조적 접착제 층의 총 두께의 약 30% 미만인 총 두께를 보유한다. 다른 경우에 있어서, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, 구조적 접착제 층의 총 두께의 약 20% 미만인 총 두께를 보유한다.
총 두께가 약 250 미크론(10 밀) 미만인 구조적 접착제 층을 갖는 본 발명의 구조적 접합 테이프에 있어서, 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는 약 150 미크론(약 6 밀) 미만의 총 최대 두께를 보유한다. 총 두께가 약 250 미크론(10 밀) 미만인 구조적 접착제 층을 갖는 본 발명의 몇몇 구조적 접합 테이프에 있어서, 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는 약 125 미크론(약 5 밀) 미만의 총 두께를 보유한다. 총 두께가 약 250 미크론(10 밀) 미만인 구조적 접착제 층을 갖는 본 발명의 다른 구조적 접합 테이프에 있어서, 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는 약 100 미크론(약 4 밀) 미만의 총 두께를 보유한다. 총 두께가 약 250 미크론(10 밀)인 구조적 접착제 층을 갖는 본 발명의 또 다른 구조적 접합 테이프에 있어서, 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는 약 25 미크론(약 1 밀) 내지 약 75 미크론(약 3 밀)의 총 최대 두께를 보유한다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 하나 이상의 섬유 강화재의 추가의 특징은 웨브 기초 중량이다. 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는 강도 및 저온 유동 특성을 제공하는 원하는 총 기초 중량을 보유한다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, 약 40 그램/m2(gsm) 미만의 총 기초 중량을 보유한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, 약 25 gsm 미만의 총 기초 중량을 보유한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, 약 4 gsm 내지 약 17 gsm의 총 기초 중량을 보유한다.
하나 이상의 섬유 강화재의 다른 특징은, 섬유 강화재 내의 섬유의 섬유 직경이다. 대부분의 경우에 있어서, 접착 조성물 부피에 대한 섬유 부피를 최소화하기 위하여 하나 이상의 섬유 강화재 중 섬유의 섬유 직경을 최소화하는 것이 바람직하다. 평균 섬유 직경이 약 20 미크론 미만인 섬유를 포함하는 섬유 강화재는, 평균 섬유 직경이 약 20 미크론 초과인 섬유도 본 발명에 적합하기는 하지만, 생성되는 구조적 접착제 층에 증강된 특성을 제공한다는 것이 결정되었다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, 평균 섬유 직경이 약 13 미크론 미만인 섬유를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, 평균 섬유 직경이 약 10 미크론 미만인 섬유를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 하나 이상의 섬유 강화재는, 평균 섬유 직경이 약 7 미크론 미만인 섬유를 포함한다.
다수의 구매가능한 웨브가 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층 중 섬유 강화재로 사용하기에 적합하다. 적합한 웨브는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 상표명 REEMAYTM2250(원형 횡단면의 직선형 섬유; 17 gsm의 기초 중량) 및 REEMAYTM2275(원형 횡단면의 직선형 섬유; 25 gsm의 기초 중량) 하에 미국 테네시주 올드 힉토리 소재의 리메이, 인크.(Reemay, Inc.)로부터 입수가능한 스펀본디드 폴리에스테르 웨브; 상표명 CEREXTM23030(원형 횡단면의 직선형 섬유; 10 gsm의 기초 중량), CEREXTM21030(세갈래형(trilobal) 횡단면의 직선형 섬유; 10 gsm의 기초 중량), 및 PBN-IITM3003(원형 횡단면의 직선형 섬유; 10 gsm의 기초 중량) 하에 미국 플로리다주 펜사콜라 소재의 세렉스 어드밴스드 패브릭스, 엘.피.(Cerex Advanced Fabrics, L.P.)로부터 입수가능한 나일론 섬유 웨브; 및 상표명 TFP 하에 영국 부르네사이드 밀스 소재의 테크니칼 파이버 프로덕츠 리미티드(Technical Fibre Products Limited)로부터 입수가능한 다양한 중합체 웨브, 예를 들어 TFP 20202A/8(원형 횡단면의 직선형 폴리에스테르 섬유; 8 gsm의 기초 중량), TFP A1-7-2(원형 횡단면의 직선형 폴리에스테르 마이크로데니어 섬유; 8 gsm의 기초중량), TFP 206012A(원형 횡단면의 직선형 아라미드 섬유; 13 gsm의 기초 중량), TFP 20103A/5.5(원형 횡단면의 직선형 유리 섬유; 5.5 gsm의 기초 중량), TFP 20107A(원형 횡단면의 직선형 정전기 방지 섬유; 20 gsm의 기초 중량) 및 TFP 20301(원형 횡단면의 직선형 탄소 섬유; 10 gsm의 기초 중량)을 포함한다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는 REEMAYTM2250 웨브, REEMAYTM2275 웨브, CEREXTM23030 웨브, CEREXTM21030 웨브, PBN-IITM3003 웨브, TFP 20202A/8 웨브, TFP A1-7-2 웨브, TFP 206012A 웨브, TFP 20103A/5.5 웨브, TFP 20107A 웨브, TFP 20301 웨브, 또는 그의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 웨브로 강화된 구조적 접착제 층을 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프는 REEMAYTM2250 웨브, CEREXTM23030 웨브, CEREXTM21030 웨브, TFP 20202A/8 웨브, TFP A1-7-2 웨브, TFP 206012A 웨브, TFP 20103A/5.5 웨브, TFP 20107A 웨브, 또는 TFP 20301 웨브로부터 선택되는 단일 섬유 강화재로 강화된 구조적 접착제 층을 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프는 REEMAYTM2250 웨브, CEREXTM21030 웨브, 또는 TFP A1-7-2 웨브로부터 선택되는 단일 섬유 강화재로 강화된 구조적 접착제 층을 포함한다.
B. 구조적 접착제 층의 접착 조성물
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 상기 하나 이상의 섬유 강화재를 적어도 부분적으로 코팅 및/또는 캡슐화하는 접착 조성물을 더 포함한다. 구조적 접착제 층의 접착 조성물은 하나 이상의 성분을 함유할 수 있는데, 상기 성분 각각은 접착 조성물의 총 특성에 기여한다. 바람직하게는, 구조적 접착제 층의 하나 이상의 성분은 혼합되어 구조적 접착제 층의 접착 조성물 성분의 균일한 균질 혼합물을 형성한다.
i. 열가소성 폴리에스테르
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은 하나 이상의 열가소성 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 적합한 폴리에스테르 성분은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 유리 전이 온도(Tg)가 약 10℃ 이하, 바람직하게는 약 5℃ 이하인 비결정질의 분지 폴리에스테르(branched polyester)를 포함한다. 본 발명에서 사용되는 비결정질의 분지 폴리에스테르 성분은, 8 그램의 샘플을 60℃ 내지 200℃에서 1분 당 20℃의 속도로 차등 주사 열량 측정법(Differential Scanning Calorimetry, DSC) 주사를 받을 경우 비결정질의 분지 폴리에스테르가 측정가능한 결정질 용융 거동을 나타내지 않는다는 점에서 결정질 폴리에스테르와는 구별될 수 있다. DSC 측정은, 미국 코넥티커트주 노워크 소재의 퍼킨 엘머(Perkin Elmer)로부터의 DSC7 차등 주사 열량계와 같은 구매가능한 DSC 장비를 사용하여 편리하게 수행된다.
비결정질의 분지 폴리에스테르는, DSC 주사를 받을 경우, 용융 거동은 나타내지 않지만, 유리 전이 온도는 나타낸다. 비결정질의 분지 폴리에스테르의 유리 전이 온도는 바람직하게는 약 10℃ 미만, 더 바람직하게는 약 -20℃ 내지 약 5℃ 범위, 훨씬 더 바람직하게는 약 -10℃ 내지 약 5℃ 범위이다.
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 비결정질 폴리에스테르 성분은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 히드록실 및 카르복실 말단화 폴리에스테르를 포함한다. 비결정질의 분지 폴리에스테르의 연화점은, 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 150℃, 더 바람직하게는 약 70℃ 내지 약 140℃, 훨씬 더 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 110℃이다. 분자량은, 200℃에서 약 10 g/10 분 내지 약 300 g/10 분, 더 바람직하게는 약 20 g/10 분 내지 약 250 g/10 분의 용융 유속을 주도록 조정하는 것이 바람직하다. 용융 유속은, DIN ISO 1133에 따라 온도 조절 금속 실린더에 대략 10 g의 개개의 비결정질의 분지 폴리에스테르 화합물을 둠으로써 측정한다. 실린더 다이는 용융 샘플 상에 21.6 N의 힘을 인가한다. 특정 시간 이내에 표준화 노즐을 유동하는 샘플의 양을 재고, g/분 단위로 주어지는 유동 시간으로 환산한다. 또한 바람직한 비결정질의 분지 폴리에스테르는, 폴리스티렌 표준물로 보정한 클로로포름 중 GPC(겔 투과 크로마토그래피)로 측정시 약 5,000 내지 약 200,000, 더 바람직하게는 약 6,500 내지 약 50,000의 수평균 분자량을 가진다.
비결정질의 분지 폴리에스테르는, 당 업계에 잘 알려진 과정에 따라, 예를 들어 디올, 디카르복실산 또는 디에스테르 등가물을 반응시켜, 분지의, 3개 이상의 관능기를 갖는 폴리올 및/또는 3개 이상의 관능기를 갖는 폴리카르복실산을 얻음으로써 제조될 수 있다. 3개 이상의 관능기를 갖는 상기 폴리올 및/또는 폴리카르복실산의 존재 하에서의 축합 반응은, 상당한 겔 형성이 방지되고 원하는 폴리에스테르 분지화가 수득되는 조건 하에서, 그리고 그러한 화학량론적 비를 사용하여 실시된다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 디카르복실산은 지방족, 고리지방족, 또는 방향족일 수 있다. 적합한 방향족 디카르복실산의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 포화 지방족 디카르복실산, 예를 들어 옥살산, 말론산, 숙신산, α-메틸숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세바식산 및 이량체화 리놀레산; 및 불포화 지방족 폴리카르복실산, 예를 들어 말레산, 푸마르산, 메사콘산, 시트라콘산, 글루타콘산 및 이타콘산과, 또한 상기 산의 가능한 무수물을 들 수 있다. 적합한 고리지방족 디카르복실산의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 헥사히드로프탈산, 헥사히드로이소프탈산 또는 헥사히드로테레프탈산; 테트라히드로프탈산, 테트라히드로이소프탈산 또는 테트라히드로테레프탈산; 및 4-메틸테트라히드로프탈산; 4-메틸헥사히드로프탈산; 및 엔도메틸렌테트라히드로프탈산을 들 수 있다. 방향족 디카르복실산의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 프탈산, 이소프탈산 및 테레프탈산을 들 수 있다.
다관능성 카르복실산의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 방향족 다관능성 카르복실산, 예를 들어 방향족 트리카르복실산 또는 테트라카르복실산, 예를 들어 트리멜리트산, 트리메식산, 피로멜리트산 또는 벤조페논테트라카르복실산; 및 삼량체화 지방산 또는 이량체화 및 삼량체화 지방산의 혼합물, 예를 들어 상표명 PRIPOLTM(미국 델라웨어주 뉴 캐슬 소재의 유니케마 인터내셔널[Unichema International)] 하에 상업적으로 입수가능한 것을 들 수 있다.
적합한 디올은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 지방족 및 고리지방족 디올을포함한다. 적합한 지방족 디올의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, α,ω-알킬렌디올, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 프로판-1,2-디올, 프로판-1,3-디올, 부탄-1,4-디올, 펜탄-1,5-디올, 네오펜틸 글리콜, 헥산-1,6-디올, 옥탄-1,8-디올, 데칸-1,10-디올 및 도데칸-1,12-디올을 들 수 있다. 적합한 고리지방족 디올의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 1,3-디히드록시시클로헥산, 1,4-디히드록시시클로헥산, 1,4-시클로헥산디메탄올, 비스-4-(히드록시시클로헥실)-메탄 및 2,2-비스-(4-히드록시시클로헥실)-프로판을 들 수 있다. 적합한 다관능성 알콜의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 1,1,1-트리메틸올에탄, 1,1,1-트리메틸올프로판, 글리세롤 및 펜타에리트리톨을 들 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 장쇄 디올은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 알킬렌기가 바람직하게는 약 2 내지 약 9개의 탄소 원자(더 바람직하게는 약 2 내지 약 4개의 탄소 원자)를 포함하는 폴리(옥시알킬렌)글리콜을 포함한다.
예를 들어, 상기 디카르복실산(또는 그의 디에스테르 등가물) 및 디올, 폴리카르복실산 및/또는 폴리올을 반응시키면 비결정질 및/또는 결정질 폴리에스테르를 생성시킬 수 있다. 비결정질 폴리에스테르 화합물은, 상기한 바와 같이 상기 화합물에 DSC 주사를 행하여 용이하게 식별될 수 있다. 예를 들어, 결정질 구조체로 효과적으로 충전될 수 없으며 고도의 엔트로피를 생성 중합체에 부여할 수 없는 고도의 입체-불규칙성을 갖는 유리체를 반응시킴으로써 결정질 폴리에스테르 화합물보다는 차라리 비결정질 폴리에스테르 화합물을 수득할 수 있다. 비결정질 중합체의 제법에 대한 상세한 사항은, 예를 들어폴리머 사이언스 및 엔지니어링사전(Encyclopedia of Polymer Science and Engineering), New York, N.Y. 1988년, 제12권, 제1면 내지 제312면 및 상기 문헌에 인용된 참조 문헌과,폴리머 재료 사전(Polymeric Materials Encyclopedia), 보카 레이튼(Boca Raton) 저, 1996년, 제8권, 제5887면 내지 제5909면 및 상기 문헌에 인용된 참조 문헌에서 찾을 수 있다.
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 원하는 구조적 접착제 층의 특성에 따라 다양해지는 양의 하나 이상의 열가소성 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량(즉, 섬유 강화재의 중량을 포함하지 않는 접착제 성분의 전체 중량)을 기준으로 약 50 중량 퍼센트 이하의 양의 하나 이상의 열가소성 폴리에스테르를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 열가소성 폴리에스테르 수지가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 20 중량 퍼센트 내지 약 50 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 열가소성 폴리에스테르를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 열가소성 폴리에스테르 수지가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 30 중량 퍼센트 내지 약 40 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 열가소성 폴리에스테르를 포함한다.
ii. 에폭시 수지
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은 하나 이상의 에폭시 수지도 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 에폭시 수지는, 개환 반응에 의해 중합가능한 하나 이상의 옥시란 고리를 갖는 임의의 유기 화합물일 수 있다. 이러한 물질은, 에폭시드로 널리 칭해지는데, 단량체 및 중합체 에폭시드를 포함하며, 예를 들어 지방족, 지환족, 헤테로시클릭, 고리지방족, 또는 방향족일 수 있고, 추가로 그의 조합물일 수 있다. 에폭시드는 액체 또는 고체, 또는 그의 블렌드일 수 있는데, 블렌드는 점착성의 접착제 필름을 제공하는 데에 특히 유용하다. 이러한 물질은, 일반적으로 분자 당 평균 2개 이상의 옥시란 고리를 가지며, "폴리에폭시드"로도 나타내어질 수 있다. 중합체 에폭시드는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 말단 에폭시기를 갖는 선형 중합체(예를 들어 폴리옥시알킬렌 글리콜의 디글리시딜 에테르), 골격 옥시란 단위를 갖는 중합체(예를 들어 폴리부타디엔 폴리에폭시드), 및 펜던트 에폭시기를 갖는 중합체(예를 들어 글리시딜 메타크릴레이트 중합체 또는 공중합체)를 포함한다. 에폭시 수지의 분자량은 약 74 내지 약 100,000 이상으로 다양할 수 있다. 다양한 에폭시 수지의 혼합물도 본 발명의 구조적 접착제 층에 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 에폭시 수지는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 시클로헥센 옥시드기를 포함하는 에폭시 수지, 예를 들어 에폭시시클로헥산 카르복실레이트, 예시적으로는 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산 카르복실레이트, 3,4-에폭시-2-메틸시클로헥실메틸-3,4-에폭시-2-메틸시클로헥산 카르복실레이트, 및 비스(3,4-에폭시-6-메틸시클로헥실메틸)아디페이트를 포함한다. 이러한 성질의 유용한 에폭시드의 더욱 상세한 목록은 미국 특허 제3,117,099호를 참조할 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 특히 적합한 다른 에폭시 수지는, 글리시딜 에테르 단량체를 포함하며, 이하의 화학식 1의 구조를 갖는다.
여기서, R'은 알킬기와 같은 지방족 기, 아릴기와 같은 방향족 기, 또는 그의 조합이며; n은 약 1 내지 약 6의 정수이다. 화학식 1로 나타낸 구조를 갖는 에폭시 수지의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 다가 페놀을 과량의 클로로히드린, 예를 들어 에피클로로히드린과 반응시킴으로써 수득되는 다가 페놀의 글리시딜 에테르, 예를 들어 2,2-비스-(4-히드록시페놀)프로판(비스페놀 A)의 디글리시딜 에테르를 들 수 있다. 이러한 유형의 에폭시드의 추가의 예가 미국 특허 제3,018,262호에 기술되어 있다. 바람직한 에폭시 수지는 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르 및 수소화 비스페놀 A-에피클로로히드린 기재의 에폭시 수지를 포함한다.
다수의 구매가능한 에폭시 수지가 본 발명에서 사용될 수 있다. 용이하게 입수가능한 에폭시드는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 옥타데실렌 옥시드; 에피클로로히드린; 스티렌 옥시드; 비닐시클로헥센 옥시드; 글리시돌; 글리시딜 메타크릴레이트; 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(예를 들어, 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 레졸루션 퍼포먼스 프로덕츠(Resolution Performance Products)(미국 텍사스주 휴스턴 소재의 셸 케미칼 캄파니(Shell Chemical Co.)의 수지 설비로부터 형성된 새로운 사업체)로부터 상표명 "EPONTM828", "EPONTM1004", 및 "EPONTM1001F" 하에 입수가능한 것, 및 미국 미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Co.)로부터 상표명 "DER-332" 및 "DER-334" 하에 입수가능한 것); 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르(예를 들어, 스위스 바젤 소재의 시바 스페셜티 케미칼즈 홀딩 캄파니(Ciba Specialty Chemicals Holding Company)로부터 상표명 "ARALDITETMGY281" 하에 입수가능한 것, 및 레졸루션 퍼포먼스 프로덕츠로부터 상표명 "EPONTM862" 하에 입수가능한 것); 비닐시클로헥산 디옥시드(예를 들어 미국 코넥티커트주 댄버리 소재의 유니온 카바이드 코포레이션(Union Carbide Corp.)로부터 상표명 "ERL-4206" 하에 입수가능한 것); 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥센 카르복실레이트(예를 들어, 유니온 카바이드 코포레이션으로부터 상표명 "ERL-4221" 하에 입수가능한 것); 2-(3,4-에폭시시클로헥실-5,5-스피로-3,4-에폭시)시클로헥산-메타디옥산(예를 들어, 유니온 카바이드 코포레이션으로부터 상표명 "ERL-4234" 하에 입수가능한 것); 비스(3,4-에폭시시클로헥실) 아디페이트(예를 들어, 유니온 카바이드 코포레이션으로부터 상표명 "ERL-4299" 하에 입수가능한 것); 디펜텐 디옥시드(예를 들어, 유니온 카바이드 코포레이션으로부터 상표명 "ERL-4269" 하에 입수가능한 것); 에폭시화 폴리부타디엔(예를 들어, 미국 일리노이주 시카고 소재의 에프엠씨 코포레이션(FMC Corp.)으로부터 상표명 "OXIRONTM2001" 하에 입수가능한 것); 에폭시 실란, 예를 들어, 유니온 카바이드 코포레이션으로부터 구매가능한 베타-3,4-에폭시시클로헥실에틸트리메톡시 실란 및 감마-글리시드옥시프로필트리메톡시 실란; 난연성 에폭시 수지(예를 들어 다우 케미칼 캄파니로부터 입수가능한 브롬화 비스페놀계 에폭시 수지인, 상표명 "DER-542" 하에 입수가능한 것); 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르(예를 들어 시바 스페셜티 케미칼즈로부터 상표명 "ARALDITETMRD-2" 하에 입수가능한 것); 수소화 비스페놀 A-에피클로로히드린 기재의 에폭시 수지(예를 들어, 레졸루션 퍼포먼스 프로덕츠로부터 상표명 "EPONEXTM1510" 하에 입수가능한 것); 및 페놀-포름알데히드 노볼락의 폴리글리시딜 에테르(예를 들어, 다우 케미칼 캄파니로부터 상표명 "DEN-431" 및 "DEN-438" 하에 입수가능한 것)를 포함한다.
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은 바람직하게는 에폭시 당량이 약 100 내지 약 1000인 하나 이상의 에폭시 수지를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은 에폭시 당량이 약 175 내지 약 550인 하나 이상의 에폭시 수지를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은 2종 이상의 에폭시 수지를 포함하는데, 여기에서, 하나 이상의 에폭시 수지의 에폭시 당량은 약 175 내지 약 200이며, 하나 이상의 에폭시 수지의 에폭시 당량은 약 500 내지 약 550이다.
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 원하는 특성에 따라 다양해지는 양의 하나 이상의 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 90 중량 퍼센트 이하의 양의 하나 이상의 에폭시 수지를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 에폭시 수지가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 20 중량 퍼센트 내지 약 80 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 에폭시 수지를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 에폭시 수지가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 30 중량 퍼센트 내지 약 60 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 에폭시 수지를 포함한다.
iii. 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은 하나 이상의 열가소성 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지도 포함할 수 있다. 적합한 열가소성 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 약 28 중량 퍼센트 이상의 비닐 아세테이트를 포함하는 열가소성 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지를 포함한다. 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체는, 공중합체의 중량을 기준으로 약 28 중량 퍼센트 이상의 비닐 아세테이트, 바람직하게는 약 40 중량 퍼센트 이상의 비닐 아세테이트, 더 바람직하게는 약 50 중량 퍼센트 이상의 비닐 아세테이트, 훨씬 더 바람직하게는 약 60 중량 퍼센트 이상의 비닐 아세테이트를 포함하는 열가소성 공중합체를 포함한다. 본 발명의 추가의 실시예에 있어서, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체는, 공중합체 중 약 28 내지 약 99 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트, 바람직하게는 약 40 내지 약 90중량 퍼센트의 비닐 아세테이트, 더 바람직하게는 약 50 내지 약 90 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트, 훨씬 더 바람직하게는 약 60 내지 약 80 중량 퍼센트의 상당한 양의 비닐 아세테이트를 포함한다.
본 발명에서 사용될 수 있는 구매가능한 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, ELVAXTM210, 250, 260, 및 265(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이.아이. 듀폰 드 네모아 앤드 캄파니[E. I. Du Pont de Nemours and Co.)] 및 AT Plastics 2820M EVA 공중합체[캐나다 온타리오주 브람턴 소재의 에이티 플라스틱스, 인크.(AT Plastics, Inc.)](28 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트); ELVAXTM150(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이.아이. 듀폰 드 네모아 앤드 캄파니) 및 AT Plastics 3325M EVA 공중합체(캐나다 온타리오주 브람턴 소재의 에이티 플라스틱스, 인크.)(33 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트); ELVAXTM40W(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이.아이. 듀폰 드 네모아 앤드 캄파니), LEVAPRENTM400[미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션(Bayer Corp.)], 및 AT Plastics 4030M(캐나다 온타리오주 브람턴 소재의 에이티 플라스틱스, 인크.)(40 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트); LEVAPRENTM450, 452, 및 456(미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션)(45 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트); LEVAPRENTM500 HV(미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션)(50 중량퍼센트의 비닐 아세테이트); LEVAPRENTM600 HV(미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션)(60 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트); LEVAPRENTM700 HV(미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션)(70 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트); 및 LEVAPRENTMKA 8479(미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션)(80 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트)를 들 수 있다.
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 원하는 특성에 따라 다양해지는 양의 하나 이상의 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 40 중량 퍼센트 이하의 양의 하나 이상의 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 20 중량 퍼센트 내지 약 35 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 25 중량 퍼센트 내지 약 30 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 수지를 포함한다.
vi. (메틸)아크릴레이트
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은 하나 이상의 열가소성 (메틸)아크릴레이트 수지도 포함할 수 있다. (메틸)아크릴레이트 수지는 벌크 중합법, 용액 중합법, 현탁 중합법, 에멀젼 중합법 및 광중합법을 포함하여 다양한 중합 방법으로 제조될 수 있다. (메틸)아크릴레이트 수지는 바람직하게는 서로, 그리고 다른 접착제 구성 성분과 양립가능하다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 (메틸)아크릴레이트 수지는 올레핀(예를 들어 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌) 반복 단위를 갖는 폴리(메틸)아크릴레이트 탄성중합체인데, 이러한 올레핀 단위의 (메틸)아크릴레이트 반복 단위에 대한 몰비는 일반적으로 약 2 미만, 바람직하게는 약 0.5 내지 1.5 범위이다.
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층에 사용되는 열가소성 (메틸)아크릴레이트 수지의 제조에 적합한 (메틸)아크릴 단량체는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 하기 부류로부터의 단량체를 포함한다:
A류 - 알콜이 1 내지 약 14개 (바람직하게는 약 4 내지 약 14개)의 탄소 원자를 포함하는 알킬 알콜(바람직하게는 비-3차 알콜)의 아크릴산 에스테르로서, 그의 예로는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 이소노닐 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 및 도데실 아크릴레이트를 들 수 있으며;
B류 - 알콜이 약 1 내지 약 14개(바람직하게는 약 4 내지 약 14개)의 탄소 원자를 포함하는 알킬 알콜(바람직하게는 비-3차 알콜)의 메타크릴산 에스테르로서, 그의 예로는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트 및 t-부틸 메타크릴레이트를 들 수 있고;
C류 - 폴리히드록시 알킬 알콜, 예를 들어 1,2-에탄디올, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 임의의 다양한 부틸 디올, 임의의 다양한 헥산 디올, 글리세롤의 (메틸)아크릴산 모노에스테르로서, 생성되는 에스테르는 히드록시알킬 (메틸)아크릴레이트로 나타내어지고;
D류 - 다관능성 (메틸)아크릴레이트 에스테르, 예를 들어 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 글리세롤 디아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 및 네오펜틸 글리세롤 디아크릴레이트이지만; 이러한 단량체는 일반적으로 반응성 압출 또는 용융 블렌딩에는 바람직하지 않으며;
E류 - 예를 들어 PCT 특허 공개 제WO 84/03837호 및 유럽 특허 출원 제EP 140941호에 기술된 것과 같은 거대분자 (메틸)아크릴레이트, 예를 들어 (메틸)아크릴레이트-말단화 스티렌 올리고머 및 (메틸)아크릴레이트-말단화 폴리에테르; 및
F류 - (메틸)아크릴산, 및 예를 들어 리튬, 나트륨 및 칼륨 염을 포함하여 그의 알칼리 금속 염과, 예를 들어 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 및 바륨 염을 포함하여 그의 알칼리 토금속 염.
이관능성 단량체가 본 발명에 사용하기에 적합한 (메틸)아크릴레이트의 제조에 또한 사용될 수 있다. 일반적으로, 이관능성 단량체는, 단량체 당 하나 이상의 자유 라디칼 및 하나의 양이온성의 반응성 관능기를 보유한다. 이러한 단량체의예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 글리시딜 (메틸)아크릴레이트, 히드록시에틸 (메틸)아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트 및 히드록시부틸 아크릴레이트를 들 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 구매가능한 (메틸)아크릴레이트 수지의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 둘 모두 미국 켄터키주 루이스빌 소재의 제온 케미칼즈 캄파니, 인크.(Zeon Chemicals Company, Inc.)로부터 입수가능하며 상표명 HYTEMPTM및 NIPOLTM하에 시판되는 경화성 아크릴레이트 수지를 들 수 있다. HYTEMPTM및 NIPOLTM시리즈의 폴리아크릴레이트는 HYTEMPTM4051, 및 4051EP, 및 NIPOLTMAR-31(미국 켄터키주 루이스빌 소재의 제온 케미칼즈 캄파니, 인크.)과 같은 폴리아크릴레이트를 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 기타 구매가능한 아크릴레이트 수지는, 그에 한정되는 것은 아니지만, VAMACTM시리즈의 에틸렌/아크릴 탄성중합체, 예를 들어 VAMACTMG 및 VAMACTMD(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰 패키징 앤드 인더스트리얼 폴리머스[DuPont Packaging and Industrial Polymers)]; LOTADERTM및 LOTARYLTM[미국 펜실베니아주 필라델피아 소재의 아토피나 케미칼즈 인크.(Atofina Chemicals Inc.,)] 시리즈의 아크릴 탄성중합체 및 에틸렌-아크릴 에스테르 공중합체, 예를 들어 LOTADERTM4700 및 LOTARYLTM35BA320, 35MA03 및 35MA05(미국 펜실베니아주 필라델피아 소재의 아토피나 케미칼즈인크.); EUROPRENETM시리즈의 아크릴 고무, 예를 들어 EUROPRENETMAR53 EP, AR 156 LTR, EUROPRENETMC, L 및 R[미국 텍사스주 휴스턴 소재의 에니켐 아메리카 인크.(EniChem America Inc.)]을 포함한다.
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 원하는 특성에 따라 다양해지는 양의 하나 이상의 (메틸)아크릴레이트 수지를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 40 중량 퍼센트 이하의 양의 하나 이상의 (메틸)아크릴레이트 수지를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, (메틸)아크릴레이트 수지가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 20 중량 퍼센트 내지 약 35 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 (메틸)아크릴레이트 수지를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, (메틸)아크릴레이트 수지가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 25 중량 퍼센트 내지 약 30 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 (메틸)아크릴레이트 수지를 포함한다.
v. 히드록실-관능성 또는 히드록실-포함 물질
구조적 접착제 층은 하나 이상의 히드록실-관능성 또는 히드록실-포함 물질도 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 "히드록실-관능성 물질" 및 "히드록실-포함 물질"이라는 용어는, 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 히드록실기를 갖는화합물을 나타내는 데에 사용된다. "히드록실-관능성 물질" 및 "히드록실-포함 물질"이라는 용어는 서로 교환되어 사용된다. 또한, "히드록실-관능성 물질" 및 "히드록실-포함 물질"이라는 용어는, 하나 이상의 히드록실기를 또한 포함할 수 있는 상기 비결정질의 분지 폴리에스테르 수지를 포함하지는 않는다. 바람직하게는, 히드록실-포함 물질에는 아미노 및 메르캅토 부분과 같은 다른 "활성 수소" 포함 기가 실질적으로 없다. 또한, 히드록실-포함 물질에는, 바람직하게는 열 및/또는 광분해에 불안정하여 경화 동안 화학선 방사 및/또는 열에 노출될 경우 화합물이 분해되지 않거나 휘발성 성분을 유리하지 않을 수 있는 기도 실질적으로 없다. 바람직하게는, 히드록실-포함 물질은 2개 이상의 1차 또는 2차 지방족 히드록실기(즉, 히드록실기가 비-방향족 탄소 원자에 직접 결합됨)를 포함한다. 히드록실기는 말단에 위치할 수 있거나, 중합체 또는 공중합체로부터의 펜던트(pendent) 상태로 존재할 수 있다. 히드록실-포함 물질의 수평균 당량은 바람직하게는 약 31 내지 약 2500, 더 바람직하게는 약 80 내지 약 1000, 훨씬 더 바람직하게는 약 80 내지 약 350이다.
주어진 히드록실-포함 화합물의 히드록실 갯수인 OH#는 이하의 수학식 1에 의해 정의될 수 있다.
여기서, f는 관능기, 즉, 히드록실-포함 화합물 분자 당 히드록실기의 평균 갯수이고, m.w.는 히드록실-포함 화합물의 수평균 분자량이다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 히드록실-포함 물질의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 단량체 및 중합체 화합물을 들 수 있다. 적합한 단량체 히드록실-포함 물질은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 1,2-디히드록시프로판; 1,3-디히드록시프로판; 1,3-디히드록시부탄; 1,4-디히드록시부탄; 1,4-, 1,5-, 및 1,6-디히드록시헥산; 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,6-, 및 1,8-디히드록시옥탄; 1,10-디히드록시데칸; 1,1,1-트리메틸올에탄; 1,1,1-트리메틸올프로판; N,N-비스(히드록시에틸)벤즈아미드; 피마자유; 펜타에리트리톨; 폴리카프로락톤; 자일리톨; 아라비톨; 소르비톨; 및 만니톨을 포함한다. 적합한 중합체 히드록실-포함 물질은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 폴리옥시알킬렌 폴리올(예를 들어, 디올의 경우 약 31 내지 약 2500의 당량을 가지며, 트리올의 경우 약 80 내지 약 350의 당량을 갖는 트리올과 폴리옥시에틸렌 및 폴리옥시프로필렌 글리콜); 다양한 분자량의 폴리테트라메틸렌 옥시드 글리콜; 및 히드록실-말단화 폴리아세톤을 포함한다.
본 발명에서 사용하기에 적합하며 구매가능한 히드록실-포함 물질은, 그에 한정되는 것은 아니지만, POLYMEGTM시리즈(미국 테네시주 멤피스 소재의 펜 스페셜티 케미칼즈, 인크.(Penn Specialty Chemicals, Inc.)로부터 입수가능함)의 폴리테트라메틸렌 옥시드 글리콜, 예를 들어 POLYMEGTM650, 1000 및 2000; TERATHANETM시리즈(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이.아이. 듀폰 드 네 모아 앤드 캄파니로부터입수 가능함)의 폴리테트라메틸렌 옥시드 글리콜, 예를 들어 TERATHANETM650, 1000 및 2000; 바스프 코포레이션(BASF Corp.)(미국 노쓰캐롤라이나주 샤롯데 소재)으로부터의 폴리테트라메틸렌 옥시드 글리콜인 POLYTHFTM; BUTVARTM시리즈(미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 솔루시아, 인크(Solutia, Inc.)로부터 입수가능함)의 폴리비닐아세탈 수지, 예를 들어 BUTVARTMB-72A, 8-73, 8-76, 8-90 및 8-98; TONETM시리즈(미국 코넥티컷주 댄버리 소재의 유니온 카바이드로부터 입수가능함)의 폴리카프로락톤 폴리올, 예를 들어 TONETM0200, 0210, 0230, 0240, 및 0260; DESMOPHENTM시리즈(미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션으로부터 입수가능함)의 포화 폴리에스테르 폴리올, 예를 들어 DESMOPHENTM631A 75, 650A 65, 651A 65, 670A 80, 680 70, 800, 1100, 1150, 1300 75, 1300 75 BA, 1652A, 1700, 1800, R 12A, R 221 75, A 160 SN, A 365, A 450 BA/X, 550 U, 1600 U, 1900 U, 1915 U, 1920 U, NH 1220, NH 1420, 및 NH 1521; 다우 케미칼 캄파니(미국 미시건주 미들랜드 소재)로부터의 VORANOLTM234-630(트리메틸올 프로판); 다우 케미칼 캄파니로부터의 VORANOLTM230-238(글리세롤 폴리프로필렌 옥시드 부가물); SYNFACTM시리즈[미국 사우쓰캐롤라이나주 스파탄버그 소재의 밀리켄 케미칼(Milliken Chemical)]의 폴리옥시알킬화 비스페놀 A, 예를 들어 SYNFACTM8009, 773240, 8024,8027, 8026, 및 8031; 및 ARCOLTM시리즈[미국 캘리포니아주 로스앤젤레스 소재의 아크로 케미칼 캄파니(Arco Chemical Co.)]의 폴리옥시프로필렌 폴리올, 예를 들어 ARCOLTM425, 1025, 2025, 42, 112, 168, 및 240; 및 비스페놀-A 연장 폴리올, 예를 들어 세픽(Seppic)(프랑스 파리 소재)으로부터의 SIMULSOLTMBPHE, BPIE, BPJE, BPLE, BPNE, BPRE, BPHP, BPIP, BPRP 및 BPUP를 포함한다. 기타 유용한 구매가능한 히드록실-포함 물질은 미국 특허 제5,436,063호에 기술된 것을 포함한다.
특히 유용한 히드록실-포함 화합물류는 폴리옥시알킬렌 폴리올이다. 이러한 히드록실-포함 화합물류의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 폴리옥시에틸렌 및 폴리옥시프로필렌 글리콜; 폴리옥시에틸렌 및 폴리옥시프로필렌 트리올; 폴리테트라메틸렌 옥시드 글리콜; 및 폴리옥시알킬화 비스페놀 A를 들 수 있다. 폴리옥시알킬렌 폴리올은, 구조적 접착제 층의 "오픈 시간"이 증가될 수 있도록 경화 반응을 지연시키는 데에 특히 적합하다. 본원에서 사용되는 "오픈 시간"이라는 용어는, 접착 조성물에 조사한 후의 시간을 의미하는 데에 사용되는데, 상기 시간 동안 접착 조성물은, 그에 접합시킬 제2 기재에 대하여 충분히 미경화된 채 남아 있다. 구조적 접착제 층의 오픈 시간은, 바람직하게는 약 1.640 J/cm2의 에너지량의 화학선 방사에 대한 노출 후 2분 이상이다. 그러나, 함께 접합시킬 하나 또는 둘 모두의 기재가, 구조적 접착제 층이 노출되는 방사에 대하여 반투명성일 경우, 오픈 시간은 전혀 관련성이 없는데, 이는, 상기의 경우, 방사에 대한 노출이 둘 모두의 기재가 구조적 접합 테이프에 의해 서로 부착된 후 반투명성 기재를 통하여 이루어질 수 있기 때문이다. 조립체의 기재 둘 모두가 불투명성일 경우, 구조적 접합 테이프는 화학선 방사에 노출시킨 후 제2 기재를 그에 부착시킨다. 이러한 경우, 구조적 접착제 층의 적합한 실행성의 고려에는 2분 이상의 오픈 시간이 바람직하다.
본 발명에서 사용하기에 바람직한 다른 히드록실-포함 화합물류로는 히드록시-포함 페녹시 수지가 있다. 특히 바람직한 페녹시 수지는 디-글리시딜 비스페놀 화합물의 중합으로부터 유도되는 것이다. 일반적으로, 페녹시 수지의 수평균 분자량은 50,000 미만, 바람직하게는 약 10,000 내지 약 20,000 범위이다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 구매가능한 페녹시 수지는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 페녹시 어소시에이츠(Phenoxy Associates)(미국 사우쓰캐롤라이나주 록 힐 소재)로부터 입수가능한 PAPHENTMPKHP-200을 포함한다. 페녹시 수지를 본 구조적 접착 조성물에 첨가하면 동적 중복 전단 강도가 개선되고/되거나, 저온 유동이 감소되고/되거나 접착제 층의 충격 내성이 개선될 수 있다.
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 원하는 특성에 따라 다양해지는 양의 하나 이상의 히드록실-포함 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 40 중량 퍼센트 이하의 양의 하나 이상의 히드록실-포함 물질을 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 히드록실-포함 물질이 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 1 중량 퍼센트 내지 약 35 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 히드록실-포함 물질을 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 히드록실-포함 물질이 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 3 중량 퍼센트 내지 약 30 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 히드록실-포함 물질을 포함한다.
vi. 광개시제
본 발명에 사용하기 위한 광개시제는, 바람직하게는 광화학적 수단, 예를 들어 화학선 방사(전자기 스펙트럼의 자외선 또는 가시광선 부분에서 파장을 갖는 방사)에 의해 활성화된다. 적합한 광개시제는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 오늄염 및 양이온성 유기금속염을 포함하는데, 이들 둘 모두는 미국 특허 제5,709,948호에 기술되어 있다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 오늄염 광개시제는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 요오도늄 및 술포늄 착염을 포함한다. 유용한 방향족 요오도늄 착염은 이하의 화학식을 갖는 염을 포함한다.
여기서, Ar1및 Ar2는 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 약 4 내지 약 20개의 탄소 원자를 갖는 방향족 기를 포함하고;
Z는 산소, 황, 탄소-탄소 결합으로 구성된 군으로부터 선택되며,
여기서, R은 (페닐과 같은, 약 6 내지 약 20개의 탄소 원자를 갖는) 아릴, 또는 (아세틸 또는 벤조일과 같은, 약 2 내지 약 20개의 탄소 원자를 갖는) 아실일 수 있으며,
여기서, R1및 R2는 수소, 약 1 내지 약 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼, 및 약 2 내지 약 4개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 라디칼로 구성된 군으로부터 선택되며,
m은 0 또는 1이며,
X는 식 DQn[여기서, D는 원소 주기율표(Chemical Abstracts version)의 IB족 내지 VIII족으로부터의 금속 또는 IIIA 내지 VA족으로부터의 준금속이며, Q는 할로겐 원자이며, n은 1 내지 6의 값을 갖는 정수]을 갖는다. 바람직하게는, 금속은 구리, 아연, 티탄, 바나듐, 크롬, 마그네슘, 망간, 철, 코발트, 또는 니켈이고, 준금속은 바람직하게는 붕소, 알루미늄, 안티몬, 주석, 비소 및 인이다. 바람직하게는, 할로겐 Q는 염소 또는 불소이다. 적합한 음이온의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, BF4 -, PF6 -, SbF6 -, FeCl4 -, SnCl5 -, AsF6 -, SbF5OH-, SbCl6 -, SbF5 2-, AlF5 2-, GaCl4 -, InF4 -, TiF6 2-, ZrF6 -, 및 CF3SO3 -을 들 수 있다. 바람직하게는, 음이온은 BF4 -, PF6 -, SbF6 -, AsF6 -, SbF5OH-, 및 SbCl6 -이다. 더 바람직하게는, 음이온은 SbF6 -, AsF6 -, 및 SbF5OH-이다.
바람직하게는, Ar1및 Ar2는 페닐, 티에닐, 푸라닐, 및 피라졸릴기로 구성된 군으로부터 선택된다. Ar1및 Ar2기는 임의로 하나 이상의 융합 벤조 고리(예를 들어 나프틸, 벤조티에닐, 디벤조티에닐, 벤조푸라닐, 디벤조푸라닐 등)를 포함할 수 있다. 방향족기는, 필요할 경우, 에폭시드 및 히드록실 관능기와 본질적으로 비-반응성이라면 하나 이상의 비-염기성 기로 치환될 수도 있다.
적합한 방향족 요오도늄 착염은 미국 특허 제4,256,828호에 더욱 충분히 기술되어 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 바람직한 방향족 요오도늄 착염은 [(Ar)2I]+[PF6]-또는 [(Ar)2I]+[SbF6]-이다.
본 발명에 유용한 방향족 요오도늄 착염은 자외선 영역의 스펙트럼에서 감광성이다. 그러나, 방향족 요오도늄 착염은 공지된 광분해성 유기 할로겐 원자를 위한 증감제에 의해 근자외선 및 가시광선 범위의 스펙트럼에 대하여 증감시킬 수 있다. 예시적인 증감제는, 미국 특허 제4,250,053호에 기술된 바와 같이, 착색 방향족 폴리시클릭 탄화수소를 포함한다. 적합한 증감제는, 접착 조성물 중 에폭시 수지의 양이온성 경화를 감지할 수 있을 정도로 간섭하지 않도록 선택되어야 한다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 방향족 술포늄 착염 개시제는 이하의 식에 의해 주어질 수 있다.
여기서, R3, R4, 및 R5는 동일하거나 상이하되, 단, R3, R4, 및 R5중 하나 이상은 방향족이고, R3, R4, 및 R5는 약 4 내지 약 20개의 탄소 원자를 갖는 방향족 부분(예를 들어 치환 및 미치환 페닐, 티에닐, 및 푸라닐), 및 1 내지 약 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼로 구성된 군으로부터 선택될 수 있으며, "알킬"이라는 용어는 치환(예를 들어, 할로겐, 히드록시, 알콕시, 및 아릴과 같은 치환기) 알킬 라디칼을 포함하고, 바람직하게는, R3, R4, 및 R5는 각각 독립적으로 방향족 부분이며,
Z, m, 및 X는 모두 요오도늄 착염에 관해서 상기에 정의한 바와 같다.
R3, R4, 또는 R5가 방향족 기일 경우, 이는 하나 이상의 융합 벤조 고리(예를 들어, 나프틸, 벤조티에닐, 디벤조티에닐, 벤조푸라닐, 디벤조푸라닐 등)를 임의로 가질 수 있다. 상기 방향족 기는, 필요할 경우, 에폭시드 및 히드록실 관능기와 본질적으로 비-반응성일 경우 하나 이상의 비-염기성 기로 또한 치환될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 트리아릴-치환 염, 예를 들어 트리페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트 및 p-(페닐(티오페닐)디페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트가 바람직한 술포늄 염이다. 본 발명에서 유용한 기타 술포늄 염은 미국 특허 제5,256,828호 및 동 제4,173,476호에 더욱 충분히 기술되어 있다.
본 발명에서 유용한 방향족 술포늄 착염은 일반적으로 자외선 영역의 스펙트럼에서 감광성이다. 그러나, 방향족 술포늄 착염은, 미국 특허 제4,256,828호 및 동 제4,250,053호에 기술되어 있는 것과 같은 선택된 증감제 군에 의해 근자외선 및 가시광선 범위의 스펙트럼에 대하여 증감될 수 있다.
증감제를 상기에 기술되어 있는 요오도늄 또는 술포늄 염과 조합하여 사용할 경우, 증감제는 접착 조성물 중 에폭시 수지의 양이온성 경화를 감지가능할 정도로 간섭하지 않도록 선택되어야 한다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 다른 광개시제류는, 미국 특허 제5,059,701호, 동 제5,191,101호 및 동 제5,252,694호에 기술되어 있는 것과 같은 광활성 유기금속 착염을 포함한다. 이러한 유기금속 양이온 염은 이하의 식을 가진다:
[(L1)(L2)Mm]+eX-
여기서, Mm은 원소 주기율표의 IVB, VB, VIB, VIIB, 및 VIII족 원소로부터 선택되는 금속 원자, 바람직하게는, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, 및 Co를 나타내고;
L1은 존재하지 않거나, π-전자를 기증하는 하나, 또는 2개의 리간드(여기서, 리간드는 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각의 리간드는, 각각이 금속 원자 M의 원자가 껍질에 2 내지 12개의 π-전자를 기증할 수 있는, 치환 및 미치환 지환족 및 시클릭 불포화 화합물과 치환 및 미치환 카르보시클릭 방향족 및 헤테로시클릭 방향족 화합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는, L1은, 각각이 Mm의 원자가 껍질에 3 내지 8개의 π-전자를 기증할 수 있는, 치환 및 미치환 [η3]-알릴, [η5]-시클로펜타디에닐, [η7]-시클로헵타트리에닐 화합물, 및 [η6]-벤젠 및 치환 [η6]-벤젠 화합물(예를 들어 자일렌)로 구성된 군으로부터 선택되는 [η6]-방향족 화합물, 및 2 내지 4개의 융합 고리를 갖는 화합물로 구성된 군으로부터 선택되며;
L2는 존재하지 않거나 짝수개의 σ-전자를 기증하는 1 내지 3개의 리간드(여기서, 리간드는 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각의 리간드는 일산화탄소, 니트로소늄, 트리페닐 포스핀, 트리페닐 스티빈, 및 인, 비소 및 안티몬의 유도체로 구성된 군으로부터 선택될 수 있되, 단, L1및 L2에 의해 Mm에게 기증되는 전체 전자 전하는, 착물에 대하여 순 잔류 양전하 e를 생성함)를 나타내고;
e는, 착양이온의 잔류 전하로서 1 또는 2의 값을 갖는 정수이며;
X는 상기한 바와 같은 할로겐-포함 착음이온이다.
본 발명에서 광활성 촉매로 유용한 적합한 유기금속 착양이온 염의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 이하의 것을 포함한다.
[([η6]-벤젠)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[SbF6]-,
[([η6]-톨루엔)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[AsF6]-,
[([η6]-자일렌)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[SbF6]-,
[([η6]-쿠멘)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[PF6]-,
[([η6]-자일렌(혼합 이성질체))([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[SbF6]-,
[([η6]-자일렌(혼합 이성질체))([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[PF6]-,
[([η6]-o-자일렌)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[CF3SO3]-,
[([η6]-m-자일렌)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[BF4]-,
[([η6]-메시틸렌)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[SbF6]-,
[([η6]-헥사메틸벤젠)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[SbF5OH]-, 및
[([η6]-플루오렌)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[SbF6]-
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 바람직한 유기금속 착양이온 염은 이하의 것의 하나 이상을 포함한다.
[([η6]-자일렌(혼합 이성질체))([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[SbF6]-,
[([η6]-자일렌(혼합 이성질체))([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[PF6]-,
[([η6]-자일렌)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[SbF6]-, 및
[([η6]-메시틸렌)([η5]-시클로펜타디에닐)Fe]+1[SbF6]-
구매가능하며 적합한 개시제는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 방향족 술포늄 착염 FX-512TM(미국 미네소타조 세인트 폴 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 캄파니[Minnesota Mining and Manufacturing Company)], CD-1012TM및 CD-1010TM[미국 펜실베니아주 엑스톤 소재의 사토머(Sartomer)]; 방향족 술포늄 착염인 UVOXTMUVI-6974 (미국 코넥티컷주 댄버리 소재의 유니온 카바이드 코포레이션); 및 양이온성 유기금속 착염인 IRGACURETM261(스위스 바젤 소재의 시바 스페셜티 케미칼즈)을 포함한다.
구조적 접착제 층의 경화에 사용되는 촉매적 광개시제가 메탈로센 염 촉매일 경우, 이것이 임의적이라 해도, 이는 미국 특허 제5,436,063호에 기술되어 있는 3차 알콜의 옥살레이트 에스테르와 같은 가속제를 임의로 동반한다. 사용될 수 있는 옥살레이트 공-촉매는 미국 특허 제5,252,694호에 기술되어 있는 것을 포함한다. 가속제는, 구조적 접착제 층 조성물에 존재하는 수지(폴리에스테르, 에폭시, EVA 및/또는 아크릴레이트)의 전체 중량을 구조로, 약 0.01 내지 약 5 중량 퍼센트, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 4 중량 퍼센트의 구조적 접착제 층 조성물을 포함할 수 있다.
본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 광원 및 노출 정도에 따라 다양해지는 양의 하나 이상의 광개시제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 3 중량 퍼센트 이하의 양의 하나 이상의 광개시제를 포함한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 광개시제가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 0.5 중량 퍼센트 내지 약 2 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 광개시제를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 광개시제가 존재할 경우, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 1 중량 퍼센트 내지 약 2 중량 퍼센트의 양의 하나 이상의 광개시제를 포함한다.
vii. 기타 첨가제
본 구조적 접착제 층의 접착 조성물은 추가로 약 50 중량 퍼센트 이하, 바람직하게는 약 10 중량 퍼센트 이하의 다양한 첨가제, 예를 들어 충진제, 안정화제, 가소제, 점착 부여제, 흐름 조절제, 경화 속도 지연제, 접착 촉진제(예를 들어 실란 및 티타네이트), 보조제, 충격 완화제, 팽창성 미소구체, 열전도성 입자, 전기전도성 입자 등, 예를 들어 실리카, 유리, 점토, 활석, 안료, 착색제, 유리 비드 또는 버블, 및 항산화제를 함유하여 구조적 접착제 층 조성물의 중량 및/또는 비용을 감소시키고/시키거나, 점도를 조정하고/하거나, 추가의 강화재를 제공하거나 본 발명의 접착 조성물 및 물품의 열 전도성을 변형시켜 더욱 신속하거나 균일한 경화가 성취될 수 있게 한다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 아크릴 코어/셸 입자 형태의 첨가제가 충격 완화제로 구조적 접착제 층 조성물에 첨가된다. 아크릴 코어/셸 입자는, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 20 중량 퍼센트 이하의 양으로 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 아크릴 코어/셸 입자는, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 10 중량 퍼센트 이하의 양으로 첨가된다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 구매가능한 하나의 제품은, 제온 케미칼즈 캄파니, 인크.(Zeon Chemicals Co. Inc.)(미국 켄터키주 루이스빌 소재)로부터 상표명 ZEONTMF-351 하에 입수가능한 아크릴 코어/셸 충격 완화제이다.
II. 기타 접착제 층
본 발명의 구조적 접합 테이프는, 상기 구조적 접착제 층 외에도, 구조적 접합 테이프의 어느 한 측면 상에 하나 이상의 추가의 비-구조적 접착제 층을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 "비-구조적"이라는 용어는, 상기 웨브 형태의 섬유 강화재를 포함하지 않는 접착제 층을 기술하는 데에 사용된다. 하나 이상의 추가의 비-구조적 접착제 층은 상기와 같은 충진제 물질을 포함할 수 있음을 알아야 한다.
하나 이상의 추가의 비-구조적 접착제 층은 당 업계에 공지되어 있는 것과 같은 임의의 적합한 접착제이다. 바람직하게는, 비-구조적 접착제 층은, 존재할 경우, 압력, 열 또는 그의 조합에 의해 활성화될 수 있는 접착제이다. 적합한 비-구조적 접착제 층 조성물은, 그에 한정되는 것은 아니지만,(메틸)아크릴레이트, 고무/수지, 에폭시, 우레탄 또는 그의 조합을 기재로 하는 접착 조성물을 포함한다. 비-구조적 접착제 층은, 용액 코팅 방법, 수-기재의 코팅 방법 또는 고온 용융 코팅 방법에 의해 구조적 접착제 층의 외부 표면에 적용될 수 있다. 비-구조적 접착제 층은 고온 용융-코팅 제제, 전사-코팅 제제, 용제-코팅 제제, 및 라텍스-코팅 제제와, 적층, 열-활성화, 및 수-활성화 접착제 및 결합제를 포함할 수 있다. 더 바람직하게는, 비-구조적 접착제 층은 감압성 접착제를 포함한다. 감압성 접착제는, 적극적이며 영구적인 점성, 단순히 손가락 압력에 의한 접착성, 및 부착물 상의 충분한 지속 능력을 포함하는 특성을 보유하는 것으로 잘 알려져 있다.
비-구조적 접착제 층에 유용한 적합한 감압성 접착제의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 일반적인 폴리 (메틸)아크릴레이트 조성물; 폴리비닐 에테르; 디엔 고무, 예를 들어 천연 고무, 폴리이소프렌, 및 폴리부타디엔; 폴리이소부틸렌; 폴리클로로프렌; 부틸 고무; 부타디엔-아크릴로니트릴 중합체; 열가소성 탄성중합체; 블록 공중합체, 예를 들어 스티렌-이소프렌 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디엔 중합체, 및 스티렌-부타디엔 중합체; 폴리-알파-올레핀; 비결정질 폴리올레핀; 실리콘; 에틸렌-포함 공중합체, 예를 들어 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸아크릴레이트, 및 에틸 메타크릴레이트; 폴리우레탄; 폴리아미드; 에폭시; 폴리비닐피롤리돈 및 비닐피롤리돈 공중합체; 폴리에스테르; 및 상기의 혼합물 또는 블렌드 기재의 접착제(연속상 또는 불연속상)를 들 수 있다. 상기에 논의된 바와 같이, 비-구조적 접착제 층의 접착 조성물은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 점착 부여제, 가소제, 충진제, 항산화제, 안정화제, 안료, 확산재, 경화제, 섬유, 필라멘트, 및 용제를 포함하여 첨가제를 함유할 수 있다.
유용한 감압성 접착제에 대한 일반적인 기술은,폴리머 사이언스 및 엔지니어링 사전(Encyclopedia of Polymer Science and Engineering), 제13권, 윌리-인터사이언스 출판사(Wiley-Interscience Publishers)(뉴욕, 1988년)에서 찾을 수 있다. 유용한 감압성 접착제에 대한 추가의 기술은폴리머 사이언스 및 테크놀러지 사전(Encyclopedia of Polymer Science and Technology), 제1권, 인터사이언스 출판사(Interscience Publishers)(뉴욕, 1964년)에서 찾을 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는, 연속성 또는 불연속성 코팅의 형태로 구조적 접착제 층의 외부 표면 상에 존재하는 하나 이상의 비-구조적 접착제 층과 조합된 하나의 구조적 접착제 층을 포함한다. 비-구조적 접착제 층이 불연속성 코팅으로 존재할 경우, 비-구조적 접착제 층은 구조적 접착제 층의 외부 표면을 따라 점, 정사각형, 삼각형, 선, 또는 임의의 기타 배열로 존재할 수 있다.
III. 이형지
본 발명의 구조적 접합 테이프는, 상기 구조적 및 비-구조적 접착제 층 이외에도, 접착제 층의 외부 표면을 보호하기 위한 하나 이상의 이형지를 포함할 수 있다. 이형지는 당 업계에 잘 알려져 있으며, 임의의 공지된 이형지가 본 발명에서 사용될 수 있다. 일반적으로, 이형지는 이형재가 코팅된 필름 또는 종이 기재를 포함한다.
본 발명에서 사용하기에 적합하며 구매가능한 이형지는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 규소 코팅 종이, 및 규소 코팅 필름, 예를 들어 폴리에스테르 필름을 포함한다. 적합한 이형지의 예로는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 아크로실 유럽(Akrosil Europe)(네덜란드 후엘렌 소재) 및 인터내셔널 페이퍼(International Paper)(미국 위스콘신주 메나샤 소재)로부터 입수가능한, 상표명 AKROSILTM하에 시판되는 이형지; 및 다우버트 코티드 프로덕츠, 인크.(Daubert Coated Products, Inc.)(미국 일리노이주 딕슨 소재)로부터 입수가능한 이형지를 들 수 있다. 바람직하게는, 이형지는 AKROSILTMPaper Liner ZG-3223(네덜란드 후엘렌 소재의 아크로실 유럽) 또는 AKROSILTMPaper Liner SBL 60 SC SILOX F1U/F4B(미국 위스콘신주 메나샤 소재의 인터내셔널 페이퍼)를 포함한다. 더 바람직하게는, 이형지는 AKROSILTMPaper Liner ZG-3223(네덜란드 후엘렌 소재의 아크로실 유럽)를 포함한다.
IV. 기타 가능한 층
본 발명의 구조적 접합 테이프는, 구조적 접합 테이프에 일시적 또는 영구적인 특성을 제공할 수 있는 하나 이상의 추가 층도 포함할 수 있다. 적합한 추가 층은, 본 구조적 접합 테이프가 구조적 접합 테이프의 적어도 하나의 측면으로부터의 화학선 방사에 의해 경화될 수 있기만 하다면, 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 하나의 측면 또는 둘 모두의 측면에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 본 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 양 측면이 추가의 층으로 덮일 경우, 적어도 하나의 추가의 층은, 화학선 방사가 구조적 접착제 층의 경화에 충분한 양으로 추가의 층을 통과하도록 투명해야 한다.
바람직하게는, 하나 이상의 추가의 층은, 도2에 예시된 바와 같이, 생성되는 구조적 접합 테이프가 롤로 감길 수 있도록 가요성이다. 하나 이상의 추가의 층은 타이 층, 프라이머 층, 또는 장벽 층으로 기능할 수 있다. 적합한 추가의 층은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 중합체 필름, 금속 호일, 종이, 발포 시트, 및 천, 예를 들어 상기 섬유-포함 웨브를 포함한다. 하나 이상의 추가의 층은 상기 감압성 접착제에 의해, 또는 구조적 접착제 층 조성물 그 자신에 의해 구조적 접착제 층에 부착될 수 있다.
특정의 구조적 접합 테이프
본 발명의 구조적 접합 테이프는 상기한 바와 같이 다양한 층 및 접착제 성분을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는 단일의 구조적 접착제 층, 및 구조적 접착제 층의 외부 표면 상의 이형지를 포함한다. 이러한 바람직한 구조적 접합 테이프의 예가 도2에 예시되어 있다. 도2의 구조적 접합 테이프(20)는, 섬유 강화재(22)를 포함하는 구조적 접착제 층(21), 및 구조적 접착제 층(21)의 외부 표면(24) 상의 이형지(23)를 포함한다. 롤 형태일 경우, 구조적 접착제 층(21)의 노출 표면(26)은 이형지(23)의 외부 표면(25)과 접촉하게 된다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는, 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있으며, (a) (i) 약 20 내지 약 80 중량 퍼센트의 하나 이상의 에폭시 수지, (ii) 폴리에스테르 수지, 에틸 비닐 아세테이트 수지, 또는 (메틸)아크릴레이트 수지로부터 선택되는 약 50 내지 약 20 중량 퍼센트의 하나 이상의 수지, (iii) 약 30 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 히드록시-포함 화합물, (iv) 약 5 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 광개시제, 및 (v) 약 50 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 첨가제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 기초 중량이 약 30 그램/m2미만이고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80로 측정시 공기 투과도 값이 600 cfm/ft2(3.04 m3/m2/sec) 초과이며, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 광 투과도 값이 약 10% 초과이고, 약 20 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 섬유를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 추가의 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는, 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있으며, (a) (i) 약 30 내지 약 60 중량 퍼센트의 하나 이상의 에폭시 수지, (ii) 폴리에스테르 수지, 에틸 비닐 아세테이트 수지, 또는 (메틸)아크릴레이트 수지로부터 선택되는 약 40 내지 약 30 중량 퍼센트의 하나 이상의 수지, (iii) 약 20 내지 약 9 중량 퍼센트의 하나 이상의 히드록시-포함 화합물, (iv) 약 2 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 광개시제, 및 (v) 약 10 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 첨가제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 상기 섬유 강화재를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는, 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있으며, (a) (i) 약 30 내지 약 60 중량 퍼센트의 하나 이상의 에폭시 수지, (ii) 약 40 내지 약 30 중량 퍼센트의 하나 이상의 폴리에스테르 수지, (iii) 약 20 내지 약 9 중량 퍼센트의 하나 이상의 히드록시-포함 화합물, 및 (iv) 약 1 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 광개시제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 상기 섬유 강화재를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는, 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있으며, (a) (i) 에폭시 당량이 약 185 내지 약 192인 약 27 중량 퍼센트의 제1 에폭시 수지, 및 에폭시 당량이 약 525 내지 약 550인 약 22 중량 퍼센트의 제2 에폭시 수지, (ii) 유리 전이 온도가 약 -5℃ 미만인 비결정질의 분지 코폴리에스테르인 약 30 중량 퍼센트의 폴리에스테르 수지, (iii) 수평균 분자량이 약 10,000 내지 약 16,000이고, 히드록시 당량이 약 284인 마이크론화 페녹시 수지를 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제1 히드록시-포함 화합물, 및 수평균 분자량이 약 700이고 히드록시 당량이 약 38인 글리콜 및 프로필렌 옥시드의 폴리올 부가물을 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제2 히드록시-포함 화합물, 및 (iv) 약 1 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 기초 중량이 약 25 그램/m2미만이고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80로 측정시 공기 투과도 값이 800 cfm/ft2(4.06 m3/m2/sec) 초과이며, 광 투과도 시험(LPT)로 측정시 광 투과도 값이 약 75% 초과이고, 약 7 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 폴리에스테르 섬유를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 구조적 접착 테이프는, 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있으며, (a) (i) 약 30 내지 약 60 중량 퍼센트의 하나 이상의 에폭시 수지, (ii) 약 40 내지 약 30 중량 퍼센트의 하나 이상의 에틸 비닐 아세테이트 수지, (iii) 약 20 내지 약 9 중량 퍼센트의 하나 이상의 히드록시-포함 화합물, (iv) 약 2 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 광개시제, 및 (v) 약 10 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 첨가제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 상기 섬유 강화재를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 추가의 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는, 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있으며, (a) (i) 에폭시 당량이 약 185 내지 약 192인 약 27 중량 퍼센트의 제1 에폭시 수지, 및 에폭시 당량이 약 525 내지 약 550인 약 22 중량 퍼센트의 제2 에폭시 수지, (ii) 약 70 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트를 포함하는 약 30 중량 퍼센트의 에틸 비닐 아세테이트 수지, (iii) 수평균 분자량이 약 10,000 내지 약 16,000이고, 히드록시 당량이 약 284인 마이크론화 페녹시 수지를 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제1 히드록시-포함 화합물, 및 수평균 분자량이 약 700이고 히드록시 당량이 약 38인 글리콜 및 프로필렌 옥시드의 폴리올 부가물을 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제2 히드록시-포함 화합물, 및 (iv) 약 1 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 기초 중량이 약 10 그램/m2미만이고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80로 측정시 공기 투과도 값이 약 1200 cfm/ft2(6.09 m3/m2/sec) 초과이며, 광 투과도 시험(LPT)로 측정시 광 투과도 값이 약 90% 초과이고, 세갈래형 횡단면 형상 및 약 20 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 나일론 섬유를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 구조적 접착 테이프는, 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있으며, (a) (i) 약 20 내지 약 80 중량 퍼센트의 하나 이상의 에폭시 수지, (ii) 약 40 내지 약 30 중량 퍼센트의 하나 이상의 아크릴레이트 수지, (iii) 약 20 내지 약 9 중량 퍼센트의 하나 이상의 히드록시-포함 화합물, (iv) 약 3 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 광개시제, 및 (v) 약 10 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 첨가제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 상기 섬유 강화재를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는, 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있으며, (a) (i) 에폭시 당량이 약 185 내지 약 192인 약 53.9 중량 퍼센트의 제1 에폭시 수지, 및 에폭시 당량이 약 525 내지 약 550인 약 9.8 중량 퍼센트의 제2 에폭시 수지, (ii) (메틸)아크릴레이트 반복 단위에 대한 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌 반복 단위의 몰비가 약 2 미만인 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌 반복 단위를 갖는 폴리(메틸)아크릴레이트 탄성중합체를 포함하는 약 30 중량 퍼센트의 (메틸)아크릴레이트 수지, (iii) 수평균 분자량이 약 700이고 히드록시 당량이 약 38인 글리콜 및 프로필렌 옥시드의 폴리올 부가물을 포함하는 약 4.3 중량 퍼센트의 히드록시-포함 화합물, 및 (iv) 약 2 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 기초 중량이 약 25 그램/m2미만이고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80로 측정시 공기 투과도 값이 1300 cfm/ft2(6.59 m3/m2/sec) 초과이며, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 광 투과도 값이 약 75% 초과이고, 원형 횡단면 형상 및 약 20 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 폴리에스테르 섬유를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
상기 구조적 접합 테이프에 있어서, 적어도 하나의 섬유 웨브는 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 외부 표면 내에 완전히 매립되어 있을 수 있다. 또한, 상기 구조적 접합 테이프는 적어도 하나의 추가의 층을 더 포함할 수 있는데, 여기에서, 적어도 하나의 추가의 층은 이형지, 비-구조적 접착제 층, 비-접착제 필름, 호일, 종이, 발포재, 직물, 부직포, 편직물, 또는 그의 조합을 포함한다. 본 구조적 접합 테이프는, 임의의 상기 구조적 접착제 층 및 하나 이상의 추가의 층을 포함하는 롤 형태의 테이프일 수 있다.
구조적 접합 테이프의 제조 방법
본 발명의 구조적 접합 테이프는 다수의 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 성분은, 접착 조성물에 존재하는 광개시제의 분해를 회피하기에 충분히 낮은 고온에서 적합한 혼합 용기에서 배합 및 혼합될 수 있다. 혼합 시간이 다양할 수 있기는 하지만, 본 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 성분은 균일한 성분 혼합물을 형성하기에 충분한 시간동안 혼합하는 것이 바람직하다. 혼합 후, 본 구조적 접착제 층의 접착 조성물은 다양한 상이한 방법에 의해 그의 최종 형상으로 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 구조적 접착제 층의 접착 조성물은 가열 나이프 코팅기를 사용하여 이형지에 코팅하여 층을 형성할 수 있다. 이와는 달리, 본 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 성분은 압출기에서 혼화시키고, 이어서 원하는 프로필을 갖는 다이를 통하여 압출시켜 성형 접착제 스트립, 즉, 원하는 횡단면 형상을 갖는 스트립을 생성할 수 있다. 추가의 접근법에 있어서, 본 구조적 접착제 층의 접착 조성물은 대량체(mass)로 압출되어 소정의 거리에 떨어져 간격을 두고 위치하는 한쌍의 모터-구동 냉각 롤 사이에 전달되어, 이후에 원하는 두께로 하소시킬 수 있는 구조적 접착제 층의 접착 조성물의 평면형 시트를 형성할 수 있다.
배치식 공정(batch process)에 있어서, 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 접착 조성물은, 하나 이상의 적합한 용기, 바람직하게는 화학선 방사에 대하여 투과성이지 않은 용기에서 다양한 구성 성분을 혼합함으로써 제조한다. 액체 성분, 예를 들어 액체 에폭시 및 히드록실-포함 물질은, 약 90℃ 이하의 온도에서 제1 용기에서 예비혼합시킬 수 있으며, 반면, 열가소성의 고체 에폭시 성분은 상기 성분의 액화에 충분한 약 110℃ 이하의 고온에서 개별적인 용기에서 혼합시킨다. 이어서 액체 성분을 용융 열가소성의 에폭시 성분에 첨가하고, 성분들이 열분해 없이, 또는 재료들의 조숙한 경화를 야기함이 없이 완전히 용융 블렌딩될 때까지 교반하면서 혼합시킬 수 있다. 성분들은 동시에, 또는 임의의 순서로 순차적으로 첨가할 수 있지만, 모든 기타 성분이 완전히 혼합된 후에 광개시제를 첨가하는 것이 바람직하다.
연속식 공정에 있어서, 본 발명의 구조적 접착제 층의 접착 조성물은 상기와 같은 압출기, 예를 들어, 하류 출입구, 정적 혼합기, 및 적당한 생산품 오리피스(즉, 필름 다이, 시트 다이, 프로필 다이 등) 및 적당할 경우 권취 롤 및 권선 롤이 갖추어진 2축 압출기(twin screw extruder)에서 혼합시킨다. 죔 라인의 속도는 생산품 형태에 적당하도록 조정될 수 있다.
하나 이상의 섬유 강화재는 다양한 방법으로 본 구조적 접착제 층의 접착 조성물과 조합될 수 있다. 도3 내지 도5는, 하나 이상의 섬유 강화재를 본 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 접착 조성물과 조합시키는 다양한 방법을 나타낸다. 도3에 있어서, 공정(300)이 예시되어 있는데, 여기에서, 구조적 접착제 층의 접착 조성물(301)은 용기(302)로부터 롤(303)로 압출된다. 이형지(304)는 롤(305)로부터 풀려져 구조적 접착제 층의 접착 조성물(301), 및 롤(307)로부터 풀려지는 섬유 강화재(306)를 위한 지지 표면을 형성한다. 닙(308)은 섬유 강화재(306)를 이형지(304)에 인접하도록 배치하는 데에 사용될 수 있다. (A) 지점에서, 구조적 접착제 층의 접착 조성물(301)은 이형지(304) 상에서 섬유 강화재(306)와 접촉되게 된다. 롤(303)은 원하는 양의 압력을 인가하여 섬유 강화재(306)를 코팅 및/또는 캡슐화한다. 생성되는 구조적 접합 테이프(309)는 권취 롤(310) 상에서 권취될 수 있다.
본 발명의 추가의 실시예에 있어서, 섬유 강화재를 구조적 접착제 층의 접착 조성물과 조합시키는 두번째의 예시적인 방법이 도4에 예시된 바와 같이 개시된다. 도4에 있어서, 공정(400)이 예시되어 있는데, 여기에서, 구조적 접착제 층의 접착조성물(401)은 용기(402)로부터 롤(403)로 압출된다. 이형지(404)는 롤(405)로부터 풀려져, 구조적 접착제 층의 접착 조성물(401)이 (A) 지점에서 이형지(404)와 접촉함에 따라 구조적 접착제 층의 접착 조성물(401)을 위한 지지 표면을 형성한다. 섬유 강화재(406)는 롤(407)로부터 풀려지며 닙(408, 409) 사이의 (B) 지점에서 구조적 접착제 층의 접착 조성물(401)과 접촉하게 된다. 닙(408, 409)은 원하는 양의 압력을 인가하여 섬유 강화재(406)를 구조적 접착제 층의 접착 조성물(401) 상으로 및/또는 상기 조성물(401) 내로 가압한다. 생성되는 구조적 접합 테이프(410)는 권취 롤(411) 상에서 권취될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 섬유 강화재를 구조적 접착제 층의 접착 조성물과 조합시키는 세번째의 예시적인 방법이 도5에 예시된 바와 같이 개시된다. 도5에 있어서, 공정(500)이 예시되어 있는데, 여기에서, 예비-조립된 예비-라인의 구조적 접착제 층의 접착 조성물/이형지 조합물(501)은 롤(502)로부터 풀려진다. 섬유 강화재(503)는 롤(504)로부터 풀려져 닙(505, 506) 사이의 (A) 지점에서 구조적 접착제 층의 접착 조성물/이형지 조합물(501)과 접촉하게 된다. 닙(505, 506)은 원하는 양의 압력을 인가하여 섬유 강화재(503)를 구조적 접착제 층의 접착 조성물/이형지 조합물(501) 상으로 및/또는 상기 조합물(501) 내로 가압한다. 생성되는 구조적 접합 테이프(507)는 권취 롤(508) 상에서 권취될 수 있다.
상기 모든 제조 방법에 있어서, 화학선 방사 차단 이형지를 미경화된 구조적 접착제 층과 조합하여 사용하여 미경화된 구조적 접착제 층이 화학선 방사에 조숙하게 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 생성되는 구조적 접합 테이프가, 예를 들어 보관 및 선적 동안 조숙하게 활성화되지 않도록 하는 것도 바람직하다. 이는, 예를 들어 구조적 접합 테이프를 화학선 방사 차단 용기에 보관함으로써 성취될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 구조적 접착제 층은, (i) 약 20 내지 약 80 중량 퍼센트의 하나 이상의 에폭시 수지, (ii) 폴리에스테르 수지, 에틸 비닐 아세테이트 수지, 또는 (메틸)아크릴레이트 수지로부터 선택되는 약 50 내지 약 20 중량 퍼센트의 하나 이상의 수지, (iii) 약 30 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 히드록시-포함 화합물; (iv) 약 5 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 광개시제, 및 (v) 약 50 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 첨가제를 포함하는 혼합물(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함)을 형성하고; 혼합물 시트를 기재에 적용하고; 기초 중량이 약 30 그램/m2미만이고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80로 측정시 공기 투과도 값이 600 cfm/ft2(3.04 m3/m2/sec) 초과이며, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 광 투과도 값이 약 10% 초과이고, 약 20 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 섬유를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브와 시트를 접촉시켜 상기 적어도 하나의 섬유 웨브가 시트에 적어도 부분적으로 매립되도록 함으로써 제조한다. 본 방법은, 이형지, 비-구조적 접착제 층, 비-접착제 필름, 호일, 종이, 발포재, 직물, 부직포, 편직물, 또는 그의 조합을 포함하는 적어도 하나의 추가의 층을 구조적 접착제 층의 노출 표면 상에 배치하는 것을 더 포함할 수 있다.
구조적 접합 테이프의 사용 방법
본 발명의 구조적 접합 테이프는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프는 2종의 유사하거나 상이한 기재를 서로에게 접합시키는 데에 사용된다. 본 발명의 구조적 접합 테이프는 다양한 기재를 함께 접합시키는 데에 사용될 수 있다. 본 발명의 구조적 접합 테이프를 사용하여 함께 접합시킬 수 있는 적합한 기재는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 세라믹, 유리, 셀룰로스 물질, 탄성중합체 기재, 예를 들어 고무, 복합재, 예를 들어 섬유-강화 플라스틱(FRP), 목재-포함 물질, 및 그의 조합을 포함한다. 예시적인 접합 물품이 도6에 예시되어 있는데, 여기에서, 접합 물품(60)은 제1 기재(61) 및 제2 기재(62) 사이에 배치된 구조적 접합 테이프(63)를 통하여 제2 기재(62)에 접합된 제1 기재(61)를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 구조적 접합 테이프는 제1 기재와 접촉시킨다. 이어서 본 구조적 접합 테이프의 노출 표면을 화학선 방사에 노출시켜 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 경화가 개시되게 한다(즉, 활성화시킴). 이어서, 제2 기재를 구조적 접합 테이프의 노출 표면과 접촉시킨다. 원하는 양의 압력을 인가하여 기재와 구조적 접합 테이프 사이의 최대 표면 접촉을 보증한다. 이와는 달리, 구조적 접합 테이프에 조사하고, 이어서 구조적 접합 테이프를 제1 기재에 접합시키고, 후속적으로, 또는 동시에 제2 기재에 접합시킬 수 있다. 추가의 별법에 있어서, 본 구조적 접합 테이프를 제1 기재에 접합시키고, 후속적으로 또는 동시에 제2 기재에 접합시키고, 이어서, 기재들 중 하나가 투명하여 방사가 구조적 접합테이프의 구조적 접착제 층을 활성화시킬 수 있는 한, 구조적 접합 테이프에 조사할 수 있다.
본 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 구조적 접착제 층을 화학 방사선을 방출하는 광원에 노출시킴으로써 활성화할 수 있다. 적합한 방사원은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 수은등, 제논등, 탄소 아크등, 텅스텐 필라멘트 등, 태양광 등을 포함한다. 본 발명이 화학선 방사에 의한 활성화에 그 초점이 맞추어져 있다 해도, 그에 한정되는 것은 아닌, e-빔, 및 감마 방사를 포함하는 기타 활성화 수단이 본 발명에서 사용될 수 있음을 알아야 하며, 화학선 방사에 의한 활성화가 바람직하다. 더 바람직하게는, 본 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 약 200 nm 내지 약 500 nm의 파장을 갖는 방사선을 방출하는 광원에 본 구조적 접착제 층을 노출시킴으로써 활성화할 수 있다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 약 300 nm 내지 약 470 nm의 파장을 갖는 방사선을 방출하는 광원에 본 구조적 접착제 층을 노출시킴으로써 활성화한다. 훨씬 더 바람직하게는, 본 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층은, 약 310 nm 내지 약 380 nm의 파장을 갖는 방사선을 방출하는 광원에 본 구조적 접착제 층을 노출시킴으로써 활성화한다. 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 방사원은 바람직하게는 중간 압력의 수은 아크등이다.
노출 시간은, 연루되는 반응물의 양 및 유형, 방사원, 방사원으로부터의 거리, 및 활성화할 구조적 접착제 층의 두께에 따라 약 0.5 줄/제곱 센티미터(J/cm2)내지 약 4.0 줄/제곱 센티미터(J/cm2)의 전체 에너지 노출량을 제공하도록 약 1초 미만 내지 약 10분 이상일 수 있다. 활성화 속도는, 주어진 광 노출량 또는 조사량에서 광개시제의 양이 증가할수록 증가하는 경향이 있다. 활성화 속도는 방사 강도가 증가할수록 또한 증가한다. 바람직하게는, 노출 시간은 약 1.0 J/cm2내지 약 3.8 J/cm2의 전체 에너지 노출량을 제공하도록 약 1초 내지 약 3초보다 적다. 더 바람직하게는, 노출 시간은 약 1.35 J/cm2내지 약 1.80 J/cm2의 전체 에너지 노출량을 제공하도록 약 1초보다 적다.
일단, 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층이 방사에 노출되면, 경화 공정이 개시된다. 방사 노출 이후에, 구조적 접착제 층은 무점성일 수 있거나, 한정된 시간 동안 점성이지만, 결국은 무점성 상태를 성취할 수 있다. 완전한 경화는, 방사원의 강도, 방사 노출 시간, 광개시제의 농도, 및 구조적 접착제 층의 접착 조성물을 포함하는 특정 구성 성분에 따라 주위 조건 하에서 약 7일 후에, 또는 약 8 내지 약 16시간 만큼 짧은 시간 후에 성취될 수 있다. 완전한 경화에 도달하는 시간은, 열로, 예를 들어 오븐에서 구조적 접착제 층을 후경화(post curing)시킴으로써 가속화할 수 있다. 후경화 시간 및 온도는, 광개시제의 농도 및 유형, 방사 노출 조건 등에 따라 다양해질 수 있다. 오늄염형 촉매의 일반적인 후경화 조건은, 약 50℃ 내지 약 85℃에서의 5 내지 15분, 내지 약 100℃ 이하의 온도에서의 약 1 내지 5분 범위이다. 양이온성 유기금속 촉매의 일반적인 후경화 조건은, 약 177℃의 온도에서의 약 15 내지 35분이다. 가속화 경화는, 가열 프레스, 가열 적층기 또는 가열 닙 롤러를 사용하는 경우와 같이 열 및 압력을 인가하여 2종의 기재를 함께 접합시킴으로써 또한 성취될 수 있지만, 열은 본 발명의 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 경화에는 필요하지 않음을 알아야 한다.
몇몇 경우, 본 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 경화 속도를 지연시키는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 폴리에테르 폴리올을 함유하는 구조적 접착제 층 조성물은 일반적으로 더 느린 경화 속도를 갖는데, 이는, 방사에 대하여 투명하지 않은 2종의 기재를 함께 접합시키는 경우 특히 바람직하다. 구조적 접합 테이프를 제1 기재에 적용하고 구조적 접합 테이프에 조사한 후, 구조적 접합 테이프가 충분히 경화되어 유용한 접합이 더이상 생성될 수 없을 때까지 일정 시간 동안(예를 들어 약 2분 내지 약 4시간) 제1 기재에 제2 기재를 접합시킬 수 있다. 따라서, 폴리에테르 폴리올의 존재는 오픈 시간으로 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층 조성물을 제공한다는 것을 인지할 수 있다. 즉, 구조적 접합 테이프에 조사한 후의 시간(오픈 시간) 동안, 구조적 접합 테이프는 그에 접합되는 제2 기재를 위하여 충분히 미경화된 채 남아있다.
제2 기재는 일반적으로 압력, 임의의 열, 또는 압력 및 열 둘 모두(예를 들어 가열 프레스, 가열 닙 롤러, 또는 가열 적층기)를 사용하여 구조적 접합 테이프의 노출 표면에 접합시킬 수 있다. 특정의 구조적 접착제 층의 접착 조성물에 따라 제2 기재의 적용 조건은 실온에서의 수초 내지 약 170℃에서의 약 15초 범위일 수 있다. 바람직하게는, 제2 기재의 적용 조건은 실온에서 수초 내지 약 10초 범위이다. 몇몇 경우, 약 274 kPa의 적층기 압력이 유용할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 도7에 예시된 바와 같이 접합 물품이 연속식 공정에 의해 제조된다. 도7에 예시되어 있는 공정(700)에 있어서, 제1 기재(701)는 수송 벨트(702)를 따라 수송되며, 이형 필름(705), 어플리케이터 닙(706), 및 무-테이프 이형 필름(705)을 위한 권취 롤(707)을 포함하는 어플리케이터(704)로부터 적용되는 다이 절단 구조적 접합 테이프(703)와 접촉하게 된다. 다이 절단 구조적 접합 테이프(703)를 포함하는 제1 기재(701)는, 제1 기재(701) 및 다이 절단 구조적 접합 테이프(703)를 다이 절단 구조적 접합 테이프(703)의 경화 개시에 충분한 방사량에 노출시키면서 방사원(708) 하에서 벨트(702)를 따라 (A) 지점으로 나아간다. 다이 절단 구조적 접합 테이프(703)가 활성화된 제1 기재(701)는, 제2 기재(709)가 활성화 다이 절단 구조적 접합 테이프(703)와 접촉하여 접합 물품(710)을 형성하는 (B) 지점으로 벨트(702)를 따라 나아간다. 접합 물품(710)은, 임의의 가열 챔버(711)가 다이 절단 구조적 접합 테이프(703)의 경화를 가속화하는 (C) 지점으로 벨트(702)를 따라 나아간다. 경화된 접합 물품(710)은, 원하는 추가의 가공 또는 포장을 위하여 물품이 벨트(702)로부터 옮겨질 수 있는 (D) 지점으로 벨트(702)를 따라 나아간다.
상기 접합 물품의 제조 공정을 다수 변화시켜 바람직한 결과를 성취할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 본 구조적 접합 테이프의 구조적 접착제 층의 섬유 강화재는 섬유 강화재에 색을 부여하기 위하여 염색시킬 수있다. 하나의 경우에 있어서, 폴리에스테르 REEMAYTM2275 스크림[미국 테네시주 올드 힉코리 소재의 리메이, 인크(Reemay, Inc.)]을 흑색으로 염색하여 흑색 외관을 구조적 접합 테이프에 줄 수 있다. 이러한 부직포 스크림의 섬유들 사이의 갭으로 인하여 본 구조적 접합 테이프는 UV 방사 선량을 받아 더 긴 UV 노출을 필요로 함이 없이 충분히 경화된다.
본 발명의 추가의 실시예에 있어서, 색 변화가 화학선 방사 노출에 대한 응답으로 이어지도록 변하기 쉬운 염료가 구조적 접착제 층에 첨가될 수 있다. 변하기 쉬운 염료는 방사 노출 지시약으로 작용한다. 변하기 쉬운 염료를 섬유 강화재의 염색에 사용할 수 있거나 구조적 접착 조성물에 혼입시킬 수 있다. 하나의 경우에 있어서, 폴리에스테르 REEMAYTM2275 스크림(미국 테네시주 올드 힉코리 소재의 리메이, 인크.)을 보통의 식품 착색제를 사용하여 염색시킬 수 있다. 염색된 REEMAYTM2275 스크림(미국 테네시주 올드 힉코리 소재의 리메이, 인크.)은 화학선 방사에 대한 노출시 무색으로 된다(즉, 변하기 쉬운 염료가 탈색됨).
특정의 접합 물품
본 발명은 2종의 유사하거나 상이한 기재 및 구조적 접합 테이프로 형성되는 다양한 접합 물품에 관한 것이다. 다수의 특히 바람직한 접합 물품은, 그에 한정되는 것은 아니지만, 알루미늄에 접합된 플라스틱; 세라믹에 접합된 플라스틱; 서로 접합된 금속, 예를 들어 알루미늄 및 강철; 및 금속에 접합된 유리를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 접합 물품은 제1 기재; 제2 기재; 및제1 기재와 제2 기재 사이에 배치되며; (a) (i) 약 20 내지 약 80 중량 퍼센트의 하나 이상의 에폭시 수지, (ii) 폴리에스테르 수지, 에틸 비닐 아세테이트 수지, 또는 (메틸)아크릴레이트 수지로부터 선택되는 약 50 내지 약 20 중량 퍼센트의 하나 이상의 수지, (iii) 약 30 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 히드록시-포함 화합물, (iv) 약 5 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 광개시제, 및 (v) 약 50 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 첨가제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 기초 중량이 약 30 그램/m2미만이고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80로 측정시 공기 투과도 값이 600 cfm/ft2(3.04 m3/m2/sec) 초과이며, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 광 투과도 값이 약 10% 초과이고, 약 20 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 섬유를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 본 접합 물품은 제1 기재; 제2 기재; 및 제1 기재와 제2 기재 사이에 배치되며, (a) (i) 에폭시 당량이 약 185 내지 약 192인 약 27 중량 퍼센트의 제1 에폭시 수지, 및 에폭시 당량이 약 525 내지 약 550인 약 22 중량 퍼센트의 제2 에폭시 수지, (ii) 유리 전이 온도가 약 -5℃ 미만인 비결정질의 분지 코폴리에스테르인 약 30 중량 퍼센트의 폴리에스테르 수지, (iii) 수평균 분자량이 약 10,000 내지 약 16,000이고, 히드록시 당량이 약 284인 마이크론화 페녹시 수지를 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제1 히드록시-포함 화합물, 및수평균 분자량이 약 700이고 히드록시 당량이 약 38인 글리콜 및 프로필렌 옥시드의 폴리올 부가물을 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제2 히드록시-포함 화합물, 및 (iv) 약 1 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 기초 중량이 약 25 그램/m2미만이고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80로 측정시 공기 투과도 값이 800 cfm/ft2(4.06 m3/m2/sec) 초과이며, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 광 투과도 값이 약 75% 초과이고, 약 7 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 폴리에스테르 섬유를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 추가의 실시예에 있어서, 본 접합 물품은 제1 기재; 제2 기재; 및 제1 기재와 제2 기재 사이에 배치되며, (a) (i) 에폭시 당량이 약 185 내지 약 192인 약 27 중량 퍼센트의 제1 에폭시 수지, 및 에폭시 당량이 약 525 내지 약 550인 약 22 중량 퍼센트의 제2 에폭시 수지, (ii) 약 70 중량 퍼센트의 비닐 아세테이트를 포함하는 약 30 중량 퍼센트의 에틸 비닐 아세테이트 수지, (iii) 수평균 분자량이 약 10,000 내지 약 16,000이고, 히드록시 당량이 약 284인 마이크론화 페녹시 수지를 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제1 히드록시-포함 화합물, 및 수평균 분자량이 약 700이고 히드록시 당량이 약 38인 글리콜 및 프로필렌 옥시드의 폴리올 부가물을 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제2 히드록시-포함 화합물, 및 (iv) 약 1 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 기초 중량이 약 10 그램/m2미만이고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80로 측정시 공기 투과도 값이 1200 cfm/ft2(6.09 m3/m2/sec) 초과이며, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 광 투과도 값이 약 90% 초과이고, 세갈래형 횡단면 형상 및 약 20 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 나일론 섬유를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 본 접합 물품은 제1 기재; 제2 기재; 및 제1 기재와 제2 기재 사이에 배치되며, (a) (i) 에폭시 당량이 약 185 내지 약 192인 약 53.9 중량 퍼센트의 제1 에폭시 수지, 및 에폭시 당량이 약 525 내지 약 550인 약 9.8 중량 퍼센트의 제2 에폭시 수지, (ii) (메틸)아크릴레이트 반복 단위에 대한 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌 반복 단위의 몰비가 약 2 미만인 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌 반복 단위를 갖는 폴리(메틸)아크릴레이트 탄성중합체를 포함하는 약 30 중량 퍼센트의 (메틸)아크릴레이트 수지, (iii) 수평균 분자량이 약 700이고 히드록시 당량이 약 38인 글리콜 및 프로필렌 옥시드의 폴리올 부가물을 포함하는 약 4.3 중량 퍼센트의 히드록시-포함 화합물, 및 (iv) 약 2 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함); 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제물질의 층 내에 매립되어 있으며, 기초 중량이 약 25 그램/m2미만이고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80로 측정시 공기 투과도 값이 1300 cfm/ft2(6.59 m3/m2/sec) 초과이며, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정시 광 투과도 값이 약 75% 초과이고, 원형의 횡단면 형상 및 약 20 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 폴리에스테르 섬유를 포함하는 하나 이상의 섬유 웨브를 포함하는 구조적 접착제 층을 포함한다.
상기의 모든 접합 물품에 있어서, 제1 기재는 플라스틱, 금속, 세라믹, 유리, 셀룰로스, 탄성중합체, 고무, 목재, 또는 그의 조합을 포함할 수 있으며; 제2 기재는 플라스틱, 금속, 세라믹, 유리, 셀룰로스, 탄성중합체, 고무, 목재, 또는 그의 조합을 포함할 수 있고; 제1 기재는 제2 기재와 유사하거나 상이할 수 있다. 몇몇 바람직한 본 발명의 실시예에 있어서, 제1 기재는 제2 기재와는 상이하다.
본 발명의 접합 물품에서는, 그에 한정되는 것은 아니지만, 전자 부품 중 열발산판으로서의 용도를 포함하여 다수의 용도에서의 유용성을 찾을 수 있다.
본 발명을 상기와 같이 기술하고 하기에서 실시예로 추가로 예시하였지만, 이는 어떠한 방식으로든 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 이에 반하여, 본원의 상세한 설명을 읽고 난 후 본 발명의 사상 및/또는 첨부된 청구의 범위의 범주를 벗어남이 없이 당 업계의 숙련자에게 제안될 수 있는 다양한 기타 실시예, 변형, 및 그의 등가물에 대해 수단이 취해질 수 있음을 명백하게 이해하여야 한다.
시험 방법
하기 시험 방법을 사용하여 본 발명의 예시적인 미경화 및 경화된 구조적 접합 테이프의 물리적 특성을 측정하였다.
섬유 강화재의 시험 방법
공기 투과도
공기 투과도는 공기가 시험 재료의 층을 통과하는 것을 용이하게 측정하는 것이다. 공기 투과도는, 주어진 차등 압력에서 시험 재료를 가로질러 1분 내에 ft2의 시험 재료를 통과하는 ft3단위의 공기를 측정하였다.
본 발명에서 사용하는 섬유 강화재 샘플의 공기 투과도 값은, 달리 언급한 바대로, 또는 시험 방법 ASTM D737-75, ASTM D737-80에 따라 시험한 바대로 제조업자로부터 수득하였다.
UV광 투과도 시험(LPT)
시험할 섬유 강화재 층 샘플을 샘플 홀더에 놓고, 실바니아(Sylvania)(미국 매사추세츠주 댄버 소재)로부터 입수가능한 SYLVANIATM350 흑색라이트 정렬체 위에 배치하였다. 광 강도는, 샘플 홀더에 샘플이 전혀 존재하지 않을 때 측정하였다(Iinitial). 샘플 홀더를 사용하여 UVA 대역폭에 민감한 방사계의 센서 바로 위에 시험 샘플을 배치하였다. 사용한 방사계는 미국 버지니아주 스털링 소재의 이아이티(EIT)가 제조한 UVIRADTM이었다. 이어서 시험 샘플을 홀더 내로 넣고 광 강도를 측정하였다(Ifinal). 이어서 UV 광 투과도를 하기 식을 사용하여 계산하였다:
UV 광 투과도(%) = (Ifinal/ Iinitial) x 100
평균 값은 3회의 측정치로부터 결정하였으며, 각각의 측정치는 상이한 시험 샘플 조각으로부터 취해졌다.
미경화된 구조적 접합 테이프의 시험 방법
하기 시험 방법에 있어서, 모든 구조적 접합 테이프 샘플은 시험 이전에 23℃에서 10% 습도로 24시간 동안 조절하였다.
저온 유동
시험할 1 인치(2.54 cm) 직경(Dinitial)의 미경화 테이프 조각을 실리콘화 라이너 시트 상에 놓고, 실리콘화 라이너로 덮고, 미경화 테이프 조각 위에서 실리콘화 라이너 시트 상에 2 파운드(0.9 kg) 중량을 두었다. 실온(약 23℃)에서의 72시간의 체류(dwell) 후에, 시험 테이프의 직경(Dfinal)을 측정하고 하기 식을 이용하여 유동 변화 퍼센트(%)를 계산하였다:
유동 % = (Dfinal/ Dinitial) x 100
또한, 시험 샘플의 Dfinal을 그의 비교예(즉, 섬유 강화재를 포함하지 않는 시험 테이프)의 Dfinal과 비교하고 차이 %를 하기와 같이 계산하였다:
변화 % = [Dfinal(비교예) - Dfinal(시험 테이프)]x100/Dfinal(비교예)
박리 접착(90°)
2 인치 x 5 인치(5.1 cm x 12.7 cm)로 측정되는 스테인레스 강 플레이트를, 아세톤으로 1회, 이어서 헵탄으로 3회 닦아 세정하고 공기 건조시켰다.
5 인치 x 0.5 인치(12.7 cm x 1.27 cm)로 측정되는 시편으로부터 하나의 라이너를 제거하였다. 노출된 접착제면을 스테인레스 강 플레이트에 적용하고 손으로 가볍게 가압하였다. 이어서, 두번째 라이너를 제거하고, 폭 0.625 인치(1.59 cm) x 길이 8-10 인치(20.3-25.4 cm) x 두께 0.005 인치(127 미크론)인 알루미늄 호일 스트립(한 측면을 산화 처리함)을, 산화처리한 측면이 접착제와 접촉하게 하여 접착제면 위에 두었다. 이어서, 중량이 15 lb(6.8 kg)인 기계적 구동 금속 롤러를 사용하여 알루미늄 호일 피복을 테이프 시편 상으로 롤링 다운(rolled down)시켰다.
실온에서의 20분의 정지 시간 후, 90° 박리 시험 장치가 갖추어져 있으며, 미국 매사추세츠추 캔톤 소재의 인스트론 코포레이션(Instron Corp.)으로부터 입수가능한 INSTRONTMTensile Tester Model 4465를 사용하여 12 인치/분(30.5 cm/min)의 박리 속도에서 90° 박리 접착 시험을 수행하였다.
각각의 재료를 3회 평가하였으며 그 결과치를 평균하였다. 첫번째 및 마지막 인치의 시편과, 샘플 제조 또는 열등한 접촉에 의해 심하게 영향을 받는 지역에 있어서의 박리력은 버렸다. 시험 데이터를 인치 단위의 폭 당 파운드(pounds per inch width, piw) 단위로 기록하여 뉴톤/밀리미터(N/mm)로 환산하였다.
경화된 구조적 접합 테이프의 시험 방법
중복 전단 강도
알루미늄 쿠폰[4 인치 x 1 인치 x 0.0625 인치(10.16 cm x 2.54 cm x 0.159 cm)]을 철사 브러쉬로 가볍게 마모시키고, 이어서 50 중량%의 물 중 이소프로판올 용액으로 닦았다.
접착제 시트의 일반적인 제법, 또는 본원에서 하기에 기술한 섬유 강화재 포함 접착제 시트의 일반적인 제법에 따라 제조한, 0.5 인치 x 1 인치(1.27 cm x 2.54 cm)로 측정되는 스트립 테이프로부터 하나의 보호 라이너를 제거함으로써 조립체를 제조하였다. 이어서, 가볍게 엄지 손가락으로 가압하여 손으로 노출된 접착제 면을 하나의 알루미늄 쿠폰 표면에 적용하였다. 이어서 두번째 보호 라이너를 제거하였다. 이어서, D-전구가 갖추어진 Fusion UV Curing System HP6B-6(미국 메릴랜드주 게터스버그 소재의 퓨전 유브이 시스템즈, 인크.[Fusion UV Systems, Inc.)]로 입수가능한 UV 등으로부터 방출되는(하기 표에서 보고한 바와 같은) UV-A 방사량으로 노출 접착제 면을 조사하였다. 접착제 면을 조사하는 데에 사용한 에너지량은, 320-390 nm 범위의 UV-A 방사를 측정하는 것으로 명시된 UVI MAPTMUV 및 온도 측정/작도 시스템(Temperature Measuring/Plotting System), Model UM365H-S[미국 버지니아주 스털링 소재의 일렉트로닉 인스트루멘테이션 테크놀로지, 인크.(Electronic Instrumentation Technology Inc.)]를 사용하여 측정하였다. 상기 장치는, NIST(National Institute of Standards and Technology) 표준에 따라 보정하였다.
UV 조사 공정 직후에, 중복 전단 시험에 적합한 1 in2(6.45 cm2)의 중복 지역을 갖는 접합을 제조하는 양식으로 두번째 알루미늄 시험 쿠폰을 조사 접착제 면에 적용하였다.
접합 조립체를 평압기(platen press)에 놓고, 40 lbs/in2(0.276 MPa)의 힘을 5초 동안 가하였다. 이어서, 조립체를 85℃의 오븐에서 30분 동안 가열하고, 23℃에서 약 1시간 동안 냉각시킨 후 경화 조립체를 시험하였다.
대안적인 가압 단계에 있어서, 접합 조립체를 평압기에 놓고, 40 lbs/in2(0.276 MPa)의 힘을 5초 동안 가하였다. 이어서, 조립체를 23℃에서 7일 동안(즉, 가열 없이) 경화시킨 후 경화 조립체를 시험하였다.
SINTECHTM5/GL 시험기[미국 매사추세츠주 스터턴 소재의 신테크 인크.(SINTECHTMInc.)]를 사용하여, 상기와 같이 제조한 경화 조립체 상에서, 23℃에서 동적 중복 전단 시험을 수행하였다. 크로스-헤드 속도는 0.1 인치/분(0.254 cm/min)이었다. 각각의 샘플에 대하여 시험을 3회 반복하고, 평균값을 파운드 단위로 기록하여 psi 또는 MPa 단위로 환산하였다.
접합 샘플 조립체 및 인장 시험기 입구를, 인장 시험 장비와 함께 기능하도록 특별히 고안된 열풍식(forced air) 오븐에 둠으로써 고온(65℃)에서도 시험을 수행하였다.
충격 시험
충격 시험은, 하기 세부 사항의 2종의 접합 기재를 사용하여 ASTM(American Society of Testing and Materials, 미국 펜실베니아주 필라델피아 소재) D 950-82에 따라 수행하였다:
기재 1 - 1 인치 x 1.44 인치 x 0.75 인치(2.54 cm x 3.65 cm x 1.9 cm) 알루미늄 블록, 및
기재 2 - 1 인치 직경 x 0.375 인치(2.54 cm x 0.95 cm) 알루미늄 디스크.
0.79 in2(5.10 cm2)의 접합 지역을 이용하였다.
기재 2와 대략 동일한 치수를 갖는 미경화 테이프 샘플을 기재 2에 적용하고, 손으로 가볍게 가압하였다. 이어서, 라이너를 제거하고, 이어서, 상기 중복 전단 시험에 기술한 장비를 사용하여(하기 표에 보고한 바와 같은) UV-A 방사량으로 노출 접착제 측면을 조사하였다.
이어서, 충격 시험에 적합한 접합을 제조하는 양식으로 기재 1을 즉시 조사 접착제 측면에 적용하였다. 접합 조립체를 23℃에서 평압기에 두고, 40 lbs/in2(0.276 MPa)의 힘을 5초 동안 가하였다. 이어서, 접합 조립체를 약 23℃에서 7일 동안, 또는 85℃의 오븐에서 30분 동안 경화시켰다. 이어서, 접합 조립체를 -20℃ 또는 실온(약 23℃)에서 시험하였다.
충격값의 측정은, 20 ft-lbf/in2(42.04 kJ/m)의 에너지를 갖는 아이조드(Izod) 진자가 기재 2에 충격을 주는 반면, 기재 1은 고정 상태인 충격 시험기(테스팅 머신 인크.(Testing Machine Inc.)(미국 뉴욕주 아일란디아 소재)로부터 Impact Tester Model 43-02로 입수가능)로 실시하였다. 진자는, 시험 제작물에서, 접착제 접합에 전단력을 발휘하게 하는 방식으로 향하였다. 3개의 시편을 23℃에서 시험하였으며, ft-lbf/in2단위의 평균 데이터를 기록하고, 이어서 kJ/m2로 환산하였다.
인장 시험 장비와 함께 기능하도록 특별히 고안된 콜드 박스에 접합 샘플 조립체를 둠으로써 냉온(-20℃)에서도 시험을 수행하였다.
부동(floating) 롤러 박리
부동 롤러 박리를 ASTM D3167-93에 따라 수행하였다.
에칭 알루미늄 쿠폰을 하기와 같이 제조하였다:
쿠폰 1- Alcoa 2024 T3 알루미늄 합금[미국 노쓰캐롤라이나주 카타우바 소재의 알코아 알루미늄 캄파니(Alcoa Aluminum Co.)], 0.025 인치(0.0635 cm)의 두께, Forest Products Laboratory(FPL)에서 접합 이전에 고작 8시간 동안 에칭함.
쿠폰 2(후면 기재) - Alcoa 2024 T3 알루미늄 합금(미국 노쓰캐롤라이나주 카타우바 소재의 알코아 알루미늄 캄파니), 0.063 인치(0.160 cm)의 두께, FPL에서 접합 이전에 고작 8시간 동안 에칭함.
본 실시예에서 생성되는, 1 인치 x 10 인치(2.54 cm x 25.4 cm)로 측정되는 스트립 테이프로부터 보호 라이너 중 하나를 제거함으로써 조립체를 제조하였다. 이어서, 가볍게 엄지손가락으로 가압하여 손으로 쿠폰 2의 표면에 노출 접착제 면을 적용하였다. 이어서 두번째 보호 라이너를 제거하였다.
이어서, D-전구가 갖추어진 Fusion UV Curing System HP6B-6(미국 매릴랜드주 게터스버그 소재의 퓨전 유브이 시스템즈, 인크.)으로 입수가능한 UV등으로부터 방출되는(하기 표에 보고한 바와 같은) UV-A 방사량으로 노출 접착제 면을 조사하였다. 접착제 면을 조사하는 데에 사용한 에너지량은, 320-390 nm 범위의 UV-A 방사를 측정하는 것으로 명시된 UVI MAPTMUV 및 온도 측정/플로팅 시스템, Model UM365H-S(미국 버지니아주 스털링 소재의 일렉트로닉 인스트루멘테이션 테크놀로지 인크.)를 사용하여 측정하였다. 상기 장치는, NIST(National Institute of Standards and Technology) 표준에 따라 보정하였다.
UV 조사 공정 직후에, 롤러 박리 시험에 적합한 5 in2(32.6 cm2)의 중복 지역을 갖는 접합을 제조하는 양식으로 쿠폰 1을 조사 접착제 면에 적용하였다.
접합 조립체를 평압기에 놓고, 2-8 lbs/in2(0.0138-0.055 MPa)의 힘을 대략 5초 동안 가하였다. 이어서, 조립체를 85℃에서 20-30분 동안 가열하고, 23℃에서 약 1시간 동안 냉각시킨 후 경화 조립체를 시험하였다.
200 lb(90.9 kg)의 적재 셀이 갖추어진 SINTECHTM5/GL 시험기(미국 매사추세츠주 스터턴 소재의 신테크, 인크.)를 사용하여, 상기한 바와 같이 제조한 경화 조립체 상에서 23℃에서 부동 롤러 박리 시험을 수행하였다. 크로스-헤드 속도는 6인치/분(15.24 cm/min)이었다. 각각의 샘플에 대하여, 그리고 3 인치(7.62 cm)의 박리 거리(전체 박리 거리는 5인치(12.7 cm)이지만, 첫번째 및 마지막 인치의 데이터는 버림)에 걸쳐 시험을 3회 반복하였다. 평균값을 파운드 단위로 기록하여 인치 단위의 폭 당 파운드(pounds per inch width, piw) 및 밀리미터 당 뉴톤(N/mm)으로 환산하였다.
하기 실시예를 하기 표 1에 나타낸 재료를 사용하여 수행하였다.
구조적 접합 테이프재
상표명/재료 공급처 설명
폴리에스테르
DYNAPOLTMS1422 독일 말 소재의 Huels AG (Creanova Specialties) 히드록시 관능성의 비결정질 분지 코폴리에스테르,Tg=-5℃
에폭시
EPONTM1001F 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 Resolution 고체 에폭시,에폭시 당량: 525-550
EPONTM828 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 Resolution 에폭시,에폭시 당량: 185-192
EPONTM1004 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 Resolution 고체 에폭시,에폭시 당량: 800-950
D.E.N. 438 미국 미시건주 미들랜드 소재의 Dow Chemical Co. 에폭시,에폭시 당량: 176-181
히드록시-포함 화합물
PAPHENTMPKHP-200 미국 사우쓰 캐롤라이나주 록 힐 소재의 Phenoxy Associates 마이크론화 페녹시 수지,Mn=10,000-16,000,OH 당량: 284
VORANOLTM230-238 미국 미주리주 미들랜드 소재의 Dow Chemical Co. 글리콜 및 프로필렌 옥시드의 액체 폴리올 부가물,Mn=700,OH 당량: 38
폴리카프로락톤 트리올 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 Aldrich Chemical Co. 점성 액체,평균 Mn: 300,연화 온도: 10℃
EVA
LEVAPRENTM700HV 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 Bayer Corporation 70 중량%의 비닐 아세테이트,무니(Mooney) 점도: 27 [ASTM D 1646]
아크릴레이트
HYTEMPTM4051EP 미국 켄터키주 루이스빌 소재의 Zeon Chemicals Co. Inc. 폴리아크릴레이트 탄성중합체,무니 점도: 35-50
양이온성 광개시제
UVOXTMUVI 6974 미국 코네티컷주 댄버리 소재의 Union Carbide 트리아릴술포늄 착염
첨가제
ZEONTMF-351 미국 켄터기주 루이스빌 소재의 Zeon Chemicals Co. Inc. 아크릴 코어 셸충격 완화제
섬유 강화재
REEMAYTM2250 미국 테네시주 올드 힉토리 소재의 Reemay Inc. 스펀본디드 폴리에스테르, 원형 횡단면의 직선형 섬유,기초 중량: 17 g/m2
REEMAYTM2275 미국 테네시주 올드 힉토리 소재의 Reemay Inc. 스펀본디드 폴리에스테르, 원형 횡단면의 직선형 섬유,기초 중량: 25 g/m2
TFP 20202A/8 영국 소재의 Technical Fibre Procucts 폴리에스테르,기초 중량: 8 g/m2
TFP 20202A/12 영국 소재의 Technical Fibre Products 폴리에스테르,기초 중량: 12 g/m2
TFP 20202A/17 영국 소재의 Technical Fibre Porducts 폴리에스테르,기초 중량: 17 g/m2
TFP 20204A 영국 소재의 Technical Fibre Products 폴리에스테르,기초 중량: 25 g/m2
TFP 20216 영국 소재의 Technical Fibre Products 폴리에스테르,기초 중량: 27 g/m2
TFP A1-7-2 영국 소재의 Technical Fibre Products 폴리에스테르 마이크로데니어,기초 중량: 8 g/m2
TFP마이크로데니어 영국 소재의 Technical Fibre Products 폴리에스테르 마이크로데니어,기초 중량: 12 g/m2
TFP A1-2-10 영국 소재의 Technical Fibre Products 마이크로데니어,기초 중량: 25 g/m2
TFP 20404A 영국 소재의 Technical Fibre Products NCG의 얇은 직물(tissue),기초 중량: 8 g/m2
TFP 206012A 영국 소재의 Technical Fibre Products 아라미드 섬유,기초 중량: 13 g/m2
TFP 20103A/5.5 영국 소재의 Technical Fibre Products 유리 섬유,기초 중량: 5.5 g/m2
TFP 20103A/10 영국 소재의 Technical Fibre Products 유리 섬유,기초 중량: 10 g/m2
TFP 20103A/17 영국 소재의 Technical Fibre Products 유리 섬유,기초 중량: 17 g/m2
TFP 20103A/30 영국 소재의 Technical Fibre Products 유리 섬유,기초 중량: 30 g/m2
TFP 20107A 영국 소재의 Technical Fibre Products 정전기 방지 섬유,기초 중량: 20 g/m2
TFP 20301 영국 소재의 Technical Fibre Products 탄소 섬유,기초 중량: 10 g/m2
TFP 코폴리에스테르(흑색) 영국 소재의 Technical Fibre Products 탄소 섬유,기초 중량: 10 g/m2
CEREXTM23030 미국 플로리다주 펜사콜라 소재의 Cerex Advanced Fabrics 나일론 섬유,기초 중량: 10 g/m2
CEREXTM21030 세갈래형 미국 플로리다주 펜사콜라 소재의 Cerex Advanced Fabrics 나일론 섬유,기초 중량: 10 g/m2
PBN-IITM3003 미국 플로리다주 펜사콜라 소재의 Cerex Advanced Fabrics 나일론 섬유,기초 중량: 10 g/m2
실시예 1
섬유 강화재의 시험
하기 표 2는, 본 발명에서 사용되는 섬유 강화재의 다양한 시험 데이터의 요약을 제공한다.
섬유 강화재의 시험 데이터
섬유 강화재 공기 투과도cfm/ft2(m3/m2/sec) UV광 투과도(%) 섬유 직경(μ) 기초 중량oz/yd2(g/m2) 평균 벌크 두께밀(mm)
REEMAYTM2250 1307(6.63) 80 16 0.5(17) 5(0.13)
REEMAYTM2275 868(1)(4.40) NT 16 0.75(25.7) 6(0.15)
TFP20202A/8 NA 95 12 0.23(8) NA
TFP 20202A/12 NA 92 12 0.35 (12) NA
TFP 20202A/17 NA 84 12 0.50 (17) NA
TFP20204A NA 76 12 0.73 (25) NA
TFP20216 NA NT 12 0.79 (27) NA
TFPA1-7-2 NA 76.5 6.5 0.23(8) NA
TFP마이크로데니어 NA 77 6.5 0.35 (12) NA
TFPA1-2-10 NA NT 6.5 0.73 (25) NA
TFP20404A NA NT 10 0.23(8) NA
TFP206012A NA NT 12 0.38 (13) NA
TFP 20103A/5.5 NA NT 10 0.16(5.5) NA
TFP 20103A/10 NA NT 10 0.3(10) NA
TFP 20103A/17 NA NT 10 0.5(17) NA
TFP 20103A/30 NA NT 10 0.9(30) NA
TFP20107A NA NT NA 0.5(17) NA
TFP20301 NA NT 6.8 0.75(25.7) NA
TFP 코폴리에스테르(흑색) NA 43 6.8 0.23(8) NA
CEREXTM23030 1330(6.8) 97 NA 0.35(12) 2.7(2)(0.07)
CEREXTM21030 1283(6.5) 91 NA 0.50(17) 3.0(2)(0.08)
PBN-IITM3003 1380(7.0) 93 NA 0.73(25) 3.9(2)(0.10)
(1) 0.5 in. 물에서, cfm/ft2단위로 프래지어 공기 투과도(Frazier AirPermeability)로 측정함.
(2) ASTM D-1777-64로 측정함.
NA = 제조업자로부터 입수가능하지 않음.
NT = 시험하지 않음.
실시예 2
구조적 접착제 층 조성물의 제조
상기 표 1에 예시된 성분을 사용하여 다수의 구조적 접착제 층 조성물을 제조하였다. 하기 과정에 따라 모든 조성물을 제조하였다.
액체 에폭시, 히드록실-포함 물질, 및 존재할 경우, 페녹시 수지 성분을 약 90℃의 온도에서 유리병에서 예비-혼합하였다. 열가소성의 고체 에폭시 성분을 Brabender PLASTICORDERTM혼합기(모델 번호 PL2000, 미국 뉴저지주 사우쓰 해켄색 소재의 씨.더블류. 브라벤더 인스트루먼츠, 인크.(C.W. Brabender Instruments, Inc.)로부터 입수가능함)에서 배합하고, 105℃ 이하의 온도에서 혼합하였다. 혼합 온도는, 폴리에스테르-함유 조성물의 경우 80℃, EVA-함유 조성물의 경우 90℃, 그리고 (메틸)아크릴레이트-함유 조성물의 경우 105℃였다. 혼합물을, 균질해질때가지(약 20분) 블렌딩하였다.
이어서, 액체 예비-혼합물을 Brabender PLASTICORDERTM혼합기에 부어 액체 성분을 이전의 고체 성분과 배합하였다. 전체 혼합물을, 완전히 균질해질때가지 약 10분 동안 블렌딩하였다. 이어서, 임의의 충진제를 혼합물에 첨가하였다. 마지막으로, 광개시제를 혼합물에 첨가하고, 혼합을 약 5분 동안 더 계속하였다.
이어서, 생성된 혼합물을 수집하고, 미리 가열 나이프 코팅기로 쓰레딩(threading)한 2개의 실리콘화 종이 라이너 사이에 두었다. 나이프 코팅기는 베드를 가졌으며, 나이프 코팅기의 나이프 온도는 약 90℃였고, 나이프 코팅기는 베드 상부의 약 175℃의 가열 라디에이터를 가졌다. 고온 나이프 코팅에 의해 종이 이형지 사이에서 약 250 미크론(10밀)의 두께를 갖는 접착제 시트가 생성되었다.
하기 표 3에 예시한 폴리에스테르-함유 접착 조성물을 제조하였다.
폴리에스테르-함유 접착 조성물
구성 성분 제제 (중량% 단위의 양)
PE-1 PE-2 PE-3 PE-4
DYNAPOLTMS1422 30 40 30 32.7
PAPHENTMPKHP-200 10 8.6 10 0
EPONTM828 27 23.1 27 0
EPONTM1001F 22 18.7 22 26.7
VORANOLTM230-238 10 8.6 0 9.9
UVI-6974 1 1 1 1
폴리카프로락톤 트리올 0 0 10 0
D.E.N.438 0 0 0 29.7
하기 표 4에 예시한 EVA-함유 접착 조성물을 제조하였다.
EVA-함유 접착 조성물
구성 성분 제제 (중량% 단위의 양)
EE-1 EE-2 EE-3 EE-4
LEVAPRENTM700HV 30 30 30 27
PAPHENTMPKHP-200 10 14.7 10 9
EPONTM828 27 39.6 27 24.2
EPONTM1001F 22 0 0 19.8
EPONTM1004 0 0 22 0
VORANOLTM230-238 10 14.7 0 9
UVI-6974 1 1 1 1
ZEONTMF-351 0 0 0 10
하기 표 5에 예시한 (메틸)아크릴레이트-함유 접착 조성물을 제조하였다.
(메틸)아크릴레이트-함유 접착 조성물
구성 성분 AE-1중량% 단위의 양
HYTEMPTM4051EP 30
EPONTM828 53.9
EPONTM1001F 9.8
VORANOLTM230-238 4.3
UVI-6974 2
실시예 3
구조적 접착제 층 조성물 내로의 섬유 강화재의 혼입
표 1의 섬유 강화재 및 실시예 2에서 제조한 접착 조성물을 사용하여 다수의 구조적 접착제 층을 제조하였다. 하기 과정에 따라 모든 구조적 접착제 층을 제조하였다.
상기 실시예 2에서 제조한 미경화 접착 조성물 시트로부터 하나의 실리콘화 종이 이형지를 제거하였다. 미경화 접착제 시트의 노출 표면 상에 섬유 강화재를두었다. 섬유 강화재의 상부 표면에 실리콘화 종이 이형지를 두고, 이어서, 이 조립체를 약 150 ℉ (약 65.6 ℃)의 적층 온도에서 진공 고온 적층기(SCOTCHLITETMVacuum Applicator, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 캄파니(3M Company)에 의해 제조)에 통과시키고, 10분까지 고온 가압하였다. 이와는 달리, 이어서 조립체를 실온(약 23℃)에서 진공 고온 적층기에 통과시키고, 섬유 강화재가 접착제 시트 내로 완전히 잠길때까지 10분까지 가압하였다. 가압 시간의 길이는, 섬유 강화재의 공기 투과도 및 접착 조성물의 유동성에 따라 다양하였다. 생성된 구조적 접착제 층의 총 두께는 약 250 미크론(10 밀)이었다.
다양한 구조적 접착제 층 샘플을 상기 방법을 사용하여 제조하였다. 샘플에 대한 기술 사항을 하기 표 6에 나타내었다.
구조적 접착제 층 샘플
샘플 번호 접착제 시트 섬유 강화재
1 PE-1 REEMAYTM2250
2 PE-1 REEMAYTM2275
3 PE-1 TFP 20202A/8
4 PE-1 TFP 20202A/12
5 PE-1 TFP 20202A/17
6 PE-1 TFP 20204A
7 PE-1 TFP 20216
8 PE-1 TFP A1-7-2
9 PE-1 TFP A1-2-10
10 PE-1 TFP 20404A
11 PE-1 TFP 20601A
12 PE-1 TFP 20103A/5.5
13 PE-1 TFP 20103A/10
14 PE-1 TFP 20103A/17
15 PE-1 TFP 20103A/30
16 PE-1 TFP 20107A
17 PE-1 TFP 20301
18 PE-2 REEMAYTM2250
19 PE-3 REEMAYTM2250
20 PE-4 REEMAYTM2250
21 EE-1 REEMAYTM2250
22 EE-2 REEMAYTM2250
23 EE-3 REEMAYTM2250
비교예 C-1 PE-1 무
비교예 C-2 PE-2 무
비교예 C-3 PE-3 무
비교예 C-4 PE-4 무
비교예 C-5 EE-1 무
비교예 C-6 EE-2 무
비교예 C-7 EE-3 무
실시예 4
미경화 구조적 접착제 층 샘플의 저온 유동 및 90° 박리 시험
실시예 3의 구조적 접착제 층 샘플에 대하여, 상기 "시험 방법" 섹션에 기술한 바와 같이 저온 유동 및 90° 박리 시험을 행하였다. 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
저온 유동 및 90° 박리 시험 결과
샘플 번호 미경화 시트
저온 유동 90°박리
유동 % 변화 % piw (N/mm) 변화 %
C1 121 ----- 12 (2.10) -----
1 95 -21 9.6 (1.68) -20
2 78 -36 8 (1.40) -33
3 NT ----- 5.8 (1.02) -52
4 89 -26 7.5 (1.31) -38
5 NT ----- 7 (1.22) -42
6 NT ----- 6.1 (1.07) -49
7 NT ----- NT -----
8 NT ----- 8.8 (1.54) -27
9 NT ----- 5.8 (1.02) -52
10 0 -100 9.1 (1.59) -24
11 NT ----- 5.9 (1.03) -51
12 NT ----- 6.1 (1.07) -49
13 NT ----- 5.9 (1.03) -51
14 NT ----- NT -----
15 NT ----- NT -----
16 NT ----- 6.8 (1.19) -43
17 NT ----- 6.9 (1.21) -43
C2 67 ----- NT -----
18 36 -46 7.1 (1.24) -----
C3 113 ----- NT -----
19 67 -41 NT -----
C4 138 ----- 6 (1.05) -----
20 67 -51 8.5 (1.49) +42
C5 13 ----- 13 (2.28) -38
21 9 -31 8 (1.40) -----
C6 46 ----- NT -----
22 27 -41 3.8 (0.66) -----
C7 9 ----- 6 (1.05) -----
23 0 -100 NT -----
실시예 5
경화된 구조적 접착제 층 샘플의 23℃에서의 중복 전단 시험 및 23℃에서의 충격 시험
실시예 3의 구조적 접착제 층 샘플을, D-전구가 갖추어진 Fusion UV Curing System HP6B-6(미국 메릴랜드주 게터스버그 소재의 퓨존 유브이 시스템즈, 인크.)로부터의 UV광으로 활성화시키고, 이어서 "시험 방법" 섹션에 기술된 바와 같이 접합 조립체를 제조하는 데에 사용하였다. UV 활성화 및 이후의 주위 온도에서의 구조적 접착제 층의 경화 후, 23℃에서의 중복 전단 시험 및 23℃에서의 충격 시험을 접합 조립체에 대하여 실시하였다. 그 결과를 하기 표 8에 요약하였다.
23℃에서의 중복 전단 시험 및 23℃에서의 충격 시험 결과
샘플 번호 경화 시트
UV 양 23℃에서의 중복 전단 23℃에서의 충격
J/cm2 변화 % psi(MPa) 변화 % ft-lbf/in2(kJ/m2) 변화 %
C1 1.35 ----- 2200(15.17) ----- 2.37(4.98) -----
1 1.35 0 2387(16.46) +9 2.04(4.29) -14
2 1.35 0 1798(12.40) -18 2.41(5.06) +2
3 1.35 0 2993(20.67) +36 2.73(5.74) +15
4 1.35 0 2627(18.11) +19 3.17(6.66) +34
5 1.35 0 2783(19.12) +27 2.91(6.12) +23
6 1.35 0 2551(17.59) +16 2.28(4.79) -4
7 1.35 0 2883(19.88) +31 2.62(5.51) +11
8 1.35 0 2788(19.22) +27 3.20(6.72) +35
9 1.35 0 2591(17.86) +18 1.72(3.61) -27
10 1.35 0 2984(20.57) +36 2.53(5.32) +7
11 1.35 0 2411(16.62) +10 1.75(3.68) -26
12 1.35 0 2782(19.18) +26 2.42(5.09) +2
13 1.35 0 3038(20.95) +38 2.51(5.27) +6
14 1.35 0 2999(20.68) +36 2.54(5.34) +7
15 1.35 0 2834(19.54) +29 2.58(5.42) +9
16 1.35 0 2963(20.43) +35 2.49(5.23) +5
17 1.35 0 2815(19.41) +28 1.84(3.87) -22
C2 1.35 ----- 2658(18.33) ----- ----- -----
18 1.8 33 1705(11.76) -36 1.63(3.43) -31
C3 0.9 ----- 1809(12.47) ----- 0.38(0.80) -----
19 0.9 0 915(6.31) -49 0.33(0.69) -13
C4 0.9 ----- 2326(16.04) ----- 0.81(1.70) -----
20 0.9 0 2259(15.58) -3 1.33(2.79) +64
C5 1.8 ----- 1795(12.38) ----- 2.69(5.65) -----
21 1.8 0 1274(8.78) -29 1.48(3.11) -45
C6 1.35 ----- 2113(14.54) ----- 2.72(5.72) -----
22 1.35 0 1354(9.34) -36 2.51(5.27) -8
C7 1.8 ------ 1244(8.51) ----- 1.8(3.78) -----
23 1.8 0 843(5.81) -32 1.45(3.05) -19
섬유 강화재를 접착 조성물에 첨가하는 것에 대한 초기 논쟁점 중 하나는, 섬유 강화재의 첨가가 UV광 노출에 의한 접착제 경화를 억제하는지의 여부를 결정하는 것이었다. 표 8에 예시된 바와 같이, 단지 하나만을 예외로 하고, 섬유 강화재의 첨가는 구조적 접착제 층의 완전한 경화를 위한 UV 양 필요치를 증가시키지 않았다.
몇몇 샘플의 경우, 실온에서의 중복 전단 및 충격 강도에서 기대되지 않은 강도 증가가 관찰되었다. 다수의 샘플, 예를 들어 샘플 3-5 및 7-8에 있어서, 섬유 강화재의 첨가는 접합 강도를 유의하게 증가시켰으며, 실패 모드를 접착성 실패에서 점착성 실패로 유리하게 변경시켰다.
실시예 6
추가의 구조적 접착제 층 조성물
표 1의 섬유 강화재, 실시예 2에서 제조한 접착 조성물, 및 실시예 3에서 약술한 방법을 사용하여 추가의 구조적 접착제 층을 제조하였다. 추가의 구조적 접착제 층에 대한 기술을 하기 표 9에 나타내었다.
추가의 구조적 접착제 층
샘플 번호 접착제 시트 섬유 강화재
비교예 C1 PE-1 무
24 PE-1 REEMAYTM2250
25 PE-1 TFP A1-7-2
26 PE-1 TFP 코폴리에스테르(흑색)
27 PE-1 CEREXTM23030
28 PE-1 CEREXTM21030 세갈래형
비교예 C5 EE-1 무
29 EE-1 REEMAYTM2250
30 EE-1 TFP A1-7-2
31 EE-1 TFP 코폴리에스테르(흑색)
32 EE-1 CEREXTM23030
33 EE-1 CEREXTM21030 세갈래형
비교예 C6 EE-4 무
34 AE-1 REEMAYTM2250
35 AE-1 TFP A1-7-2
36 AE-1 TFP 코폴리에스테르(흑색)
37 PE-1 PBN-IITM3003
38 EE-1 PBN-IITM3003
실시예 7
경화된 구조적 접착제 층 샘플의 23℃ 및 65℃에서의 중복 전단 시험, 23℃ 및 -20℃에서의 충격 시험, 및 부동 롤러 박리 시험
실시예 6의 구조적 접착제 층 샘플을 UV광으로 활성화하고, 이어서 "시험 방법" 섹션에 기술한 바와 같이 접합 조립체를 제조하는 데에 사용하였다.
구조적 접착제 층의 UV 활성화 및 이후의 주위 온도에서의 경화 후, 23℃ 및 65℃에서의 중복 전단 시험, 23℃ 및 -20℃에서의 충격 시험, 및 부동 롤러 박리 시험을 "시험 방법" 섹션에 기술된 바와 같이 접합 조립체 상에서 실시하였다. 그 결과를 하기 표 10에 요약하였다.
23℃ 및 65℃에서의 중복 전단 시험, 23℃ 및 -20℃에서의 충격 시험, 및 부동 롤러 박리 시험 결과
샘플 번호 UV 양,J/cm2 충격ft-lbf/in2(kJ/m2) 중복 전단psi(MPa) 부동 롤러 박리, piw(N/mm)
23℃에서 경화시키고, -20℃에서 시험 23℃에서 경화시키고, 23℃에서 시험 85℃에서 경화시키고, 23℃에서 시험 23℃에서 65℃에서
C1 1.35 0.181(0.380) 0.455(0.956) 2.37(4.98) 2200(15.17) 625(4.31) 3.4(0.595)
24 1.35 0.162(0.340) 0.187(0.393) 2.04(4.29) 2387(16.46) 368(2.54) 3.8(0.66)
25 1.35 0.174(0.366) 0.231(0.485) 3.20(6.72) 2788(19.22) 431(2.97) 6.9(1.21)
26 1.35 0.143(0.301) 0.180(0.378) 1.57(3.29) 1123(7.74) 406(2.80) 6.3(1.10)
27 1.35 0.548(1.15) 0.670(1.41) 2.10(4.41) 1262(8.70) 1104(7.61) 14.1(2.47)
28 1.35 0.996(2.09) 0.688(1.44) 2.50(5.25) 1427(9.84) 875(6.03) 13.1(2.29)
37 1.35 0.823(1.73) 0.294(0.618) 1.99(4.18) 1130(7.79) 723(4.98) 56.8(9.95)
C5 1.80 1.134(2.38) 1.081(2.27) 2.69(5.65) 1795(12.38) 521(3.59) 16.5(2.89)
29 1.80 0.460(0.967) 1.085(2.28) 2.02(4.25) 1274(8.78) 366(2.52) 9.3(1.63)
30 1.80 0.427(0.897) 1.074(2.26) 1.48(3.11) 1688(11.64) 451(3.11) 20.7(3.625)
31 2.25 0.212(0.446) 0.938(1.97) 2.12(4.45) 1817(12.53) 377(2.60) 7.4(1.30)
32 1.80 0.712(1.496) 1.326(2.79) 2.06(4.32) 1491(10.28) 717(4.94) 14.9(2.61)
33 1.80 1.248(2.62) 1.387(2.91) 1.54(3.24) 1575(10.86) 772(5.32) 15.9(2.78)
38 1.80 0.388(0.815) 1.464(3.08) 1.91(4.02) 1575(10.86) 723(4.98) 32.7(5.73)
C6 1.80 0.446(0.937) 0.483(1.02) NT NT 374(2.58) 8.4(1.47)
34 3.15 0.143(0.301) 1.027(2.16) NT NT 312(2.15) 11.6(2.03)
35 3.15 0.156(0.328) 1.171(2.46) NT NT 290(2.00) 7.2(1.26)
36 3.60 0.149(0.313) 1.222(2.57) NT NT 133(0.92) 3.9(0.68)
NT = 시험하지 않음.
본 명세서에서 그의 특정의 실시예에 대하여 상세하게 기술하였다 해도, 당업계의 숙련자라면, 상기의 이해시, 상기 실시예에 대한 변경, 변화, 및 등가물을 용이하게 생각할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구의 범위 및 임의의 그에 대한 등가물의 범주로 평가되어야 한다.

Claims (11)

  1. 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있는 구조적 접착제 층이며,
    (a) (i) 약 20 내지 약 80 중량 퍼센트의 하나 이상의 에폭시 수지,
    (ii) 폴리에스테르 수지, 에틸 비닐 아세테이트 수지, 또는 아크릴레이트 수지로부터 선택되는 약 20 내지 약 50 중량 퍼센트의 하나 이상의 수지,
    (iii) 약 30 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 히드록시-포함 화합물,
    (iv) 약 5 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 광개시제, 및
    (v) 약 50 중량 퍼센트 이하의 하나 이상의 첨가제
    의 혼합물인 접착제 물질의 층(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함)과,
    (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있으며, 약 30 그램/m2미만의 기초 중량을 갖고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80으로 측정할 경우 600 cfm/ft2(3.04 m3/m2/sec) 초과의 공기 투과도 값을 갖고, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정할 경우 약 10% 초과의 광 투과도 값을 가지며, 약 20 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 섬유를 포함하는 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조적 접착제 층.
  2. 제1항에 있어서, 접착제 물질의 층은,
    (a) (i) 에폭시 당량이 약 185 내지 약 192인 약 27 중량 퍼센트의 제1 에폭시 수지, 및 에폭시 당량이 약 525 내지 약 550인 약 22 중량 퍼센트의 제2 에폭시 수지,
    (ii) 유리 전이 온도가 약 -5℃ 미만인 비결정질의 분지 코폴리에스테르인 약 30 중량 퍼센트의 폴리에스테르 수지,
    (iii) 수평균 분자량이 약 10,000 내지 약 16,000이고, 히드록시 당량이 약 284인 마이크론화 페녹시 수지를 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제1 히드록시-포함 화합물, 및 수평균 분자량이 약 700이고 히드록시 당량이 약 38인 글리콜 및 프로필렌 옥시드의 폴리올 부가물을 포함하는 약 10 중량 퍼센트의 제2 히드록시-포함 화합물, 및
    (iv) 약 1 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제
    의 혼합물(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조적 접착제 층.
  3. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 섬유 웨브는 약 25 g/m2미만의 기초 중량을 갖고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80으로 측정할 경우 약 800 cfm/ft2(4.06 m3/m2/sec) 초과의 공기 투과도 값을 갖고, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정할 경우 약 75% 초과의 광 투과도 값을 가지며, 평균 섬유 직경이 약 7 미크론 미만인 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조적 접착제 층.
  4. 제1항에 있어서, 접착제 물질의 층은,
    (i) 에폭시 당량이 약 185 내지 약 192인 약 53.9 중량 퍼센트의 제1 에폭시 수지, 및 에폭시 당량이 약 525 내지 약 550인 약 9.8 중량 퍼센트의 제2 에폭시 수지,
    (ii) (메틸)아크릴레이트 반복 단위에 대한 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌 반복 단위의 몰비가 약 2 미만인 에틸렌, 프로필렌 또는 부틸렌 반복 단위를 갖는 폴리(메틸)아크릴레이트 탄성중합체를 포함하는 약 30 중량 퍼센트의 (메틸)아크릴레이트 수지,
    (iii) 수평균 분자량이 약 700이고 히드록시 당량이 약 38인 글리콜 및 프로필렌 옥시드의 폴리올 부가물을 포함하는 약 4.3 중량 퍼센트의 히드록시-포함 화합물, 및
    (iv) 약 2 중량 퍼센트의 하나 이상의 광개시제
    의 혼합물(여기에서, 모든 중량 퍼센트는 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로 함)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조적 접착제 층.
  5. 제4항에 있어서, 적어도 하나의 섬유 웨브는 약 25 g/m2미만의 기초 중량을 갖고, ASTM D737-75 또는 ASTM D737-80으로 측정할 경우 약 1300 cfm/ft2(6.59 m3/m2/sec) 초과의 공기 투과도 값을 갖고, 광 투과도 시험(LPT)으로 측정할 경우약 75% 초과의 광 투과도 값을 가지며, 원형 횡단면 형상 및 약 20 미크론 미만의 평균 섬유 직경을 갖는 폴리에스테르 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조적 접착제 층.
  6. 제1항의 구조적 접착제 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조적 접합 테이프.
  7. 제6항에 있어서, 테이프는 적어도 하나의 추가의 층을 더 포함하고, 적어도 하나의 추가의 층은 이형지, 비-구조적 접착제 층, 비-접착제 필름, 호일, 종이, 발포재, 직물, 부직포, 편직물, 또는 그의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조적 접합 테이프.
  8. 제1항의 구조적 접착제 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 경화 접착 시트.
  9. 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있는 구조적 접착제 층을 제조하는 방법이며,
    제1항의 접착제 물질을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계와,
    상기 혼합물의 시트를 기재에 적용하는 단계와,
    시트를 제1항의 적어도 하나의 섬유 웨브와 접촉시켜 적어도 하나의 섬유 웨브가 적어도 부분적으로 시트 내에 매립되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 이형지, 비-구조적 접착제 층, 비-접착제 필름, 호일, 종이, 발포재, 직물, 부직포, 편직물, 또는 그의 조합을 포함하는 하나 이상의 추가의 층을 구조적 접착제 층의 노출 표면 상에 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1 기재와,
    제2 기재와,
    제1 기재와 제2 기재 사이에 배치되며, (a) 제1항에서의 접착제 물질의 층 및 (b) 적어도 부분적으로 접착제 물질의 층 내에 매립되어 있는 제1항에서의 적어도 하나의 섬유 웨브를 포함하며, 화학선 방사에 노출시 활성화될 수 있고 열 없이 완전히 경화될 수 있는 구조적 접착제 층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 물품.
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