KR20110073457A - 방사선 경화성 접착제 - Google Patents

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패트리스 마리우키
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사이텍 설패이스 스페셜티즈, 에스.에이.
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Abstract

본 발명은 제 1 단계에서, 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (I) 를, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 둘 이상의 반응성 기를 함유하는 하나 이상의 화합물 (II) 및 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 하나의 반응성 기를 필수적으로 함유하는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 (III) 와 반응시키고, 후속 단계에서, 제 1 단계에서 수득된 생성물을, 제 1 단계에서 사용된 폴리이소시아네이트 (I) 와 상이한 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (IV) 와 반응시킴으로써 수득되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지, 및 방사선 경화 감압성 접착제를 제조하기 위한 이의 용도에 관한 것이다.

Description

방사선 경화성 접착제 {RADIATION CURABLE ADHESIVE}
본 발명은 방사선 경화성 우레탄 수지, 및 접착제, 특히 감압성 접착제를 제조하기 위한 이의 용도에 관한 것이다.
방사선 경화성 접착제는 통상적인 용매, 물 및/또는 핫멜트 접착제보다 몇 가지 장점이 갖는다. 상기 접착제는 즉시 경화될 수 있어서, 고생산량으로 생성되며, 제공품을 감소시키고, 에너지 소비를 줄이며, 바닥 면적을 감소시키고, 휘발성 유기 화합물 (VOC) 과 같은 바람직하지 않은 성분을 적게 방출하거나 방출하지 않는다. 방사선 경화성 폴리우레탄은 방사선 경화성 접착성 공중합체의 성분으로서 유용한 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 여러 방사선 경화성 폴리우레탄 조성물, 및 감압성 접착제 (PSA) 로서의 이의 용도가 이미 제안되어 있다.
JP 20022309185 에는 첫번째로 폴리이소시아네이트 화합물과 반응하는 수소화 폴리부타디엔 폴리올을 제조하고, 두번째로 히드록실기-함유 (메트)아크릴레이트와 반응하는 상기 단계에서 수득된 이소시아네이트기 말단 화합물을 제조함으로써 합성되는 폴리우레탄 기재 방사선 경화성 PSA 가 개시되어 있다. 골격의 길이가 짧고, 반복 우레탄 결합의 수는 2 내지 5 에 한정된다.
JP 2002322454 에는 실리콘 폴리올, 1,4 폴리부타디엔 디올, 수소화 1,4 폴리부탄디엔 디올, 메틸렌 글리콜 및/또는 플루오르/퍼플루오르알릴렌 폴리올과 같은 폴리올 기재 특정 우레탄 (메트)아크릴레이트를 함유하는 방사선 경화성 제거가능한 감압성 접착제가 기재되어 있다.
US 5,747,551 및 US 5,883,148 에는 (a) 광 개시제; (b) 펜던트 아크릴레이트를 갖는 폴리우레탄; (c) 아크릴레이트 단량체; (d) Mn 이 4,000-6,000 인 아크릴화 폴리부타디엔 및 (e) 점착제를 포함하는 UV-경화성 PSA 가 개시되어 있다.
WO 05-068529 에는 아크릴레이트 유래 폴리올과 고무 중합체 유래 폴리올의 혼합물 및 디이소시아네이트가 반응하여 형성되는 우레탄 연장 골격을 갖는 우레탄 (메트)아크릴레이트 중합체의 UV 경화성 PSA 가 재되어 있다.
WO 06-117156 에는 디이소시아네이트와, 고무 중합체 유래 폴리올가 반응되어 형성되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 중합체의 UV 경화성 PSA 가 기재되어 있다.
WO 07-025577 에는 분자량이 1000 달톤 이상인 하나 이상의 폴리올 10 중량% 내지 80 중량%; 하나 이상의 폴리-이소시아네이트(들) 0.5 중량% 내지 20 중량%; 하나 이상의 히드록실 (메트)아크릴레이트(들) 0.1 중량% 내지 10 중량%; 및 하나 이상의 점착제 수지 10 중량% 내지 80 중량%의 무용매 단일 단계 중합에 의해 제조되는 UV 경화성 PSA 가 기재되어 있다.
그러나, 이러한 장점에도, 방사선 경화성 접착제는 아직 광범위한 상업적 성공을 달성하지 못했다. 방사선에 의해 경화될 수 있는 관능기를 함유하면서 양호한 접착 성능에 필요한 (응집력, 접착력 등과 같은) 기타 특성의 요구되는 균형을 유지하는 접착제를 제공하는 것이 어려운 것으로 입증되었다. 또한, 방사선 경화 접착제가, 최종 수요자에게 제공되는 값이 부정적일 만큼 매우 엄청난 고가가 아닌 것이 바람직하다.
본 발명은 종래 접착제가 갖는 상술된 문제점에 대해 고심하였다. 따라서, 본 발명은 제 1 단계에서, 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (I) 를, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 둘 이상의 반응성 기를 함유하는 하나 이상의 화합물 (II) 및 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 하나의 반응성 기를 필수적으로 함유하는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 (III) 와 반응시키고, 후속 단계에서, 제 1 단계에서 수득된 생성물을, 제 1 단계에서 사용된 폴리이소시아네이트 (I) 와 상이한 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (IV) 와 반응시킴으로써 수득되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지에 관한 것이다.
본 발명에서, 용어 "(메트)아크릴" 은 아크릴 및 메타크릴 화합물 또는 유도체뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
폴리이소시아네이트 (I) 및 (IV) 는 둘 이상의 이소시아네이트기를 포함하는 유기 화합물을 지정하기 위한 것으로 의도된다. 폴리이소시아네이트 화합물은 바람직하게는 3 개 이하의 이소시아네이트기를 포함한다. 폴리이소시아네이트 화합물은 가장 바람직하게는 디이소시아네이트이다.
폴리이소시아네이트 화합물은 일반적으로 지방족, 시클로지방족, 방향족 및/또는 헤테로시클릭 폴리이소시아네이트 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
지방족 및 시클로지방족 폴리이소시아네이트의 예는 1,6-디이소시아네이토헥산 (HDI), 1,1'-메틸렌 비스[4-이소시아네이토시클로헥산] (H12MDI), 5-이소시아네이토-1-이소시아네이토메틸-1,3,3-트리메틸시클로헥산 (이소포론 디이소시아네이트, IPDI) 및 수소화 테트라메틸자일릴렌 디이소시아네이트이다. 2 개 초과의 이소시아네이트기를 함유하는 지방족 폴리이소시아네이트는 예를 들어 1,6-디이소시아네이토헥산 뷰렛 (biuret) (HDI-뷰렛) 및 삼량체와 같은 상기 언급된 디이소시아네이트의 유도체이다. 방향족 폴리이소시아네이트의 예는 1,4-디이소시아네이토벤젠 (BDI), 2,4-디이소시아네이토톨루엔 (TDI), 1,1'-메틸렌비스[4-이소시아네이토벤젠] (4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, MDI), 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 자일릴렌 디이소시아네이트 (XDI), 테트라메틸자일릴렌 디이소시아네이트 (TMXDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트 (NDI), 톨리딘 디이소시아네이트 (TODI), p-페닐렌 디이소시아네이트 (PPDI) 및 4-브로모-메타페닐렌 디이소시아네이트이다.
폴리이소시아네이트 (I) 는 바람직하게는 지방족 및 시클로지방족 폴리이소시아네이트, 예컨대 HDI, H12MDI, HDI-뷰렛 및 IPDI, 및 벤질 기재 디이소시아네이트, 예컨대 TMXDI 로부터 선택된다. 폴리이소시아네이트 (I) 는 더욱 바람직하게는 IPDI 및 TMXDI 로부터 선택된다.
폴리이소시아네이트 (IV) 는 바람직하게는 방향족 폴리이소시아네이트로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 이소시아네이트기가 방향족 고리와 직접 연결된 것, 예컨대 MDI, PPDI 및 TDI 로부터 선택된다. 특히 바람직하게는, Bayer 사의 Mondure
Figure pct00001
ML 로 시판되는 폴리이소시아네이트와 같은 화합물을 다량 포함하는 폴리이소시아네이트 또는 MDI 이다.
우레탄 수지 합성에 사용되는 폴리이소시아네이트 (I) 의 양은 일반적으로 화합물 (I), (II), (III) 및 (IV) 의 총량에 대해 0.05 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 5 중량% 범위이다. 우레탄 수지의 합성에 사용되는 폴리이소시아네이트 (IV) 의 양은 일반적으로 화합물 (I), (II), (III) 및 (IV) 의 총량에 대해 0.5 내지 10 중량%, 바람직하게는 2 내지 8 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 6.5 중량% 의 범위이다. 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 둘 이상의 반응성 기를 함유하는 화합물 (II) 은 바람직하게는 폴리올이다. 우레탄 수지의 제조에 사용되는 폴리올은 수 평균 분자량이 400 이상인 고분자량 폴리올, 또는 분자량이 400 미만인 저분자량 폴리올 또는 이들의 임의의 조합 또는 혼합물일 수 있다. 고분자량 폴리올, 특히 수 평균 분자량이 1000 이상이고, 30000 을 초과하지 않으며, 더욱 바람직하게는 15000 을 초과하지 않는 것이 바람직하다.
저분자량 폴리올의 예는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 네오펜틸 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 2-에틸-1,6-헥산디올, 시클로헥산 디메탄올, 트리메틸올프로판, 디-트리메틸올 프로판, 글리세롤, 펜타에리트리톨 및 디-펜타에리트리톨이다.
고분자량 폴리올의 예는 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올, 폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리디엔 폴리올 및 수소화 폴리디엔 폴리올 뿐만 아니라, 이들의 조합이다.
특히 바람직하게는, 폴리에스테르 폴리올, 폴리디엔 폴리올 및 수소화 폴리디엔 폴리올 뿐만 아니라, 이들의 조합이다.
폴리올은 바람직하게는 폴리에스테르 폴리올, 폴리부타디엔 유래 폴리올, 수소화 폴리부타디엔 유래 폴리올, 폴리(에틸렌/부틸렌) 유래 폴리올 및 폴리에테르 글리콜로부터 선택된다.
바람직한 폴리에스테르 폴리올은 실온에서 액체인 것이다. 이량체화 지방산 유래 폴리에스테르 폴리올이 특히 바람직하다. 분자량이 500 내지 20000, 더욱 바람직하게는 1000 내지 4000 이고, 히드록실가가 5 내지 160, 더욱 바람직하게는 30 내지 65 인 것이 바람직하다.
바람직한 폴리부타디엔 유래 폴리올은 음이온성 중합에 의해 제조되는 선형 단일중합체를 포함한다. 이러한 폴리올(들) 의 예는 Sartomer 사의 상품명 Polybd
Figure pct00002
R-45HTLO 로 시판되는 하기 구조의 액상 디올이다:
Figure pct00003
.
바람직한 수소화 폴리부타디엔 유래 폴리올 및/또는 폴리(에틸렌/부틸렌) 유래 폴리올은 양끝에 말단 지방족 1급 히드록실을 갖는 선형, 포화, 및 호모-텔레켈릭 중합체를 포함한다. 상기 폴리올의 예는 Kraton Polymer 사의 상품명 Kraton Liquid L-2203 으로 시판되는 하기 구조의 액체이다. 하기 화학식 (II) 으로 표시되는 수소화 폴리부타디엔 유래 폴리올이 특히 바람직하다:
Figure pct00004
[식중, x 및 y 는 함께 더해서 약 25 내지 약 60 이 됨].
우레탄 수지의 합성에 사용되는 화합물 (II) 의 전체 양은 보통 우레탄 수지의 화합물 (I), (II), (III) 및 (IV) 의 전체 양에 대해 60 내지 99 중량%, 바람직하게는 80 내지 95 중량% 이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 기재된 바와 같은 수소화 폴리부타디엔 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올의 혼합물이 사용된다. 우레탄 수지에 사용되는 폴리에스테르 폴리올의 양은 보통 우레탄 수지의 25 내지 97 중량%, 바람직하게는 40 내지 90 중량% 이다.
우레탄 수지에서 수소화 폴리부타디엔 폴리올의 양은 보통 우레탄 수지의 2 내지 50 중량%, 바람직하게는 9 내지 35 중량% 이다. 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 하나의 반응성기를 필수적으로 함유하는 (메트)아크릴레이트 (III) 는 하나 이상의 (메트)아크릴기, 및 이소시아네이트와 반응할 수 있는 하나의 친핵성 관능기, 바람직하게는 히드록실기를 포함하는 화합물을 본 발명에서 지정하기 위한 것으로 의도된다. (메트)아크릴로일 모노-히드록시 화합물이 바람직하다. 아크릴레이트가 특히 바람직하다.
유용한 (메트)아크릴레이트 (III) 는 잔류 평균 히드록실 관능도가 약 1 인 (메트)아크릴산과 지방족 및 방향족 폴리올의 에스테르화 생성물을 포함한다. (메트)아크릴산과 3가-, 4가-, 5가- 또는 6가 폴리올 또는 이들의 혼합물의 부분 에스테르화 생성물이 사용될 수 있다. 본 문맥에서, 상기 폴리올과 에틸렌 옥시드 및/또는 프로필렌 옥시드 또는 이들의 혼합물의 반응 생성물, 또는 상기 폴리올과, 고리-열림 반응에서 상기 폴리올에 첨가되는 락톤의 반응 생성물을 사용하는 것이 또한 가능하다. 적합한 락톤의 예는 γ-부티로락톤, 특히 δ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤이다. 이러한 변성 또는 미변성 폴리올은, 원하는 잔류 히드록실 관능도에 도달될 때까지 아크릴산, 메타크릴산 또는 이들의 혼합물과 부분적으로 에르테르화된다. 대안적으로 이러한 생성물은 폴리올과 (메트)아크릴 에스테르의 에스테르교환에 의해 수득될 수 있다.
바람직한 (메트)아크릴레이트 (III) 는 하나 이상의 히드록시 관능도가 남아있지 않은 선형 및 분지형 폴리올과의 (메트)아크릴 에스테르이고, 예컨대 탄소수 1 내지 20 인 알킬기를 갖는 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트이다. 이러한 범주에서의 바람직한 분자는 히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 히드록시부틸 (메트)아크릴레이트이다.
일반적으로 사용되는 (메트)아크릴레이트 (III) 의 양은 화합물 (I), (II), (III) 및 (IV) 의 전체 양에 대해 0.01 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 5 중량% 이다.
본 발명의 중합체는 실질적으로 펜던트 아크릴레이트기가 없고, 즉 대부분의 (메트)아크릴레이트기가 중합체 주사슬 골격에 혼입되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지는 제 1 단계에서, 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (I) 를, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 둘 이상의 반응성 기를 함유하는 하나 이상의 화합물 (II) 및 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 하나의 반응성 기를 필수적으로 함유하는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 (III) 와 반응시키고, 후속 단계에서, 제 1 단계에서 수득된 생성물을, 제 1 단계에서 사용된 폴리이소시아네이트 (I) 와 상이한 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (IV) 와 반응시킴으로써 수득된다.
본 발명의 다른 양상으로서, 제 1 단계에서, 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (I) 와, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 둘 이상의 반응성 기를 함유하는 하나 이상의 화합물 (II) 및 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 하나의 반응성 기를 필수적으로 함유하는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 (III) 를 반응시키고, 후속 단계에서, 제 1 단계에서 수득된 생성물과, 제 1 단계에서 사용된 폴리이소시아네이트 (I) 와 상이한 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (IV) 를 반응시키는 것을 포함하는 본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지의 제조 방법을 제공한다.
이러한 방법은 바람직하게는, 이소시아네이트기와 이소시아네이트-반응성 기 사이의 반응이 실질적으로 완료할 때까지, 실질적으로 무수 조건 및 30℃ 내지 150℃, 더욱 바람직하게는 50℃ 내지 130℃ 의 온도에서 수행된다. 이소시아네이트 함량은 아민과의 적정에 따를 수 있다.
반응물은 일반적으로 화합물 (I) 에 의해 제공되는 이소시아네이트기 대 화합물 (II) 및 (III) 에 의해 제공되는 이소시아네이트-반응성 기의 당량비가 약 0.1:1 내지 약 2:1, 바람직하게는 약 0.5:1 내지 1.5:1 에 상응하는 비율로 사용된다.
반응은 5 내지 80 중량% 의 용매를 첨가함으로써 중합체 수지의 점도를 용이하게 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 구현예에 따르면, 반응은 하나 이상의 점착성 수지 및/또는 하나 이상의 (메트)아크릴화 단량체의 존재 하에 수행된다.
점착성 수지는 로진 점착제, 예컨대 로진산, 중합된 로진산, 로진 에스테르 및 혼합물, 바람직하게는 수소화 로진 수지; 탄화수소 수지, 예컨대 지방족 및/또는 시클로지방족 탄화수소 점착제 수지, 바람직하게는 수소화 탄화수소 수지; 방향족/지방족 점착제 수지, 바람직하게는 수소화 방향족/지방족 점착제 수지; 폴리테르펜 및 테르펜 페놀 수지; 스티렌, 알파-메틸 스티렌, 비닐 톨루엔 및 혼합물로부터 중합된 방향족 수지; 페놀 변성 방향족 수지, 벤조에이트 수지, 쿠마론-인덴; 저분자량 폴리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 적합한 시판 점착제의 몇몇 예는 연화점이 70-150℃ 인 ExxonMobil 사의 상품명 Escorez 5300 시리즈로 시판되는 지방족 및/또는 시클로지방족 탄화수소 점착제 수지; 연화점이 10-100℃ 인 ExxonMobil 사의 상품명 Escorez 2000 시리즈로 시판되는 방향족 변성 지방족 점착제 수지; Eastman Chemicals 사의 상품명 Regalrez
Figure pct00005
1018, 1085, 1094, 3102, 1126, 및/또는 PMR 1100 으로 시판되는 수소화 및/또는 부분 수소화 방향족 수지; Eastman Chemicals 사의 상품명 Kristalex
Figure pct00006
3070, 3085 및/또는 PM-3370 으로 시판되는 중합 방향족 수지; Arizona Chemicals 사의 상품명 Sylvalite
Figure pct00007
RE 80HP (로진 에스테르) 로 시판되는 로진 에스테르; 및 Sylvares
Figure pct00008
TP7042 (고 연화점 (145-151℃) 열적으로 안정한 폴리테르펜 페놀 수지, TR7115; TP2040 (열가소성 테르펜 페놀 수지) 및/또는 TR1085 (폴리테르펜 수지); Unitex Chemicals 사의 상품명 Uniplex
Figure pct00009
280 으로 시판되는 점착제 및 디시클로헥실 프탈레이트 가소제를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본원에 사용되는 바와 같이, (메트)아크릴화 단량체는 단일관능성 및 다관능성 (메트)아크릴레이트 뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함한다. (메트)아크릴화 단량체는 바람직하게는 (메트)아크릴산과 전체 에스테르화되고 실질적으로 분자 내에 잔류 히드록실 관능도를 함유하지 않는 지방족 및 방향족 알코올로부터 선택된다. 본 문맥에서, 상기 알코올과 에틸렌 옥시드 및/또는 프로필렌 옥시드 또는 이들의 혼합물의 반응 생성물, 또는 상기 폴리올과, 고리-열림 반응에서 상기 폴리올에 첨가되는 락톤의 반응 생성물을 사용하는 것이 또한 가능하다. 적합한 락톤의 예는 γ-부티로락톤, 특히 δ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤이다. 이러한 변성 또는 미변성 알코올은 바람직하게는, 잔류 히드록실 관능도가 실질적으로 남지 않을 때까지 아크릴산, 메타크릴산 또는 이들의 혼합물과 전체 에스테르화된다. 상기 범주에서의 폴리-불포화 화합물의 예는 트리메틸올프로판 트리-아크릴레이트, 글리세롤 트리-아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라-아크릴레이트, 디-트리메틸올프로판 테트라-아크릴레이트, 디-펜타에리트리톨 헥사-아크릴레이트 및 이들의 (폴리)에톡실화 및/또는 (폴리)프로폭실화 등가물뿐만 아니라 이들의 혼합물이다. 바람직한 (메트)아크릴화 단량체는 단일-, 이- 및 삼관능성 (메트)아크릴레이트, 예컨대 베타-카르복시에틸 (메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 페녹시에틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸 헥실 (메트)아크릴레이트, 이소보닐 (메트)아크릴레이트, 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 특히 EBECRYL
Figure pct00010
11 로서 시판되는 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에톡실화 및 프로폭실화 글리세롤 트리(메트)아크릴레이트, 특히 EBECRYL
Figure pct00011
12 및 EBECRYL
Figure pct00012
53 으로서 시판되는 것들이다.
이러한 제조 과정 동안, 통상적으로, 히드록실을 향한 이소시아네이트의 반응을 촉진시키는 촉매를 사용하고, 반응성 불포화의 라디칼 반응을 방해하기 위한 저해제를 사용한다. 본 발명에서 화합물 (I) 및/또는 화합물 (II) 및 (III) 을 증가시켜 두개 또는 수개의 부분에서 첨가하는 순차적인 공정, 또는 연속 공급으로 사용하는 것이 가능하다.
화합물 (II) 및 (III) 은 바람직하게는 0.25 : 1 내지 200 : 1 , 더욱 바람직하게는 3 : 1 내지 50 : 1 의 (II) : (III) 몰비로 사용된다.
제 1 단계에서의 반응은 바람직하게는, 폴리이소시아네이트 (I) 의 80 % 이상, 바람직하게는 90 % 이상이 반응될 때까지 수행된다. 제 1 단계 후 수득된 반응 생성물은, 바람직하게는 전체 잔류 이소시아네이트 함량이 0.5 중량% 미만, 바람직하게는 0.2 중량% 미만이 될 때까지 추가로 이소시아네이트 화합물 (IV) 과 반응한다.
본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지는 일반적으로 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지에 대해 9 × 10-4 meq /g 이상의 양으로 (메트)아크릴기를 갖는다. (메트)아크릴기의 양은, 시료의 산성화 용액에 과량의 브로메이트-브로마이드 용액을 첨가함으로써 불포화 생성물이 브롬과 반응하는 적정 방법에 의해 측정될 수 있다. 적합한 반응 시간 후, 요오드화칼륨은 브롬과 반응하여 요오드를 형성한다. 그후, 요오드는, 티오황산나트륨을 이용하여 적정되어 불포화 기의 양의 산출한다. 바람직하게는 우레탄(메트)아크릴레이트 수지의 (메트)아크릴레이트기의 양은 0.5 meq/g 이하, 특히 0.1 meq/g 이하이다.
우레탄 (메트)아크릴레이트 수지는 바람직하게는 수 평균 분자량이 670 달톤 이상, 더욱 바람직하게는 10,000 달톤 이상이다. 일반적으로 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지는 수 평균 분자량이 200,000 달톤 이하, 바람직하게는 100,000 달톤 이하이다.
우레탄 (메트)아크릴레이트 수지는 바람직하게는, 분당 20℃ 의 가열 구배를 갖는 ASTM D3418 에 따른 시차 주사 열량계로 측정된 유리전이온도 TG 가 -60 내지 +100℃ 이다.
본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지는 일반적으로 제 1 폴리이소시아네이트 (I) 와 화합물 (II) 의 반응에 의해 제공되는 우레탄 블록, 및 제 2 폴리이소시아네이트 (IV) 와 화합물 (II) 의 반응에 의해 제공되는 우레탄 블록을 포함하는 블록 공중합체를 포함한다.
따라서 대략적으로 본 발명에 따르면 화학식 (I) 의 중합체를 포함하는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지가 제공된다:
Figure pct00013
[식중,
각각의 A1 및 각각의 A2 는 독립적으로 O, NH 또는 S, 바람직하게는 O 을 나타내고,
각각의 R1 은 독립적으로 H 또는 탄소수 1 내지 4 인 알킬기, 바람직하게는 H 를 나타내며,
각각의 R2 는 독립적으로 탄소수 1 내지 18 인 알킬기, 바람직하게는 탄소수 2 내지 4 인 알킬기를 나타내고,
B 는
Figure pct00014
를 나타내며,
Y1 은 폴리이소시아네이트 (I) 로부터의 잔기를 나타내고,
Y2 는 폴리이소시아네이트 (IV) 로부터의 잔기를 나타내며,
X 는 화합물 (II) 의 잔기를 나타내고,
n 및 m 은 각각 독립적으로 1 내지 100 의 정수이며,
p 는 0 내지 100 의 정수임].
본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지는 특히, 접착제, 특별히 감압성 접착제를 제조하는데 적합하다.
본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지는 방사선-경화성이다. 본원에 사용되는 바와 같이, '방사선-경화성' 은 예를 들어 (임의로 광 개시제와 같은 다른 성분의 존재 하에) 화학선, 예컨대 자외선 (UV 광선) 및 가시광선 및/또는 이온화 방사선 (예컨대, 전자-빔) 으로 조사되는 경우에 중합하는 물질을 의미한다. 화학선은 광화학 작용을 일으킬 수 있는 전자기 방사선이나, 통상의 물질 매질에서 이온을 생성하는데 불충분한 에너지이며, 보통 185 ㎚ 초과의 파장을 갖는다. UV 광선은 파장이 180 내지 400 ㎚ 인 방사 에너지이다. 가시광선은 파장이 400 내지 800 ㎚ 인 방사 에너지이다. 이온화 방사선은 통상의 물질에서 이온을 생성할 수 있는 전자기 에너지 또는 입자이고; 보통 약 10 전자 볼트 또는 16 × 10-19 joule 초과의 에너지이다. 전자 빔은 전형적으로 가속의 고 전압원에 의해 금속성 필라멘트로부터 떨어져 있는 전자의 빔이다. 방사선 중합을 달성하기 위한 바람직한 방법은 UV 광선 및/또는 e-빔, 더욱 바람직하게는 UV 광선을 포함한다. 중합 메커니즘은 방사선 (예, 자유 라디칼, 양이온 등) 에 의해 유도될 수 있는 임의의 적합한 방법일 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 방사선에 의해 경화가능한 접착제인, 본 발명에 따른 하나 이상의 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지 및 임의로 광 개시제를 포함하는 접착제이다.
본 발명의 추가 양상은 5 내지 95 중량%, 보통 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 20 내지 70 중량% 의 본 발명의 하나 이상의 우레탄 (메트)아크릴레이트(들); 5 내지 95 중량%, 보통 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 30 내지 약 80 중량% 의 하나 이상의 점착제(들); 및 임의로 1 내지 80 중량%, 바람직하게는 1 내지 50 중량% 의 하나 이상의 단량체, 바람직하게는 (메트)아크릴화 단량체를 포함하는 방사선 경화성 접착제 조성물을 제공한다.
상기 기재된 바와 같이 점착제가 사용될 수 있다. 점착제는 임의의 가능한 방법에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지에 첨가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 점착제는 합성 중 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지에 첨가된다.
적합한 단량체는 본원에 기재된 (메트)아크릴화 단량체뿐만 아니라 (메트)아크릴화 알킬포스페이트 에스테르, 특히 화학식 (I) 의 것을 포함한다:
Figure pct00015
[식중, 각각의 R1 은 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 8 인 알킬기, 더욱 바람직하게는 수소 또는 메틸이고; 각각의 R2 는 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 8 인 알킬기, 및 탄소수 1 내지 8 인 할로알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 수소이며; 각각의 A 는 독립적으로 1 내지 9 개의 탄소 및 임의로 1 내지 3 개의 에테르를 함유하는 알킬렌기 및/또는 -OC(O)- 가교, 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 6 인 알킬렌, 가장 바람직하게는 에틸렌이고; m 은 1 내지 3 임]. (메트)아크릴레이트를 함유하는 히드록시기, 특히 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트와 P2O5 의 반응 생성물이 특히 바람직하다. 바람직한 것은 EBECRYL
Figure pct00016
168, EBECRYL
Figure pct00017
170 및 EBECRYL
Figure pct00018
171 로서 시판되는 (메트)아크릴레이트이다. 다른 적합한 단량체는 디-옥틸말레에이트 및 디-이소트리데실말레에이트와 같은 말레에이트 에스테르를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 일부 단량체(들)는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지의 합성 중간에 첨가되고, 일부 단량체(들)는 (메트)아크릴레이트 수지의 합성 직후에 첨가된다. 방사선 경화성 접착제 조성물은 추가로 통상의 첨가제, 예컨대 안정화제, 라디칼 저해제 및 스캐빈저 및 산화방지제를 포함할 수 있다.
방사선 경화성 접착제는 하나 이상의 광 개시제를 첨가할 필요없이 전자 빔에 의해 경화될 수 있다. 방사선 경화성 접착제 조성물은 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 7 중량%, 더욱 바람직하게는 5 중량% 의 하나 이상의 광 개시제를 포함한다.
본 발명의 접착제 성분은 혼합되어 접착제 코팅물이 제조되어 당업자에게 잘 공지된 바와 같은 임의의 적합한 수단에 의해 적합한 기재에 적용시킨다.
본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지 및 이를 함유하는 조성물은 몇가지 장점, 예컨대 유연성, 탄력성, 양호한 습윤성 및 유동 특성, 우수한 접착력을 초래하는 수소 결합, 양호한 내열성, 우수한 풍화 특성, 및 강인성을 나타낸다. 우레탄 구조의 상이한 연질/경질 부분은, 필름이 이미 기재에 적용된 경우의 고온 및 저온 모두에서 양호한 접착 및 응집 성능, 낮은 표면 에너지 및 높은 표면 에너지 기재 모두에 대한 우수한 접착력, 접착 강도와 응집 강도 간의 우수한 균형을 포함하는 접착 성능 특성을 통제하고 대체할 수 있는 상이한 상 구조를 형성할 수 있다. 본 발명의 수지는 또한 두꺼운 필름으로 제조되고, 그럼에도 두꺼운 필름 및 넓은 경화 윈도우를 갖는 스루 경화 (through cure) 를 포함하는 우수한 필름 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지 및 이를 함유하는 조성물은 일반적으로 화학선 및/또는 자외선 (임의로 광 개시제와 같은 다른 성분의 존재 하에) 및/또는 이온화 방사선 (예컨대 전자-빔) 과 같은 방사 에너지원에 노출시 감압성 접착 특징을 수득한다. 따라서, 본 발명은 또한 하기 단계를 포함하는 방사선 경화 접착제 조성물의 제조 방법에 관한 것이다: (a) 본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지를 포함하는 방사선 경화성 조성물을 제공하는 단계, (b) 조성물을 기재에 적용하는 단계, 및 (c) 조성물을 방사 에너지원에 노출시켜 상기 조성물을 감압성 접착제로 경화하는 단계. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지로부터 수득되는 감압성 접착제에 관한 것이다. 기재는 종이, 필름 또는 호일과 같은 임의의 기재일 수 있다.
이제 본 발명은 하기 비제한적인 실시예를 참조로 상세히 기술될 것이며, 이는 단지 설명의 수단일 뿐이다. 달리 나타낸 경우를 제외하고는, 실시예에 언급된 부는 중량부이다.
BHT 는 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀인 라디칼 스캐빈저이고; 베타-CEA 는 베타-카르복시에틸 아크릴레이트이며; DBTDL 은 디부틸 주석 디라우레이트이고; EHA 는 2-에틸 헥실 아크릴레이트이며; ESCOREZ
Figure pct00019
2520 및 5380 은 Exxon Mobil 사에서 시판되는 상품명으로서 석유 탄화수소 수지 점착제이고; HDODA 는 1,6-헥산디올 디아크릴레이트이며; HEA 는 2-히드록시에틸 아크릴레이트이고; IPDI 는 이소포론 디이소시아네이트이며; IRGACURE
Figure pct00020
184 는 Ciba 사에서 시판되는 상품명으로서 히드록시시클로헥실-페닐-케톤인 광 개시제이고; IRGANOX
Figure pct00021
1010 은 Ciba 사에서 시판되는 상품명으로서 테트라키스[메틸렌(3,5-디-(tert)부틸-4-히드록시히드로신나메이트)] 메탄인 산화방지제이며; KRASOL
Figure pct00022
HLBH P3000 은 Sartomer 사에서 시판되는 상품명으로서 수소화 히드록실 말단 선형 폴리(부타디엔) 이고; MEHQ 는 4-메톡시페놀인 라디칼 저해제이며; PRIPLAST
Figure pct00023
3196 은 Croda 사에서 시판되는 상품명으로서 분자량 3000, 히드록실가 34-40 인 폴리에스테르 폴리올 액체이다.
실시예 1
혼합기 및 지연 시스템이 장착된 반응 케틀 (kettle) 에서, 9.63 g 의 점착제 ESCOREZ
Figure pct00024
2520 을 60℃ 로 가열한 후 11.6 g 의 히드록실 말단 수소화 폴리부타디엔 KRASOL
Figure pct00025
HLBH P3000 및 19.2 g 의 폴리에스테르 폴리올 PRILAST
Figure pct00026
3196 (둘 모두 60℃ 로 예열됨) 을 첨가하고, 반응기를 90℃ 로 가열하였다. 40.2 g 의 점착제 ESCOREZ
Figure pct00027
5380 을 반응기에 첨가하면서, 반응 혼합물이 혼합기에 들러붙지 않는 속도로 내용물을 지속적으로 혼합하였다. 그리고 나서 반응기를 110℃ 로 가열한 후, 0.05 g 의 BHT, 0.02 g 의 MEHQ, 0.09 g 의 HEA 및 0.14 g 의 DBTBL 를 반응기에 첨가하였다. 건조 공기를 반응기에 첨가하고, 온도를 105℃ 로 냉각시키면서 내용물을 15 내지 30 분 동안 혼합하였다.
IPDI 1.13 g 및 HDODA 0.19 g 의 혼합물을 110℃ 에서 30 분에 걸쳐 천천히 반응기에 넣었다. 반응 온도가 120℃ 를 초과하지 않도록 과열을 방지하기 위해 반응기를 냉각시켰다.
IPDI 혼합물의 첨가를 완료한 후, 용액 중의 잔류 IPDI 의 적정에 의해 측정되는 IPDI 의 90 % 이상이 반응될 때까지, 반응기 내용물을 추가 2 시간 30 분 동안 110℃ 로 유지시켰다.
그 후 1.27 g 의 MDI 를 0.19 g 의 HDODA 와 함께 첨가하였다. 반응을 추가 2 시간 동안 유지시킨 후, 6.93 g 의 EHA 를 첨가하여 중합체의 점도를 감소시켰다. 중합체를 상기와 동일한 온도로 유지시키면서 이소시아네이트 함량이 0.2 % 미만이 될 때까지 교반하였다.
2 g 의 IRGACURE
Figure pct00028
184, 0.3 g 의 IRGANOX
Figure pct00029
1010, 0.02 g 의 MEHQ, 0.02 g 의 BHT 및 2 g 의 IBOA 를 첨가함으로써 중합체를 추가로 제형화하였다. 약간의 감압 하에 1 g 의 베타-CEA 를 반응기에 첨가하였다. 반응 혼합물을 추가 30 내지 45 분 동안 혼합하였다. 최종 생성물은 점도가 90℃ 에서 125-200 mPa.s 이고, 완전히 제형화된 UV 경화성 웜 멜트 (warm melt) PSA 였다.
비교예 1R:
실시예 1 의 제 1 단계에서 2.3 g 의 IPDI 를 사용하고, MDI 를 첨가하는 제 2 단계를 생략하는 것을 제외하고는 실시예 1 을 반복하였다. 잔류 이소시아네이트 함량이 0.2 중량% 미만이 될 때까지 반응을 수행하였다.
비교예 2R:
실시예 1 의 반응의 제 1 단계에서 IPDI 대신 2.6 g 의 MDI 를 사용하고, 제 2 단계를 생략하는 것을 제외하고는 실시예 1 을 반복하였다. 잔류 이소시아네이트 함량이 0.2 중량% 미만이 될 때까지 반응을 수행하였다.
비교예 3R:
실시예 1 의 반응의 제 1 단계에서 IPDI 1.13 g 및 MDI 1.27 g 의 혼합물을 사용하고, 제 2 단계를 생략하는 것을 제외하고는 실시예 1 을 반복하였다. 잔류 이소시아네이트 기가 0.2 중량% 미만이 될 때까지 우레탄 반응을 4 시간 동안 수행하였다.
실시예 2:
실시예 1 에서 IPDI 반응 후, EHA, 베타-CEA, IBOA 및 HDODA 를 포함하는 단량체를 우선 첨가하여 반응 혼합물을 희석한 다음 MDI 를 첨가하는 것을 제외하는 실시예 1 을 반복하였다. 잔류 이소시아네이트 함량이 0.2 중량% 미만이 될 때까지 반응을 수행하였다.
실시예 3:
혼합기 및 지연 시스템이 장착된 반응 케틀에서, 49.83 g 의 톨루엔을 60℃ 로 가열한 후 15 g 의 히드록실 말단 수소화 폴리부타디엔 KRASOL
Figure pct00030
HLBH P3000 및 15 g 의 폴리에스테르 폴리올 PRILAST
Figure pct00031
3196 (둘 모두 60℃ 로 예열됨) 을 첨가하고, 반응기를 90℃ 로 가열하였다. 그리고 나서 반응기를 110℃ 로 가열한 후, 0.02 g 의 BHT, 0.02 g 의 MEHQ, 0.11 g 의 HEA 및 0.10 g 의 DBTBL 를 반응기에 첨가하였다. 건조 공기를 반응기에 첨가하고, 온도를 105℃ 로 냉각시키면서 내용물을 15 내지 30 분 동안 혼합하였다.
IPDI 1.23 g 및 HDODA 0.19 g 을 110℃ 에서 30 분에 걸쳐 냉각 하에 천천히 반응기에 넣어 반응 온도가 115℃ 이하로 유지되도록 하였다.
IPDI 혼합물의 첨가를 완료한 후 반응기 내용물을 추가 3 시간 동안 110℃ 로 유지시켰다; 그후 1.36 g 의 MDI 를 첨가하고, 반응을 추가 2 시간 동안 유지시켰다. 그리고 나서 6.93 g 의 EHA 및 7 g 의 HDODA 를 첨가하여 중합체의 점도를 감소시켰다. 중합체를 상기 동일한 온도로 유지시키고 이소시아네이트 함량이 0.2 % 미만이 될 때까지 교반하였다.
약간의 감압 하에 9.63 g 의 점착제 (ESCOREZ
Figure pct00032
2520), 40.2 g 의 점착제 (ESCOREZ
Figure pct00033
5380), 2 g 의 IRGACURE
Figure pct00034
184, 0.3 g 의 IRGANOX
Figure pct00035
1010, 0.02 g 의 MEHQ, 0.02 g 의 BHT, 및 1 g 베타-CEA 를 반응기에 첨가함으로써 중합체를 추가로 제형화하였다. 반응 혼합물을 추가 30 내지 45 분 동안 혼합하였다. 최종 생성물은 전체 고형이 약 66.8 % 인 완전히 제형화된 UV 경화성, 용매형 (solventborne) UV-PSA 였다.
실시예 4:
혼합기 및 지연 시스템이 장착된 반응 케틀에서, 10.1 g 의 점착제 (ESCOREZ
Figure pct00036
2520) 를 60℃ 로 가열한 후 12.2 g 의 히드록실 말단 수소화 폴리부타디엔 KRASOL
Figure pct00037
HLBH P3000 및 20.2 g 의 폴리에스테르 폴리올 PRILAST
Figure pct00038
3196 (둘 모두 60℃ 로 예열됨) 을 첨가하고, 반응기를 90℃ 로 가열하였다. 42.2 g 의 점착제 (ESCOREZ
Figure pct00039
5380) 를 반응기에 첨가하면서 반응 혼합물이 혼합기에 들러붙지 않는 속도로 내용물을 지속적으로 혼합하였다. 그리고 나서 반응기를 110℃ 로 가열한 후 0.05 g 의 BHT, 0.02 g 의 MEHQ, 0.09 g 의 HEA 및 0.13 g 의 DBTBL 를 반응기에 첨가하였다. 건조 공기를 반응기에 첨가하고, 온도를 105℃ 로 냉각시키면서 내용물을 15 내지 30 분 동안 혼합하였다.
IPDI 0.605 g 및 HDODA 0.19 g 의 혼합물을 110℃ 에서 30 분에 걸쳐 천천히 반응기에 넣었다. IPDI 혼합물의 첨가를 완료한 후 반응기 내용물을 110℃ 로 추가 2 시간 30 분 동안 유지시켰다. 그리고 나서 2.04 g 의 MDI 를 0.19 g 의 HDODA 와 함께 첨가하였다. 반응을 추가 2 시간 동안 유지시킨 다음, 6.93 g 의 EHA 를 첨가하여 중합체의 점도를 감소시켰다. 중합체를 상기와 동일한 온도로 유지시키고, 이소시아네이트 함량이 0.2 % 미만이 될 때까지 교반하였다.
약간의 감압 하에 1 g 의 IRGACURE
Figure pct00040
184, 0.3 g 의 IRGANOX
Figure pct00041
1010, 0.02 g 의 MEHQ, 0.02 g 의 BHT 및 1 g 의 베타-CEA 를 반응기에 첨가하여 중합체를 추가로 제형화하였다. 반응 혼합물을 추가 30 내지 45 분 동안 혼합하였다.
실시예 5 :
혼합기 및 지연 시스템이 장착된 반응 케틀에서, 15.1 g 의 점착제 (ESCOREZ
Figure pct00042
2520) 를 60℃ 로 가열한 후 12.2 g 의 히드록실 말단 수소화 폴리부타디엔 KRASOL
Figure pct00043
HLBH P3000 및 20.2 g 의 폴리에스테르 폴리올 PRILAST
Figure pct00044
3196 (둘 모두 60℃ 로 예열됨) 을 첨가하고, 반응기를 90℃ 로 가열하였다. 37.2 g 의 점착제 (ESCOREZ
Figure pct00045
5380) 를 반응기에 첨가하면서 반응 혼합물이 혼합기에 들러붙지 않는 속도로 내용물을 지속적으로 혼합하였다. 그리고 나서 반응기를 110℃ 로 가열한 후, 0.05 g 의 BHT, 0.02 g 의 MEHQ, 0.09 g 의 HEA 및 0.13 g 의 DBTBL 를 반응기에 (상기 순서로) 첨가하였다. 건조 공기를 반응기에 첨가하고, 온도를 105℃ 로 냉각시키면서 내용물을 15 내지 30 분 동안 혼합하였다.
IPDI 1.21 g 및 HDODA 0.19 g 의 혼합물을 110℃ 에서 30 분에 걸쳐 반응기에 천천히 넣었다. IPDI 혼합물의 첨가를 완료한 후 반응기 내용물을 추가 2 시간 30 분 동안 110℃ 로 유지시켰다. 그 후 2.04 g 의 MDI 를 0.19 g 의 HDODA 와 함께 넣었다. 반응을 추가 2 시간 동안 유지시킨 후, 6.93 g 의 EHA 를 첨가하여 중합체의 점도를 감소시켰다. 중합체를 상기와 동일한 온도로 유지시키고, 이소시아네이트 함량이 0.2 % 미만이 될 때까지 교반하였다.
약간의 감압 하에 1 g 의 IRGACURE
Figure pct00046
184, 0.3 g 의 IRGANOX1010, 0.02 g 의 MEHQ (두번째 양), 0.02 g 의 BHT (두번째 양) 및 1 g 의 베타-CEA 를 반응기에 첨가하여 중합체를 추가로 제형화하였다. 반응 혼합물을 추가 30 내지 45 분 동안 혼합하였다.
실시예 6:
혼합기 및 지연 시스템이 장착된 반응 케틀에서, 10.1 g 의 점착제 (ESCOREZ
Figure pct00048
2520) 을 60℃ 로 가열한 후 16.9 g 의 히드록실 말단 수소화 폴리부타디엔 KRASOL
Figure pct00049
HLBH P3000 및 10.3 g 의 폴리에스테르 폴리올 PRILAST
Figure pct00050
3196 (둘 모두 60℃ 로 예열됨) 을 첨가하고, 반응기를 90℃ 로 가열하였다. 46.2 g 의 점착제 (ESCOREZ
Figure pct00051
5380) 를 반응기에 첨가하면서 반응 혼합물이 혼합기에 들러붙지 않는 속도로 내용물을 지속적으로 혼합하였다. 그리고 나서 반응기를 110℃ 로 가열한 후, 0.05 g 의 BHT, 0.02 g 의 MEHQ, 0.09 g 의 HEA 및 0.13 g 의 DBTBL 를 반응기에 (상기 순서로) 첨가하였다. 건조 공기를 반응기에 첨가하고, 온도를 105℃ 로 냉각시키면서 내용물을 15 내지 30 분 동안 혼합하였다.
IPDI 1.21 g 및 HDODA 0.19 g 의 혼합물을 110℃ 에서 30 분에 걸쳐 반응기에 천천히 넣었다. IPDI 혼합물의 첨가를 완료한 후 반응기 내용물을 추가 2 시간 30 분 동안 110℃ 로 유지시켰다. 그 후 1.36 g 의 MDI 를 0.19 g 의 HDODA 와 함께 첨가하였다. 반응을 추가 2 시간 동안 유지시킨 후, 6.93 g 의 EHA 를 첨가하여 중합체의 점도를 감소시켰다. 중합체를 상기와 동일한 온도로 유지시키고, 이소시아네이트 함량이 0.2 % 미만이 될 때까지 교반하였다.
약간의 감압 하에 2 g 의 IRGACURE
Figure pct00052
184, 0.3 g 의 IRGANOX
Figure pct00053
1010, 0.02 g 의 MEHQ, 0.02 g 의 BHT, 2 g 의 IBOA 및 1 g 의 베타-CEA 를 반응기에 첨가하여 중합체를 추가로 제형화하였다. 반응 혼합물을 추가 30 내지 45 분 동안 혼합하였다.
실시예 7 내지 14
하기와 같이 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1 을 반복하였다:
- 실시예 7 의 제 1 단계에서, 1.13 g 의 IPDI 대신 1.81 g 의 TMXDI 를 사용하였다. 잔류 이소시아네이트 함량이 0.2 중량% 미만이 될 때까지 반응을 수행하였다.
- 실시예 8 에서, 24.27 g 의 점착제 ESCOREZ
Figure pct00054
2520 및 24.27 g 의 점착제 ESCOREZ
Figure pct00055
5380 의 혼합물을 사용하였다.
- 실시예 9 에서, IRGACURE
Figure pct00056
184 대신 IRGACURE
Figure pct00057
651 및 IRGACURE
Figure pct00058
500 의 혼합물을 사용하였다.
- 실시예 10 에서, EHA 대신 옥틸- 및 데실 아크릴레이트 혼합물을 사용하였다.
- 실시예 11 내지 13 에서, 베타-CEA 를 포스페이트 에스테르 EBECRYL
Figure pct00059
170, EBECRYL
Figure pct00060
168 및 PAM-300 으로 각각 대체하였다.
- 실시예 14 에서, 시판의 계면활성제 디-옥틸 말레에이트 EROSOL
Figure pct00061
OT-35 를 혼합물에 첨가하였다.
실시예 1 및 3 내지 6 및 비교예 1R 내지 3R 로부터 수득된 생성물을 하기와 같이 평가하였다:
핫멜트 코팅기의 저장소에서 생성물을 110℃ 까지 예열시키고, 기재를 안정된 상태로 인출함으로써 접착제 필름을 이형 (release) 라이너 (LAROPEX RP 12) 에 직접 코팅하였다. 두개의 코팅바 사이의 틈을 조절함으로써 필름 두께를 제어하였다. 2 mil 및 5 mil 의 필름을 제조하였다. UV 경화 시스템 (H-벌브가 장착된 Fusion DRS 120 NQ) 을 사용하여 UVC 의 UV 방사선 흡수량 20 내지 250 mJ/㎠ 으로 UV 방사선을 적용시켜 코팅된 접착제 필름을 경화하였다. 추가 시험 요건에 따라 변하는 다른 이형 라이너 LAROPEX RP 12 또는 Mylar 필름 (PET) 또는 알루미늄 필름 (Al) 으로 상기 경화된 필름을 라미네이트하였다.
실시예 3 에서 수득된 생성물로부터 필름을 제조하기 전에, 함유된 용매를 우선 증류로 제거하였다.
경화 필름에 하기 열거한 시험을 수행하였고, 이러한 시험은 본원에 참조 인용된 [Test Methods for Pressure-Sensitive Tapes, 13th Edition, August 2001, Pressure-Sensitive Tape Council, Glenview, I11.] 에 추가로 기재되어 있다.
박리 접착력: 박리 접착력은 특정 각도에서 제거 속도로 측정된, 시험판으로부터 코팅된 가요성 시이트 물질을 제거하는데 필요한 힘이다. 하기 표에서, 상기 힘은 코팅된 시이트의 폭 인치 당 파운드 (lb/in) 로 표시된다. 상기 제조된 MYLAR 로 라미네이트된 경화된 2-mil 두께 필름을 실리콘 이형지에 적용하였다. 코팅된 Mylar 필름으로부터 1" × 8" 의 시편을 절단하였다. 74℉ 및 50 % 상대 습도에서 24 시간 컨디셔닝 후, 이형지를 제거하고, 시편을 깨끗한 기재 (하기 표에 명시된 스테인리스강 시험판, 폴리프로필렌, HDPE, ABS 또는 알루미늄임) 의 수평면에 접착시켰다. 접착부분을 자동 롤러를 사용하여 롤링하였다. 특정 드웰 시간 (dwell time) 동안 접합부분을 컨디셔닝한 후, 접합부분을 12"/분의 일정한 박리 속도의 박리 시험기로 180°또는 90°각도에서 박리하였다. 결과를 평균 하중 (lb/in) 으로서 하기 표 1 내지 5 에 나타내었다.
전단 내성 (PSTC-107) : 전단 내성은 접착제의 응집력 또는 내부 강도의 척도이다. 전단 내성은 규정된 압력으로 부착된 표면과 평행한 방향으로 기준 평면으로부터 접착제 스트립을 당기는데 필요한 힘의 양에 기초한다. 일정 하중 하에서 스테인리스강 시험판으로부터 접착제 코팅된 시이트 물질의 기준 구역을 당기는데 필요한 시간에 대해 측정된다. 각 스트립의 1" × 1" 부분 정도인 일정한 크기의 스트립이 테이프의 한쪽 끝단이 자유로운 판과 강하게 접촉된 것을 사용하여, 스테인리스 강판에 적용된 경화된 필름 스트립에 대해 시험을 수행하였다. 코팅된 스트립이 부착된 판을 178°의 각도가 형성되도록 랙 (rack) 에 위치시켰다. 일정한 실온 (22.0 ± 1℃) 및 습도 (50 % ± 5 %) 에서 24 시간 동안 접합부분을 컨디셔닝한 후, 2 ㎏ 정도의 특정의 일정한 웨이트를 연장된 테이프의 자유로운 끝단에 걸었다. 시료 스트립이 스테인리스 강판에서 떨어지면 (실온 전단, RT 전단으로서) 표 1 내지 3 및 5 에 나타낸 바와 같이 걸려있는 시간 (hanging time) (시간) 을 기록하였다. 일부 경우에서, 시료 스트립이 떨어지기 전에 시험을 중단하였다 - 이 경우 시험이 중단된 시간은 >수로서 표에 나타내었다.
93C 전단 시험: 93C 전단 내성 시험은 고온 기재에 대한 고온 접착제의 접착력뿐만 아니라 고온 접착제의 응집력의 척도이다. 접착제 필름의 1" × 1" 의 구역이 스테인리스강 기재와 강하게 접촉되어 있고, 자유로운 끝단에 일정한 코트 웨이트가 걸려 있는 방식으로 접착제 필름을 제조하였다. 시험은 24 시간 실온 컨디셔닝을 수반하고, 이어서 1 시간 93℃ 컨디셔닝 후 1 ㎏ 중량을 연장된 테이프의 자유로운 끝단에 걸었다. 코팅된 스트립이 부착된 판을 178°의 각도가 형성되도록 랙 (rack) 에 위치시켰다. 시료 스트립이 스테인리스 강판으로부터 떨어지면, (93C 전단으로서) 표 1 및 3 에 제시된 바와 같은 걸려있는 시간 (분) 을 기록하였다.
스루 경화 (Through cure): 베르의 법칙 (Beer's law) 에 따르면, UV 경화성 PSA 필름에 대한 스루 경화 문제를 일으킬 수 있는 필름 두께가 증가하면, 광 투과율이 비례적으로 감소된다. 필름 두께가 증가하면, 기재에 인접한 필름의 하부는, 상부 및 하부 간의 상이한 필름 성능을 일으킬 필름을 가교결합하기 위한 UV 에너지를 덜 얻을 것이다. 상기 언급된 동일한 시험 방법을 이용하여 한 방향으로 경화된 필름의 양면을 시험함으로써, UV PSA 의 스루 경화 성능의 강건성을 평가하였다. 이와 같은 시험을 위해서, 경화된 필름을 우선 제 2 이형 라이너 (LAROPEX RP 12) 를 이용하여 라미네이트한 후, 제 1 이형 라이너를 제거하고 기재로 대체하였다. 결과를 표 4 에 나타내었다.
[표 1]
Figure pct00062
표 1 에 제시된 결과는, 본 발명에 따른 우레탄 아크릴레이트 수지의 성능이 매우 유사한 우레탄 아크릴레이트 보다 매우 우수하다는 것을 보여준다.
[표 2]
Figure pct00063
표 2 는, 실시예 1 과 동일하게 다양한 조성물로 제조된 중합체가 또한 감압성 접착제로서의 접착 및 응집 성능에 대한 우수한 균형을 제공한다는 것을 보여준다.
표 3 은 상이한 기재에 대한 실시예 1 의 생성물로부터 수득된 2 및 5 mil 경화 필름의 접착 특성을 보여준다.
[표 3]
Figure pct00064
표 4 는 상이한 기재에 대한 실시예 1 의 생성물로부터 수득된 2 및 5 mil 경화 필름의 스루 경화 성능을 보여준다.
[표 4]
Figure pct00065
표 5 는 실시예 1 로부터 수득된 생성물의 성능에 대한 UV 노출 영향을 보여준다.
[표 5]
Figure pct00066
표 6 은 실시예 8 및 10 에서 제조된 감압성 접착제의 성능을 보여준다.
[표 6]
Figure pct00067
나머지 실시예를 사용하여 수득된 감압성 접착제의 특성은 실시예 1 의 생성물을 사용하여 수득된 것과 유사하였다.

Claims (15)

  1. 제 1 단계에서, 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (I) 를, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 둘 이상의 반응성 기를 함유하는 하나 이상의 화합물 (II) 및 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 하나의 반응성 기를 필수적으로 함유하는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 (III) 와 반응시키고, 후속 단계에서, 제 1 단계에서 수득된 생성물을, 제 1 단계에서 사용된 폴리이소시아네이트 (I) 와 상이한 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (IV) 와 반응시킴으로써 수득되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지.
  2. 제 1 항에 있어서, 폴리이소시아네이트 (I) 가 지방족, 시클로지방족 및 벤질 폴리이소시아네이트로부터 선택되고, 폴리이소시아네이트 (IV) 가 방향족 폴리이소시아네이트로부터 선택되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지.
  3. 제 2 항에 있어서, 폴리이소시아네이트 (I) 가 5-이소시아네이토-1-이소시아네이토메틸-1,3,3-트리메틸시클로헥산 및/또는 테트라메틸자일릴렌 디이소시아네이트를 포함하고, 폴리이소시아네이트 (IV) 가 1,1'-메틸렌비스[4-이소시아네이토벤젠] 을 포함하는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지.
  4. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 화합물 (II) 이 폴리에스테르 폴리올, 폴리부타디엔 유래 폴리올(들), 수소화 폴리부타디엔 유래 폴리올, 폴리(에틸렌/부틸렌) 유래 폴리올 및 폴리에테르 글리콜로부터 선택되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지.
  5. 제 4 항에 있어서, 화합물 (II) 이 하나 이상의 폴리에스테르 폴리올 및 하나 이상의 수소화 폴리부타디엔 유래 폴리올의 혼합물을 포함하는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올이 500 내지 20000 의 분자량 및 30 내지 65 의 히드록실가를 갖는 폴리에스테르 폴리올로부터 선택되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 수소화 폴리부타디엔 유래 폴리올이 하기 화학식 (II) 로 표시되는 것들로부터 선택되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지:
    Figure pct00068

    [식중, x 및 y 는 함께 더해서 약 25 내지 약 60 이 됨].
  8. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 (III) 가 탄소수 1 내지 20 인 알킬기를 갖는 히드록시알킬(메트)아크릴레이트로부터 선택되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지.
  9. 제 1 항에 있어서, 하기 화학식 (I) 의 중합체를 포함하는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지:
    Figure pct00069

    [식중,
    각각의 A1 및 각각의 A2 는 독립적으로 O, NH 또는 S 를 나타내고,
    각각의 R1 은 독립적으로 H 또는 탄소수 1 내지 4 인 알킬기를 나타내며,
    각각의 R2 는 독립적으로 탄소수 1 내지 18 인 알킬기를 나타내고,
    B 는 하기를 나타냄:
    Figure pct00070

    Y1 은 폴리이소시아네이트 (I) 의 잔기를 나타내고,
    Y2 는 폴리이소시아네이트 (IV) 의 잔기를 나타내며,
    X 는 화합물 (II) 의 잔기를 나타내고,
    n 및 m 은 각각 독립적으로 1 내지 100 의 정수이고,
    p 는 0 내지 100 의 정수임].
  10. 제 1 항에 있어서, 제 1 단계에서, 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (I) 0.05 내지 10 중량% 를, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 둘 이상의 반응성 기를 함유하는 하나 이상의 화합물 (II) 60 내지 99 중량% 및 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 하나의 반응성 기를 필수적으로 함유하는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 (III) 0.01 내지 20 중량% 와 반응시키고, 후속 단계에서, 제 1 단계에서 수득된 생성물을, 제 1 단계에서 사용된 폴리이소시아네이트 (I) 와 상이한 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (IV) 0.5 내지 10 중량% 와 반응시킴으로써 수득되는 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지.
  11. 제 1 단계에서, 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (I) 와, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 둘 이상의 반응성 기를 함유하는 하나 이상의 화합물 (II) 및 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 하나의 반응성 기를 필수적으로 함유하는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트 (III) 를 반응시키고, 후속 단계에서, 제 1 단계에서 수득된 생성물과, 제 1 단계에서 사용된 폴리이소시아네이트 (I) 와 상이한 하나 이상의 폴리이소시아네이트 (IV) 를 반응시키는 것을 포함하는 제 1 항에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 반응이 하나 이상의 점착 수지 및/또는 하나 이상의 (메트)아크릴화 단량체의 존재하에 수행되는 방법.
  13. 제 1 항에 따른 하나 이상의 우레탄 (메트)아크릴레이트 5 내지 95 중량%, 하나 이상의 점착제 5 내지 95 중량%, 및 임의로 하나 이상의 단량체 1 내지 80 중량% 를 포함하는 방사선 경화성 접착제 조성물.
  14. (a) 제 13 항에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지를 포함하는 방사선 경화성 조성물을 제공하는 단계, (b) 조성물을 기재에 적용하는 단계, 및 (c) 조성물을 방사 에너지원에 노출시켜 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 방사선 경화성 접착제의 제조 방법.
  15. 제 1 항에 따른 우레탄 (메트)아크릴레이트 수지를 경화시킴으로써 수득되는 감압성 접착제.
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