KR20130119942A - 아이소부틸렌 (공)중합체 접착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

a) 비작용성 아이소부틸렌 (공)중합체, b) 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체, 선택적으로 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체, 및 선택적으로 점착성 부여제를 포함하는 접착제 조성물이 개시된다.

Description

아이소부틸렌 (공)중합체 접착제 조성물{ISOBUTYLENE (CO)POLYMERIC ADHESIVE COMPOSITION}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 2010년 11월 17일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/414492호의 이익을 주장하며, 상기 가특허 출원의 개시 내용은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.
본 발명은 아이소부틸렌 공중합체로부터 제조된 감압 접착제 및 접착 실란트와, 그로부터 제조된 테이프 용품에 관한 것이다. 감압 접착제는 접착 특성과 응집 특성의 종합 균형과, 저 표면 에너지(low surface energy; LSE) 기재 및 습윤 환경, 습한 환경 또는 다습한 환경이 가해지는 기재에 대하여 특출한 접착성을 나타내는 것을 특징으로 한다.
감압 테이프는 가정 및 일터에서 사실상 도처에 존재한다. 그의 가장 단순한 형태에서, 감압 테이프는 접착제 및 배킹(backing)을 포함하고, 전체 구조물은 사용 온도에서 점착성이며 단지 중간 정도의 압력의 사용으로 다양한 기재에 접착하여 접합을 형성한다. 이러한 방식으로, 감압 테이프는 완전한 자급식(self-contained) 접합 시스템을 구성한다.
감압 테이프 협회(Pressure-Sensitive Tape Council)에 따르면, 감압 접착제(PSA)는 다음을 포함하는 특성을 갖는 것으로 알려져 있다: (1) 강력하며 영구적인 점착성, (2) 지압 이하의 압력에 의한 접착성, (3) 피착물 상에 유지되기에 충분한 능력, 및 (4) 피착물로부터 깨끗이 제거하기에 충분한 응집 강도. PSA로서 우수하게 기능하는 것으로 밝혀진 재료는 필요한 점탄성 특성을 나타내도록 설계되어 조제된 중합체를 포함하며, 이 점탄성 특성으로부터 점착성, 박리 접착성 및 전단 유지력의 원하는 균형이 얻어진다. PSA는 실온 (예를 들어, 20℃)에서 통상 점착성을 나타내는 것을 특징으로 한다. PSA는 단순히 표면에 접착되거나 부착되기 때문에 조성물을 포함하지 않는다.
이러한 요건은, 문헌[A.V. Pocius in Adhesion and Adhesives Technology: An Introduction, 2nd Ed., Hanser Gardner Publication, Cincinnati, OH, 2002]에 언급된 바와 같이, 점착성, 접착성(박리 강도), 및 응집성(전단 유지력)을 개별적으로 측정하도록 설계된 시험에 의해 일반적으로 평가된다. 이들 측정이 종합되어, PSA를 특성화하기 위해 흔히 사용되는 특성의 균형을 구성한다.
천연 조 고무 또는 합성 고무, 블록 공중합체, 및 아크릴 에스테르 기재 중합체 조성물을 포함하는, 오늘날 입수가능한 매우 다양한 감압 접착제(PSA) 물질이 있다. 흔히 접착제의 물리적 특성, 예를 들어 유리 전이 온도 및 탄성률(modulus)을 최적화함으로써 성취되는, 접착성과 응집성의 원하는 균형이 모든 PSA에 매우 중요하다. 예를 들어, 탄성중합체의 유리 전이 온도(Tg) 또는 탄성률이 너무 높고 점착성에 대한 달퀴스트(Dahlquist) 기준(실온 및 1 ㎐의 진동 주파수에서 0.3 ㎫ (3 × 106 다인/㎠)의 저장 탄성률)보다 클 경우, 그 물질은 점착성이지 않을 것이며, 그것만으로는 PSA 물질로서 유용하지 않다. 흔히 이 경우, 저 분자량, 고 Tg 수지 중합체(점착성 부여제) 또는 저 분자량, 저 Tg 중합체(가소제)가 흔히 Tg 및 탄성률을 최적 PSA 범위 내로 조정하기 위하여 사용된다.
본 발명의 접착제 조성물은 a) 비작용성 아이소부틸렌 (공)중합체, b) 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체, 선택적으로 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체, 선택적으로 점착성 부여제 및 선택적으로 가소제를 포함한다.
본 발명의 감압 접착제는 점착성, 박리 접착력, 및 전단 유지력의 원하는 균형을 제공하고, 또한 달퀴스트 기준에 부합하며, 즉 적용 온도, 전형적으로 실온에서의 접착제의 탄성률은 1 ㎐의 주파수에서 3 × 106 다인/㎝ 미만이다.
일부 실시 형태에서, 본 발명은 습윤 환경, 습한 환경 또는 다습한 환경에서 표면에 접착되는 감압 접착제, 소위 "습윤-부착형"(wet-stick) 접착제를 제공하며, 이는 선택된 공업적 응용, 상업적 응용 및 소비자 응용에서 유용하다. 제약 및 다른 의료 분야에서, 그러한 습윤-부착형 접착제는 전형적으로 테이프, 붕대, 드레싱 및 드레이프(drape)와 같은 용품을 습하게 되기 쉬운 신체의 영역 또는 상처와 같은 습한 피부 표면에 접착시키는 데 사용된다. 또한 습윤-부착형 접착제는 야외 또는 옥외 응용, 예를 들어 차도 위 재료, 교통 통제 표지판(signage), 및 선박 또는 자동차 코팅 및 표면에서 그 용도가 찾아진다. 응축으로 인하여 수분에 노출되거나 또는 물 또는 얼음 침지가 가해지는 식품 용기 및 다른 제품용 라벨은 또한 습윤-부착형 접착제로 코팅되어야 한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "습윤-부착형 접착제"는 물 또는 높은 습도에 후속적으로 노출된 기재에 접착될 때 감압 접착제 특성을 나타내는 물질을 말한다.
최근 몇 년간, 자동차, 페인트, 가전 및 전자 제품 시장에서 저 표면 에너지, 올레핀-기재 열가소성 물질 (예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 프로필렌 다이엔 단량체 고무(ethylene propylene diene monomer rubber; EPDM))의 사용의 유의한 증가가 있었다. 상기 새로운 재료의 이점은 알맞은 원가, 용이한 처리성, 및 탁월한 기계적 특성을 포함한다. 그러나, 이러한 추세에서는 이들 저 에너지 표면에 대하여 접착 접합을 만든다는 면에서 어려움이 있게 된다.
최근에, 폴리(아이소부틸렌)(PIB) 및 다른 아이소부틸렌 공중합체 (예를 들어 아이소부틸렌-아이소프렌 공중합체)가 올레핀-기재 열가소성 물질 상에서의 그의 탁월한 접착 특성으로 인하여 저 표면 에너지(LSE) 접합 응용에 있어서 매력적인 재료로 간주되어 왔다. 게다가, PIB의 탁월한 수분 및 산소 장벽 특성은 PIB-기재 재료가 전자 응용 및 광전지 봉지 응용에서 잠재적인 용도를 가짐을 시사한다. 그의 유익한 특성들에도 불구하고, 상기 재료의 낮은 응집 강도는 고 전단 응용에 있어서의 사용을 제한하였다. PIB-기재 물질의 다른 가능한 응용은 의료용 접착제 분야에 있다. 대부분의 아크릴레이트-기재 PSA는 의료적 응용에는 적합하지 않으며, 이는 아크릴레이트 PSA가 승온에서 유독 증기를 방출하는 경향이 있기 때문이다. 아크릴레이트-기재 PSA는 전형적으로 단량체 물질을 함유하며, 상기 단량체 물질은 심지어 보통의 실온에서도 아크릴레이트 PSA 테이프가 일반적으로 의료 용도에 부적당해지게 하는 냄새를 풍긴다. 폴리(아이소부틸렌) PSA는 흔히 의료 용도에 사용되는데, 그 이유는 상기 PSA가 생리학적으로 불활성이지만 이는 또한 내부 강도(internal strength)가 부족한 경향이 있기 때문이다.
본 발명의 접착제 조성물은 넓은 온도 범위 내에서, 저 표면 에너지(LSE) 기재 및 습윤 환경, 습한 환경 또는 다습한 환경의 기재를 포함하는 다양한 기재에 접착될 수 있으며 우수한 접착 강도 및 유지 특성을 제공할 수 있는 개선된 감압 접착제 조성물을 제공한다. 본 발명의 접착제 조성물은 감압 접착 용품, 예를 들어 접착 테이프 및 실란트를 추가로 제공한다. 많은 실시 형태에서, 본 접착제는 많은 PIB 중합체에 특징적인, 그러나 고 응집 강도로 인하여 기재로부터 깨끗하게 제거될 수 있는 우수한 장벽 코팅을 제공한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이,
"알킬"은 1 내지 약 12개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형, 환형 또는 비환형, 포화 1가 탄화수소, 예를 들어, 메틸, 에틸, 1-프로필, 2-프로필, 펜틸 등을 의미한다.
"알킬렌"은 1 내지 약 12개의 탄소 원자를 갖는 선형의 포화 2가 탄화수소 또는 3 내지 약 12개의 탄소 원자를 갖는 분지형의 포화 2가 탄화수소 라디칼, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 2-메틸프로필렌, 펜틸렌, 헥실렌 등을 의미한다.
"아릴"은 1가 방향족, 예를 들어 페닐, 나프틸 등을 의미한다.
"아릴렌"은 다가 방향족, 예를 들어 페닐렌, 나프탈렌 등을 의미한다.
"아르알킬렌"은 알킬렌 라디칼에 부착된 아릴 기를 포함하는 상기에 정의된 알킬렌, 예를 들어 벤질, 1-나프틸에틸 등을 의미한다.
본 발명의 접착제 조성물은 a) 비작용성 아이소부틸렌 (공)중합체, b) 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체, 선택적으로 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체, 선택적으로 점착성 부여제 및 선택적으로 가소제를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "아이소부틸렌 (공)중합체"는 아이소부틸렌 중합체 및 공중합체의 합성 고무를 말하며, 폴리(아이소부틸렌) 및 아이소부틸렌-아이소프렌 공중합체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
본 접착제 조성물은 적어도 하나의 비작용화된 아이소부틸렌 (공)중합체성 합성 고무 물질을 포함한다. 비작용화된 아이소부틸렌 (공)중합체성 합성 고무는 일반적으로 폴리아이소부틸렌 주쇄 또는 측쇄를 갖는 수지이다. 일부 실시 형태에서, 아이소부틸렌 (공)중합체는 사실상 아이소부틸렌의 단일중합체, 예를 들어 상표명 오파놀(OPPANOL; 바스프 아게(BASF AG)) 및 글리소팔(GLISSOPAL; 바스프 아게)로 입수가능한 폴리(아이소부틸렌) 수지이다. 일부 실시 형태에서, 아이소부틸렌 (공)중합체 수지는 아이소부틸렌의 공중합체, 예를 들어 아이소부틸렌이 다른 단량체와 공중합되는 합성 고무를 포함한다. 합성 고무에는 주성분인 아이소부틸렌과 소량의 아이소프렌의 공중합체인 부틸 고무, 예를 들어 상표명 비스타넥스(VISTANEX; 엑손 케미칼 컴퍼니(Exxon Chemical Co.)) 및 JSR 부틸(BUTYL; 저팬 부틸 컴퍼니, 리미티드(Japan Butyl Co., Ltd.))로 입수가능한 부틸 고무가 포함된다. 합성 고무에는 주성분인 아이소부틸렌과 n-부텐 또는 부타디엔의 공중합체가 또한 포함된다. 일부 실시 형태에서, 아이소부틸렌 단일중합체 및 부틸 고무의 혼합물이 사용될 수 있는데, 즉 제1 폴리아이소부틸렌은 아이소부틸렌의 단일중합체를 포함하고, 제2 폴리아이소부틸렌은 부틸 고무를 포함하거나, 또는 제1 폴리아이소부틸렌은 부틸 고무를 포함하고 제2 폴리아이소부틸렌은 아이소부틸렌의 단일중합체를 포함한다.
비작용화된 아이소부틸렌 (공)중합체성 합성 고무 (예를 들어, PIB) 재료는 전형적으로 아민-작용화된 (예를 들어, PIB) 합성 고무 물질 (하기에 추가로 설명됨)보다 분자량이 사실상 더 크다. 일부 실시 형태에서, 비작용화된 아이소부틸렌 (공)중합체성 합성 고무 (예를 들어, PIB)의 중량 평균 분자량(Mw)은 35,000 그램/몰 이상, 100,000 그램/몰 이상, 250,000 그램/몰 이상, 500,000 그램/몰 이상, 또는 심지어 1,000,000 그램/몰 이상이다. 중량 평균 분자량은 전형적으로 4,000,000 그램/몰 이하이다.
비작용화된 아이소부틸렌 (공)중합체성 합성 고무는 단일중합체, 공중합체 또는 그 혼합물일 수 있다. 공중합체는 랜덤 또는 블록 공중합체일 수 있다. 블록 공중합체는 중합체의 주 골격, 중합체의 측쇄, 또는 중합체의 주 골격 및 측쇄 둘 모두에 폴리아이소부틸렌 섹션(section)을 포함할 수 있다. 폴리아이소부틸렌 재료는 전형적으로, 아이소부틸렌만을 중합시키거나 또는 아이소부틸렌과 추가의 에틸렌계 불포화 단량체, 예를 들어 아이소프렌을 루이스산(Lewis Acid) 촉매, 예를 들어 염화알루미늄, 삼염화붕소(공촉매로서 사염화티타늄과 함께), 또는 삼플루오르화붕소의 존재 하에서 중합시킴으로써 제조된다.
비작용화된 아이소부틸렌 (공)중합체성 고무는 몇몇 제조업자로부터 구매가능하다. 단일중합체는, 예를 들어 바스프 코포레이션(BASF Corp.; 미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재)으로부터 상표명 옵파놀(OPPANOL)(예를 들어, 옵파놀 B10, B15, B30, B50, B80, B100, B150, 및 B200)로 구매가능하다. 이들 중합체는 흔히 중량 평균 분자량(Mw)이 약 35,000 내지 4,000,000 그램/몰의 범위이다. 또 다른 전형적인 호모폴리머는 광범위한 분자량의 유나이티드 케미컬 프로덕츠 (United Chemical Products (UCP) (St. Petersburg, Russia)로부터 시판되고 있다. 예를 들어, UCP로부터 상표명 SDG로 구매가능한 단일중합체는 점도 평균 분자량(Mv)이 약 35,000 내지 65,000 그램/몰의 범위이다. UCP로부터 상표명 에프롤렌(EFROLEN)으로 구매가능한 단일중합체는 점도 평균 분자량(Mv)이 약 480,000 내지 약 4,000,000 그램/몰의 범위이다. UCP로부터 상표명 JHY로 구매가능한 단일중합체는 점도 평균 분자량이 약 3000 내지 약 55,000 그램/몰의 범위이다. 이러한 호모폴리머는 전형적으로 반응성 이중 결합을 갖지 않는다. 비작용화 (예를 들어, PIB) 합성 고무는 매우 작은 농도의 반응성 이중 결합 또는 그의 중합에 남아 있는 다른 작용기를 가질 수 있음이 이해된다. 그러한 반응성 이중 결합 또는 다른 작용기의 농도는 전형적으로 5 ㏖%, 4 ㏖%, 3 ㏖%, 또는 2 ㏖% 미만이다. 그러한 올레핀계 불포화는 또한 전형적으로 자유라디칼 중합을 통한 공유 결합의 형성을 위해 적합한 작용기가 아니다.
감압 접착제 조성물 중 비작용화된 아이소부틸렌 (공)중합체성 합성 고무 물질의 농도는 전형적으로 50 중량% 초과, 바람직하게는 60 중량% 초과, 바람직하게는 65 내지 80 중량%이다.
본 접착제 조성물은 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체를 추가로 포함한다. 아민 작용기는 말단 기일 수 있다. 아민 작용기는 산 작용성 공중합체의 산 기(펜던트 카르복실산 기)에 대하여 수소 결합을 형성할 수 있다. 따라서, 그러한 작용기는 공유 결합을 형성하지 않는다. 비극성 공유 결합을 가진 작용기는 수소 결합을 형성하지 않는다.
일부 실시 형태에서, 아민-작용화된 폴리아이소부틸렌 중합체는 아이소부틸렌의 아민-작용화된 단일중합체, 즉 폴리(아이소부틸렌)이다. 다른 실시 형태에서, 작용화된 폴리아이소부틸렌 중합체는 아이소부틸렌 반복 단위와, 예를 들어, 아민-작용성 스티렌, 아이소프렌, 부텐, 또는 부타다이엔과 같은 아민 작용기를 갖는 다른 단량체로부터 유도된 소량의 단위를 포함하는 공중합체일 수 있다. 이러한 공중합체는 전형적으로 단량체 혼합물 중의 단량체의 중량을 기준으로 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 또는 95 중량% 이상의 아이소부틸렌을 포함하는 단량체 혼합물로부터 제조된다. 예시적인 공중합체에는 아이소프렌과 공중합된 아이소부틸렌이 포함된다.
아민-작용성 폴리(아이소부틸렌)은 하기 일반 화학식을 갖는 것일 수 있다:
Figure pct00001
여기서,
R1은 5 내지 100개의 반복 단위를 갖는, 아이소부틸렌과, 다른 선택적 단량체 단위들 (상기에 기재된 바와 같음)의 중합체 사슬이며, R2 및 R3은 독립적으로 H, C1 -C10 -알킬 또는 아릴 기로부터 선택된다.
아민 작용화된 폴리아이소부틸렌은 전형적으로 상대적으로 낮은 내지 중간의 수평균 분자량(Mn)을 갖는 액체 중합체이다. Mn은 전형적으로 500 그램/몰 이상, 750 그램/몰 이상, 또는 약 1,000 그램/몰 이상이다. 일부 실시 형태에서, 작용화 폴리아이소부틸렌의 Mn은 25,000 그램/몰 이하, 또는 10,000 그램/몰 이하, 또는 5,000 그램/몰 이하이다. 다른 실시 형태에서, 더욱 높은 분자량을 갖는 아민-작용화된 폴리(아이소부틸렌류)의 혼합물이 제거시에 잔류물을 감소시키고 박리 값을 증가시킬 것으로 여겨진다.
아민 작용화된 폴리아이소부틸렌은 전형적으로 시차 주사 열량계(differential scanning calorimetry; DSC)에 의해 측정될 때, 유리 전이 온도가 약 -30℃ 이하, 약 -50℃ 이하, 또는 약 -65℃ 이하이다.
아민 작용성 PIB는 폴리아이소부틸렌을 하이드로포르밀화하고, 그 후 생성된 옥소 생성물에 환원성 아미노화, 또는 만니히(Mannich) 반응을 가하는, 미국 특허 제4,832,702호 (쿠머(Kummer) 등)에 기재된 방법에 의해 제조될 수 있다. 더욱 특히는, 아민-작용성 폴리아이소부틸렌은 80 내지 200℃의 온도 및 최대 60 ㎫ (600 bar)의 CO/H2 압력에서 CO 및 H2의 존재 하에 적절한 폴리아이소부텐을 로듐 또는 코발트 촉매를 이용하여 하이드로포르밀화하고, 그 후 수소화 조건 하에 옥소 생성물에 만니히 반응 또는 아미노화를 가함으로써 제조될 수 있다. 유리하게는 아미노화 반응은 80 내지 200℃에서 그리고 최대 60 ㎫ (600 bar ), 바람직하게는 8 내지 30 ㎫ (80-300 bar)의 압력 하에 수행된다.
제조 공정에서, 반응 혼합물의 점도를 감소시키기 위하여 적합한 불활성 용매를 사용하는 것이 유리하다. 특히 적합한 용매는 황 함량이 낮은 지방족, 지환족 및 방향족 탄화수소이다. 황 화합물이 없고 1% 미만의 방향족을 함유하는 지방족 용매가 특히 바람직하다. 지방족 용매는 높은 아미노화 온도에서 수소화열이 방출되지 않으며 수소가 소비되지 않는다는 이점을 갖는다. 아미노화 및 하이드로포르밀화 반응에서, 용매 함량은 중합체의 그리고 용매의 점도에 따라 0 내지 70 중량%이다. 더욱 큰 희석은 옥소 반응과 아미노화 사이의 용매의 교환과 똑같이 비경제적이다.
쿠머 등의 방법에서, 80-90%의 폴리부텐 전환율이 쉽게 성취될 수 있다. 부탄 단위 및 아이소부텐 단위 둘 모두를 포함할 수 있는 폴리부텐은 예를 들어 분자량 MN이 300-5000, 바람직하게는 500-2500이다.
다양한 아민 작용화 PIB 재료가 구매가능하다. 예를 들어, 폴리(아이소부틸렌) 아민 (약 1,000 그램/몰의 Mn 및 몰질량 분포 Mw/Mn = 1.6)은 바스프 코포레이션(미국 뉴저지주 플로람 파크 소재)으로부터 상표명 "케로콤(Kerocom™) PIBA03"으로 구매가능하다.
아민 작용화된 PIB 재료 내의 아민 작용기의 존재 및 농도는 양성자 핵자기 공명에 의해 측정될 수 있다. 전형적으로, 작용화 PIB 재료는 3 ㏖% 이상의 아민 작용기를 포함한다. 아민 작용기의 농도는 일반적으로 10 ㏖% 이하이다.
접착제 조성물 내의 아민 작용화 PIB 재료의 양은 접착제 조성물의 원하는 최종 용도에 따라 변할 수 있다. 그러나, 습윤 환경, 습한 환경 또는 다습한 환경에서 유리 또는 도자기와 같은 고 표면 에너지 기재에서의 접착력을 향상시키기 위하여, 전형적으로 작용화 PIB 물질의 농도는 전체 접착제 조성물에 대하여 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체가 0.25 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 15 중량%이다. 소량의 아민-작용성 폴리아이소부틸렌을 아이소부틸렌 (공)중합체-기재 접착제에 첨가하면 습윤 환경 또는 다습한 환경에 노출된 접합된 기재들의 박리 강도가 유지됨이 밝혀졌다. 아민-작용화된 폴리아이소부틸렌을 함유하지 않는, 점착성 부여된 아이소부틸렌 (공)중합체 접착제로 접합된 기재들은 그렇게 노출될 때 현저하게 감소된 박리 강도를 나타낸다.
본 접착제 조성물은 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체와 산-작용성 단량체의 혼성중합된 단량체 단위를 포함하는 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체를 선택적으로 추가로 포함할 수 있다.
산-작용성 (메트)아크릴레이트 접착제 공중합체를 제조하는데 유용한 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체는 1 내지 14개의 탄소 원자, 바람직하게는 평균 4 내지 12개의 탄소 원자를 포함하는 비-3차 알코올의 단량체성 (메트)아크릴산 에스테르이다.
(메트)아크릴레이트 에스테르 단량체로서 사용하기에 적합한 단량체의 예에는 아크릴산 또는 메타크릴산 중 어느 하나와 비-3차 알코올, 예를 들어, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2-메틸-1-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, 1-헥산올, 2-헥산올, 2-메틸-1-펜탄올, 3-메틸-1-펜탄올, 2-에틸-1-부탄올, 3,5,5-트라이메틸-1-헥산올, 3-헵탄올, 1-옥탄올, 2-옥탄올, 아이소옥틸알코올, 2-에틸-1-헥산올, 1-데칸올, 2-프로필헵탄올, 1-도데칸올, 1-트라이데칸올, 1-테트라데칸올, 시트로넬롤, 다이하이드로시트로넬롤 등의 에스테르를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 바람직한 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체는 (메트)아크릴산과 부틸 알코올 또는 아이소옥틸 알코올의 에스테르, 또는 이들의 조합이지만, 둘 이상의 상이한 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체 조합이 적합하다. 일부 실시 형태에서, 바람직한 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체는 (메트)아크릴산과, 재생가능한 자원으로부터 유도된 알코올, 예를 들어, 2-옥탄올, 시트로넬롤, 또는 다이하이드로시트로넬롤의 에스테르이다.
일부 실시 형태에서, (메트)아크릴산 에스테르 단량체는 25℃ 이상, 그리고 바람직하게는 50℃ 이상의 Tg를 갖는 고 Tg 단량체를 포함하는 것이 바람직하다. 적합한 고 Tg 단량체는 t-부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 아이소프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 아이소부틸 메타크릴레이트, s-부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 아이소보르닐 아크릴레이트, 아이소보르닐 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 3,3,5 트라이메틸사이클로헥실 아크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트, N-옥틸 아크릴아미드, 및 프로필 메타크릴레이트 또는 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
(메트)아크릴레이트 에스테르 단량체는 중합체를 제조하는데 사용되는 총 단량체 함량 100 중량부를 기준으로, 85 내지 99.5 중량부의 양으로 존재한다. 바람직하게는, (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체는 총 단량체 함량 100 중량부를 기준으로, 90 내지 99 중량부의 양으로 존재한다. 높은 Tg의 단량체가 포함될 때, 공중합체는 85 중량부 내지 99.5 중량부의 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체 성분 중 최대 30 중량부, 바람직하게는 최대 20 중량부를 포함할 수 있다.
중합체는 산 작용성 단량체를 추가로 포함하며, 여기서, 산 작용기는 산 그 자체, 예를 들어, 카르복실산일 수 있거나, 또는 일부가 그의 염, 예를 들어, 알칼리 금속 카르복실레이트일 수 있다. 유용한 산작용성 단량체는 에틸렌계 불포화 카르복실산, 에틸렌계 불포화 설폰산, 에틸렌계 불포화 포스폰산, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 화합물의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 크로톤산, 시트라콘산, 말레산, 올레산, β-카르복시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-설포에틸 메타크릴레이트, 스티렌 설폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산, 비닐포스폰산, 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것들을 포함한다.
산-작용성 공중합체의 산-작용성 단량체는, 이들의 입수 가능성 때문에, 일반적으로 에틸렌계 불포화 카르복실산, 즉, (메트)아크릴산 중에서 선택된다. 더욱 더 강한 산이 요구될 때는, 산성 단량체는 에틸렌계 불포화 설폰산 및 에틸렌계 불포화 포스폰산을 포함한다. 일반적으로 산 작용성 단량체는 산 작용성 공중합체의 전체 단량체 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 15 중량부, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량부의 양으로 사용된다.
공중합체를 제조하는데 유용한 선택적 극성 단량체는 다소 유용성 (oil soluble)이면서 수용성이어서, 극성 단량체는 유화 중합에서 수성 상과 오일 상 사이에 분배된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "극성 단량체"는 산 작용성 단량체를 제외한다.
적합한 극성 단량체의 대표적인 예에는 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트; N-비닐피롤리돈; N-비닐카프로락탐; 아크릴아미드; 모노- 또는 다이-N-알킬 치환된 아크릴아미드; t-부틸 아크릴아미드; 다이메틸아미노에틸 아크릴아미드; N-옥틸 아크릴아미드; 2-(2-에톡시에톡시)에틸 (메트)아크릴레이트, 2-에톡시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-메톡시에톡시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-메톡시에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트를 포함하는 폴리(알콕시알킬) (메트)아크릴레이트; 비닐 메틸 에테르를 포함하는 알킬 비닐 에테르; 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 바람직한 극성 단량체는 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트 및 N-비닐피롤리디논으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 것을 포함한다. 극성 단량체는 산 작용성 공중합체의 전체 단량체 100 중량부를 기준으로 0 내지 10 중량부, 그리고 일부 실시 형태에서 0.5 내지 5 중량부의 양으로 존재할 수 있다.
(메트)아크릴레이트 중합체에서 유용한 선택적 비닐 단량체는 비닐 에스테르 (예를 들어, 비닐 아세테이트 및 비닐 프로피오네이트), 스티렌, 치환된 스티렌 (예를 들어, α-메틸 스티렌), 비닐 할라이드, 및 그 혼합물을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 비닐 단량체는 산 작용성 단량체, 아크릴레이트 에스테르 단량체 및 극성 단량체를 제외한다. 일반적으로 그러한 비닐 단량체는 산 작용성 공중합체의 전체 단량체 100 중량부를 기준으로 0 내지 5 중량부, 그리고 일부 실시 형태에서 1 내지 5 중량부로 사용된다.
그러한 실시 형태에서, (메트)아크릴 공중합체는 (메트)아크릴레이트 에스테르 공중합체 또는 산 작용성 공중합체의 전체 단량체 100 중량부를 기준으로 하기를 포함할 수 있다:
i. 80 내지 99.5 중량부의 비-3차 알코올의 (메트)아크릴산 에스테르;
iii. 0.5 내지 15 중량부의 산 작용성 에틸렌계 불포화 단량체;
iv. 0 내지 10 중량부의 비-산 작용성, 에틸렌계 불포화 극성 단량체;
v. 0 내지 5 중량부의 비닐 단량체; 및
vi. 0 내지 5부의 다작용성 (메트)아크릴레이트.
코팅된 접착제 조성물의 응집 강도를 증가시키기 위해, 다작용성 (메트)아크릴레이트가 중합성 단량체의 블렌드 내로 혼입될 수 있다. 다작용성 아크릴레이트는 에멀젼 중합 또는 시럽 중합에 특히 유용하다. 유용한 다작용성 (메트)아크릴레이트의 예에는 다이(메트)아크릴레이트, 트라이(메트)아크릴레이트, 및 테트라(메트)아크릴레이트, 예컨대 1,6-헥산다이올 다이(메트)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 다이(메트)아크릴레이트, 폴리부타디엔 다이(메트)아크릴레이트, 폴리우레탄 다이(메트)아크릴레이트, 및 프로폭실화 글리세린 트라이(메트)아크릴레이트, 및 그 혼합물이 포함되지만, 이에 한정되지 않는다. 다작용성 (메트)아크릴레이트의 양 및 아이덴티티(identity)는 접착제 조성물의 용도에 따라 조정된다. 전형적으로, 다작용성 (메트)아크릴레이트는 접착제 조성물의 총 건조 중량을 기준으로, 5부 미만의 양으로 존재한다. 더욱 구체적으로는, 가교결합제는 산 작용성 공중합체의 전체 단량체 100부를 기준으로 0.01 내지 5부, 또는 0.05 내지 1부의 양으로 존재할 수 있다.
일반적으로 접착제 조성물은 0 내지 10 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체를 포함한다. 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체를 소량, 즉 10 중량% 미만으로 첨가하면 극성 기재에의 접합 강도가 향상된다. 약 10 중량% 초과이면, 접착제 조성물은 제거시에 바람직하지 못한 잔류물을 남기거나, 또는 접합이 영구적이게 만들 수 있다. 본 발명의 접착제는 유리하게는 기재로부터 제거되고 명백한 잔류물을 전혀 남기지 않을 수 있다. 소정 실시 형태에서, 접착제 조성물은 0.5 내지 5 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체를 포함할 수 있다.
종래의 접착제는 소정 기재, 예를 들어 소정 유형의 자동차용 페인트 및 저 에너지 표면에 잘 접착되지 않는다. 이들 유형의 표면에 대한 접착제의 접착력을 개선시키려는 시도, 즉 상기 표면에 대하여 더욱 강한 점착성을 나타내려는 시도가 이루어져 왔으며, 베이스 중합체에 점착성을 부여하는 것이 통상 실시된다. 다양한 유형의 점착성 부여제에는 페놀-개질된 테르펜, 탄화수소 수지, 예를 들어 폴리비닐 사이클로헥산 및 폴리(t-부틸 스티렌), 및 로진 에스테르, 예를 들어 로진의 글리세롤 에스테르 및 로진의 펜타에리트리톨 에스테르가 포함된다.
다양한 유형의 점착성 부여제에는 상표명 누로즈(Nuroz™), 누택(Nutac™) (뉴포트 인더스트리즈(Newport Industries)), 퍼말라인(Permalyn™), 스테이벨라이트(Staybelite™), 포랄(Foral™) (이스트맨(Eastman))로 입수가능한 로진의 펜타에리트리톨 에스테르 및 로진의 글리세롤 에스테르와 같은 로진 에스테르 및 페놀-개질된 테르펜이 포함된다. 나프타 분해(naphtha cracking)의 C5 및 C9 단량체 부산물에서 전형적으로 생기는 탄화수소 수지 점착성 부여제가 또한 입수가능하며, 이는 상표명 피코탁(Piccotac™), 이스토탁(Eastotac™), 레갈레즈(Regalrez™), 레갈라이트(Regalite™) (이스트맨), 아르콘(Arkon™) (아라카와(Arakawa)), 노르솔렌(Norsolene™), 윙택(Wingtack™) (크레이 밸리(Cray Valley)), 네브택(Nevtack), LX (네빌 케미칼 컴퍼니(Neville Chemical Co.)), 히코택(Hikotack™), 히코레즈(Hikorez™) (코오롱 케미칼(Kolon Chemical)), 노바레스(Novares™) (러트거스 엔.브이.(Rutgers N.V.)), 퀸톤(Quintone™) (제온(Zeon)), 에스코레즈(Escorez™) (엑손모빌 케미칼(Exxonmobile Chemical)), 누레스(Nures™), 및 에이치-레즈(H-Rez™) (뉴포트 인더스트리즈(Newport Industries))로 입수가능하다.
많은 실시 형태에서, 본 발명은 당업계에서 언급된 문제들을 극복하는 점착성 부여된 접착제 조성물을 제공한다. 점착성 부여제는 바람직하게는 어떠한 에틸렌계 또는 아세틸렌계 불포화 결합도 본질적으로 없는 물질로부터 선택된다. 점착성 부여제는 수소화 로진 수지, 수소화 및 에스테르화 로진 수지, 수소화 테르펜 수지, 지방족 석유 수지, 방향족 석유 수지, 방향족 석유 수지의 수소화에 의해 얻어지는 지환족 석유 수지 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 사용되는 점착성 부여제는 에스코레즈™ 점착성 부여제 (엑손모빌), 레갈레즈™ 점착성 부여제 (이스트맨) 또는 아르콘™ (아라카와) 점착성 부여제와 같은 그러나 이에 한정되지 않는 수소화 C9 석유 수지로부터 선택된다. 그러한 "소수성 점착성 부여제"는 접착제 조성물의 총 중량에 대하여 0 내지 40 중량%의 점착성 부여제, 바람직하게는 1 내지 40 중량%의 양으로 접착제 조성물에 사용될 수 있다. 소정의 바람직한 실시 형태에서, 아민-작용성 PIB와 점착성 부여제의 합한 양은 25 내지 35 중량%이다.
가소제를 또한 접착제 제형에 사용하여 습윤 작용 및/또는 점도 제어를 제공할 수 있다. 이들 가소제는 당업계에 잘 알려져 있으며, 탄화수소유, 액체 또는 연성 점착성 부여제를 포함할 수 있는데, 이는 액체 탄화수소 수지, 액체 폴리테르펜, 액체 폴리(아이소부틸렌), 예를 들어 글리소팔(Glissopaltm) 등, 왁스, 및 오일들의 혼합물을 포함한다. 가소제는 접착제 조성물 100 중량부당 0 내지 약 200 중량부의 양으로 본 발명의 감압 접착제에 존재할 수 있다.
본 발명의 접착제는 통상적인 코팅 기술을 이용하여 다양한 가요성 및 비가요성 배킹(backing) 재료 위에 코팅하여 접착제 코팅된 재료를 생산할 수 있다. 가요성 기재는 본 명세서에서 통상적으로 테이프 배킹으로 사용되거나 임의의 기타 가요성 재료의 것일 수 있는 임의의 재료로 정의된다. 예에는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리카르보네이트, 폴리메틸(메트)아크릴레이트(PMMA), 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 트라이아세테이트, 및 에틸 셀룰로스와 같은 플라스틱 필름이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 폼 배킹(backing)이 사용될 수 있다. 비가요성 기재의 예에는 금속, 금속화 중합체 필름, 인듐 주석 산화물로 코팅된 유리 및 폴리에스테르, PMMA 플레이트, 폴리카르보네이트 플레이트, 유리, 또는 세라믹 시트 재료가 포함되지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 접착제-코팅된 시트 재료는 라벨류, 테이프류, 간판류, 커버류 및 마킹 인덱스류(marking indices), 디스플레이 구성요소, 터치 패널 등과 같이 접착제 조성물이 이용되는 것으로 통상적으로 알려진 임의의 물품의 형태를 취할 수 있다. 미세복제된(microreplicated) 표면을 갖는 가요성 배킹 재료가 또한 고려된다.
기재는 사용될 특정 응용에 따라 선택된다. 예를 들어, 접착제는 필름, 시팅 제품 (예를 들어, 장식용 그래픽 및 반사 제품), 라벨 스톡(label stock), 및 테이프 배킹에 적용될 수 있다. 추가로, 접착제를 자동차 패널 또는 유리창과 같은 기재 상에 직접 적용하여, 다른 기재 또는 물체를 상기 패널 또는 창에 부착할 수 있다.
본 발명의 접착제는 저 표면 에너지(LSE) 기재에 대한 강력한 접합을 형성하는 데 특히 유용하다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 저 표면 에너지 기재는 약 45 다인/센티미터 미만, 더욱 전형적으로는 약 40 다인/센티미터 미만, 및 가장 전형적으로는 약 35 다인/센티미터 미만의 표면 에너지를 갖는 것이다. 저 에너지 기재, 예를 들어 폴리프로필렌은 전형적으로 표면 에너지가 약 20 다인/㎝ 초과이다. 그러한 재료에는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 (예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌 또는 HDPE), 폴리스티렌 및 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA)가 포함된다. 기재의 표면 상에 있는 오일 잔류물과 같은 잔류물, 또는 페인트와 같은 필름으로 인해 다른 기재가 또한 저 표면 에너지의 특성을 가질 수 있다.
그러나, 본 발명의 접착제가 저 표면 에너지 표면에 잘 접합한다고 하더라도, 본 발명의 접착제는 예를 들어, 기타 플라스틱, 세라믹, 도자기, 유리 및 금속과 같은 더욱 큰 표면 에너지의 기재에 또한 잘 접합할 수 있는 것으로 밝혀졌기 때문에, 본 발명은 저 표면 에너지 기재에 접합하는 것에 한정되지 않는다. 특히, 본 접착제 조성물은 수분 또는 높은 습도에 노출되는 고 에너지 표면 기재에의 접합에 사용될 수 있다. 접합된 기재들은 심지어 그러한 노출 후에도 유의한/적당한 박리 강도를 유지하는 것으로 밝혀졌다.
습윤 환경, 습한 환경 또는 다습한 환경에서 표면에 접착하는 본 발명의 감압 접착제는 많은 공업적 응용, 상업적 응용 및 소비자 응용에서 유용하다. 이들 습윤-부착형 접착제는 습윤 조건, 습한 조건 또는 다습한 조건에 노출되는 표면에의 접합을 포함하는 응용에서 잠재적으로 유용하다. 보통, 샤워 또는 욕조 내의 표면들을 비롯하여 욕실에서 그러한 표면들이 발견된다. 이들 습윤-부착형 접착제는 습하게 되기 쉬운 신체의 영역 또는 상처와 같은 습한 피부 표면에 접착시키기 위한 테이프, 붕대, 드레싱 및 드레이프와 같은 의료 응용에서 또한 유용할 수 있다. 부가적으로, 습윤-부착형 접착제는 또한 야외 또는 옥외 응용, 예를 들어 차도 위 재료, 교통 통제 표지판, 야외용 마스킹 테이프, 야외용 덕트 테이프, 및 선박 또는 자동차 코팅 및 표면에서 그 용도가 찾아진다. 더욱이, 응축으로 인하여 수분에 노출되거나 또는 물 또는 얼음 침지가 가해지는 식품 용기 및 다른 제품용 라벨은 또한 습윤-부착형 접착제로 코팅되어야 한다.
접착제는 또한 추후에 이차 기재에 적용하기 위해 접착제의 적어도 하나의 층이 이형 라이너 상에 배치된 감압 접착제 전사 테이프의 형태로 제공될 수 있다. 접착제 폼은 또한 접착제가 영구적인 배킹 상에 배치된 단면 코팅 또는 양면 코팅 테이프로서 제공될 수 있다. 배킹은 플라스틱 (예를 들어, 이축 배향된 폴리프로필렌을 포함하는 폴리프로필렌, 비닐, 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에스테르, 예를 들어 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 부직물 (예를 들어, 종이, 천, 부직 스크림), 금속 포일, 폼 (예를 들어, 폴리아크릴, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 네오프렌) 등으로부터 제조될 수 있다.
폼은 다양한 공급처, 예를 들어 쓰리엠 컴퍼니(3M Co.), 볼텍(Voltek), 세키수이(Sekisui) 및 기타로부터 구매가능하다. 폼은 폼의 일면 또는 양면 상에 접착제와 함께 공압출된 시트로서 형성될 수 있거나, 또는 접착제는 그에 라미네이션될 수 있다. 접착제가 폼에 라미네이션될 때, 폼에 대한 또는 임의의 다른 유형의 배킹에 대한 접착제의 접착력을 향상시키도록 표면을 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 전형적으로 그러한 처리는 접착제의 그리고 폼 또는 배킹의 재료의 성질을 기반으로 하여 선택되고, 프라이머 및 표면 개질 (예를 들어, 코로나 처리, 표면 연마)을 포함한다. 추가적인 테이프 구조물에는, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,602,221호 (베네트(Bennett) 등)에 기재된 것이 포함된다. 당업자라면 다른 첨가제, 예를 들어 충전제, 산화방지제, 안정제 및 착색제가 유익한 특성을 위하여 접착제와 블렌딩될 수 있음을 또한 알 것이다.
단면 테이프의 경우, 접착제가 배치되는 곳 반대쪽의 배킹 표면 측은 전형적으로 적합한 이형 재료로 코팅된다. 이형 재료는 공지되어 있으며, 예를 들어, 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리카르바메이트, 폴리아크릴 등과 같은 재료를 포함한다. 양면 코팅 테이프의 경우, 본 발명의 접착제가 배치되는 곳 반대쪽의 배킹 표면 상에 다른 층의 접착제가 배치된다. 다른 층의 접착제는 본 발명의 접착제와 상이한 접착제 (예를 들어, 통상적인 아크릴 PSA)일 수 있거나, 또는 동일하거나 상이한 제형을 갖는 본 발명과 동일한 접착제일 수 있다. 양면 코팅 테이프는 전형적으로 이형 라이너 상에 유지된다.
상술한 조성물은 필요에 따라 특정 기재에 변경된 종래의 코팅 기술을 이용하여 기재 상에 코팅된다. 예를 들어, 이들 조성물은 롤러 코팅, 유동 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 분무 코팅, 나이프 코팅, 및 다이 코팅과 같은 방법에 의해 다양한 고체 기재에 적용될 수 있다. 이러한 다양한 코팅 방법에 의해, 조성물이 가변 두께로 기재 상에 적용되므로, 조성물을 보다 광범위하게 사용할 수 있다. 코팅 두께는 달라질 수 있지만, 2 내지 500 마이크로미터(건조 두께), 바람직하게는 약 25 내지 250 마이크로미터의 코팅 두께가 고려된다.
실시예
하기 비제한적인 실시예는 본 발명의 예시적인 접착제 및 접착 용품, 뿐만 아니라 그러한 접착제 및 접착 용품을 제조하는 예시적인 방법을 추가로 설명한다. 모든 백분율은 달리 표시되지 않는다면 중량 기준이다. 달리 표시되지 않으면, 사용된 용매들 및 시약들은 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치 케미칼 컴퍼니(Aldrich Chemical Company)로부터 획득하였다.
[표 1]
Figure pct00002
Figure pct00003
접착제의 제조
표 2에 명시된 바와 같이 적절한 재료 성분들을 혼합함으로써 접착제를 제조하였다. 사용한 재료 성분들에 대한 설명은 표 1을 참조하라. 혼합 용기는 달리 명시되지 않으면 유리병이었다. 모든 폴리아이소부틸렌 중합체를 톨루엔 용액으로서 사용하였다. M1 및 M2를 톨루엔에 용해시켜 10 중량% 용액을 제공하였다. M0 및 M3을 톨루엔에 용해시켜 20 중량% 용액을 제공하였다. M6을 에틸 아세테이트/헵탄 중 28% 고형물 혼합물로서 사용하였다. M5 및 M7을 공급받은 대로 접착제 제형에 첨가하였다. M4를 백색 고형물로서 접착제 제형에 첨가하였다. 모든 성분들을 첨가한 후, 접착제 제형들의 병들을 테플론(TEFLON)-라이닝된 금속 캡, 테플론 테이프, 및 스카치 브랜드(SCOTCH BRAND) 전기 테이프로 밀봉하고, 주위 온도에서 16시간 동안 롤러 상에서 롤링시킴으로써 혼합하였다. 그 후 접착제 용액들을 나이프 코팅기를 사용하여 S7 상에 코팅하였다. 용액이 코팅된 S7의 샘플들을 얇은 알루미늄 패널에 테이프로 붙이고, 오븐 내에 넣어서 50℃에서 15분 동안, 이어서 70℃에서 30분 동안 건조시켰다. 그 후, S7 상의 건조된 접착제 코팅을 항온/항습실(50% 상대 습도 및 23℃)에서 대략 24시간 동안 평형화시킨 후 S8 이형 라이너를 접착제의 상부에 라미네이션시켰다. 달리 기술되지 않으면, 접착제의 건조 코팅 두께는 101 내지 114 마이크로미터(4-4.5 mil.)였다.
샤워 시험을 수행하기 전에, 접착제들을 S6에 라미네이션시켰다. S6의 일부분을 공급 롤로부터 절단해 내고, 벤치톱(bench top)에 체결시켰다. S8 라이너를 접착제 샘플로부터 제거하고, 그 후 접착제면을 S6 표면 상에 조심스럽게 놓았다. 그 후, 플라스틱 카드를 이용하여 기포를 짜냈다. 그 후, S6/접착제/S7 구성의 2.54 ㎝ (1 인치) 폭의 스트립들을 413 내지 551 ㎪ (60 내지 80 psi)로 라미네이션시켰다. 그 후, 샘플들을 주위 온도에서 1시간 이상 동안 체류시킨 후 대략 12.7 내지 15.4 ㎝ (5 내지 6 인치)의 길이 × 2.54 ㎝ (1 인치)의 폭의 스트립으로 절단하였다.
시험 방법:
90° 각도 박리 접착 강도 시험.
5.08 ㎝ × 15.2 ㎝ (2 인치 × 6 인치) 시험 시편에서, 11.34 ㎏ (25 lb) 로드셀(load cell)을 사용하여 432 ㎜/분(17 인치/분)의 박리 속도로 아이매스(IMASS) SP-2000 슬립/박리 시험기(미국 매사추세츠주 어코드 소재의 아이매스, 인크.(IMASS, Inc.)로부터 입수가능)를 사용하여, ASTM 국제 표준 D3330, 방법 F에 기재된 바와 같이, 90° 각도에서의 박리 접착 강도의 평가를 수행하였다. 모든 박리 시험을 2초 지연을 이용하여 90도에서 수행하였다. 박리 속도는 43.18 ㎝ (17 인치)/분이었으며, 데이터를 20초에 걸쳐 평균하였다. 2.0 ㎏ (4.5 lb) 고무 롤러의 4회 패스(pass)를 이용하여 테이프를 눌러서 샘플을 시험 기재에 접착시켰다.
에탄올을 표면 상에 스프레이하고, 그 후 종이 타월을 사용하여 상기 표면을 깨끗하게 와이핑함으로써 시험 기재를 깨끗하게 하였다. 상기 시험 기재를 제거할 필요가 있는 잔류물의 양에 따라 2 내지 4회 세척하였다.
S7을 시험 스트립으로부터 제거하고, 그 후 S6/접착제 샘플을 2.0 ㎏ (4.5 lb) 롤러의 2회 패스를 사용하여 시험 기재에 라미네이션시켰다. 시험 스트립을 각각의 5.08 ㎝ × 15.2 ㎝ × 0.635 ㎝ (2 in × 6 in) 기재에 라미네이션시켰다. 그 후 샘플들을 30분 동안 체류시킨 후 샤워 챔버 내에 두었는데, 상기 챔버는 샘플을 그 내부에 두고 샘플에 특정한 환경 조건을 가하는 인클로저(enclosure)였다. 물을 샤워 챔버에서 기재 상에 스프레이하였으며, 이것은 7.252 ㎪ (50 psi)의 압력에서 46.67℃ (116℉)였다. 샤워 챔버 내부에서 측정된 온도는 35.55℃ (96℉)였다.
샘플들을 샤워 챔버 내에 대략 18 내지 24시간 동안 놔두고, 그 후 상기 샘플들을 꺼내고, 종이 타월로 부드럽게 건조시켰다. 그 후, 샤워 챔버로부터 꺼낸지 5분 이내에 접착제 샘플에서 박리 시험을 수행하였다. 2개의 시험 샘플에 기초하여, 기재로부터 테이프를 제거하는 데 필요한 평균 박리 접착력을 온스 단위로 측정하였으며, 이를 Oz/인치로 표시한다. 얻어진 결과는 표 3에 열거되어 있다.
[표 2]
Figure pct00004
[표 3]
Figure pct00005
본 발명을 하기 실시 형태로 추가로 예시한다:
1. a) 50 중량% 초과의 비작용성 아이소부틸렌 (공)중합체,
b) 0.25 내지 20 중량%의 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체,
c) 0 내지 10 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체,
d) 0 내지 40 중량%의 점착성 부여제, 및
e) 0 내지 40 중량%의 가소제를 포함하는 접착제 조성물.
2. 0 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체를 포함하는 실시 형태 1의 접착제 조성물.
3. 0.5 내지 5 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체를 포함하는 실시 형태 1의 접착제 조성물.
4. 합해진 25 내지 35 중량%의 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체 및 점착성 부여제를 포함하는 실시 형태 1의 접착제 조성물.
5. 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체는 80 내지 99 중량%의 (메트)아크릴산 에스테르 단량체 및 1 내지 20 중량%의 산-작용성 단량체를 포함하는 실시 형태 1의 접착제 조성물.
6. 상기 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체의 수평균 분자량은 10,000 g/몰 미만인 실시 형태 1 내지 실시 형태 5 중 임의의 실시 형태의 접착제 조성물.
7. (메트)아크릴산 에스테르 단량체는 C4 내지 C20 (메트)아크릴산 에스테르 단량체인 실시 형태 1 내지 실시 형태 6 중 임의의 실시 형태의 접착제 조성물.
8. (메트)아크릴산 에스테르 단량체는 C4 내지 C8 (메트)아크릴산 에스테르 단량체인 실시 형태 7의 감압 접착제 조성물.
9. 점착성 부여 수지, 가소제, 또는 그 혼합물을 추가로 포함하는 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태의 접착제 조성물.
10. 실온 및 1 ㎐의 진동 주파수에서 저장 탄성률이 0.3 ㎫ (3 × 106 다인/㎠)인 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태의 접착제 조성물.
11. 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체는 하기 일반 화학식을 갖는 것인 실시 형태 1의 접착제 조성물:
Figure pct00006
(여기서,
R1은 5 내지 100개의 반복 단위를 갖는 아이소부틸렌의 중합체 라디칼이며, R2 및 R3은 H, C1 -C10 -알킬 또는 아릴 기로부터 독립적으로 선택됨).
12. 1 내지 15 중량%의 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체를 포함하는 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태의 접착제 조성물.
13. 1 내지 40 중량%의 점착성 부여제를 포함하는 전술한 실시 형태들 중 임의의 실시 형태의 접착제 조성물.
14. 기재; 및
기재의 적어도 일 표면 상에 코팅된 실시 형태 1 내지 실시 형태 13 중 임의의 실시 형태의 감압 접착제를 포함하는 용품.
15. 기재는 중합체 필름 기재인 실시 형태 14의 용품.
16. 기재는 부직 기재인 실시 형태 14의 용품.
17. 기재를 제공하는 단계;
기재의 표면 상에 실시 형태 1 내지 실시 형태 13 중 임의의 실시 형태의 접착제를 적용하는 단계; 및
접착제를 다른 기재와 접촉시키는 단계를 포함하는 접합 방법.
18. 기재의 표면 에너지는 37 다인/㎝ 미만인 실시 형태 17의 방법.
19. 기재를 후속적으로 습윤 조건, 습한 조건 또는 다습한 조건에 노출시키는 실시 형태 17의 방법.
20. a) 50 중량% 초과의 비작용성 아이소부틸렌 (공)중합체,
b) 0.25 내지 20 중량%의 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체,
c) 0 내지 10 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체,
d) 0 내지 40 중량%의 점착성 부여제, 및
e) 0 내지 40 중량%의 가소제를 블렌딩하는 단계를 포함하는 감압 접착제의 제조 방법.

Claims (20)

  1. a) 50 중량% 초과의 비작용성 아이소부틸렌 (공)중합체,
    b) 0.25 내지 20 중량%의 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체,
    c) 0 내지 10 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체,
    d) 0 내지 40 중량%의 점착성 부여제, 및
    e) 0 내지 40 중량%의 가소제
    를 포함하는 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 0 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체를 포함하는 접착제 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 0.5 내지 5 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체를 포함하는 접착제 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 합해진 25 내지 35 중량%의 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체 및 점착성 부여제를 포함하는 접착제 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체는 80 내지 99 중량%의 (메트)아크릴산 에스테르 단량체 및 1 내지 20 중량%의 산-작용성 단량체를 포함하는 접착제 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체의 수평균 분자량은 10,000 g/몰 미만인 접착제 조성물.
  7. 제1항에 있어서, (메트)아크릴산 에스테르 단량체는 C4 내지 C20 (메트)아크릴산 에스테르 단량체인 접착제 조성물.
  8. 제7항에 있어서, (메트)아크릴산 에스테르 단량체는 C4 내지 C8 (메트)아크릴산 에스테르 단량체인 감압 접착제 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 점착성 부여 수지, 가소제 또는 그 혼합물을 추가로 포함하는 접착제 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 실온 및 1 ㎐의 진동 주파수에서 저장 탄성률이 0.3 ㎫ (3 × 106 다인/㎠)인 접착제 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체는 하기 일반 화학식을 갖는 것인 접착제 조성물:
    (여기서, R1은 5 내지 100개의 반복 단위를 갖는 아이소부틸렌의 중합체 라디칼이며, R2 및 R3은 H, C1 -C10 -알킬 또는 아릴 기로부터 독립적으로 선택됨).
  12. 제1항에 있어서, 1 내지 15 중량%의 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체를 포함하는 접착제 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 1 내지 40 중량%의 점착성 부여제를 포함하는 접착제 조성물.
  14. 기재; 및
    기재의 적어도 일 표면 상에 코팅된 제1항의 감압 접착제
    를 포함하는 용품.
  15. 제14항에 있어서, 기재는 중합체 필름 기재인 용품.
  16. 제14항에 있어서, 기재는 부직 기재인 용품.
  17. 기재를 제공하는 단계;
    기재의 표면 상에 제1항의 접착제를 적용하는 단계; 및
    접착제를 다른 기재와 접촉시키는 단계
    를 포함하는 접합 방법.
  18. 제17항에 있어서, 기재의 표면 에너지는 37 다인/㎝ 미만인 방법.
  19. 제17항에 있어서, 기재를 후속적으로 습윤 조건, 습한 조건 또는 다습한 조건에 노출시키는 방법.
  20. a) 50 중량% 초과의 비작용성 아이소부틸렌 (공)중합체,
    b) 0.25 내지 20 중량%의 아민-작용성 폴리(아이소부틸렌) 중합체,
    c) 0 내지 10 중량%의 산-작용성 (메트)아크릴레이트 공중합체,
    d) 0 내지 40 중량%의 점착성 부여제, 및
    e) 0 내지 40 중량%의 가소제를 블렌딩하는 단계
    를 포함하는 감압 접착제의 제조 방법.
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