KR20160130941A - 연속 폴리머 상을 갖는 접착제를 특징으로 하는 접착 테이프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은
- 적어도 하나의 폴리머,
- 임의적으로 점착부여제 수지,
- 적어도 하나의 반응성 수지,
- 적어도 하나의 개시제 및/또는 경화제 및/또는 촉진제를 포함하는 접착제를 함유하는 접착 테이프로서,
접착제가 100 부의 폴리머 및 점착부여제 수지 당 적어도 104부의 적어도 하나의 반응성 수지를 포함하며, 접착제가 감압 접착제이며, 적어도 하나의 폴리머가 감압 접착제의 경화되지 않은 상태에서 연속 폴리머 상으로서 존재하는 접착 테이프에 관한 것이다.

Description

연속 폴리머 상을 갖는 접착제를 특징으로 하는 접착 테이프{ADHESIVE TAPE FEATURING ADHESIVE WITH CONTINUOUS POLYMER PHASE}
본 발명은 적어도 하나의 폴리머 및 임의적으로 적어도 하나의 점착부여제 수지(tackifier resin), 적어도 하나의 반응성 수지, 적어도 하나의 개시제 및/또는 경화제를 포함하는 접착제를 함유한 접착 테이프로서, 접착제가 100 부의 폴리머 및 점착부여제 수지 당 적어도 104 부의 적어도 하나의 반응성 수지를 포함하는 접착 테이프, 이러한 접착 테이프의 용도, 및 이러한 부류의 접착 테이프를 위한 접착제를 제조하는 방법에 관한 것이다.
"적어도 104 부의 적어도 하나의 반응성 수지"는 본 발명에 따르면 (단 하나의) 반응성 수지가 104 부 이상을 이루거나 둘 이상의 반응성 수지가 존재하는 경우에, 반응성 수지들의 분율의 총합이 104 부 이상을 이루는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
부품들의 구조적 접착 결합(structural adhesive bonding)을 위하여, 즉, 예를 들어, 자동차 공학에서와 같이, 매우 높은 (> 10 MPa) 박리 접착력(peel adhesion)을 갖는 결합을 위하여, 에폭사이드-기반 액체 접착제를 사용하는 것이 일반적이다. 계량 기계(metering machine)의 복잡한 제어 하에서, 이러한 접착제가 적용되고, 초기 결합 강도를 지니지 않은데, 이는 부품들이 경화 기간에 걸쳐 소정 위치에 유지되어야 함을 의미한다. 본질적으로 감압 접착성을 나타내는 아크릴레이트를 통해 얻어진 몇 개의 시스템이 존재하지만, 이러한 것들은 에폭사이드 분율이 50 중량%를 초과할 때 이의 감압 접착성을 잃게 된다. 그러나, 특히 고전단 강도는 매우 높은 에폭사이드 분율에서 얻어진다. 이에 따라, 보다 높은 분율의 에폭사이드 및 이에 따른 보다 양호한 박리 접착력은 항상 감압 접착성을 희생시킨다. 요망되는 접착제는 높은 에폭사이드 분율 및 높은 감압 접착성의 긍정적인 특성들을 통합하는 것이다. 특히 단순한 적용을 위하여, 특히, 접착 테이프가 바람직하다.
종래 기술에서, 감압 접착성과 함께 높은 에폭사이드 분율을 실현시키기 위해 인식 가능한 다양한 방법들이 존재한다.
DE 10 2004 031 188 A1호에는 적어도 a) 산-개질되거나 산 무수물-개질된 비닐방향족 블록 코폴리머 및 b) 에폭사이드-함유 화합물로 이루어진 접착제가 기재되어 있다. 엘러스토머와 함께 수지의 화학적 가교는 접착 필름 내에 매우 높은 강도를 형성시킨다. 접착력을 증가시키기 위하여, 블록 코폴리머의 엘라스토머 블록과 혼화 가능한 점착부여제 수지의 첨가가 또한 가능하다. 산-개질되고/거나 산 무수물-개질된 엘라스토머 및 에폭시 수지는 에폭사이드 기 및 무수물 기의 몰 분율이 완전히 동일하게 하는 비율로 사용된다. 이러한 상황에서, 단지 낮은 개질 수준을 지닌 공통의 엘라스토머가 사용될 때, 그리고 낮은 에폭사이드 당량을 지닌 비교적 저분자량의 에폭시 수지가 사용될 때, 사용되는 에폭시 수지의 양은 단지 매우 적고, 즉, 개질된 스티렌 블록 코폴리머를 기준으로 하여 10 중량% 미만이다. 이러한 방식으로, 본질적으로, 에폭시 수지는 개질된 엘라스토머에 대한 가교제로서 작용한다.
US 6,294,270 B, US 6,423,367 B 및 US 6,489,042 B호에는 두 개의 전자 부품들의 결합을 위한 접착제로서의 이들의 사용을 포함하는 목적을 위하여 에폭사이드화된 비닐방향족 블록 코폴리머 및 에폭시 수지의 가교 가능한 혼합물이 기재되어 있다. 주로, UV 광의 조사를 통한 가교가 기재되어 있다. 이러한 목적을 위하여, 여기에서, 90 중량% 초과의 매우 높은 분율의 에폭사이드화된 비닐방향족 블록 코폴리머는 최상의 해법인 것으로 입증되었다. 여기에서, 또한, 본질적으로, 에폭시 수지는 개질된 엘라스토머에 대한 가교제로서 작용한다. 이러한 4개의 상술된 명세서로부터, 각 경우에, 심지어 가교 후에도, 에폭시 수지가 엘라스토머 상에서 분자적으로 분산된 형태로 존재할 수 있도록 이러한 적어도 두 개의 부품들 간에 높은 혼화성에 의해 구별되는, 반응성 수지 및 개질된 블록 코폴리머의 균질한 블렌드가 존재하여야 한다는 것이 명백하다. 에폭시 수지가 가교제로서 작용하기 때문에, 가교된 에폭사이드 상들이 형성되지 않을 수 있다. 가교제로서 이의 기능에 있어서, 에폭사이드는 감압 접착제 시스템 중에 10% 이하로 사용된다.
DE 10 2011 105 209 A1호에는 구조적 접착 결합을 위한 감압 접착 테이프가 기재되어 있다. 상기 문헌에 기재된 종래 기술에서, 고온에 노출 시에 주름(crease) 및 버블이 존재 하지 않게 구조적 결합을 가능하게 하는 감압 접착제 시스템이 알려져 있지 않다는 것이 명확하게 주지되어 있다. 특히, 버블-부재 및 채널-부재 제품이 용매-기반 감압 접착제로부터 형성되지 않는다는 것이 주지된다. 이러한 문제점은 또한 라디칼로 중합 가능한 아크릴레이트가 5 내지 15%의 고체 비스페놀 A 에폭사이드를 함유하고 약한 감압 접착 테이프를 얻을 정도로 UV 광을 사용하여 가교되는 반응성의 두꺼운 필름 폴리머에 의해 해소되었다.
이로부터, 감압 접착제 시스템을 위해, 본래 감압 접착성의 아크릴레이트-기반 엘라스토머가 요구되며, 이러한 엘라스토머가 최대 15%의 에폭사이드와 가교될 수 있다는 것이 명백하다.
EP 1 028 151 B1호에는 한편으로 에폭사이드 분율이 놀랍게도 최대 50%까지 증가될 수 있으면서, 다른 한편으로 말레산 무수물 코폴리아크릴레이트에 의해 감압 접착성을 나타내는 아크릴레이트-기반 감압 에폭사이드 접착제가 기재되어 있다. 경화 후에, 전단 강도가 에폭사이드의 양에 따라 증가하지만 감압 접착성이 상실된다는 것이 계속된다. 그러나, 점착부여제 수지로서 말레산 무수물 코폴리아크릴레이트의 사용을 통해, 최대 50 중량%의 에폭사이드 분율을 달성하는 것이 가능하며, 바람직하게, 20 내지 40 중량%를 사용하고, 일 예로서 25 중량% 이상을 사용한다.
EP 0 386 909 A1호에는 UV 방사선에 의해 제조될 수 있고 잠재하는 경화제 및 페놀성 에폭시 수지와 혼합되고 기판 물질 상에 웹 형태로 코팅된 후에 UV 방사선에 의해 추가로 중합되는 코폴리아크릴레이트-기반 예비폴리머가 기재되어 있다. 감압 접착제는 열적으로 후가교 가능하며, 코폴리아크릴레이트 매트릭스에 존재하는 에폭시 수지 부분 및 경화제 부분은 서로 반응한다. 또한, 아크릴레이트는 또한, 감압 접착성을 나타내고 열적으로 후경화 가능한 에폭사이드 접착 테이프를 형성시키기 위해 요구된다. 청구항에는 최대 60 중량%의 에폭시 수지로 구성되어 있지만, 발명의 실시예는 단지 < 51 중량%를 실현시키고 있다.
또한, 문헌[J. Appl. Polym. Sci. 41, 467, 1990, "Rubber-Modified Epoxides"]으로부터, 에폭시 수지 접착제에 엘라스토머의 첨가가 알려져 있다. 예를 들어, 에폭시 수지 접착제에서 2-상 모폴로지를 발생시키는 일반적인 방법은 경화되지 않은 에폭시 수지에 말단기-개질된, 에폭사이드-반응성 폴리부타디엔-코-아크릴로니트릴 코폴리머의 첨가이다. 이러한 경우에, 열가소성 폴리머는 경화되지 않은 에폭시 수지 중에 가용성이어야 하지만, 경화 반응의 과정에서, 에폭시 수지 폴리머와 혼화 가능하지 않아서, 경화의 과정에서 상 분리를 형성시켜야 한다. 겔 포인트에 도달할 때, 상 분리의 공정은 중단되며, 이에 따라, 열가소성 또는 엘라스토머성 폴리머는 에폭수 수지 매트릭스에 미세한 구형 도메인의 형태로 존재한다. 이에 따라, 엘라스토머가 에폭시 수지에 첨가될 때, 분산 엘라스토머 상은 에폭사이드 매트릭스 중에 형성된다.
EP 0 927 737 A1호에는 에폭사이드 접착제 중에 고융점의 엘라스토머 입자(예를 들어, 나일론) 및 카복시-말단 니트릴 고무의 첨가가 기재되어 있다. 심지어 경화된 테이프에서도, 이러한 입자가 에폭사이드 매트릭스 중에 ~3 ㎛의 크기를 갖는 상-분리된 입자로서 존재하는 것으로 나타내고 있다. 본 명세서에 따르면, 엘라스토머 입자 및 니트릴 고무의 첨가는 경화 후 분산 상으로서 존재할 때 유리하다. 또한, 고체 비스페놀 A 에폭사이드는 이의 액체 유도체에 비해 낮은 가교 밀도를 형성시킨다. 이러한 소위 "프리프레그(prepreg)"("예비함침된 섬유")는 또한, "자가-접착성" 및 "점착성"을 나타내지만, 정의에 의해 이러한 프리프레그는 에폭시 수지에 특정의 응집성을 제공하는, 에폭사이드가 함침된 직조된 직물로 이루어진다.
또한, 예를 들어, 섬유 복합 플라스틱으로부터 제조된 부품 또는 회로 보드의 생산을 위한, 프리프레그와 같은, 액체 수지가 함침된 시트형 구조물이 알려져 있다. 이러한 것은 반응성 수지가 함침된 시트형 텍스타일 구조물이다. 저장능력및 이송능력을 확립시키기 위해, 반응성 수지는 일반적으로 일부 겔화되는데, 이는 경화 반응이 개시되고 이후에 초기 단계(B 단계)에서 중지됨을 의미한다. 여기에서, 수지의 점도가 현저하게 증가되어, 함침된 구조물을 조작할 수 있게 한다. 이러한 부류의 프리프레그는 감압 접착성을 나타내고, 이에 따라, 실온에서 함께 라미네이션될 수 있다. 접착 테이프와 같이, 이러한 것은 일반적으로 이러한 것들을 적증 가능하거나 권취 가능하게 만들기 위해 이형 라이너로 라이닝된다. 이러한 종래 기술의 단점은 일부 겔화된 프리프레그가 경화 반응의 지속을 방지하기 위해 차가운 조건 하에서 저장되어야 한다는 것이다. 또한, 점도의 증가는 접착 결합 사애 기판 표면에 대한 습윤 용량을 줄인다. 폴리우레탄으로 및 폴리비닐 포르말로 충격-조절된 프리프레그는 각각 JP 1991282820A 및 US 4,859,533호에 기재되어 있다.
또한, 매우 낮은 감압 접착성을 얻기 위해 폴리우레탄이 에폭사이드 혼합물에 사용된다. 이는 예를 들어, DE 10 2008 053 520 A1호에 기재되어 있다. 50 중량% 이하의 에폭사이드를 갖는, WO 2009 09814 A1호에 기재된 심지어 가교된 폴리우레탄 조성물은 감압 접착성을 나타내지 않는 접착제를 야기시킨다.
따라서, 요약하면, 종래 기술에서 구조적 접착 결합을 위하여, 거의 대부분 액체 에폭사이드 접착제 또는 우레탄 접착제가 사용된다. 이러한 것은 대개, 분산 엘라스토머/열가소성 수지 상을 형성시키기 위해 엘라스토머 및/또는 열가소성 수지로 이루어진 충격 조절제(impact modifier)와 블렌딩된다. 이러한 시스템은 감압 접착성을 나타내지 않는다.
직조된 직물이 특정 응집력을 갖는 에폭시 수지를 제공하는 프리프레그 이외에, 구조적 결합을 위해 최근에 기술된 단지 감압 접착제 시스템은 에폭사이드를 갖는 아크릴레이트를 기반으로 한 것이다. 아크릴레이트는 대개 에폭사이드 작용성을 함유하며, 이에 따라, 경화 단계에서, 아크릴레이트는 에폭사이드 가교제를 통해 경화된다. 전단 강도는 에폭사이드 분율에 따라 상승하지만, 반대로, 이는 감압 접착력을 떨어뜨린다. 감압 접착성의 존재를 위한 조건은 특정 응집력이다. 이는 감압 접착성 아크릴레이트를 통해 제공되며, 액체 에폭사이드의 특정 양에 도달할 때, 이는 급격하게 역전된다. 당해 분야의 현 기술의 중요한 단점은 낮은 에폭사이드 함량으로서, 이는 달성될 수 있는 전단 강도를 제한한다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 결합 후, 구조적 접착력을 제공하기 위해 경화될 수 있고 종래 기술과 비교하여 경화 후에 현저하게 더욱 높은 전단 강도를 나타내는 감압 접착 테이프를 제공하기 위한 것이다.
처음에 기술된 타입의 접착 테이프와 관련하여, 본 목적은 감압 접착제의 경화되지 않은 상태에서 연속 폴리머 상으로서 존재하는 적어도 하나의 폴리머를 갖는, 감압 접착제인 접착제에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 본원에서 "경화되지 않은 상태"는 반응성 수지의 가교 반응이 개시되기 전의 상태를 의미한다.
도 1은 경화되지 않은 상태의 실시예 K1의 접착제의 기록을 도시한 것이다.
도 2는 180℃에서 30분의 경화 후에 동일한 접착제의 현미경 사진을 도시한 것이다.
도 3은 경화되지 않은 상태의 실시예 K2로부터의 접착제의 현미경 사진을 도시한 것이다.
도 4는 경화된 상태의 실시예 K3으로부터의 접착제의 현미경 사진을 도시한 것이다.
본원에서, 감압 접착제는 심지어 비교적 약하게 가해진 압력 하에서도 기판에 내구성 있는 결합을 가능하게 하고 사용 후에 실질적으로 잔류물 없이 기판으로부터 다시 탈착될 수 있는 접착제이다. 실온에서, 감압 접착제는 영구 감압 접착 효과를 가지고, 이에 따라, 충분히 낮은 점도 및 높은 초기 점착성을 나타내어, 이러한 것들이 심지어 낮은 적용된 압력 하에서도 개개 기판의 표면을 습윤화시키도록 한다. 이러한 접착제의 결합능력은 이의 접착제 성질, 및 재탈착능력은 이의 응집 성질로부터 비롯된다.
"연속 폴리머 상"은 반응성 수지가 용액 및/또는 분산액 중에 존재하는 연속상으로서 존재함을 의미한다.
이러한 방식에서, 최대 85 중량%의 반응성 수지 분율을 갖는 감압 접착제를 실현시키는 것이 가능하다는 것이 발견되었다. 감압 접착성은 높은 에폭사이드 분율에도 불구하고, 놀랍게도, 감압 접착성을 위해 요구되는 응집력을 제공하는 연속 상을 형성하는 폴리머에 의해 발생된다.
경화되지 않은 상태에서, 반응성 수지는 바람직하게, 연속상의 균질한 용액에 적어도 일부 존재한다. 이러한 방식으로, 감압 접착제 시스템이 형성된다. 하나의 특히 유리한 구체예에서, 반응성 수지는 폴리머 중에 균질한 용액에 전부 존재하며, 이에 따라, 경화된 상태에서, 연속 에폭사이드 상이 형성되어, 액체 에폭사이드 접착제와 유사한 전단 강도를 형성시킨다.
본원에서 "균질한 용액에서"는 주사전자현미경 하에서, 용해된 물질과 용매화 물질 간에 상이한 상들이 명확하게 존재하지 않는 것을 의미한다.
특히 바람직하게, 접착제는 100부의 폴리머 및 임의적으로 점착부여제 수지 당 적어도 120부의 반응성 수지, 바람직하게 적어도 200부의 반응성 수지, 보다 특히 적어도 300부의 반응성 수지를 포함한다. 본원에서 "부(part)"는 중량부를 기준으로 한 것이다. 단어 "100부의 폴리머 당 적어도 120부의 반응성 수지"는 100 g의 폴리머에 대해 적어도 120 g이 사용됨을 의미한다. 점착부여제 수지가 또한 존재하는 경우에, 폴리머 및 점착부여제 수지의 부가 조합된다. 이러한 경우에, 하나 초과의 반응성 수지가 사용되는 경우에, 숫자는 반응성 수지의 중량부의 총합을 기준으로 한 것이며, 하나 초과의 폴리머가 사용되는 경우에, 적절한 경우 점착부여제 수지의 양 또는 사용되는 점착부여제 수지의 중량부의 총합의 부가와 함께 사용되는 폴리머의 중량부의 총합을 기초로 한 것이다.
반응성 수지로서, 바람직하게 에폭시 수지가 사용된다. 에폭시 수지와 관련하여, 특히 고전단 강도의 접착제가 형성될 수 있다. 또한, 가교 반응은 용이하게 개시되고 다루어진다. 경화되지 않은 상태에서, 에폭시 수지를 사용하여 형성된 접착제는 충분히 저장-안정적이다. 본원에서 반응성 수지로서, 비스페놀 A, 비스페놀 S, 비스페놀 F, 에폭시 노볼락, 에폭시-크레졸 노볼락 또는 에폭사이드화된 니트릴 고무를 기반으로 한 적어도 하나의 에폭시 수지가 특히 바람직하다.
폴리머는 하나의 폴리머, 또는 그밖에 둘 이상의 상이한 폴리머들의 혼합물일 수 있다. 이러한 적어도 하나의 폴리머는 보다 특히, 엘라스토머 또는 열가소성 수지일 수 있다.
폴리머의 예는 예를 들어, 문헌["Handbook of Pressure Sensitive adhesives Technology" by Donatas Satas (Satas & Associates, Warwick 1999)]에 기술된 바와 같은, 감압 접착제 분야에서 통상적으로 사용되는 부류의 엘라스토머이다.
이러한 것은 예를 들어, 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 기반으로 한 엘라스토머, 폴리우레탄, 천연 고무, 합성 고무, 예를 들어, 부틸, (이소)부틸, 니트릴 또는 부타디엔 고무, 불포화되거나 일부 또는 전부 수소화된 폴리디엔 블록(폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리(이소)부틸렌, 이러한 것들의 코폴리머, 및 또한, 당업자에게 잘 알려진 추가의 엘라스토머 블록)으로 이루어진 엘라스토머 블록을 갖는 스티렌 블록 코폴리머, 폴리올레핀, 플루오로폴리머 및/또는 실리콘이다.
고무 또는 합성 고무 또는 이러한 것들로부터 형성된 블렌드가 접착제를 위한 베이스 물질로서 사용되는 경우에, 천연 고무는 요망되는 수준의 순도 및 점도에 따라, 예를 들어, 크레이프, RSS, ADS, TSR 또는 CV 제품과 같은 모든 입수 가능한 등급으로부터 원칙적으로 선택될 수 있으며, 합성 고무 또는 합성 고무들은 랜덤하게 공중합된 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 합성 폴리이소프렌(IR), 부틸 고무(IIR), 할로겐화된 부틸 고무(XIIR), 아크릴레이트 고무(ACM), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA) 또는 폴리우레탄 및/또는 이들의 블렌드의 군으로부터 선택될 수 있다.
적어도 하나의 폴리머로서, 또한, 예를 들어, 교과서["Chemie und Physik der synthetischen Polymere" by J.M.G. Cowie (Vieweg, Braunschweig) 및 "Makromolekulare Chemie" by B. Tieke (VCH Weinheim, 1997)]에 기술된 바와 같이, 당업자에게 알려진 임의의 부류의 열가소성 수지를 사용하는 것이 가능하다. 이러한 것에는 예를 들어, 폴리(에틸렌), 폴리(프로필렌), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(스티렌), 폴리(옥시메틸렌), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(카보네이트), 폴리(페닐렌 옥사이드), 폴리(우레탄), 폴리(우레아), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리(아미드)(PA), 폴리(락테이트)(PLA), 폴리(에테르에테르케톤)(PEEK), 폴리(설폰)(PSU), 폴리(에테르설폰)(PES)이 있다. 폴리(아크릴레이트), 폴리(메타크릴레이트) 및 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)는 마찬가지로 폴리머로서 가능하지만, 본 발명의 목적을 위해 바람직하지는 않다.
폴리머 성분의 선택은 선택된 에폭사이드 시스템에 따른다. 극성 에폭사이드가 사용되는 경우에(흔히, 알코올과 에피클로로히드로의 반응에 의해 제조됨, 예를 들어, 비스페놀 A와 에피클로로히드린의 반응 생성물), 보다 극성의 폴리머가 특히 바람직하다. 이러한 것은 엘라스토머, 예를 들어, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 열가소성 수지, 예를 들어, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(카보네이트), 폴리(페닐렌 옥사이드), 폴리(우레탄), 폴리(우레아), 폴리(아미드)(PA), 폴리(락테이트)(PLA), 폴리(에테르에테르케톤)(PEEK), 폴리(설폰)(PSU) 및 폴리(에테르설폰)(PES) 둘 모두를 포함한다.
보다 낮은 극성의 에폭사이드, 예를 들어, 디사이클로펜타디엔 디에폭사이드에 대하여, 예를 들어, 보다 낮은 극성의 폴리머가 바람직하다. 이러한 것에는 예를 들어, 폴리(스티렌), 불포화되거나 일부 또는 전부 수소화된 폴리디엔 블록(폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리(이소)부틸렌, 이러한 것들의 코폴리머, 및 또한, 당업자에게 잘 알려진 추가 엘라스토머 블록)으로 이루어진 엘라스토머 블록을 갖는 스티렌 블록 코폴리머, 또는 열가소성 폴리올레핀, 플루오로폴리머 및/또는 실리콘이 있다.
특히 높은 에폭사이드 함량을 갖는 감압 접착제를 얻기 위하여, 특히 적합한 폴리머는 본질적으로 감압 접착성을 나타내지 않고 다시 말해서 실온에서 달퀴스트 기준(Dahlquist criterion)을 충족시키지 않는 모든 폴리머이다[예를 들어, 문헌[J. Adhesion, 1991, vol. 34, pp. 189-200 or C. A. Dahlquist: Tack, adhesion, fundamentals and practice, McLaren and Sons Ltd., London, 1966]]. 이러한 것은 폴리머 성분, 및 폴리머와 점착부여제 수지의 혼합물 둘 모두에 적용되며, 여기서, 이러한 것이 사용된다. 이에 따라, 폴리머 및 임의적으로 점착부여제 수지 자체가 감압 접착성을 나타내지는 않지만, 본 발명의 접착 테이프의 얻어진 접착제는 감압 접착성을 나타낸다.
매우 높은 결합 강도를 위한 특히 유리한 폴리머에는 폴리(아미드), 폴리우레탄, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 폴리(우레아), 폴리(에테르에테르케톤)(PEEK), 폴리(설폰)(PSU) 및 폴리(에테르설폰)(PES)이 있다.
폴리우레탄이 사용되는 경우에, 이러한 것은 폴리우레탄이 반결정질이고 DSC 측정에서 적어도 5 J/g, 바람직하게 25 J/g 및 더욱 바람직하게 40 J/g의 용융 피크 또는 결정화 피크를 갖는 경우 경화되지 않은 상태에서 양호한 박리 접착력을 위해 특히 유리하다는 것으로 확인되었다.
폴리머 혼합물 중의 폴리머들은 단지 몇 개의 예를 제공하는 것으로서, 선형, 분지형, 스타-형상 또는 그라프팅된 구조일 수 있고, 호모폴리머, 랜덤 코폴리머, 교대 코폴리머, 또는 블록 코폴리머 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 목적을 위하여, 명칭 "랜덤 코폴리머"는 중합에서 사용되는 코모노머가 오로지 통계학적으로 도입된 코폴리머 뿐만 아니라 코모노머 조성에 증감률(gradient) 및/또는 폴리머 사슬에 개개 코모노머 종류들의 국소적 축적이 존재하는 코폴리머를 포함한다. 개개 폴리머 블록은 코폴리머 블록(랜덤 또는 교대)로서 구성될 수 있다.
하나의 특히 바람직한 구체예에서, 본 발명의 접착 테이프에서 접착제의 폴리머는 코팅 후 그리고 사용 전에 화학적으로 가교된다. 이는 경화되지 안은 상태에서 기술적인 접착제 성질들을 개선시킨다. 이는 SAFT 시험(전단 접착 실패 온도(shear adhesion failure temperature)로서 알려진 시험에서 온도 상승과 동시에 전단 하중 하에서 특히 명확하게 된다. 접착제의 응집력이 더욱 클수록, 전단 이동(shear travel)이 더욱 작아진다. 접착제는 전단 이동이 1000 ㎛에 도달하는 온도로서 정의되는, 단기 온도 안정성(short-term temperature stability; STTS)을 이용하여 특징된다.
본 발명에 따른 특히 적합한 접착 테이프는 경화되지 않은 접착 테이프의 단기 온도 안정성이 35℃ 초과, 바람직하게 45℃ 초과, 보다 특히 50℃ 초과인 접착 테이프이다.
폴리머의 화학적 가교는 바람직하게, 방사선에 의해 유도 하에 또는 가교제의 첨가를 통해 일어나며, 여기서, 가교제는, 특히, 임의적으로 < 10,000 g/mol의 물질량(M)을 갖는 다작용성(즉, f > 1) 알코올 도는 아민의 첨가와 함께, 이소시아네이트, 알콕시실란 및 알킬 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 2개의 반응성 기를 함유한다. 본원에서 작용성(f)은 분자 당 작용기의 평균 수를 나타내는 것이다.
점착부여제 수지가 본 발명을 위해 사용될 수 있지만, 점착부여제 수지는 본 발명의 접착제에 필수적인 것은 아니다. 접착제의 요망되는 감압 접착성은 심지어 점착부여제 수지의 첨가 없이도 달성된다.
점착부여제 수지가 사용되는 경우에, 적합한 점착부여제 수지는 예를 들어, 산타스(Satas)로부터 당업자에게 알려진 알려진 것이다. 본원에서, 감압 접착제는 적어도 하나의 다양한 바람직하게 적어도 일부 수소화된 점착부여제 수지를 포함할 수 있으며, 예로는 엘라스토머 성분과 혼화 가능한 것이거나, 경질 블록 및 연질 블록으로 이루어진 코폴리머가 사용되는 경우에, 주로 연질 블록과 혼화 가능하다(가소제 수지).
상응하는 점착부여제 수지는 링 및 볼 방법(ring & ball method)에 의해 측정하는 경우에, 25℃ 초과의 연화 온도를 가질 수 있으며, 또한, 보충물로서, 20℃ 미만의 연화 온도를 갖는 적어도 하나의 다양한 점착부여제 수지를 가질 수 있다. 이는 필요한 경우에, 기술적 접착제 성능을 미세 조정하지만 또한 결합 기판 상에서의 흐름 성능을 미세 조정하는 것이 가능함을 의미한다.
비교적 비극성의 엘라스토머에 대하여, 감압 접착제에서 사용될 수 있는 수지에는 로신 및 로신 유도체를 기반으로 한 일부 또는 전부 수소화된 수지, 디사이클로펜타디엔의 수소화된 폴리머, C5, C5/C9 또는 C9 모노머 스트림을 기반으로 한 일부, 선택적 또는 전부 수소화된 탄화수소 수지, α-피넨 및/또는 β-피넨 및/또는 δ-리모넨 및/또는 △3-카렌을 기반으로 한 폴리테르펜 수지, 바람직하게 순수한 C8 및 C9 방향족의 수소화된 폴리머가 있다. 상기 점착부여제 수지는 단독으로 또는 혼합하여 사용될 수 있다.
본원에서 실온 고체 수지 및 액체 수지 둘 모두를 사용하는 것이 가능하다. 높은 에이징 안정성 및 UV 안정성을 확보하기 위하여, 적어도 90%, 바람직하게 적어도 95%의 수소화도를 갖는 수소화된 수지가 바람직하다.
또한, 가교 가능한 성분으로서 지칭되는 반응성 수지로서, 본래 감압 접착제 또는 반응성 접착제의 분야에서 당업자에게 공지되거나 합성 반응에서 가교하는 거대분자를 형성시키는 모든 반응성 성분들을 사용하는 것이 가능하며, 이러한 성분들은 예를 들어, 문헌[Gerd Habenicht: Kleben-Grundlagen, Technologien, Anwendungen, 6th edition, Springer, 2009]에 기재되어 있다. 이러한 것에는 일 예로서, 에폭사이드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리우레탄, 페놀성 수지, 크레졸 또는 노볼락 기반 폴리머, 폴리설파이드 또는 아크릴 폴리머(아크릴, 메타크릴)가 있다.
가교 가능한 성분의 구조 및 화학적 특성은 중요한 것은 아니지만, 단, 합성 반응은 특히, 사용되는 온도, 사용되는 촉매의 특성, 등과 관련하여, 폴리머상의 임의 실질적인 부작용 및/또는 분해를 야기시키지 않는 조건 하에서 수행될 수 있으며, 바람직하게, 이는 엘라스토머상과 적어도 일부 혼화 가능하다.
바람직하게, 적어도 하나의 반응성 수지들 중 적어도 하나는 적어도 45℃의 연화 온도를 갖는 고체이거나 25℃에서 적어도 20 Pa·s, 바람직하게 50 Pa·s, 보다 특히 적어도 150 Pa·s의 점도를 갖는다.
본 발명의 조성물에서 유용한 에폭사이드-함유 물질 또는 에폭시 수지는 개환 반응에 의해 중합 가능한 적어도 하나의 옥시란 고리를 갖는 임의 유기 화합물이다. 일반적으로 에폭사이드로 지칭되는 이러한 물질은 모노머 및 폴리머 에폭사이드 둘 모두를 포함하고, 지방족, 지환족 또는 방향족일 수 있다. 이러한 물질은 일반적으로 분자 당 평균 적어도 두 개의 에폭사이드 기, 바람직하게 분자 당 두 개 초과의 에폭사이드 기를 갖는다. 분자 당 에폭사이드 기의 "평균" 수는 존재하는 에폭사이드 분자의 총수에 의해 나누어진 에폭사이드-함유 물질 중의 에폭사이드 기의 수로서 규정된다. 폴리머 에폭사이드는 말단 에폭사이드 기를 갖는 선형 폴리머(예를 들어, 폴리옥시알킬렌 글리콜의 디글리시딜 에테르), 골격 옥시란 단위를 갖는 폴리머(예를 들어, 폴리부타디엔-폴리에폭사이드) 및 에폭사이드 측면 기를 갖는 폴리머(예를 들어, 글리시딜 메타크릴레이트 폴리머 또는 코폴리머)를 포함한다. 에폭사이드-함유 물질의 분자량은 58 내지 약 100,000 g/mol 또는 그 초과로 달라질 수 있다. 상이한 에폭사이드-함유 물질들의 혼합물이 또한, 본 발명의 핫멜트 조성물에 사용될 수 있다. 유용한 에폭사이드-함유 물질은 사이클로헥센 옥사이드 기를 포함하는 물질, 예를 들어, 에폭시사이클로헥산카복실레이트를 포함하는데, 이는 3,4-에폭시사이클로헥실메틸 3,4-에폭시사이클로헥산카복실레이트, 3,4-에폭시-2-메틸사이클로헥실메틸 3,4-에폭시-2-메틸사이클로헥산카복실레이트 및 비스(3,4-에폭시-6-메틸사이클로헥실메틸)아디페이트에 의해 예시된다. 이러한 부류의 유용한 에폭사이드의 보다 상세한 리스트에 대하여, 미국특허번호 제3,117,099호가 참조될 수 있다.
본 발명의 적용에서 특히 유용한 추가의 에폭사이드-함유 물질은 글리시딜 에테르 모노머를 포함한다. 예에는 다가 페놀과 과량의 클로로하이드린, 예를 들어 에피클로로하이드린의 반응에 의해 얻어진 다가 페놀의 디글리시딜 에테르(예를 들어, 2,2-비스(2,3-에폭시프로폭시페놀)프로판의 디글리시딜 에테르)가 있다. 본 발명의 적용에서 사용될 수 있는 이러한 타입의 에폭사이드의 추가 예는 US 3,018,262 A호에 기재되어 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 다수의 상업적으로 입수 가능한 에폭사이드-함유 물질이 존재한다. 특히, 용이하게 얻어질 수 있는 에폭사이드는 옥타데실렌 옥사이드, 에피클로로하이드린, 스티렌 옥사이드, 비닐사이클로헥센 옥사이드, 글리시돌, 글리시딜 메타크릴레이트, 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(예를 들어, Shell Chemical Co.로부터의 상표명(trade designation) EPON 828, EPON 1004 및 EPON 1001F, 및 Dow Chemical Co.로부터의 DER-332 및 DER-334로 얻어질 수 있는 것들), 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르(예를 들어, Ciba-Geigy로부터의 ARALDITE GY281), 비닐사이클로헥센 디옥사이드(예를 들어, Union Carbide Corp.로부터의 ERL 4206), 3,4-에폭시사이클로헥실메틸 3,4-에폭시사이클로헥센카복실레이트(예를 들어, Union Carbide Corp.로부터의 ERL-4221), 2-(3,4-에폭시사이클로헥실-5,5-스피로-3,4-에폭시)사이클로헥산-메타디옥산(예를 들어, Union Carbide Corp.로부터의 ERL-4234), 비스(3,4-에폭시사이클로헥실)아디페이트(예를 들어, Union Carbide Corp.로부터의 ERL-4299), 디펜텐 디옥사이드(예를 들어, Union Carbide Corp.로부터의 ERL-4269), 에폭사이드화된 폴리부타디엔(예를 들어, FMC Corp.로부터의 OXIRON 2001), 실리콘 수지-함유 에폭사이드 작용성, 에폭시실란(예를 들어, Union Carbide로부터 상업적으로 입수 가능한, 베타(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 및 감마-글리시독시프로필-트리메톡시실란), 난연성 에폭시 수지(예를 들어, Dow Chemical Co.로부터의, DER-542, 브롬화된 비스페놀-타입 에폭시 수지), 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르(예를 들어, Ciba-Geigy로부터의 ARALDITE RD-2), 비스페놀 A 에피클로로하이드린을 기반으로 한 수소화된 에폭시 수지(예를 들어, Shell Chemical Co.로부터의 EPONEX 1510), 및 페놀-포름알데하이드 노볼락의 폴리글리시딜 에테르(예를 들어, Dow Chemical Co.로부터의 DEN-431 및 DEN-438)를 포함한다.
본 발명의 접착 테이프의 접착제는 또한, 가속화제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 가속화제의 효과는 반응성 수지의 가교 반응을 위한 출발 온도를 낮추기 위한 것이다. 접착 결합에 대한 관리(management)가 결과적으로 개선된다. 출발 온도의 저하가 또한 저장 동안 원치않는 반응 증가의 효과를 갖기 때문에, 가속화제의 첨가를 통해 낮아진 출발 온도가 단점으로서 저장 안정성의 감소와 관련되다는 것이 본원에서 유념되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 접착 테이프의 저장 안정성은 에폭사이드 접착제가 함침된 종래 기술의 프리프레그의 저장 안정성에 비해 훨씬 우수하다.
가속화제로서 특히, 예를 들어, Alzchem(Dyhard 시리즈), Huntsman(Aradur 시리즈) 또는 Threebond로부터 입수 가능한 바와 같은, 개질된 이미다졸 및 개질되지 않은 이미다졸, 우레아 유도체, 산 무수물, 3차 아민, 폴리아민 및 이들의 조합을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 접착 테이프의 접착제는 적어도 하나의 경화제 또는 개시제를 포함한다.
경화제에는, 예를 들어, 지방족 아민, 방향족 아민, 개질된 아민, 폴리아미드 수지, 산 무수물, 2차 아민, 머캅탄, 특히, 폴리머캅탄, 폴리설파이드, 디시안디아미드, 유기산 하이드라지드가 있다.
에폭사이드의 개환 중합을 개시하기 위한 개시제에는, 예를 들어, 이미다졸, 붕소 트리플루오라이드-아민 착물, 3차 아민, 아민-블로킹된 및/또는 암모늄-블로킹된 말단 산 공여체, 예를 들어, 테트라부틸암모늄 트리플레이트, 암모늄 트리플레이트, 아민-블로킹된 도데실벤질설폰산, 및 란타나이드 트리플레이트, 예를 들어, 이터븀(III), 사마리움(III), 세륨(III), 에르븀(III), 란탄(III) 및 디스프로슘(III) 트리플루오로메탄설포네이트가 있다.
양이온성 UV-유도 경화를 위한 개시제들 중에서, 특히 설포늄, 요오도늄 및 메탈로센 기반 시스템을 사용하는 것이 가능하다. 설포늄 기반 양이온의 예는 US 6,908,722 B1호(특히, 컬럼 10에서 컬럼 21)에서의 세부사항이 참조될 수 있다.
상기에서 확인된 양이온에 대한 반대이온으로서 제공되는 음이온의 예는 테트라플루오로보레이트, 테트라페닐보레이트, 헥사플루오로포스페이트, 퍼클로레이트, 테트라클로로페레이트, 헥사플루오로아르세네이트, 헥사플루오로안티모네이트, 펜타플루오로하이드록시안티모네이트, 헥사클로로안티모네이트, 테트라키스펜타플루오로페닐보레이트, 테트라키스-(펜타플루오로메틸페닐)보레이트, 바이(트리플루오로메틸설포닐)아미드 및 트리스(트리플루오로메틸설포닐)메티드를 포함한다. 특히, 요오도늄-기반 개시제에 대하여, 또한, 클로라이드, 브로마이드 또는 요오다이드 음이온이 추가로 인지될 수 있으며, 염소 및 브롬이 실질적으로 존재하지 않는 개시제가 바람직하다.
보다 상세하게, 유용한 시스템은 하기를 포함한다:
● 설포늄 염(예를 들어, US 4,231,951 A, US 4,256,828 A, US 4,058,401 A, US 4,138,255 A 및 US 2010/063221 A1 참조), 예를 들어, 트리페닐설포늄 헥사플루오로아르세네이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로보레이트, 트리페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 트리페닐설포늄 테트라키스(펜타플루오로벤질)보레이트, 메틸디페닐-설포늄 테트라플루오로보레이트, 메틸디페닐설포늄 테트라키스(펜타플루오로벤질)-보레이트, 디메틸페닐설포늄 헥사플루오로포스페이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로포스페이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디페닐나프틸설포늄 헥사플루오로아르세네이트, 트리톨릴설포늄 헥사플루오로포스페이트, 아니실디페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-부톡시페닐디페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 4-클로로페닐디페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(4-페녹시페닐)-설포늄 헥사플루오로포스페이트, 디(4-에톡시페닐)메틸설포늄 헥사플루오로아르세네이트, 4-아세틸페닐-디페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 4-아세틸페닐디페닐설포늄 테트라키스(펜타플루오로벤질)보레이트, 트리스(4-티오메톡시페닐)설포늄 헥사플루오로포스페이트, 디(메톡시설포닐페닐)-메틸설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디(메톡시나프틸)메틸설포늄 테트라플루오로보레이트, 디(메톡시나프틸)메틸설포늄 테트라키스(펜타플루오로벤질)-보레이트, 디(카보메톡시페닐)메틸설포늄 헥사플루오로포스페이트, (4-옥틸옥시페닐)디페닐설포늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트, 트리스[4-(4-아세틸페닐)티오페닐]설포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리스(도데실페닐)설포늄 테트라키스(3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐)보레이트, 4-아세트아미도페닐디페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 4-아세트아미도페닐디페닐설포늄 테트라키스(펜타플루오로벤질)보레이트, 디메틸-나프틸설포늄 헥사플루오로포스페이트, 트리플루오로메틸디페닐설포늄 테트라플루오로보레이트, 트리플루오로메틸디페닐설포늄 테트라키스(펜타플루오로벤질)보레이트, 페닐메틸-벤질설포늄 헥사플루오로포스페이트, 5-메틸티안트레늄 헥사플루오로포스페이트, 10-페닐-9,9-디메틸티옥스안테늄 헥사플루오로포스페이트, 10-페닐-9-옥소티옥스안테늄 테트라플루오로보레이트, 10-페닐-9-옥소티옥스안테늄 테트라키스(펜타플루오로벤질)보레이트, 5-메틸-10-옥소티안트레늄 테트라플루오로보레이트, 5-메틸-10-옥소티안트레늄 테트라키스(펜타플루오로벤질)보레이트 및 5-메틸-10,10-디옥소티안트레늄 헥사플루오로포스페이트,
● 요오도늄 염(예를 들어, US 3,729,313 A, US 3,741,769 A, US 4,250,053 A, US 4,394,403 A 및 US 2010/063221 A1 참조), 예를 들어, 디페닐요오도늄 테트라플루오로보레이트, 디(4-메틸페닐)요오도늄 테트라플루오로보레이트, 페닐-4-메틸페닐요오도늄 테트라플루오로보레이트, 디(4-클로로페닐)요오도늄 헥사플루오로포스페이트, di나프틸요오도늄 테트라플루오로보레이트, 디(4-트리플루오로메틸페닐)요오도늄 테트라플루오로보레이트, 디페닐-요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디(4-메틸페닐)요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오도늄 헥사플루오로아르세네이트, 디(4-페녹시페닐)요오도늄 테트라플루오로보레이트, 페닐-2-티에닐요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 3,5-디메틸피라졸릴-4-페닐-요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 2,2'-디페닐요오도늄 테트라플루오로보레이트, 디(2,4-디클로로페닐)요오도늄 헥사플루오로-포스페이트, 디(4-브로모페닐)요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디(4-메톡시페닐)-요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디(3-카복시페닐)요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디(3-메톡시카보닐페닐)요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디(3-메톡시설포닐-페닐)요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디(4-아세트아미도페닐)요오도늄 헥사플루오로-포스페이트, 디(2-벤조티에닐)요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디아릴요오도늄 트리스트리플루오로메틸설포닐메티드, 예를 들어 디페닐요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 디아릴요오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 예를 들어, 디페닐요오도늄 테트라키스-(펜타플루오로페닐)보레이트, (4-n-데실록시페닐)페닐요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, [4-(2-하이드록시-n-테트라데실록시)페닐]페닐요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, [4-(2-하이드록시-n-테트라데실록시)페닐]페닐요오도늄 트리플루오로설포네이트, [4-(2-하이드록시-n-테트라데실록시)페닐]페닐요오도늄 헥사플루오로포스페이트, [4-(2-하이드록시-n-테트라데실록시)페닐]페닐요오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(4-3차-부틸페닐)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 비스(4-3차-부틸페닐)요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 비스(4-3차-부틸페닐)요오도늄 트리플루오로설포네이트, 비스(4-3차-부틸-페닐)요오도늄 테트라플루오로보레이트, 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 비스(도데실페닐)요오도늄 테트라플루오로보레이트, 비스(도데실페닐)요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 비스(도데실페닐)요오도늄 트리플루오로메틸설포네이트, 디(도데실-페닐)요오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 디(도데실페닐)요오도늄 트리플레이트, 디페닐-요오도늄 바이설페이트, 4,4'-디클로로디페닐요오도늄 바이설페이트, 4,4'-디브로모-디페닐요오도늄 바이설페이트, 3,3'-디니트로디페닐요오도늄 바이설페이트, 4,4'-디메틸-디페닐요오도늄 바이설페이트, 4,4'-비스(숙신이미도디페닐)요오도늄 바이설페이트, 3-니트로디페닐요오도늄 바이설페이트, 4,4'-디메톡시디페닐요오도늄 바이설페이트, 비스(도데실페닐)요오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, (4-옥틸옥시페닐)-페닐요오도늄 테트라키스(3,5-비스-트리플루오로메틸페닐)보레이트 및 (톨릴쿠밀)요오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 및
● 페로세늄 염(예를 들어, EP 542 716 B1 참조), 예를 들어, η5-(2,4-사이클로펜타디엔-1-일)-[(1,2,3,4,5,6,9)-(1-메틸에틸)벤젠]철.
상업화된 광개시제의 예에는 Union Carbide로부터의 Cyracure UVI-6990, Cyracure UVI-6992, Cyracure UVI-6974 및 Cyracure UVI-6976, Adeka로부터의 Optomer SP-55, Optomer SP-150, Optomer SP-151, Optomer SP-170 및 Optomer SP-172, Sanshin Chemical로부터의 San-Aid SI-45L, San-Aid SI-60L, San-Aid SI-80L, San-Aid SI-100L, San-Aid SI-110L, San-Aid SI-150L 및 San-Aid SI-180L, Sartomer로부터의 SarCat CD-1010, SarCat CD-1011 및 SarCat CD-1012, Degussa로부터의 Degacure K185, Rhodia로부터의 Rhodorsil Photoinitiator 2074, Nippon Soda로부터의 CI-2481, CI-2624, CI-2639, CI-2064, CI-2734, CI-2855, CI-2823 및 CI-2758, IGM Resins로부터의 Omnicat 320, Omnicat 430, Omnicat 432, Omnicat 440, Omnicat 445, Omnicat 550, Omnicat 550 BL 및 Omnicat 650, Daicel로부터의 Daicat II, Daicel-Cytec으로부터의 UVAC 1591, 3M으로부터의 FFC 509, Midori Kagaku로부터의 BBI-102, BBI-103, BBI-105, BBI-106, BBI-109, BBI-110, BBI-201, BBI, 301, BI-105, DPI-105, DPI-106, DPI-109, DPI-201, DTS-102, DTS-103, DTS-105, NDS-103, NDS-105, NDS-155, NDS-159, NDS-165, TPS-102, TPS-103, TPS-105, TPS-106, TPS-109, TPS-1000, MDS-103, MDS-105, MDS-109, MDS-205, MPI-103, MPI-105, MPI-106, MPI-109, DS-100, DS-101, MBZ-101, MBZ-201, MBZ-301, NAI-100, NAI-101, NAI-105, NAI-106, NAI-109, NAI-1002, NAI-1003, NAI-1004, NB-101, NB-201, NDI-101, NDI-105, NDI-106, NDI-109, PAI 01, PAI-101, PAI-106, PAI-1001, PI-105, PI-106, PI-109, PYR-100, SI-101, SI-105, SI-106 및 SI-109, Nippon Kayaku로부터의 Kayacure PCI-204, Kayacure PCI-205, Kayacure PCI-615, Kayacure PCI-625, Kayarad 220 및 Kayarad 620, PCI-061T, PCI-062T, PCI-020T, PCI-022T, Sanwa Chemical로부터의 TS-01 및 TS-91, Deuteron로부터의 Deuteron UV 1240, Evonik로부터의 Tego Photocompound 1465N, GE Bayer Silicones로부터의 UV 9380 C-D1, Cytec로부터의 FX 512, Bluestar Silicones로부터의 Silicolease UV Cata 211, 및 BASF로부터의 Irgacure 250, Irgacure 261, Irgacure 270, Irgacure PAG 103, Irgacure PAG 121, Irgacure PAG 203, Irgacure PAG 290, Irgacure CGI 725, Irgacure CGI 1380, Irgacure CGI 1907 및 Irgacure GSID 26-1이 있다.
당업자는 본 발명에 따라 마찬가지로 사용될 수 있는 추가 시스템을 인식한다. 광개시제는 조합하지 않은 상태로 또는 둘 이상의 광개시제들의 조합으로서 사용된다.
접착제는 추가 첨가제, 레올로지 조절제, 발포제, 충전제 또는 접착력 증진제를 임의적으로 포함할 수 있다.
통상적으로 사용될 수 있는 추가 첨가제는 하기와 같다:
● 예를 들어, 바람직하게 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여, 0.2 내지 5 중량%의 분율을 갖는, 가소화제, 예를 들어, 가소제 오일, 또는 저분자량 액체 폴리머, 예를 들어, 저분자량 폴리부텐,
● 바람직하게 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 0.2 내지 1 중량%의 분율을 갖는, 1차 항산화제, 예를 들어, 입체적으로 방해된 페놀,
● 바람직하게 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 0.2 내지 1 중량%의 분율을 갖는, 2차 항산화제, 예를 들어, 포스파이트 또는 티오에테르,
● 바람직하게 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 0.2 내지 1 중량%의 분율을 갖는, 공정 안정화제, 예를 들어, C 라디칼 스캐빈져,
● 바람직하게 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 0.2 내지 1 중량%의 분율을 갖는, 광 안정화제, 예를 들어, UV 흡수제 또는 입체적으로 방해된 아민,
● 바람직하게 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 0.2 내지 1 중량%의 분율을 갖는, 가공 보조제,
● 바람직하게 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 0.2 내지 10 중량%의 분율을 갖는, 말단-블록 보강제 수지, 및
● 임의적으로, 바람직하게 감압 접착제의 총 중량을 기준으로 하여 0.2 내지 10 중량%의 분율을 갖는, 바람직하게 특성상 엘라스토머성인 추가 폴리머; 이에 따라 사용 가능한 엘라스토머는 특히, 순수한 탄화수소를 기반으로 한 것, 예를 들어, 불포화된 폴리디엔, 예를 들어, 천연 또는 합성적으로 형성된 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔, 화학적으로 본질적으로 포화된 에틸렌-프로필렌 코폴리머, α-올레핀 코폴리머, 폴리이소부틸렌, 부틸 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 및 또한 화학적으로 작용화된 탄화수소, 예를 들어, 할로겐-함유, 아크릴레이트-함유, 또는 알릴- 또는 비닐 에테르-함유 폴리올레핀을 포함한다.
본 발명의 감압 접착제는 발포된다. 발포화는 임의의 요망되는 화학적 및/또는 물리적 방법에 의해 일어날 수 있다. 그러나, 바람직하게, 본 발명의 발포된 감압 접착제는 마이크로벌룬의 도입 및 후속 팽창에 의해 얻어진다.
본 발명의 접착 테이프는 강철 상의 경화되지 않은 접착제의 박리 접착력이 적어도 1 N/cm일 때 특히 적합하다. 이와 관련하여, 양호한 감압 접착 성질이 제공된다.
또한, 본 발명의 접착 테이프는 경화된 접착 테이프의 결합 강도가 강철 상에서의 동적 전단 시험에 의해 측정하는 경우에, 적어도 5 MPa, 바람직하게 10 MPa, 보다 특히 15 MPa 보다 클 때 특히 유리하다. 이러한 수준에서의 결합 강도는 결합될 기판들 간에 매우 안정하고 내구성 있는 결합을 보장하고, 또한, 예를 들어, 결합 강도 요건이 까다로운 자동차 산업에서의 결합을 위해 적합하다.
일반적인 표현 "접착 테이프"는 한면 또는 양면 상에 (감압) 접착제가 제공된 캐리어 물질을 수용한다. 캐리어 물질은 모든 시트형 구조물을 포함하며, 의 예에는 2차원적으로 연장된 시트 또는 시트 섹션, 연장된 길이 및 제한된 폭을 갖는 테이프, 테이프 섹션, 다이컷(diecut)(예를 들어, (광)전자 장치의 윤곽 또는 경계의 형태), 다층 배열, 등이 있다. 상이한 적용을 위하여, 임의의 매우 다양한 캐리어는 접착제와 조합될 수 있으며, 이의 예에는 시트, 직조 직물, 부직포, 및 페이퍼가 있다. 또한, 표현 "접착 테이프"는 또한, 소위 "접착제 전사 테이프," 다시 말해서 캐리어가 없는 접착 테이프를 포함한다. 접착제 전사 테이프의 경우에, 접착제는 대신에 적용 이전에, 가요성 라이너들 사이에 적용되는데, 여기에 이형층이 제공되고/거나 접착방지 성질을 갖는다. 일반적으로, 실제 적용을 위하여, 우선 하나의 라인이 제거되며, 접착제가 적용되고, 이후에 제2 라인이 제거된다. 이러한 방식으로, 접착제는 두 개의 표면을 접합하기 위해 직접적으로 사용될 수 있다. 이러한 부류의 무캐리어 접착제 전사 테이프는 본 발명에 따라 특히 바람직하다. 이러한 부류의 본 발명의 감압 접착성 무캐리어 접착제 전사 테이프를 사용하여, 정위화 및 계량의 측면에서 매우 정확한 접착 결합이 가능하게 만들어진다.
또한, 두 개의 라이너 대신에 양면 이형을 위해 제공된 단일 라이너와 함께 조작하는 접착 테이프가 가능하다. 그러한 경우에, 접착 테이프의 웹은 이의 대향 측면 상에 양면 이형 라이너로 라이닝되며, 이의 바닥 측면은 특히, 베일(bale) 또는 롤 상에 인접한 턴(turn)에 의해 양면 이형 라이너의 반대면으로 라이닝된다.
바람직하게 접착 테이프를 위해 현재 사용되는 캐리어 물질은 폴리머 필름, 필름 복합물, 또는 유기층 및/또는 무기층이 제공된 필름 또는 필름 복합물을 포함한다. 이러한 부류의 필름/필름 복합물은 필름 생산을 위해 사용되는 모든 아주 흔한 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 일 예로서, 제한하고자 하는 것은 아니지만, 하기가 언급될 수 있다:
폴리에틸렌, 폴리프로필렌 - 특히, 단일축 또는 이축 신장에 의해 형성된 배향된 폴리프로필렌(OPP), 환형 올레핀 코폴리머(COC), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리에스테르 - 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 에틸렌-비닐 알코올(EVOH), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리카보네이트(PC), 폴리아미드(PA), 폴리에테르설폰(PES) 또는 폴리이미드(PI).
하나의 특히 바람직한 구체예에서, 캐리어 필름은, 이의 융점이 경화 온도 미만이도록 선택된다. 이러한 방식으로, 경화되지 않은 상태의 필름은 추가 응집력을 제공하지만, 가교 단계에서 적어도 일부 용해되며, 이에 따라, 연속 에폭사이드 네트워크는 증강되며, 이에 따라, 높은 결합 강도가 달성된다.
접착제 전사 테이프 형태 또는 시트형 구조물 상의 코팅으로서 존재하는 감압 접착제의 두께는 바람직하게 1 ㎛ 내지 2000 ㎛, 더욱 바람직하게 5 ㎛ 내지 1000 ㎛, 및 매우 바람직하게 약 50 ㎛ 내지 550 ㎛이다.
300 ㎛ 내지 700 ㎛의 층 두께는 예를 들어, 자동차 산업에서 허용량의 브릿징(bridging of tolerance)을 위해 요구된다.
허용량의 브릿징에 대한 추가 가능성은 생성물의 발포에 있다. 이는 전달 단계 자체에서 또는 적용 시에 일어날 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 당업자에게 알려진 모든 발포 매질 및 발포 방법을 사용하는 것이 가능하다.
1 ㎛ 내지 50 ㎛의 층 두께는 물질의 사용을 감소시킨다. 그러나, 기판 상에서의 접착력이 감소된다.
본 발명은 또한, 두 개의 기판들의 영구적인 접합을 위한 본 발명의 접착 테이프의 용도에 관한 것이다. 달성 가능한 높은 결합 강도를 고려하여, 접착 테이프는 매우 다양한 용도에 사용될 수 있다. 하나의 중요한 적용 구역은 자동차 산업이다. 높은 하중을 견디기 위해 요구되는 다수의 부품들이 서로 결합된다. 본 발명은 또한, 오일처리된 기판의 접착 결합에 관한 것이다. 또한, 이러한 부류의 기판 상에, 본 발명의 접착 테이프가 이용될 수 있고, 안정한 결합을 가능하게 한다. 오일처리된 기판은, 사용되는 금속 부품이 녹 방지의 이유로 일정하게 광범위하게 오일 처리되기 때문에, 자동차 산업 내에서 다양하게 사용된다.
마지막으로, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 보다 특히 본 발명의 접착 테이프를 위한 용매-기반 감압 접착제를 제조하는 방법에 관한 것이다:
- 바람직하게 상승된 온도에서, 적합한 용매에서 적어도 하나의 폴리머를 용해시키는 단계;
- 적어도 하나의 반응성 수지를 첨가하는 단계;
- 실온까지 냉각시키는 단계;
- 효과적인 분산을 달성하기 위해, 강력한 전단과 함께, 경화제 및 임의적으로 가속화제를 첨가하는 단계; 및
- 임의적인 첨가제, 레올로지 조절제, 발포제, 충전제, 접착력 증진제를 첨가하는 단계.
이러한 부류의 방법과 관련하여, 특히 단순하게 그리고 신뢰성 있게, 본 발명의 접착 테이프를 위한 용매-기반 감압 접착제를 제조하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 전단 가공은 바람직하게 교반에 의해 형성된다.
본 발명은 또한, 하기 단계를 포함하는, 보다 특히 본 발명의 접착 테이프를 위한 무용매 감압 접착제를 제조하는 방법에 관한 것이다:
- 특히 압출기에서 적어도 하나의 폴리머를 용융시키는 단계;
- 적어도 하나의 반응성 수지를 계량 첨가하는 단계;
- 용융물을 100℃ 미만, 보다 특히 80℃ 미만까지 냉각시키는 단계;
- 경화제 및 임의적으로 가속화제를 계량 첨가하고 혼합하는 단계; 및
- 특히, 노즐 또는 캘린더 롤에 의해 50 ㎛ 내지 3000 ㎛의 두께를 갖는 얇은 층을 압출시키는 단계.
기술되는 온도 프로파일을 사용을 통해, 감압 접착제는 용매 없이 형성될 수 있다. 초기에 고온은 폴리머 및 반응성 수지를 초기에 혼합되게 한다. 이후에, 온도를 낮추고, 단지 그 후에 경화제가 첨가되고, 결과적으로, 상기 제제는 반응하지 않으며; 대신에, 조성물은 문제 없이 압출될 수 있다. 이러한 방법은 달성될 수 있는 층 두께에서 특히 높은 가요성을 허용한다. 보다 특히 두꺼운 층이 이러한 방법으로 형성될 수 있다.
실시예
측정 방법
분자량:
수평균 분자량(Mn) 및 중량평균 분자량(Mw)에 대한 분자량 측정을 겔투과크로마토그래피(GPC)에 의해 수행하였다. 사용되는 용리액은 0.1 부피%의 트리플루오로아세트산을 함유한 THF(테트라하이드로푸란)이다. 측정을 25℃에서 수행하였다. 사용되는 예비-컬럼은 PSS-SDV, 5 μ, 103 Å, ID 8.0 mm x 50 mm이다. 분리를 컬럼 PSS-SDV, 5 μ, 103 및 또한 105 및 106 Å, 각각이 ID 8.0 mm x 300 mm에서 수행하였다. 샘플 농도는 4 g/l이고, 유량은 분당 1.0 ml이다. 측정을 폴리스티렌 표준물에 대해 수행하였다.
용융 엔탈피 :
코폴리머, 경질 블록 및 연질 블록 및 경화되지 않은 반응성 수지의 연화 온도를 DIN 53765:1994-03에 따라 시차주사열량법(DSC)을 이용하여 열량적으로 측정하였다. 가열 곡선은 10 K/분의 가열속도로 진행하였다. 시편을 질소 분위기 하의 천공된 두껑을 갖는 Al 도가니에서 측정하였다. 평가된 가열 곡선은 2차 곡선이다. 비정질 물질의 경우에, 유리전이온도가 나타나고, (반)결정질 물질의 경우에, 온도는 용융 온도이다. 유리 전이는 써모그램(thermogram)에서 한 스텝으로서 보여질 수 있다. 유리 전이 온도를 이러한 스텝의 중간점으로서 평가하였다. 용융 온도는 써모그램에서 피크로서 인지될 수 있다. 기록된 용융 온도는 최대 열 변화가 일어나는 온도이다. 용융 피크로부터, J/g의 용융 엔탈피가 얻어졌다.
링 및 볼 연화 온도:
점착부여제 수지 연화 온도를 관련 방법에 의해 측정하였으며, 이러한 방법은 링 및 볼로서 알려져 있고, ASTM E28에 따라 표준화된 것이다.
수지의 점착부여제 수지 연화 온도를 Herzog로부터의 자동 링 및 볼 시험기 HRB 754를 이용하여 측정하였다. 수지 시편을 먼저 미세하게 몰타르처리하였다. 얻어진 분말을 베이스 천공(실린더의 상부 부분에서 내부 직경 20 mm, 실린더에서 베이스 천공의 직경 16 mm, 실린더의 높이 6 mm)을 갖는 황동 실린더에 도입하고, 핫플레이트 상에서 용융시켰다. 도입된 양은 용융 후 수지가 돌출 없이 실린더를 완전히 채우도록 선택된다.
실린더로 완료된 얻어진 샘플 바디를 HRB 754의 샘플 마운트에 삽입하였다. 글리세롤을 사용하여 가열 베쓰를 채우고, 여기서, 점착부여제 수지 연화 온도는 50℃ 내지 150℃이다. 보다 낮은 점착부여제 연화 온도에서, 물 베쓰가 또한 작동될 수 있다. 시험 볼은 9.5 mm의 직경 및 3.5 g의 무게를 갖는다. HRB 754 절차와 함께, 볼을 가열 베쓰에서 샘플 바디 위에 배열시키고, 샘플 바디 상에 배치시켰다. 실린더의 베이스 아래 25 mm에 수집 플레이트를 배치시켰으며, 이는 그 위 2 mm에 광 배리어를 구비한다. 측정 절차 동안, 온도를 5℃/분에서 상승시켰다. 점착부여제 수지 연화 온도의 온도 범위 내에서, 볼은 최종적으로 수집 플레이트 상에서 멈출 때까지, 실린더에서 베이스 천공을 통해 이동하기 시작하였다. 이러한 위치에서, 이는 광 배리어에 의해 검출되었으며, 이러한 시점에 가열 베쓰의 온도를 기록하였다. 이중 측정을 수행하였다. 점착부여제 수지 연화 온도는 2회의 개개 측정으로부터의 평균값이다.
박리 접착력
강철 상에서의 박리 접착력을 ISO 29862(방법 3)와 유사하게 23℃ 및 50% 상대 습도에서 300 mm/분의 박리속도 및 180°의 박리 각도에서 측정하였다. 사용되는 강화 시트는 Coveme (Italy)로부터 입수 가능한, 36 ㎛의 두께를 갖는 에칭된 PET 필름이다. 측정 스트립의 결합을 23℃의 온도에서 4 kg을 적용하는 롤러 기계를 이용하여 수행하였다. 접착 테이프를 적용 직후에 박리하였다. 측정값(N/cm)을 3회 개개 측정으로부터의 평균값으로서 획득하였다.
결합 강도
인장 전단 시험:
달성되는 결합의 품질의 파라미터로서, 다양한 접착 테이프에 대해, 본 발명의 방법에 의해 형성된 결합에 대한 결합 강도를 측정하였다. 이러한 목적을 위하여, 결합 강도를 각 경우에 DIN EN 1465에 따른 동적 인장 전단 시험에서 23℃ 및 50% 상대습도에서 10 mm/분의 시험 속도에 대해 정량적으로 측정하였다(N/mm2 = MPa으로 야기됨). 사용되는 시험 로드는 강철로서, 이는 결합 이전에 아세톤으로 세척된 것이다. 접착 테이프의 층 두께는 각 경우에, 상기 세부사항에 해당한다. 보고된 결과는 3회의 평가로부터의 평균값이다.
단기 온도 안정성(Short-term temperature stability; STTS )
SAFT 시험(Shear Adhesion Failure Temperature (SAFT))은 온도 로드 하에서 접착 테이프의 전단 강도의 가속화된 시험을 위해 제공되는 것이다. 그러한 시험을 위하여, 조사되는 접착 테이프를 가열 가능한 강철 플레이트에 접착시키고, 테이프를 소장 중량(50 g)으로 하중을 가하고, 전단 거리를 기록하였다.
샘플 제조:
조사되는 접착 테이프를 50 ㎛ 두께의 알루미늄 호일에 접착시켰다. 이에 따라 제조된 접착 테이프를 10 mm x 50 mm의 크기로 절단하였다. 소정 크기로 절단된 접착 테이프 샘플을 연마된 강철 시험 플레이트(물질 1.4301, DIN EN 10088-2, 표면 2R, 표면 거칠기 Ra = 30 내지 60 nm, 치수 50 mm x 13 mm x 1.5 mm)에 결합시키고, 높이 x 폭 = 13 mm x 10 mm과 관련하여 샘플의 결합 구역 및 강철 시험 판이 상부 에지에서 2 mm까지 돌출하는 방식으로서, 아세톤으로 세정하였다. 이후에, 2 kg 강철 롤러를 10 m/분의 속도에서 6배 이상 롤링함으로써 결합을 고정시켰다. 상부에서 샘플을 이동 센서를 위한 지지체로서 제공되는 안정한 접착 스트립으로 강화 플러싱하였다. 강철판을 이용하여, 이후에, 샘플을 접착 테이프가 수직 하향으로 보다 길게 돌출하는 포인트로 끝나도록 매달았다.
측정:
측정을 위한 샘플을 바닥 단부에 50 g 중량으로 로딩하였다. 결합된 샘플을 갖는 강철 시험판을 30℃에서 개시하여 분당 9℃의 속도로 200℃의 단부 온도까지 가열시켰다. 샘플의 전단 이동을 온도 및 시간의 함수로써 이동 센서를 이용하여 관찰하였다. 최대 전단 이동은 2000 ㎛ (2 mm)에서 설정되었으며, 이를 초과하는 경우에, 시험을 중지된다. 시험 조건은 하기와 같다: 실온 23±3℃, 상대 습도 50±5%.
측정값(℃)을 2회의 개개 측정으로부터의 평균값으로서 획득하였다.
STTS를 전단 이동이 1000 ㎛에 도달하는 온도로서 규정된다.
점도 측정
유체 코팅 물질의 유동성의 한 척도는 동적 점도이다. 동적 점도는 DIN 53019에 따라 측정될 수 있다. "유체"는 108 Pas 미만의 점도를 지칭한다. 점도는 DIN 53019-1에 따라 표준 기하학적 구조를 갖는 회전-실린더 점도계에서 23℃의 측정 온도 및 1 x s-1의 전단율에서 측정하였다.
사용되는 원료 물질:
Breon N41H80 Zeon Chemicals (London, UK)으로부터의 41 중량%의 아크릴로니트릴 분율을 갖는 니트릴-부타디엔 고무
Desmomelt 530 대체로 선형의 하이드록실 폴리우레탄. Desmomelt 530은 Bayer MaterialScience로부터의 매우 낮은 열가소성의 고도의 결정질의 탄성 폴리우레탄이다. DSC로 측정하는 경우에 용융 엔탈피는 54.7 J/g이다.
Araldite ECN 1299 Huntsman로부터의 85 내지 100℃의 연화 온도(DIN519219)를 갖는 고체 에폭시-크레졸 노볼락
폴리아크릴레이트 1 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 C-17 아크릴레이트의 감압 접착성 아크릴레이트 코폴리머, Mn = 884,000 g/mol
폴리우레탄 1 MDI와 반응된 1,4-부탄디올의 폴리아디페이트의 예비폴리머를 기반으로 한 열가소성 폴리우레탄. 용융 엔탈피는 22.4 J/g이다.
Capa 2203A Perstorp로부터의 열가소성 폴리카프로락톤 폴리올(Mn ~ 2000 g/mol)
Epikote 828 LVEL Hexion으로부터의 에폭사이드 당 185 내지 192 g/eq의 중량을 갖는 증류된 이작용성 비스페놀 A/에피클로로하이드린 액체 에폭사이드. 25℃에서의 점도는 10 내지 12 Pa·s이다.
Epon Resin 828 Momentive로부터의 에폭사이드 당 185 내지 192 g/eq의 중량을 갖는 이작용성 비스페놀 A/에피클로로하이드린 액체 에폭사이드. 25℃에서 점도는 12 내지 14 Pa·s이다.
PolyDis PD3611 Schill + Seilacher "Struktol"로부터의 40 중량%의 엘라스토머 함량 및 에폭사이드 당 550 g/eq의 중량을 갖는 비스페놀 F 디글리시딜 에테르를 기반으로 한 니트릴 고무-개질된 에폭시 수지. 25℃에서의 점도는 10,000 Pa·s이다.
PolyDis PD3691 Schill + Seilacher "Struktol"로부터의 5 중량%의 엘라스토머 함량 및 에폭사이드 당 205 g/eq의 중량을 갖는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르를 기반으로 한 니트릴 고무-개질된 에폭시 수지. 25℃에서의 점도는 300 Pa·s이다.
Tactix 556 Huntsman으로부터의, 에폭사이드 당 215 내지 235 g/eq의 중량 및 53℃의 연화점을 갖는 디사이클로펜타디엔-에폭시-노볼락 수지
Dyhard 100S AlzChem으로부터의 마이크로화된 디시안디아미드로 이루어진 에폭사이드 시스템에 대한 잠재 경화제. 여기서, 입자들 중 98%는 10 ㎛ 보다 작다.
Dyhard UR500 에폭사이드 시스템에 대한 잠재 우론 가속화제. 여기서, 입자들 중 98%는 10 ㎛ 보다 작다.
트리아릴설포늄 헥사플루오로-안티모네이트 Sigma-Aldrich로부터의 양이온성 광개시제. 광개시제는 320 nm 내지 360 nm 범위에서 최대 흡수를 가지고, 프로필렌 카보네이트 중의 50 중량% 농도의 용액의 형태를 갖는다.
폴리아크릴레이트 1을 하기 프로토콜에 따라 제조하였다:
라디칼 중합을 위해 통상적인 2L 유리 반응기를 40 g의 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 240 g의 2-에틸헥실 아크릴레이트, 120 g의 C17 아크릴레이트(C3, C4 사슬 세그먼트를 갖는 삼중으로 분지된 측면, BASF SE), 133 g의 특수-비등점 스피리트 69/95 및 133 g의 아세톤으로 채웠다. 45분 동안 교반하면서 질소 가스를 반응 용액에 통과시킨 후에, 반응기를 58℃까지 가열시키고, 0.2 g의 Vazo 67(DuPont)을 첨가하였다. 이후에, 외부 가열 베쓰를 75℃까지 가열시키고, 반응을 이러한 외부 온도에서 일정하게 수행하였다. 1시간의 반응 시간 후에, 50 g의 톨루엔을 첨가하였다. 2.5시간 후에, 배치를 100 g의 아세톤으로 희석시켰다. 4시간의 반응 시간 후에, 추가 0.2 g의 Vazo 67을 첨가하였다. 7시간의 중합 시간 후에, 희석으로 100 g의 특수-비등점 스피리트 60/95로 수행하고, 22시간 후에 100 g의 아세톤으로 희석시켰다. 24시간의 반응 시간 후에, 중합을 중지시키고, 반응 용기를 실온으로 냉각시켰다. 분자량 Mn은 884,000 g/mol이었다.
폴리우레탄 1을 하기 프로토콜에 따라 제조하였다:
우선 불활성 가스 하에서 예비폴리머를 1.25 당량의 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI, Aldrich, 98% 4,4'-이성질체)와 함께 1,4-부탄디올 폴리아디페이트(Hoopol F-530, Mw = 2450 g/mol)로부터 제조하였다. 폴리우레탄을 마찬가지로 2시간 동안 교반하면서, 질소 분위기 하에서 화학양론적인 양의 1,4-부탄디올로 제조하였다. 용융 엔탈피는 DSC에 의해 측정하는 경우에 22 J/g이다.
Figure pat00001
23℃에서 부탄온 중에 적어도 하나의 폴리머를 용해시킴으로써 감압 접착제를 실험실에서 제조하였다. 후속하여, 반응성 수지 또는 수지들을 첨가하였다. 이후에, 경화제를 교반을 이용하여 강력한 전단 가공과 함께 첨가하였다.
접착제의 층들을 형성시키기 위해, 다양한 접착제를 용액으로부터 통상적인 라이너(실리콘처리된 폴리에스테르 필름)에 실험실 코팅기를 이용하여 적용하고, 건조시켰다. 건조후 접착제 층 두께는 100±10 ㎛이다. 건조를 각 경우에 우선 실온에서 10분 동안 수행하고, 실험실 건조 오븐에서 105℃에서 10분 동안 수행하였다. 접착제의 건조된 층을 개방 측면 상에 건조 후 제2 라이너(비교적 낮은 이형력을 갖는 실리콘처리된 폴리에스테르 필름)로 각각 즉시 라미네이션하였다.
K1 내지 K6은 열경화성 접착제이다. 경화를 위해, 시험 시편을 180℃에서 30분 동안 경화시켰다.
K7은 UV 광-활성화 가능한 접착제로서, 이는 결합 직전에 UV 광으로 활성화된 것이다(선량: >80 mJ/cm2; 램프 타입: 도핑되지 않은 수은 에미터). 암 반응(dark reaction)을 가속화하기 위해, 결합된 샘플을 80℃에서 1시간 동안 가열하였다.
K6은 경화되지 않은 상태에서 현저하게 개선된 접착 성질을 갖는 예비-가교된 접착제의 일 예이다. 예비 가교는 23℃ 및 50% 상대 습도에서 대략 30일에 걸쳐 테이프에서 일어났다.
측정값:
Figure pat00002
접착제 K1과 K2 및 K3의 비교에서는, 사용된 에폭시 수지가 높은 점도(> 20 Pa·s)를 갖는 경우에(K2) 또는 고체 에폭시 수지가 사용되는 경우(K3)에 개선된 경화되지 않은 접착제가 얻어진다는 것을 나타낸다. 이에 따라, STTS는 각각 30℃에서 57℃ 및 56℃로 상승한다.
접착제는 적합한 반응성 수지의 첨가를 통해 이의 감압 접착 성질을 취득한다. 이미 감압 접착성을 나타내는 폴리머가 사용되는 경우에, 및/또는 폴리머/점착부여제 수지 혼합물이 사용되는 경우에, K4에서의 경우에서와 같이, 경화되지 않은 상태에서 응집 성질이 저하된다. 이는 단지 38℃의 낮은 STTS에서 나타난다.
자동차 차체 쉘에서 적용하기 위하여, 접착 테이프는 오일처리된 기판 상에서 높은 결합 강도를 달성하기 위해 요구된다. 이는 K5에 의해 두드러지게 나타난다.
접착제 K1 내지 K5, K7 및 K8을 180℃에서 경화한다. 예를 들어, 가교 반응이 개시하기 전에, 이러한 접착 테이프는 매우 낮은 점도 상으로 통과하여, 추가적으로 유지하지 않는 어셈블리(예를 들어, 클립, 클린처(clincher), 납땜된 스폿, 용접된 스폿으로)가 다시 떨어지게 한다. 이러한 단점은 접착 테이프에서 코팅 후에 접착제가 예비 가교을 일으키는 경우에 제거될 수 있다. 이는 일 예로서 K6에서 실현된다. STTS는 20 MPa의 매우 높은 결합 강도에 대하여 178℃까지 증가된다.
예를 들어, Aerosil R202와 같은 레올로지 조절제의 첨가는 마찬가지로, STTS를 개선시킨다. 이는 일 예로서 실시예 K8에서 나타났으며, 이에 대하여, STTS는 98℃로 개선시킨다.
폴리우레탄이 사용될 때, 높은 결정도 분율이 감압 접착 성질을 위해 유리하다는 것을 나타낸다. K3(54.7 J/g의 용융 엔탈피)과 비교하여, K9에서 사용되는 바와 같은 낮은-결정질 폴리우레탄은 SAFT 시험에서 입증되는 바와 같이, 충분한 응집성의 접착 테이프를 형성시키지 못한다. 그러한 시험에서, 접착 테이프는 심지어 30℃의 출발 온도에서 불합격이다.
박리 접착력 측정값이 나타나기 때문에, 모든 실시예는 충분한 응집력을 갖는 감압 접착제이다. 이러한 값은 접착제 실패의 경우에 1 N/cm 이상이다. 이러한 목적을 위해 요구되는 응집력은 연속 폴리머 상의 결과인 것으로서, 이는 주사전자현미경(SEM)에서 분명하였다.
도 1은 경화되지 않은 상태의 실시예 K1의 접착제의 기록을 도시한 것이다. 니트릴-부타디엔 고무는 오스뮴 테트라옥사이드로 염색되었다. 엷은 색의 연속 니트릴 고무 상이 뚜렷하다. 엷은 색의 상의 분율이 조성물로부터 예상되는 것(20%) 보다 훨씬 높기 때문에, 이러한 상이 에폭사이드로 일부 팽윤되다는 것이 간접적으로 명확하게 된다.
도 2는 180℃에서 30분의 경화 후에 동일한 접착제의 현미경 사진을 도시한 것이다. 상 구조물은 경화된 상태에서 훨씬 더욱 명확하게 나타날 수 있다. 마찬가지로, 폴리머 상이 연속 상을 계속 형성시키기는 것을 나타낼 수 있다. 높은 결합 강도는 에폭사이드가 또한 폴리머 상에서 용액 중에 존재하고 용해된 에폭사이드 상의 에폭사이드와 가교를 일으킨다는 것을 시사한다.
도 3은 경화되지 않은 상태의 실시예 K2로부터의 접착제의 현미경 사진을 도시한 것이다. 또한, 이러한 블렌드에서, 연속 NBR 상(다소 더욱 밝은 칼라의 상)이 만들어질 수 있다. 순수한 에폭사이드와의 블렌드와 상반되게, 에폭사이드 상이 마찬가지로 염색될 수 있는 니트릴 고무-개질된 에폭사이드로 이루어져 있기 때문에, 분산 에폭사이드 상은 또한, 더욱 밝은 색의 포인트를 나타낸다.
도 4는 경화된 상태의 실시예 K3으로부터의 접착제의 현미경 사진을 도시한 것이다. 이러한 경우에, 상 구조가 분명하지 않았다. 경화된 않은 상태에서의 높은 결합 강도, 및 동시에 경화된 상태에서의 높은 결합 강도라는 사실은 이러한 시스템이 (경화되지 않은 상태에서 높은 박리 접착력을 고려하여) 연속 폴리머 상을 지닌다는 결론을 시사하며, 여기에서, 에폭사이드 성분은 용해된 상태로 존재한다(경화된 상태에서 높은 결합 강도를 야기시킴).

Claims (21)

  1. - 하나 이상의 폴리머,
    - 임의적으로 점착부여제 수지,
    - 하나 이상의 반응성 수지,
    - 하나 이상의 개시제 및/또는 경화제 및/또는 가속화제(accelerator)를 포함하되, 100 부의 폴리머 및 점착부여제 수지 당 104 부 이상의 하나 이상의 반응성 수지를 포함하는 접착제를 함유하는 접착 테이프로서,
    접착제가 감압 접착제이며, 하나 이상의 폴리머가 경화되지 않은 상태의 감압 접착제에서 연속 폴리머 상으로서 존재하는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  2. 제1항에 있어서, 접착제가 100 부의 폴리머 당 120 부 이상의 반응성 수지, 바람직하게 200 부 이상의 반응성 수지, 보다 특히 300 부 이상의 반응성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 에폭시 수지가 반응성 수지로서 존재하는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  4. 제3항에 있어서, 비스페놀 A, 비스페놀 S, 비스페놀 F, 에폭시 노볼락, 에폭시-크레졸 노볼락 또는 에폭사이드화된 니트릴 고무를 기반으로 한 하나 이상의 에폭시 수지가 반응성 수지로서 존재하는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 폴리머가 엘라스토머 또는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 임의적인 점착부여제 수지와 함께 하나 이상의 폴리머가 그 자체로 감압 접착성을 나타내지 않는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 반응성 수지가 연속 폴리머 상 중에 균질한 용액으로 일부 또는 전부, 바람직하게 전부 존재하는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 폴리머가 폴리우레탄, 니트릴-부타디엔 고무, 폴리아미드, 폴리(에테르에테르케톤)(PEEK), 폴리(설폰)(PSU), 및 폴리(에테르설폰)(PES)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 경화되지 않은 접착 테이프의 단기 온도 저항이 35℃ 초과, 바람직하게 45℃ 초과, 더욱 바람직하게 50℃ 초과인 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 반응성 수지 중 하나 이상이 45℃ 이상의 연화 온도를 갖는 고형물이거나 25℃에서 20 Pa·s 이상, 바람직하게 50 Pa·s 이상, 보다 특히, 150 Pa·s 이상의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  11. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 에폭시 수지 중 하나 이상이 분자 당 평균 두 개 초과의 에폭사이드 기를 갖는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 강철(steel) 상에서의 경화되지 않은 감압 접착제의 박리 접착력(peel adhesion)이 1 N/cm 이상인 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 동적 전단 시험(dynamic shearing test)에 의해 측정하는 경우에, 강철 상에서의 결합 강도가 5 MPa 이상, 바람직하게 10 MPa 이상, 보다 특히 15 MPa 초과인 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리머가 폴리우레탄의 군으로부터 선택되며, 폴리우레탄이 반결정질이고, DSC 측정에서 5 J/g 이상, 바람직하게 25 J/g 이상 및 더욱 바람직하게 40 J/g의 용융 엔탈피에 해당하는 용융 피크 또는 결정화 피크를 갖는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 폴리머가 코팅 이후 및 사용 전에 화학적으로 가교되는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  16. 제15항에 있어서, 화학적 가교가 방사선 유도(radiation induction)로, 또는 임의적으로 < 10,000 g/mol의 몰 중량을 지닌 다작용성 알코올 또는 아민의 첨가와 함께, 가교제, 보다 특히 이소시아네이트, 알콕시실란 및 알킬 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 둘 이상의 반응성 기를 함유한 가교제의 첨가를 통해 일어나는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어(carrier) 없이 접착제 전사 테이프(adhesive transfer tape)로서 존재하는 것을 특징으로 하는 접착 테이프.
  18. 두 개의 기판의 영구 접합(permanent joining)을 위한 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 접착 테이프의 용도.
  19. 오일처리된 기판(oiled substrate)들의 접착 결합(adhesive bonding)을 위한 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 접착 테이프의 용도.
  20. 접착 테이프, 보다 특히, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 접착 테이프를 위한 용매-기반 감압 접착제를 제조하는 방법으로서,
    - 비수성 용매에, 바람직하게 상승된 온도에서 하나 이상의 폴리머를 용해시키는 단계;
    - 하나 이상의 반응성 수지를 첨가하는 단계;
    - 실온으로 냉각시키는 단계;
    - 효과적인 분산을 달성하기 위해 강력한 전단 가공(shearing)과 함께 경화제 및 임의적으로 가속화제를 첨가하는 단계; 및
    - 임의적인 첨가제, 레올로지 조절제(rheology modifier), 발포제, 충전제, 접착력 증진제(adhesion promoter)를 첨가하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 접착 테이프, 보다 특히 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 접착 테이프를 위한 무용매 감압 접착제를 제조하는 방법으로서,
    - 예를 들어, 특히, 압출기에서, 하나 이상의 폴리머를 용융시키는 단계;
    - 하나 이상의 반응성 수지를 계량 첨가하는 단계;
    - 용융물을 100℃ 미만, 보다 특히 80℃ 미만으로 냉각시키는 단계;
    - 경화제 및 임의적으로 가속화제를 계량 첨가하고 혼합하는 단계; 및
    - 예를 들어, 특히, 노즐 또는 캘린더 롤(calender roll)을 이용하여, 50 ㎛ 내지 3000 ㎛의 두께를 지닌 얇은 층을 압출하는 단계를 포함하는 방법.
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