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HINTERGRUND:
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffgegenstandes, auf
einen daraus gebildeten Verbundwerkstoffgegenstand und auf eine
Haftmittelzusammensetzung, die zur Bildung von solchen Verbundwerkstoffgegenständen nützlich ist.
Insbesondere umfaßt
das erfindungsgemäße Verfahren
das Bilden einer ungehärteten
Anordnung, enthaltend Substrate und ein homogenes Fluid, und dann
Aussetzen der Anordnung den Polymerisationsbedingungen. Die Verbundwerkstoffgegenstände werden durch
Binden von zwei oder mehreren Substraten zusammen mit einer eingeschobenen
polymeren Haftmittelzusammensetzung hergestellt. Die Verbundwerkstoffgegenstände weisen
wünschenswerterweise
gute Haftfestigkeit auf; das heißt, die polymere Haftmittelzusammensetzung
muß gut
an den Substraten haften und gegen Kräfte, die zur Abtrennung führen, resistent
sein. Besonders wünschenswert
sind Verbundwerkstoffgegenstände
mit guter Haftfestigkeit über
einen breiten Temperaturbereich.
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Einige
Verbundwerkstoffgegenstände
werden aus relativ dünnen,
flachen Schichten hergestellt; wobei solche Verbundwerkstoffgegenstände im allgemeinen
als Laminate bekannt sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung
von verschiedenen Typen von Verbundwerkstoffgegenständen nützlich,
einschließlich
Laminate, speziell flexible Laminate. Laminate werden verwendet,
um Verpackungen bereitzustellen, die leichtgewichtig und flexibel
sind. Typischerweise werden Laminate aus Kombinationen von verschiedenen
polymeren Filmen gebildet, einschließlich beispielsweise polymere
Substrate mit geringen Oberflächenenergien, durch
eine Bindungszusammensetzung an identische polymere Filme, an unterschiedliche
Filme und/oder an Metallfolien gebunden. Es ist wünschenswert,
die Bindungszusammensetzung bei einem niedrigen Auftragungsgewicht
zu verwenden, um das Gewicht des Laminats zu minimieren, um die
Flexibilität
zu erhalten und um die Kosten zu minimieren.
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Neue
Bindungsverfahren sind gewünscht,
die die Herstellung von Verbundwerkstoffgegenständen aus opaken Substraten
ermöglichen.
Mehrschichtige Verbundwerkstoffgegenstände sind ebenso gewünscht, die mit
einem einzelnen Härtungsschritt
gebildet werden können.
Ein Ansatz für
diese Ziele war die Bindung der Substrate mit einer Bindungszusammensetzung,
die als eine Flüssigkeit
aufgetragen wird und dann erhöhter Temperatur
oder Strahlung, wie beispielsweise ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung)
oder Elektronenstrahlstrahlung (e-Strahlstrahlung), ausgesetzt wird.
Jedoch erfordert die Härtung
mit UV-Strahlung oftmals die Verwendung von Photoinitiatoren, und
Photoinitiatoren oder die Fragmente von Photoinitiatoren, die aus
der Photolyse resultieren, sind im allgemeinen Materialien mit niedrigem
Molekulargewicht, die nachteilig die Eigenschaften des Verbundwerkstoffgegenstandes
beeinflussen. Die Zusammensetzungen, die durch Elektronenstrahlbestrahlung
härtbar
sind, erfordern im allgemeinen keine Photoinitiatoren.
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Durch
Strahlung gehärtete
Haftmittel sind durch US-Patent 5,747,551 offenbart worden. Jedoch
ist es bekannt, daß diese
Verbundwerkstoffgegenstände
bei erhöhter
Temperatur keine gute Haftfestigkeit aufweisen, während sie
bei Raumtemperatur oftmals gute Haftfestigkeit zeigen. Ein Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist, Verbundwerkstoffgegenstände mit
guter Haftfestigkeit bei einem breiten Temperaturbereich bereitzustellen.
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US-A-5
997 682 offenbart eine Haftmittelformulierung, die zum Härten fähig ist,
und die durch die Zugabe von Polyisocyanaten zu einem Gemisch aus
einem strahlungsempfindlichen Urethanacrylatoligomer, einem strahlungsempfindlichen
Verdünnungsmittel,
Hydroxy-enthaltenden Verbindungen und Isocyanat-enthaltenden Verbindungen
hergestellt wird.
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EP-A-0
263 686 offenbart ein Polymerisationsverfahren, umfassend zwei Monomere,
das durch die Glasübergangstemperatur
des Homopolymers, das aus diesen Monomeren allein hergestellt wird,
gekennzeichnet ist.
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EP-A-0
264 705 offenbart Polymerzusammensetzungen, enthaltend mindestens
zwei Epoxidharze mit einer Liste an zusätzlichen Inhaltsstoffen, die
in den Zusammensetzungen enthalten sein können.
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US-A-5
900 473 offenbart strahlungshärtbare
Haftkleber, umfassend das Reaktionsprodukt einer Mischung aus mindestens
zwei Hydroxypolyestern mit unterschiedlichen Glasübergangstemperaturen
mit mindestens einem Vorpolymer, funktionalisiert mit (Meth)acrylaten,
Isocyanaten und Gemischen davon.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG:
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Die
vorliegende Erfindung und ihre verschiedenen Aspekte werden in den
anhängenden
Ansprüchen dargelegt.
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In
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verbundwerkstoffgegenstand
bereitgestellt, umfassend ein erstes Substrat, eine polymere Haftmittelzusammensetzung,
welche mindestens zwei Glasübergangstemperaturen
zeigt, und mindestens ein nachfolgendes Substrat, wobei der Verbundwerkstoffgegenstand
durch ein Verfahren gebildet ist, welches
- (a)
das Aufbringen einer Schicht eines homogenen Fluids, welches mindestens
eine polymerisierbare Verbindung und mindestens ein Acrylpolymer
umfaßt,
auf das erste Substrat,
- (b) das Inkontaktbringen der Schicht mit dem nachfolgenden Substrat,
um eine ungehärtete
Anordnung zu bilden, und
- (d) das Aussetzen der ungehärteten
Anordnung mindestens einer Polymerisationsbedingung, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus erhöhter
Temperatur, Strahlung und Kombinationen davon,
umfaßt.
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In
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Bilden eines Verbundwerkstoffgegenstandes bereitgestellt, umfassend
- (a) das Aufbringen einer Schicht eines homogenen
Fluids, welches mindestens eine polymerisierbare Verbindung umfaßt, auf
zumindest ein erstes Substrat,
- (b) das Inkontaktbringen der Schicht mit dem zumindest einen
nachfolgenden Substrat, um eine ungehärtete Anordnung zu bilden,
und
- (d) das Aussetzen der ungehärteten
Anordnung mindestens einer Polymerisationsbedingung, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus erhöhter
Temperatur, Strahlung und Kombinationen davon,
wobei sich nach
dem Aussetzen der ungehärteten
Anordnung der Polymerisationsbedingung eine polymere Haftmittelzusammensetzung,
welche mindestens zwei Glasübergangstemperaturen
zeigt, gebildet hat, wobei das Gewicht der polymeren Haftmittelzusammensetzung
mindestens 10% des Gewichts der Schicht des Fluids in der ungehärteten Anordnung
ausmacht.
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In
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein homogenes
Fluid bereitgestellt, welches mindestens eine polymerisierbare Verbindung
umfaßt,
wobei das Fluid befähigt
ist, nach Aussetzen mindestens einer Polymerisationsbedingung, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus erhöhter
Temperatur, Strahlung und Kombinationen davon, eine polymere Haftmittelzusammensetzung,
welche mindestens zwei Glasübergangstemperaturen
zeigt, zu bilden.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Wie
hierin verwendet, ist unter „(Meth)acryl" Acryl oder Methacryl
zu verstehen, und unter „(Meth)acrylat" ist Acrylat oder
Methacrylat zu verstehen.
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Wie
hierin verwendet, ist die „Glasübergangstemperatur" oder „Tg" die Temperatur,
bei der sich eine polymere Substanze von einem glasartigen Zustand
zu einem kautschukartigen Zustand verändert, wie beispielsweise von
J.J. Aklonis und W.J. MacKnight in Introduction to Polymer Viscoelasticity,
zweite Auflage, veröffentlicht
von Wiley-Interscience, 1983, beschrieben. Wie hierin verwendet,
wird die Tg durch dynamische mechanisch Analyse („DMA") als ein Peak in
einem Diagramm von Verlustfaktor (ebenso tan(delta) oder tan(δ) oder tanδ bezeichnet)
gegen die Temperatur bestimmt. Die Diagramme von tan(delta) gegen
die Temperatur beziehen sich auf DMA, die bei einer einzigen Frequenz
durchgeführt
wird; wenn mehrere Peaks vorhanden sind, wird diese Tatsache trotz
der speziellen einzigen Frequenz, die für die Durchführung des
DMA-Tests verwendet wird, offensichtlich sein. Typische Fre quenzen,
die in den DMA-Tests verwendet werden, liegen zwischen 0,01 Hz und
10.000 Hz. Die hierin erläuterten
Tests wurden bei 1 Hz (1 Kreislauf/s) durchgeführt. Peaks in Diagrammen von
tan(delta) gegen die Temperatur werden hierin „Verlustfaktorpeaks" genannt. Die DMA kann
an einem reinen Polymer oder an einem Verbundwerkstoffgegenstand
durchgeführt
werden.
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Die
Praxis der vorliegenden Erfindung umfaßt die Verwendung eines homogenen
Fluids. Unter „Fluid" ist eine Flüssigkeit
mit einer Viskosität
von 10 Pa·s
(10.000 cP) oder weniger bei 60°C
zu verstehen, wie durch Standardverfahren gemessen, beispielsweise
unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters Model DVI mit einer
Spindel #25. Es wird angenommen, daß Flüssigkeiten mit einer Viskosität von 10
Pa·s
(10.000 cP) oder weniger bei niedrigeren Temperaturen (beispielsweise
20°C) noch
eine niedrigere Viskosität
bei 60°C
haben, als sie bei solch einer niedrigeren Temperatur bereits haben,
und so werden sie hierin als „Fluid" betrachtet. Typische
Fluide, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet
sind, weisen eine Viskosität von
0,1 bis 6 Pa·s
(100 bis 6.000 cP) bei 60°C
auf. Unter „homogen" ist hierin ein Fluid
zu verstehen, das bei der visuellen Inspektion scheinbar eine einheitliche
Lösung
ist; das homogene Fluid kann eine einheitliche Farbe haben oder
transparent sein, aber es wird frei von Schichten, Suspensionen
oder anderen sichtbaren Zeichen von Phasentrennung sein.
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Das
erfindungsgemäße homogene
Fluid enthält
eine oder mehrere polymerisierbare Verbindungen. Geeignete polymerisierbare
Verbindungen können
Monomere, Oligomere, Harze, Polymere oder Gemische davon sein. Monomere
sind polymerisierbare Verbindungen mit relativ niedrigem Molekulargewicht,
normalerweise 1.000 oder weniger. Oligomere sind lineare, verzweigte
oder sternstrukturierte Verbindungen mit 2 bis 10 Monomereinheiten;
Molekulargewichte von Oligomeren variieren gemäß dem Molekulargewicht der
Monomereinheiten, aber typischerweise weisen die Oligomere Molekulargewichte
(Mn, oder zahlenmittleres Molekulargewicht, wie durch Gelpermeationschromatographie
gemessen) von 10.000 oder weniger auf. Polymere sind lineare, verzweigte,
kammstrukturierte, sternstrukturierte oder vernetzte Verbindungen
mit 11 oder mehr Monomereinheiten, typischerweise mit einem Mn von
mehr als 10.000. Der Ausdruck „Harz" wird entweder für ein Polymer
oder ein Oligomer verwendet. Damit ein Oligomer, ein Harz oder ein
Polymer als polymerisierbare Verbindung fungieren kann, muß es während oder
nachdem es den Polymerisationsbedingungen ausgesetzt wird, zur weiteren
Polymerisation fähig
sein. Jedes Molekül
der geeigneten polymerisierbaren Verbindung kann eine oder mehrere
reaktive Gruppen haben, die an einer Polymerisationsreaktion teilnehmen
können.
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Bevorzugt
sind polymerisierbare Verbindungen mit niedriger Flüchtigkeit.
Im allgemeinen wird angenommen, daß Verbindungen mit relativ
hohen Siedepunkten niedrige Flüchtigkeit
aufweisen. Bevorzugt als polymerisierbare Verbindungen in der vorliegenden
Erfindung sind Verbindungen mit einem Siedepunkt von 60°C oder darüber; stärker bevorzugt
80°C oder
darüber;
noch stärker
bevorzugt 100°C
oder darüber
und am stärksten
bevorzugt 120°C
oder darüber.
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Eine
bevorzugte Klasse an Verbindungen, die zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung als polymerisierbare Verbindung geeignet sind, sind Acrylverbindungen,
die jegliche Verbindungen sind, die (Meth)acrylsäuregruppen enthalten. Geeignete
Acrylverbindungen umfassen beispielsweise (Meth)acrylsäure, Ester
von (Meth)acrylsäure,
Addukte von (Meth)acrylsäure
und/oder (Meth)acrylatester mit anderen funktionellen Verbindungen
und Gemische davon. Unter den Estern von (Meth)acrylsäure, die
zur Verwendung als polymerisierbare Verbindung geeignet sind, sind
beispielsweise Alkylester von (Meth)acrylsäure; Hydroxyl-enthaltende Ester
von (Meth)acrylsäure,
wie beispielsweise Hydroxyethyl(meth)acrylat; Ring-enthaltende Ester
von (Meth)acrylsäure,
wie beispielsweise Isobornyl(meth)acrylat; Ester von (Meth)acrylsäure, enthaltend andere
Gruppen, wie beispielsweise Ethylenoxid, Allylgruppen, Glycidylgruppen
und dergleichen; und Gemische davon.
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Unter
den Acrylverbindungen, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung
als polymerisierbare Verbindung geeignet sind, sind ebenso Acrylverbindungen,
die tertiäre
Alkylamidfunktionalität
aufweisen. Eine Gruppe von geeigneten Acrylverbindungen, die tertiäre Alkylamidfunktionalität aufweisen,
ist die Gruppe von substituierten (Meth)acrylamiden, die die folgende
Struktur aufweisen:
wo R
11 entweder
Wasserstoff oder Methyl ist, und R
1 ist,
wo R
2 bis
R
10 unabhängig voneinander Wasserstoff
oder organische Gruppen sind. Das Kohlenstoffatom von R
1,
das an den Amidstickstoff gebunden ist, ist ein tertiäres Alkylkohlenstoffatom,
so daß die
funktionelle Gruppe „tertiäre Akylamidfunktionalität" aufweist. Wenn irgendeines
von R
2 bis R
10 organische
Gruppen sind, können
sie unabhängig
Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Alkylaryl, ungesättigt und/oder substituiert
mit einer oder mehreren Halogen-, Amid-, Sulfon-, Carbonyl- oder
anderen Gruppen sein. Bevorzugte Acrylverbindungen, die tertiäre Alkylamidfunktionalität aufweisen,
sind 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Diaceton(meth)acrylamid, N-tert-Butyl(meth)acrylamid,
N-tert-Octyl(meth)acrylamid und Gemische davon; stärker bevorzugt
Diacetonacrylamid, N-tert-Butylacrylamid und Gemische davon.
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Außerdem sind
unter den Acrylverbindungen, die als polymerisierbare Verbindung
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, Ester
von (Meth)acrylsäure
oder andere substituierte Acrylsäureverbindungen
mit Polyolen, wie beispielsweise Ester von (Meth)acrylsäure mit
Polyolen, einschließlich
Ester von (Meth)acrylsäure
mit alkoxylierten Polyolen. Einige geeignete Ester von (Meth)acrylsäure mit
alkoxylierten Polyolen umfassen beispielsweise Ester von (Meth)acrylsäure mit
ethoxyliertem Pentaerythritol, propoxyliertem Pentaerythritol, ethoxyliertem
Trimethylolpropan, propoxyliertem Trimethylolpropan, ethoxylierten
Hexandiolen, propoxylierten Hexandiolen, ähnlichen Polyolen, in denen
einige Hydroxyle ethoxyliert sind und andere Hydroxyle propoxyliert
sind, und Gemische davon.
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Außerdem sind
in der Klasse von Acrylverbindungen, die zur Verwendung als polymerisierbare
Verbindungen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, Addukte von
jeder der obigen Acrylverbindungen mit anderen funktionellen Verbindungen,
wie beispielsweise Epoxyverbindungen, Isocyanate oder Phosphatverbindungen
enthalten. Beispiele von Addukten von Acrylverbindungen mit anderen
funktionellen Verbindungen, die als polymerisierbare Verbindung
geeignet sind, umfassen beispielsweise Epoxy(meth)acrylate, die
Addukte von Alkylisocyanaten mit Hydroxyalkyl(meth)acrylaten und
(Meth)acrylat-terminierten Phosphatestern. Einige Addukte, die dafür bekannt
sind, daß sie
als polymerisierbare Verbindung geeignet sind, sind beispielsweise EbecrylTM CL 1039, ein Urethanmonoacrylatmonomer,
geliefert von UCB Chemicals; und EbecrylTM 111,
ein Epoxymonoacrylatmonomer, geliefert von UCB Chemicals.
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Noch
eine andere Gruppe von Acrylverbindungen, die zur Verwendung in
der vorliegenden Erfindung als polymerisierbare Verbindungen geeignet
sind, sind Acryloligomere; das heißt, Oligomere, die vollständig oder
teilweise aus (Meth)acrylmonomeren hergestellt sind. Einige geeignete
Oligomere können
durch Umsetzen von einem oder mehreren Acrylmonomeren miteinander
unter Bildung eines Oligomers hergestellt werden. Andere geeignete
Acryloligomere können
durch Umsetzen von einem oder mehreren Acrylmonomeren mit anderen
Verbindungen unter Bildung von geeigneten Oligomeren hergestellt
werden. Wenn Oligomere verwendet werden, sind die bevorzugt, die
durch Umsetzung von einer oder mehreren von (Meth)acrylsäure, (Meth)acryloylhalogenid
und/oder (Meth)acrylatester mit einem oder mehreren von Hydroxy-enthaltenden
Alkydharzen, Polyesterkondensaten oder Polyetherkondensaten erhalten
werden, wie in US-Patentanmeldung Nummer 10135258 offenbart.
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Die
Verbindungen sind zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung aufgrund
ihrer chemischen Struktur trotz des Verfahrens zur Synthese oder
Herstellung geeignet. Folglich ist es selbstverständlich,
daß in den
Beschreibungen hierin der chemischen Verbindungen Worte wie „verestert" und „Addukte" und „ethoxyliert" verwendet werden,
um chemische Strukturen trotz des Herstellungsverfahrens dieser
Chemikalien zu beschreiben.
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Zusätzlich zu
(Meth)acrylatverbindungen sind andere polymerisierbare Verbindungen
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung als polymerisierbare
Verbindung geeignet. Geeignete Verbindungen umfassen beispielsweise
ethylenisch ungesättigte
Verbindungen, wie Vinylacetat, Derivate von Vinylacetat, substituierte Vinylacetatverbindungen,
Styrol, substituierte Styrole, wie alpha-Methylstyrol und Gemische
davon. Ebenso geeignet sind andere Verbindungen, die befähigt sind,
während
oder nach der Elektronenstrahlbestrahlung zu polymerisieren oder
zu copolymerisieren, wie beispielsweise Urethane, Epoxide, Anhydride,
Verbindungen, die zur Ringöffnungspolymerisation
fähig sind,
und Gemische davon.
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Eine
andere Gruppe von Verbindungen, die zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung als polymerisierbare Verbindungen geeignet sind, sind
Polymere, die befähigt
sind, weiter zu härten,
wenn sie Polymerisationsbedingungen ausgesetzt werden. Eine Gruppe
von diesen Polymeren hat eine oder zwei terminale ethylenisch ungesättigte Gruppen;
einige wasserunlösliche
Beispiel von solchen Polymeren werden in US-Patentanmeldung Nummer
09951924 offenbart.
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Jegliche
Gemische aus polymerisierbaren Verbindungen, die zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden ebenso als polymerisierbare
Verbindung geeignet sein. Bevorzugte polymerisierbare Verbindungen
sind Monomere, Oligomere und Gemische davon; stärker bevorzugt sind polymerisierbare
Verbindungen, die nur Monomere und Oligomere enthalten. Ebenso bevorzugt
sind polymerisierbare Verbindungen, die nur Acrylverbindungen enthalten.
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Das
erfindungsgemäße homogene
Fluid kann ebenso Verbindungen zusätzlich zu polymerisierbaren Verbindungen
enthalten. Beispiele von zusätzlichen
Verbindungen umfassen Polymere; Harze; Verdünnungsmittel; Lösungsmittel
und Additive, die den Fluß der
Zusammensetzung verbessern, die die Benetzung des Substrats durch
die Zusammensetzung unterstützen,
die Schaumbildung verringern oder die die Viskosität der Zusammensetzung
einstellen. Bevorzugt sind homogene Fluide, die wenig oder kein
Lösungsmittel
verwenden. Ebenso bevorzugt sind homogene Fluide mit hohem Feststoffgehalt.
Der Feststoffgehalt ist die Summe der Gewichte von allen polymerisierbaren
Verbindungen und allen festen Inhaltsstoffen, ausgedrückt als
Prozentsatz des Gesamtgewichts des homogenen Fluids. Feste Inhaltsstoffe
sind die, die in reiner Form bei 25°C fest sind. Der Feststoffgehalt
des homogenen Fluids beträgt
bevorzugt 50% oder mehr; stärker
bevorzugt 75% oder mehr; noch stärker
bevorzugt 95% oder mehr, und am stärksten bevorzugt 99% oder mehr.
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Eine
nützliche
Klasse von zusätzlichen
Verbindungen, die in dem homogenen Fluid von einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung enthalten sein können, sind Benetzungsmittel,
d. h. die, von denen angenommen wird, daß sie die Fähigkeit der Zusammensetzung,
das Substrat zu benetzen, verbessern; eine Klasse von Benetzungsmitteln
sind Polyether-modifizierte Polydimethylsiloxanverbindungen. Benetzungsmittel
werden, wenn sie verwendet werden, im allgemeinen bei Niveaus von
2 Gew.-% oder weniger verwendet, bezogen auf das Gewicht des homogenen
Fluids; bevorzugt sind Niveaus von 1% oder weniger. Wenn Benetzungsmittel
verwendet werden, werden sie im allgemeinen bei Niveaus von 0,01
Gew.-% oder mehr, bezogen auf das Gewicht des homogenen Fluids,
verwendet; bevorzugt sind Niveaus von 0,1% oder mehr.
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Eine
andere Klasse von zusätzlichen
Verbindungen, die in der Praxis der vorliegenden Erfindung enthalten
sein kann, ist die Klasse von Klebrigmachern, die in der US-Patentanmeldung 10135258
offenbart ist. Klebrig machende Harze sind Kolophoniumharze, hydrierte
Kolophoniumharze, Terpenharze, Ester davon, Polymere davon und Derivate
davon. In der vorliegenden Erfindung umfassen bevorzugte homogene
Fluide keine klebrig machenden Harze.
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Außerdem sind
Verbindungen, die in dem erfindungsgemäßen homogenen Fluid enthalten
sind, Acrylpolymere. Die Acrylpolymere können polymerisierbare Verbindungen
sein oder sie können
nicht-reaktiv sein, wenn sie den Polymerisationsbedingungen der
vorliegenden Erfindung ausgesetzt werden. Eine breite Vielzahl an
Acrylpolymerzusammensetzungen ist geeignet, so lange wie das Acrylpolymer
mit den anderen Inhaltsstoffen ausreichend verträglich ist, so daß die Kombination
von Inhaltstoffen ein homogenes Fluid bildet, und so lange wie der
entstandene Verbundwerkstoffgegenstand, nachdem er den Polymerisationsbedingungen
ausgesetzt wurde, zwei oder mehr Tg's aufweist. Die Polymere, die in der
vorliegenden Erfindung enthalten sind, sind Acrylpolymere (d. h.
Polymere, hergestellt aus Monomergemischen, die 50- bis 100gew.-%ige Acrylverbindungen
sind); stärker
bevorzugt Acrylpolymere aus Monomergemischen, die 90- bis 100%ige Acrylverbindungen
sind. Ebenso bevorzugt sind Acrylpolymere mit einem Mn von 50.000
oder mehr. Ein Acrylpolymer, das bekanntlich geeignet sein soll,
ist AcryloidTM B-67, erhältlich von Rohm and Haas Company.
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Die
Inhaltsstoffe des homogenen Fluids der vorliegenden Erfindung können mit
jedem Mittel kombiniert werden. Normalerweise werden die Inhaltsstoffe
in einem Behälter
unter Rühren
zusammengebracht. Bevorzugt werden die Inhaltsstoffe in einer solchen
Weise kombiniert, daß eine
einheitliche Lösung
hergestellt wird. Die Inhaltsstoffe können erhitzt werden, um das
Herstellungsverfahren eines homogenen Fluids zu verbessern oder
zu beschleunigen. Es wird in Betracht gezogen, daß die Inhaltsstoffe
ausgewählt
werden und die Temperatur zum Kombinieren der Inhaltsstoffe so ausgewählt wird,
daß jegliches
Stattfinden der Polymerisation in dem homogenen Fluid während des
Kombinierend der Inhaltsstoffe minimiert oder verhindert wird; nach dem
Kombinieren der Inhaltsstoffe mit oder ohne Erhitzen wird die Kombination
der Inhaltsstoffe noch ein homogenes Fluid sein. Wenn typischerweise
die Inhaltstoffe erhitzt werden, um das Mischen zu verbessern, werden
Temperaturen von 60°C
oder weniger verwendet.
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In
dem erfindungsgemäßen homogenen
Fluid beträgt
eine bevorzugte Menge einer polymerisierbaren Verbindung 50 Gew.-%
oder mehr, bezogen auf das Gewicht des homogenen Fluids; stärker bevorzugt
65% oder mehr; noch stärker
bevorzugt 75 oder mehr. Ebenso geeignet sind Mengen der polymerisierbaren
Verbindung, die 100 Gew.-% oder weniger, bezogen auf das Gewicht
des homogenen Fluids; bevorzugt 90% oder weniger; stärker bevorzugt
85% oder weniger betragen.
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung wird das homogene Fluid auf
ein Substrat aufgetragen. Die Auftragung kann durch jedes Mittel
durchgeführt
werden, einschließlich
beispielsweise manuelles oder mechanisches Ausbreiten. Geeignete
Auftragungsverfahren umfassen beispielsweise Walzenstreichen, Stabbeschichten, Tiefdruck,
Meyer-Bar und dergleichen. Das homogene Fluid kann bei Raumtemperatur
(20 bis 25°C)
aufgetragen werden, oder es kann heiß aufgetragen werden (d. h.
bei einer Temperatur über
Raumtemperatur); typischerweise wird die Heißauftragung durchgeführt, wenn
es gewünscht
ist, die Viskosität
des homogenen Fluids zu verringern, um den Vorgang des Auftragungsverfahrens
zu verbessern. Wenn die Heißauftragung
verwendet wird, wird die so Temperatur gewählt, daß die Polymerisation währen der
Auftragung des homogenen Fluids verhindert oder minimiert wird;
wenn die Heißauftragung
durchgeführt
wird, wird sie im allgemeinen bei 70°C oder niedriger durchgeführt. Das
aufgetragene homogene Fluid kann eine kontinuierliche oder diskontinuierliche
Schicht bilden. Die Dicke der aufgetragenen Schicht des homogenen
Fluids kann einheitlich sein oder kann variieren. Die Menge des
homogenen Fluids, das auf das Substrat aufgetragen wird, wird von
den Substraten und von der Verwendung abhängen, auf die der Verbundwerkstoffgegenstand
gegeben wird. In einigen Ausführungsformen
beträgt
eine bevorzugte Menge an aufgetragenem homogenem Fluid mindestens
0,32 g/m2 (0,2 lb/Ries); stärker bevorzugt
mindestens 1,1 g/m2 (0,7 lb/Ries); noch
stärker
bevorzugt mindestens 1,5 g/m2 (0,9 lb/Ries).
Ebenso beträgt
in einigen Ausführungsformen
eine bevorzugte Menge an aufgetragenem homogenem Fluid 4,5 g/m2 (3 lb/Ries) oder weniger; stärker bevorzugt
2,1 g/m2 (1,3 lb/Ries) oder weniger, und
noch stärker
bevorzugt 1,8 g/m2 (1,1 lb/Ries) oder weniger.
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Der
Fachmann wird erkennen, daß die
am stärksten
gewünschte
Viskosität
für das
homogene Fluid von der Wahl des Beschichtungsverfahrens abhängen wird.
Zur Verwendung mit einer Walzenstreichmaschine beträgt die bevorzugte
Viskosität
1,0 bis 5,0 Pa·s
(1.000 bis 5.000 cP).
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung wird das homogene Fluid, nachdem
es auf ein erstes Substrat aufgetragen wird, mit einem nachfolgenden
Substrat kontaktiert, um eine ungehärtete Anordnung zu bilden, die
gegebenenfalls Druckausübung
unterzogen wird, wie durch deren Führen zwischen Walzen, um den
erhöhten
Kontakt der Substrate mit dem homogenen Fluid zu bewirken. In einer
anderen Ausführungsform
kann das homogene Fluid gleichzeitig oder nacheinander auf zwei
Oberflächen
eines ersten Substrats aufgetragen werden, deren beschichtete Oberflächen dann gleichzeitig
oder nacheinander mit zwei nachfolgenden Substraten verbunden werden,
die dieselben oder unterschiedlich in bezug auf das erste Substrat
und aufeinander sein können.
Es wird außerdem
in Betracht gezogen, daß der
Verbundwerkstoffgegenstand nachfolgend an ein oder mehrere andere
Substrate unter Verwendung desselben oder unterschiedlichen Haftmittels
oder nach dem hierin beschriebenen Verfahren gebunden werden kann.
Es wird ebenso in Betracht gezogen, daß eine breite Vielzahl an Anordnungen
von Substraten und polymeren Haftmittelschichten verwendet werden
kann, um den Verbundwerkstoffgegenstand zu bilden. Beispielsweise
können
mehrere Substrate mit mehreren Schichten des Haftmittels, wie beispielsweise
in mehrschichtigen Laminaten, abgewechselt werden. Für ein anderes
Beispiel können
in einigen Ausführungsformen
Schichten aus homogenem Fluid, jeweils auf ihr eigenes Substrat
aufgetragen, zusammengebracht werden.
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Die
Substrate, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren gebunden werden
sollen, können
dieselben oder unterschiedlich sein, und umfassen beispielsweise
Metall, Holz, Papier, Elastomere, gewebte und nicht-gewebte Gewebe
und Kunststoffe, die glatte oder texturierte Oberflächen haben
können,
und werden in Form von Rollen, Blättern, Filmen, Folien usw.
bereitgestellt. Geeignete Substrate umfassen beispielsweise Sperrholz,
Papier, imprägniertes
Papier, Polystyrolschaum, Polyesterfilm, Polyestergewebe, Aluminium,
Stahl, Polyvinylchlorid, natürlichen
und synthetischen Kautschuk, Polymermischungen und Konstruktionskunststoffe.
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In
einigen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind die Substrate, die gebunden werden, relativ
dünn und
flach, und in einigen Fällen
wird der Verbundwerkstoffgegenstand Laminat oder laminierte Struktur
genannt. Einige flache Substrate, die dafür bekannt sind, daß sie für die Praxis
der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen beispielsweise
unbehandelte Polyethylenterephthalatfilme (PET-Filme), PET-Filme,
behandelt durch Koronaentladung, PET-Filme mit chemisch behandelter
Oberfläche,
Polyethylenfilme, einschließlich
Polyethylenfilme mit niedriger Dichte und metallisierte Polymerfilme.
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Photoinitiatoren
sind Verbindungen, die nicht an der Polymerisation beteiligt sind,
aber die einen oder mehrere Radikale bilden, wenn sie Strahlung
ausgesetzt wer den. Im allgemeinen werden die Photoinitiatoren in
den Zusammensetzungen, die durch Elektronenstrahlbestrahlung gehärtet werden,
nicht benötigt.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung können Photoinitiatoren in das
homogene Fluid der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein. Jedoch
enthalten bevorzugte homogene Fluide Mengen an Photoinitiator, die
so gering sind, daß sie
unwirksam sind; das heißt,
jeder vorliegende Photoinitiator wird so verdünnt, daß er keine spürbare Wirkung
auf den gehärteten
Verbundwerkstoffgegenstand hat; stärker bevorzugt sind homogene
Fluide, die keinen Photoinitiator enthalten.
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung wird die ungehärtete Anordnung
einer oder mehreren Polymerisationsbedingungen unterzogen. In einigen
Ausführungsformen
verursachen diese Bedingungen die Härtung eines Teils oder des
gesamten homogenen Fluids (d. h., chemische Reaktion, um ein Polymer
zu werden). Das geeignete minimale Ausmaß der Polymerisationsbedingungen
ist ein Ausmaß,
das ausreichend ist, um eine Bindungsfestigkeit zu erzeugen, die
nützlich
ist, und die Menge an nicht-polymerisiertem
Material auf akzeptable Niveaus zu verringern. Ein Maß für das Ausmaßt der Polymerisation
ist die Umwandlung von Monomer zu Polymer, hierin als das Gewicht
von Monomer in dem homogenen Fluid definiert, das chemisch an eine
polymere Spezies oder ein Substrat in dem Verbundwerkstoffgegenstand
gebunden ist, als Prozentsatz des Gewichts an Monomer in dem homogenen
Fluid. Das bevorzugte Ausmaß der
Polymerisation beträgt
10% oder mehr; stärker
bevorzugt 50% oder mehr; noch stärker
bevorzugt 75% oder mehr; noch stärker
bevorzugt 90% oder mehr; und am stärksten bevorzugt 95% oder mehr.
Die bevorzugten Polymerisationsbedingungen sind erhöhte Temperatur,
ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung),
Elektronenstrahlstrahlung und Gemische davon sein.
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Wenn
erhöhte
Temperatur als gesamtes oder als Teil der Polymerisationsbedingung
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sind geeignete Temperaturen
70°C oder
höher;
bevorzugt 80°C
oder höher.
Ebenso bevorzugt sind Temperaturen, die niedrig genug sind, um jeglichen
wesentlichen Abbau des Verbundwerkstoffgegenstandes zu vermeiden;
bevorzugt 200°C
oder niedriger; stärker
bevorzugt 150°C
oder niedriger; noch stärker
bevorzugt 100°C
oder niedriger. Die erhöhte
Temperatur wird für
eine ausreichende Dauer gehalten, um die gewünschten Eigenschaften des Verbundwerkstoffgegenstandes
zu erreichen; die Dauer der erhöhten Temperatur
wird im allgemeinen kürzer
sein, wenn höhere
Temperaturen verwendet werden. Bevorzugte Zeiten sind 5 Minuten
oder länger;
stärker
bevorzugt 30 Minuten oder länger;
noch stärker
bevorzugt 1 Stunde oder länger.
Geeignete Zeiten sind ebenso 2 Tage oder weniger; bevorzugt 1 Tag
oder weniger; stärker
bevorzugt 10 Stunden oder weniger. Es wird angenommen, daß eine Kombination
der Temperatur und Dauer geeignet ist, beispielsweise 80°C für 6 Stunden.
Wenn erhöhte
Temperatur verwendet wird, wird ein Wärmeinitiator (d. h. eine Verbindung,
die, wenn erhitzt, eine oder mehrere Komponenten bildet, die die
Polymerisation initiieren können)
im allgemeinen in das homogene Fluid einbezogen. Geeignete Initiatoren
umfassen beispielsweise 2,2'-Azobis-(2-methylbutyronitril).
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Wenn
die UV-Strahlung als gesamtes oder als Teil der Polymerisationsbedingung
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Photoinitiator
im allgemeinen in das homogene Fluid einbezogen. Es wird angenommen,
daß ein
Photoinitiator geeignet ist, beispielsweise 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-on,
erhältlich
als DarocureTM 1173 von Ciba Specialty Chemicals
Inc. Ein bevorzugter Dosierungsbereich der UV-Strahlung beträgt 50 bis
5.000 mJ/cm2; stärker bevorzugt 200 bis 2.000
mJ/cm2.
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Wenn
Elektronenstrahlstrahlung als gesamtes oder als Teil der Polymerisationsbedingungen
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird die Dosis der Strahlung
in SI-Einheiten gemessen, genannt „Gray", abgekürzt Gy, äquivalent zu 1 Joule an Energie
pro Kilogramm bestrahltem Material, wie in „An Introduction to Radiation
Units and Measurement," von
H.C. Biggin, in Irradiation Effects on Polymers, herausgegeben von DW
Clegg et al., Elsevier, 1991 beschrieben. Eintausend Gray-Einheiten ist ein
Kilogray oder kGy. Eine andere Dosierungseinheit ist Rad, äquivalent
zu 100 erg/Gramm; 1 Gy = 100 Rad. In einigen Ausführungsformen
sind 5 kGy, (0,5 Megarad, abgekürzt
Mrad) oder mehr geeignet; bevorzugt 10 kGy (1 Mrad) oder mehr; stärker bevorzugt
20 kGy (2 Mrad) oder mehr. Höhere
Energieniveaus können
verwendet werden, aber sie fügen
Extraausgaben hinzu und verlangsamen die Geschwindigkeit der Produktion
von gebundenen Verbundstoffen. In einigen Ausfüh rungsformen sind 200 kGy (20
Mrad) oder weniger geeignet; bevorzugt 100 kGy (10 Mrad) oder weniger;
stärker
bevorzugt 50 kGy (5 Mrad) oder weniger.
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In
der Praxis der Erfindung ist die am stärksten bevorzugte Polymerisationsbedingung
die Elektronenstrahlstrahlung, erhöhte Temperatur und Kombinationen
davon; noch stärker
bevorzugt ist die Elektronenstrahlstrahlung. Es wird in Betracht
gezogen, daß,
wenn Elektronenstrahlstrahlung als die Polymerisationsbedingung
verwendet wird, die Materialien aufgrund der Heißauftragung des homogenen Fluids,
der exothermen chemischen Reaktionen während der Härtung, der Umwandlung der Strahlung
zu Wärme
und/oder anderen Ursachen wärmer
als Raumtemperatur werden.
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Während die
vorliegende Erfindung auf keinen speziellen Mechanismus oder chemische
Reaktion beschränkt
ist, wird in Betracht gezogen, daß bei der Aussetzung der Polymerisationbedingung
die polymerisierbaren Verbindungen in dem homogenen Fluid polymerisieren
werden. Die polymerisierbaren Verbindungen können monofunktionell, multifunktionell
oder Gemische davon sein, so daß die
gebildeten Polymere linear, verzweigt, kammstrukturiert, sternstrukturiert
und/oder vernetzt sind. All diese Typen von Polymeren werden für die Verwendung
in der Praxis der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen. Wie
hierin verwendet, bezieht sich „Polymerisation" auf die chemische
Reaktion von Monomermolekülen
unter Bildung von Polymeren; wenn multifunktionelle Monomere einbezogen
sind, kann das Polymerisationsverfahren ebenso als „Vernetzung" bezeichnet werden.
Die Polymerisation mit oder ohne Vernetzung wird oftmals als „Härten" bezeichnet. In der
Praxis der vorliegenden Erfindung wird in Betracht gezogen, daß das homogene
Fluid bei der Aussetzung den Polymerisationsbedingungen Polymerisation,
Härtung
und/oder Vernetzung unterliegen kann.
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung weist die polymere Haftmittelzusammensetzung,
die in dem Verbundwerkstoffgegenstand nach der Aussetzung den Polymerisationsbedingungen
vorliegt, zwei oder mehrere Glasübergangstemperaturen
auf. Ein Verfahren zur Bestimmung dieses Ergebnisses ist, den Verbundwerkstoffgegenstand
auseinanderzunehmen, so daß DMA
auf einer reinen oder nahezu reinen Pro be der polymeren Haftmittelzusammensetzung
durchgeführt
werden kann. Alternativ kann der DMA-Test an dem Verbundwerkstoffgegenstand
durchgeführt
werden. Wenn der Verbundwerkstoffgegenstand getestet wird, wenn jedes
der Substrate polymer ist, können
Verlustfaktorpeaks für
die Polymersubstrate ebenso detektiert werden; unter Verwendung
allgemein bekannter Verfahren zum Analysieren der DMA-Ergebnisse werden
diese Peaks ignoriert, und die restlichen Peaks liegen aufgrund
der Tg's der polymeren
Haftmittelzusammensetzung vor.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf keine spezielle Theorie, Modell oder
Mechanismus beschränkt.
Jedoch ist beobachtet worden, daß typische polymere Haftmittelzusammensetzungen,
die vor der vorliegenden Erfindung in Gebrauch waren, eine einzelne
Tg hatten, und daß diese
polymeren Haftmittelzusammensetzungen die besten Ergebnisse in dem
Haftungstest bei Temperaturen bei oder nahe der Tg zeigten. Es wird
angenommen, daß einige
Typen von Haftungstests die besten Ergebnisse zeigen, wenn die polymere
Haftmittelzusammensetzung fähig
ist, mechanische Energie zu absorbieren und diese als Wärme abzuleiten,
und diese Fähigkeit
ist im allgemeinen die Höchste
unter den Bedingungen, die den Verlustfaktor der polymeren Haftmittelzusammensetzung
maximieren. Kürzlich
hat der betreffende Erfinder beobachtet, daß eine polymere Haftmittelzusammensetzung
mit mehreren Verlustfaktorpeaks gute Ergebnisse in den Haftungstests über einen breiten
Temperaturbereich zeigte.
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung zeigen bevorzugte polymere
Haftmittelzusammensetzungen mindestens zwei deutlich identifizierbare
Peaks in der Kurve von Verlustfaktor gegen die Temperatur. Diese zwei
Peaks entsprechen den zwei Glasübergangstemperaturen.
Bevorzugt wird es zwei Peaks geben, die durch 10°C oder mehr getrennt sind; wenn
andere Peaks vorliegen, können
die anderen Peaks zwischen diesen zwei Peaks liegen oder nicht.
Stärker
bevorzugt wird es zwei Peaks geben, die durch 20°C oder mehr getrennt sind; wenn
andere Peaks vorliegen, können
die anderen Peaks zwischen diesen zwei Peaks liegen oder nicht.
Es wird in Betracht gezogen, daß ein
oder mehrere der Verlustfaktorpeaks auf einer geneigten Grundlinie vorliegen
kann/können
oder eine Schulter auf einem anderen Peak sein kann/können; jeder
Peak bildet eine separate Tg in der Praxis der vorliegenden Erfindung,
so lange wie er als ein Peak deutlich identifizierbar ist. Verfahren
zum Iden tifizieren von Peaks sind allgemein bekannt, wie beispielsweise
von P.R. Bevington und D.K. Robinson in Data Reduction and Error
Analysis for the Physical Sciences, zweite Auflage, veröffentlicht von
McGraw-Hill, 1992, gelehrt.
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In
der Praxis der vorliegenden Erfindung werden die bevorzugte Tg-Werte
der polymeren Haftmittelzusammensetzung manchmal von der beabsichtigten
Verwendungstemperatur oder Tests des Verbundwerkstoffgegenstandes
abhängen.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen
liegt eine Tg in dem Bereich von 20°C bis 50°C vor; in diesen Ausführungsformen
kann können
die andere Tg oder Tg's
in demselben Bereich oder außerhalb
davon liegen. Ebenso bevorzugt sind polymere Haftmittelzusammensetzungen
mit einer Tg in dem Bereich von 51°C bis 75°C, wobei die andere(n) Tg oder
Tg's entweder in
demselben Bereich oder außerhalb
davon liegt/liegen. Ebenso weisen einige bevorzugte Ausführungsformen
eine Tg in dem Bereich von –10°C bis 19°C auf, wobei
die andere(n) Tg oder Tg's
entweder in demselben Bereich oder außerhalb davon liegt/liegen.
Beispielsweise wird eine bevorzugte Ausführungsform eine Tg in dem Bereich
von 20°C
bis 50°C und
eine zweite Tg in dem Bereich von 51°C bis 75°C aufweisen. Ebenso wird eine
andere bevorzugte Ausführungsform
eine Tg in dem Bereich 20°C
bis 50°C
und eine zweite Tg in dem Bereich von –10°C bis 19°C aufweisen.
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Während die
vorliegende Erfindung auf keinen speziellen Mechanismus oder auf
eine spezielle räumliche
Anordnung der Spezies innerhalb der polymeren Haftmittelzusammensetzung
beschränkt
ist, wird angenommen, daß die
mehreren Tg's aufgrund
von etwas Phasentrennung des Polymers auftreten, wobei jede Phase
ihre eigene charakteristische Tg manifestiert. In einigen Situationen
ist es in der Technik bekannt, daß die Phasentrennung eines
Gemisches mit zwei oder mehr Komponenten durch die Zugabe von einer
oder mehreren verträglich
machenden Verbindungen inhibiert oder unterdrückt werden kann. Typischerweise
ist eine verträglich
machende Verbindung amphiphil; das heißt, ihr Molekül weist
mindestens zwei unterschiedliche Teile auf, wobei ein Teil mit einer
Komponente verträglich
ist und ein anderer Teil mit einer anderen Komponente verträglich ist.
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Verträglich machende
Verbindungen umfassen beispielsweise oberflächenaktive Mittel, polymerisierbare
oberflächenaktive
Mittel, Polymere von amphiphilen Verbindungen, Blockcopolymere,
einschließlich
Diblock-, Triblock- und Kammcopolymere, und Gemische davon. Eine
Klasse von verträglich
machenden Verbindungen sind Fettacrylate, die Acrylverbindungen
sind, wie oben definiert, die ebenso eine Kohlenwasserstoffkette
mit mindestens 6 Kohlenstoffen enthalten; die Kohlenwasserstoffkette
kann an die (Meth)acrylgruppe durch eine Esterverknüpfung, Urethanverknüpfung, Etherverknüpfung, andere
Verknüpfungen
oder Kombinationen davon gebunden sein; die verträglich machende
Verbindung kann eine komplexe Struktur mit anderen Substituenten
und/oder funktionelle Gruppen aufweisen. Verträglich machende Verbindungen
umfassen beispielsweise Alkylester von (Meth)acrylsäure mit
Alkylgruppen von mindestens 6 Kohlenstoffatomen, substituierte Alkylester
von (Meth)acrylsäure,
acrylierte Fettester, acrylierte Fettmethylester, und Gemische davon.
Einige Beispiele von verträglich
machenden Verbindungen umfassen Alkylmethacrylate mit Alkylgruppen
mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen, acrylierte Ölsäuremethylester und Gemische
davon. In einigen Fällen
ist es bekannt, daß die
Zugabe einer verträglich
machenden Verbindung die Bildung von mehreren Tg's in der polymeren Haftmittelzusammensetzung
verhindern wird. In der Praxis der vorliegenden Erfindung ist es
bevorzugt, wenig oder keine verträglich machende Verbindung in
das homogene Fluid aufzunehmen; das heißt, es ist bevorzugt, 0,2 Gew.-%
oder weniger einer verträglich
machenden Verbindung zu haben, bezogen auf das Gewicht des homogenen
Fluids; stärker
bevorzugt ist die Abwesenheit der verträglich machenden Verbindung.
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Es
ist selbstverständlich,
daß für die Zwecke
der vorliegenden Beschreibung und Ansprüche der Bereich und die hierin
zitierten Verhältnisgrenzen
kombiniert werden können.
Wenn beispielsweise Bereiche von 60 bis 120 und 80 bis 110 für einen
speziellen Parameter zitiert werden, ist es selbstverständlich,
daß die
Bereiche von 60 bis 110 und 80 bis 120 ebenso in Betracht gezogen
werden. Es ist ebenso selbstverständlich, daß die Grenzen, die separat
zitiert werden, in allen Kombinationen zu Bereichen kombiniert werden
können; wenn
beispielsweise untere Grenzen von 1 und 2 für einen Parameter zitiert werden,
und wenn obere Grenzen von 10 und 9 für denselben Parameter zitiert
werden, dann werden alle der folgenden Bereiche für die Praxis der
vorliegenden Erfindung geeignet sein: 1 bis 10, 1 bis 9, 2 bis 10
und 2 bis 9.
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In
den nachstehenden Beispielen wurden die folgenden Materialien, wie
erhalten, ohne weitere Reinigung verwendet:
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BEISPIELE
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Vergleichsbeispiel C1:
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7,5
g EbecrylTM 230, 2,7 g EbecrylTM CL-1039,
2,7 g SR-495, 0,6 g CD-501 wurden in einen kleinen Reaktor gegeben
und mechanisch gerührt,
während
die Temperatur auf 60°C
erhöht
wurde. 16,5 g ForalTM NC wurden zugegeben,
während
das Rühren
fortgesetzt wurde. Das Gemisch wurde für eine Stunde bei 60°C gerührt, wodurch
eine klare Lösung
hergestellt wurde. Die Viskosität
bei 60°C
betrug 2,7 Pa·s
(2.700 cP). Das Gemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und
ohne weitere Modifikation verwendet.
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Vergleichsbeispiel C2:
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6
g EbecrylTM 230, 6 g EbecrylTM CL-1039
und 0,6 g CD-501 wurden in einen kleinen Reaktor gegeben und mechanisch
gerührt,
während
die Temperatur auf 60°C
erhöht
wurde. 17,4 g ForalTM NC wurden zugegeben,
während
das Rühren
fortgesetzt wurde. Das Gemisch wurde für eine Stunde bei 60°C gerührt, wodurch eine
klare Lösung
hergestellt wurde. Die Viskosität
bei 60°C
betrug 2,3 Pa·s
(2.300 cP). Das Gemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und
ohne weitere Modifikation verwendet.
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Beispiel 3:
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12
g EbecrylTM CL-1039 und 6 g EbecrylTM 111 wurden in einen kleinen Reaktor gegeben
und mechanisch gerührt,
während
die Temperatur auf 60°C
erhöht
wurde. 4,5 g Diacetonacrylamid und 1,5 g t-Butylacrylamid wurden
zugegeben, während
das Rühren
fortgesetzt wurde. Nachdem die Auflösung beendet war, wurden 6
g AcryloidTM B-67 unter Rühren zugegeben.
Das Gemisch wurde für
eine Stunde bei 60°C
gerührt,
wodurch eine klare Lösung
hergestellt wurde. Nach dem Abkühlen
auf Raumtemperatur wies die Lösung
eine Viskosität
von 1,15 Pa·s
(1150 cP) auf und wurde ohne weitere Modifikation verwendet.
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Beispiel 4:
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9
g EbecrylTM CL-1039 und 9 g EbecrylTM 111 wurden in einen kleinen Reaktor gegeben
und mechanisch gerührt,
während
die Temperatur auf 60°C
erhöht
wurde. 4,5 g Diacetonacrylamid und 1,5 g t-Butylacrylamid wurden
zugegeben, während
das Rühren
fortgesetzt wurde. Nachdem die Auflösung beendet war, wurden 6
g AcryloidTM B-67 unter Rühren zugegeben.
Das Gemisch wurde für
eine Stunde bei 60°C
gerührt,
wodurch eine klare Lösung
hergestellt wurde. Nach dem Abkühlen
auf Raumtemperatur wies die Lösung
eine Viskosität
von 1,19 Pa·s
(1190 cP) auf und wurde ohne weitere Modifikation verwendet.
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Beispiel 5:
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9
g EbecrylTM CL-1039, 10,5 g EbecrylTM 111 und 7,5 g EbecrylTM 230
wurden in einen kleinen Reaktor gegeben und mechanisch gerührt, während die
Temperatur auf 60°C
erhöht
wurde. 7,5 g AcryloidTM B-67 wurden unter
Rühren
zugegeben. Das Gemisch wurde für
eine Stunde bei 60°C
gerührt,
wodurch eine klare Lösung
her gestellt wurde. Das Gemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und
ohne weitere Modifikation verwendet.
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Vergleichsbeispiel C6:
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9
g EbecrylTM CL-1039 und 7,5 g AOME wurden
in einen kleinen Reaktor gegeben und mechanisch gerührt, während die
Temperatur auf 60°C
erhöht
wurde. 4,5 g Diacetonacrylamid und 1,5 g t-Butylacrylamid wurden
zugegeben, während
das Rühren
fortgesetzt wurde. Nachdem die Auflösung beendet war, wurden 7,5 g
AcryloidTM B-67 unter Rühren zugegeben. Das Gemisch
wurde für
eine Stunde bei 60°C
gerührt,
wodurch eine klare Lösung
hergestellt wurde. Das Gemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und
ohne weitere Modifikation verwendet.
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Beispiel 7:
-
Die
Haftmittel aus den Beispielen 1 bis 6 wurden auf eine Dicke von
0,2 mm (0,008 Inch) auf 0,05 mm (0,002 Inch) dickes PET beschichtet,
dann mit einer zweiten Schicht aus 0,05 mm (0,002 Inch) dickem PET bedeckt.
Die Beschichtung wurde bei den Temperaturen durchgeführt, die
in der Tabelle nachstehend gezeigt sind. Das resultierende Laminat
wurde der Elektronenstrahlstrahlung bei einer Spannung von 175 kV
bei einer Dosis von 30 kGy (3 Mrad) auf jeder Seite ausgesetzt.
(Es wird angenommen, daß die
Dämpfung
des 175-kV-Elektronenstrahls durch eine Probe dieser Dicke so ist,
daß das
Aussetzen von jeder Seite unter diesen Bedingungen zu einer einheitlichen
Dosis von 30 kGy (3 Mrad) durch das Volumen des Haftmittels führt).
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10
mm × 20
mm Proben wurden aus den resultierenden gehärteten Laminaten geschnitten
und in eine Einzelkonsolen-Proben-Einspannvorrichtung auf einem
dynamischen mechanischen Analysator geklemmt. Die dynamisch mechanische
Analyse wurde bei 1 Hz über
dem Temperaturbereich von –50
bis +120°C
durchgeführt,
und Peaks in der tan-delta-Kurve wurden als Glasübergangstemperatur(en) genommen.
Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:
-
Beispiel 8:
-
Die
Haftmittel aus den Beispielen 1 bis 6 wurden kontinuierlich auf
ein Beschichtungsgewicht von 1,8 g/m
2 (1,2
lb/Ries) auf 92 Gauge unbehandeltes PET beschichtet. Nach der Beschichtung
wurde ein 0,05 mm (0,002 Inch) Film von Korona-behandeltem Dichtungsmittelfilm auf
das flüssige
Haftmittel laminiert. Das resultierende Laminat wurde durch den
Dichtungsmittelfilm der Elektronenstrahlstrahlung bei einer Spannung
von 175 kV bei einer Dosis von 30 kGy (3 Mrad) unterzogen. Die Winkelschälhaftung
wurde auf einer Instron Universal Testmaschine Model TM an (25,4
mm) (1 Inch) breiten Streifen bei einer Kreuzkopfgeschwindigkeit
von 4,2 mm/s (10 Inch pro Minute) bei sowohl 20°C als auch 60°C bewertet.
Die Ergebnisse in Gramm an Kraft werden in der folgenden Tabelle
zusammengefaßt:
-
Die
Vergleichsbeispiele C1 und C2 veranschaulichen einzelne Tg-Formulierungen,
die bei Raumtemperatur eine gewisse Leistung zeigen, aber die der
erhöhten
Temperatur nicht standhalten. Die Beispiele 3, 4 und 5 zeigen Formulierungen,
die doppelte Tg's
und gute Leistung bei zwei unterschiedlichen Temperaturen zeigen.
Das Vergleichsbeispiel C6 zeigt eine Formulierung ähnlich 3,
4 und 5, aber die eine schlechte Monomerwahl aufgrund des Einschlusses
von AOME besitzt, so daß keine
Phasentrennung auftritt. Wie die Beispiele 1 und 2 wird nur eine
Tg bemerkt und die Leistung war bei beiden Testtemperaturen mittelmäßig.
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Beispiel 9:
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3
Gew.-% DarocureTM 1173 wurde zu dem Haftmittel
von Beispiel 3 zugegeben. Das resultierende Haftmittel wird kontinuierlich
auf ein Beschichtungsgewicht von 1,8 g/m2 (1,2
lb/Ries) auf 92 Gauge unbehandeltes PET beschichtet. Ein 0,05 mm
(0,002 Inch) Film von Korona-behandeltem Dichtungsmittelfilm wurde dann
auf das flüssige
Haftmittel laminiert. Das resultierende Laminat wurde dem UV-Licht
bei einer Dosis von 500 mJ/cm2 ausgesetzt
und zeigt Winkelschälhaftung
von mehr 300 g/25,4 mm (300 g/Inch) bei sowohl 25°C als auch
60°C. Dieses
Beispiel zeigt die Verwendung einer alternativen Strahlungsquelle
zum Härten.
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Beispiel 10:
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3
Gew.-% 2,2'-Azobis-(2-methylbutyronitril)
wurden zu dem Haftmittel von Beispiel 3 zugegeben. Das resultierende
Haftmittel wurde kontinuierlich auf ein Beschichtungsgewicht von
1,8 g/m2 (1,2 lb/Ries) auf 92 Gauge unbehandeltes
PET beschichtet. Ein 0,05 mm (0,002 Inch) Film von Korona-behandeltem
Dichtungsmittelfilm wurde dann auf das flüssige Haftmittel laminiert.
Das resultierende Laminat wurde auf 80°C für sechs Stunden erhitzt. Das
resultierende Laminat zeigt Winkelschälhaftung von mehr als 300 g/25,4
mm (300 g/Inch) bei sowohl 25°C
als auch 60°C.
Dieses Beispiel zeigt die Verwendung thermischer Härtung.
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Beispiel 11
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Das
Haftmittel von Beispiel 3 wurde auf ein Holzbrett auf eine Dicke
von 0,05 mm (0,002 Inch) beschichtet. Ein Kunststoffilm wurde über dem
nassen Haftmittel aufgetragen, und das resultierende beschichtete
Brett wurde einem Elektronenstrahl bei einer Dosis von 30 kGy (3
Mrad) ausgesetzt. Der resultierende Verbundstoff wurde gut über einen
breiten Temperaturbereich gebunden und war attraktiv und preisgünstig. Dieses
Beispiel zeigt, daß die
Erfindung für
das Binden von festen sowie flexiblen Materialien geeignet ist.