JP2016524006A - 構造化接着剤物品の調製方法 - Google Patents
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Abstract
ラミネート接着剤物品を形成する方法には、多層物品と、構造化表面を備えたツールとを提供する工程が含まれる。多層物品は、基材、接着剤層、及びライナーを含む。この多層物品を、ツールの構造化表面と硬質の支持表面との間に配置して、圧力又は圧力/熱を適用することにより、ライナーに対してツールがエンボス加工を行う。このエンボス加工により、ツール構造体がライナー及び接着剤層を歪ませ、接着剤層の一部に恒久的なトポロジー的変化をもたらすが、基材を歪ませることはない。ライナーの歪みは、印加された圧力が開放された後も維持される。トポロジー的に変化した接着剤部分は、恒久的な凸状構造を形成し得る。接着剤層からライナーを除去すると、接着剤層の凹状構造が不安定になるが、凸状構造は安定である。
Description
本開示は、構造化ラミネート接着剤物品、及び構造化ラミネート接着剤物品の製造方法に関するものであり、これには微細構造化ラミネート接着剤物品が含まれる。
微細構造化接着剤物品は、流動性感圧性接着剤を、微細構造化剥離ライナーの表面、又は微細構造化成型ツールを表面に適用することにより調製されている。このプロセスにより、微細構造化表面を有する接着物品の形成がもたらされる。結果として得られる物品を、ガラス又はポリマーフィルムなどの基材に対して圧力下でドライラミネートすると、接着剤表面に形成された微細構造形状により、接着界面から空気が逃げることが可能になり、これによって気泡又はピンホールの形成を最小限に抑えるか又は防ぐことができる。
ラミネート工程では、この微細構造形状が平らになり、基材表面を湿潤し得る。典型的には、ラミネート工程中に圧力印加を利用してこの構造を潰し、接着結合を形成する。しかしながらこのプロセスでは、接着物品が弛緩して初期微細構造化状態に戻ろうとする際に、接着物品に応力が導入されることになる。これらの応力は、接着物品中に欠陥を形成することがあり、これが接着及び光学特性に悪影響を及ぼし得る。
微細構造化表面を備えた接着剤物品を調製するには、様々な技法が使用されている。典型的に、接着剤表面を構造化ツール又は剥離ライナーに接触させて、接着剤層に構造化パターンが形成される。例えば、米国特許第6,315,651号(Mazurekら)では、微細構造化ツール又は微細構造化ライナーに対して接着剤層の成型を行うことによって、微細構造化感圧性接着剤が形成される。また、米国特許公開第2006/0188704号(Mikamiら)では、構造化剥離ツール又は構造化剥離ライナーに接着剤を接触させることにより、接着剤表面内に液体排出構造が形成される。日本実用新案公報第7−29569号(Kawadaら)では、瓶などの容器用の粘着ラベル形成について述べている。この粘着ラベルは、接着剤が不均一な形状を含んでおり、これが浸透チャネルを形成して、流体をボンドラインに侵入させるため、水性溶液中に瓶を浸すことによって瓶表面から容易に除去することができる。このラベルは構造化剥離ライナーに接着剤を接触させることによって形成される。この剥離ライナーはエンボス加工によって形成されており、次いでラベル材料を、露出した接着剤表面に接触させることによって形成される。加えて、米国特許公開第2007/0212635号(Shermanら)では、微細構造化ツール又は剥離ライナーを、架橋接着剤表面に押し付けることによって、構造化接着剤表面が形成される。
米国特許第5,266,228号(Orr)は、両面接着剤コーティングされた発泡テープについて記述しており、ここにおいて、溝が十分に細かいため、接着すると溝がほぼ又は完全に消失する。日本国特許公開第7−138541号(Shimizu)では、エンボス工程で微細な連続的凹状溝を形成することにより、接着プロセスフィルムが調製される。
加えて、接着剤表面から突出するビーズ又はペグを有する微細構造化接着剤層のいくつかの適用が報告されており、これによって、接着剤表面を基材表面に接触させた後でも、接着剤表面が配置可能又は再配置可能になる。米国特許第5,296,277号(Wilsonら)はそのようなシステムについて記述している。米国特許第7,060,351号(Hannington)は、構成中に空気が流出して外に出るようにするために、初期接着性のない領域を提供することにより、空気排出を提供する接着剤物品について記述している。この物品では、接着剤の連続層が、離間した複数の非接着性材料を有する表面に接着される、この非接着性材料が接着剤層内に埋め込まれる。
本開示は、構造化ラミネート接着剤物品、及び構造化ラミネート接着剤物品の製造方法について記述するものであり、これには微細構造化ラミネート接着剤物品が含まれる。構造化ラミネー剤ト接着剤物品は、第1主表面及び第2主表面を備えた基材と、第1主表面及び第2主表面を備えた接着剤層であって、この接着剤層の第1主表面が基材の第2主表面に接触する、接着剤層と、第1主表面及び第2主表面を備えたライナーであって、このライナーの第1主表面が感圧性接着剤層の第2主表面に接触する、ライナーと、を含む。この接着剤層は接着剤成分の混合物を含み、この接着剤成分は、同じ化学組成を有するが、異なるトポロジー特性を有する。ライナーの第2主表面は、複数の凹状構造を含み、これは感圧性接着剤層の複数の凹状構造に対応しているが、この凹状構造は、基材の第2主表面を歪ませることはない。加えて、接着剤層の凹状構造は、ライナーが除去されると不安定になる。いくつかの実施形態において、この接着剤層は更に、この凹状構造に隣接する複数の凸状構造を含み得る。これらの凸状構造は、恒久的にトポロジー的に歪んだ接着剤組成物を含む。
更に、ラミネート工程を含む物品の形成方法と、ラミネート物品について記述される。ラミネート物品を形成する方法には、多層物品を提供する工程と、構造化表面を備えたツールを提供する工程が含まれる。この多層物品は、第1主表面及び第2主表面を備えた基材と、第1主表面及び第2主表面を備えた感圧性接着剤層であって、この感圧性接着剤層の第1主表面が基材の第2主表面に接触する、感圧性接着剤層と、第1主表面及び第2主表面を備えたライナーであって、このライナーの第1主表面が感圧性接着剤層の第2主表面に接触する、ライナーと、を含む。この方法は更に、ツールの構造化表面と支持表面との間に多層物品を配置して構造体を形成する工程であって、これにより基材の第1主表面が支持表面に接触する工程と、圧力、又は圧力と熱の組み合わせをこの構造体に適用することによって、ツールの表面にある構造体の少なくとも一部がライナー及び感圧性接着剤層を歪ませるが、基材の第2主表面を歪ませることはない。この支持表面は、硬質支持表面を含む。ライナーの歪みは、印加された圧力が開放された後も維持される。この方法は更に、感圧性接着剤層からのライナーの分離工程を含み、分離により、感圧性接着剤層の構造は不安定になるが、すぐに潰れることはない。この感圧性接着剤層は被着表面に接触して、感圧性接着剤ラミネートを形成することができる。
本出願は、添付図面と関連させて、本開示の様々な実施形態の以下の詳細な説明を考慮すると、更に完全に理解できると思われる。
本開示の一実施形態による、エンボス加工前の多層接着剤物品の断面図を示す。
本開示の一実施形態による、構造化エンボス加工ツールに接触した、図1の多層接着剤物品の断面図を示す。
本開示の一実施形態による、構造化ツールの除去後の、図2の多層接着剤物品の断面図を示す。
本開示の一実施形態による、ライナーの除去後の、図3の多層接着剤物品の断面図を示す。
本開示の一実施形態による、構造化接着剤表面が被着物に接触している、図4の多層接着剤物品の断面図を示す。
本開示の一実施形態による、多層接着剤物品の断面図を示す。
実施例1に使用したエンボス加工ツールの断面図を示す。
以下に示す例示された実施形態の説明において、本開示を実施し得る様々な実施形態を例示として示す添付図面を参照する。本開示の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態が利用されることができ、また、構造的な変更がなされ得ることが理解されよう。図は必ずしも縮尺に従っていない。図中で用いられる同様の番号は同様の構成要素を指す。しかしながら、所与の図中の構成要素を指す数字の使用は、同一数字を付された別の図中の構成要素を限定するものではないことが理解されよう。
構造化表面、特に微細構造化表面を備えた接着剤物品の使用は増加している。これらの構造化表面は一時的な形状(すなわち、構造が最終的に消失するよう設計される)であってよく、あるいは、恒久的な形状(すなわち、構造が消失するよう設計されていない)であってもよい。恒久的構造化接着剤表面は一般に、例えば接着剤層を再配置可能にするためなど、接着剤層の接着特性を制御するために形成され(例えば、米国特許第6,315,651号(Mazurekら)に記述されているもの)、あるいは、例えば接着剤層にクッション性をもたせるために接着剤層に空気のピローを構築するためなど、接着剤層の物理的特性を制御するために形成される(例えば、PCT国際特許公開第97/33946号(Hata))。しかしながら、接着剤層に一時的に構造化された構造化表面をもたせることのほうが一般的である。
一時的構造化表面を備えた接着剤物品を使用することで、数多くの利点がある。このような接着剤物品は、ラミネート工程により、構造が少なくとも部分的に消失するため、時に「ラミネート接着剤物品」と呼ばれる。その利点の1つは、ボンドライン(bond line)からの空気の排出である。接着結合が形成されると、接着剤表面が被着表面に接触する。この接触が形成されるとき、空気が接着剤層と被着表面との間にトラップされることがあり、これにより、これら2つの表面が接合する線であるボンドラインに気泡又はその他の欠陥が生じることがある。これは、被着体が剛体又は半剛体の基材である場合に特に当てはまるが、可撓性の基材を扱う場合にも当てはまる。またこれは、手作業ラミネートの物品の場合、ラミネート工程が作業者の経験及び技能に基づく変動を被るため、特に当てはまる。これらの欠陥は被着表面に対する接着剤層の接着に影響するだけでなく、ボンドラインの美観にも影響し、光学物品の場合には形成物品を駄目にすることがある。光が接着剤層を通過する物品において、気泡及びそれに類する欠陥があると、光透過率、清澄度、及びヘイズなどの光学的特性に大きな影響をもたらすことがあり、そのボンドラインが許容できないものになることがあり、表示を見る人の体験に影響をもたらすことがある。このような欠陥を防止するために、構造化接着剤表面がしばしば使用される。一般に、この構造は微細構造である。ラミネート工程中に、微細構造形状が潰されることによって、被着表面を湿潤し、被着表面に対する結合を形成する。ラミネート工程の過程で、空気が微細構造形状を通って押し出され、結合欠陥の形成を最小限に抑えるか又は防ぐ。剛性の被着体へのラミネート、特に剛体間のラミネート、又はラミネートされる物体が比較的大型である場合に、空気排出特性は特に重要になる。そのようなラミネートにおける欠陥を防ぐために現在使用されている用法には、例えば、水又は洗剤水溶液で接着剤層をコーティングすることにより、ラミネート工程中の気泡形成を防ぐ技法が挙げられる。このような技法には、蒸発により水を除去することが必要になる。光学的用途では、気泡形成は特に許容しがたい。
一時的構造化接着剤表面を形成するための様々な技法が開発されている。いくつかの例において、接着剤層表面は構造化ツールの表面に接触する。この構造化ツールを接着剤表面に押し付けるプロセスは、典型的に、接着技術分野において「エンボス加工」と呼ばれる。ツール表面のパターンの反転が、接着剤表面に形成される。構造化ツールを除去すると、構造化接着剤表面が生じる。この技法を使用した場合、例えば連続的インラインプロセスにおいて、構造化ツールを除去した直後に、接着剤層が概ね被着体に接触する。密接に関連するある技法では、構造化剥離ライナーが接着剤表面に接触する。この構造化剥離ライナーは、表面に構造化パターンを有するという点において、構造化ツールと類似である。しかしながら構造化ツールと違って、構造化剥離ライナーは一般に、接着剤層と接触したままでラミネート構造を形成するよう設計されている。この構造化剥離ライナーは、接着剤層を被着体にラミネートすることが望ましい時点(この時点でライナーが除去され、構造化表面が露わになる)まで、接着剤層と接触したままである。この技法の利点は、ライナーが接着剤表面に接着したままであるため、接着剤層を使用する時点まで構造化表面が保護されることである。
別の技法では、接着剤前駆体組成物を、構造化ツール又は剥離ライナーにコーティングすることが含まれる。この接着剤前駆体組成物は、接着剤溶液、分散液、又は流動性の100%固体組成物であってよく、あるいは、硬化時に接着剤を形成する反応性組成物を含んでもよい。この文脈において「硬化」とは、単に重合を意味するものであり、架橋を含む場合も含まない場合もある。接着剤前駆体組成物を構造化ツール又は剥離ライナーにコーティングした後、組成物を乾燥、冷却又は硬化させて、構造化ツール又は剥離ライナーに接触した接着剤層を形成する。構造化ツール又は剥離ライナーを除去すると、上述のように構造化接着剤表面が露出する。
典型的に、構造化剥離ライナーはエンボス加工により調製される。これは、剥離ライナーが、エンボス加工可能な表面を有していることを意味し、この表面は、圧力及び/又は熱を印加しながら構造化ツールに適用することにより、エンボス表面を形成する。このエンボス表面は構造化表面である。エンボス表面の構造は、ツール表面構造の反転であり、すなわち、ツール表面の突起はエンボス表面に凹みを形成し、ツール表面の凹みはエンボス表面に突起を形成する。
これらの技法ではどれも、構造化ツール又は構造化剥離ライナーの構造化作用物は、接着剤の表面に直接接触する。本開示においては、ライナーを介したエンボス加工により、接着剤層の表面に構造化表面を形成するための方法が記述される。構造化ライナーを接着剤層に接触させるのではなく、接着剤層とライナーとを含む多層構造体が、構造化ツールでエンボス加工されて、ライナーと接着剤層とに構造を付与する。このようにして、使用まで構造化ライナーで保護された構造化接着剤層の構造は、構造化ライナーを事前形成することなしに達成される。
本開示に記述されている技法のもう1つの利点は、記述されているようにエンボス加工することにより、2つのタイプの構造が生成されることである。1つの構造群は一時的であり、接着剤層に接触しているライナーを除去すると消失する傾向がある。第2の構造群は恒久的であり、接着剤層に接触しているライナーを除去しても消失せず、むしろ、接着剤層の表面の部分における恒久的な変化を構成する。これらの、接着剤層表面の部分における恒久的な変化は、接着剤層の組成を変えること(例えば、これらの部分における選択的な架橋、又はこれらの部分における選択的な粘着性増強)によって、また、これらの部分に新しい組成物又は粒子を加えること(例えば、選択された部分で接着剤層に異なる組成物を印刷することによって、それらの箇所での組成物を変化させること)によってもたらされるものではない。これらによってではなく、エンボス加工プロセスによって、接着剤のトポロジー特性を変化させるものである。よって、エンボス加工プロセスは、構造化表面を備えた接着剤層を調製できるだけでなく、空気排出を提供する一時的構造と、接着剤表面の本態とは異なるレベルの接着性を備えた場所を提供する恒久的構造とを備えた、接着剤層を形成する。
この一時的構造に関して、接着剤層の初期状態とは、応力がかかっていないときに戻ろうとする状態である。エンボス加工工程は、ライナーと接着剤層の両方に構造化表面を生成し、よって接着剤層に応力を構築する。ライナーを除去すると、接着剤層が初期状態に戻ろうとし、換言すれば、平坦な状態に戻ろうとする。これは、例えば構造化ライナー上にコーティングし、硬化、乾燥(溶媒中又は水溶液中の場合)、若しくは冷却(ホットメルトプロセスの場合)させることのいずれかによる接着剤層などのような、構造化された初期状態を有する構造化接着剤層とは対照的である。構造化ライナー上にコーティングされた構造化接着剤層は、安定である傾向があり、すなわち、ライナー除去時に構造が潰れることが起こりにくい。本開示において、接着剤層に形成された構造は、ライナーが除去されると不安定になる。構造が不安定であるということは、接着構造が自然に潰れて表面を湿潤し、圧力や熱を適用する必要なしに接着剤層が表面に接触するということを意味する。典型的に、構造が潰れるのは、接着剤層を被着体にラミネートするための取扱時間を提供するのに十分な遅さであるが、圧力印加の必要なしにラミネート化により接着強度を確立するのに十分な速さである。典型的に、構造が完全に潰れるのは、30日以内、より典型的には10日以内、又は更にはそれより短期間で観察される。よって、接着剤層の構造化状態を応力のない構成にするための、接着剤層を構造化ライナーにコーティング又はラミネートするシステムとは異なり、この例では、接着剤層に関して応力のない構成は平坦であり、かつ構造化構成は応力のかかった構成であり、この接着剤層内に組み入れられた応力は、構造が潰れて平らな形状に戻ることにより開放される。
恒久的構造に関しては、エンボス加工工程中に接着剤層に組み込まれた応力は、特定の温度及び圧力条件において、剛性指示構造が使用されている場合、局在化された領域で、接着剤の粘弾性応答を上回ることができ、これによってこれらの局限化された領域で接着剤のトポロジー特性を変化させることができる。これにより、恒久的に変形した接着剤の局在化された領域が生じ、この領域は、変化したトポロジー特性を有する恒久的に変形した接着剤を備える。粘弾性材料である接着剤層を、バネ配列として考えた場合、恒久的に変形した接着剤の局在化された領域は、伸びきってしまい、もう元に戻ることができなくなったバネであると見なすことができる。バネの材料組成は変化しないが、トポロジー特性(バネ弾性)は変化する。同様に、恒久的変形が接着剤層の局在化された領域内で生じた場合、その局在化された領域の材料組成は変化しないが、トポロジー特性は変化する。
接着剤層の恒久的変形の領域は、一時的変形の領域を補完し、これによって接着剤層の初期接着性を低減する。初期接着性がこのように低減されることにより、接着剤層の再配置が可能になる。換言すれば、接着剤層は、接着されている被着体の表面からかなり容易に除去することができる(接着剤結合が弱い)。時間が経ち、一時的構造が潰れると、接着結合の強度が増大するが、恒久的変形の領域は引き続き、再配置可能性を提供する。この変形は恒久的であるため、接着剤層と被着表面との間に小さなエアポケットを形成する手段を提供し得る。典型的に、接着剤層と被着表面との間にエアポケットが存在することは有害であると考えられるが、エアポケットが非常に小さく抑えられ、かつ寸法が制御されている場合は、拡散特性などの光学特性など、有用な特性を提供し得る。
空気の屈折率は、接着剤層の屈折率とは非常に異なるため、小さく抑えられたエアポケットの配列は、屈折率に大きな差がある小さなゾーンを提供し得る。接着剤層の屈折率とは異なる屈折率を備えたビーズを添加するのと同じように、この屈折率の差により光が効率的に散乱され得る。しかしながら、ビーズとは違って、エアポケットは剛性ではないため、接触して表面をすり減らすことがなく、またエアポケットは接着剤層表面と被着体との間にあって埋め込まれているため、保護されている。そのような拡散性エアポケットが望ましい物品の一例が、バックライトを使用するディスプレイ装置である。集中した輝度のスポットができるのを避けるために、光を拡散するディフューザーがしばしばバックライト装置と共に使用される。本開示の接着剤物品の使用により、別個のディフューザー要素を加える必要を排除することができる。
特に断りがない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴部の大きさ、量、及び物理的特性を表わすすべての数字は、いずれの場合においても「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲に示される数値パラメータは、本明細書で開示される教示内容を利用する当業者により、目標対象とする所望の特性に応じて、変化する可能性がある近似値である。端点による数値範囲の列挙には、その範囲内に含まれるすべての数(例えば1〜5は、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、及び5を含む)、並びにその範囲内の任意の範囲が含まれる。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、「a」、「an」、及び「the」などの単数形は、その内容によって別段の明確な指示がなされていない限りは、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。例えば、「層」には、1つ又は2つ又はそれ以上の層を有する実施形態が含まれる。本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、用語「又は」は、その内容によって別段の明確な指示がなされていない限りは、一般に「及び/又は」を含む意味で用いられる。
本明細書で使用されるとき、用語「接着剤」とは、2つの被着体を一緒に接着するのに有用なポリマー組成物を指す。本明細書で使用されるとき、用語「被着体」とは、基材、フィルム等の表面など、接着剤層が取り付けられ得る任意の表面を指す。接着剤の例として、感圧性接着剤がある。
感圧性接着組成物は、次の特性を所有することが普通の当業者には周知である:(1)強度かつ恒久的な粘着性、(2)指による圧力を超えない圧力で接着、(3)被着体上に付着することができる十分な性能、(4)被着体からきれいに除去することができる十分な凝集強度。感圧性接着剤として十分に機能することがわかっている材料は、粘着力、剥離接着力、及び剪断保持力の望ましいバランスをもたらす、必要な粘弾性質を呈するよう設計及び処方されたポリマーである。異なる性質の適切なバランスを得ることは単純なプロセスではない。
本明細書で使用されるとき、用語「剥離ライナー」は、用語「ライナー」と互換可能な用語として使用され、薄い可撓性のシートを指し、これは、接着剤表面に密接に接触して配置された後に、接着コーティングを損傷することなく除去することができる。
本明細書で使用されるとき、用語「構造化ライナー」は、構造化表面を備えたライナーを指し、用語「微細構造化ライナー」は、微細構造化表面を備えたライナーを指す。
本明細書で使用されるとき、用語「支持体」は、薄い可撓性のシートを指し、これは、接着剤表面に密接に接触して配置された後、接着コーティングを損傷することなく除去することはできない。
本明細書で使用するとき、用語「微視的」は、その形を決定するために任意の視野面から見たときに光学的補助を裸眼に必要とする程度まで十分に小さい寸法の特徴を指す。1つの基準がModem Optic Engineering(W.J.Smith著、McGraw−Hill、1966年、p.104〜105)に記述されており、これによると、視力とは、「識別できる最小の文字の角度寸法について定義及び測定される」。正常視力は、認識可能な最小文字が網膜上に5分の円弧の高低角となる場合であると考えられる。250mm(10インチ)の代表的な作動距離において、これは、この対象に対して0.36mm(0.0145インチ)の横寸法をもたらす。
本明細書で使用するとき、用語「微細構造」は、機構の少なくとも2つの次元が微視的である機構の構成を意味する。したがって、機構の局所図及び/又は断面図は、微視的でなくてはならない。
本明細書で使用されるとき、用語「トポロジー特性」は、普通の幾何学的意味を有し、伸張及び屈曲を含む連続的な変形の下で保存される特性を指す。表現「トポロジー特性の変化」は、伸張及び屈曲の下で保存される特性の変化を指し、これにより、あるプロセスが材料のトポロジー特性の変化を起こした場合、この材料は組成としては同じであるが、プロセスによってその変化が生じる以前に有していたのとは異なる、伸張及び屈曲に対する応答性を有する。
用語「ガラス転移温度」及び「Tg」は、互換可能に使用される。典型的にTg値は、別途記載のない限り、示差走査熱量計(DSC)を使用して測定される。
用語「室温」は、別途記載のない限り、一般に20〜22℃の周囲温度を指す。
用語「(メタ)アクリレート」は、アルコールのモノマー性アクリル酸又はメタクリル酸エステルを指す。アクリレート及びメタクリレートモノマー又はオリゴマーは、本明細書で「(メタ)アクリレート」と総称される。「(メタ)アクリレート系」として記載されるポリマーは、主として(50重量%超の)(メタ)アクリレートモノマーから調製されるポリマー又はコポリマーであり、追加のエチレン性不飽和モノマーを含んでよい。
特に断らない限り、「光学的に透明」とは、可視光スペクトル(約400〜約700nm)の少なくとも一部にわたって高い光透過率を有する物品、フィルム又は接着剤組成物のことを指す。
特に断らない限り、「光学的に清澄」は、可視光線スペクトル(約400〜約700nm)の少なくとも一部において高い光透過率を有し、低いヘイズを呈する、接着剤又は物品を指す。
本明細書で使用されるとき、用語「可視光波長」は、可視光を構成する光スペクトルの波長を包含する(約400〜約700nm)。
特に指示がない限り、「自己湿潤(self wetting)」は、非常に柔らかく、形状適合性があり、非常に低い積層圧で適用可能な接着剤を指す。このような接着剤は、表面の自己湿潤性を呈する。
屈折率は、本明細書では、約583.9ナノメートル(nm)の波長でナトリウムの黄色光を放射している状態の、自由空間における電磁放射線の速度の、その材料中の放射速度に対する比であると理解される、材料(例えば、モノマー又はその重合化生成物)の絶対屈折率として定義される。屈折率は、既知の方法を使用して測定でき、一般にアッベ屈折計を使用して測定される。
本明細書で使用するとき、用語「隣接する」は、それが2つの層を指すときには、それら2層が互いの間に介在する開いた空間を有さずに互いに近接していることを意味する。それらは互いに直接接触している場合もあり(例えばラミネートされている)、介在層がある場合もある。
用語「アルキル」とは、飽和炭化水素である、アルカンのラジカルである一価の基を指す。アルキルは、直鎖、分岐鎖、環状、又はこれらの組み合わせであることができ、典型的には、1〜20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、アルキル基は、1〜18個、1〜12個、1〜10個、1〜8個、1〜6個又は1〜4個の炭素原子を含む。アルキル基の例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、第三ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、及びエチルヘキシルが挙げられるが、これらに限定されない。
用語「アリール」とは、芳香族かつ炭素環式である一価の基を意味する。アリールは、芳香環に連結又は縮合される1〜5個の環を有することができる。その他の環状構造は、芳香族、非芳香族、又はこれらの組み合わせであることができる。アリール基の例には、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、アンスリル、ナフチル、アセナフチル、アントラキノニル、フェナンスリル、アントラセニル、ピレニル、ペリレニル、及びフルオレニルが包含されるが、それらに限定されない。
用語「アルキレン」とは、アルカンのラジカルである2価の基をいう。アルキレンは、直鎖、分岐鎖、環状、又はこれらの組み合わせであることができる。アルキレンは多くの場合、1〜20個の炭素原子を有する。いくつかの実施形態では、アルキレンは、1〜18個、1〜12個、1〜10個、1〜8個、1〜6個、又は1〜4個の炭素原子を含有する。アルキレンのラジカル中心は、同一炭素原子上に(即ち、アルキリデン)又は異なる炭素原子上にあることができる。
用語「ヘテロアルキレン」は、チオ、オキシ、又は−NR−(式中、Rはアルキルである)によって接続された、少なくとも2個のアルキレン基を含む、二価の基を指す。ヘテロアルキレンは、直鎖、分枝状、環状、アルキル基置換、又はこれらの組み合わせであってもよい。いく種類かのヘテロアルキレンは、ポリオキシアルキレンであって、そのヘテロ原子が酸素であるものであり、例えば、
−CH2CH2(OCH2CH2)nOCH2CH2−である。
−CH2CH2(OCH2CH2)nOCH2CH2−である。
用語「アリーレン」は、炭素環式かつ芳香族である、二価の基を指す。この基は、1〜5個の環であって、接続されているか、縮合されているか、又はそれらの組み合わせである環を有する。他の環は、芳香族、非芳香族、又はこれらの組み合わせであることがある。いくつかの実施形態では、アリーレン基は、5個までの環、4個までの環、3個までの環、2個までの環、又は1個の芳香環を有する。例えば、アリーレン基は、フェニレンであり得る。
用語「ヘテロアリーレン」とは、炭素環式及び芳香族であり、かつ、硫黄、酸素、窒素、又はフッ素、塩素、臭素若しくはヨウ素等のハロゲンのようなヘテロ原子を含有する、二価の基をいう。
用語「アラルキレン」は、式−Ra−Ara−の二価の基を指し、式中、Raはアルキレンであり、Araはアリーレンである(すなわち、アルキレンはアリーレンに結合している)。
用語「フリーラジカル重合可能な」及び「エチレン性不飽和」は、互換的に用いられ、しかも、フリーラジカル重合機構を介して重合され得る炭素−炭素二重結合を含有する反応性基をいう。
本明細書で使用するとき、「一時的に再配置可能」とは、被着体に接着し、かつ接着力能を実質的に失うことなく、被着体から取り外される能力を指す。しかしながら、時間と共に接着剤の結合強度は上がる。これは、被着体に繰り返し接着して取り外される能力を指す「再配置可能」であり、かつ接着性能を実質的に失わずに、また接着剤が時間と共に過度の接着力の上昇を示さない接着剤とは対照的である。
本明細書で開示されるのは、基材、接着剤層及びライナーを含む多層物品である。典型的には、この接着剤層は、感圧性接着剤層を含む。この物品は、第1主表面及び第2主表面を備える基材と、第1主表面及び第2主表面を備える接着剤層とを含み、ここにおいてこの接着剤層の第1主表面は基材の第2主表面に接触しており、更にこの物品は第1主表面及び第2主表面を備えるライナーを含み、ここにおいてこのライナーの第1主表面は接着剤層の第2主表面に接触している。この接着剤層は接着剤成分の混合物を含み、この接着剤成分は、同じ化学組成を有するが、異なるトポロジー特性を有する(トポロジー特性については上述されている)。ライナーの第2主表面は、複数の凹状構造を含み、これは接着剤層の第2主表面の複数の凹状構造に対応しているが、この凹状構造は、基材の第2主表面を歪ませることはない。換言すれば、一連の凹状構造がライナーに存在し、接着剤層内にも続いているが、基材内には続いていない。
典型的に、接着剤内のトポロジー特性の差は、粘弾性応答の差である。接着剤組成物は粘弾性であり、これは、弾性材料(例えば輪ゴム)と粘稠流体(例えば蜂蜜)の両方の性質を有することを意味する。接着剤の粘弾性の作用のひとつは、表面を湿潤する能力である。本開示の物品において、接着剤層は表面を効果的に湿潤することができる大半の領域と、接着剤のトポロジー特性が変化しているために表面を効果的に湿潤することができない小面積の残りの領域とを含む。上述のように、接着剤層をバネ配列として考えると、接着剤層の大半は、バネ弾性を保持しているバネを含むが、それより小面積の領域は、伸びきってしまってバネ弾性を失ったバネを含む。接着剤層の表面にわたる特性の変化は、接着剤層の材料組成を変えることなく達成される。換言すれば、接着剤層は同じ材料組成を有するが、接着剤層の異なる部分が異なるトポロジー特性を有する。表面を湿潤する能力の違いに加え、粘弾性応答の違いは、例えば接着剥離などの他の測定可能な特性にも表われ得る。
本開示の物品での凹状構造には、多様な構造が可能である。この構造は幅広い種類の形状及び寸法を有し得る。いくつかの実施形態において、この凹状構造は凹状微細構造であり、すなわち、少なくとも2次元の微細寸法の構造を備えた微細構造形状である。微細構造は、様々な形状をとり得る。代表的な例には、半球、プリズム(正方形プリズム、矩形プリズム、円筒形プリズム及びその他類似の多角形構造体)、ピラミッド、楕円形、溝(例えば、V溝)、チャネル等が挙げられる。一般に、接着剤層が被着体にラミネートされたとき、接着界面で空気の排出を促進する形状特性を含むことが望ましい。この点において、物品の端まで延びるV溝及びチャネルは、特に有用である。微細構造的特性を特徴とした具体的な寸法及びパターンは、物品に対して意図されている具体的な用途に基づいて選択される。
典型的に、エンボス加工プロセス(下記に詳しく記述される)は、上述の凹状構造を提供するだけでなく、より小さな凸状構造も提供する。これらの凸状構造は、恒久的に変形した接着剤を含む。理論に拘束されるものではないが、エンボス加工ツールがライナー及び接着剤層に接触するとき、接着剤の一部分がツールに押されて変位すると考えられる。適切な温度及び圧力条件下で、この変位は非常に激しいため、接着剤中に恒久的変化を起こし、すなわち、接着剤が変位した領域で、接着剤の粘弾性応答が低減する(上記で使用した例えを使えば、バネが伸びきってバネ弾性を失っている)。この変位した接着剤は、新しい空間を占める必要があるため、接着剤表面に小さな凸状突起を形成する。一般に、小さな凸状突起は、エンボス加工ツールにより形成された凸状構造のいずれかの側(断面で見た場合)に隣接して現れる。この凸状構造は、凹状構造とは異なり、ライナーを除去したときにも不安定ではない。
本開示の物品は、下記に述べる方法を用いて加工できるものである限り、幅広い種類の基材が好適である。特に好適な基材には、フィルム、テープ裏材、グラフィック物品、プラスチック物品、創傷包帯、保護フィルム若しくはテープ、剛性若しくは半剛性のプレート若しくはシート、又は剥離ライナーが挙げられる。
フィルムの例としては、様々な材料及び様々な厚さで製造された、広範な種類のポリマーフィルムが挙げられる。特に好適なフィルムは、下記に詳しく説明されるように、光学フィルムである。フィルムは単層でも多層構造でもよい。好適なフィルムの他の例としては、バリアフィルム、ソーラーフィルム(例えば光リダイレクトフィルム)、及び電子用フィルム(例えば導電性フィルム)が挙げられる。ポリマーフィルムの例として、セルロースアセテートブチラート;セルロースアセテートプロピオネート;セルローストリアセテート;ポリメチルメタクリレートなどのポリ(メタ)アクリレート;ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ナフタレンジカルボン酸系のコポリマー又はブレンド;ポリエーテルスルホン;ポリウレタン;ポリカーボネート;ポリ塩化ビニル;シンジオタクチックポリスチレン;環状オレフィンコポリマー;シリコーン系フィルム;並びに、キャスト及び二軸延伸ポリプロピレンなどのポリエチレン及びポリプロピレンを含むポリオレフィンなどの、1つ又は複数のポリマーを含むフィルムが挙げられる。フィルムは、プライマー処理又は処理して、その表面の1つ又は複数に対していくつかの所望の特性を付与してよい。そのような処理の例としては、コロナ、火炎、プラズマ及び化学処理が挙げられる。
テープ裏材の例として、上記のような高分子フィルム、金属フィルム、紙、クレープ加工された紙、発泡体などを含む、幅広い種類の材料が挙げられる。テープ裏材は、テープの所望の用途に応じて、不透明性、光学的に透明性、又は光学的に清澄性であり得る。テープ裏材は、単層又は多層構造であり得る。
グラフィック物品の例としては、グラフィック画像を含む幅広い種類の物品が挙げられる。しばしば、グラフィック物品は多層物品であり、フィルム、金属又は金属酸化物層、接着剤などの複数の層を含み得る。グラフィック物品の例としては、装飾フィルム、バンパーステッカー、転写ステッカー、ディスプレイフィルム、及び同様物が挙げられる。
プラスチック物品の例としては例えば、プラスチックシート及びプレートが挙げられ、例えば、スクリーンプロテクターなどの多層物品の支持層として使用される比較的厚いポリカーボネートシートが挙げられる。
広範な種類の創傷包帯が、好適な基材である。創傷包帯には、広範な種類の材料が挙げられ、これにはフィルム、エラストマー材料、支持材料(布、布地、不織ウェブなど)、吸収性材料(ヒドロゲルなど)、及び抗菌剤が含まれる。
好適な保護フィルム又はテープの例としては、ハリケーン耐性窓用フィルムなどの強化層を含むフィルム構造体、並びに、電荷を消散させることによって電子部品を保護するための導電性要素を備えた保護フィルムが挙げられる。保護フィルム又はテープの他の例としては、例えば、石片による損傷から塗装を保護するための、自動車、電車、バス、航空機などの乗り物に適用される塗装保護フィルムが挙げられる。同様の保護フィルムは、表面を損傷から守り、表面の風抵抗を低減するための、風力タービン翼及びヘリコプター翼に使用される。
剛性及び半剛性のプレート及びシートの例としては、幅広い種類の光学的基材が挙げられる。本明細書で用いられる用語「光学的基材」とは、光学的効果を生み出すために使用できる基材をいう。基材は任意の厚さであってよい。光学的基材は、電磁スペクトルのいくつかの波長(例えば、電磁スペクトル可視紫外の波長、又は赤外領域)に対して、少なくとも部分的に透過性、反射性、反射防止性、偏光性、光学的清澄性、又は拡散性であることが多い。プレートの例としては、光学的清澄性の広範な材料が挙げられる。好適なプレートの例としては、様々な種類のガラス、又はポリマー材料(例えばポリカーボネート又はポリメチルメタクリレート)由来ガラスが挙げられる。このプレートは、その表面に広範な種類のコーティングを有してよく、例えば、薄色コーティング、反射防止コーティング、及び防眩コーティングを有し得る。シートはプレートに類似であるが、一般にプレートより薄く、プレートより剛性が低い。シートの例としては例えば、光学的に清澄性のガラス等の半剛性基材、又はその他の光学的清澄性の材料が挙げられ、この厚さは25〜100マイクロメートルである。
基材はまた剥離ライナーを含み得る。任意の好適な剥離ライナーを用いてもよい。代表的な剥離ライナーには、紙(例えば、クラフト紙)又はポリマー材質(例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのポリオレフィン、エチレンビニルアセテート、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、など)から製造されるものが挙げられる。少なくとも一部の剥離ライナーは、シリコーン含有材質又はフッ素化炭素含有材質などの剥離剤の層でコーティングされている。代表的な剥離ライナーとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム上にシリコーン剥離コーティングを有するCP Film(Martinsville,Va.)から、商品名「T−30」及び「T−10」として市販されているライナーが挙げられるが、これらに限定されない。他の代表的な剥離ライナーは、米国特許公開第2011/0316203号(Emslanderら)に記載されているものである。ライナーは、その表面に微細構造を有してもよく、それが接着剤に付与されて、接着剤層の表面上に微細構造を形成する。
1つの特に好適な基材の部類は、光学フィルムである。本明細書で用いられる用語「光学フィルム」とは、光学的効果を生み出すために使用できるフィルムをいう。光学フィルムは、典型的には、単層又は多層であってもよいポリマー含有フィルムである。光学フィルムは、任意の好適な厚さであってもよい。光学フィルムは、電磁スペクトルのいくつかの波長(例えば、電磁スペクトルの可視紫外線の波長、又は赤外領域)に対して、少なくとも部分的に透過性、反射性、反射防止性、偏光性、光学的清澄性、又は拡散性であることが多い。典型的な光学フィルムには、可視ミラーフィルム、カラーミラーフィルム、太陽光反射性フィルム、拡散フィルム、赤外反射性フィルム、紫外反射性フィルム、例えば輝度上昇フィルム若しくは二重輝度上昇フィルムのような反射性偏光フィルム、吸収偏光フィルム、光学的清澄性フィルム、薄色フィルム、着色フィルム、光平行化フィルムなどのプライバシーフィルム、及び反射防止フィルム、防眩コーティング、耐汚性フィルム、並びに指紋付着防止フィルムが包含されるが、それらに限定されない。
いくつかの実施形態においては、光学フィルムはコーティングを含む。一般に、コーティングを用いて、フィルムの機能を高めるか、又はフィルムに追加の機能を提供する。コーティングの例には、例えば、ハードコート、防曇性コーティング、耐引っ掻きコーティング、プライバシーコーティング、指紋付着防止フィルム、抗菌性コーティングフィルム、又はこれらの組み合わせが包含される。耐久性の高いハードコート、防曇性コーティング、及び耐引っ掻きコーティングのようなコーティングは、例えば、タッチスクリーンセンサ、ディスプレイスクリーン、グラフィックス用途等のような用途において望ましい。プライバシーコーティングの例としては、例えば、ぼんやりとした視界をもたらすための不鮮明若しくは霞んだコーティング、又は視角を制限するためのルーバー付フィルムが挙げられる。指紋付着防止コーティングの例としては、出願中の米国特許出願第61/486000号(2011年5月13日出願)「COATING COMPOSITIONS COMPRISING NON−IONIC SURFACTANT EXHIBITING REDUCED FINGERPRINT VISIBILITY」に記述されているものが挙げられ、これは、硬化性樹脂及び非イオン性界面活性剤から調製されるコーティングについて記述している。抗菌性コーティングの例としては、米国特許第8,124,169号(Ylitaloら)に記述されているものが挙げられ、これは、フィルム形成組成物と、そのフィルム形成組成物中に分散した有効量の抗菌剤とを含む。
いくつかの光学フィルムは、ポリマー(例えば、染料を含むポリマー又は含まないポリマー)を含有する材質の複数の層、又は金属含有材質と高分子材料との複数の層を有する。いくつかの光学フィルムは、異なる屈折率を有する高分子材料を交互に重ねた層を有する。他の光学フィルムは、高分子層と金属含有層とを交互に重ねた層を有する。光学フィルムの例は、米国特許第6,049,419号(Wheatleyら)、同第5,223,465号(Wheatleyら)、同第5,882,774号(Jonzaら)、同第6,049,419号(Wheatleyら)、米国再発行特許第34,605号(Schrenkら)、米国特許第5,579,162号(Bjornardら)、及び同第5,360,659号(Arendsら)に記述されている。
上述のように、典型的に、接着剤は感圧性接着剤である。広範な感圧性接着剤が好適である。これら接着剤の種類それぞれの例を、以下に記載する。
感圧性接着剤の中で、本開示の物品において有用なのは、天然ゴム、合成ゴム、スチレンブロックコポリマー、ポリビニルエーテル、アクリル、ポリ−α−オレフィン、シリコーン、ウレタン、又は尿素系のものが挙げられる。多くの実施形態において、感圧性接着剤は自己湿潤性である。「自己湿潤」とは、非常に柔らかく、形状適合性があり、非常に低い積層圧で適用可能な接着剤を指す。このような接着剤は、表面の自己湿潤性を呈する。
有用な天然ゴム感圧性接着剤は、一般的に、素練りの天然ゴムと、天然ゴム100部に対して25部〜300部の1つ以上の粘着付与樹脂と、典型的に、0.5〜2.0部の1つ以上の酸化防止剤とを含む。天然ゴムは、ライトペールクレープ等級からより暗色のリブドスモークドシートの範囲の等級であってよく、粘度調節ゴムの等級であるCV−60、及びリブドスモークドシートゴムの等級であるSMR−5などの例が挙げられる。天然ゴムと共に用いられる粘着付与樹脂としては、一般的に、ウッドロジン及びその水素添加誘導体;様々な軟化点のテルペン樹脂、及び石油系樹脂(例えば、Exxon製の「ESCOREZ 1300」シリーズのC5脂肪族オレフィン誘導樹脂、及びHercules,Inc.製の「PICCOLYTE S」シリーズのポリテルペンが挙げられるが、これらに限定されない。天然ゴムに対する酸化攻撃を遅らせるために酸化防止剤が用いられるが、これは、天然ゴム接着剤の凝集強度を低下させる場合がある。
別の有用な感圧性接着剤の種類は、合成ゴム系接着剤である。このような接着剤は一般的にゴム状のエラストマーであり、自己粘着性であるか又は非粘着性で粘着付与剤を必要とするかのいずれかである。自己粘着性の合成ゴム感圧性接着剤としては、例えば、ブチルゴム、イソブチレンと3%未満のイソプレンとのコポリマー、ポリイソブチレン、イソプレンのホモポリマー、「TAKTENE 220 BAYER」のようなポリブタジエン、又はスチレン/ブタジエンゴムが挙げられる。ブチルゴム感圧性接着剤は、多くの場合、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛等の酸化防止剤を含有する。ポリイソブチレン感圧性接着剤は、通常、酸化防止剤を含有しない。合成ゴム感圧性接着剤は、一般的に粘着付与剤を必要とし、概ねポリブタジエン又はスチレン/ブタジエンゴムを含み、10部〜200部の粘着付与剤、及び一般的にゴム100部当たり0.5部〜2.0部の「IRGANOX 1010」などの酸化防止剤を含む。合成ゴムの一例は、BF Goodrichから入手可能なスチレン/ブタジエンゴムである「AMERIPOL 1011A」である。有用な粘着付与剤として、Hercules,Inc.の安定化ロジンエステルである「FORAL 85」、Tennecoのガムロジンである「SNOWTACK」シリーズ、及びSylvachemのトール油ロジンである「AQUATAC」シリーズなどのロジン誘導体;並びに、Hercules,Inc.のポリテルペンである「PICCOLYTE A」シリーズ、C5脂肪族オレフィン誘導樹脂である「ESCOREZ 1300」シリーズ、C9芳香族/脂肪族オレフィン誘導樹脂である「ESCOREZ 2000」シリーズ、及び、Hercules,Inc.の芳香族炭化水素樹脂である「PICCO 5000」シリーズなどのポリ芳香族C9樹脂などの合成炭化水素樹脂が挙げられる。
スチレンブロックコポリマー感圧性接着剤は、Aが熱可塑性ポリスチレンブロックを表し、Bがポリイソプレン、ポリブタジエン、又はポリ(エチレン/ブチレン)のゴム状ブロックを表すものとして、A−B又はA−B−A型のエラストマーと、樹脂とを一般的に含む。ブロックコポリマー感圧性接着剤において有用な各種ブロックコポリマーの例として、Shell Chemical Co.から入手可能な「KRATON D1107P」、及びEniChem Elastomers Americas,Inc.から入手可能な「EUROPRENE SOL TE 9110」などの直鎖型、ラジアル型、星型及びテーパ型のスチレン−イソプレンブロックコポリマー;Shell Chemical Co.から入手可能な「KRATON G1657」などの直鎖型スチレン−(エチレン−ブチレン)ブロックコポリマー;Shell Chemical Co.から入手可能な「KRATON G1750X」などの直鎖型スチレン−(エチレン−プロピレン)ブロックコポリマー;並びに、Shell Chemical Co.から入手可能な「KRATON D1118X」、及びEniChem Elastomers Americas,Inc.から入手可能な「EUROPRENE SOL TE 6205」などの直鎖型、ラジアル型、及び星型スチレン−ブタジエンブロックコポリマーが挙げられる。
所望の感圧特性を得るために、ポリビニルエーテル感圧性接着剤は、一般に、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、若しくはビニルイソブチルエーテルのホモポリマーのブレンド、又は、ビニルエーテルのホモポリマー、及びビニルエーテルとアクリレートのコポリマーのブレンドである。重合度に応じて、ホモポリマーは、粘性油、粘着性の軟質樹脂、又はゴム様物質であってよい。ポリビニルエーテル接着剤中で原材料として使用されるポリビニルエーテルとして、BASFから入手可能な「LUTANOL M 40」、並びにISP Technologies,Inc.から入手可能な「GANTREZ M 574」及び「GANTREZ 555」などのビニルメチルエーテル;「LUTANOL A 25」、「LUTANOL A 50」及び「LUTANOL A 100」などのビニルエチルエーテル;「LUTANOL I30」、「LUTANOL I60」、「LUTANOL IC」、「LUTANOL I60D」及び「LUTANOL I65D」などのビニルイソブチルエーテル;BASFから入手可能な「ACRONAL 550 D」などのメタクリレート/ビニルイソブチルエーテル/アクリル酸をベースとするポリマーが挙げられる。
アクリル感圧性接着剤は、一般に約20℃以下、より典型的には0℃以下のガラス転移温度を有し、100〜80重量パーセントのC3〜C12アルキルエステル構成成分(例えば、イソオクチルアクリレート、2−エチル−ヘキシルアクリレート、及びn−ブチルアクリレートなど)、並びに0〜20重量パーセントの極性構成成分(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エチレンビニルアセテート、N−ビニルピロリドン、及びスチレンマクロマーなど)を含んでよい。典型的に、アクリル感圧性接着剤は、0〜20重量パーセントのアクリル酸、及び100〜80重量パーセントのアクリル酸イソオクチルを含む。アクリル感圧性接着剤は、自己粘着性であるか又は粘着性付与されたものであってよい。アクリルに対する有用な粘着付与剤は、Hercules,Inc.から入手可能な「FORAL 85」などのロジンエステル、「PICCOTEX LC−55WK」などの芳香族樹脂、Hercules,Inc.から入手可能な「PICCOTAC 95」などの脂肪族樹脂、並びに、Arizona Chemical Co.から「PICCOLYTE A−115」及び「ZONAREZ B−100」として入手可能なα−ピネン及びβ−ピネンなどのテルペン樹脂である。
ポリ−α−オレフィン感圧性接着剤は、ポリ(1−アルケン)感圧性接着剤とも呼ばれ、米国特許第5,209,971号(バブー(Babu)ら)に述べられるような、放射線活性化官能基がグラフトされてよい実質的に未架橋のポリマー又は未架橋のポリマーを一般的に含む。ポリ−α−オレフィンポリマーは自己粘着性であるか、かつ/又は1以上の粘着付与剤を含むものでよい。更に、ポリマーは、一般的に、主に非晶質である。有用なポリ−α−オレフィンポリマーとしては、例えば、C3〜C18ポリ(1−アルケン)ポリマー、一般的には、C5〜C12 α−オレフィン及びC3のコポリマー、より典型的には、C6〜C8及びC3のコポリマーが挙げられる。粘着付与材料は、典型的にはポリ−α−オレフィンポリマーと混和性の樹脂である。ポリ−α−オレフィンポリマー中の粘着性付与樹脂の合計量は、具体的な用途に応じ、ポリ−α−オレフィンポリマー100部当たり0〜150重量部の範囲である。有用な粘着付与樹脂としては、C5〜C9不飽和炭化水素モノマー、ポリテルペン、合成ポリテルペンなどの重合によって得られる樹脂が挙げられる。この種のC5オレフィン画分ベースの市販樹脂の例は、Goodyear Tire and Rubber Co.から入手可能な「WINGTACK 95」及び「WINGTACK 15」粘着付与樹脂である。
シリコーン感圧性接着剤は、2種類の主要構成成分である、ポリマー又はゴム、及び粘着付与樹脂を含む。ポリマーは典型的には、高分子量のポリジメチルシロキサン又はポリジメチルジフェニルシロキサンであり、ポリマー鎖の末端に残留シラノール官能基(SiOH)を含有するものであるか、又はポリジオルガノシロキサンのソフトセグメントと尿素末端のハードセグメントとを含むブロックコポリマーである。粘着付与樹脂は一般的に三次元シリケート構造体であり、トリメチルシロキシ(OSiMe3)基で末端キャップされ、また一部の残留シラノール官能基を含有する。粘着付与樹脂の例には、ゼネラルエレクトリック(General Electric)社のシリコーン樹脂部門(ニューヨーク州ウオータフォード)から入手可能なSR 545、シンエツシリコーンズ・オフ・アメリカ社(カリフォルニア州トーランス)から入手可能なMQD−32−2が挙げられる。典型的なシリコーン感圧性接着剤の製造は、米国特許第2,736,721号(Dexter)に記載されている。シリコーン尿素ブロックコポリマー感圧性接着剤の製造は、米国特許第5,214,119号(Leirら)に記載されている。1つの特に好適なシリコーン感圧性接着剤の種類は、シリコーンポリオキサミド系感圧性接着剤である。この材料は、例えば、米国特許第7,371,464号(Shermanら)、及び同第7,705,103号(Shermanら)に記述されている。
本発明に有用なポリウレタン及びポリ尿素感圧性接着剤としては、例えば、国際特許公開第WO 00/75210号(Kinningら)、米国特許第3,718,712号(Tushaus)、同第3,437,622号(Dahl)、及び同第5,591,820号(Kydonieusら)に開示されるものが挙げられる。加えて、米国特許公開第2011/0123800号(Shermanら)に記述されている尿素系感圧性接着剤、及び米国特許公開第2012/0100326号(Shermanら)に記述されているウレタン系感圧性接着剤が、特に好適であり得る。
いくつかの実施形態において、感圧性接着剤は、光学的に清澄性の感圧性接着剤を含む。好適な光学的に清澄性の感圧性接着剤として、天然ゴム、合成ゴム、スチレンブロックコポリマー、ポリビニルエーテル、アクリル、ポリ−α−オレフィン、シリコーン、ウレタン、又は尿素系のものが挙げられる。これら感圧性接着剤の種類それぞれの例は、上記に記述されている。
光学的に清澄性の感圧性接着剤の1つの特に好適な部類は、(メタ)アクリレート系感圧性接着剤であり、酸性若しくは塩基性コポリマーのいずれかを含んでもよい。多くの実施形態では、(メタ)アクリレート系感圧性接着剤は酸性コポリマーである。一般に、酸性コポリマーの調製に使用される酸性モノマーの比率が増加するにつれて、得られる接着剤の凝集力が増大する。
感圧性接着剤の特性を達成するために、対応するコポリマーは、結果として約0℃未満のガラス転移温度(Tg)を有するよう調製することができる。特に好適な感圧性接着剤コポリマーは、(メタ)アクリレートコポリマーである。このようなコポリマーは、典型的に、ホモポリマーとして約0℃未満のTgを有する少なくとも1つのアルキル(メタ)アクリレートモノマーを、約40重量%〜約98重量%、しばしば少なくとも約70重量%、又は少なくとも約85重量%、又は更には約90重量%含むモノマーから誘導される。
このようなアルキル(メタ)アクリレートモノマーの例は、アルキル基が約4個〜約12個の炭素原子を含むものであり、n−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソノニルアクリレート、イソデシルアクリレート、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。所望により、他のビニルモノマー、及びホモポリマーとして約0℃未満のTgを有するアルキル(メタ)アクリレートモノマー、例えばメチルアクリレート、メチルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、ビニルアセテート、スチレン及びこれらに類するものを、1つ以上の低Tgアルキル(メタ)アクリレートモノマー及び共重合可能な塩基性又は酸性モノマーと共に使用することができる(但し、結果として得られる(メタ)アクリレートコポリマーのTgが約0℃未満であるものとする)。
いくつかの実施形態では、アルコキシ基を含まない(メタ)アクリレートモノマーを使用するのが望ましい。アルコキシ基は、当業者には明らかである。
使用される場合は、感圧性接着剤マトリックスとして使用される塩基性(メタ)アクリレートコポリマーは、典型的に、共重合可能な塩基性モノマーを、約2重量%〜約50重量%、又は約5重量%〜約30重量%含む塩基性モノマーから誘導される。代表的な塩基モノマーとしては、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMAm)、N,N−ジエチルアミノプロピルメタクリルアミド(DEAPMAm)、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート(DMAEA)、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート(DEAEA)、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレート(DMAPA)、N,N−ジエチルアミノプロピルアクリレート(DEAPA)、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレート(DEAEMA)、N,N−ジメチルアミノエチルアクリルアミド(DMAEAm)、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド(DMAEMAm)、N,N−ジエチルアミノエチルアクリルアミド(DEAEAm)、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリルアミド(DEAEMAm)、N,N−ジメチルアミノエチルビニルエーテル(DMAEVE)、N,N−ジエチルアミノエチルビニルエーテル(DEAEVE)、及びこれらの混合物が挙げられる。他の有用な塩基性モノマーには、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール、三級アミノ官能性スチレン(例えば、4−(N,N−ジメチルアミノ)−スチレン(DMAS)、4−(N,N−ジエチルアミノ)−スチレン(DEAS))、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、アクリロニトリル、N−ビニルホルムアミド、(メタ)アクリルアミド、及びこれらの混合物が挙げられる。
感圧性接着剤マトリックスを形成するために使用される場合は、酸性(メタ)アクリレートコポリマーは典型的に、共重合可能な酸性モノマーを、約2重量%〜約30重量%、又は約2重量%〜約15重量%含む塩基性モノマーから誘導される。有用な酸性モノマーとしては、エチレン系不飽和カルボン酸、エチレン系不飽和スルホン酸、エチレン系不飽和ホスホン酸、及びこれらの混合物から選択されるものが挙げられるが、これらに限定されない。このような化合物の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸、シトラコン酸、マレイン酸、オレイン酸、β−カルボキシエチルアクリレート、2−スルホエチルメタクリレート、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルホスホン酸等、及びこれらの混合物から選択されるものが挙げられる。入手しやすいため、典型的には、エチレン系不飽和カルボン酸が使用される。
特定の実施形態では、ポリ(メタ)アクリル系感圧性接着剤マトリックスは、約1〜約20重量パーセントのアクリル酸と、約99〜約80重量パーセントの、イソオクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、又はn−ブチルアクリレート組成物のうちの少なくとも1つとから誘導される。いくつかの実施形態では、感圧性接着剤マトリックスは、約2〜約10重量パーセントのアクリル酸と、約90〜約98重量パーセントの、イソオクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、又はn−ブチルアクリレートのうちの少なくとも1つとの組成物から誘導される。
光学的に清澄性の(メタ)アクリレート系感圧性接着剤の別の有用な種類は、(メタ)アクリル系ブロックコポリマーであるものである。このようなコポリマーは、(メタ)アクリレートモノマーのみを含有してもよく、又はスチレン等の他のコモノマーを含有してもよい。このような感圧性接着剤の例は、例えば、米国特許第7,255,920号(Everaertsら)に記載されている。
いくつかの実施形態において、米国特許公開第2007/0212535号(Shermanら)に教示されているように、接着剤層は、架橋した感圧性接着剤とすることが望ましい場合がある。架橋した感圧性接着剤の表面をエンボス加工して微細構造化接着剤表面を形成することにより、ラミネート後の接着剤内の応力形成を最小限に抑えることができる。これは、接着剤の事前構造状態と最終状態が実質的に平面的であるからである。よって、微細構造化ライナー又は成型ツールに接触していないときは、この構造は不安定である。これは、接着剤が戻ろうとする初期状態は微細構造化構成であり、一方で最終的な状態は実質的に平面的あるような、微細構造化剥離ライナー又は微細構造化成型ツールの上に流動性接着剤をコーティングすることによって生成される微細構造化接着剤の場合と対照的である。
接着剤層は、接着剤層にエンボス加工される微細構造の寸法よりも接着剤層のほうが厚い限り、任意の好適な厚さであってよい。一般に、厚さの範囲は10マイクロメートル(約0.4mil)〜1500マイクロメートル(約60mil)である。より典型的には、接着剤は一般に、25マイクロメートル(約1mil)〜51マイクロメートル(約2mil)の厚さである。
接着剤層は、連続していても、又は不連続であってもよい。不連続な接着剤層は、不規則分布又はパターン化分布を含め、様々な構成であってよい。好適なパターン化分布には、縞模様(直線的又は波形のいずれでも)及びドット模様(様々な形状及び寸法)がある。接着剤層が不連続である場合、エンボス加工ツールが接着剤層に構造を確実に付与できるよう、エンボス加工ツールは剥離ライナーに接触する場所に接着剤層が存在することが望ましい。加えて、接着剤層は、連続的か不連続的かを問わず、セグメント化した接着剤層であり得る。セグメント化接着剤層とは、異なる接着剤組成物を含むセグメントを有するものである。セグメント化接着剤層は、接着剤配合物とは異なるものであり、接着剤配合物では、単一の接着剤組成物が、異なる接着剤成分の混合物を含む。一方セグメント化接着剤層では、接着剤層の異なるセグメントが、異なる組成物を含む。不連続な接着剤層又はセグメント化接着剤層は、例えば、ストライプコーティングなどの様々な種類のコーティング技法、又は様々な種類のプリント技法を使用して、調製することができる。
特に好適な接着剤組成物は、光学的に清澄性のシリコーンポリオキサミド系感圧性接着剤、光学的清澄性の(メタ)アクリレート系感圧性接着剤、及び米国特許公開第2007/0212535号(Shermanら)に記述されているもののような架橋した感圧性接着剤である。
本開示の物品は更にライナーを含み、しばしばこれは剥離ライナーと呼ばれる。任意の好適な剥離ライナーを用いてよい。代表的な剥離ライナーには、紙(例えば、クラフト紙)又はポリマー材料(例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、及び同様物、及びこれらの組み合わせ)から製造されるものが挙げられる。少なくとも一部の剥離ライナーは、シリコーン含有材質又はフッ素化炭素含有材料などの剥離剤の層でコーティングされている。代表的な剥離ライナーとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム上にシリコーン剥離コーティングを有するCP Film(Martinsville,Va.)から、商品名「T−30」及び「T−10」として市販されているライナーが挙げられるが、これらに限定されない。典型的に、このライナーは、約25マイクロメートル(1mil)〜約127マイクロメートル(5mil)、より典型的には約25マイクロメートル(1mil)〜約84マイクロメートル(3.3mil)の厚さを有する。
いくつかの実施形態において、ライナーは別個に形成された物品であり、別の物品において、接着剤層とライナー、又は更には基材と接着剤層とライナーは、すべて共押出成形により同時に製造される。このプロセスにおいて、別個の溶融ポリマー流が接触して、多層物品を形成する。特に好適なものは、米国特許公開第2011/0316203号(Emslanderら)に記載されている共押出剥離ライナーである。これらのライナーにおいて、剥離剤層は剥離剤を含む。剥離剤層は、剥離剤に配合された他のポリマーも含んでよい。典型的に、剥離剤は、0.91g/cc以下の密度の、エチレンと、3〜約10個の炭素原子を有するアルファ−オレフィンとのコポリマーを含む。好適なアルファ−オレフィンとしては、ブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1及びこれらの組み合わせが挙げられる。エチレンとオクテン−1とのコポリマーが、アクリレート系の感圧性接着剤と共に使用するのに特に好適である。コポリマーは、ブロックコポリマーでも又は非ブロックコポリマーのどちらでもよい。いくつかの実施形態において、コポリマーは0.91g/cc以下、例えば0.89g/cc以下の密度を有する。好適なコポリマーは、Dow Chemical Company,Midland,Michiganから「INFUSE」の商標名、及びExxonMobil Chemical Company,Houston,TXから「EXACT」の商標名として市販されている。いくつかの実施形態において、コポリマーはメタロセン触媒を使用して製造されるポリオレフィンポリマーである。
上述したように、剥離剤に他のポリマーを更に配合して剥離剤層を形成してもよい。剥離剤との混合に有益なポリマーの例として、0.91g/cc以下の密度を有する他のポリオレフィンポリマー、ポリエチレン(低密度ポリエチレンを含む)、ポリジオルガノシロキサンポリオキサミドコポリマー、ポリプロピレン及び「NUCREL」、「BASELL HL 456J」、「VISTAMAX」、「BYNEL」の商標名で販売されているポリマー、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。
物品を形成する方法も開示される。この方法は、多層物品を提供することと、構造化表面を備えたツールを提供することとを含む。この多層物品は、第1主表面及び第2主表面を備えた基材と、第1主表面及び第2主表面を備えた接着剤層であって、この接着剤層の第1主表面が基材の第2主表面に接触する、接着剤層と、第1主表面及び第2主表面を備えたライナーであって、このライナーの第1主表面が接着剤層の第2主表面に接触する、ライナーと、
を含む。多層物品の構成要素それぞれについて好適な材料の例は、上述の通りである。
を含む。多層物品の構成要素それぞれについて好適な材料の例は、上述の通りである。
構造化ツールは、表面に対して構造又は仕上げを付与するための用具であり、これはプロセス中で連続的に再使用され得る。典型的に、構造化ツールは成型ツールである。構造化成型ツールは、箔押し機、可撓性又は非可撓性のベルト、又はローラーの形態であり得る。更に成型ツールは、一般的に、構造化パターンをエンボス加工、コーティング、キャスティング、又はプラテンプレスによって表面に形成するためのツールと見なされ、完成した物品の一部とはならない。多くの実施形態において、構造化ツールは微細構造化ツールであり、すなわち、このツールはその表面に微細構造化パターンを有する。
微細構造化成型ツールの作製については、広範な方法が当業者に既知である。これらの方法の例としては、フォトリソグラフィー、エッチング、放電加工、イオンミリング、微細機械加工、及び電鋳が挙げられるがこれらに限定されない。微細構造化成型ツールは更に、様々な微細構造化表面(不規則形状及びパターンを含む)を、成型可能材料で複製することにより調製することができ、この材料は例えば、架橋可能な液体シリコーンゴム、放射線硬化性ウレタンなどからなる群から選択される。あるいは、電鋳によりネガ若しくはポジ複製中間体又は最終エンボス加工ツール成形型を作製して、様々な微細構造を複製することにより調製することができる。更に、ランダムで不規則な形状及びパターンを有する微細構造化鋳型型は、化学エッチング、サンドブラスト、ショットピーニング、成型可能材料中に分離性の構造化粒子を沈下させることにより、生成させることができる。加えて、任意の微細構造化成型ツールを、米国特許第5,122,902号(Benson)に教示されている手順に従って改変又は変更することができる。このツールは、ニッケル、銅、鋼、若しくは合金などの金属、又はポリマー材料を含む、広範な材料から調製することができる。
多層物品は、ツールの構造化表面と支持表面との間に配置されて、構造体を形成する。この構造体において、支持表面は基材に接触しており、ライナーはツールの構造化表面に接触している。
支持表面、多層構造体、及び構造化ツールを含む構造体に圧力が印加され、次いで解放される。印加された圧力により、ツールの表面にある構造体の少なくとも一部がライナー及び接着剤層を歪ませるが、基材の第2主表面を歪ませることはない。接着剤層の一部は恒久的に歪む。更に、ライナーの歪みは、印加圧力が解放されたときに保持され、これにより恒久的な変化がライナーに形成される。いくつかの実施形態において、熱と圧力の組み合わせを印加することが望ましい場合がある。
上述のように、エンボス加工プロセス中に、圧力、又は圧力と熱の組み合わせを印加することにより、接着剤層の一部に恒久的歪みが生じる。理論に拘束されるものではないが、エンボス加工ツールがライナー及び接着剤層に接触するとき、接着剤の一部分がツールに押されて変位すると考えられる。適切な温度及び圧力条件下で、この変位は非常に激しいため、接着剤中に恒久的変化を起こし、すなわち、接着剤が変位した領域で、接着剤の粘弾性応答が低減する(上記で使用した例えを使えば、バネが伸びきってバネ弾性を失っている)。この変位した接着剤は、新しい空間を占める必要があるため、接着剤表面に小さな凸状突起を形成する。一般に、小さな凸状突起は、エンボス加工ツールにより形成された凸状構造のいずれかの側(断面で見た場合)に隣接して現れる。この凸状構造は、凹状構造とは異なり、ライナーを除去したときにも不安定ではない。
このプロセスを考えるもう1つの方法は、エンボス加工プロセスが接着剤の一部を強制的に変位させ、このプロセスにおいて、その接着剤のトポロジー特性を変化させるという点である。この変位した接着剤は体積を保持しているため、この体積は、エンボスツールが接着剤層に対して圧力を印加していない場所のどこかに移動する必要がある。この接着剤は典型的に、接着剤とライナーとの間の界面に移動して、凸状突起を形成する。この凸状突起は、ツールの構造化部材の外辺に形成される。よって、断面で見た場合、凸状突起が凹状構造に隣接して現れる。これらの凸状突起中にある材料は、組成としては接着剤層の他の部分と同じであるが、エンボス加工プロセスによってこの接着剤材料に応力が印加されているため、この接着剤材料のトポロジー特性は変化している。ここでも、理論に束縛されるものではないが、エンボス加工プロセスの圧縮力が接着剤材料を圧縮することによって、接着剤材料のトポロジー特性が変化すると考えられる。接着剤層から生じた凸状突起が、接着剤層に付与された凹状構造に比べて小さいということは、変位された接着剤の体積も圧縮されたことを意味する。変位された接着剤集塊が単に変位されただけで圧縮されていない場合は、凸状突起は、接着剤層に付与された凹状構造にもっと近い寸法になるはずである。
エンボス加工構造体の圧力及び温度の他に、接着剤層の一部分の恒久的変形に影響し得る別の要素としては、エンボス加工の速度がある。接着剤は粘弾性構造体であるため、エンボス加工の応力が比較的ゆっくりと印加されると、粘弾性材料は、エンボス加工の応力の多くをより良く分散させることができるようになり、よって、生じる恒久的変形の量が制限される。逆に、エンボス加工の応力が比較的迅速に印加されると、粘弾性材料は、エンボス加工の応力を分散させにくくなり、応力が局所的になり、より多くの変形が生じることになる。
観察される接着剤層の恒久的変形のもう1つの特徴は、局所的な現象であるということである。このことは、接着剤層のごく小さな部分だけが変形し、トポロジー特性が変化しているということを意味する。エンボス加工プロセス後に、接着剤層の大半の部分は、トポロジー的に不変のままである。ここでも、理論に束縛されるものではないが、接着剤層の粘弾性により、接着剤層のバルクを介して、エンボス加工によりもたらされる応力の大半が分散することが可能になり、その結果、非常に局所的な恒久的変形のみが形成され、これらはエンボス加工ツールがライナー及び接着剤に接触しているセグメントの近くである。輪ゴムに応力がかかり、応力を解放すると下の状態に戻るのとちょうど同じように、粘弾性材料の弾性成分により、応力がかかった後に回復することができる。しかしながら、粘弾性材料に対してその回復力を超える応力がかかると、材料のトポロジー特性において恒久的変化が生じる。
よって、様々な要素によって、接着剤層に生じる恒久的変形の量が制御され、又は恒久的変形が起こるかどうかが制御される。同時係属出願の代理人整理番号第72396US002号「Method For Preparing Structured Adhesive Articles」(本開示と同日出願)において、同様のエンボス加工プロセスが記述されており、ここにおいて接着剤層の一部の恒久的変形は観察されない。
接着剤層の恒久的変形の量を制御する要素としては、接着剤層の性質及び組成、エンボス加工ツールエレメントの寸法及び形状、エンボス加工構造体に印加される圧力、エンボス加工構造体に適用される温度、エンボス加工を行う速度、支持表面の特性(特に硬度)が挙げられる。上述の要素すべてが影響するものの、支持表面の特性、特に支持表面の硬度は特に重要である。典型的に、支持表面は硬質表面であり、この硬質表面は、金属等の硬質材料、又はその他の好適な硬質材料から調製される。
支持表面の性質は、構造化物品を調製するのに使用される方法によって異なる。バッチプロセスが使用される場合(例えばプラテンプレスを利用する場合)、支持表面は典型的に、金属又はその他の硬質物質である。連続プロセスが使用される場合(例えば物品フィルムを2本のローラー間に通す場合)、一方のローラーが構造化ツールで、もう一方のローラーが支持表面になる。支持表面がローラーの場合、比較的硬い表面を備えた様々なローラーが好適である。好適な支持ローラーの例には、金属ローラー、並びに、硬い外層(例えば金属コーティング又は金属スリーブ)を備えた低ジュロ硬度材料(ショアA硬度が50〜100の材料)で作製されたローラーが挙げられる。
広範なプロセス加工条件が好適であるが、一般に、印加される圧力は5kN/cm(センチメートル当たりキロニュートン)〜100kN/cm、又は5〜60kN/cm、又は更には5〜50kN/cmである。温度は、室温〜200℃、又は室温〜150℃、又は更には100〜150℃で変化し得る。エンボス加工の速度は一般に、エンボス加工を実行するのに使用する装置によって決定される。例えば、多層接着剤物品が、エンボス加工を提供する2本のローラー間を通る連続プロセスにおいて、エンボス加工の速度は、多層接着剤物品がこの2本のローラー間を通過する速度によって制御され得る。プラテンプレス又は類似の装置が使用される場合のようなバッチプロセスにおいては、エンボス加工の速度は、プレスの速度を制御することによって制御され得る。
支持表面、多層構造体、及び構造化ツールを含む構造体は、比較的長時間、又は比較的短時間、一緒に合わせた状態であり得る。例えば、プラテンプレスを使用して物品を作製する場合、支持表面がプレスの支持床になり得、構造化ツールがこのプラテンであってよく、又は、ツールはこのプラテンに取り付けることができる。他の実施形態において、支持表面は平坦なローラーであってよく、ツールは構造化表面を備えたローラーであってよく、かつ多層物品がローラーの間を通過してよい。よって、接着剤層とライナーにパターンを同時にエンボス加工するプロセスは、バッチ様プロセス、準連続的プロセス、又は連続的プロセスで行うことができる。バッチ様プロセスにおいては、多層物品はプラテンプレスなどの装置内に配置され、プラテン(これは構造化ツールであるか、取り付けられた構造化ツールを有している)を介して圧力が印加され、圧力が解放されて、エンボス加工された多層物品が取り出される。準連続的プロセスにおいては、個別の多層物品ではなく、多層物品が連続ウェブになっている。このウェブをプレス内に引き込み、プレスし、プレスから引き出すことができる。加えて、一連のプレスを使用して、ウェブの複数の領域を一度にプレスすることができる。連続的プロセスの一例は、ローラーの使用である。多層物品が、一対のローラーの間に供給され、このローラーの一方は平坦であり、もう一方は構造化表面を含む。このプロセスにおいて、2本のローラーの間を多層物品ウェブが通過することにより、圧力が印加される。そのような一対のローラーは、しばしばニップと呼ばれる。
いくつかの実施形態において、連続的プロセスで、原材料からエンボス加工された接着剤物品を調製することが可能である。上述のように、基材、接着剤層及びライナーを含む多層物品は、共押出で調製することができる。このプロセスにおいて、基材、接着剤層及びライナー材料のうち少なくとも2層又は3層すべてを共押出し、接触させて、多層物品を形成することができる。例えば、基材と接着剤層は、共押出することができ、この共押出生産物が、剥離ライナーの動くウェブに接触し得る。他の実施形態において、基材、接着剤層及びライナー層は、共押出することができ、それぞれに接触させて、多層物品を形成することができる。動いている多層ウェブが次に、一対のローラー(一方が平坦でもう一方が構造化)の間を通過し、1回の連続プロセスでエンボス加工物品を形成する。
このプロセスにより形成された物品は、上述のように、基材、接着剤層、及びライナーを含む多層物品である。この物品は、第1主表面及び第2主表面を備えた基材と、第1主表面及び第2主表面を備えた接着剤層であって、この接着剤層の第1主表面が基材の第2主表面に接触する、接着剤層と、第1主表面及び第2主表面を備えたライナーであって、このライナーの第1主表面が接着剤層の第2主表面に接触する、ライナーと、を含む。ライナーの第2主表面は、複数の凹状構造を含み、これは接着剤層の第2主表面の複数の凹状構造に対応しているが、この凹状構造は、基材の第2主表面を歪ませることはない。換言すれば、一連の凹状構造がライナーに存在し、接着剤層内にも続いているが、基材内には続いていない。
これらの物品内に存在する要素の性質に応じて、そのまま使用することができ、あるいは他の接着剤物品を形成するのに使用することができる。例えば、ライナーは接着剤層から除去することができ、この接着剤層(この時点で構造化表面を含む)は、広範な種類の被着表面にラミネートして物品を形成することができる。基材が剥離ライナーである場合は、接着剤層が2つのライナーに接着している自立フィルムであるため、この物品は時に「転写テープ」と呼ばれる。剥離ライナーが転写テープから除去されると、露出した接着剤表面は、広範な種類の被着表面にラミネートすることができる。好適な被着表面の例としては、広範な種類のフィルム及びテープ裏材、又は様々な剛性若しくは半剛性の被着体(例えば物品の外側表面)が挙げられる。次に、エンボス加工されたライナーを除去して、構造化接着剤表面を露出させることができ、この構造化接着剤表面を被着体表面にラミネートすることができる。この被着体は、他の被着体と同じ又は異なっていてもよく、例えば、転写テープは2枚のフィルムにラミネートすることができ、1枚のフィルムと1つの剛性基材にラミネートすることができ、又は2つの剛性基材にラミネートすることができる。
典型的に、ライナーを介して接着剤層にエンボス加工するプロセスによって接着剤層に形成された構造は、上述のように不安定であるが、この構造は、接着剤層からライナーを除去したときに、すぐに潰れるわけではなく、又は、完全に潰れるわけでもない。ライナーを除去したときにすぐに構造が潰れる場合、構造化接着剤表面を作製する利点(例えば空気排出)が失われることになり得る。しかしながら、この構造はライナーを除去すると不安定になるため、ライナーを除去してからできるだけ速やかに、接着剤層を望ましい被着体にラミネートすることが望ましい。構造が不安定であるということは、ライナーを除去すると、エンボス加工プロセスにより接着剤層に組み入れられた応力が除去され、この接着剤層が元の平坦な形状に戻り始めるということを意味する。特に、接着剤が光学的に清澄性であり、光学的用途に使用される場合に、この構造が時間の経過と共に潰れて消失することが一般に望ましい。光学構造体中に潰れていない構造があると、光学的特性に悪影響を与え得るため、潰れていない構造が存在することは、一般に望ましくない。加えて、潰れていない構造により、被着表面に対する接着剤層の湿潤が不完全になり、接着特性に悪影響を与え得る。構造が潰れるまでに必要な時間は、接着剤、被着体、及びプロセス加工条件の性質によって大きく異なる。例えば、接着剤が上述のように架橋した感圧性接着剤である場合、エンボス加工プロセスによって応力が接着剤層内に組み込まれ、この応力は、構造が潰れ、接着剤層が平坦な形状に戻ることによって解放される。非架橋の実施形態であっても、ある程度の応力が接着剤層内に組み込まれるが、構造の潰れは主に接着剤の流動によって起こり得る。望ましい場合は、構造の潰れは、圧力、熱、及びこれらの組み合わせの印加によって加速され得るが、構造が潰れるのは自発的なプロセスであるため、上述のように、これらは必ずしも必要ではない。
加えて、上述のように、エンボス加工プロセス中に形成された凸状突起は、時間が経過しても消失しない。凸状突起の存在は、潰れていない凹状構造の存在と併せて、接着剤層を初期再配置可能又は一時的再配置可能にするのに役立つ。更に、凸状突起の恒久的存在は、凹状構造が潰れた後であっても、接着剤層の接着を変化させる。
図1において、多層物品100の断面が示されており、これは基材層110、接着剤層120、及びライナー130を含む。接着剤層120は連続層として示されているが、上述のように、この層は不連続層、又はストライプコーティング層などを含み得る。接着剤層120とライナー130との間の界面は、135として示されている。
図2は、多層物品200の断面を示し、これは物品100がエンボス加工ツール240でエンボス加工されたもので、基材層210、接着剤層220、及びライナー230を備えている。エンボス加工ツール240の構造が、図示のように、ライナー/接着剤界面235でライナー230及び接着剤層220を変形させるが、ツール構造の変形作用は、基材210を変形させることはない。凸状突起222は、ツール構造の変形に隣接して形成される。
図3は、多層物品300の断面を示し、これはエンボス加工ツール240が除去された状態の物品200であり、基材層310、接着剤層320、及びライナー330を備える。変形したライナー330及び変形した接着剤層320は、ライナー/接着剤界面335と共にエンボス加工ツールを除去しても、変形を保持する。
図4は、多層物品400の断面を示し、これはライナー330が除去された状態の物品300であり、基材層410と接着剤層420を備える。変形した接着剤層420の構造は、ライナー330を除去した直後は保持される。表面425は接着剤層の下表面であり、ここにエンボス加工された構造が生じる。凸状突起422は、ツール構造の変形に隣接している。
図5は、多層物品500の断面を示し、これは基材層550にラミネートされた物品400であり、基材層510及び接着剤層520を備えている。表面525は、接着剤層の下面であり、ここにエンボス加工された構造が生じる。基材550にラミネートした直後も、構造は保持されることが図に示されている。凸状突起522は、ツール構造の変形に隣接している。
図6は、多層物品600の断面を示し、これは時間経過後における物品500であり、基材層610、接着剤層620、及び基材層650を備えている。図5の表面525として示されている接着剤層520中のエンボス構造が潰れて消失し、凸状突起622以外、実質的に平坦な接着剤層620を形成していることが図示されている。
構造の一部が恒久的であり、他の部分が使用に際して一時的になるように、接着剤を構成することができることを示すため、試料が作製され、試験が行われた。これらの実施例は単に例示のためのものに過ぎず、添付の請求項の範囲を限定することを意図するものではない。
試験方法
湿潤比率
表面上の経時的な接着剤の湿潤の変化を示すため、試料を試験した。ライナーを試料から取り外した。試料を、清浄なスライドガラスに手作業でラミネートし、倍率5倍の光学顕微鏡で、ガラスを通して経時的に接着剤/ガラス界面を記録し、接着剤/ガラス界面を画像化した。構造が形状を変化させ、接着剤がガラスの表面を湿潤させたときに、界面の画像をキャプチャした。試験は室温条件で行った。画像分析は、MATLAB(The MathWorks、Inc.(Natick、MA)から入手)を使用して実行した。分析ではサビツキー・ゴーレイ平滑化フィルターを適用してから、画像に閾値マスクを適用した。画像の明るい領域は、接着剤とガラスの間の空気に対応している。暗い領域は、接着剤がガラス表面を湿潤している場所を示す。画像の各画素に、閾値を超える画素輝度については値1、下回るものについては値0を与えた。値1の画素数の合計を、全体の画素数合計で除した。湿潤比率は、この合計の1マイナスである。
湿潤比率
表面上の経時的な接着剤の湿潤の変化を示すため、試料を試験した。ライナーを試料から取り外した。試料を、清浄なスライドガラスに手作業でラミネートし、倍率5倍の光学顕微鏡で、ガラスを通して経時的に接着剤/ガラス界面を記録し、接着剤/ガラス界面を画像化した。構造が形状を変化させ、接着剤がガラスの表面を湿潤させたときに、界面の画像をキャプチャした。試験は室温条件で行った。画像分析は、MATLAB(The MathWorks、Inc.(Natick、MA)から入手)を使用して実行した。分析ではサビツキー・ゴーレイ平滑化フィルターを適用してから、画像に閾値マスクを適用した。画像の明るい領域は、接着剤とガラスの間の空気に対応している。暗い領域は、接着剤がガラス表面を湿潤している場所を示す。画像の各画素に、閾値を超える画素輝度については値1、下回るものについては値0を与えた。値1の画素数の合計を、全体の画素数合計で除した。湿潤比率は、この合計の1マイナスである。
剥離力
90°剥離接着力
90°剥離接着力試験は、ASTM D3330−90の方法を採用して実施した。接着剤コーティングを、2.54センチメートル×15センチメートルのストリップに切断した。0.5キログラムのローラーを用いて、各ストリップを、6.2センチメートル×23センチメートルの、溶媒洗浄された清浄なガラスパネルに接着した。この接着したアセンブリを室温に10分間以上15分間以下置いてなじませた。この試料を、90°剥離接着力について、90°剥離試験アセンブリを備えるIMASS滑り/剥離試験機(型式SP2000、Instrumentors Inc.,Strongsville,OHから市販されている)を用い、10秒間のデータ収集時間にわたって0.8メートル/分(30インチ/分)の速度で試験した。3つの試料を試験した。報告した剥離接着力値は、3つの試料の各々からの剥離接着力値の平均値である。データは、g/インチ幅で測定され、次いで、ニュートン/デシメートル(N/dm)に変換した。
90°剥離接着力
90°剥離接着力試験は、ASTM D3330−90の方法を採用して実施した。接着剤コーティングを、2.54センチメートル×15センチメートルのストリップに切断した。0.5キログラムのローラーを用いて、各ストリップを、6.2センチメートル×23センチメートルの、溶媒洗浄された清浄なガラスパネルに接着した。この接着したアセンブリを室温に10分間以上15分間以下置いてなじませた。この試料を、90°剥離接着力について、90°剥離試験アセンブリを備えるIMASS滑り/剥離試験機(型式SP2000、Instrumentors Inc.,Strongsville,OHから市販されている)を用い、10秒間のデータ収集時間にわたって0.8メートル/分(30インチ/分)の速度で試験した。3つの試料を試験した。報告した剥離接着力値は、3つの試料の各々からの剥離接着力値の平均値である。データは、g/インチ幅で測定され、次いで、ニュートン/デシメートル(N/dm)に変換した。
(実施例)
(実施例1)
(米国特許公開第2011/0316203号(Emslanderら)の記述に従い)ある長さの多層フィルムを得た。これは、厚さ25マイクロメートル(1mil)の印刷受容層、厚さ69マイクロメートル(2.7mil)のコアHDPE層、厚さ5マイクロメートル(0.2mil)の接着結合層、厚さ18マイクロメートル(0.7mil)のアクリル接着剤層、厚さ13マイクロメートル(0.5mil)のポリオレフィンブロックコポリマー剥離剤層、及び厚さ84マイクロメートル(3.3mil)のHDPEライナー層からなる。印刷受容層は、PCT国際特許公開第2011/091132号(Dennisonら)に記述されている。
(実施例1)
(米国特許公開第2011/0316203号(Emslanderら)の記述に従い)ある長さの多層フィルムを得た。これは、厚さ25マイクロメートル(1mil)の印刷受容層、厚さ69マイクロメートル(2.7mil)のコアHDPE層、厚さ5マイクロメートル(0.2mil)の接着結合層、厚さ18マイクロメートル(0.7mil)のアクリル接着剤層、厚さ13マイクロメートル(0.5mil)のポリオレフィンブロックコポリマー剥離剤層、及び厚さ84マイクロメートル(3.3mil)のHDPEライナー層からなる。印刷受容層は、PCT国際特許公開第2011/091132号(Dennisonら)に記述されている。
多層フィルムは、温度138℃(280°F)で、金属シム付きゴム被覆ニップロールとツールロールとの間で、圧力43.8kN/cm(250ポンド/直線インチ)の圧力下、ニップ内でエンボス加工した。ツールロールは、図7に示すツールを備えた、ニッケルめっきの銅製ツールロールであった。図7において、H(構造の高さ)は203マイクロメートル(8mil)、W(構造の幅)は102マイクロメートル(4mil)、P(構造のピッチで、1つの構造の中心とその直近の構造の中心との間の距離)は2.54センチメートル当たり70ライン(1インチ当たり70ライン)、角度θ(抜き勾配)は10°である。エンボスライン速度は、15.24m/分(50ft/分)であった。ツールは、多層フィルムのライナー側に対して配置した。
エンボス加工された多層フィルムの湿潤比率は、初期接地と、試料への圧力印加後の、2つの条件について、上述の試験方法を用いて測定した。ライナーを第1の試料から除去し、このフィルムを清浄なスライドガラスに適用した。適用の際には、ローラーの重量(0.5kg)のみを使用した。適用から5分以内に、清浄なスライドガラスを通して、試料の画像を撮影した。第2の試料は、エンボス加工された多層フィルムの第2の試験片からライナーを除去することによって作製した。このフィルムを、ローラーに手で力をかけながら、清浄なスライドガラスにラミネートし、湿潤の初期画像を取得した。試料を3週間室温に置き、同じ部分の顕微鏡写真を取得した。表1は、3週間経過の湿潤比率結果を示す。
エンボス加工された多層フィルムの初期剥離力は、初期タッチダウンと、試料への圧力印加後の、2つの条件について、上述の試験方法を用いて測定した。ライナーを第1の試料から除去し、このフィルムを清浄なスライドガラスに適用した。適用の際には、ローラーの重量のみを使用した。第2の試料は、エンボス加工された多層フィルムの第2の試験片からライナーを除去することによって作製した。このフィルムを、ローラーに手で力をかけながら、スライドガラスにラミネートした。
幅2.54cm(1インチ)のリボンを切って、スライドを横切るライナーにし、この試料を、90°設定の剥離試験機に取り付けた。リボンの一方の端を剥離試験機のクリップに取り付けた。剥離試験は3回行い、その結果を平均した。初期接地試料は平均剥離力が5.33N/dm、一方、加圧接着試料は剥離力が8.80N/dmであった。
Claims (19)
- 物品であって、
第1主表面及び第2主表面を備えた基材と、
第1主表面及び第2主表面を備えた接着剤層であって、
前記接着剤層の前記第1主表面が前記基材の前記第2主表面に接触していて、かつ前記接着剤層が接着剤成分の混合物を含み、
前記接着剤成分は同じ化学組成を有するが、異なるトポロジー特性を有する、接着剤層と、
第1主表面及び第2主表面を備えたライナーであって、前記ライナーの前記第1主表面が前記接着剤層の前記第2主表面に接触する、ライナーと、
を含み、
前記ライナーの前記第2主表面が、複数の凹状構造を含み、
この複数の凹状構造は前記接着剤層の複数の凹状構造に対応しており、
かつ前記凹状構造は、前記基材の前記第2主表面を歪ませることはない、物品。 - 前記接着剤成分のトポロジー特性の差が、粘弾性応答の差を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記接着剤成分のトポロジー特性の差が、剥離接着力の差を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記接着剤層の前記複数の凹状構造は、前記ライナーが除去されると不安定になる、請求項1に記載の物品。
- 前記複数の凹状構造が、複数の凹状微細構造を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記接着剤成分が、感圧性接着剤組成物と、恒久的にトポロジー的に歪んだ感圧性接着剤組成物とを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記接着剤層が更に、前記凹状構造に隣接した複数の凸状構造を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記凸状構造が、恒久的にトポロジー的に歪んだ接着剤組成物を含む、請求項7に記載の物品。
- 前記基材が、フィルム、テープ裏材、グラフィック物品、プラスチック物品、創傷包帯、保護フィルム若しくはテープ、又は剥離ライナーを含む、請求項1に記載の物品。
- 前記ライナーが、ポリマーフィルム、コーティングされたポリマーフィルム、又はコーティングされた紙シートを含む、請求項1に記載の物品。
- 物品を形成する方法であって、
第1主表面及び第2主表面を備えた基材と、
第1主表面及び第2主表面を備えた接着剤層であって、
前記接着剤層の前記第1主表面が前記基材の前記第2主表面に接触している、接着剤層と、
第1主表面及び第2主表面を備えたライナーであって、前記ライナーの前記第1主表面が前記接着剤層の前記第2主表面に接触する、ライナーと、
を含む、多層物品を提供する工程と、
構造化表面を備えたツールを提供する工程と、
前記ツールの前記構造化表面と支持表面との間に前記多層物品を配置して構造体を形成する工程であって、これにより前記基材の前記第1主表面が前記支持表面に接触し、かつ、前記支持表面が硬質支持表面を含む、工程と、
圧力を前記構造体に適用する工程であって、これにより、前記ツールの表面にある前記構造体の少なくとも一部が前記ライナー及び前記感圧性接着剤層を歪ませるが、前記基材の前記第2主表面を歪ませることはなく、更に、前記ライナーの前記歪みは、前記印加圧力が解放されたときに保持されていて、かつ前記接着剤層の一部が恒久的に歪んでいる、工程と、
を含む、方法。 - 前記接着剤層の一部の前記恒久的歪みによって、前記接着剤層は、トポロジー特性が、変化した構成要素と、変化しない構成要素との2つの構成要素を形成する、請求項11に記載の方法。
- 前記トポロジー特性の変化によって、粘弾性応答の変化、剥離接着力の変化、又はこれらの組み合わせが生じる、請求項12に記載の方法。
- 恒久的に歪んだ前記接着剤層の前記一部が、前記凹状構造に隣接した複数の凸状構造を含む、請求項11に記載の物品。
- 前記ツールが、微小構造化表面を備えたツールを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記接着剤層から前記ライナーを分離する工程を更に含み、これにより、前記接着剤層の前記凹状構造が不安定になるが、すぐに潰れることはない、請求項11に記載の方法。
- 前記接着剤層の前記表面を被着体に接触させて、接着剤物品を形成する工程を更に含む、請求項16に記載の方法。
- 前記凹状構造が、時間が経過すると消失する、請求項17に記載の方法。
- 前記接着剤層が更に、時間が経過しても消失しない凸状構造を含む、請求項18に記載の方法。
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