JP2005154491A - 帯電防止ポリウレタン粘着剤及びその製造方法 - Google Patents
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- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
【解決手段】 アルキレンオキサイド鎖を有するポリオール成分(a1)、ポリエステルポリオール成分(a2)及びジイソシアネート化合物(a3)とを反応させて得られるポリウレタン(A)、イオン化合物(B)及び3官能のイソシアネート化合物(C)を含有することを特徴とする帯電防止粘着剤。
【選択図】 なし
Description
例えば、
(1) 表面保護粘着フィルムを構成する基材フィルム自体に帯電防止性を付与する、
(2) 表面保護粘着フィルムを構成する基材フィルムと粘着剤層との間に、又は基材フィルムの粘着剤層が積層されていない方の面に、あるいは基材フィルムと粘着剤層との間に、帯電防止性能を有する層を設ける、
(3) 表面保護粘着フィルムを構成するの粘着剤層に帯電防止性を付与する、等。
ところで、被着体に表面保護粘着フィルムを貼着している間も、被着体の表面保護外観が粘着フィルムを介して絶えず検査され得るようになっている必要がある。そのため、表面保護粘着フィルム粘着シート自体も、透明性に優れ、かつ光学的にも欠陥を有していないことが必要とされる。
従って、帯電防止剤含有基材フィルムを用いてなる表面保護粘着フィルムを被着体に貼着した場合、被着面が見えにくくなるという問題がある。また、基材フィルムが高価格になるという問題もある。
(2-1) 基材フィルムの少なくとも一方の面に金属化合物を蒸着する、
(2-2) 基材フィルムの少なくとも一方の面に、4級アンモニウム塩、スルホン酸塩基を有する長鎖アルキル化合物等のようなアニオン型界面活性剤、チオフェン誘導体、主鎖にイオン化された窒素元素を有するポリマーや、スルホン酸塩基変性ポリスチレン等の種々の帯電防止剤を含有する層を設ける、等。
しかし、例えばスルホン酸塩基を有する長鎖アルキル化合物等のようなアニオン型界面活性剤は比較的低分子量であるので、帯電防止剤の一部が帯電防止塗膜中を移動して基材フィルムとの界面に集積し基材フィルムの反対面等に移行する問題や、帯電防止性が経時的に低下するという問題がある。
また、主鎖にイオン化された窒素元素を有するポリマーや、スルホン酸塩基変性ポリスチレン等は比較的高分子量であるので、上記のような問題は生じない。しかし、良好な帯電防止性能を得るためには多量の帯電防止剤の配合が必要であり、帯電防止層の膜厚を厚くする必要があるため経済的でない。さらに、製品にならなかった屑フィルム(例えば、製造工程で切断除去したフィルム端部等)を回収し、フィルム製造用の再生材料として使用すると、溶融製膜の際に該再生材料中に含まれる帯電防止剤成分が熱劣化し、再生されるフィルムが著しく着色し実用性に欠ける(回収性が劣る)ものとなる等の問題が生じる。そのうえ、フィルム同士が剥離し難い(ブロッキングする)、塗膜が削れ易い等の欠点が生じ、その解決が望まれている。
前者の場合、導電性と換言することもできる樹脂自体の帯電防止性能が不十分である。
後者の場合、用いられる帯電防止剤としては、各種界面活性剤やカーボンブラック等の導電性粉末が挙げられる。しかし、界面活性剤含有粘着剤を用いた場合、一般に界面活性剤が粘着剤層表面、即ち被着体との貼着界面に濃縮される傾向にあり、その界面活性剤故に粘着性能が湿度の影響を極めて受けやすい。つまり、水分が粘着剤層の凝集力を低下させ、表面保護粘着フィルムを剥離する際、被着体に粘着剤層が一部残りやすい(いわゆる「糊残り」し易い)。他方、カーボンブラック等の導電性粉末を含有する導電性粘着剤を用いた場合には、粘着剤層及び表面保護粘着フィルムの透明性が低下したり、フィルムが着色したりするという問題を生じる。
しかし、特許文献2記載の発明は、導電性粘着剤に関するとはいうものの生体に貼り付けて使用する電極パッド用のものであり、特許文献2記載の導電性粘着剤は表面保護粘着フィルム用には到底使用し得るものではなかった。
さらに、本発明は、エチレンオキサイド鎖とプロピレンオキサイド鎖との重量比が、EO/PO=10/90〜50/50であることを特徴とする上記発明に記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤に関する。
さらに、本発明は、イオン化合物(B)が無機塩類であることを特徴とする上記発明のいずれかに記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤に関する。
ジイソシアネート化合物(a3)を含む第2成分を、上記ポリオール成分(a1)と(a2)との合計の水酸基に対してイソシアネート基が相対的に少ない範囲で添加し、
第1成分と第2成分を反応させて水酸基含有ポリウレタン(A)を得、
次いで3官能イソシアネート化合物(C)を添加・混合することを特徴とする、
水酸基含有ポリウレタン(A)、イオン化合物(B)及び3官能のイソシアネート化合物(C)を含有する帯電防止ポリウレタン粘着剤の製造方法に関する。
酢酸ナトリウム、アルギン酸ソーダ、リグニンスルホン酸ソーダ、トルエンスルホン酸ソーダ等の有機塩類が挙げられる。これらは単独もしくは混合して使用することができる。導電性及び安全性等の観点から、塩化ナトリウム、塩化カリウム、過塩素酸リチウム等が好ましい。
アルキレンオキサイド鎖を有するポリオール成分(a1)、ポリエステルポリオール(a2)、ジイソシアネート化合物(a3)を一括で仕込み、反応させてポリウレタン(A)を得、次いでイオン化合物(B)及び3官能のイソシアネート化合物(C)を加える方法も場合によっては可能である。しかし、イオン化合物(B)の溶解性を考慮して、下記のような方法で製造することが好ましい。
第1成分及び第2成分には、水酸基とイソシアネート基との反応に影響を及ぼさない有機溶剤を含有することができる。用い得る有機溶剤としては、ウレタン反応の際に一般に用いられる有機溶剤、例えばトルエン、酢酸エチル等を例示することができる。
第1成分と第2成分との反応は、水酸基とイソシアネート基との反応であり、ポリオール成分(a1)とポリエステルポリオール(a2)との合計の水酸基とイソシアネート基との当量比は、OH/NCO=65/35〜50/50であることが好ましい。OH比が65を超えると未反応の水酸基成分が多くなり、ウレタン反応終了後においてもモノマーとして存在するので粘着剤の凝集力が低下し、再剥離性が不良になる場合が多い。また、50以下では過剰のイソシアネート基がウレタン樹脂中に残存するため、樹脂溶液の安定性が悪化するので好ましくない。
本発明に用いられる触媒としては公知の触媒を使用することができる。例えば3級アミン系化合物、有機金属系化合物等が挙げられる。
錫系化合物としてはジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジブロマイド、ジブチル錫ジマレエート、ジブチル錫ジラウレート(DBTDL)、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫スルファイド、トリブチル錫スルファイド、トリブチル錫オキサイド、トリブチル錫アセテート、トリエチル錫エトキサイド、トリブチル錫エトキサイド、ジオクチル錫オキサイド、トリブチル錫クロライド、トリブチル錫トリクロロアセテート、2−エチルヘキサン酸錫等が挙げられる。
水酸基含有ポリウレタン(A)が相対的に多すぎると、塗膜が柔らかくなりすぎて、再剥離性が乏しくなりやすいので好ましくない。
他方、水酸基含有ポリウレタン(A)が相対的に少なすぎると、塗膜が堅くなりすぎて粘着性の発現が困難となるので好ましくない。
尚、本発明の帯電防止粘着剤は、水酸基含有ポリウレタン(A)を得る際と同様に水酸基とイソシアネート基との反応に関与する触媒を含有することができる。
粘着シートは、各種基材に粘着剤を塗布したり含浸したりし、これを乾燥・硬化することによって得ることができる。あるいは、剥離シート上に粘着剤を塗布し、これを乾燥し、形成されつつある粘着剤層表面に各種基材を積層し、ポリウレタン(A)とイソシアネート化合物(C)との反応を進行させることによっても得ることができる。
本発明の粘着剤は、基材のうち透明なプラスチックフィルムに適用することによって、光学部材用の表面保護粘着フィルムを好適に得ることができる。
このようにして粘着剤層の表面抵抗が1008Ω/□以下の帯電防止粘着フィルムを得ることができる。
例えば、偏光板の保護フィルム用の帯電防止粘着フィルムについて、図面に基づいて説明する。
図1は、PETフィルムの偏光板側に帯電防止ポリウレタン粘着剤層が、
図2は、PETフィルムの偏光板側、反対側の両面に帯電防止ポリウレタン粘着剤層が、
図3は、PETフィルムの偏光板側に帯電防止コーティング剤層、さらに帯電防止ポリウレタン粘着剤層が、
図4は、PETフィルムの偏光板側に帯電防止ポリウレタン粘着剤層、その反対側に帯電防止コーティング層が、それぞれ位置する態様を示す。
光学部材、電子部材の表面保護用のフィルムに本発明の粘着剤を用いる場合、剥離帯電量をさらに低減するために、図3、4の様な形態をとることも可能である。
また、プラスチックフィルムに機能性を持たせる様な用途では、図2の様な形態をとり、機能性フィルムをさらに貼り合わせることもできる。
作業性及び製作コスト等を考慮すると、図1の場合が最も好ましい。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロートを備えた4口フラスコにポリエステルポリオールP−1010(2官能ポリエステルポリオール、OH価112、分子量1,000、クラレ株式会社製)68g、ポリエーテルポリオールG−3000B(3官能ポリエーテルポリオール、PO鎖100重量%、OH価56、分子量3000、旭電化株式会社製)265g、トルエン125g、過塩素酸リチウム9g、触媒として2−エチルヘキサン酸鉄0.03g、ナフテン酸鉛0.04gを仕込み、液が十分均一になった後に、ヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエル株式会社製)24gを1時間で滴下して、90℃で3時間反応を行った。
赤外分光光度計(IR)でイソシアネート基の消失を確認した後、冷却してトルエン115gを加えた。この反応溶液は無色透明で固形分60%、粘度3,000cps、Mw(重量平均分子量)50,000であった。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロートを備えた4口フラスコにポリエステルポリオールP−1010(2官能ポリエステルポリオール、OH価112、分子量1,000、クラレ株式会社製)68g、ポリエーテルポリオールGL−3000(3官能ポリエーテルポリオール、EO/PO=20/80重量%、OH価56、分子量3000、旭電化株式会社製)265g、トルエン125g、過塩素酸リチウム9g、触媒としてDBTDL0.09g、2−エチルヘキサン酸錫0.04gを仕込み、液が十分均一になった後に、ヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエル株式会社製)24gを1時間で滴下して、90℃で2時間反応を行った。
赤外分光光度計(IR)でイソシアネート基の消失を確認した後、冷却してトルエン115gを加えた。この反応溶液は無色透明で固形分60%、粘度3,500cps、Mw(重量平均分子量)60,000であった。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロートを備えた4口フラスコにポリエステルポリオールP−1010(2官能ポリエステルポリオール、OH価112、分子量1,000、クラレ株式会社製)68g、ポリエーテルポリオールGL−3000(3官能ポリエーテルポリオール、EO/PO=20/80重量%、OH価56、分子量3000、旭電化株式会社製)265g、トルエン125g、塩化リチウム10g、触媒としてDBTDL0.10g、2−エチルヘキサン酸錫0.05gを仕込み、液が十分均一になった後に、ヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエル株式会社製)24gを1時間で滴下して、90℃で2時間反応を行った。
赤外分光光度計(IR)でイソシアネート基の消失を確認した後、冷却してトルエン115gを加えた。この反応溶液は無色透明で固形分60%、粘度3,400cps、Mw(重量平均分子量)55,000であった。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロートを備えた4口フラスコにポリエステルポリオールP−1010(2官能ポリエステルポリオール、OH価112、分子量1,000、クラレ株式会社製)68g、ポリエーテルポリオールGL−3000(3官能ポリエーテルポリオール、EO/PO=20/80重量%、OH価56、分子量3000、旭電化株式会社製)265g、トルエン125g、過塩素酸リチウム10g、触媒としてDBTDL0.10g、2−エチルヘキサン酸錫0.05g、及びヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエル株式会社製)24gを全部一括で仕込み、90℃で3時間反応を行った。
赤外分光光度計(IR)でイソシアネート基の消失を確認した後、冷却してトルエン115gを加えた。この反応溶液はやや白濁しており、固形分58%、粘度3,300cps、Mw(重量平均分子量)50,000であった。
過塩素酸リチウムを用いなかった以外は合成例2と同様にして、無色透明で固形分60%、粘度3,500cps、Mw(重量平均分子量)60,000の水酸基含有ポリウレタン溶液を得た。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロートを備えた4口フラスコにポリエステルポリオールP−2010(2官能ポリエステルポリオール、OH価56、分子量2,000、クラレ株式会社製)325g、トルエン125g、過塩素酸リチウム8g、及び触媒としてDBTDL0.08g、2−エチルヘキサン酸鉄0.04gを仕込み、ヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエル株式会社製)24gを1時間で滴下して、90℃で2時間反応を行った。
赤外分光光度計(IR)でイソシアネート基の消失を確認した後、冷却してトルエン115gを加えた。この反応溶液は白濁不透明で固形分60%、粘度3,000cps、Mw(重量平均分子量)70,000であった。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロートを備えた4口フラスコにポリエステルポリオールP−1010(2官能ポリエステルポリオール、OH価112、分子量1,000、クラレ株式会社製)68g、ジメチルポリエチレングリコール20g、トルエン50g、過塩素酸リチウム8g、触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.1gを仕込み、液が十分均一になった後に、ヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエル株式会社製)9gを1時間で滴下して、90℃で2時間反応を行った。
赤外分光光度計(IR)でイソシアネート基の消失を確認した後、冷却してトルエン15gを加えた。この反応溶液は無色透明で固形分60%、粘度1,500cps、Mw(重量平均分子量)50,000であった。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロートを備えた4口フラスコにポリエステルポリオールP−1010(2官能ポリエステルポリオール、OH価112、分子量1,000、クラレ株式会社製)68g、モノメチルポリエチレングリコール20g、トルエン50g、過塩素酸リチウム4g、触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.1gを仕込み、液が十分均一になった後に、ヘキサメチレンジイソシアネート(住友バイエル株式会社製)11gを1時間で滴下して、90℃で2時間反応を行った。
赤外分光光度計(IR)でイソシアネート基の消失を確認した後、冷却してトルエン15gを加えた。この反応溶液は無色透明で固形分60%、粘度1,300cps、Mw(重量平均分子量)45,000であった。
合成例1で得られた水酸基含有ポリウレタンを固形分で100g含む溶液に対して、硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネートトリメチロールプロパンアダクト体75%酢酸エチル溶液を6g配合し粘着剤を得た。
得られた粘着剤を剥離紙に乾燥塗膜25μになるように塗工し、100℃−2分乾燥後、形成されつつある粘着剤層にポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ25μ)を積層し、この状態で室温で1週間経過させ、試験用粘着テープを得た。
該粘着テープを用いて、以下に示す方法に従って、粘着力、表面抵抗値、再剥離性、透明性の評価を行った。
試験用粘着テープの剥離紙を剥がし、露出した粘着剤層を厚さ0.4mmのガラス板に23℃−65%RHにて貼着し、JISに準じてロール圧着した。圧着24時間後、ショッパー型剥離試験器にて剥離強度(180度ピール、引っ張り速度300mm/分;単位g/25mm幅)を測定した。
試験用粘着テープの剥離紙を剥がし、露出した粘着剤層表面を表面抵抗値測定装置(三菱化学株式会社製)を用いて測定した(Ω/□)。
1008以下のもの ◎
1009〜1010 ○
1011〜1012 △
1013以上 ×
試験用粘着テープの剥離紙を剥がし、露出した粘着剤層をガラス板に貼着した後、60℃−95%RHの条件下に放置し、23℃−65%RHに冷却した後、剥離し、糊残り性を目視で評価した。剥離後、
被着体への糊移行の全くないもの ◎
ごくわずかにあるもの ○
部分的にあるもの △
完全に移行しているもの ×
として評価した。
試験用粘着テープの剥離紙を剥がし、露出した粘着剤層をガラス板に貼着した後、60℃−95%RHの条件下に放置し、23℃−65%RHに冷却した後、目視で評価した。
無色透明なもの ◎
ごく僅か曇っているもの ○
白濁、凝集物が見られるもの △
透明でないもの ×
合成例2、4、5、6、7、8で得られた各ポリウレタンを用いた以外は実施例1と同様にして粘着剤を得、実施例1と同様に評価した。
合成例3で得られたポリウレタンを用い、硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネートトリメチロールプロパンアダクト体の代わりに、ヘキサメチレンジアミンのイソシアヌレート体4gを用いた以外は実施例1と同様にして粘着剤を得、評価した。
合成例2で得られたポリウレタンを用い、硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネートトリメチロールプロパンアダクト体を全く用いなかった以外は実施例2と同様にして粘着剤を得、評価した。
合成例2で得られたポリウレタンを用い、硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネートトリメチロールプロパンアダクト体の代わりに、ヘキサメチレンジイソシアネート8gを用いた以外は実施例2と同様にして粘着剤を得、評価した。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロートを備えた4口フラスコにポリカプロラクトンジオール(分子量2000)80g、ジメチルポリエチレングリコール20g、過塩素酸リチウム4g、及び触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.1gを仕込み、十分に撹拌混合し、次いで硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネートトリメチロールプロパンアダクト体の75%酢酸エチル溶液を10g加え、粘着剤を得、以下実施例1と同様に評価した。
これに対して、比較例1に示した粘着剤は、イオン化合物が含まれていないため、再剥離性、再剥離性は良好だが、導電性が全くない。比較例2に示した粘着剤は、アルキレンオキサイド鎖を有していないため、イオン化合物が溶解せずに凝集し、透明性、表面抵抗値が不良となっている。比較例3示したに粘着剤は、硬化剤が全く含まれていないため、再剥離性が不良となった。比較例4示したに粘着剤は、3官能ではなく2官能の硬化剤を用いたので、凝集力が不足し、再剥離性が不良となった。比較例5は、アルキレンオキサイド鎖は有するがジイソシアネート化合物(a3)とは反応し得ない成分を含むポリウレタンを用いたため、凝集力が不足し、さらに被着体へブリードするため再剥離性が不良となった。比較例6は、アルキレンオキサイド鎖は有するがジイソシアネート化合物(a3)と反応する水酸基を分子中に1つしか有しないため、上記と同じように凝集力が不足し、再剥離性が悪くなっている。
比較例7は、本発明のように予めポリウレタン(A)を得た後、剥離紙とポリエチレンテレフタレートフィルム間において該ポリウレタン(A)をさらにイソシアネート成分で架橋させて粘着剤層を形成しているわけではなく、単に剥離紙とポリエチレンテレフタレートフィルム間において、水酸基成分とイソシアネート成分とを反応させて粘着剤層を形成しているので、導電性には優れるが、凝集力が不足し、再剥離性が不良となっている。
2:帯電防止ポリウレタン粘着剤層
3:偏光板
4:帯電防止コーティング層
Claims (11)
- アルキレンオキサイド鎖を有するポリオール成分(a1)とポリエステルポリオール成分(a2)とジイソシアネート化合物(a3)とを水酸基過剰の条件下に反応させて得られる水酸基含有ポリウレタン(A)、イオン化合物(B)及び3官能のイソシアネート化合物(C)を含有することを特徴とする帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- 3官能のイソシアネート化合物(C)が、トリメチロールプロパンアダクト体またはイソシアヌレート体であることを特徴とする請求項1記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- ポリオール成分(a1)中のアルキレンオキサイド鎖が、エチレンオキサイド鎖及びプロピレンオキサイド鎖であることを特徴とする請求項1又は2記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- エチレンオキサイド鎖とプロピレンオキサイド鎖との重量比が、EO/PO=10/90〜50/50であることを特徴とする請求項3記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- ポリオール成分(a1)が3官能のポリエーテルポリオールであることを特徴とする請求項1ないし4いずれか記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- イオン化合物(B)の含有量が重量比で0.1〜50%であることを特徴とする請求項1ないし5いずれか記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- イオン化合物(B)が無機塩類であることを特徴とする請求項1ないし6いずれか記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- 水酸基含有ポリウレタン(A)が、アルキレンオキサイド鎖を有するポリオール成分(a1)とポリエステルポリオール成分(a2)とジイソシアネート化合物(a3)とを、ポリオール成分(a1)と(a2)の合計の水酸基/イソシアネート基=65/35〜50/50の当量比で反応せしめてなることを特徴とする請求項1ないし7いずれか記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- アルキレンオキサイド鎖を有するポリオール成分(a1)とポリエステルポリオール成分(a2)とのモル比が、(a1)/(a2)=90/10〜40/60であることを特徴とする請求項1ないし8いずれか記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- 水酸基含有ポリウレタン(A)の重量平均分子量が3万〜15万であることを特徴とする請求項1ないし9いずれか記載の帯電防止ポリウレタン粘着剤。
- アルキレンオキサイド鎖を有するポリオール成分(a1)とポリエステルポリオール成分(a2)とイオン化合物(B)とを含む第1の成分に、
ジイソシアネート化合物(a3)を含む第2成分を、上記ポリオール成分(a1)と(a2)との合計の水酸基に対してイソシアネート基が相対的に少ない範囲で添加し、
第1成分と第2成分を反応させて水酸基含有ポリウレタン(A)を得、
次いで3官能イソシアネート化合物(C)を添加・混合することを特徴とする、
水酸基含有ポリウレタン(A)、イオン化合物(B)及び3官能のイソシアネート化合物(C)を含有する帯電防止ポリウレタン粘着剤の製造方法。
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