JP2014214265A - 湿気硬化型粘接着テープもしくはシート - Google Patents

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Abstract

【課題】瞬時に貼り合わせ可能で,時間の経過と共に,大気下での湿気硬化による接着力が発現し,粘着剥離力が従前と比べて1.5〜4倍以上の粘接着域の剥離力が得られ,さらに,層間域の伸縮挙動の差により生じる,被着体に対する浮き剥がれを防止する。
【解決手段】加水分解性シリル基を有する,アクリル系樹脂,ウレタン系樹脂又はシリコーン系樹脂を主成分とした湿気硬化型樹脂から成る接着剤層2に,アクリル系樹脂又はウレタン系樹脂を主成分とした粘着性樹脂から成る粘着剤層3を積層して成り,前記接着剤層2を形成する樹脂の分子量を,前記粘着剤層3を形成する樹脂の分子量と比較して小さくする。
【選択図】図1

Description

本発明は,安定した薄さと所定の接着力が求められる,電子制御のアクチュエーターの接合用,人口筋肉膜の積層用,液晶ディスプレイ保護板などの貼り合わせ用,プリント基板の積層及び補強板固定用,TAB用のボンディングシート,並びに,カメラレンズの固定用等として好適な湿気硬化型粘接着テープもしくはシートに関する。
なお,本願における「シート」という用語は,「フィルム」を含むものとして使用する。
今日,電子部品の密度が向上するなか電子デバイス,アクチュエーター膜等の摺動接合にあっては,粘着もしくは接着性を有する厚み5〜30μmのテープもしくはシートが要求されている。
しかし,この範囲の厚みであると,耐摺動特性を要求されるアクチェーター又は,人口筋肉膜の接合には,エポキシ系などの高硬化型は,摺動の繰り返し屈曲に対して脆い。また,既存の両面粘着テープは,分子間の解れ又は架橋が切れやすく,糸引き状と成り接合体の界面から剥がれが生じ,要求性能を満たし得ない。
また,特許文献1には,厚みを薄くすることを可能とした基材レスの両面粘着テープが開示されているが,粘着剤層のみからなる両面粘着テープでは,応力の繰り返しに対して,粘着性の域から超えられず,所望の接着力が得られない。
これらの問題から,近年においては,アクチュエーター,液晶ディスプレイ用の中間膜,リフレクターのアルミFPC,TAB用として銅箔と絶縁層フィルムであるポリイミドフィルム等の接着または積層用として,耐熱性と共に粘弾性接着剤が注目されている。
特開平11−209710号公報
ところで,一般的に,前記両面粘着テープについては,その粘着力は厚みに依存する事は既知である。
粘着剤の粘着力は,接着剤の硬化結合と異なり厚みに依存するが,特に厚みが10μm以下の域になると,バルク的(層間域を言う)な濡れを失い,粘着剤の粘着力は1/3〜1/4へと低下する。加えて,厚みが5〜15μm域となると,基材層と粘着層との層間域の伸縮挙動の差が顕著となり,被着体界面に対しての剥がれ因子となる。
例えば,基材層とその表裏面にアクリル樹脂からなる粘着層を設けた3層からなる両面粘着テープの基材層に吸湿性に富む紙を用いると,紙の吸湿度は約2〜8%であるのに対し,粘着剤として使用されるアクリル樹脂の吸湿度は約0.3%であるため,基材層と粘着層とで,吸湿ないし脱水から生じる膨張ないし伸縮に係る挙動変数は,単位と時間が桁違いに異なる。
また,上述の両面粘着テープの基材層に紙の代わりに延伸PETフィルムを使用した場合,該PET樹脂のTg(ガラス転移温度)80℃近傍より,PET樹脂はTD,MD方向より収縮が始まる。これは,基材層に直鎖状ポリオレフィン系のフィルムを使用した場合もほぼ同様であり,この収縮挙動が粘着層に対するストレスとなり,その結果,被着体に対して浮き剥がれの因子と成り得る。ちなみに,この性質を利用して,上述の粘着層と界面の破綻を応用した延伸剥離テープが提起されている。
また,従来より,雰囲気の湿気により架橋し接着性に優れた湿気硬化性接着剤が種々提案されている。
しかし,現行の湿気硬化性接着剤は液状品であるため,大気下(室内)では密閉し保管しないと大気中の水分で反応硬化が進行し,使用時において接着が困難となるため,脱水剤,窒素封入,真空等のガスバリヤー性と容器等の荷姿管理が必要であるところ,簡便な室温で保管可能な湿気硬化性接着剤が求められている。
また,接合の際,前記湿気硬化性接着剤は液状なので,初期における位置決めは得られず,この位置決めの対処のための粘着力の発現まで5〜30分のオープンタイムが必要である。
既存の瞬間接着剤のように反応の早い組成は,荷姿容器が5〜10グラムと微量で,荷姿容器を5〜100kgと大きくしようとすると,窒素パージ,真空等で極めて困難となる。
これに対して反応を遅くすると,上述の通りオープンタイムにバラつきが生じてしまう。なお,手塗りの場合は,塗布厚みと性能のバラつきが大きい。
これらの対処として,塗布厚みと幅,長さの制御に専用の塗布装置と他装置が必要である。従って,タクトタイムを重視する電子機器,自動車機器等の用途には広がりに欠けていた。
そこで,両面粘着テープのように初期は粘着力で接合でき,厚みと幅が任意に管理され,簡便に貼れ,大気下で反応硬化を有する両面粘接着テープ(瞬間粘着と反応硬化する両面粘接着テープ)が望まれていた。
以上から,一般的両面テープは粘着剤の性質がテープ基材の性質に支配され粘着剤の性能が十分に発現されえないことに着目し,この基材層の性能を粘着界面に発現させる事を主眼において本発明に係る湿気硬化型粘接着テープもしくはシートを開発した。
本発明の湿気硬化型粘接着テープもしくはシート1は,加水分解性シリル基を有する,アクリル系樹脂,ウレタン系樹脂又はシリコーン系樹脂を主成分とした湿気硬化型樹脂から成る接着剤層2に,アクリル系樹脂又はウレタン系樹脂を主成分とした粘着性樹脂から成る粘着剤層3を積層して成り,前記接着剤層2を形成する樹脂の分子量を,前記粘着剤層3を形成する樹脂の分子量と比較して小さくしたことを特徴とする(請求項1)。
前記湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ1は,前記粘着剤層3を前記接着剤層2の片面に形成することとしても良いが,両面に形成することとしても良い(請求項2)。
接着剤層2を形成する樹脂の分子量は,2,000〜1,500,000であり,2,000〜1,000,000が好ましく,さらには5,000〜300,000,特に造膜性(靱性)と反応活性から10,000〜100,000であることが好ましく,前記粘着剤層3の分子量は,150,000〜1,500,000であり,好ましくは150,000〜1,000,000,特に粘着性から200,000〜800,000であることが好ましい(請求項3)。
前記湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ1においては,前記接着剤層2を形成する樹脂及び前記粘着剤層3を形成する樹脂を無配向の樹脂とすることが好ましい(請求項4)。
前記湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ1は,前記接着剤層2に,エポキシ基を有するアクリル酸エステルのモノマーを重合または共重合させた加水分解性シリル基を有するアクリル系樹脂であることが好ましい(請求項5)。
また,前記湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ1においては,加水分解性シリル基を有するアクリル系樹脂から成る前記接着剤層2に,加水分解性シリル基を有するオキシアルキレン系重合体を含有するものであっても良い(請求項6)。
前項湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ1においては,前記接着剤層2は,加水分解性シリル基を有し,分子鎖が炭素数1〜8のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステル単量体単位及び/またはメタクリル酸アルキルエステル単量体単位と,炭素数9以上のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステル単量体単位とからなる共重合体,及び加水分解性シリル基を有するオキシアルキレン重合体を主成分としても良い(請求項7)。
前記接着剤層2に,加水分解性シリル基を有する重合体の縮合触媒として,ジブチル錫ジラウレート,ジブチル錫ジオレート,ジブチル錫ジアセテート,テトラブチルチタネート,ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)オクタン酸第一錫,有機ブチル錫化合物等が添加されても良い(請求項8)。
前記湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ1は,前記接着剤層2の膜厚を1〜500μm,より好ましくは10〜50μmとし,前記粘着剤層3の膜厚を5〜200μm,より好ましくは15〜200μm,とすると好適である(請求項9)。
前記湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ1は,接着剤層2を形成する樹脂の伸び率と,前記粘着剤層3を形成する樹脂の伸び率との比が1:1〜1:20であることを特徴とする(請求項10)。
上述した構成を有する本発明の湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ1は,粘着剤層3の粘着力にて瞬時に貼り合わせ可能で,時間の経過と共に,接着剤層2の大気下での湿気硬化による接着力が発現し,粘着剥離力が従前法に比較し1.5〜4倍以上の粘接着域の剥離力が得られ,さらに,前記粘着剤層3と前記接着剤層2との分子量の相違から,厚み方向に分子の勾配を有し,層間における応力緩和を実現し,層間域の伸縮挙動の差により生じる,被着体に対する浮き剥がれを防止することができた。
さらに,接着剤層2及び粘着剤層3に無配向樹脂を使用することで,粘着膜及び接着膜自ら伸縮ストレスの極小化が得られる結果,被着体への濡れと共に応力をより吸収緩和でき,光学特性を犠牲にすることも少なく,所望の性能を可能とする。
エポキシ基を有するアクリル酸エステルのモノマーを重合または共重合させたアクリル系樹脂は,耐熱性を向上することができた。
アクリル系重合体のみからなる接着剤層2でも耐候性を有するが,前記オキシアルキレン系重合体を含有する接着剤層2は,柔軟性及びゴム弾性を向上させることができた。
本発明の湿気硬化型粘接着シート1の一実施例を示す概略説明図。 本発明の湿気硬化型粘接着シート1の他の実施例を示す概略説明図
次に,本発明の一実施形態について,以下説明する。
全体構成
本発明の湿気硬化型粘接着テープもしくはシート1の一実施形態は,湿気硬化型樹脂により形成された接着剤層2と,この接着剤層2を中心層とし,この中心層の表面及び裏面に設けられた第一の粘着剤層3及び第二の粘着剤層4との3層(粘着剤層/接着剤層/粘着剤層)からなる湿気硬化型粘接着テープもしくはシートである。
粘着剤層3,4の組成
前記粘着剤層としては,アクリル系樹脂,ウレタン系樹脂からなる粘着剤が使用される。なお,第一の粘着剤層3に使用される樹脂と第二の粘着剤層4に使用される樹脂とが異なってもよいが,同一のモノマーからなるものを使用することが好ましい。
a.アクリル系樹脂
前記アクリル系樹脂のうち,重合体の主鎖が前記アクリル酸類のモノマー及び/又はオリゴマーとしては,一例として以下のものを使用することができる。
アクリル酸2エチルヘキシル,アクリル酸ブチル,アクリル酸,アクリル酸エチル,アクリル酸メチル,アクリル酸イソブチル,アクリル酸イソノニル,アクリル酸ジメチルアミノエチル,アクリル酸メトキシエチル,アクリル酸ステアリル,メタクリル酸メチル,メタクリル酸ブチル,メタクリル酸2ヒドロキシエチル,メタクリル酸2ヒドロキシプロピル,メタクリル酸シクロヘキシル,アクリル酸イソオクチル,アクリル酸N−オクチル,アクリル酸2ヒドロキシエチル,アクリル酸ヒドロキシプロピル,トリメチロールプロパントリメタクリレート,メタクリル酸ターシャリーブチル,(メタ)アクリル酸プロポキシエチル,(メタ)アクリル酸ブトキシエチル,(メタ)アクリル酸エトキシプロピル等のアクリル酸アルキルエステル,ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート,(メタ)アクリルアミド,N−メチロール(メタ)アクリルアミド及びジアセトンアクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類,グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル,(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等の脂環式アルコールのアクリル酸エステル,エチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,ジエチルグリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,トリエチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,ポリエチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,ジプロピレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,トリプロピレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル等の(ポリ)アルキレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル類,酢酸ビニル等を挙げることができる。これらの主剤は,これを2種以上組合せて重合(共重合)しても良い。
また,官能基を有するアクリル酸類のモノマーとして,例えば,イタコン酸メタアクリル酸,シトラコン酸,ノルボルネンジカルボン酸アクリル酸,テトラヒドロフタル酸,クロトン酸,イソクロトン酸,ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸等の不飽和カルボン酸が挙げられ,また,これらの誘導体として,メタクリルアミン,N−メチルアクリルアミン等のアリルアミン系誘導体,N,N−ジメチルアクリルアミド無水マレイン酸,無水イタコン酸,無水シトラコン酸,アリルアミン,N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド,アクリルアミド,テトラヒドロ無水フタル酸,ビシクロ[2,2,1]アクリル酸のアルキルエステル系誘導体類,N−ビニルジエチルアミン,N−アセチルビニルアミン等のビニルアミン系誘導体類,N−メチルアクリルアミド等のアクリルアミド系誘導体,ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸無水物,また,例えば,(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル,(メタ)アクリル酸フェニルアミノエチル,(メタ)アクリル酸アミノエチル,(メタ)アクリル酸プロピルアミノエチル,メタ)アクリル酸アミノプロピル,(メタ)アクリル酸シクロヘキシルアミノエチル等の(メタ)アクリル酸のアルキルエステル系誘導体類,アリルアミン,メタクリルアミン,N−ビニルジエチルアミン,N−アセチルビニルアミン等のビニルアミ6−アミノヘキシルコハク酸イミド−メチルアクリルアミド等のアクリルアミド系誘導体,2−アミノエチルコハク酸イミドン系誘導体類,N−メチルアクリルアミン等のアリルアミン系誘導体,アクリルアミド,N,N−ジメチルアクリルアミド,N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド,N,p−アミノスチレン等のアミノスチレン類,等のアミノ基含有エチレン性不飽和結合を有するアクリル酸類のモノマーを適宜に使用することができる。
a−1.重合開始剤
上述したモノマーの数種を反応させるため,一次重合した後,重合開始剤を使用することができる。
なお,必要に応じて光重合開始剤を用いることができる。
加熱型の前記重合開始剤としては,有機過酸化物であるパーオキサイド類,有機パーオキシケタール類及びアゾ化合物類等が挙げられる。有機パーオキサイド類としてブチルクミルパーオキサイド,ジアセチルパーオキサイド,ジラウロイルパーオキサイド,ジクミルパーオキサイド,ジブチルパーオキサイド,ジベンゾイルパーオキサイド,ジデカノイルパーオキサイド,ジイソノナイルパーオキサイド,2−メチルペンタノイルパーオキサイド,また有機ハイドロパーオキサイド類としては,ブチルハイドロパ−オキサイド,またアゾ化合物類としては,ジメチルバレロニトリル,アゾビスイソブチロニトリル,アゾビスシクロヘキシルニトリル,アゾビスイソブチレート等が挙げられる。なお,重合開始剤は単独でも使用されるが,二種以上を組み合わせて使用することができる。
また,アクリル系樹脂は,例えば,過酸化ベンゾイル,アゾビスイソブチロニトリルなどの重合開始剤を用いて,溶液重合,塊状重合,などの従来公知の重合方法により製造できる。後述するように,本発明に係る湿気硬化型粘接着剤は嫌湿気であることから乳化重合,懸濁重合は好ましくない。
b.ウレタン系樹脂
また,本発明の粘着剤層に使用される前記ウレタン系樹脂は,ポリオールとポリイソシアネート化合物とを反応(ウレタン結合)させて生成されるもので,前記ポリオールとしては,ポリオキシアルキレンポリオール,ポリエステルポリオール,ポリエーテルポリオール,ポリラクトンポリオール,ポリオキシテトラメチレンポリオール,ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。
また,ポリイソシアネート化合物としては,芳香族ポリイソシアネート,脂肪族ポリイソシアネート,脂環族ポリイソシアネート等を用いることができる。
前記芳香族ポリイソシアネートとしては,たとえば,1,3−フェニレンジイソシアネート,1,4−フェニレンジイソシアネート,4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDIと記載する),2,4−トリレンジイソシアネート(以下2,4−TDIと記載する),2,6−トリレンジイソシアネート(以下2,6−TDIと記載する),4,4’−トルイジンジイソシアネート,2,4,6−トリイソシアネートトルエン,1,3,5−トリイソシアネートベンゼン,ジアニシジンジイソシアネート,4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート,4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート,1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネート,1,3−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
前記脂肪族ポリイソシアネートとしては,たとえば,トリメチレンジイソシアネート,テトラメチレンジイソシアネート,ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI),ペンタメチレンジイソシアネート,1,2−プロピレンジイソシアネート,2,3−ブチレンジイソシアネート,1,3−ブチレンジイソシアネート,ドデカメチレンジイソシアネート,2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
前記脂環族ポリイソシアネートとしては,たとえば,3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(IPDI),1,3−シクロペンタンジイソシアネート,1,3−シクロヘキサンジイソシアネート,1,4−シクロヘキサンジイソシアネート,メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート,メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート,4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート),1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン,1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等が挙げられる。
c.架橋剤
また,本発明の前記アクリル系樹脂及びウレタン系樹脂の粘着剤層には,必要に応じて,架橋剤を添加することが可能であるが,使用される架橋剤としては,ポリイソシアネートとして,トリレンジイソシアネート,ジフェニルメタンジイソシアネート,ヘキサメチレンジイソシアネート,イソホロンジイソシアネート,キシリレンジイソシアネートなどがあげられる。
その他,金属キレート系架橋剤,エポキシ基を有する架橋剤,メラミン系架橋剤が挙げられる。
金属キレート系架橋剤としては,Ni,Zn,In,Ca,Mg,Mn,Sr,Cu,Fe,La,Sn,Tiなどが挙げられる。これらのなかでも,Alが透明性から好ましい。
また,金属キレート系架橋剤とイソシアネート系又はエポキシ系,メラミン系の有機系の1種の化合物を併用してもよい。
エポキシ基を含有する架橋剤としては,トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルテトラグリシジル−m−キシレンジアミン,ビスフェノールA,グリセリントリグリシジルエーテル,ジグリシジルアニリン,ジグリシジルアミンなど,2種以上を併用してもよい。
d.添加剤
前記第一の粘着剤層3及び第二の粘着剤層4は,前記(粘着剤)に記されるアクリル系樹脂またはウレタン系樹脂により形成され,所望により粘着付与剤,軟化剤,充填剤,老化防止剤,架橋剤,着色剤,導電性材料等の添加剤を添加しても良い。
表面,裏面用の初期重合体に加えられるタッキファイヤー(粘着付与剤)は,例えば以下のものであり得る。ロジン系(例えばロジン,ガムコードロジン,変性ロジン,ロジンェステル);テルペンフェノール樹脂;テルペン樹脂;合成石油樹脂(例えばイソプレン,シクロペンタジェン,1,3−ペンタジエン,ユーペンテンのコポリマー,2−ペンテン,ジシクロペンタジェンのコポリマー,ユ,3−ペンタジェン主体の樹脂,インデン,スチレン,メチルインデン,α−メチルスチレンのコポリマー);フェノール樹脂;キシレン樹脂;脂環族系石油樹脂;クマロンインデン樹脂;スチレン系樹脂;ジシクロベンタジェン樹脂などである。
接着剤層2の組成
本実施形態の接着剤層2として使用される湿気硬化型樹脂は,一個以上の加水分解性シリル基を有する,アクリル系樹脂,ウレタン系樹脂又はシリコーン系樹脂である。なお,前記加水分解性シリル基を末端基に有するものでもよい。なお,前記粘着剤層3と前記接着剤層2とは,異なる種類の樹脂によって形成されても良いが,好ましくはモノマーを共通する樹脂によって形成する。
加水分解性シリル基
本発明における架橋可能な加水分解性シリル基とは,珪素原子に1〜3個の加水分解性基が結合したものであり,該加水分解性基としては,例えば,水素,ハロゲン原子,メトキシ基,エトキシ基などのアルコキシ基,アシルオキシド基,ケトキシメート基,アミノ基,アミド基,酸アミド基,アミノオキシ基,メルカプト基,アルケニルオキシド基などが好ましい例として挙げられ,反応の際に有害な副生成物を生成しないアルコキシ基が特に好ましい。
上記アルコキシ基としては,例えば,メトキシ基,エトキシ基,プロピルオキシ基,イソプロピルオキシ基,ブトキシ基,tert−ブトキシ基,フェノキシ基,ベンジルオキシ基等を挙げることができ,これらアルコキシ基は同じ種類であってもよいし異なった種類が組み合わされていても良い。
アルコキシ基が珪素原子に結合したアルコキシシリル基としては,例えば,トリメトキシシリル基,トリエトキシシリル基,トリイソプロポキシシリル基,トリフェノキシシリル基等のトリアルコキシシリル基;ジメトキシメチルシリル基,ジエトキシメチルシリル基等のジメトキシシリル基;メトキシジメトキシシリル基,エトキシジメチルシリル基等のモノアルコキシシリル基を挙げることができる。これらを複数個組み合わせて用いてもよし,異なるアルコキシ基を複数個組み合わせて用いてもよい。
湿気硬化と触媒
加水分解性シリル基を有し,実施形態では,末端に有する重合体の縮合触媒として,例えば,ジブチル錫ジラウレート,ジブチル錫ジオレート,ジブチル錫ジアセテート,テトラブチルチタネート,ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)オクタン酸第一錫,有機ブチル錫化合物などが使用できる。
なお,架橋剤として,金属キレート,イソシアネート基,メラミン樹脂,エポキシ基を有する架橋剤とを併用しても良い。
以下,各樹脂について述べる。
a.アクリル系樹脂
前記アクリル系樹脂は,ビニル変性アクリル系粘着剤組成物からなるものが好ましいがこれに限定されず,モノマーとしては,アクリル酸,アクリル酸エチル,アクリル酸メチル,アクリル酸2エチルヘキシル,アクリル酸ブチル,アクリル酸イソブチル,アクリル酸イソノニル,アクリル酸ジメチルアミノエチル,アクリル酸メトキシエチル,アクリル酸ステアリル,アクリル酸イソオクチル,アクリル酸N−オクチル,アクリル酸2ヒドロキシエチル,アクリル酸ヒドロキシプロピル,メタクリル酸メチル,メタクリル酸ブチル,メタクリル酸2ヒドロキシエチル,メタクリル酸2ヒドロキシプロピル,メタクリル酸シクロヘキシル,トリメチロールプロパントリメタクリレート,メタクリル酸ターシャリーブチル,(メタ)アクリル酸プロポキシエチル,(メタ)アクリル酸ブトキシエチル,(メタ)アクリル酸エトキシプロピル等のアクリル酸アルキルエステル,ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート,(メタ)アクリルアミド,N−メチロール(メタ)アクリルアミド及びジアセトンアクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類,グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル,(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等の脂環式アルコールのアクリル酸エステル,エチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,ジエチルグリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,トリエチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,ポリエチレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,ジプロピレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル,酢酸ビニル,トリプロピレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル等の(ポリ)アルキレングリコールのジ(メタ)アクリル酸エステル類等を挙げることができる。
a−1.重合開始剤
上述したモノマーを部分的に重合させて重合開始剤を使用することができる。
必要に応じて光重合開始剤を用いることができる。
加熱型の重合開始剤としては,有機過酸化物であるパーオキサイド類,有機パーオキシケタール類及びアゾ化合物類等が挙げられる。有機パーオキサイド類としてブチルクミルパーオキサイド,ジアセチルパーオキサイド,ジラウロイルパーオキサイド,ジクミルパーオキサイド,ジブチルパーオキサイド,ジベンゾイルパーオキサイド,ジデカノイルパーオキサイド,ジイソノナイルパーオキサイド,2−メチルペンタノイルパーオキサイド,また有機ハイドロパーオキサイド類としては,ブチルハイドロパ−オキサイド,またアゾ化合物類としては,ジメチルバレロニトリル,アゾビスイソブチロニトリル,アゾビスシクロヘキシルニトリル,アゾビスイソブチレート等が挙げられる。重合開始剤は単独でも使用されるが,二種以上を組み合わせて使用することができる。
上記のモノマーの一種類またはそれ以上を,溶液重合,塊状重合,等公知により重合して得られるものである。嫌湿気から乳化重合,懸濁重合は,好ましくない。
なお,前記グリシジル(メタ)アクリレートのようにエポキシ基を有するアクリル酸エステルのモノマーを重合または共重合させたアクリル樹脂のポリマーは,耐熱性が向上するため好ましい。
a−2.オキシアルキレン系重合体
また,上述のアクリル系樹脂からなる接着剤層2には,加水分解性シリル基を有するオキシアルキレン系重合体を含有させても良い。
前記オキシアルキレン系重合体は,重合体の主鎖がオキシアルキレン構造を有し,分子中に架橋可能なシリル基を含有している限り特に限定される物ではない。上記ポリオキシアルキレンとしては,例えば,ポリエチレングリコール,ポリプロピレングリコール,ポリトリメチレングリコール,ポリテトラメチレングリコール,これらの共重合体,置換基を有するこれらの誘導体等が挙げられる。
アクリル系重合体のみからなる接着剤層2でも耐候性を有するが,前記オキシアルキレン系重合体を含有する接着剤層2は,柔軟性及びゴム弾性が向上する。
また,上述のアクリル系樹脂からなる接着剤層2に加水分解性シリル基を有するオキシアルキレン系重合体を含有させる場合の好適な配合例として,加水分解により架橋可能な反応性珪素基を有し,分子鎖が実質的に炭素数1〜8のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステル単量体単位及び/またはメタクリル酸アルキルエステル単量体単位と,炭素数9以上のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステル単量体単位とからなる共重合体,及びこれら加水分解により架橋可能な反応性珪素基を有するオキシアルキレン重合体を主成分とする。
なお,アルキル基の炭素数につき,炭素数が9以上となると柔らかくなり粘性が増して可塑剤(OIL)としての性質が現れ,炭素数が1〜8であるとやや硬く,Tg(ガラス転移温度)も高い。しかし,炭素数が30以上となると、僅かに硬さが生じてくる(S字カーブの粘弾性)。
b.ウレタン系樹脂
接着剤層2には,上述のアクリル系樹脂の他に,ウレタン系樹脂を使用可能である。
加水分解性シリル基を有するウレタン系樹脂は,既知の方法で合成することができ,例えば,ポリオールと多官能イソシアネート化合物を反応せしめてイソシアネート末端ポリウレタンを合成する第一工程と,イソシアネートと反応し得る反応性水素原子とアルコキシシリル基を有する化合物を反応せしめる第二工程より合成される。
前記ポリオールとしては,例えば,ラクトンポリオール,ポリエステルポリオール,ポリオキシアルキレンポリオール,ポリオキシシクロアルキレンポリオール,ポリオレフィンポリオール,およびこれらのアルキレンオキシド付加体などが挙げられ,好ましくは,ポリオキシアルキレンのジオールやトリオールであり,更に好ましくはポリオキシプロピレンジオールとトリオールである。
前記多官能イソシアネート化合物としては,トリレンジイソシアネート,キシリレンジイソシアネート,ナフタレンジイソシアネート,ジフェニルメタンジイソシアネート,ヘキサメチレンジイソシアネート,イソホロンジイソシアネート,ヘキサメチレンジイソシアネート環状3量体,トリフェニルメタントリイソシアネートなどが例示される。
c.シリコーン系樹脂
前記シリコーン系樹脂としては,アクリル変性シリコーン系樹脂,ウレタン変性シリコーン系樹脂を使用することが好ましいがこれに限定されない。
また,加水分解性シリル基を有する前記シリコーン系樹脂は,例えば,主鎖がポリオキシアルキレンであり,末端に架橋可能な加水分解性シリル基を有する重合体であり,一例として,分子末端にエーテル型アリルオレフィン基を有するオキシアルキレン重合体を,VIII族遷移金属の存在下で,一般式X3-a SiRa H(但し,Rは1価の炭化水素基またはハロゲン化1価炭化水素基,aは0〜2の整数,Xはハロゲン原子,アルコキシ基,アシルオキシ基及びケトキシメート基からなる群より選ばれる原子または基を示す。)で表されるヒドロシリコン化合物と重合反応させることにより得られる。
前記シリコーン系樹脂の主鎖であるポリオキシアルキレンとしては,例えば,ポリオキシエチレン,ポリオキシプロピレン,ポリオキシブチレン等が挙げられるが,物性のバランスの点から,ポリオキシプロピレンが好ましい。上記架橋可能な加水分解性シリル基としては,メトキシシリル基が反応性,反応後の発生物等の点から好ましい。
各層の分子量
また,好ましくは,前記接着剤層2を形成する樹脂は,第一の粘着剤層3を形成する樹脂及び第二の粘着剤層4を形成する樹脂より分子量の小さい樹脂からなる。前記接着剤層2を形成する樹脂の分子量は,例えば2,000〜1,500,000,好ましくは2,000〜1,000,000,さらには5,000〜300,000,特に造膜性(靱性)と反応活性から10,000〜100,000である。
前記粘着剤層3,4の分子量は,150,000〜1,500,000,好ましくは150,000〜1,000,000,特に粘着性から200,000〜800,000が良い。
無配向樹脂
本発明の粘着剤層3,4と接着剤層2を成す湿気硬化型粘接着剤は,無配向樹脂(アクリル系等)を主成分とし,三次元のX,Y,Z方向では延伸等のストレスが無い分子無配向とすることが好ましく,また,Z(厚み)の方向では,粘着剤層3,4の分子量と接着剤層2(湿気硬化前の接着剤層2又は湿気硬化後の接着剤層2)の分子量とは相違しており,分子量及び/又は配合の勾配を有する。これらにより粘接着膜自ら伸縮ストレスの極小化が得られる結果,被着体への濡れと共に応力をより吸収緩和でき,光学特性を犠牲にすることも少なく,所望の性能を可能とする。
各層の伸び率
成膜後における前記接着剤層2のみの伸び率は,好ましくは0〜3倍,より好ましくは0〜2倍,断裁等加工性から特に1.3倍以下である。なお,前記伸び率とは,JIS Z 0237-1991にいう「伸び」である。
前記接着剤層2を形成する樹脂の伸び率と,粘着剤層3,4を形成する樹脂の伸び率とが近似し,例えば,接着剤層2を形成する樹脂の伸び率と,第一の及び第二の粘着剤層3,4を形成する樹脂の伸び率との比が1:1〜1:20,好ましくは1:1〜1:10,特に1:2〜1:5であるのが好ましい。
膜厚
前記接着剤層2の厚さは,用途及び使用される接着剤材料及び粘着剤材料により異なるが,好ましくは1〜500μm,より好ましくは10〜50μmであり,粘着剤層3の膜厚は,5〜200μm,好ましくは15〜200μm,全体として,15〜900μm,好ましくは,30〜250μmである。
成膜・製造
接着剤層2の成膜は,吸湿防止から,窒素雰囲気下が好ましく,これらから低ガス水蒸気透過率のフィルムで裏表,貼合しつつ成膜する。より好ましくは,三層押出しダイにて接着剤層2の成膜と同時に裏と表に粘着剤層3,4を形成(三層)する。この際には,表,裏面に低ガス水蒸気透過率フィルムにて,貼合し吸湿から保護する。
一例として,以下のように配合された樹脂を成膜して,本実施形態の湿気硬化型粘接着剤を製造する方法を示す。
樹脂配合例の一例を下記に示す:
a.表面裏面層用のアクリル系樹脂
接着剤層2の表,裏面に成膜される粘着剤層3,4は,アクリル系モノマーであるアクリル酸ブチル,アクリル酸2エチルヘキシルを主成分とし,モノマーを重量平均分子量(Mw)が50,000〜100,000の初期重合体から始まり,他アクリル酸,ビニルモノマー,テルペンフェノール等のタッキファイヤー類を加え共重合体を得る。
b.接着剤層2用のアクリル系樹脂
接着剤層2となる樹脂は,同じくアクリル系モノマーと同アクリル変性加水分解性シリル基を有する湿気硬化型プレポリマーからなり,その初期共重合体の分子量は,表面層用とは異なり2,000〜1,000,000重量平均分子量(MW)である。この初期共重合体に金属系触媒を0.1〜5重量部適宜に加える。
成膜上の留意すべき点として,上述のa.表裏面層のアクリル系樹脂と,b.接着剤層2用のアクリル系樹脂にて,bの樹脂が中心となるようにaの樹脂にて裏表に挟むように,三層になるように押し出しダイにて同時に押し出し,直ちにキャスト用PET剥離フィルム上に成膜する。また,この際,大気下での成膜を避け,窒素雰囲気下または,上述の透湿防止の剥離フィルムにて両面を挟み透湿,吸湿を避けることが必須である。
(両面粘着テープの製造方法)
本発明の両面粘着テープは,例えば下記の方法により製造される。
粘着剤層3(表面層),接着剤層2(中心層)及び粘着剤層4(裏面層)となる樹脂剤は,アクリル系のモノマーを公知の塊状重合法で得られた一次重合プレポリマーを用いて脱泡,脱水の後,流涎し成膜する。
成膜は,湿気硬化型である接着剤層2(中心層)の成膜を除き,粘着剤層3(表面層)と粘着剤層4(裏面層)の粘着膜の成膜は,汎用の熱風乾燥式の成膜でも構わない。
成膜ヘッドは,ロールナイフ式,リバース式などでも構わないが,湿気混入阻止から密閉型であるダイス式が好ましい。より好ましくは,三層同時ダイス式(三層流涎)が好ましい。
三層ダイにて,粘着剤層3(表面層)厚み20μm(一層)と粘着剤層4(裏面層)厚み20μm(三層)を一次重合体で紫外線架橋型アクリルシロップを供給し,接着剤層2(中心層)厚み25μm(二層)には基材となる湿気硬化型弾性接着剤として,加水分解性シリル基を末端に有するアクリル系重合体を供給し,三層同時にPET両面シリコーン剥離フィルム上(厚み100μm,幅1200mm吸湿防止性)に流涎する。この流涎後,直ちに,吸湿防止と紫外線反応から酸素阻害を避けるため,PET片面シリン剥離フィルム(厚み25μmff幅1200mm吸湿防止性)を剥離面が,粘着側になるように貼り合わせをし,紫外線を照射し粘着剤層3(表面層)と粘着剤層4(裏面層)の架橋を得る。成膜後直ちに透湿防止フィルムにて密閉包装で養生し,24〜72時間後,所定の幅と長さにスリットする。この際,吸湿防止から,スリット部位は窒素雰囲気が好ましい。又吸湿性に富む紙管は避け,疎水性のオレフィン系の巻管が好ましい。スリット後は直ちに透湿防止の包装フィルムに封入する。
テープ状の両側には,透湿防止の合紙フィルム(ドーナツ状の円形)を挟み,透湿防止包装袋に封入は,保存する上でより好適である。
他の実施形態
本発明の他の実施形態としては,図2に示すように,前記接着剤層2の一方の表面に前記粘着剤層3を設けた2層から成る積層構造を有する湿気硬化型粘着性シートもしくはテープ1がある。
次に,本発明の実施例を以下に示す。
〔実施例1 紫外線反応硬化の三層成膜〕
表面層,裏面層となる粘着剤層3,4は,アクリル酸2−エチルヘキシル,アクリル酸ブチル,アクリル酸等のモノマーを塊状重合法で得られた一次重合プレポリマーであるアクリルシロップ(綜研化学株式会社製シロップ商品名 WS)100重量部に対してタッキファイヤーとして,水添テルペンフェノール(ヤスハラケミカル株式会社製YS−ポリスターUH)10重量部を添加と共に溶解させアクリルシロップ組成物を得た。
このアクリルシロップ組成物100重量部に対してアセトフェノン系光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製:商品名イルガキュア184)を0.5重量部添加し撹拌後,湿度低減を兼ねて減圧脱泡を10kg/20分実施した。
接着剤層2となる湿気硬化型樹脂は,主剤として加水分解性シリル基を有するアクリル系重合体(株式会社カネカ製MA440A)を用いた。
主剤100重量部に対して湿気硬化の触媒としてジブチル錫ジアセテート(日東化成株式会社製U−220H)を0.5重量部加え,窒素パージ下で15分撹拌し,直ちに減圧脱泡10kg/30分実施し,吸湿を避けるため一次密閉した。
三層での成膜は,三層押し出しダイスを用い,後述の二つの剥離フィルムに挟み流涎し,紫外線ブラックライトで照射した。
表面のフィルムは,紫外線透過から透明PET延伸フィルム(片面シリコーン剥離塗布品)厚み25μmで,水蒸気透過率50g(g/m2.24hr/厚み24μm)以下のフィルムである。
裏面(下面)の両面をシリコーン剥離処理したPET延伸フィルムは,PET延伸フィルム厚み50μmであり,片面にアルミ蒸着層(水蒸気バリヤー)を厚み50Å形成した水蒸気透過率,10g(g/m2.24hr/厚み24μm)以下のフィルムである。
三層ダイスでの押出し三層(一層,二層,三層)における同時流涎と成膜化は,以下の通りである。
一層(表面:第一の粘着剤層3)は,上述のアクリルシロップ組成物の厚み20μmである。
二層(中心:接着剤層2)は,加水分解性シリル基を有するアクリル変性重合液(不揮発分100%)で成膜仕上がりの厚み10μmである。(接着剤層2となる湿気硬化型である)
三層(裏面:第二の接着剤層4)は,一層と同様の組成物と厚みである。
以上を上述の両面剥離PET延伸フィルム幅500mmの上に流涎し,直ちに,この表面を上述の透明剥離PET延伸フィルム25μm(シリコーン剥離処理面を内側)幅500mmを貼り合わせし,紫外線照射工程へ連なる。
紫外線は,ブラックライトで照射し波長は350〜375nmで5分間照射し粘着組成体の総厚み50μmを得た。
紫外線照射で反応を終えた粘着組成体を,ロール状(テープ)に巻き上げ,嫌湿気(失活)から,直ちにガスバリヤー性フィルム(PETフィルム(厚み12μm)とLED(低圧ポリエチレン)フィルム(厚み40μm)のドライラミネート品(総厚み60μm;接着剤込))にて,失活対策として減圧密閉包装した。
〔実施例2 熱硬化の三層成膜〕
表面層,裏面層となる粘着剤層3,4は,アクリル酸2−エチルヘキシル,アクリル酸ブチル,アクリル酸等のモノマーを溶液重合法で得られた一次重合プレポリマーである溶剤型アクリル組成物(一方社油脂株式会社製 商品名 520)を用いた。
溶剤型アクリル組成物100重量部に対して,トルレンジイソシアネート(日本ポリウレタン工業(株)製:商品名コロネートL75)を0.5部添加し撹拌後,気泡と湿度低減を兼ねて減圧脱泡を10kg/20分実施した。
この溶剤型アクリル組成物(固形分45%)を,固形分厚み20μmとなるように上記実施例1と同様の両面をシリコーン剥離処理したPET延伸フィルム上に,ハンドバー(金属棒15mm径の実験用)で塗布し成膜(乾燥(110℃/2min)しA4サイズで2枚を得た。
接着剤層2は,実施例1と同様アクリル変性加水分解性シリル基重合液にて,仕上がり厚み10μmとなるように,上述の溶剤型アクリル組成物から成膜(20μm)された,A4サイズ一枚の上面にハンドバーで塗布し,直ちに(吸湿失活を回避)上述の残りのA4サイズ一枚を,粘着膜が内側となるように重ね積層した。嫌湿気(失活)から,直ちにガスバリャー性フィルム7(PETフィルム厚み12μmとLED(低圧ポリエチレン)フィルム厚み40μmのドライラミネート品総厚み60μm(接着剤込))にて,失活対策として減圧密閉包装した。
〔比較例1〕
実施例1と同様アクリルシロップにて厚み50μmで成膜した。成膜方法は,実施例1と同様の剥離フィルムと紫外線照射で得た。
〔比較例2〕
実施例2と同様で溶剤型アクリル組成物にて,厚み50μmで成膜した。成膜方法は,実施例2と同条件の剥離フィルムと熱乾燥にて得た。
〔比較例3〕
実施例1の接着剤層2と同様加水分解型シリル基を有するアクリル変性重合液をPETフィルム(非剥離品.厚み25μm)に仕上がり厚み50μmとなるように流涎し,この後,室温で20分間暴露し,吸湿と共に粘着の発現後,SUS板にて貼り合わせをする。
Figure 2014214265
〔測定方法〕
被着体 SUS板:ポリエステルフィルム(25μm厚)
粘着力:25mm幅 180°引きはがし法(300mm/min),温度/湿度 23℃ 65%RH ,貼合わせ後1時間放置。
保持力:対ステンレス板とPETフィルム,荷重 1kg,試片面積 25×25mm,測定温度 40℃,
昇温耐熱:対ステンレス板とPETフィルム,荷重 1kg,試片面積 25×25mm,測定温度 25℃〜120℃
〔比較実験結果の評価〕
従前型(粘着剤のみ)の粘着シートである比較例1,2のいずれも粘着力10N≒前後で,保持力,昇温耐熱性共に粘着剤固有の限界が見られる。
実施例1,2は,貼り合わせ1時間後の粘着力では,従前型と比べ10〜20%増しで顕著な,優位性とは言えないが,接着の一特性である耐クリープ性(耐塑性変形=時間の経過とともに歪が増大する現象)が保持力0mm,昇温耐熱に耐えており,明らかに接着へと相が硬化変化していることが認められる。
Figure 2014214265
〔測定方法〕
被着体 SUS板:ポリエステルフィルム(25μm厚)
粘着力:25mm幅 180°引きはがし法(300mm/min),温度/湿度 23℃ 65%RH ,貼合後12h−24h−48h放置。
〔経時比較試験の評価〕
実施例1,2の粘着力は立ち上がりから,従前型(粘着剤のみ)の粘着シートである比較例1,2に比べ10〜20%と高く,その後24h〜48h後においては,2〜3倍へ高まり,粘弾性接着へと相が変化している事が数値から認められる。また比較例3は,アクリル変性加水分解性シリル基重合体(湿気硬化型である)は,粘弾性接着剤としての性能は再現されており,この数値と経時48h後の測定値は,同等以上は,想定外であるが,粘着性と反応硬化度の層間における硬度勾配と応力緩和機能が効果を成したかは,不明である。
比較例3は,性能は高いが,液状であり,厚み塗布管理との可使時間(オープンタイム)に5〜20分と制約され,生産工程の管理に難がある。
〔実施例と比較例の評価まとめ〕
実施例1,2のように,雰囲気の湿度で反応する,アクリル変性加水分解性シリル基重合体(湿気硬化型である)をアクリル系粘着層に形成することにより,取り扱い易いテープが得られた。
粘着の特性である,立ち上がりから接合が可能となり,且つ接着剤と同等の粘着力(剥離)が得られ,耐熱性も粘着テープの弱点を補い,任意の幅に打ち抜き等の加工ができ,産業環境を簡便にして汚すことなく,既存の両面テープと同様の取り扱いと工程管理が可能となる。
1 湿気硬化型粘接着テープもしくはシート
2 接着剤層
3 第一の粘着剤層
4 第二の粘着剤層

Claims (10)

  1. 加水分解性シリル基を有する,アクリル系樹脂,ウレタン系樹脂又はシリコーン系樹脂を主成分とした湿気硬化型樹脂から成る接着剤層に,アクリル系樹脂又はウレタン系樹脂を主成分とした粘着性樹脂から成る粘着剤層を積層して成り,前記接着剤層を形成する樹脂の分子量を,前記粘着剤層を形成する樹脂の分子量と比較して小さくしたことを特徴とする湿気硬化型粘接着テープもしくはシート。
  2. 前記粘着剤層を前記接着剤層の両面に形成したことを特徴とする請求項1記載の湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ。
  3. 接着剤層を形成する樹脂の分子量は,2,000〜1,500,000とし,前記粘着剤層の分子量は,150,000〜1,500,000としたことを特徴とする請求項1又は2記載の湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ。
  4. 前記接着剤層を形成する樹脂及び前記粘着剤層を形成する樹脂を無配向の樹脂としたことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ。
  5. 前記接着剤層は,エポキシ基を有するアクリル酸エステルのモノマーを重合または共重合させた加水分解性シリル基を有するアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ。
  6. 加水分解性シリル基を有するアクリル系樹脂から成る前記接着剤層に,加水分解性シリル基を有するオキシアルキレン系重合体を含有させたことを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ。
  7. 前記接着剤層は,加水分解性シリル基を有し,分子鎖が炭素数1〜8のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステル単量体単位及び/またはメタクリル酸アルキルエステル単量体単位と,炭素数9以上のアルキル基を有するアクリル酸アルキルエステル単量体単位とからなる共重合体,及び加水分解性シリル基を有するオキシアルキレン重合体を主成分としたことを特徴とする請求項1〜6いずれか1項記載の湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ。
  8. 前記接着剤層に,加水分解性シリル基を有する重合体の縮合触媒として,ジブチル錫ジラウレート,ジブチル錫ジオレート,ジブチル錫ジアセテート,テトラブチルチタネート,ジブチル錫ビス(アセチルアセトナート)オクタン酸第一錫,有機ブチル錫化合物等を添加したことを特徴とする請求項1〜7いずれか1項記載の湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ。
  9. 前記接着剤層の膜厚を1〜500μmとし,前記粘着剤層の膜厚を5〜200μmとしたことを特徴とする請求項1〜8いずれか1項記載の前記湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ。
  10. 前記接着剤層を形成する樹脂の伸び率と,前記粘着剤層を形成する樹脂の伸び率との比が1:1〜1:20であることを特徴とする請求項1〜9いずれか1項記載の湿気硬化型粘接着シートもしくはテープ。
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