JP2015010185A - 水分散型粘着剤組成物およびその製造方法 - Google Patents

水分散型粘着剤組成物およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】耐衝撃性と耐反撥性とを高レベルで両立する粘着剤を形成し得る水分散型粘着剤組成物を提供する。【解決手段】水性溶媒、乳化剤およびポリマー粒子を含む水分散型粘着剤組成物21,22が提供される。上記ポリマー粒子は、コアおよびシェルの少なくとも一方にアクリル系ポリマーを含有し、コアを構成するポリマーのガラス転移温度がシェルを構成するポリマーのガラス転移温度−55℃以下よりも80℃以上高いコアシェル構造の粒子を含む。上記粘着剤組成物の乳化剤含有量は、上記ポリマー粒子100質量部に対して3.5質量部未満である。上記粘着剤組成物は、レーザ回折・散乱法により測定される平均粒子径が0.3μm未満である。【選択図】図1

Description

本発明は、水分散型粘着剤組成物およびその製造方法に関する。
一般に、粘着剤(感圧接着剤ともいう。以下同じ。)は、室温付近の温度域において柔らかい固体(粘弾性体)の状態を呈し、圧力により簡単に被着体に接着する性質を有する。このような粘着剤の性質を活かして、粘着剤は、例えばフィルム状に形成された粘着剤(粘着剤層)を有する粘着シートの形態で、様々な分野において広く利用されている。上記粘着剤層の代表的な形成方法として、液状媒体中に粘着成分を含む粘着剤組成物を適当な表面に塗付して乾燥させる方法が例示される。近年では、環境衛生等の観点から、粘着成分が有機溶剤に溶解した形態の溶剤型粘着剤組成物に比べて、粘着剤粒子が水性溶媒に分散した水分散型粘着剤組成物が好まれる傾向にある。水分散型粘着剤組成物に関する技術文献として特許文献1が挙げられる。
特開2012−128391号公報
ところで、粘着剤には用途に応じて様々な特性が求められる。それらの特性のなかには、一方の特性を改善しようとすると他方の特性が低下する傾向にある等、高レベルで両立させることが困難なものがある。このように両立が難しい特性の一例として、耐衝撃性および耐反撥性が挙げられる。ここで耐衝撃性とは、粘着剤による接合部が衝撃に耐えて接合を維持する性能をいう。また、耐反撥性とは、粘着剤を介して被着体に接合された部材を弾性変形した形状に保つ性能、換言すれば上記部材が弾性変形した形状から元の形状に回復しようとする反撥力に抗して上記部材と上記被着体との接合を維持する性能をいう。
特許文献1には、互いに異なる組成の複数種類のモノマーエマルションを段階的にエマルション重合させて水分散型粘着剤組成物を製造する技術が記載されている。しかし、このような技術を適用してもなお、水分散型粘着剤組成物を用いて耐衝撃性と耐反撥性という2つの特性を高レベルで両立する粘着剤を実現することは困難であった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その一つの目的は、耐衝撃性と耐反撥性とを高レベルで両立する粘着剤を形成し得る水分散型粘着剤組成物およびその製造方法を提供することである。関連する他の目的は、そのような水分散型粘着剤組成物を用いて形成された粘着シートを提供することである。
ここに開示される水分散型粘着剤組成物は、水性溶媒、乳化剤およびポリマー粒子を含む。上記ポリマー粒子は上記水性溶媒に分散している。上記ポリマー粒子は、コアおよびシェルの少なくとも一方にアクリル系ポリマーを含有するコアシェル構造の粒子を含む。上記コアシェル構造の粒子は、上記コアを構成するポリマーPcoreのガラス転移温度Tcoreが、上記シェルを構成するポリマーPshellのガラス転移温度Tshellよりも高い。上記粘着剤組成物の乳化剤含有量は、上記ポリマー粒子100質量部に対して3.5質量部未満である。そして、上記水分散型粘着剤組成物は、該粘着剤組成物についてレーザ回折・散乱法により測定される平均粒子径が0.3μm未満である。かかる構成の水分散型粘着剤組成物によると、耐衝撃性と耐反撥性とを高レベルで両立する粘着剤が形成され得る。
なお、以下において、コアシェル構造の粒子を「コアシェル粒子」と表記することがある。また、本明細書中において乳化剤量を示す数値は、特記しない限り、有効成分量基準である。
ここに開示される技術におけるコアシェル粒子は、上記ガラス転移温度Tshellが−55℃より低いことが好ましい。また、上記ガラス転移温度Tcoreは、上記ガラス転移温度Tshellよりも80℃以上高いことが好ましい。このようなTshellおよびTcoreを満たすコアシェル粒子によると、より耐衝撃性に優れた粘着剤が実現され得る。
ここに開示される粘着剤組成物は、該粘着剤組成物から形成される粘着剤のゲル分率が70質量%以上となる態様で好ましく実施され得る。かかるゲル分率の粘着剤は、より高い耐反撥性を示すものとなり得る。
ここに開示される技術におけるコアシェル粒子は、上記ポリマーPcoreのSP値(SPcore)と上記ポリマーPshellのSP値(SPshell)との関係が、以下の式:
−0.35 <(SPcore−SPshell)<−0.05;
を満たすことが好ましい。かかる関係を満たすコアシェル粒子は、該コアシェル粒子を含む水分散型粘着剤組成物の製造容易性等の観点から好ましい。このことは、該粘着剤組成物から形成される粘着剤の性能安定性の観点からも有利である。
ここに開示される水分散型粘着剤組成物製造方法は、第1モノマー原料を重合してなるシード粒子と、乳化剤と、水性溶媒とを含む第1分散液を用意する第1ステップを含む。また、上記第1分散液に第2モノマー原料を加えて重合させる第2ステップを含む。この第2ステップにより、上記水性溶媒にポリマー粒子が分散した第2分散液を得る。上記第1モノマー原料および上記第2モノマー原料の少なくとも一方はアクリル系モノマーを含む。上記第2ステップでは、上記第2モノマー原料を、実質的に乳化剤を含まないモノマー混合物の形態で上記第1分散液に加える。また、上記第2分散液の乳化剤含有量は、上記ポリマー粒子100質量部に対して3.5質量部未満である。そして、上記第2分散液は、該第2分散液についてレーザ回折・散乱法により測定される平均粒子径が0.3μm未満である。かかる製造方法に得られた水分散型粘着剤組成物によると、耐衝撃性と耐反撥性とを高レベルで両立する粘着剤が形成され得る。
上記製造方法の好ましい一態様では、上記第2モノマー原料として、該第2モノマー原料の重合物のSP値(SP2)が上記シード粒子を構成するポリマーのSP値(SP1)よりも高いものを使用する。かかる態様によると、第2モノマー原料の重合物がシード粒子上に形成されやすい。このことは、得られる水分散型粘着剤組成物の品質安定性や、該粘着剤組成物から形成される粘着剤の性能およびその安定性等の観点から好ましい。
ここに開示される水分散型粘着剤組成物製造方法は、上記第1モノマー原料の質量M1と上記第2モノマー原料の質量M2との比(M2/M1)が60/40より大きい態様で好ましく実施することができる。すなわち、60/40<(M2/M1)を満たすようにシード粒子および第2モノマー原料の使用量を設定することが好ましい。このことは、得られる水分散型粘着剤組成物の品質安定性や、該粘着剤組成物から形成される粘着剤の性能およびその安定性等の観点から有利である。
ここに開示される水分散型粘着剤組成物製造方法において、上記第1分散液としては、例えば、上記第1モノマー原料と上記乳化剤と水性溶媒との混合物をエマルション化してなるモノマーエマルションをエマルション重合に付して上記シード粒子を形成することにより調製されたものを好ましく使用することができる。
ここに開示される粘着剤組成物製造方法は、ここに開示されるいずれかの水分散型粘着剤組成物を製造する方法として好ましく採用され得る。したがって、ここに開示される粘着剤組成物製造方法は、他の側面として、該製造方法により得られた水分散型粘着剤組成物を提供する。
この明細書によると、また、ここに開示されるいずれかの水分散型粘着剤組成物を用いて形成された粘着剤層を備える粘着シートが提供される。かかる粘着シートは、耐衝撃性と耐反撥性とを高レベルで両立するものとなり得るので好ましい。
粘着シートの一構成例を模式的に示す断面図である。 粘着シートの他の一構成例を模式的に示す断面図である。 粘着シートの他の一構成例を模式的に示す断面図である。 粘着シートの他の一構成例を模式的に示す断面図である。 粘着シートの他の一構成例を模式的に示す断面図である。 粘着シートの他の一構成例を模式的に示す断面図である。 (a)および(b)は、耐衝撃性試験に使用する評価用サンプルを示す説明図である。 (a)および(b)は、耐反撥性試験の実施方法を示す説明図である。
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明することがあり、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、図面に記載の実施形態は、本発明を明瞭に説明するために模式化されており、製品として実際に提供される本発明の粘着シートのサイズや縮尺を必ずしも正確に表したものではない。
この明細書において「粘着剤」とは、前述のように、室温付近の温度域において柔らかい固体(粘弾性体)の状態を呈し、圧力により簡単に被着体に接着する性質を有する材料をいう。ここでいう粘着剤は、「C. A. Dahlquist, “Adhesion : Fundamental and Practice”, McLaren & Sons, (1966) P. 143」に定義されているとおり、一般的に、複素引張弾性率E(1Hz)<10dyne/cmを満たす性質を有する材料(典型的には、25℃において上記性質を有する材料)である。
また、この明細書において粘着剤の「ベースポリマー」とは、該粘着剤に含まれるゴム状ポリマーの主成分をいう。上記ゴム状ポリマーとは、室温付近の温度域においてゴム弾性を示すポリマーをいう。また、本明細書中において「主成分」とは、特記しない場合、50質量%を超えて含まれる成分を指す。
この明細書において「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイルおよびメタクリロイルを包括的に指す意味である。同様に、「(メタ)アクリレート」とはアクリレートおよびメタクリレートを、「(メタ)アクリル」とはアクリルおよびメタクリルを、それぞれ包括的に指す意味である。また、「(シクロ)アルキル」とは、鎖状アルキルおよびシクロアルキルを包括的に指す意味である。
この明細書において「アクリル系ポリマー」とは、該ポリマーを構成するモノマー単位として、1分子中に少なくとも一つの(メタ)アクリロイル基を有するモノマーに由来するモノマー単位を含む重合物をいう。以下、1分子中に少なくとも一つの(メタ)アクリロイル基を有するモノマーを「アクリル系モノマー」ともいう。この明細書におけるアクリル系ポリマーは、アクリル系モノマーに由来するモノマー単位を含むポリマーとして定義される。かかるアクリル系ポリマーの典型例として、該アクリル系ポリマーのモノマー組成のうちアクリル系モノマーの割合が50質量%より多いアクリル系ポリマーが挙げられる。
この明細書において「ポリマー粒子」とは、ポリマーを主成分とする粒子を意味する。
また、この明細書において「コアシェル粒子」とは、同一粒子内に互いに組成の異なる部分が存在し、該粒子内においてそれらの部分が内部(コア)とその外部(シェル)という位置関係で配置されている粒子をいう。上記シェルは、典型的には上記コアの外面全体を覆って配置されるが、これに限定されない。コアの外面のうち少なくとも一部の領域がシェルで被覆されている粒子は、ここでいうコアシェル粒子の概念に包含され得る。
この明細書において平均粒子径とは、特記しない場合、レーザ回折・散乱法に基づく粒度分布測定装置により測定した粒度分布におけるメジアン径をいう。上記平均粒子径は、具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
この明細書において、コアを構成するポリマーPcoreのガラス転移温度Tcoreとは、Pcoreに対応するモノマー組成について、各モノマーの単独重合体(ホモポリマー)のガラス転移温度(Tg)および該モノマーの質量分率(質量基準の共重合割合)に基づいてフォックス(Fox)の式から算出される値をいう。シェルを構成するポリマーPshellのガラス転移温度Tshellについても同様である。
なお、本明細書中においてガラス転移温度を表す数値の単位は、特に断りのない限り「℃」である。
上記ホモポリマーのTgとしては、公知資料に記載の値を採用するものとする。ここに開示される技術では、上記ホモポリマーのTgとして、具体的には以下の値を用いるものとする。
2−エチルヘキシルアクリレート −70℃
n−ブチルアクリレート −55℃
エチルアクリレート −22℃
メチルアクリレート 8℃
メチルメタクリレート 105℃
イソボルニルアクリレート 94℃
イソボルニルメタクリレート 180℃
酢酸ビニル 32℃
2−ヒドロキシエチルアクリレート −15℃
スチレン 100℃
アクリル酸 106℃
メタクリル酸 130℃
上記で例示した以外のホモポリマーのTgについては、「Polymer Handbook」(第3版、John Wiley & Sons,Inc、1989年)に記載の数値を用いるものとする。
「Polymer Handbook」(第3版、John Wiley & Sons,Inc、1989年)にも記載されていない場合には、以下の測定方法により得られる値を用いるものとする(特開2007−51271号公報参照)。
具体的には、温度計、攪拌機、窒素導入管及び還流冷却管を備えた反応器に、モノマー100質量部、アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部および重合溶媒として酢酸エチル200質量部を投入し、窒素ガスを流通させながら1時間攪拌する。このようにして重合系内の酸素を除去した後、63℃に昇温し10時間反応させる。次いで、室温まで冷却し、固形分濃度33質量%のホモポリマー溶液を得る。次いで、このホモポリマー溶液を剥離ライナー上に流延塗布し、乾燥して厚さ約2mmの試験サンプル(シート状のホモポリマー)を作製する。この試験サンプルを直径7.9mmの円盤状に打ち抜き、パラレルプレートで挟み込み、粘弾性試験機(ARES、レオメトリックス社製)を用いて周波数1Hzのせん断歪みを与えながら、温度領域−70〜150℃、5℃/分の昇温速度でせん断モードにより粘弾性を測定し、tanδのピークトップ温度をホモポリマーのTgとする。
この明細書においてSP値とは、フェドーズ(Fedors)が提案した方法で化合物の基本構造から計算される溶解性パラメータ(solubility parameter)の値を指す。具体的には、25℃における各原子または原子団の蒸発エネルギー△e(cal)と、同温度における各原子または原子団のモル容積△v(cm)とから、以下の式に従ってSP値が計算される。
SP値(δ(cal/cm1/2)=(Σ△e/Σ△v)1/2
(参考文献:山本秀樹著、「SP値 基礎・応用と計算方法」、第4刷、株式会社情報機構出版、2006年4月3日発行、第66〜67頁)。
なお、本明細書中においてSP値を表す数値の単位は、特に断りのない限り「(cal/cm1/2」である。
この明細書において水性溶媒とは、水または水を主成分(50質量%を超えて含まれる成分)とする混合溶媒を指す。この混合溶媒を構成する水以外の溶媒は、水と均一に混合し得る各種の有機溶媒(低級アルコール等)から選択される1種または2種以上であり得る。この明細書における水性溶媒は、典型的には、水の割合が90質量%以上であり、好ましくは95〜100質量%である。
<コアシェル粒子>
ここに開示される水分散型粘着剤組成物は、水性溶媒と乳化剤とポリマー粒子とを含む。上記ポリマー粒子は、Tshell<Tcoreを満たすコアシェル粒子を含む。すなわち、上記ポリマー粒子の少なくとも一部は上記コアシェル粒子である。このようなコアシェル粒子を含む粘着剤組成物から形成された粘着剤は、コアに比べて柔らかいシェルが衝撃の吸収に効果的に寄与し得ることから、耐衝撃性に優れたものとなり得る。また、シェルに比べて硬いコアが耐反撥性の向上に効果的に寄与し得る。その結果、耐衝撃性と耐反撥性という2つの特性を高レベルで両立する粘着剤が実現され得る。
Pshellのガラス転移温度Tshellは特に限定されないが、粘着性の観点から、通常は−10℃以下であることが好ましく、−30℃より低いことがより好ましい。耐衝撃性の観点から、Tshellが−40℃より低いことが好ましく、−50℃より低いことがより好ましく、−55℃より低いことがさらに好ましい。例えば、Tshellが−56℃より低いコアシェル粒子が好ましく、−60℃より低いものがより好ましく、−65℃より低いものがさらに好ましい。Tshellの下限は特に制限されないが、コアシェル粒子の製造容易性や入手容易性の観点から、通常は−75℃以上が好ましい。Tshellの値は、例えばPshellの組成により調節することができる。
Pcoreのガラス転移温度Tcoreは、Tshellより高い温度であればよく、特に限定されない。通常は、Tcoreが0℃以上であるコアシェル粒子が好ましく、20℃以上であるものがより好ましい。Tcoreが高くなると耐反撥性が向上する傾向にある。また、Tcoreが高くなると、粘着剤中においてコアシェル構造がよりよく維持される傾向にある。かかる観点から、Tcoreとしては30℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、90℃以上がさらに好ましく、120℃以上がさらに好ましい。ここに開示される水分散型粘着剤組成物の好ましい一態様として、Tcoreが150℃以上であるコアシェル粒子を含む態様が例示される。Tcoreの上限は特に制限されないが、コアシェル粒子の製造容易性や入手容易性の観点から、通常は200℃以下が好ましい。Tcoreの値は、例えばPcoreの組成により調節することができる。
Tcore−Tshellの値は、0℃より大きいことが好ましく、例えば10℃以上とすることができ、30℃が好ましく、50℃以上がより好ましい。Tcore−Tshellの値が大きくなると、コアシェル粒子の使用による効果がよりよく発揮される傾向にある。例えば、耐衝撃性と耐反撥性とをより高レベルで両立する粘着剤が実現され得る。かかる観点から、Tcore−Tshellは、80℃以上であることが有利であり、100℃以上が好ましく、150℃以上がより好ましく、200℃以上がさらに好ましい。ここに開示される水分散型粘着剤組成物は、例えば、Tcore−Tshellが230℃以上であるコアシェル粒子を含む態様で好ましく実施され得る。Tcore−Tshellの値の上限は特に制限されないが、コアシェル粒子の製造容易性や入手容易性の観点から、通常は250℃以下が好ましい。
コアシェル粒子に含まれるポリマー全体Pallの平均ガラス転移温度Taveは特に限定されず、例えば0℃以下であり得る。ここでTaveとは、Pallに対応するモノマー組成について、各モノマーの単独重合体(ホモポリマー)のガラス転移温度(Tg)および該モノマーの質量分率に基づいてフォックス(Fox)の式から算出される値をいう。耐衝撃性等の観点から、Taveとしては、−20℃以下が適当であり、−30℃以下が好ましく、−40℃以下がより好ましい。Taveの下限は特に制限されないが、耐衝撃性と耐反撥性とを高レベルで両立する観点から、通常は−60℃以上が好ましい。Taveの値は、TcoreおよびTshellの温度やPshellとPcoreとの質量比により調節することができる。
PshellのSP値(SPshell)およびPcoreのSP値(SPcore)は特に限定されない。例えば、SPcore<SPshellを満たすコアシェル粒子を好ましく採用し得る。このようなコアシェル粒子は、コアに比べてシェルの親水性が高いので水中で形成されやすい。このことは、上記コアシェル粒子およびこれを含む水分散型粘着剤組成物の製造容易性の観点から好ましい。シェルの親水性が高いことは、コアシェル粒子の水分散安定性の観点からも好ましい。また、コアシェル粒子の構造が水中で安定して維持されるので、水分散型粘着剤組成物の保存中における経時劣化が少なく好ましい。
特に限定するものではないが、水分散安定性等の観点から、SPshellの値としては9.0以上が好ましく、9.5以上がより好ましく、9.7以上がさらに好ましい。SPshellの上限は特に制限されないが、コアシェル粒子の製造容易性や入手容易性の観点から、通常は12.0以下が好ましく、11.0以下がより好ましい。
SPcoreの値は、11.0未満であることが好ましく、10.5未満がより好ましく、10.0未満がさらに好ましい。SPcoreの下限は特に制限されないが、コアシェル粒子の製造容易性や入手容易性の観点から、通常は8.0以上であり、典型的には8.2以上である。また、SPcoreがSPshellより低いコアシェル粒子が好ましい。
好ましいコアシェル粒子として、SPcore−SPshellの値が例えば−0.50以上0.50以下の範囲にあるものが例示される。このようにSPcoreとSPshellとの値が比較的近いコアシェル粒子は、コアとシェルとの間の密着性のよいものとなり得る。このようなコアシェル粒子を含む粘着剤は凝集性のよいものとなり得る。かかる観点から、SPcore−SPshellは−0.35以上0.35以下の範囲にあることが好ましく、−0.30以上0.30以下の範囲にあることがより好ましい。また、上述した製造容易性や水分散安定性を考慮して、SPcore−SPshellが−0.35以上0未満の範囲にあるコアシェル粒子が好ましく、−0.35より大きく−0.05未満の範囲にあるものがより好ましく、−0.30以上−0.05未満(例えば、−0.30より大きく−0.05未満)の範囲にあるものがさらに好ましい。
ここに開示される技術におけるコアシェル粒子は、コアおよびシェルの少なくとも一方にアクリル系ポリマーを含むことが好ましい。アクリル系ポリマーは、そのモノマー組成に応じてガラス転移温度を容易に調整することができる。コアおよびシェルの少なくとも一方にアクリル系ポリマーを含有するコアシェル粒子は、Tshell、TcoreおよびTshell−Tcoreの少なくとも一つを調節しやすいので好ましい。コアおよびシェルがいずれもアクリル系ポリマーを含むコアシェル粒子が特に好ましい。
コアシェル粒子全体の質量に占めるPshellの質量の割合は特に限定されず、例えば50質量%以上100質量%未満とすることができる。耐衝撃性の観点から、Pshellの含有割合は60質量%超が適当であり、70質量%以上が好ましく、80質量%超がより好ましく、82質量%以上がさらに好ましい。
コアシェル粒子全体の質量に占めるPcoreの質量割合は特に限定されず、例えば0質量%より大きく50質量%以下とすることができる。耐反撥性の観点から、Pcoreの含有割合は40質量%未満が適当であり、30質量%以下が好ましく、20質量%未満がより好ましく、18質量%以下がさらに好ましい。
耐衝撃性と耐反撥性とを高レベルで両立させる観点から、Pshell/Pcoreの質量比を例えば50/50以上99/1以下とすることができ、通常は60/40より大きく98/2以下の範囲が適当であり、70/30以上95/5以下が好ましく、80/20より大きく92/8より小さい範囲がより好ましい。例えば、Pshell/Pcoreの質量比が82/18以上90/10以下であるコアシェル粒子が好ましい。
<シェルの組成>
コアシェル粒子の一好適例として、少なくともPshellがアクリル系ポリマーを含むものが挙げられる。かかる構成のコアシェル粒子は、水分散安定性や製造容易性等の点で有利なものとなり得る。また、アクリル系ポリマーの特性から、粘着性に優れたものとなりやすいので好ましい。
上記アクリル系ポリマーとしては、例えば、アルキル(メタ)アクリレートを主モノマーとして含み、該主モノマーと共重合性を有する副モノマーをさらに含み得るモノマー原料の重合物が好ましい。ここで主モノマーとは、上記モノマー原料におけるモノマー組成の50質量%超を占める成分をいう。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば下記式(1)で表される化合物を好適に用いることができる。
CH=C(R)COOR (1)
ここで、上記式(1)中のRは水素原子またはメチル基である。また、Rは炭素原子数1〜20の鎖状アルキル基(以下、このような炭素原子数の範囲を「C1−20」と表すことがある。)である。粘着剤の貯蔵弾性率等の観点から、RがC1−14の鎖状アルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、RがC1−10の鎖状アルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートがより好ましく、Rがブチル基または2−エチルヘキシル基であるアルキル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
がC1−20の鎖状アルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、s−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらアルキル(メタ)アクリレートは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。特に好ましいアルキル(メタ)アクリレートとして、n−ブチルアクリレート(BA)および2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA)が挙げられる。
主モノマーであるアルキル(メタ)アクリレートと共重合性を有する副モノマーは、アクリル系ポリマーに架橋点を導入したり、アクリル系ポリマーの凝集力を高めたりするために役立ち得る。副モノマーとしては、例えば以下のような官能基含有モノマー成分を、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
カルボキシル基含有モノマー:例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等のエチレン性不飽和ジカルボン酸およびその無水物(無水マレイン酸、無水イタコン酸等)。
水酸基含有モノマー:例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;ビニルアルコール、アリルアルコール等の不飽和アルコール類。
アミド基含有モノマー:例えば(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メチロールプロパン(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド。
アミノ基含有モノマー:例えばアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート。
エポキシ基を有するモノマー:例えばグリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル。
シアノ基含有モノマー:例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル。
ケト基含有モノマー:例えばジアセトン(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリレート、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、アリルアセトアセテート、ビニルアセトアセテート。
窒素原子含有環を有するモノマー:例えばN−ビニル−2−ピロリドン、N−メチルビニルピロリドン、N−ビニルピリジン、N−ビニルピペリドン、N−ビニルピリミジン、N−ビニルピペラジン、N−ビニルピラジン、N−ビニルピロール、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルオキサゾール、N−ビニルモルホリン、N−ビニルカプロラクタム、N−(メタ)アクリロイルモルホリン。
アルコキシシリル基含有モノマー:例えば3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン。
上記副モノマーの量は、所望の凝集力が実現されるように適宜選択すればよく、特に限定されない。通常は、凝集力と粘着性とをバランス良く両立させる観点から、副モノマーの量は、アクリル系ポリマーのモノマー組成の20質量%以下が適当であり、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。
また、アクリル系ポリマーの凝集力を高める等の目的で、上述した副モノマー以外の他の共重合成分を用いることができる。かかる共重合成分としては、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル系モノマー;スチレン、置換スチレン(α−メチルスチレン等)、ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンチルジ(メタ)アクリレート等、イソボルニル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル(メタ)アクリレート;アリール(メタ)アクリレート(例えばフェニル(メタ)アクリレート)、アリールオキシアルキル(メタ)アクリレート(例えばフェノキシエチル(メタ)アクリレート)、アリールアルキル(メタ)アクリレート(例えばベンジル(メタ)アクリレート)等の芳香族性環含有(メタ)アクリレート;エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン、イソブチレン等のオレフィン系モノマー;塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩素含有モノマー;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート等のイソシアネート基含有モノマー;メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート等のアルコキシ基含有モノマー;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル系モノマー;等が挙げられる。かかる他の共重合成分の量は、目的および用途に応じて適宜選択すればよく特に限定されないが、例えば、アクリル系ポリマーのモノマー組成の10質量%以下とすることが好ましい。
Pshellは、上述のようなアクリル系ポリマーに代えて、あるいは上記アクリル系ポリマーに加えて、アクリル系以外のポリマーを必要に応じて含有し得る。Pshellに含まれ得るアクリル系以外のポリマーとしては、粘着剤の分野において公知のゴム系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、ウレタン系ポリマー、ポリエーテル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、フッ素系ポリマー等の各種ポリマーが挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。ゴム系ポリマーの具体例としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ポリイソブチレン、ブチルゴム、再生ゴム等が挙げられる。
Pshellがアクリル系ポリマーに加えて上記アクリル系以外のポリマーを含む場合、該アクリル系以外のポリマーの含有量は、アクリル系ポリマー100質量部に対して100質量部以下とすることが適当であり、50質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。アクリル系以外のポリマーの含有量は、アクリル系ポリマー100質量部に対して5質量部以下であってもよく、1質量部以下であってもよい。例えば、Pshellの99.5〜100質量%がアクリル系ポリマーであるコアシェル粒子を好ましく採用し得る。
分散安定性等の観点から、Pshellのモノマー組成にはカルボキシル基含有モノマーが含まれることが好ましい。Pshellのモノマー組成に占めるカルボキシル基含有モノマーの割合は、典型的には0.5質量%以上であり、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましい。上限は特に限定されないが、通常は20質量%以下とすることが適当であり、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。
Pshellのモノマー組成にカルボキシル基含有モノマーが含まれる場合、コアシェル粒子全体(Pall)のモノマー組成に占めるカルボキシル基含有モノマーの割合は、例えば0.2質量%以上とすることができ、通常は0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、2質量%以上がさらに好ましい。上限は特に制限されないが、通常は20質量%以下とすることが適当であり、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。
<コアの組成>
Pcoreがアクリル系ポリマーを含む場合、該アクリル系ポリマーとしては、例えば、(シクロ)アルキル(メタ)アクリレートを主モノマーとして含み、該主モノマーと共重合性を有する副モノマーをさらに含み得るモノマー原料の重合物が好ましい。
(シクロ)アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば下記式(2)で表される化合物を好適に用いることができる。
CH=C(R)COOR (2)
上記式(2)において、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは(シクロ)アルキル基であり、典型的にはC1−20の鎖状アルキル基またはC4−20のシクロアルキル基であり得る。
がC1−20の鎖状アルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートの例としては、上記式(1)におけるRがC1−20の鎖状アルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートと同様のものが挙げられる。RがC4−20のシクロアルキル基であるシクロアルキル(メタ)アクリレートの例としては、例えばシクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上述した好ましいTcoreを有するアクリル系ポリマーを形成しやすいという観点から好ましい(シクロ)アルキル(メタ)アクリレートとして、RがC1−12(例えばC1−10、典型的にはC1−8)の鎖状アルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートおよびRがC4−16(例えばC4−12、典型的にはC4−10)のシクロアルキル基であるシクロアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。耐反撥性の観点から、シクロアルキル(メタ)アクリレートを好ましく使用し得る。なかでも好ましいシクロアルキル(メタ)アクリレートとしてイソボルニル(メタ)アクリレートが挙げられる。
Pcoreに含まれるアクリル系ポリマーに用いられる副モノマーは、例えば、Pshellに含まれるアクリル系ポリマーに使用し得る副モノマーとして例示したものから適宜選択することができる。また、上記アクリル系ポリマーの凝集力を高める等の目的で、上述した副モノマー以外の他の共重合成分を用いることができる。かかる共重合成分は、例えば、Pshellに含まれるアクリル系ポリマーに使用し得る共重合成分として例示したものから適宜選択することができる。
Pcoreのモノマー組成に占めるカルボキシル基含有モノマーの割合は特に限定されない。例えば、上記割合を20質量%未満とすることができ、15質量%未満が好ましく、10質量%未満がより好ましく、5質量%未満がさらに好ましい。上記割合が0.5質量%未満、さらには0質量%であるコアシェル粒子を好ましく使用し得る。ここで、カルボキシル基含有モノマーの含有割合が0質量%であるとは、Pcoreにカルボキシル基含有モノマーが用いられていないことを意味する。
好ましい一態様として、Pcoreのモノマー組成におけるカルボキシル基含有モノマーの含有割合がPshellよりも低い態様が挙げられる。かかるコアシェル粒子は、SPcore<SPshellを満たすものとなりやすいので好ましい。
ここに開示されるコアシェル粒子のPcoreは、上述のようなアクリル系ポリマーに代えて、あるいは上記アクリル系ポリマーに加えて、アクリル系以外のポリマーを必要に応じて含有し得る。Pcoreに含まれ得るアクリル系以外のポリマーとしては、Pshellと同様に、粘着剤の分野において公知の各種ポリマーが例示される。
Pcoreがアクリル系ポリマーに加えて上記アクリル系以外のポリマーを含む場合、該アクリル系以外のポリマーの含有量は、アクリル系ポリマー100質量部に対して100質量部以下とすることが適当であり、50質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。アクリル系以外のポリマーの含有量は、アクリル系ポリマー100質量部に対して5質量部以下であってもよく、1質量部以下であってもよい。好ましい一態様に係るコアシェル粒子として、Pcoreの99.5〜100質量%がアクリル系ポリマーであるものが挙げられる。他の好ましい一態様として、Pcoreがアクリル系ポリマー以外のポリマー(例えばゴム系ポリマー)からなるコアシェル粒子が挙げられる。
<粘着剤組成物>
ここに開示される水分散型粘着剤組成物は、該組成物中のポリマー粒子100質量部に対する乳化剤の含有量が3.5質量部未満である。ポリマー粒子に対する乳化剤含有量が少なくなると、粘着剤と被着体との界面に存在する乳化剤量が少なくなる傾向にある。このことは耐反撥性その他の粘着特性の向上に有利に寄与し得る。かかる観点から、ポリマー粒子100質量部に対する乳化剤含有量を3.0質量部以下とすることが好ましく、2.5質量部以下とすることがより好ましい。乳化剤含有量の下限は特に限定されないが、平均粒子径0.3μm未満の粘着剤組成物を形成しやすいという観点から、通常は、ポリマー粒子100質量部に対する乳化剤含有量を0.5質量部以上とすることが適当であり、1.0質量部以上とすることが好ましい。
乳化剤としては、アニオン系、ノニオン系、カチオン系のいずれも使用可能である。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。通常は、アニオン系またはノニオン系の乳化剤の使用が好ましい。アニオン系乳化剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム等が例示される。ノニオン系乳化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等が例示される。上述したようなアニオン系またはノニオン系乳化剤にプロペニル基等のラジカル重合性基が導入された構造のラジカル重合性乳化剤(反応性乳化剤)であってもよい。粘着剤組成物の保存安定性等の観点から、上記乳化剤として、ラジカル重合性基を有しない乳化剤のみを含む態様を好ましく採用し得る。
ここに開示される水分散型粘着剤組成物は、該組成物について測定される平均粒子径が0.3μm未満である。水分散型粘着剤組成物の平均粒子径が小さくなると、該組成物から形成される粘着剤の表面平滑性が向上する傾向にある。表面平滑性の高い粘着剤は、概して被着体に対する密着性がよい。このことは耐反撥性その他の粘着特性の向上に有利に寄与し得る。かかる観点から、水分散型粘着剤組成物の平均粒子径は、0.25μm以下であることが好ましく、0.20μm以下であることがより好ましい。平均粒子径の下限は特に制限されないが、製造容易性や粘度等の観点から、通常は0.03μm以上が適当であり、0.05μm以上が好ましく、0.07μm以上がより好ましい。平均粒子径が過度に小さくないことは、乳化剤の使用量を抑える観点からも有利である。
上記粘着剤組成物は、上述のようなポリマー粒子および乳化剤に、必要に応じて、一般的な架橋剤、例えばカルボジイミド系架橋剤、ヒドラジン系架橋剤、エポキシ系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、アジリジン系架橋剤、金属キレート系架橋剤、シランカップリング剤等から選択される架橋剤が添加されたものであってもよい。かかる架橋剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。好ましい架橋剤の一例としてエポキシ系架橋剤が挙げられる。架橋剤の使用量は特に限定されず、所望の特性を示す粘着剤が形成されるように適宜設定することができる。例えば、ポリマー粒子100質量部に対する架橋剤含有量を0.001〜1質量部程度とすることができる。あるいは、実質的に架橋剤を含まない粘着剤組成物であってもよい。
ここに開示される水分散型粘着剤組成物は、粘着付与剤をさらに含み得る。粘着付与剤としては、ロジン系樹脂、ロジン誘導体樹脂、石油系樹脂、テルペン系樹脂、フェノール系樹脂、ケトン系樹脂等の各種粘着付与剤樹脂から選択される一種または二種以上を使用することができる。なかでも好ましい粘着付与剤として、ロジン系樹脂およびロジン誘導体樹脂が挙げられる。
上記ロジン系樹脂の具体的としては、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の未変性ロジン(生ロジン);これらの未変性ロジンを水添化、不均化、重合等により変性した変性ロジン(水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、その他の化学的に修飾されたロジン等);等が挙げられる。上記ロジン誘導体樹脂の具体例としては、未変性ロジンをアルコール類によりエステル化したもの(すなわち、ロジンのエステル化物)、変性ロジン(水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン等)をアルコール類によりエステル化したもの(すなわち、変性ロジンのエステル化物)等のロジンエステル類;未変性ロジンや変性ロジン(水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン等)を不飽和脂肪酸で変性した不飽和脂肪酸変性ロジン類;ロジンエステル類を不飽和脂肪酸で変性した不飽和脂肪酸変性ロジンエステル類;未変性ロジン、変性ロジン(水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン等)、不飽和脂肪酸変性ロジン類または不飽和脂肪酸変性ロジンエステル類におけるカルボキシル基を還元処理したロジンアルコール類;未変性ロジン、変性ロジン、各種ロジン誘導体等のロジン類(特に、ロジンエステル類)の金属塩;ロジン類(未変性ロジン、変性ロジン、各種ロジン誘導体等)にフェノールを酸触媒で付加させ熱重合することにより得られるロジンフェノール樹脂;等が挙げられる。
粘着付与剤を使用する場合、その使用量は特に限定されない。例えば、ポリマー粒子100質量部に対して1質量部以上とすることができ、粘着付与剤の使用効果をよりよく発揮する観点から5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましい。また、耐反撥性や低温特性への影響を抑える観点から、ポリマー粒子100質量部に対する粘着付与剤の使用量は、40質量部以下とすることが適当であり、通常は30質量部以下が好ましく、25質量部以下がより好ましい。
上記粘着剤組成物は、必要に応じて、pH調整等の目的で使用される酸または塩基(アンモニア水等)を含有するものであり得る。該組成物に含有され得る他の任意成分としては、粘度調整剤、レベリング剤、可塑剤、充填剤、顔料や染料等の着色剤、安定剤、防腐剤、老化防止剤等の、水分散型粘着剤組成物の分野において一般的な各種の添加剤が例示される。このような各種添加剤については、従来公知のものを常法により使用することができ、特に本発明を特徴づけるものではないので、詳細な説明は省略する。
<製造方法>
ここに開示される水分散型粘着剤組成物の製造方法では、第1モノマー原料を重合してなるシード粒子と乳化剤とを含む第1分散液に第2モノマー原料を供給する。該第2モノマー原料は、実質的に乳化剤を含まないモノマー混合物の形態で上記第1分散液に供給される。その第2モノマー原料を上記シード粒子の存在下で重合させて、水性溶媒にポリマー粒子が分散した第2分散液を得る。この第2分散液は、上記ポリマー粒子100質量部に対する乳化剤含有量が3.5質量部未満であることが好ましい。また、上記第2分散液について測定される平均粒子径が0.3μm未満であることが好ましい。
ここで、上記モノマー混合物が実質的に乳化剤を含まないとは、典型的には、該モノマー混合物における乳化剤含有量が0〜0.05質量%(より好ましくは0〜0.01質量%)であることをいう。モノマー混合物における乳化剤含有量が0質量%とは、該モノマー混合物を調製する際に乳化剤を使用しないことをいう。また、ここでいうモノマー混合物は、一種類のモノマーのみからなる組成であり得るものとする。
かかる方法により得られた水分散型粘着剤組成物によると、耐衝撃性と耐反撥性とを高レベルで両立する粘着剤が形成され得る。例えば、第2モノマー原料を乳化剤および水とともにエマルション化したモノマーエマルションを第1分散液に供給して重合させる方法に比べて、より高性能な粘着剤を形成可能な水分散型粘着剤組成物が製造され得る。
ここに開示される製造方法を実施するにあたり、該製造方法を適用することによって上記の効果が発揮される理由を明らかにする必要はないが、例えば以下のことが考えられる。すなわち、ここに開示される製造方法では、第2モノマー原料を、実質的に乳化剤を含まないモノマー混合物の形態で第1分散液に供給する。このことによって、ポリマー粒子の質量当たりの乳化剤量を抑えつつ、平均粒子径の小さい第2分散液を調製することができる。ポリマー粒子の質量当たりの乳化剤量を抑えることは、粘着剤と被着体との界面に存在する乳化剤量の低減を通じて耐反撥性の向上に寄与し得る。平均粒子径が小さいこともまた、被着体に対する密着性の向上を通じて耐反撥性の向上に寄与し得る。これら乳化剤量の低減と平均粒子径の低下との相乗効果によって耐反撥性が効果的に改善されるものと考えられる。また、実質的に乳化剤を含まないモノマー混合物の形態で第2モノマー原料を第1分散液に供給するので、反応系内に第2モノマー原料とともに乳化剤が追加されることがない。このため、第2ステップにおいてシード粒子とは異なる新たなポリマー粒子が発生しにくく、供給された第2モノマー原料がシード粒子に移行しやすい。このことによって、第2モノマー原料の重合物とシード粒子(すなわち、第1モノマー原料の重合物)とを同一粒子内に含むポリマー粒子が効率よく形成され得るものと考えられる。
ここに開示される製造方法における第2分散液は、上記のように第2モノマー原料の重合物と第1モノマー原料の重合物とを同一粒子内に含むポリマー粒子を含むことが好ましい。該ポリマー粒子は、好ましくは第2モノマー原料の重合物がシード粒子上(外面上)に形成された構成を有するが、これに限定されない。例えば、第2モノマー原料がシード粒子の内部(典型的には中心部)で重合したポリマー粒子であってもよい。ポリマー粒子中における第1モノマー原料の重合物と第2モノマーの重合物との配置は、例えば、それらの重合物のSP値の相対的な大きさによって調節することができる。
ここに開示される製造方法は、シード粒子を構成するポリマーのSP値(SP1)と第2モノマー原料の重合物のSP値(SP2)との関係がSP1<SP2を満たす態様で好ましく実施され得る。かかる態様によると、第2ステップにおいて、第2モノマー原料の重合物がシード粒子上に形成されやすい。したがって、シード粒子に由来するコアと第2モノマー原料に由来するシェルとを有するコアシェル粒子が形成されやすい。このことは、得られる水分散型粘着剤組成物の品質安定性や、該粘着剤組成物から形成される粘着剤の性能およびその安定性等の観点から好ましい。
ここに開示される製造方法において、第1モノマー原料および第2モノマー原料の少なくとも一方はアクリル系モノマーを含む。上記製造方法は、例えば、アクリル系ポリマーを含むシード粒子と、アクリル系モノマーを含む第2モノマー原料とを用いる態様で好ましく実施され得る。他の好ましい一態様として、アクリル系以外のポリマーからなるシード粒子(例えば、合成ゴム系ラテックス粒子)と、アクリル系モノマーを含む第2モノマー原料とを用いる態様が挙げられる。
以下、アクリル系ポリマーを含むシード粒子とアクリル系モノマーを含む第2モノマー原料とを用いる態様を主な例として本発明の製造方法をより具体的に説明するが、本発明の範囲を限定する意図ではない。
<第1ステップ>
第1ステップでは、第1モノマー原料を重合してなるシード粒子と乳化剤と水性溶媒とを含む第1分散液を用意する。第1モノマー原料の好ましい組成は、上述したPcoreの好ましいモノマー組成と同様であり得る。かかる組成の第1モノマー原料を重合させることにより、シード粒子を含む第1分散液を好適に調製することができる。第1モノマー原料の重合方法は特に限定されず、公知または慣用の重合方法を採用することができる。なかでもエマルション重合法が好ましい。好ましい一態様として、第1モノマー原料と乳化剤と水性溶媒(典型的には水)との混合物をエマルション化してなるモノマーエマルションをエマルション重合に付して上記シード粒子を形成する態様が挙げられる。上記混合物のエマルション化には、公知または慣用の攪拌機を用いることができる。
モノマーエマルションの反応容器への供給方式は特に限定されず、例えば一括仕込み方式、連続供給方式、分割供給方式等を適宜採用することができる。一括仕込み方式としては、あらかじめ調製したモノマーエマルションの全量を一度に反応容器に供給してもよく、あるいはモノマーエマルションの全量を反応容器内で調製してもよい。
第1ステップに使用する乳化剤としては、例えば、粘着剤組成物に含まれ得る乳化剤として例示したものと同様のものを特に限定なく使用することができる。通常は、アニオン系またはノニオン系の乳化剤の使用が好ましい。また、上述したようなアニオン系またはノニオン系乳化剤にプロペニル基等のラジカル重合性基が導入された構造のラジカル重合性乳化剤(反応性乳化剤)を用いてもよい。重合安定性等の観点から、ラジカル重合性基を有しない乳化剤のみを使用する態様を好ましく採用し得る。
第1ステップで使用する乳化剤は、その全量をモノマーエマルションに含有させることができる。また、一部の乳化剤を反応容器に仕込み、残りの乳化剤を用いて調製したモノマーエマルションを上記反応容器に供給してもよい。第2ステップにおいて新たなポリマー粒子が発生することを抑制する観点から、第1モノマー原料の反応容器への供給完了時において上記乳化剤の全量が反応容器に供給されていることが好ましい。
第1ステップに用いる乳化剤と第1モノマー原料との質量比は特に限定されない。第2ステップにおける重合安定性の観点から、例えば、第1ステップで使用する乳化剤量を、第1モノマー原料100質量部に対して5質量部以上とすることができ、8質量部以上とすることが好ましい。また、第2分散液に含まれるポリマー粒子100質量部に対する乳化剤量を抑える観点から、通常は、第1ステップで使用する乳化剤量を、第1モノマー原料100質量部に対して25質量部以下とすることが適当であり、20質量部以下とすることが好ましく、15質量部以下とすることがより好ましい。
このようなエマルション重合によると、第1モノマー原料の重合物であるシード粒子(アクリル系ポリマー)と乳化剤と水性溶媒とを含む重合反応液として第1分散液が得られる。この第1分散液を後続する第2ステップに好ましく用いることができる。
第1分散液に含まれる乳化剤の量は、第1モノマー原料および第2モノマー原料の合計量100質量部に対して3.5質量部未満(好ましくは0.5〜3.0質量部)とすることが好ましい。また、第2分散液に含まれる乳化剤全体のうち90〜100質量%(より好ましくは95〜100質量%)が第1分散液に含まれていることが好ましい。
ここに開示される製造方法における第1分散液としては、あらかじめ重合されたシード粒子と乳化剤と水性溶媒とを含むものを用いてもよい。例えば、天然ゴムラテックス、合成ゴム系ラテックス等のゴム系ラテックスを第1分散液として利用してもよい。
<第2ステップ>
第2ステップでは、上記第1分散液に第2モノマー原料を加えて重合させる。第2モノマー原料の好ましい組成は、上述したPshellの好ましいモノマー組成と同様であり得る。上記第2モノマー原料は、実質的に乳化剤を含まないモノマー混合物の形態で上記第1分散液に添加され得る。モノマー混合物の好ましい乳化剤含有量については上述のとおりであるのでここでは繰り返さない。上記第2モノマー原料は、典型的にはエマルション化されていない(すなわち、非乳化の)モノマー混合物の形態で第1分散液に添加される。上記モノマー混合物は水を含まないことが好ましい。
第1分散液への第2モノマー原料の供給方式としては、一括仕込み方式、連続供給方式、分割供給方式等を適宜採用することができる。重合安定性の観点から、連続供給方式または分割供給方式が好ましく、なかでも連続供給方式が好ましい。
第1モノマー原料の質量M1と第2モノマー原料の質量M2との合計質量Mallに占めるM1の質量の割合は特に限定されず、例えば0質量%より大きく50質量%以下とすることができる。耐反撥性の観点から、M1/Mallとしては40質量%未満が適当であり、30質量%以下が好ましく、20質量%未満がより好ましく、18質量%以下がさらに好ましい。
Mallに占めるM2の質量割合は特に限定されず、例えば50質量%以上100質量%未満とすることができる。耐衝撃性の観点から、M2/Mallとしては60質量%超が適当であり、70質量%以上が好ましく、80質量%超がより好ましく、82質量%以上がさらに好ましい。
なお、M1/MallおよびM2/Mallの値は、通常、ポリマー粒子の質量に占めるM1およびM2の割合に概ね対応する。
耐衝撃性と耐反撥性とを高レベルで両立させる観点から、M2/M1を例えば50/50以上99/1以下とすることができ、通常は60/40より大きく98/2以下の範囲が適当であり、70/30以上95/5以下が好ましく、80/20より大きく92/8より小さいことがより好ましい。例えば、M2/M1が82/18以上90/10以下の範囲にあることが好ましい。
粘着剤の耐反撥性の観点から、第2分散液の乳化剤含有量は、ポリマー粒子100質量部に対して3.0質量部以下であることが好ましく、2.5質量部以下であることがより好ましい。乳化剤含有量の下限は特に限定されないが、通常は、ポリマー粒子100質量部に対して0.5質量部以上とすることが適当であり、1.0質量部以上とすることが好ましい。かかる乳化剤含有量の第2分散液が得られるように上記第2ステップを実施することが好ましい。
また、粘着剤の耐反撥性の観点から、第2分散液の平均粒子径は、0.25μm以下であることが好ましく、0.20μm以下であることがより好ましい。平均粒子径の下限は特に制限されないが、製造容易性や粘度等の観点から、通常は0.03μm以上が適当であり、0.05μm以上が好ましく、0.07μm以上がより好ましい。平均粒子径が過度に小さくないことは、乳化剤の使用量を抑える観点からも有利である。かかる平均粒子径の第2分散液が得られるように上記第2ステップを実施することが好ましい。
<重合開始剤>
第1ステップまたは第2ステップの重合には、重合方法の種類等に応じて、公知または慣用の重合開始剤を適宜選択して用いることができる。例えば、エマルション重合法において、アゾ系重合開始剤を好ましく使用し得る。アゾ系重合開始剤の具体例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二硫酸塩、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロライド、2,2’−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロライド、2,2’−アゾビス(N,N’−ジメチレンイソブチルアミジン)、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]ハイドレート、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等が挙げられる。
重合開始剤の他の例としては、過硫酸カリウム(KPS)、過硫酸アンモニウム(APS)等の過硫酸塩;ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、過酸化水素等の過酸化物系開始剤;フェニル置換エタン等の置換エタン系開始剤;芳香族カルボニル化合物等のカルボニル系開始剤;等が挙げられる。重合開始剤のさらに他の例として、過酸化物と還元剤との組み合わせによるレドックス系開始剤が挙げられる。かかるレドックス系開始剤の例としては、過酸化物(過酸化水素水等)とアスコルビン酸との組み合わせ、過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウムとの組み合わせ等が挙げられる。このような重合開始剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
重合開始剤の使用量は特に限定されない。例えば、第1ステップの重合において、第1モノマー原料100質量部に対する重合開始剤の使用量は、典型的には0.005〜1質量部程度、好ましくは0.01〜1質量部程度の範囲から選択することができる。また、第2ステップの重合において、第2モノマー原料100質量部に対する重合開始剤の使用量は、典型的には0.005〜1質量部程度、好ましくは0.01〜1質量部程度の範囲から選択することができる。
重合温度は、使用するモノマーの種類や重合開始剤の種類等に応じて適宜選択することができる。通常は、重合温度を20℃〜100℃程度とすることが適当であり、40℃〜80℃程度とすることが好ましい。重合開始剤の反応容器への供給方式は特に限定されず、例えば一括仕込み方式、連続供給方式、分割供給方式等を適宜採用することができる。
<連鎖移動剤>
上記重合には、必要に応じて、従来公知の各種の連鎖移動剤(分子量調節剤あるいは重合度調節剤としても把握され得る。)を使用することができる。かかる連鎖移動剤は、例えば、n−ラウリルメルカプタン、t−ラウリルメルカプタン、グリシジルメルカプタン、2−メルカプトエタノール等のメルカプタン類から選択される一種または二種以上であり得る。なかでも好ましい連鎖移動剤として、n−ラウリルメルカプタンおよびt−ラウリルメルカプタンが挙げられる。
このような連鎖移動剤は、第1ステップおよび第2ステップのいずれか一方において使用してもよく、両方に使用してもよい。通常は、第2ステップの重合に連鎖移動剤を用いることが効果的である。第2ステップにおいて連鎖移動剤を用いることにより、例えば、粘着剤の耐衝撃性が改善され得る。連鎖移動剤の使用量は特に制限されないが、例えば第2モノマー原料100質量部に対して0.001〜0.5質量部程度とすることができ、通常は0.01〜0.1質量部とすることが好ましい。また、耐反撥性の観点から、第1ステップの重合には連鎖移動剤を使用しないことが有利である。
ここに開示される製造方法は、上述したいずれかの水分散型粘着剤組成物を製造する方法として好ましく採用され得る。上記水分散型粘着剤組成物としては、第2ステップにより得られた第2分散液をそのまま用いてもよく、必要に応じて上述のような架橋剤、粘着剤付与剤、pH調整用の酸または塩基、その他水分散型粘着剤組成物の分野において一般的な各種の添加剤を第2分散液に配合したものを用いてもよい。
<粘着シート>
この明細書によると、ここに開示されるいずれかの水分散型粘着剤組成物から形成された粘着剤層を備える粘着シートが提供される。かかる粘着剤層を基材(支持体)の片面または両面に有する形態の基材付き粘着シートであってもよく、上記粘着剤層が剥離ライナー(剥離面を備える基材としても把握され得る。)に保持された形態等の基材レスの粘着シートであってもよい。ここでいう粘着シートの概念には、粘着テープ、粘着ラベル、粘着フィルム等と称されるものが包含され得る。なお、上記粘着剤層は典型的には連続的に形成されるが、かかる形態に限定されるものではなく、例えば点状、ストライプ状等の規則的あるいはランダムなパターンに形成された粘着剤層であってもよい。また、本発明により提供される粘着シートは、ロール状であってもよく、枚葉状であってもよい。あるいは、さらに種々の形状に加工された形態の粘着シートであってもよい。
ここに開示される粘着シートは、例えば、図1〜図6に模式的に示される断面構造を有するものであり得る。このうち図1,図2は、両面粘着タイプの基材付き粘着シートの構成例である。図1に示す粘着シート1は、基材10の各面(いずれも非剥離性)に粘着剤層21,22がそれぞれ設けられ、それらの粘着剤層が、少なくとも該粘着剤層側が剥離面となっている剥離ライナー31,32によってそれぞれ保護された構成を有している。図2に示す粘着シート2は、基材10の各面(いずれも非剥離性)にそれぞれ粘着剤層21,22が設けられ、それらのうち一方の粘着剤層21が、両面が剥離面となっている剥離ライナー31により保護された構成を有している。この種の粘着シート2は、該粘着シートを巻回して他方の粘着剤層22を剥離ライナー31の裏面に当接させることにより、粘着剤層22もまた剥離ライナー31によって保護された構成とすることができる。
図3,図4は、基材レスの両面粘着シートの構成例である。図3に示す粘着シート3は、基材レスの粘着剤層21の両面21A,21Bが、少なくとも該粘着剤層側が剥離面となっている剥離ライナー31,32によってそれぞれ保護された構成を有する。図4に示す粘着シート4は、基材レスの粘着剤層21の一方の表面(粘着面)21Aが、両面が剥離面となっている剥離ライナー31により保護された構成を有し、これを巻回すると、粘着剤層21の他方の表面(粘着面)21Bが剥離ライナー31の背面に当接することにより、他面21Bもまた剥離ライナー31で保護された構成とできるようになっている。
図5,図6は、片面粘着タイプの基材付き粘着シートの構成例である。図5に示す粘着シート5は、基材10の一面10A(非剥離性)に粘着剤層21が設けられ、その粘着剤層21の表面(粘着面)21Aが、少なくとも該粘着剤層側が剥離面となっている剥離ライナー31で保護された構成を有する。図6に示す粘着シート6は、基材10の一面10A(非剥離性)に粘着剤層21が設けられた構成を有する。基材10の他面10Bは剥離面となっており、粘着シート6を巻回すると該他面10Bに粘着剤層21が当接して、該粘着剤層の表面(粘着面)21Bが基材の他面10Bで保護されるようになっている。
片面粘着タイプまたは両面粘着タイプの基材付き粘着シートにおいて、粘着剤層を支持(裏打ち)する基材としては、樹脂フィルム、紙、布、ゴムシート、発泡体シート、金属箔、これらの複合体等を用いることができる。樹脂フィルムの例としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン製フィルム;ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステルフィルム;塩化ビニル樹脂フィルム;酢酸ビニル樹脂フィルム;ポリイミド樹脂フィルム;ポリアミド樹脂フィルム;フッ素樹脂フィルム;セロハン等が挙げられる。紙の例としては、和紙、クラフト紙、グラシン紙、上質紙、合成紙、トップコート紙等が挙げられる。布の例としては、各種繊維状物質の単独または混紡等による織布や不織布等が挙げられる。上記繊維状物質としては、綿、スフ、マニラ麻、パルプ、レーヨン、アセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維等が例示される。ゴムシートの例としては、天然ゴムシート、ブチルゴムシート等が挙げられる。発泡体シートの例としては、発泡ポリウレタンシート、発泡ポリクロロプレンゴムシート等が挙げられる。金属箔の例としては、アルミニウム箔、銅箔等が挙げられる。
なお、ここでいう不織布は、主として粘着テープその他の粘着シートの分野において使用される粘着シート用不織布を指す概念であって、典型的には一般的な抄紙機を用いて作製されるような不織布(いわゆる「紙」と称されることもある。)をいう。また、ここでいう樹脂フィルムとは、典型的には非多孔質の樹脂シートであって、例えば不織布とは区別される(すなわち、不織布を含まない)概念である。上記樹脂フィルムは、無延伸フィルム、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルムのいずれであってもよい。また、該基材の粘着剤層が設けられる面には、下塗り剤の塗付、コロナ放電処理、プラズマ処理等の表面処理が施されていてもよい。
基材の厚さは特に限定されず、目的に応じて適宜選択できるが、一般的には10μm〜500μmであり、好ましくは10μm〜200μmである。耐反撥性の観点から、例えば厚さ10μm〜50μmの基材を好ましく採用することができる。
粘着剤層の厚さは特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。通常は、粘着剤層の厚さとして5μm〜200μm程度が適当であり、10μm〜150μm程度が好ましい。耐衝撃性と耐反撥性とをより高レベルで両立させる観点から、粘着剤層の厚さを15μm〜100μmとすることが好ましく、20μm〜80μmとすることがより好ましい。
基材の各面に粘着剤層を設ける方法は特に限定されず、公知または慣用の方法を用いることができる。例えば、粘着剤組成物を基材に直接塗付して乾燥させる方法(直接法);剥離性を有する表面に粘着剤組成物を塗付して乾燥させることにより該表面上に粘着剤層を形成した後、該粘着剤層を基材に貼り合わせて転写する方法(転写法);等を適宜採用することができる。粘着剤組成物の塗付は、例えば、グラビアロールコーター、リバースロールコーター、キスロールコーター、ディップロールコーター、バーコーター、ナイフコーター、スプレーコーター等の慣用のコーターを用いて行うことができる。
剥離ライナーとしては、慣用の剥離紙等を使用することができ、特に限定されない。例えば、プラスチックフィルムや紙等の基材の表面に剥離処理層を有する剥離ライナーや、フッ素系ポリマー(ポリテトラフルオロエチレン等)やポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン等)の低接着性材料からなる剥離ライナー等を用いることができる。上記剥離処理層は、例えば、シリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、硫化モリブデン等の剥離処理剤により上記基材を表面処理して形成されたものであり得る。
<ゲル分率>
特に限定するものではないが、ここに開示される水分散型粘着剤組成物から形成される粘着剤のゲル分率は、例えば20質量%以上とすることができ、通常は30質量%以上とすることが適当であり、40質量%以上が好ましい。粘着剤のゲル分率が高くなると、耐反撥性が向上する傾向にある。かかる観点から、粘着剤のゲル分率は、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましく、75質量%以上が特に好ましい。ゲル分率の上限は特に制限されないが、通常は95質量%以下であり、典型的には90質量%以下である。ゲル分率は、例えば、架橋剤の使用の有無、架橋剤の種類や量、連鎖移動剤の使用の有無、連鎖移動剤の種類や量等により調節することができる。
ここで「粘着剤のゲル分率」とは、次の方法により測定される値をいう。該ゲル分率は、粘着剤のうち酢酸エチル不溶分の質量割合として把握され得る。
[ゲル分率測定方法]
約0.1gの粘着剤サンプル(質量Wg1)を平均孔径0.2μmの多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜(質量Wg2)で巾着状に包み、口をタコ糸(質量Wg3)で縛る。この包みを酢酸エチル50mLに浸し、室温(典型的には23℃)で7日間保持して粘着剤層中のゾル成分のみを上記膜外に溶出させた後、上記包みを取り出して外表面に付着している酢酸エチルを拭き取り、該包みを130℃で2時間乾燥させ、該包みの質量(Wg4)を測定する。粘着剤のゲル分率Fは、各値を以下の式に代入することにより求められる。
ゲル分率F=[(Wg4−Wg2−Wg3)/Wg1]×100%
なお、上記多孔質ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜としては、日東電工株式会社から入手可能な商品名「ニトフロン(登録商標)NTF1122」(平均孔径0.2μm、気孔率75%、厚さ85μm)またはその相当品を使用することが望ましい。
ここに開示される粘着シートは、後述する実施例に記載の方法で行われる耐衝撃性試験において、常温落下試験でポリカーボネート板からアクリル板が脱落するまでの落下回数が10回以上である耐衝撃性を示すものであり得る。上記耐衝撃性試験において常温で18回落下させても脱落が生じないことがより好ましい。常温で18回落下させた後さらに−5℃で落下させた場合において、−5℃で脱落が生じるまでの落下回数が5回以上であることがさらに好ましい。
ここに開示される粘着シートは、後述する実施例に記載の方法で行われる耐反撥性試験において、23℃で24時間経過後の浮き高さが2.0mm以下である耐反撥性を示すものであり得る。上記耐反撥性試験における浮き高さが1.5mm以下であることが好ましく、1.0mm以下であることがさらに好ましい。
ここに開示される粘着シートの用途は特に限定されない。例えば、高い耐反撥性を活かして各種部品の接合または固定に好ましく利用され得る。また、高い耐衝撃性を活かして、携帯用の電子機器、例えば液晶表示装置を内蔵する携帯用電子機器(例えば、携帯電話、スマートフォン等)において、表示パネルと筐体との接合に好ましく利用され得る。
以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。なお、以下の説明において「部」および「%」は、特に断りがない限り質量基準である。
<例1>
(第1ステップ;第1分散液の調製)
冷却管、窒素導入管、温度計および攪拌機を備えた反応容器に、第1モノマー原料(コア形成用モノマー)としてのイソボルニルメタクリレート(IBXMA)48.7部と、イオン交換水336.7部と、有効成分濃度24%の乳化剤23.9部(有効成分量5.74部)とからなるモノマーエマルションを入れた。このモノマーエマルションは、第1モノマー原料をエマルション化したものであって、上述した各材料を容器に入れ、ホモミキサー(特殊機化工業(株)製)を用いて6000rpmで5分間攪拌することにより調製したものである。上記乳化剤としては、花王(株)製の商品名「エマールAD−25R」(有効成分;ラウリル硫酸アンモニウム)を使用した。以下、この乳化剤を「AD−25R」と略記することがある。
上記反応容器内のモノマーエマルションを、窒素ガスを導入しながら60℃にて1時間以上撹拌した。この反応容器に、イオン交換水で10%濃度に調整した開始剤0.49部(すなわち、有効成分量として0.049部)を投入し、系を60℃に保ちながら2時間反応させた。開始剤としては、2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]ハイドレート(和光純薬工業製、商品名「VA−057」)を使用した。以下、この開始剤を「VA−057」と略記することがある。
(第2ステップ;第2分散液の調製)
系を引き続き60℃に保ちながら、イオン交換水で10%濃度に調整した開始剤(VA−057)2.4部を加え、次いで第2モノマー原料(シェル形成用モノマー)としての2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA)229.2部およびアクリル酸(AA)8.6部を混合して調製したモノマー混合物を3.5時間かけて徐々に滴下した。滴下終了後さらに3時間、系を60℃に保持した。
(粘着剤組成物の調製)
得られた重合反応液(第2分散液)を常温まで冷却した後、濃度10%のアンモニア水を添加してpH7に調整した。さらに、上記重合反応液に含まれるポリマー粒子100部当たり0.01部のエポキシ系架橋剤を配合して、本例に係る粘着剤組成物を調製した。上記エポキシ系架橋剤としては、三菱瓦斯化学株式会社製の商品名「テトラッドC」を使用した。以下、上記架橋剤を単に「テトラッドC」と表記する。
<例2>
例1の第1ステップにおいて、例1のモノマーエマルションに代えて、第1モノマー原料としての2EHA4.9部およびIBXMA43.8部と、イオン交換水336.7部と、有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)23.9部とからなるモノマーエマルションを使用した。また、本例では重合反応液に架橋剤を配合しなかった。その他の点は例1と同様にして、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<例3>
例1の第1ステップにおいて、例1のモノマーエマルションに代えて、第1モノマー原料としての2EHA19.5部およびIBXMA29.2部と、イオン交換水336.7部と、有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)23.9部とからなるモノマーエマルションを使用した。また、本例では重合反応液に架橋剤を配合しなかった。その他の点は例1と同様にして、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<例4>
例1の第2ステップにおいて、例1のモノマー混合物に代えて、第2モノマー原料としての2EHA229.09部およびアクリル酸8.56部と、連鎖移動剤としてのt−ラウリルメルカプタン0.14部(和光純薬工業製)とを混合して調製したモノマー混合物を使用した。その他の点は例1と同様にして、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<例5>
例1の第1ステップにおいて、例1のモノマーエマルションに代えて、第1モノマー原料としての2EHA4.9部およびIBXMA43.8部と、イオン交換水336.7部と、有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)23.9部とからなるモノマーエマルションを使用した。また、例1の第2ステップにおいて、例1のモノマー混合物に代えて、第2モノマー原料としての2EHA229.09部およびアクリル酸8.56部と、連鎖移動剤としてのt−ラウリルメルカプタン0.14部(和光純薬工業製)とを混合して調製したモノマー混合物を使用した。その他の点は例1と同様にして、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
なお、透過型顕微鏡(TEM)観察により、例1〜例5により得られた粘着剤組成物はいずれもコアシェル構造のポリマー粒子を含むことが確認された。このTEM観察は、各例に係る粘着剤組成物を乾燥後の厚さが40μmとなるように塗付し、100℃で3分間乾燥させて粘着剤層を形成し、この粘着剤層を四酸化ルテニウムにより染色して行った。TEMとしては日立製作所社製の型式「H−7654」を使用し、加速電圧100kVで観察した。
<例6>
例1の第1ステップにおいて、例1のモノマーエマルションに代えて、IBXMA48.7部と、イオン交換水57.3部と、有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)4.1部とからなる第1モノマーエマルションを使用した。また、例1の第2ステップにおいて、例1のモノマー混合物に代えて、2EHA229.2部およびアクリル酸8.6部と、イオン交換水279.5部と、有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)19.8部とからなる混合物を例1の第1モノマー原料と同様に乳化させて調製した第2モノマーエマルションを使用した。その他の点は例1と同様にして、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<例7>
例1の第1ステップにおいて、例1のモノマーエマルションに代えて、IBXMA47.8部と、イオン交換水39.2部と、有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)27.9部とからなる第1モノマーエマルションを使用した。また、例1の第2ステップにおいて、例1のモノマー混合物に代えて、2EHA224.7部およびアクリル酸8.4部と、イオン交換水279.9部と、有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)19.4部とを例1の第1モノマー原料と同様に乳化させて調製した第2モノマーエマルションを使用した。その他の点は例1と同様にして、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<例8>
n−ブチルアクリレート(BA)80部、メチルメタクリレート(MMA)900部およびアクリル酸20部を混合して、モノマー混合物を得た。このモノマー混合物600部に対して、アニオン性反応性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、商品名「アクアロンHS−10」、有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム)24部およびイオン交換水382部を加え、ホモミキサー(特殊機化工業(株)製)を用いて6000rpmで5分間攪拌することにより第1モノマーエマルションを調製した。
一方、BA949.5部、アクリル酸50部および3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名「KBM−503」)0.5部を混合して、モノマー混合物を得た。このモノマー混合物600部に対して、アニオン性反応性界面活性剤(第一工業製薬(株)製、商品名「アクアロンHS−10」)24部およびイオン交換水382部を加え、ホモミキサー(特殊機化工業(株)製)を用いて6000rpmで5分間攪拌することにより、第2モノマーエマルションを調製した。
冷却管、窒素導入管、温度計、滴下ロートおよび攪拌機を備えた反応容器に上記で調製した第1モノマーエマルション200部およびイオン交換水330部を入れ、窒素ガスを導入しながら60℃にて1時間以上撹拌した。この反応容器に過硫酸アンモニウム(APS)0.6部を投入し、系を60℃に保ちながら1時間反応させた。
次いで、反応容器を60℃に維持したまま、上記で調製した第2モノマーエマルション800部を3時間かけて滴下した。滴下終了後さらに3時間、系を60℃に保持して、固形分46.2%の重合反応液を得た。その重合反応液を常温まで冷却した後、濃度10%のアンモニア水30部を添加してpHを7.5にし、かつ固形分を45.4%に調整した。さらに、上記重合反応液に含まれるポリマー粒子100部当たり0.01部のエポキシ系架橋剤(テトラッドC)を配合して、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<例9;一段重合>
冷却管、窒素導入管、温度系および攪拌機を備えた反応容器に、2EHA229.2部、アクリル酸8.6部、IBXMA48.7部、イオン交換水336.8部および有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)23.9部からなるモノマーエマルションを入れ、窒素ガスを導入しながら60℃にて1時間以上撹拌した。この反応容器に、イオン交換水で10%濃度に調整した開始剤(VA−057)2.9部を投入し、系を60℃に保ちながら2時間反応させた後、さらに3時間、系を60℃に保持した。得られた重合反応液を常温まで冷却した後、濃度10%のアンモニア水を添加してpH7に調整した。さらに、上記重合反応液に含まれるポリマー粒子100部当たり0.01部のエポキシ系架橋剤(テトラッドC)を配合して、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<例10;粘着剤組成物のブレンド>
(粘着剤組成物A)
冷却管、窒素導入管、温度系および攪拌機を備えた反応容器に、IBXMA286.5部、イオン交換水336.7部および有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)23.9部からなるモノマーエマルションAを入れ、窒素ガスを導入しながら60℃にて1時間以上撹拌した。この反応容器に、イオン交換水で10%濃度に調整した開始剤(VA−057)2.9部を投入し、系を60℃に保ちながら2時間反応させた後、さらに3時間、系を60℃に保持した。系を常温まで冷却し、濃度10%のアンモニア水を添加してpH7に調整した。このようにして水分散型粘着剤組成物Aを得た。
(粘着剤組成物B)
冷却管、窒素導入管、温度系および攪拌機を備えた反応容器に、イオン交換水232.1部および有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)2.4部を加えた。この反応容器にイオン交換水で10%濃度に調整した開始剤(VA−057)2.9部を投入した。ここに、イオン交換水104.6部、2EHA276.2部、アクリル酸10.3部および有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)21.5部からなるモノマーエマルションBを6時間かけて徐々に滴下した。滴下終了後、反応液をさらに3時間60℃に保持した。系を常温まで冷却し、濃度10%のアンモニア水を添加してpH7に調整した。このようにして水分散型粘着剤組成物Bを得た。
(組成物A,Bとの混合)
固形分基準で17部の粘着剤組成物Aと、固形分基準で83部の粘着剤組成物Bとを混合した。その混合物の固形分100部当たり0.01部のエポキシ系架橋剤(テトラッドC)を配合して、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<例11>
(第1ステップ)
冷却管、窒素導入管、温度計および攪拌機を備えた反応容器に、イオン交換水336.8部、2EHA138.9部、アクリル酸4.3部および有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)23.9部からなるモノマーエマルションを入れ、窒素ガスを導入しながら60℃にて1時間以上撹拌した。この反応容器に、イオン交換水で10%濃度に調整した開始剤(VA−057)1.4部を投入し、系を60℃に保ちながら2時間反応させた。
(第2ステップ)
次いで、イオン交換水で10%濃度に調整した開始剤(VA−057)1.4部を加え、系を60℃に保ちながら、2EHA90.2部、アクリル酸4.3部、IBXMA48.7部からなるモノマー混合物を、3時間かけて徐々に滴下した。滴下終了後さらに3時間、系を60℃に保持した。
(粘着剤組成物の調製)
得られた重合反応液を常温まで冷却した後、濃度10%のアンモニア水を添加してpH7に調整した。さらに、上記重合反応液に含まれるポリマー粒子100部当たり0.01部のエポキシ系架橋剤(テトラッドC)を配合して、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<例12>
例11の第1ステップにおいて、例11のモノマーエマルションに代えて、イオン交換水336.8部、BA138.9部、アクリル酸4.3部、有効成分濃度24%の乳化剤(AD−25R)23.9部からなるモノマーエマルションを使用した。その他の点は例11と同様にして、本例に係る粘着剤組成物を調製した。
<平均粒子径測定>
例1〜例12の粘着剤組成物について、ISO 13320:2009「粒径解析 −レーザ回折法−」に基づいて平均粒子径を測定した。より具体的には、Beckman Coulter製のレーザ回折・散乱式粒度分布測定装置、型式「LS 13 320」により粒度分布を測定し、ポリアクリル酸ブチル換算のメジアン径を求めた。
<ゲル分率測定>
例1〜例12の粘着剤組成物を100℃で3分間乾燥させて、厚さ約40μmの粘着剤層を形成した。この粘着剤層から粘着剤サンプルを採取し、上述した方法によりゲル分率を測定した。
<耐衝撃性評価>
[フィルム基材両面粘着シートの作製]
各例に係る粘着剤組成物を用いてフィルム基材の両面粘着シートを作製した。
具体的には、剥離ライナーとして、片面がシリコーン系離型剤で処理された剥離面となっているポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを2枚用意した。上記PETフィルムとしては、三菱化学ポリエステルフィルム製の商品名「ダイアホイル(登録商標)MRF38」を使用した。
基材としての厚さ25μmのPETフィルム(フィルム基材)の第1面に、各例に係る粘着剤組成物をアプリケータにより塗付し、100℃で3分間乾燥させて、厚さ40μmの第1粘着剤層を形成した。上記フィルム基材としては、東レ株式会社製の商品名「ルミラー(登録商標)S10」を使用した。粘着剤組成物の塗付量は、乾燥後に形成される粘着剤層の厚さが40μmとなるように調整した。上記第1粘着剤層の表面に、1枚目の上記剥離ライナーの剥離面を貼り合わせて保護した。
一方、2枚目の上記剥離ライナーの剥離面に、各例に係る粘着剤組成物をアプリケータで塗付し、100℃で3分間乾燥させて、厚さ40μmの第2粘着剤層を形成した。
上記フィルム基材の第2面(背面)に上記第2粘着剤層を貼り合わせることにより、上記厚さ25μmのフィルム基材の第1面および第2面にそれぞれ第1粘着剤層および第2粘着剤層を有する両面粘着シートを作製した。この両面粘着シートの第1粘着剤層の表面(第1粘着面)および第2粘着剤層の表面(第2粘着面)は、それぞれ、1枚目および2枚目の剥離ライナーによって保護されている。
[耐衝撃性試験]
各例に係る両面粘着シートを、図7に示すような外形40mm×60mm、幅2mmの額縁状に打ち抜いた。この額縁状両面粘着シートによりポリメチルメタクリレート樹脂板(アクリル板)とポリカーボネート板(PC板)とを接合して評価用サンプルを作製した。具体的には、上記額縁状両面粘着シートの第1粘着面を横40mm、縦60mm、厚さ1mmのアクリル板に、2kgのローラを1往復させて貼り合わせた。これを23℃で24時間静置した後、上記額縁状両面粘着シートの第2粘着面を横70mm、縦80mm、厚さ2mmのPC板の第1面に、2kgのローラを1往復させて貼り合わせた。次いで、上記PC板の第2面に錘を取り付けて、評価用サンプルの質量を110gに調整した。
図7は、評価用サンプルの概略図であって、(a)は上面図、(b)はそのB−B’線断面図である。図7において、符号71はPC板、符号7は額縁状の両面粘着シート、符号72はアクリル板、符号73は評価用サンプルの質量調整用の錘を示している。
(常温落下試験)
23℃において、上記評価用サンプルを1.2mの高さからコンクリート板上に自由落下させる操作を18回繰り返し、PC板からアクリル板が脱落するまでの落下回数を記録した。このとき、評価用サンプルの6面が順次下方となるように落下の向きを調節した。すなわち、6面につきそれぞれ1回の落下パターンを3サイクル行った。18回落下させても脱落が生じなかったサンプルについては、引き続き下記の低温落下試験を行った。
(低温落下試験)
常温落下試験後のサンプルを−5℃の環境下に30分間保持した後、−5℃の環境下で1.2mの高さからコンクリート板上に自由落下させる操作を繰り返し、PC板からアクリル板が脱落するまでの落下回数を記録した。このとき、上記評価用サンプルの6面が順次下方となるように落下の向きを調節した。
この耐衝撃性試験は、各例に係る粘着シートにつき3つの評価用サンプルを用いて行い(すなわちn=3)、それらの落下回数の平均値により耐衝撃性を評価した。得られた結果を表1および表2に示す。これらの表において、「優」(Excellent)は常温落下試験において脱落が生じず低温落下試験において脱落までの落下回数が5回以上であったことを、「良」(Good)は常温落下試験において脱落が生じず低温落下試験において脱落までの落下回数が5回未満であったことを、「可」(Acceptable)は常温落下試験において脱落までの落下回数が10回以上18回未満であったことを、「低」(Poor)は常温落下試験において脱落までの落下回数が10回未満であったことを示している。また、カッコ内には脱落までの具体的な落下回数を(常温落下試験の回数/低温落下試験の回数)の順で示している。
<耐反撥性評価>
[基材レス粘着シートの作製]
各例に係る粘着剤組成物を用いて基材レスの粘着シートを作製した。
具体的には、上記剥離ライナーを2枚用意し、1枚目の剥離ライナーの剥離面(離型面)に各例に係る粘着剤組成物をアプリケータで塗付して100℃で3分間乾燥させることにより、上記剥離面上に厚さ40μmの粘着剤層を形成した。その粘着剤層の表面に2枚目の剥離ライナーの剥離面を貼り付けて、上記粘着剤層の両面が1枚目および2枚目の剥離ライナーでそれぞれ保護された基材レスの粘着シートを得た。
[耐反撥性試験]
上記基材レスの粘着シートを2枚の剥離ライナーごと幅10mm、長さ90mmのサイズにカットした。幅10mm、長さ90mm、厚さ0.3mmのアルミニウム板の表面をトルエンで洗浄した。上記基材レスの粘着シートから1枚目の剥離ライナーを剥がし、露出した粘着面を上記アルミニウム板の表面に貼り合わせることにより、粘着剤層がアルミニウム板で裏打ちされた試験片を作製した。この試験片を23℃で1日間静置した後、図8(a)に示すように、試験片8のアルミニウム板85側を内側として、直径40mmの円柱状のガラス管9の外周に試験片8の長手方向を10秒間沿わせて反らせた。次いで、試験片8の粘着剤層82から2枚目の剥離ライナー84を剥がし、図8(b)に示すように、あらかじめ洗浄したアクリル板(被着体)86の表面に、大成ラミネーター社製の小型貼合機を用いて貼付圧力0.25MPa、貼付速度0.3m/minの条件で圧着した。23℃で24時間経過後、図8(b)に仮想線で示すように、試験片8の両端が被着体86の表面から浮き上がった高さh1,h2を測定し、両端の平均値を試験片8の浮き高さとして算出した。
この耐反撥性試験は、各例に係る粘着シートにつき3つの試験片を用いて行い(すなわちn=3)、それらの試験片の浮き高さの平均値により耐反撥性を評価した。得られた結果を表1および表2に示す。これらの表において、「優」(Excellent)は浮き高さが1.0mm以下であったことを、「良」(Good)は浮き高さが1.0mmより大きく1.5mm以下であったことを、「可」(Acceptable)は浮き高さが1.5mmより大きく2.0mm以下であったことを、「低」(Poor)は耐反撥性が低く浮き高さが2.0mmより大きかったことを示している。また、カッコ内には具体的な浮き高さをmm単位で示している。
Figure 2015010185
Figure 2015010185
表1に示されるように、Tg差(Tcore−Tshell)が0より大きく、ポリマー粒子100部当たりの乳化剤含有量が3.5質量部未満であり、かつ平均粒子径が0.3μm未満である例1〜5の粘着剤組成物は、いずれも、耐衝撃性評価および耐反撥性評価において実用上充分な性能を示すものであった。平均Tgがほぼ同程度である例1と例2を比べると、第1モノマー原料の組成に基づき算出されるTg(Tcore)が150℃以上である例1において、より高い耐衝撃性が得られた。第2ステップの重合に連鎖移動剤を使用した例4と例5の比較においても、例1,例2と同様の傾向がみられた。また、例1において第2ステップの重合に連鎖移動剤を使用した例4では、耐反撥性は若干低下し、耐衝撃性さらに向上する傾向であった。例2と例5との比較においても同様の傾向がみられた。また、例2と例3との比較からわかるように、平均Tg(Tave)が低くなると、耐反撥性は若干低下し、耐衝撃性はさらに向上する傾向であった。
これに対して、表2に示すように、ポリマー粒子100部当たりの乳化剤含有量を例1〜5と同等にしつつ、第2ステップにおいてモノマーエマルションを添加した例6では、第1ステップに使用し得る乳化剤量が少なくなった結果、平均粒子径が0.3μm以上となり、耐反撥性が低下した。ポリマー粒子100部当たりの乳化剤含有量を3.5部以上に増やした例7,8では、平均粒子径0.3μm未満の粘着剤組成物が得られたが、例1〜5に匹敵する耐反撥性は得られなかった。また、例7,8では例6に比べて耐衝撃性が低下した。粘着剤組成物を一段重合により製造した例9は、耐衝撃性と耐反撥性とのバランスに欠けるものであった。モノマー組成の異なる2種類の水分散型粘着剤組成物をブレンドして調製した例10は、耐衝撃性および耐反撥性のいずれも不充分であった。例11および例12は、第2ステップにおいて第2モノマー原料をモノマー混合物の形態で添加した例であるが、Tg差が0より小さいこと等から、耐衝撃性と耐反撥性とを実用上充分なレベルで両立させることはできなかった。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
1,2,3,4,5,6 粘着シート
10 基材
21,22 粘着剤層
31,32 剥離ライナー
7 両面粘着シート
71 ポリカーボネート板(PC板)
72 アクリル板
73 錘
8 試験片
82 粘着剤層(粘着シート)
84 剥離ライナー
85 アルミニウム板
86 アクリル板
9 ガラス管

Claims (10)

  1. 水性溶媒、乳化剤およびポリマー粒子を含む水分散型粘着剤組成物であって、
    前記ポリマー粒子は前記水性溶媒に分散しており、
    前記ポリマー粒子は、コアおよびシェルの少なくとも一方にアクリル系ポリマーを含有するコアシェル構造の粒子を含み、
    前記コアシェル構造の粒子は、前記コアを構成するポリマーPcoreのガラス転移温度Tcoreが前記シェルを構成するポリマーPshellのガラス転移温度Tshellよりも高く、
    前記粘着剤組成物の乳化剤含有量は前記ポリマー粒子100質量部に対して3.5質量部未満であり、かつ
    前記粘着剤組成物についてレーザ回折・散乱法により測定される平均粒子径が0.3μm未満である、水分散型粘着剤組成物。
  2. 前記ガラス転移温度Tshellが−55℃より低く、前記ガラス転移温度Tcoreは前記ガラス転移温度Tshellよりも80℃以上高い、請求項1に記載の水分散型粘着剤組成物。
  3. 前記粘着剤組成物から形成される粘着剤のゲル分率が70質量%以上である、請求項1または2に記載の水分散型粘着剤組成物。
  4. 前記ポリマーPcoreのSP値(SPcore)と前記ポリマーPshellのSP値(SPshell)との関係が、以下の式:
    −0.35 <(SPcore−SPshell)<−0.05;
    を満たす、請求項1から3のいずれか一項に記載の水分散型粘着剤組成物。
  5. 水分散型粘着剤組成物の製造方法であって:
    第1モノマー原料を重合してなるシード粒子、乳化剤および水性溶媒を含む第1分散液を用意する第1ステップ;および
    前記第1分散液に第2モノマー原料を加えて重合させることにより前記水性溶媒にポリマー粒子が分散した第2分散液を得る第2ステップ;
    を包含し、
    ここで、前記第1モノマー原料および前記第2モノマー原料の少なくとも一方はアクリル系モノマーを含み、
    前記第2ステップでは、前記第2モノマー原料を、実質的に乳化剤を含まないモノマー混合物の形態で前記第1分散液に加え、
    前記第2分散液の乳化剤含有量は前記ポリマー粒子100質量部に対して3.5質量部未満であり、
    前記第2分散液についてレーザ回折・散乱法により測定される平均粒子径が0.3μm未満である、水分散型粘着剤組成物の製造方法。
  6. 前記第2モノマー原料として、該第2モノマー原料の重合物のSP値(SP2)が前記シード粒子を構成するポリマーのSP値(SP1)よりも高いものを使用する、請求項5に記載の製造方法。
  7. 前記第1モノマー原料の質量M1に対する前記第2モノマー原料の質量M2の比(M2/M1)が60/40より大きい、請求項5または6に記載の製造方法。
  8. 前記第1分散液を用意することは、前記第1モノマー原料と前記乳化剤と水性溶媒との混合物をエマルション化してなるモノマーエマルションをエマルション重合に付して前記シード粒子を形成することを含む、請求項5から7のいずれか一項に記載の製造方法。
  9. 請求項5から8のいずれか一項に記載の方法により製造された水分散型粘着剤組成物。
  10. 請求項1から4および請求項9のいずれか一項に記載の水分散型粘着剤組成物を用いて形成された粘着剤層を備える、粘着シート。
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