JP2018115298A - 粘着剤および粘着シート - Google Patents

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Abstract

【課題】厚膜塗工が可能であり、厚膜塗工においても高透明・低濁度で被着体視認性が良好な粘着層を形成することができ、高温高湿環境下で使用された場合においても高透明・低濁度を維持できる耐湿熱性を有する粘着層を形成することが可能な粘着剤を提供する。【解決手段】本発明の粘着剤は、2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)とを含む複数種のポリオール(x)と、ポリイソシアネート(y)との反応生成物であるポリウレタンポリオール(A)と、多官能イソシアネート化合物(B)と、セルロースエステル(C)とを含む。【選択図】なし

Description

本発明は、粘着剤および粘着シートに関する。
従来より、各種部材の表面保護シートとして、基材シート上に粘着層が形成された粘着シートが広く用いられている。粘着剤としては、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、およびウレタン系粘着剤等がある。アクリル系粘着剤は粘着力に優れるが、粘着力が強いために被着体に貼着した後の再剥離性が良くない。特に、高温高湿環境下での経時後には、粘着力の上昇により再剥離性が一層低下して、再剥離後に被着体の表面に粘着剤が残る被着体汚染を生じやすい傾向がある。シリコーン系粘着剤は、被着体汚染を生じやすく、さらに分子量の比較的低いシリコーン系樹脂が揮発して電子デバイス等の機器の表面に吸着して不具合を起こす恐れもある。これに対して、ウレタン系粘着剤は、被着体に対して良好な密着性を有しつつ、再剥離性にも比較的優れ、ウレタン系樹脂が揮発し難い。
本明細書において、「粘着剤」は再剥離性を有する粘着剤(再剥離型粘着剤)であり、「粘着シート」は再剥離性を有する粘着シート(再剥離粘着シート)である。
液晶ディスプレイ(LCD)および有機エレクトロルミネセンスディスプレイ(OELD)等のフラットパネルディスプレイ、並びに、かかるフラットパネルディスプレイとタッチパネルとを組み合わせたタッチパネルディスプレイは、テレビ(TV)、パーソナルコンピュータ(PC)、携帯電話、および携帯情報端末等の電子機器に広く使用されている。
ウレタン系粘着シートは、フラットパネルディスプレイおよびタッチパネルディスプレイ、並びに、これらの製造工程で製造または使用される基板および光学部材等の表面保護シートとして好適に用いられる。
粘着層は厚膜化できることが好ましい。粘着層を厚膜化できることで、クッション性に優れ、衝撃等から基板および光学部材等の被着体を保護する性能(耐衝撃性等)に優れた粘着層を形成することができる。
粘着シートは高透明・低濁度であり、被着体に貼着された状態で粘着シートを通して被着体が良好に視認できる高被着体視認性を有することが好ましい。例えば、上記ディスプレイの製造工程で製造または使用される基板および光学部材は、粘着シート付きの状態で光学検査にかけられる場合がある。上記ディスプレイは高精細化が進められており、より高精度の検査が求められようになっている。粘着シートは高精度の光学検査に対しても影響を与えないよう、高透明・低濁度であることが好ましい。
一般的に粘着層は高温高湿環境に曝されたときに、外部環境の水分の影響を受けて白濁(白化とも言う)して、外観が悪化する場合がある。上記電子機器の利用範囲は広がってきており、従来よりも過酷な環境下に置かれる可能性が生じつつある。例えば、テレビ(TV)、携帯電話、および携帯情報端末等の電子機器は、防水技術の発達により、浴室およびミストサウナ等の高温高湿環境下で使用される場合がある。粘着層は、高温高湿環境下で使用された場合においても高透明・低濁度を維持できる耐湿熱性を有することが好ましい。
特許文献1には、ポリウレタン系樹脂を含むウレタン系粘着剤であって、該ポリウレタン系樹脂が、ポリオール(A)と多官能イソシアネート化合物(B)を含有する組成物を硬化させて得られるポリウレタン系樹脂であり、該ポリウレタン系樹脂が、劣化防止剤を含む、ウレタン系粘着剤が開示されている(請求項1)。特許文献1の実施例1〜13では、3官能ポリオールと3官能ポリイソシアネートとを一度に反応させてウレタン系粘着剤を製造している(表1〜表3)。
特許文献2には、ポリオール(A)を含み、ポリイソシアネート化合物(B)と反応させて粘着剤を得るためのポリオール組成物であって、ポリオール(A)が、下記ポリオール(A1)を含む粘着剤用ポリオール組成物が開示されている(請求項1)。
ポリオール(A1):官能基数が3以上、官能基1個あたりの数平均分子量が500〜2500、オキシアルキレン基の合計に対するオキシエチレン基含有量が16モル%以上であるポリオキシアルキレンポリオール。
特許文献2の実施例1〜7、9〜23では、3官能または4官能のポリオールと3官能ポリイソシアネートとを一度に反応させてウレタン系粘着剤を製造している(表1、表2)。
なお、特許文献1、2における各種成分の符号は、文献に記載の符号をそのまま記載したものであり、本発明の粘着剤で用いられる各種成分の符号とは、無関係である。
特開2014−111702号公報 特開2016−138237号公報
特許文献1、2に記載の粘着剤は、ポリウレタンポリオールを用いずにポリオールと多官能イソシアネート化合物とをいわゆるワンショット法で反応させたものである。一般的に、ワンショット法は、硬化収縮により粘着層の表面平滑性が悪化しやすく、厚膜化には適していない。また、ポリオールとして架橋性の高い3官能以上のポリオールのみを用いて得られるポリウレタン系樹脂、特に3官能以上のポリオールと3官能以上のポリイソシアネートのみを反応させて得られるポリウレタン系樹脂は分子構造が剛直であるため、得られる粘着層は凝集力が高く濁度が高くなる傾向がある。そのため、得られる粘着シートは、特に厚膜塗工において、被着体視認性が低下して、上記ディスプレイの製造工程における光学検査を高精度に実施することが難しくなる恐れがある。また、特に厚膜塗工において、高温高湿環境下で使用できる耐湿熱性を実現することが難しくなる恐れがある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、厚膜塗工が可能であり、厚膜塗工においても高透明・低濁度で被着体視認性が良好な粘着層を形成することができ、高温高湿環境下で使用された場合においても高透明・低濁度を維持できる耐湿熱性を有する粘着層を形成することが可能な粘着剤を提供することを目的とする。
本発明の粘着剤は、
2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)とを含む複数種のポリオール(x)と、ポリイソシアネート(y)との反応生成物であるポリウレタンポリオール(A)と、
多官能イソシアネート化合物(B)と、
セルロースエステル(C)とを含む。
本発明の粘着剤は上記成分(A)〜(C)を含む複数種の材料を配合した組成物であるが、粘着剤中において、成分(A)〜(C)を含む複数種の配合成分がすべて独立した成分として明確に存在していない場合もある。すなわち、本発明の粘着剤には、成分(A)〜(C)を含む複数種の配合成分が部分的に反応して得られる反応生成物が含まれている場合もある。
本発明の粘着シートは、基材シートと、上記の本発明の粘着剤の硬化物からなる粘着層とを含む。
一般的に、シート状物は、厚みおよび幅に応じて、「テープ」、「フィルム」、または「シート」と称される。本明細書では、これらを特に区別せず、これらを包括する概念を表す用語として「シート」の用語を使用するものとする。
本明細書において、特に明記しない限り、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定によって求めたポリスチレン換算値であり、後記[実施例]の項に記載の方法にて測定することができる。
本発明によれば、厚膜塗工が可能であり、厚膜塗工においても高透明・低濁度で被着体視認性が良好な粘着層を形成することができ、高温高湿環境下で使用された場合においても高透明・低濁度を維持できる耐湿熱性を有する粘着層を形成することが可能な粘着剤を提供することができる。
本発明に係る第1実施形態の粘着シートの模式断面図である。 本発明に係る第2実施形態の粘着シートの模式断面図である。
本発明の粘着剤は、
2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)とを含む複数種のポリオール(x)と、ポリイソシアネート(y)との反応生成物であるポリウレタンポリオール(A)と、
多官能イソシアネート化合物(B)と、
セルロースエステル(C)とを含むウレタン系粘着剤である。
本発明の粘着シートは、基材シートと、上記の本発明の粘着剤の硬化物からなる粘着層とを含むウレタン系粘着シートである。
本発明の粘着シートは、テープ、ラベル、シール、および両面テープ等の形態で、使用することができる。本発明の粘着シートは、表面保護シート、化粧用シート、および滑り止めシート等として好適に使用される。
後記するように、本発明の粘着シートは従来よりも被着体密着性に優れるため、被着体の選択自由度が高く、各種用途に好適に用いることができる。
液晶ディスプレイ(LCD)および有機エレクトロルミネセンスディスプレイ(OELD)等のフラットパネルディスプレイ、並びに、かかるフラットパネルディスプレイとタッチパネルとを組み合わせたタッチパネルディスプレイは、テレビ(TV)、パーソナルコンピュータ(PC)、携帯電話、および携帯情報端末等の電子機器に広く使用されている。
本発明の粘着シートは、フラットパネルディスプレイおよびタッチパネルディスプレイ、並びに、これらの製造工程で製造または使用される基板および光学部材等の表面保護シートとして好適に用いることができる。
粘着シートは高透明・低濁度であり、被着体に貼着された状態で粘着シートを通して被着体が良好に視認できる高被着体視認性を有することが好ましい。例えば、上記ディスプレイの製造工程で製造または使用される基板および光学部材は、粘着シート付きの状態で光学検査にかけられる場合がある。上記ディスプレイは高精細化が進められており、より高精度の検査が求められようになっている。粘着シートは高精度の光学検査に対しても影響を与えないよう、高透明・低濁度であることが好ましい。
一般的に粘着層は高温高湿環境に曝されたときに、外部環境の水分の影響を受けて白濁(白化とも言う)して、外観が悪化する場合がある。上記電子機器の利用範囲は広がってきており、従来よりも過酷な環境下に置かれる可能性が生じつつある。例えば、テレビ(TV)、携帯電話、および携帯情報端末等の電子機器は、防水技術の発達により、浴室およびミストサウナ等の高温高湿環境下で使用される場合がある。粘着層は、高温高湿環境下で使用された場合においても高透明・低濁度を維持できる耐湿熱性を有することが好ましい。
本発明の粘着剤では、セルロースエステル(C)を添加しており、これにより以下のような作用効果が得られる。
セルロースエステル(C)はフィラーとして作用し、凝集力を発現することができる。
セルロースエステル(C)を添加することで、粘着剤のチキソトロピー性が向上し、厚膜塗工が可能となる。粘着層を厚膜化できることで、クッション性に優れ、衝撃等から基板および光学部材等の被着体を保護する性能(耐衝撃性等)に優れた粘着層を形成することができる。
セルロースエステル(C)を添加することで、粘着層の基材シートに対する密着性(基材密着性とも言う)および被着体に対する密着性(被着体密着性とも言う)を向上することができる。また、基材密着性および被着体密着性の向上効果によって、基材シートおよび被着体の選択自由度が高くなる効果も発現する。
セルロースエステル(C)を添加することで、セルロースエステル(C)の凝集作用により、再剥離時の剥離速度を向上することができる。
また、詳細については後述するが、セルロースエステル(C)を添加することで、耐湿熱性の向上効果も得られる。
本発明の粘着剤では、ポリウレタンポリオール(A)の原料ポリオールとして、2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)とを併用する。2官能ポリオール(x1)は2次元架橋性を有し、粘着層に適度な柔軟性を付与することができる。3官能以上のポリオール(x2)は3次元架橋性を有し、粘着層に適度な硬さを付与することができる。
ポリウレタンポリオールの原料ポリオールとして架橋性の高い3官能以上のポリオールのみを用いる場合、特にポリウレタンポリオールの原料として架橋性の高い3官能以上のポリオールと3官能以上のポリイソシアネートのみを用いる場合、ポリウレタンポリオールの分子構造が剛直となり、粘着層の凝集力が好適な範囲より高くなる恐れがある。また、ポリウレタンポリオールとセルロースエステルとの相溶性が低下し、特に厚膜塗工において、粘着層の濁度が高くなる恐れがある。この場合、特に厚膜塗工において、粘着シートの存在が上記ディスプレイの製造工程における光学検査に対して影響を与える恐れがある。
ポリウレタンポリオール(A)の原料ポリオール(x)として2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)とを併用することで、好適な凝集力と粘着力を有する粘着層を得ることが可能となる。また、ポリウレタンポリオール(A)とセルロースエステル(C)との相溶性が向上し、厚膜塗工においても、高透明・低濁度で被着体視認性が良好な粘着層を形成することが可能となる。
さらに、本発明の粘着剤では、セルロースエステル(C)を添加することで、高温高湿環境下で使用された場合においても高透明・低濁度を維持できる耐湿熱性を有する粘着層を形成することが可能となる。
上記作用効果のメカニズムは必ずしも明確ではないが、本発明者らは以下のように推察している。
一般的に、高温乾燥環境下では粘着層の再剥離性の低下が見られないことから、粘着層の再剥離性の低下は水分によると推察される。粘着剤に、複数の水酸基を有し親水性が高いセルロースエステル(C)を添加することで、粘着層の形成時に親水性が高いウレタン結合および水素結合を多数形成(高密度に形成)することができ、粘着層の親水性が向上すると推測される。この結果、粘着層と外部環境との間の水分の移行が起こりやすくなり、外部から粘着層に水分が侵入したとしても、粘着層から外部環境への水分の排出も起こりやすく、粘着層内の水分量を相対的に低く維持でき、水分の影響を受けにくくなると推測される。
なお、従来のウレタン系粘着剤の耐湿熱性の評価では、一般的に、「高温高湿環境下で貯蔵した後、常温に戻した際の濁度」で評価がなされている。本発明によれば、高温高湿環境下で貯蔵した後、同じ高温高湿環境下で濁度を評価しても、低濁度を維持できる耐湿熱性を有する粘着層を形成することができる。
「粘着剤」
(ポリウレタンポリオール(A))
ポリウレタンポリオール(A)は、複数種のポリオール(x)と1種以上のポリイソシアネート(y)とを共重合反応させて得られる反応生成物である。ポリウレタンポリオール(A)は、1種以上用いることができる。共重合反応は必要に応じて、触媒存在下で行うことができる。共重合反応には必要に応じて、溶媒を用いることができる。
<ポリオール(x)>
複数種のポリオール(x)は、少なくとも、1種以上の2官能ポリオール(x1)と1種以上の3官能以上のポリオール(x2)とを含む。
ポリオール(x)の種類は特に制限されず、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリアクリルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、およびひまし油系ポリオール等が挙げられる。中でも、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、およびこれらの組合せが好ましい。
ポリエステルポリオールとしては公知のものを用いることができ、1種以上のポリオール成分と1種以上の酸成分とのエステル化反応によって得られる化合物(エステル化物)が挙げられる。
原料のポリオール成分としては、例えば、エチレングリコール(EG)、プロピレングリコール(PG)、ジエチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,8−デカンジオール、オクタデカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、およびヘキサントリオール等が挙げられる。
原料の酸成分としては、例えば、コハク酸、メチルコハク酸、アジピン酸、ピメリック酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,12−ドデカン二酸、1,14−テトラデカン二酸、ダイマー酸、2−メチル−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、2−エチル−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェエルジカルボン酸、およびこれらの酸無水物等が挙げられる。
ポリエステルポリオールの数平均分子量(Mn)は特に制限されず、好ましくは500〜5,000、より好ましくは600〜4,000、特に好ましくは800〜3,000である。Mnが500以上であることで、ポリウレタンポリオール(A)のゲル化が効果的に抑制される。Mnが5,000以下であることで、ポリウレタンポリオール(A)の凝集力が好適となる。
ポリエーテルポリオールとしては公知のものを用いることができ、1分子中に2つ以上の活性水素を有する活性水素含有化合物を開始剤として用い、1種以上のオキシラン化合物を付加重合させて得られる化合物(付加重合物)が挙げられる。
開始剤としては、水酸基含有化合物およびアミン等が挙げられる。具体的には、エチレングリコール(EG)、プロピレングリコール(PG)、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ブチルエチルペンタンジオール、N−アミノエチルエタノールアミン、イソホロンジアミン、およびキシリレンジアミン等の2官能開始剤;グリセリン、トリメチロールプロパン、およびトリエタノールアミン等の3官能開始剤;ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、および芳香族ジアミン等の4官能開始剤;ジエチレントリアミン等の5官能開始剤等が挙げられる。
オキシラン化合物としては、エチレンオキシド(EO)、プロピレンオキシド(PO)、およびブチレンオキシド(BO)等のアルキレンオキシド(AO);テトラヒドロフラン(THF)等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、活性水素含有化合物のアルキレンオキシド付加物(ポリオキシアルキレンポリオールとも言う)が好ましい。中でも、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、およびポリテトラメチレングリコール等の2官能ポリエーテルポリオール;グリセリンのアルキレンオキシド付加物等の3官能ポリエーテルポリオール等が好ましい。
ポリエーテルポリオールの数平均分子量(Mn)は特に制限されず、好ましくは500〜5,000、より好ましくは600〜4,000、特に好ましくは800〜3,000である。Mnが500以上であることで、ポリウレタンポリオール(A)のゲル化が効果的に抑制される。Mnが5,000以下であることで、ポリウレタンポリオール(A)の凝集力が好適となる。
上記のように、本発明では、ポリオール(x)として、少なくとも2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)とを併用する。これらを併用することで、好適な凝集力と粘着力を有する粘着層が得ることが可能となる。
2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)との組合せは特に制限されない。3官能以上のポリオール(x2)としては、3官能ポリオールが好ましい。好ましい組合せとしては、2官能ポリオール(x1)が2官能ポリエーテルポリオールおよび2官能ポリエステルポリオールからなる群より選ばれた1種以上のポリオールであり、3官能以上のポリオール(x2)が3官能ポリエーテルポリオールである組合せ等が挙げられる。
凝集力と粘着力のバランスの観点から、
複数種のポリオール(x)の合計量を100質量部としたとき、
2官能ポリオール(x1)の量が5〜90質量部であり、3官能以上のポリオール(x2)の量が95〜10質量部であることが好ましく、
2官能ポリオール(x1)の量が10〜70質量部であり、3官能以上のポリオール(x2)の量が90〜30質量部であることがより好ましく、
2官能ポリオール(x1)の量が20〜50質量部であり、3官能以上のポリオール(x2)の量が80〜50質量部であることが特に好ましい。
<ポリイソシアネート(y)>
ポリイソシアネート化合物(y)としては公知のものを使用でき、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、および脂環族ポリイソシアネート等が挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、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、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、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、および4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、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、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、および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。
芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ω,ω’−ジイソシアネート−1,3−ジメチルベンゼン、ω,ω’−ジイソシアネート−1,4−ジメチルベンゼン、ω,ω’−ジイソシアネート−1,4−ジエチルベンゼン、1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、および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。
脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、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、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、および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。
その他、ポリイソシアネートとしては、上記ポリイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、ビュウレット体、および3量体(この3量体はイソシアヌレート環を含む。)等が挙げられる。
ポリイソシアネート(y)としては、4,4’−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、および、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(イソホロンジイソシアネート)等が好ましい。
ウレタンプレポリマー(A)の重合において、複数種のポリオール(x)と1種以上のポリイソシアネート(y)との配合比率条件は、複数種のポリオール(x)中の水酸基のモル数と1種以上のポリイソシアネート(y)中のイソシアネート基のモル数との比(NCO/OH比)が好ましくは0.4〜0.95、より好ましくは0.5〜0.85である。水酸基とイソシアネート基とを適切な比率で反応させると凝集力および粘着力を高度に両立できる。
ポリウレタンポリオールの原料ポリオールとして架橋性の高い3官能以上のポリオールのみを用いる場合、特にポリウレタンポリオールの原料として架橋性の高い3官能以上のポリオールと3官能以上のポリイソシアネートのみを用いる場合、ポリウレタンポリオールの分子構造が剛直となり、粘着層の凝集力が好適な範囲より高くなる恐れがある。
ポリイソシアネート(y)は、2官能ポリイソシアネート(y1)を含むことが好ましい。ポリウレタンポリオール(A)の原料として2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)と2官能ポリイソシアネート(y1)とを用いることで、好適な凝集力と粘着力を有する粘着層が得られやすくなる。また、ポリウレタンポリオール(A)とセルロースエステル(C)との相溶性が向上し、厚膜塗工においても、高透明・低濁度で被着体視認性が良好な粘着層を形成しやすくなる。
<触媒>
触媒としては公知のものを使用でき、3級アミン系化合物および有機金属系化合物等が挙げられる。
3級アミン系化合物としては、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、および1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン−7(DBU)等が挙げられる。
有機金属系化合物としては、錫系化合物および非錫系化合物等が挙げられる。
錫系化合物としては、例えば、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫オキシド、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、トリブチル錫オキシド、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、ジオクチル錫オキシド、ジオクチル錫ジラウレート、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、および2−エチルヘキサン酸錫等が挙げられる。
非錫系化合物としては、例えば、ジブチルチタニウムジクロライド、テトラブチルチタネート、およびブトキシチタニウムトリクロライド等のチタン系;オレイン酸鉛、2−エチルヘキサン酸鉛、安息香酸鉛、およびナフテン酸鉛等の鉛系;2−エチルヘキサン酸鉄および鉄アセチルアセトネート等の鉄系;安息香酸コバルトおよび2−エチルヘキサン酸コバルト等のコバルト系;ナフテン酸亜鉛および2−エチルヘキサン酸亜鉛等の亜鉛系;ナフテン酸ジルコニウム等のジルコニウム系が挙げられる。
触媒は、1種以上用いることができる。併用する複数種のポリオール(x)のそれぞれの反応性が異なる場合、これら反応性の相違により、単一触媒の系ではゲル化または反応溶液の白濁が生じやすくなる恐れがある。この場合、2種類の触媒を用いることにより、反応(例えば反応速度等)を制御しやすく、上記問題を解決することができる。つまり本発明では2種類の触媒を用いることが好ましい。2種類の触媒の組合せ特に制限されず、3級アミン/有機金属系、錫系/非錫系、および錫系/錫系等が挙げられる。好ましくは錫系/錫系、より好ましくはジブチル錫ジラウレートと2−エチルヘキサン酸錫である。
2−エチルヘキサン酸錫とジブチル錫ジラウレートとの質量比(2−エチルヘキサン酸錫/ジブチル錫ジラウレート)は特に制限されず、好ましくは0超1未満、より好ましくは0.2〜0.6である。当該質量比が1未満であれば、触媒活性のバランスが良く、反応溶液のゲル化および白濁を効果的に抑制し、重合安定性がより向上する。
1種以上の触媒の使用量は特に制限されず、ポリオール(x)とポリイソシアネート(y)との合計量に対して、好ましくは0.01〜1質量%である。
<溶剤>
ポリウレタンポリオール(A)の重合には必要に応じて、溶剤を用いることができる。溶剤としては公知のものを使用でき、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、キシレン、およびアセトン等が挙げられる。ポリウレタンポリオール(A)の溶解性および溶剤の沸点等の点から、酢酸エチルおよびトルエン等が特に好ましい。
<重合方法>
ポリウレタンポリオール(A)の重合方法としては特に制限されず、塊状重合法および溶液重合法等の公知重合方法を適用することができる。
重合手順は特に制限されず、
手順1)複数種のポリオール(x)、ポリイソシアネート(y)、必要に応じて触媒、および必要に応じて溶剤を一括してフラスコに仕込む手順;
手順2)複数種のポリオール(x)、必要に応じて触媒、および必要に応じて溶剤をフラスコに仕込み、これにポリイソシアネート(y)を滴下添加する手順が挙げられる。
反応を制御しやすいことから、手順2)が好ましい。
触媒を使用する場合の反応温度は、好ましくは100℃未満、より好ましくは85〜95℃である。反応温度が100℃未満であれば、反応速度および架橋構造等の制御がしやすく、所望の分子量を有するポリウレタンポリオール(A)を生成しやすい。
触媒を使用しない場合、反応温度は好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上であり、反応時間は好ましくは3時間以上である。
ポリウレタンポリオール(A)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1万〜50万、より好ましくは3万〜40万、特に好ましくは5万〜35万である。ポリウレタンポリオール(A)のMwが適切な範囲にあることで良好な塗工性が得られやすい。
(多官能イソシアネート化合物(B))
多官能イソシアネート化合物(B)としては公知のものを使用でき、ポリウレタンポリオール(A)の原料であるポリイソシアネート(y)で例示した化合物(具体的には、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、および、これらのトリメチロールプロパンアダクト体/ビュウレット体/3量体)を用いることができる。
(セルロースエステル(C))
本発明の粘着剤は、1種以上のセルロースエステル(C)を含む。セルロースエステル(C)としては特に制限されず、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート(CAB)、およびセルロースアセテートプロピオネート(CAP)等が挙げられる。
なお、ニトロセルロースおよびエチルセルロース等の非エステル系のセルロース化合物と異なり、セルロースエステル(C)はポリウレタンポリオール(A)等の他の成分との相溶性が良く粘着剤中に溶解しやすい。また、セルロースエステル(C)はTgが80℃以上と粘着剤成分より高く耐熱性に優れるため、本発明の粘着剤からなる塗工層の加熱乾燥時、上記ディスプレイの製造工程、および上記ディスプレイの使用時において、黄変、熱分解、および凝集破壊等が生じ難い。
中でも、ポリウレタンポリオール(A)等の他の成分との相溶性が高く粘着剤中に溶解しやすいことから、CABおよびCAPが好ましく、CABがより好ましい。
セルロースエステル(C)中の水酸基量は、好ましくは0.5〜10%、より好ましくは0.5〜5%である。セルロースエステル(C)中の水酸基量が0.5%以上であることで、耐湿熱性の向上効果が効果的に得られる。セルロースエステル(C)中の水酸基量が10%以下であるセルロースエステル(C)は、ポリウレタンポリオール(A)等の他の成分との相溶性が良く粘着剤中に溶解しやすい。
セルロースエステル(C)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1万〜10万、より好ましくは1万〜8万である。Mwがかかる範囲内であるセルロースエステル(C)は、ポリウレタンポリオール(A)等の他の成分との相溶性が良く粘着剤中に溶解しやすい。
セルロースエステル(C)のガラス転移点(Tg)は、好ましくは80〜200℃、より好ましくは100〜170℃である。Tgがかかる範囲内であるセルロースエステル(C)は、耐熱性が高く、好ましい。
(可塑剤(P))
濡れ性を向上できることから、本発明の粘着剤はさらに1種以上の可塑剤(P)を含むことができる。本発明の粘着剤が可塑剤(P)を含むことで、粘着層の濡れ性が向上し、粘着シートを被着体に貼着する際に貼着界面に気泡を巻き込みにくくなる。可塑剤(P)としては特に制限されず、他の成分との相溶性等の観点から、分子量250〜1,000の有機酸エステルが好ましい。
一塩基酸または多塩基酸とアルコールとのエステルとしては、例えば、ラウリン酸イソステアリル、ミリスチン酸イソプロピル、ミリスチン酸イソセチル、ミリスチン酸オクチルドデシル、パルミチン酸イソステアリル、ステアリン酸イソセチル、オレイン酸オクチルドデシル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジベンジル、フタル酸ブチルベンジル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジイソステアリル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジイソセチル、アセチルクエン酸トリブチル、トリメリット酸トリブチル、トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリヘキシル、トリメリット酸トリオレイル、およびトリメリット酸トリイソセチル等が挙げられる。
その他の酸とアルコールとのエステルとしては、例えば、ミリストレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、イソパルミチン酸、およびイソステアリン酸等の不飽和脂肪酸または分岐酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、およびソルビタン等のアルコールとのエステルが挙げられる。
一塩基酸または多塩基酸とポリアルキレングリコールとのエステルとしては、例えば、ジヘキシル酸ポリエチレングリコール、ジ−2−エチルヘキシル酸ポリエチレングリコール、ジラウリル酸ポリエチレングリコール、ジオレイン酸ポリエチレングリコール、およびアジピン酸ジポリエチレングリコールメチルエーテル等が挙げられる。
濡れ性向上等の観点から、有機酸エステルの分子量(式量またはMn)は、好ましくは250〜1,000、より好ましくは400〜900、特に好ましくは500〜850である。分子量が250以上であれば粘着層の耐熱性が良好となり、分子量が1,000以下であれば粘着剤の濡れ性が良好となる。
(溶剤)
本発明の粘着剤は必要に応じて、溶剤を含むことができる。溶剤としては公知のものを使用でき、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、キシレン、およびアセトン等が挙げられる。ポリウレタンポリオール(A)の溶解性および溶剤の沸点等の観点から、酢酸エチルおよびトルエン等が特に好ましい。
(変質防止剤)
本発明の粘着剤は必要に応じて、変質防止剤を含むことができる。これにより、粘着層の長期使用による各種特性の低下を抑制することができる。変質防止剤としては、耐加水分解剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、および光安定剤等が挙げられる。
<耐加水分解剤>
高温高湿環境下等において粘着層に加水分解反応が生じてカルボキシ基が生成した場合、このカルボキシ基を封鎖するために、耐加水分解剤を用いることができる。
耐加水分解剤としては、カルボジイミド系、イソシアネート系、オキサゾリン系、およびエポキシ系等が挙げられる。中でも、加水分解抑制効果の観点から、カルボジイミド系が好ましい。
カルボジイミド系加水分解抑制剤は、1分子中に1つ以上のカルボジイミド基を有する化合物である。
モノカルボジイミド化合物としては、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、およびナフチルカルボジイミド等が挙げられる。
ポリカルボジイミド化合物は、カルボジイミド化触媒の存在下でジイソシアネートを脱炭酸縮合反応させて生成することができる。ここで、ジイソシアネートとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルメタ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、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1−メトキシフェニル−2,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、および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。カルボジイミド化触媒としては、1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホスホレン−1−オキシド、およびこれらの3−ホスホレン異性体等のホスホレンオキシド等が挙げられる。
イソシアネート系加水分解抑制剤としては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−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、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジクロロ−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,5−テトラヒドロナフタ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、1,6−ヘキサメ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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−シクロヘキシレンジイソシアネート、1, 4−シクロヘキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、および3,3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
オキサゾリン系加水分解抑制剤としては、例えば、2,2’−o−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(4 −メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(4,4’−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’ −エチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−ヘキサメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−オクタメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、および2,2’−ジフェニレンビス(2−オキサゾリン)等が挙げられる。
エポキシ系加水分解剤としては、例えば、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、およびポリアルキレングリコール等の脂肪族ジオールのジグリシジルエーテル;ソルビトール、ソルビタン、ポリグリセロール、ペンタエリスリトール、ジグリセロール、グリセロール、およびトリメチロールプロパン等の脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテル;シクロヘキサンジメタノール等の脂環式ポリオールのポリグリシジルエーテル;テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、アジピン酸、およびセバシン酸等の脂肪族または芳香族の多価カルボン酸のジグリシジルエステルまたはポリグリシジルエステル;レゾルシノール、ビス−(p−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス−(p−ヒドロキシフェニル)プロパン、トリス−(p−ヒドロキシフェニル)メタン、および1,1,2,2−テトラキス(p−ヒドロキシフェニル)エタン等の多価フェノールのジグリシジルエーテルまたはポリグリシジルエーテル;N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジン、およびN,N,N',N'−テトラグリシジル−ビス−(p−アミノフェニル)メタン等のアミンのN−グリシジル誘導体;アミノフェールのトリグリシジル誘導体;トリグリシジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、およびトリグリシジルイソシアヌレート;オルソクレゾール型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂等が挙げられる。
耐加水分解剤の添加量は特に制限されず、ポリウレタンポリオール(A)100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.2〜4.5質量部、特に好ましくは0.5〜3質量部である。
<酸化防止剤>
酸化防止剤としては、ラジカル補足剤および過酸化物分解剤等が挙げられる。ラジカル補足剤としては、フェノール系化合物およびアミン系化合物等が挙げられる。過酸化物分解剤としては、硫黄系化合物およびリン系化合物等が挙げられる。
フェノール系化合物としてとしては、例えば、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリン−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、ベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−,C7−C9側鎖アルキルエステル、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス−(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)−S−トリアジン−2,4,6−(1H、3H、5H)トリオン、およびトコフェノール等が挙げられる。
リン系酸化防止剤としてとしては、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェニルジトリデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシルホスファイト)、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(モノノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールジフォスファイト、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−デシロキシ−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、および2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト等が挙げられる。
酸化防止剤を用いることで、ポリウレタンポリオール(A)の熱劣化を防ぎ、粘着層からの可塑剤(P)のブリードアウトを効果的に抑制することができる。
酸化防止剤の添加量は特に制限されず、ポリウレタンポリオール(A)100質量部に対して、好ましくは0.01〜2質量部、より好ましくは0.1〜1.5質量部、特に好ましくは0.2〜1質量部である。
酸化防止剤としては、安定性と酸化防止効果の観点から、ラジカル補足剤であるフェノール系化合物を1種以上用いること好ましく、ラジカル補足剤である1種以上フェノール系化合物と過酸化物分解剤である1種以上リン系化合物とを併用することがより好ましい。また、酸化防止剤として、ラジカル補足剤であるフェノール系化合物と過酸化物分解剤であるリン系化合物とを併用し、これら酸化防止剤と前述の耐加水分解剤とを併用することが特に好ましい。
<紫外線吸収剤>
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸系化合物、シュウ酸アニリド系化合物、シアノアクリレート系化合物、およびトリアジン系化合物等が挙げられる。
紫外線吸収剤の添加量は特に制限されず、ポリウレタンポリオール(A)100質量部に対して、好ましくは0.01〜3質量部、より好ましくは0.1〜2.5質量部、特に好ましくは0.2〜2質量部である。
<光安定剤>
光安定剤としては、ヒンダードアミン系化合物およびヒンダードピペリジン系化合物等が挙げられる。光安定剤の添加量は特に制限されず、ポリウレタンポリオール(A)100質量部に対して、好ましくは0.01〜2質量部、より好ましくは0.1〜1.5質量部、特に好ましくは0.2〜1質量部である。
(レベリング剤)
本発明の粘着剤は必要に応じて、レベリング剤を含むことができる。レベリング剤を添加することで、粘着層のレベリング性を向上させることができる。レベリング剤としては、アクリル系レベリング剤、フッ素系レベリング剤、およびシリコーン系レベリング剤等が挙げられる、粘着シート再剥離後の被着体汚染抑制の観点から、アクリル系レベリング剤等が好ましい。
レベリング剤の重量平均分子量(Mw)は特に制限されず、好ましくは500〜20,000、より好ましくは1,000〜15,000、特に好ましくは2,000〜10,000である。Mwが500以上であれば、塗工層の加熱乾燥時において塗工層からの気化量が充分に少なく周囲の汚染が抑制される。Mwが20,000以下であれば、粘着層のレベリング性の向上効果が効果的に発現する。
レベリング剤の添加量は特に制限されず、粘着シート再剥離後の被着体汚染抑制と粘着層のレベリング性向上の観点から、ポリウレタンポリオール(A)100質量部に対して、好ましくは0.001〜2質量部、より好ましくは0.01〜1.5質量部、特に好ましくは0.1〜1質量部である。
(他の任意成分)
本発明の粘着剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、他の任意成分を含むことができる。他の任意成分としては、触媒、ウレタン系樹脂以外の他の樹脂、充填剤(タルク、炭酸カルシウム、および酸化チタン等)、金属粉、着色剤(顔料等)、箔状物、軟化剤、導電剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、潤滑剤、レベリング剤、腐食防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、重合禁止剤、および消泡剤等が挙げられる。
(配合比)
本発明の粘着剤は、ポリウレタンポリオール(A)、多官能イソシアネート化合物(B)、およびセルロースエステル(C)を必須成分として含み、さらに必要に応じて可塑剤(P)を含む。これらの配合比は特に制限されないが、好ましい配合比は以下の通りである。
ポリウレタンポリオール(A)100質量部に対する多官能イソシアネート(B)の量は、好ましくは1〜20質量部、より好ましくは5〜15質量部である。多官能イソシアネート(B)の量は、1質量部以上であれば粘着層の凝集力が良好となり、20質量部以下であれば粘着層の粘着力が良好となる。
ポリウレタンポリオール(A)100質量部に対するセルロースエステル(C)の量は、好ましくは1〜30質量部、より好ましくは5〜25質量部である。セルロースエステル(C)の量は、1質量部以上であればセルロースエステル(C)の添加効果(厚膜塗工性の発現、基材密着性および被着体密着性の向上効果、再剥離時の剥離速度の向上効果、および耐湿熱性の向上効果)が効果的に発現することができる。セルロースエステル(C)の量が30質量部以下であれば、本来必要な粘着剤の主有効成分であるポリウレタンポリオール(A)の量が充分に確保され、粘着剤として必要な性能が確保される。
ポリウレタンポリオール(A)100質量部に対する可塑剤(P)の量は、好ましくは5〜70質量部、より好ましくは10〜50質量部である。可塑剤(P)の量が5質量部以上であれば、可塑剤(P)の添加効果(濡れ性向上効果)が効果的に発現することができる。可塑剤(P)の量が70質量部以下であれば、本来必要な粘着剤の主有効成分であるポリウレタンポリオール(A)の量が充分に確保され、粘着剤として必要な性能が確保される。
[粘着シート]
本発明の粘着シートは、基材シートと、上記の本発明の粘着剤の硬化物からなる粘着層とを含む。粘着層は、基材シートの片面または両面に形成することができる。必要に応じて、粘着層の露出面は、剥離シートで被覆することができる。なお、剥離シートは、粘着シートを被着体に貼着する際に剥離される。
図1に、本発明に係る第1実施形態の粘着シートの模式断面図を示す。図1中、符号10は粘着シート、符号11は基材シート、符号12は粘着層、符号13は剥離シートである。粘着シート10は、基材シートの片面に粘着層が形成された片面粘着シートである。
図2に、本発明に係る第2実施形態の粘着シートの模式断面図を示す。図2中、符号20は粘着シート、符号21は基材シート、符号22A、22Bは粘着層、符号23A、23Bは剥離シートである。粘着シート20は、基材シートの両面に粘着層が形成された両面粘着シートである。
基材シートとしては特に制限されず、樹脂シート、紙、および金属箔等が挙げられる。基材シートは、これら基材シートの少なくとも一方の面に任意の1つ以上の層が積層された積層シートであってもよい。基材シートの粘着層を形成する側の面には、必要に応じて、コロナ放電処理およびアンカーコート剤塗布等の易接着処理が施されていてもよい。
樹脂シートの構成樹脂としては特に制限されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等エステル系樹脂;ポリエチレン(PE)およびポリプロピレン(PP)等のオレフィン系樹脂;ポリ塩化ビニル等のビニル系樹脂;ナイロン66等のアミド系樹脂;ウレタン系樹脂(発泡体を含む);これらの組合せ等が挙げられる。
ポリウレタンシートを除く樹脂シートの厚みは特に制限されず、好ましくは15〜300μmである。ポリウレタンシート(発泡体を含む)の厚みは特に制限されず、好ましくは20〜50,000μmである。
紙としては特に制限されず、普通紙、コート紙、およびアート紙等が挙げられる。
金属箔の構成金属としては特に制限されず、アルミニウム、銅、およびこれらの組合せ等が挙げられる。
上記したように、本発明の粘着剤は優れた基材密着性を有するため、本発明の粘着シートでは、用いる基材シートの選択自由度が高く、好ましい。
剥離シートとしては特に制限されず、樹脂シートまたは紙等の表面に剥離剤塗布等の公知の剥離処理が施された公知の剥離シートを用いることができる。
粘着シートは、公知方法にて製造することができる。
はじめに、基材シートの表面に本発明の粘着剤を塗工して、本発明の粘着剤からなる塗工層を形成する。塗布方法は公知方法を適用でき、ロールコーター法、コンマコーター法、ダイコーター法、リバースコーター法、シルクスクリーン法、およびグラビアコーター法等が挙げられる。
次に、塗工層を乾燥および硬化して、本発明の粘着剤の硬化物からなる粘着層を形成する。加熱乾燥温度は特に制限されず、60〜150℃程度が好ましい。
次に必要に応じて、公知方法により粘着層の露出面に剥離シートを貼着する。
以上のようにして、片面粘着シートを製造することができる。
上記操作を両面に行うことで、両面粘着シートを製造することができる。
上記方法とは逆に、剥離シートの表面に本発明の粘着剤を塗工して本発明の粘着剤からなる塗工層を形成し、次いで塗工層を乾燥および硬化して本発明の粘着剤の硬化物からなる粘着層を形成し、最後に粘着層の露出面に基材シートを積層してもよい。
本発明の粘着剤は、薄膜塗工にも厚膜塗工にも好適に用いることができ、従来よりも粘着層の厚みの設計自由度が高い。粘着層の厚みは粘着シートの用途によって適宜設計でき、従来一般的なレベル(5〜30μm)でもよいし、従来は難しかった30μm以上の厚膜レベルでもよい。粘着層を厚膜化することで、耐衝撃性に優れ、衝撃および振動等から被着体を保護する機能に優れた粘着層を形成することができる。粘着層の厚みの上限は特に制限されず、表面平滑性が良好な粘着層を形成できることから、200μm程度である。耐衝撃性向上と表面平滑性の観点から、粘着層の厚みは、好ましくは30〜200μm、より好ましくは40〜150μm、特に好ましくは50〜150μmである。なお、本明細書において、「粘着層の厚み」は特に明記しない限り、乾燥後の厚みである。
以上説明したように、本発明によれば、厚膜塗工が可能であり、厚膜塗工においても高透明・低濁度で被着体視認性が良好な粘着層を形成することができ、高温高湿環境下で使用された場合においても高透明・低濁度を維持できる耐湿熱性を有する粘着層を形成することが可能な粘着剤を提供することができる。
以下、合成例、本発明に係る実施例、および比較例について説明する。なお、以下の記載において、特に明記しない限り、「部」は「質量部」を意味し、「%」は「質量%」を意味するものとする。
[分子量の測定]
重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)法により測定した。測定条件は以下の通りである。なお、MwおよびMnはいずれも、ポリスチレン換算値である。
装置:SHIMADZU Prominence(株式会社島津製作所社製)、
カラム:SHODEX LF−804(昭和電工株式会社製)を3本直列に接続、
カラム温度:40℃、
検出器:RI(示差屈折計)、
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)、
流速:0.5mL/分、
試料濃度:0.1%、
試料注入量:100μL、
標準試料:ポリスチレン。
[材料]
使用した材料は、以下の通りである。
<2官能ポリオール(x1)>
(x1−1):PEG−1000(ポリエーテルポリオール、Mn1000、水酸基数2、東邦化学工業社製)、
(x1−2):PEG−2000(ポリエーテルポリオール、Mn2000、水酸基数2、東邦化学工業社製)、
(x1−3):サンニックスPP−1000(ポリエーテルポリオール、Mn1000、水酸基数2、三洋化成工業社製)、
(x1−4):サンニックスPP−2000(ポリエーテルポリオール、Mn2000、水酸基数2、三洋化成工業社製)、
(x1−5):Kuraray Polyol P−1010(ポリエステルポリオール、Mn1000、水酸基数2、クラレ社製)、
(x1−6):Kuraray Polyol P−2010(ポリエステルポリオール、Mn2000、水酸基数2、クラレ社製)、
(x1−7):Kuraray Polyol P−3010(ポリエステルポリオール、Mn3000、水酸基数2、クラレ社製)。
<3官能以上のポリオール(x2)>
(x2−1):サンニックスGP−1500(ポリエーテルポリオール、Mn1500、水酸基数3、三洋化成工業社製)、
(x2−2):サンニックスGP−3000(ポリエーテルポリオール、Mn3000、水酸基数3、三洋化成工業社製)、
(x2−3):アデカポリエーテルAM302(ポリエーテルポリオール、Mn3000、水酸基数3、ADEKA社製)、
(x2−4):アデカポリエーテルAM502(ポリエーテルポリオール、Mn5000、水酸基数3、ADEKA社製)。
<ポリイソシアネート(y)>
(y−1):ヘキサメチレンジイソシアネート(官能基数2、東ソー社製)、
(y−2):タケネート500(キシリレンジイソシアネート、官能基数2、三井化学社製)、
(y−3):スミジュールN−3300(ヘキサメチレンジイソシアネート/イソシアヌレート、官能基数3、住化バイエルウレタン社製)。
<多官能イソシアネート化合物(B)>
(B−1):スミジュールN−3300(ヘキサメチレンジイソシアネート/イソシアヌレート、住化バイエルウレタン社製)、
(B−2):コロネートHL(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、東ソー社製)、
(B−3):コロネートL(トリ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、東ソー社製)。
<セルロースエステル(C)>
(C−1)CAB−531−1(セルロースアセテートブチレート、EASTMAN社製)、
(C−2)CAP−482−0.5(セルロースアセテートプロピオネート、EASTMAN社製)、
(C−3)CA−398−3(セルロースアセテート、EASTMAN社製)。
<可塑剤(P)>
(P−1):アセチルクエン酸トリブチル。
[ポリウレタンポリオールの合成例]
(合成例1)
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下漏斗を備えた4口フラスコに、2官能ポリオール(x1−1)75質量部と、3官能以上のポリオール(x2−1)25質量部と、トルエン77質量部と、触媒としてのジオクチル錫ジラウレート0.1質量部および2−エチルヘキサン酸錫0.25質量部とを加えた。窒素雰囲気下で90℃まで徐々に昇温した後、フラスコ内に、ヘキサメチレンジイソシアネート(y−1)14.3質量部を滴下した。滴下終了後から2時間反応を行った。赤外吸収(IR)スペクトルで残存イソシアネート基の消滅を確認した後、反応液を冷却して反応を終了させた。以上のようにして、ポリウレタンポリオール(A−1)の溶液(不揮発分:60%)を得た。得られたポリウレタンポリオール(A−1)のMwは、80,000であった。配合組成と得られたポリウレタンポリオール(A−1)のMwを表1−1に示す。なお、表1−1〜表1−3、表2−1〜表2−4中、配合量の単位は[質量部]である。
(合成例2〜20)
合成例2〜20の各例においては、配合組成を表1−1〜表1−3に示すように変更した以外は合成例1と同様の方法にて、ポリウレタンポリオール(A−2)〜(A−17)、(D−18)〜(D−20)の溶液(不揮発分:60%)を得た。なお、ポリウレタンポリオール(D)は、比較用のポリウレタンポリオールである。各合成例において得られたポリウレタンポリオールのMwを表1−1〜表1−3に示す。
(実施例1)
合成例1で得られたポリウレタンポリオール(A−1)の溶液100質量部(配合量は不揮発分換算値である)と、多官能イソシアネート化合物(B−1)8質量部と、セルロースエステル(C−1)12質量部と、酸化防止剤(IRGANOX 1135:ベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ−,C7−C9側鎖アルキルエステル、BASF社製)0.5質量部と、溶剤としての酢酸エチル20質量部とを配合し、ディスパーで攪拌することで、粘着剤(ウレタン系粘着剤)を得た。配合組成を表2−1に示す。
基材シートして、50μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、ルミラーT−60:東レ社製)を用意した。この基材シートの片面に、得られた粘着剤を乾燥後の粘着剤層の厚みが20μmになるように塗工し、100℃で2分間乾燥して、粘着層を形成した。この粘着層上に、シリコーン剥離層を含む厚さ38μmの剥離シート(スーパーステックSP−PET38:リンテック社製)を貼着して、第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm、通常厚条件)を得た。
別途、乾燥後の粘着剤層の厚みが50μmになるように塗工した以外は上記と同様の方法にて、第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm、厚膜条件)を得た。
第1、第2の評価用粘着シートはいずれも、室温で1週間養生した後、各種評価に供した。
(実施例2〜23、比較例1〜6)
実施例2〜23、比較例1〜6の各例においては、配合組成を表2−1〜表2−4に示すように変更した以外は実施例1と同様の方法にて、粘着剤および第1、第2の評価用粘着シートを得た。
[評価項目および評価方法]
評価項目および評価方法は、以下の通りである。
(粘着力)
各実施例・比較例で得られた第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm)から幅25mm・長さ100mmの試験片を切り出した。次いで23℃−50%RHの雰囲気下で、試験片から剥離シートを剥離し、露出した粘着層を無アルカリガラス板(EN−A1:旭硝子社製)に貼着し、2kgロールを用いて圧着した後、24時間放置した。次いで、JISZ0237に準拠し、引張試験機(テンシロン:オリエンテック社製)を用いて、剥離角度180°の条件で粘着力を測定した。剥離速度は、300mm/min(低剥離速度)および30m/min(高剥離速度)の2条件とした。評価基準は以下の通りである。
<低剥離速度(剥離速度300mm/min)>
○:50mN/25mm未満、良好、
△:50mN/25mm以上200mN/25mm未満、実用可、
×:200mN/25mm以上、実用不可。
<高剥離速度(30m/min)>
◎:700mN/25mm未満、優良、
○:700mN/25mm以上1N/25mm未満、良好、
△:1N/25mm以上2N/25mm未満、実用可、
×:2N/25mm以上、実用不可。
(基材密着性)
各実施例・比較例で得られた第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm)から剥離シートを剥離した。次いで、カッターナイフを用いて、露出した粘着層に対して、PETフィルムに達する程度の深さで、互いに直交する2つの直線方向に対して、それぞれ1mm間隔で11本の切れ込みをつけて、1mm四方の計100個のマスを有する碁盤目状の切り込みを作製した。この碁盤目部分に対してセロハンテープ(NO.29:日東電工株式会社製)を強く圧着させた後、セロハンテープを端からおよそ45°の角度方向に一気に引き剥がし、目視にて剥離したマスの個数を数えた。評価基準は下記の通りである。
◎:0個以上5個未満、優良、
○:5個以上10個未満、良好、
△:10個以上20個未満、実用可、
×:20個以上、実用不可。
(耐湿熱性)
各実施例・比較例で得られた第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm)から幅25mm・長さ90mmの試験片を3枚切り出した。3枚の試験片についてそれぞれ、23℃−50%RHの雰囲気下で、剥離シートを剥離し、露出した粘着層の表面に無アルカリガラス板(EN−A1:旭硝子社製)を貼着し、ラミネータを用いて圧着した。得られた3つの積層体をそれぞれ、23℃−50%RH(通常条件)、60℃−90%RH(温湿度条件1)、85℃−85%RH(温湿度条件2)にセットしたオーブン内に72時間放置した。これらの積層体をそれぞれオーブンから取り出し、取り出した直後に濁度計(NDH5000W:日本電色工業株式会社製)を用いて濁度(ヘイズ)を測定した。温湿度条件1、2について、通常条件との濁度差を求めた。
第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm)についても、上記と同様の評価を実施した。
評価基準は以下の通りである。
◎:通常条件との濁度差が0.3未満、優良、
○:通常条件との濁度差が0.3以上0.5未満、良好、
△:通常条件との濁度差が0.5以上1.0未満、実用可、
×:通常条件との濁度差が1.0以上、実用不可。
(被着体視認性)
<欠陥パネルの作成>
200mm四方にカットした光学用透明両面粘着シート(LUCIACS CS9864UA:日東電工株式会社製)の一方の剥離シート上に、直径5mmのステンレスビーズ100個を等間隔に載置した後、これらビーズ上に平滑なステンレス板を載置し、さらにこのステンレス板上に重さ500gのおもりを載置し、30分間放置した。このようにして、作為的に押し跡欠陥のある欠陥両面粘着シートを得た。
次いで、得られた欠陥両面粘着シートの一方の剥離シートを剥離し、露出した粘着層の一方の面を無アルカリガラス板(EN−A1:旭硝子社製)に貼着した。同様に、他方の剥離シートを剥離し、露出した粘着層の他方の面を無アルカリガラス板(EN−A1:旭硝子社製)に貼着した。このようにして、無アルカリガラス/欠陥粘着層/無アルカリガラスの積層構造を有する欠陥パネルを得た。
<表面欠陥検査>
各実施例・比較例で得られた第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm)から150mm四方の試験片を切り出した。次いで、試験片から剥離シートを剥離し、露出した粘着層を上記で得られた欠陥パネルの一方の無アルカリガラス板に、ラミネータを用いて貼着した。得られた粘着シート付き欠陥パネルは、50℃、5気圧の条件のオートクレーブ内で20分間加熱加圧して各部材を充分に密着させた後、表面欠陥検査に供した。オフライン用の表面欠陥検査装置(MICRO ACEシリーズ、型式OMI−FE:株式会社アヤマエンジニアリング社製)を用いて、直径1mm以上の欠陥数を光学検出した。評価基準は以下の通りである。なお、検出欠陥数が多いほど、試料中の欠陥をより高精度に検出できているため、粘着シートの透明性が高く、被着体視認性が優れるといえる。
◎:検出欠陥数が95以上、優良、
○:検出欠陥数が85以上95未満、良好、
△:検出欠陥数が70以上85未満、実用可、
×:検出欠陥数が70未満、実用不可。
[評価結果]
評価結果を表3−1〜表3−3に示す。
実施例1〜23では、
2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)とを含む複数種のポリオール(x)と、ポリイソシアネート(y)との反応生成物であるポリウレタンポリオール(A)と、
多官能イソシアネート化合物(B)と、
セルロースエステル(C)とを含む粘着剤を製造した。
実施例1〜23で得られた粘着剤はいずれも、厚膜塗工性が良好であった。実施例1〜23で得られた第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm)はいずれも、粘着力(低剥離速度、高剥離速度)、基材密着性、および耐湿熱性(温湿度条件1、2)の評価結果が良好であった。実施例1〜23で得られた第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm)はいずれも、耐湿熱性(温湿度条件1、2)および被着体視認性の評価結果が良好であった。
比較例1では、セルロースエステル(C)を含まない粘着剤を製造した。比較例1で得られた第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm)は、粘着力(高剥離速度)の評価結果があまり良くなく、基材密着性の評価結果が不良であった。比較例1で得られた第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm)は、耐湿熱性(温湿度条件1、2)および被着体視認性の評価結果が不良であった。
比較例2では、2官能ポリオールと2官能ポリイソシアネートとの反応生成物である比較用のポリウレタンポリオールを用いて粘着剤を製造した。比較例2で得られた第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm)は、粘着力(低剥離速度)の評価結果があまり良くなく、粘着力(高剥離速度)の評価結果が不良であった。比較例2で得られた第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm)は、耐湿熱性(温湿度条件1)があまり良くなく、耐湿熱性(温湿度条件2)および被着体視認性の評価結果が不良であった。
比較例3では、3官能ポリオールと2官能ポリイソシアネートとの反応生成物である比較用のポリウレタンポリオールを用いて粘着剤を製造した。比較例3で得られた第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm)は、基材密着性の評価結果が不良であった。比較例3で得られた第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm)は、耐湿熱性(温湿度条件2)の評価結果が不良であった。
比較例4では、3官能ポリオールと3官能ポリイソシアネートとの反応生成物である比較用のポリウレタンポリオールを用いて粘着剤を製造した。比較例4で得られた第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm)は、基材密着性の評価結果が不良であり、耐湿熱性(温湿度条件1、2)もあまり良くなかった。比較例4で得られた第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm)は、耐湿熱性(温湿度条件1、2)および被着体視認性の評価結果が不良であった。
比較例5、6では、ポリウレタンポリオールを用いず、3官能ポリオールと3官能ポリイソシアネートとを用いて、ワンショット法により粘着剤を製造した。比較例5、6で得られた第1の評価用粘着シート(粘着層の厚み:20μm)は、基材密着性の評価結果が不良であった。比較例5で得られた第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm)は、耐湿熱性(温湿度条件1)があまり良くなく、耐湿熱性(温湿度条件2)の評価結果が不良であり、被着体視認性の評価結果もあまり良くなかった。比較例6で得られた第2の評価用粘着シート(粘着層の厚み:50μm)は、耐湿熱性(温湿度条件2)および被着体視認性の評価結果が不良であった。
Figure 2018115298
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本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜設計変更が可能である。
10、20 粘着シート
11、21 基材シート
12、22A、22B 粘着層
13、23A、23B 剥離シート

Claims (7)

  1. 2官能ポリオール(x1)と3官能以上のポリオール(x2)とを含む複数種のポリオール(x)と、ポリイソシアネート(y)との反応生成物であるポリウレタンポリオール(A)と、
    多官能イソシアネート化合物(B)と、
    セルロースエステル(C)とを含む、粘着剤。
  2. セルロースエステル(C)が、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、およびセルロースアセテートプロピオネートからなる群より選ばれた1種以上のセルロースエステルである、請求項1に記載の粘着剤。
  3. ポリイソシアネート(y)が2官能イソシアネート化合物を含む、請求項1または2に記載の粘着剤。
  4. 2官能ポリオール(x1)が2官能ポリエーテルポリオールおよび2官能ポリエステルポリオールからなる群より選ばれた1種以上のポリオールであり、3官能以上のポリオール(x2)が3官能ポリエーテルポリオールである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の粘着剤。
  5. 複数種のポリオール(x)の合計量100質量部に対して、2官能ポリオール(x1)の量が5〜90質量部であり、3官能以上のポリオール(x2)の量が95〜10質量部である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の粘着剤。
  6. ポリウレタンポリオール(A)100質量部に対して、セルロースエステル(C)の量が1〜30質量部である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の粘着剤。
  7. 基材シートと、請求項1〜6のいずれか1項に記載の粘着剤の硬化物からなる粘着層とを含む、粘着シート。
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