JP2019048975A - アクリル粘着剤及び粘着テープ - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明を詳述する。
上記アクリル共重合体は、フッ素含有モノマーに由来する構成単位と、炭素数6以上のアルキル基をエステル末端に有するモノマーに由来する構成単位とを含有する。上記アクリル共重合体にこれらの構成単位を含有させることにより、アクリル粘着剤のアルコール耐性を高めることができ、消毒液、洗浄液、アルコール飲料等がアクリル粘着剤に付着した場合であってもアクリル粘着剤の粘着力を維持することができる。
なお、本明細書において(メタ)アクリレートとは、アクリレートであってもメタクリレートであってもよいこと意味する。上記アクリル共重合体のガラス転移点を下げて粘着力を調整しやすいという観点からは、アクリレートが好ましい。
上記アクリル共重合体に炭素数2以下のアルキル基をエステル末端に有するモノマーに由来する構成単位を含有させることにより、ポリマー間の絡み合いが増加して、アクリル粘着剤の密着性及び凝集力が向上する。これにより、アクリル粘着剤が剥離しにくくなり、アルコール耐性が向上する。更に、上記アクリル共重合体に炭素数2以下のアルキル基をエステル末端に有するモノマーに由来する構成単位を含有させることにより、アクリル粘着剤のオレイン酸に対する耐性を高めることもできる。これにより、アクリル粘着剤は、オレイン酸を主成分とする皮脂に対して耐性が高くなり、アルコール耐性に加えて、人の手が頻繁に触れる部分に用いられても剥離しにくくなる性能を両立しやすくなる。
上記アクリル共重合体に極性官能基を有するモノマーに由来する構成単位を含有させることにより、アクリル粘着剤の凝集力を高め、粘着力を高めることができる。
上記水酸基を有するモノマーとして、例えば、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。上記カルボキシル基を有するモノマーとして、例えば、(メタ)アクリル酸が挙げられる。上記エポキシ基を有するモノマーとして、例えば、グリシジル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの極性官能基を有するモノマーは単独で用いてもよく、複数を併用してもよい。
なお、重量平均分子量は、重合条件(例えば、重合開始剤の種類又は量、重合温度、モノマー濃度等)によって調整できる。
本発明のアクリル粘着剤に架橋剤を添加することにより、上記極性官能基を有するモノマーに由来する構成単位の極性官能基を架橋し、架橋構造を構築することができる。これにより、アクリル粘着剤のゲル分率及び膨潤率を調整しやすくなる。
上記架橋剤の含有量は特に限定されないが、上記アクリル共重合体100重量部に対する好ましい下限が0.001重量部、好ましい上限が20重量部であり、より好ましい下限が0.005重量部、より好ましい上限が10重量部であり、更に好ましい下限が0.01重量部、更に好ましい上限が5重量部である。
本発明のアクリル粘着剤にシランカップリング剤を添加することにより、アクリル粘着剤と被着体との界面の接着強度を高めることができる。
なお、ゲル分率は、例えば、架橋剤の含有量、上記アクリル共重合体への架橋基モノマーの導入量等の変更によって調整できる。
なお、本明細書における「ゲル分率」とは、下記式(1)のように酢酸エチルに浸漬する前のアクリル粘着剤を含有する粘着剤層を有する粘着テープの重量に対する、酢酸エチルに浸漬し、乾燥した後のアクリル粘着剤を含有する粘着剤層を有する粘着テープの重量の割合を百分率で表した値である。
ゲル分率(重量%)=100×(W2−W0)/(W1−W0) (1)
(W0:基材の重量、W1:酢酸エチル浸漬前のアクリル粘着剤を含有する粘着剤層を有する粘着テープの重量、W2:酢酸エチル浸漬、乾燥後のアクリル粘着剤を含有する粘着剤層を有する粘着テープの重量)
本発明で規定するアクリル共重合体の重量平均分子量及びアクリル粘着剤のゲル分率の範囲(図1中、網掛け部分)は、実施例1〜22及び比較例1〜5、9において測定したアルコールへの浸漬後のアクリル粘着剤の粘着力から導かれたものである。即ち、本発明者らは、アクリル共重合体の重量平均分子量及びアクリル粘着剤のゲル分率が特定範囲内(図1中、網掛け部分)にあるアクリル粘着剤(実施例1〜22)であれば、アルコールへの浸漬後の粘着力が充分に高くなることを見出した(0.2N/mm以上)。なお、図1においては、アルコールへの浸漬後の粘着力が0.4N/mm以上であったアクリル粘着剤を菱形、0.3N/mm以上、0.4N/mm未満であったアクリル粘着剤を四角、0.2N/mm以上、0.3N/mm未満であったアクリル粘着剤を三角、0.2N/mm未満であったアクリル粘着剤を×印でプロットしている。
より詳細には、上記アクリル粘着剤のゲル分率の範囲は、上記アクリル共重合体の重量平均分子量の範囲に応じてそれぞれ好適な範囲がある。
上記アクリル共重合体の重量平均分子量が30万以上55万以下である場合は、上記ゲル分率の好ましい下限は30%、より好ましい下限は40%である。このように分子量が比較的小さい場合は、ゲル分率を比較的高い範囲に調整することで、凝集破壊に要するエネルギーを大きくすることができ、アルコールへの浸漬後の粘着力を高めることができる。
上記アクリル共重合体の重量平均分子量が110万以上150万以下である場合は、上記ゲル分率の好ましい上限は30%、より好ましい上限は20%である。このように分子量が比較的大きい場合は、ゲル分率を比較的低い範囲に調整することで、界面で剥離してしまうことを防止することができ、アルコールへの浸漬後の粘着力を高めることができる。
なお、23℃における貯蔵弾性率G’は、例えば、アクリル粘着剤を折り重ねて厚さ1mmのシート状のサンプルを作製し、動的粘弾性測定装置(例えば、アイティー計測制御社製のDVA−200)を用いて、上記サンプルを周波数10Hz、昇温速度5℃/分にて測定することで得られる。
Y≦0.0001X+9.84 (2−1)
上記式(2−1)を満たすことにより、アクリル粘着剤と被着体との界面の接着強度が高くなり、アクリル粘着剤のアルコール耐性が向上する。
なお、本発明者らは、上記式(2−1)を満たさない場合にはアクリル粘着剤の剥離モードが変化し、剥離力が加わった際には界面剥離することを見出した。一方、上記式(2−1)を満たす場合にはアクリル粘着剤と被着体との界面の接着強度が高くなり、剥離力が加わった際のアクリル粘着剤の剥離モードは凝集破壊となる。上記式(2−1)を満たし剥離モードが凝集破壊になることで、界面剥離を防いで、アクリル粘着剤のバルクの凝集力を発揮させることができ、ピール値(引きはがし粘着力)を高めることができる。
なお、アクリル粘着剤の剥離モードは、例えば、ピール試験後の被着体を目視で観察し、糊残りの有無を確認することにより判断することができる。より具体的には、目視で確認できるレベルの糊残りがある場合を凝集破壊と判断することができる。
Y≦0.0001X+2.90 (2−2)
本発明における式(2−1)(図2中、実線)は、実施例1〜22において測定したアルコールへの浸漬後のアクリル粘着剤の粘着力から導かれたものである。即ち、本発明者らは、23℃における貯蔵弾性率G’(X(Pa))及びゲル分率(Y(重量%))が特定の関係(式(2−1))を満たすアクリル粘着剤であれば、アルコールへの浸漬後の粘着力が更に高くなることを見出した。この場合、剥離力が加わった際のアクリル粘着剤の剥離モードは凝集破壊となる。なお、図2においては、アルコールへの浸漬後の粘着力が0.4N/mm以上であったアクリル粘着剤を菱形、0.3N/mm以上、0.4N/mm未満であったアクリル粘着剤を四角、0.2N/mm以上、0.3N/mm未満であったアクリル粘着剤を三角でプロットしている。
なお、上述のような式(2−1)、(2−2)を満たすためには、アクリル共重合体に用いるモノマーの種類の選択や量の増減によって調整することができる。より詳しくは、ホモポリマーのガラス転移点が相対的に高いモノマーを使用して貯蔵弾性率G’を高めたり、架橋性官能基の量を増加させることでグル分率を高めたりして調整することができる。
なお、本明細書における「膨潤率」とは、下記式(3)により表される値である。即ち、「膨潤率」とは、エタノール75重量%と水25重量%との混合液に浸漬する前のアクリル粘着剤を含有する粘着剤層を有する粘着テープの重量に対する、エタノール75重量%と水25重量%との混合液に浸漬し、乾燥した後のアクリル粘着剤を含有する粘着剤層を有する粘着テープの重量の割合を百分率で表した値である。混合液への粘着剤成分の溶出がある場合、膨潤率は100重量%を下回る。
膨潤率(重量%)=100×(W5−W3)/(W4−W3) (3)
(W3:基材の重量、W4:エタノール75重量%と水25重量%との混合液浸漬前のアクリル粘着剤を含有する粘着剤層を有する粘着テープの重量、W5:エタノール75重量%と水25重量%との混合液浸漬、乾燥後のアクリル粘着剤を含有する粘着剤層を有する粘着テープの重量)
上記粘着剤層の厚みは特に限定されないが、好ましい下限は5μm、好ましい上限は100μmである。上記粘着剤層の厚みが5μm以上であれば、粘着テープの粘着力が向上する。上記粘着剤層の厚みが100μm以下であれば、粘着テープの加工性が向上する。
また、上記基材として、光透過防止のために黒色印刷された基材、光反射性向上のために白色印刷された基材、金属蒸着された基材等も用いることができる。
まず、アクリル共重合体及び必要に応じて添加剤等に溶剤を加えてアクリル粘着剤aの溶液を作製して、このアクリル粘着剤aの溶液を基材の表面に塗布し、溶液中の溶剤を完全に乾燥除去して粘着剤層aを形成する。次に、形成された粘着剤層aの上に離型フィルムをその離型処理面が粘着剤層aに対向した状態に重ね合わせる。
次いで、上記離型フィルムとは別の離型フィルムを用意し、この離型フィルムの離型処理面にアクリル粘着剤bの溶液を塗布し、溶液中の溶剤を完全に乾燥除去することにより、離型フィルムの表面に粘着剤層bが形成された積層フィルムを作製する。得られた積層フィルムを粘着剤層aが形成された基材の裏面に、粘着剤層bが基材の裏面に対向した状態に重ね合わせて積層体を作製する。そして、上記積層体をゴムローラ等によって加圧することによって、基材の両面に粘着剤層を有し、かつ、粘着剤層の表面が離型フィルムで覆われた粘着テープを得ることができる。
(1)アクリル共重合体の製造
反応容器内に、重合溶媒として酢酸エチルを加え、窒素でバブリングした後、窒素を流入しながら反応容器を加熱して還流を開始した。続いて、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.1重量部を酢酸エチルで10倍希釈した重合開始剤溶液を反応容器内に投入した。続いて、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート(13F)50重量部、2−エチルヘキシルアクリレート(2EHA)28重量部、メチルアクリレート(MA)19重量部、アクリル酸(AAc)3重量部を2時間かけて滴下添加した。滴下終了後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.1重量部を酢酸エチルで10倍希釈した重合開始剤溶液を反応容器内に再度投入し、4時間重合反応を行い、アクリル共重合体含有溶液を得た。
得られたアクリル共重合体をテトラヒドロフラン(THF)によって50倍希釈して得られた希釈液をフィルター(材質:ポリテトラフルオロエチレン、ポア径:0.2μm)で濾過し、測定サンプルを調製した。この測定サンプルをゲルパーミエーションクロマトグラフ(Waters社製、2690 Separations Model)に供給して、サンプル流量1mL/分、カラム温度40℃の条件でGPC測定を行い、アクリル共重合体のポリスチレン換算分子量を測定して、重量平均分子量(Mw)を求めた。カラムとしてはGPC LF−804(昭和電工社製)を用い、検出器としては示差屈折計を用いた。
得られたアクリル共重合体含有溶液に、アクリル共重合体100重量部に対して、架橋剤としてコロネートL(日本ポリウレタン工業社製)を5重量部(固体成分比率)加え、粘着剤溶液を調製した。この粘着剤溶液を厚み75μmの離型処理したPETフィルム上に、乾燥後の粘着剤層の厚みが35μmとなるように塗工した後、110℃で5分間乾燥させて粘着剤層を形成させた。この粘着剤層を、基材となる厚み50μmのコロナ処理したPETフィルムに転着させ、40℃で48時間養生し、両面粘着テープを得た。
得られた両面粘着テープを20mm×40mmの平面長方形状に裁断して試験片を作製し、重量を測定した。試験片を酢酸エチル中に23℃にて24時間浸漬した後、試験片を酢酸エチルから取り出して、110℃の条件下で1時間乾燥させた。乾燥後の試験片の重量を測定し、下記式(1)を用いてゲル分率を算出した。
ゲル分率(重量%)=100×(W2−W0)/(W1−W0) (1)
(W0:基材の重量、W1:酢酸エチル浸漬前の試験片の重量、W2:酢酸エチル浸漬、乾燥後の試験片の重量)
得られた両面粘着テープと同じ組成の粘着剤を折り重ねて厚さ1mmのシート状のサンプルを作製し、動的粘弾性測定装置(アイティー計測制御社製のDVA−200)を用いて、上記サンプルを周波数10Hz、昇温速度5℃/分にて測定することにより23℃における貯蔵弾性率G’を得た。
得られた23℃における貯蔵弾性率G’をX(Pa)、上記で得られたゲル分率をY(重量%)としたとき、下記式(2−1)を満たすか否かを判定した。
Y≦0.0001X+9.84 (2−1)
重合条件並びに使用するモノマー及び添加剤の種類及び量を、表1〜3に記載のように変更したこと以外は実施例1と同様にして、両面粘着テープを得た。なお、表1〜3中のCHMAとはシクロヘキシルメタクリレートであり、INAとはイソノニルアクリレートであり、BAとはブチルアクリレートである。
実施例及び比較例で得られた両面粘着テープについて、下記の評価を行った。結果を表1〜3に示した。
(1)180°引きはがし粘着力(180°ピール試験)
得られた両面粘着テープを5mm幅の短冊状に裁断して試験片を作製し、片面の離型フィルムを剥離除去して粘着剤層を露出させた。この試験片をステンレス板に、その粘着剤層がステンレス板に対向した状態となるように載せた後、試験片上に300mm/分の速度で2kgのゴムローラを一往復させることにより、試験片とステンレス板とを貼り合わせ、その後、23℃で24時間静置して試験サンプルを作製した。
JIS Z0237に準じて、剥離速度300mm/分で180°方向の引張試験を行い、180°引きはがし粘着力(N/mm)(エタノール/水溶液浸漬前)を測定した。なお、180°引きはがし粘着力が機器の測定限界値未満であった場合は0とした。
その後、試験サンプルをエタノール75重量%と水25重量%との混合液(アルコール)のバスに60℃、湿度90%の条件で24時間浸漬し、取り出した後、付着した液体を軽くふき取り、24時間静置した。その後、180°引きはがし粘着力(N/mm)(エタノール/水溶液浸漬前)と同様にして180°引きはがし粘着力(N/mm)を測定した。アルコールへの浸漬後の粘着力が0.4N/mm以上であった場合を◎、0.3N/mm以上、0.4N/mm未満であった場合を〇、0.2N/mm以上、0.3N/mm未満であった場合を△、0.2N/mm未満であった場合を×とした。
また、混合液(アルコール)のバスに浸漬した前後での残留粘着比率(混合液浸漬後の180°引きはがし粘着力/混合液浸漬前の180°引きはがし粘着力)を算出した。
Claims (5)
- アクリル共重合体を含有するアクリル粘着剤であって、
前記アクリル共重合体は、フッ素含有モノマーに由来する構成単位と、炭素数6以上のアルキル基をエステル末端に有するモノマーに由来する構成単位とを含有し、
前記アクリル共重合体における前記フッ素含有モノマーに由来する構成単位の含有量が30〜70重量%であり、
前記アクリル共重合体の重量平均分子量が30万〜150万であり、
前記アクリル粘着剤のゲル分率が5〜55重量%である
ことを特徴とするアクリル粘着剤。 - アクリル粘着剤の23℃における貯蔵弾性率G’をX(Pa)、ゲル分率をY(重量%)としたとき、下記式(2−1)を満たすことを特徴とする請求項1記載のアクリル粘着剤。
Y≦0.0001X+9.84 (2−1) - アクリル共重合体における炭素数6以上のアルキル基をエステル末端に有するモノマーに由来する構成単位の含有量が20〜50重量%であることを特徴とする請求項1又は2記載のアクリル粘着剤。
- 少なくとも一方の面に請求項1、2又は3記載のアクリル粘着剤を含有する粘着剤層を有することを特徴とする粘着テープ。
- 電子機器の部品を固定するために用いられることを特徴とする請求項4記載の粘着テープ。
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