JP2019206698A - 粘着剤組成物、粘着剤層及び粘着シート - Google Patents
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Abstract
Description
また、従来の接着剤は、長期にわたり水と接触、又は浸水する等の環境で用いられる場合、接着強度が低下するという課題があり耐水性の向上が求められている。
本発明の実施形態に係る粘着剤層は、本発明の実施形態に係る粘着剤組成物からなる。
また、本発明の実施形態に係る粘着シートは、本発明の実施形態に係る粘着剤層を備え、粘着剤層が基材上に形成されていることが好ましい。
ここで、本明細書において「粘着シート」という場合には、「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。
「粘着面」とは、粘着シートにおいて被着体に貼り付けられる側の面(貼付面)である。本発明の粘着シートは、片面のみが粘着面であってもよく、両面が粘着面であってもよい。
また、「未反応状態」とは、水による硬化反応を生じていない状態を表す。または、被着体と化学結合可能な官能基が残存している状態を表す。本発明においては、特に粘着剤層の粘着面側の表面付近の湿気硬化性成分が未反応状態であることが好ましい。
本実施形態の粘着シート10は、基材11と、粘着剤層12とを備え、粘着剤層12の基材11と反対側の面は、剥離ライナー13により剥離可能に被覆されていてもよい。
本実施形態の粘着シート10は、剥離ライナー13を剥離除去して、粘着剤層12を介して被着体に貼り付けられて使用される。すなわち、本実施形態における粘着剤層12においては、剥離ライナー13側の面が粘着面である。
本実施形態の粘着シート30は、第1の剥離ライナー33A、第1の粘着剤層32A、基材31、第2の粘着剤層32B、及び第2の剥離ライナー33Bをこの順で備えていてもよい。
本実施形態の粘着シート30は、第1の剥離ライナー33A及び第2の剥離ライナー33Bを剥離除去し、第1の粘着剤層32Aと第2の粘着剤層32Bとをそれぞれ異なる被着体に貼付して使用される。すなわち、本実施形態においては第1の粘着剤層32Aの第1の剥離ライナー33A側の面、及び、第2の粘着剤層32Bの第2の剥離ライナー33B側の面の両方が粘着面である。
すなわち、本実施形態の粘着シート40は、第1の剥離ライナー43A、粘着剤層42、及び第2の剥離ライナー43Bをこの順で備えていてもよい。
本実施形態の粘着シート40は、第1の剥離ライナー43A及び第2の剥離ライナー43Bを剥離除去し、粘着剤層42の一方の面と他方の面とをそれぞれ異なる被着体に貼付して使用される。すなわち、本実施形態においては粘着剤層42の第1の剥離ライナー43A側の面、及び、第2の剥離ライナー43B側の面がいずれも粘着面である。
本実施形態の粘着シート50は、基材51と、湿潤粘着剤層52と、湿潤粘着剤層52とは組成の異なる他の粘着剤層54を備え、湿潤粘着剤層52の基材51と反対側の面は、剥離ライナー53により剥離可能に被覆されていてもよい。
他の粘着剤層54は、湿潤粘着剤層52とは組成の異なる粘着剤層であり、湿潤粘着剤層52を構成する粘着剤組成物とは組成の異なる任意の粘着剤組成物からなる粘着剤層であってもよい。
本実施形態の粘着シート50は、剥離ライナー53を剥離除去して、湿潤粘着剤層52を介して被着体に貼り付けられて使用される。すなわち、本実施形態における湿潤粘着剤層52においては、剥離ライナー53側の面が粘着面である。
本実施形態の粘着シート50は、他の粘着剤層54を備えることにより、コンクリートのような粗面に対して追従可能な厚みのある粘着剤構成とすることができる。
また、本実施形態の粘着シート50は、粘着面が本実施形態にかかる湿潤粘着剤層52であるため、被着体の湿潤面に貼付されると、湿潤粘着剤層52中に含有されている未反応状態の湿気硬化性成分が、被着体の湿潤面から吸収された水分や、周囲の水分や湿気といった水と反応して湿気硬化することにより、被着体に対する接着力が向上する。その結果、被着体の湿潤面に貼付された際に、接着力が経時的に上昇し、高い接着力を発現することができる。
図5に示す本実施形態の粘着シート60は、第1の剥離ライナー63A、第1の湿潤粘着剤層62A、第1の他の粘着剤層64A、基材61、第2の他の粘着剤層64B、第2の湿潤粘着剤層62B、及び第2の剥離ライナー63Bをこの順で備えていてもよい。
粘着シート60においては、第1の湿潤粘着剤層62A及び第2の湿潤粘着剤層62Bが本発明の実施形態にかかる粘着剤層である。そして、第1の他の粘着剤層64Aおよび第2の他の粘着剤層64Bは、第1の湿潤粘着剤層62A及び第2の湿潤粘着剤層62Bとは組成の異なる他の粘着剤層であり、第1の湿潤粘着剤層62A及び第2の湿潤粘着剤層62Bを構成する粘着剤組成物とは組成の異なる任意の粘着剤組成物からなる粘着剤層であってもよい。
本実施形態の粘着シート60は、第1の剥離ライナー63A及び第2の剥離ライナー63Bを剥離除去し、第1の湿潤粘着剤層62Aと第2の湿潤粘着剤層62Bとをそれぞれ異なる被着体に貼付して使用される。すなわち、本実施形態においては第1の湿潤粘着剤層62Aの第1の剥離ライナー63A側の面、及び、第2の湿潤粘着剤層62Bの第2の剥離ライナー63B側の面の両方が粘着面である。
図6は、本発明の実施形態に係る粘着シートの概略断面図の一例である。
図6に示す本実施形態の粘着シート70は、第1の剥離ライナー73A、第1の他の粘着剤層74A、基材71、第2の他の粘着剤層74B、湿潤粘着剤層72、及び第2の剥離ライナー73Bをこの順で備えていてもよい。
粘着シート70においては、湿潤粘着剤層72が本発明の実施形態にかかる粘着剤層である。そして、第1の他の粘着剤層74Aおよび第2の他の粘着剤層74Bは、湿潤粘着剤層72とは組成の異なる他の粘着剤層であり、湿潤粘着剤層72を構成する粘着剤組成物とは組成の異なる任意の粘着剤組成物からなる粘着剤層であってもよい。
本実施形態の粘着シート70は、第1の剥離ライナー73A及び第2の剥離ライナー73Bを剥離除去し、第1の他の粘着剤層74Aと湿潤粘着剤層72とをそれぞれ異なる被着体に貼付して使用される。すなわち、本実施形態においては第1の他の粘着剤層74Aの第1の剥離ライナー73A側の面、及び、湿潤粘着剤層72の第2の剥離ライナー73B側の面の両方が粘着面である。
図7は、本発明の実施形態に係る粘着シートの概略断面図の一例である。
図7に示す本実施形態の粘着シート80は、第1の剥離ライナー83A、第1の湿潤粘着剤層82A、他の粘着剤層84、第2の湿潤粘着剤層82B、及び第2の剥離ライナー83Bをこの順で備えていてもよい。
粘着シート80においては、第1の湿潤粘着剤層82A及び第2の粘着剤層82Bが本発明の実施形態にかかる粘着剤層である。そして、他の粘着剤層84は、第1の湿潤粘着剤層82A及び第2の湿潤粘湿潤着剤層82Bとは組成の異なる他の粘着剤層であり、第1の湿潤粘着剤層82A及び第2の粘着剤層82Bを構成する粘着剤組成物とは組成の異なる任意の粘着剤組成物からなる粘着剤層であってもよい。
粘着シート80は、他の粘着剤層84の両方の面に本発明の実施形態にかかる粘着剤層(第1の湿潤粘着剤層82A及び第2の湿潤粘着剤層82B)を備えるが、第1の湿潤粘着剤層82Aを備えずに、他の粘着剤層84の一方の面に本発明の実施形態にかかる粘着剤層(第2の湿潤粘着剤層82B)を備える構成としてもよい。
なお、湿気硬化性成分が被着体と化学結合可能なものである場合、粘着剤組成物(粘着剤層)中に未反応状態で含有されている被着体と化学結合可能な湿気硬化性成分と、被着体表面との間の化学結合が進行することにより、被着体表面に対する接着力がさらに向上するため好ましい。
本実施形態における粘着剤組成物は、粘着剤層を形成した際の膨潤度が2.5以下である。上記膨潤度が2.5以下であれば、被着体の湿潤面に貼付された場合であっても水分や湿気との接触により粘着剤層が膨潤して接着力が低下することを防止ないし抑制できる。また、水中に保管しても粘着剤層の膨潤による形状の変化が少なく、耐水性に優れ、長期にわたり水と接触、又は浸水する等の環境での使用に適している。さらに、膨潤度が2,5以下であれば、接着後にわずかな剥離が生じて粘着剤層が膨潤したとしても、界面との接着力が強固であるために剥離力の低下を抑制できる。
上記膨潤度が2.5より大きいと、水分や湿気との接触により粘着剤層が膨潤して形状が変化し、接着力の低下や耐水性の低下、基材からのはみ出し等が生じる虞がある。さらに、膨潤度が2.5より大きいと、接着後に、わずかな剥離であっても粘着剤層が水と接すれば、粘着剤層の膨潤をきっかけとして粘着剤と被着体との界面への水の浸入が進み、剥離が進行するおそれがある。
膨潤度は、25℃の純水に24時間浸漬した後の粘着剤層の厚みと、浸漬する前の粘着剤層の厚みとの比より算出できる。例えば、厚み1mmの粘着剤層にアルミ箔20μmで裏打ちし、2cm角に切り出して作製した試料を25℃の純水に24時間浸し、浸漬前後の粘着剤層の厚みを測定し、下記の式により算出できる。なお、粘着剤層の厚みは試料の中心部5点を測定し、平均値を採用できる。また、粘着剤層の厚みは実施例に記載の方法により測定できる。
膨潤度=浸漬後の粘着剤層の厚み/浸漬前の粘着剤層の厚み
吸水率(質量%)=(カールフィッシャー測定水分量/測定前の試料全質量)×100
湿潤面に接着する観点では、該初期ヤング率は400kPa以下が好ましく、200kPa以下が好ましく、100kPa以下がより好ましい。該初期ヤング率が400kPa以下であれば、湿潤した被着体の凹凸の粗面によく追従できる。
また、吸水性ポリマーを含有する場合、吸水性ポリマーの過大な膨潤を抑制することができるという観点では、該粘着剤層のヤング率(硬化後)が10kPa以上であることが好ましく、12kPa以上であることがより好ましく、15kPa以上であることがさらに好ましい。また、該ヤング率(硬化後)は400kPa以下であることが好ましく、100kPa以下であることがより好ましい。該ヤング率(硬化)が400kPa以下であれば、基材との投錨破壊を抑制でき、基材の剥離によって露出する粘着剤層の膨潤による接着力低下を防止、抑制できる。
ベースポリマーに湿気硬化性成分と反応する官能基を有さないポリマーを用いることで、粘着シートを被着体に貼付する前の各段階における、ベースポリマーと湿気硬化性成分との反応を防止して、保存安定性に優れた粘着剤組成物、粘着剤層または粘着シートとすることができる。その結果、かかる粘着シートは被着体の湿潤面に対して良好に貼付でき、また良好な接着力を発現できる。
疎水性のポリマーを含有することにより粘着剤層が疎水性となり、粘着シート10が被着体の湿潤面に貼付された際に、粘着シートと被着体との接着の妨げとなる湿潤面の水分を弾き、被着体と粘着剤層の界面から水を排除する効果がある。それにより粘着剤層中に水分を取り込みにくくなるため粘着シートの被着体に対する初期接着力が良好となる。また、湿気硬化性成分と水との反応を遅らせることができる。
また、ゴム改質剤は優れた粘着性を粘着剤組成物に付与するために配合されていてもよく、例えば、パラフィン類、ワックス類、ナフテン類、アロマ類、アスファルト類、乾性油類(例えば、アマニ油など)、動植物油類、石油系オイル類(例えば、プロセスオイルなど)、ポリブテン、低分子量ポリエチレングリコール、フタル酸エステル類、リン酸エステル類、ステアリン酸またはそのエステル類、アルキルスルホン酸エステル類などが挙げられる。これらのゴム改質剤は、単独使用または2種以上併用することができる。好ましくは、石油系オイル類、ポリブテンが挙げられる。
本実施形態において、湿気硬化性成分と反応する官能基を有さないアクリル系ポリマーとするには、モノマー成分として、極性基含有単量体や多官能性単量体などの湿気硬化性成分と反応しうる官能基を有する単量体を用いないことが好ましい。
また、ベースポリマー全体(100質量%)に対する、湿気硬化性成分と反応する官能基を有さないポリマーの含有量は、100質量%であってもよいが、他のポリマーを含有させる場合には、80質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましい。また、湿気硬化性成分と反応する官能基を有さないポリマーの含有量は、上述した効果を良好に発揮するためには、25質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。
また、ベースポリマーに含有される、水との反応により湿気硬化性成分と反応可能な官能基となる官能基を有するポリマーは、水との反応前には湿気硬化性成分との間で反応しないため、粘着シートを湿潤面に貼付するまでの湿気硬化性成分の保存安定性が確保される。ここで、湿気硬化性成分の保存安定性を確保するとの観点からは、湿気硬化性成分と反応しない無極性ポリマーを用いることも考えられるが、無極性ポリマーは湿気硬化性成分と反応しないことから、粘着剤層全体としての強度が低くなる。
水との反応により湿気硬化性成分と反応可能な官能基となる官能基を有するポリマーとしては、例えば、無水マレイン酸またはアミンで変性されたポリマー、水との反応によりヒドロキシル基となる置換基で変性されたポリマー等が挙げられ、中でも、湿気硬化剤の保存安定性の観点からは、無水マレイン酸で変性されたポリマー(無水マレイン酸変性ポリマー)が好ましい。例えば、無水マレイン酸で変性されたポリマーの無水マレイン酸基は、水との反応により開環してカルボキシル基となる。そのカルボキシル基を有するポリマーと湿気硬化性成分とは架橋反応しうる。
まず、作製直後の粘着シート(粘着剤層)のATR法による赤外分光測定から得られるイソシアネート基由来の2275cm−1における吸光度とベースポリマーのメチレン基由来の1462cm−1における吸光度の比を算出する。ここで、吸光度比とは、上記メチレン基由来の吸光度に対する上記イソシアネート基由来の吸光度の比(イソシアネート基由来の吸光度/メチレン基由来の吸光度)である。また、25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後の粘着シート(粘着剤層)のATR法による赤外分光測定から得られる吸光度比を同様にして算出し、これらの変化率から、湿気硬化性成分(イソシアネート化合物)の維持率を算出することができる。具体的には、以下の関係式から算出される。
湿気硬化性成分(イソシアネート化合物)の維持率(%)={(25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後の粘着シートの吸光度比)/(作製直後の粘着シートの吸光度比)}×100
まず、作製直後の粘着シート(粘着剤層)のGC/MSから得られるアルコール量と、25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後の粘着シート(粘着剤層)のGC/MSから得られるアルコール量とを定量し、これらの変化率から湿気硬化性成分(アルコキシシリル基)の維持率を算出することができる。具体的には、以下の関係式から算出される。
湿気硬化性成分(アルコキシシリル基)の維持率(%)=〔(25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後の粘着シート(粘着剤層)のGC/MSから得られるアルコール量)/(作製直後の粘着シート(粘着剤層)のGC/MSから得られるアルコール量)〕×100
かかる硬化性を満足し得るイソシアネート化合物としては、脂肪族イソシアネートが挙げられる。
吸水性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリル酸類、水溶性セルロース類、ポリビニルアルコール類、ポリエチレンオキサイド類、デンプン類、アルギン酸類、キチン類、ポリスルホン酸類、ポリヒドロキシメタクリレート類、ポリビニルピロリドン類、ポリアクリルアミド類、ポリエチレンイミン類、ポリアリルアミン類、ポリビニルアミン類、無水マレイン酸変性ポリマー類、及びこれらを構成するモノマーの共重合体等が挙げられる。なお、吸水性ポリマーは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
スレート板を水道水に浸漬し、超音波脱気装置(ヤマト科学株式会社製のBRANSON3510)で30分間処理し、24時間静置して水中から取り出し、湿潤スレート板を作製する。
得られた湿潤スレート板の表面について、フーリエ変換型赤外分光法((Varian社製の3100 FT−IRを使用し、ATR法により測定)による炭酸カルシウム由来のピーク(1410cm−1)における吸光度と水の水酸基由来のピーク(3350cm−1)における吸光度の比(水の吸光度比)を算出する。水の吸光度比とは、上記炭酸カルシウム由来の吸光度に対する上記水酸基由来の吸光度の比(炭酸カルシウム由来の吸光度/水酸基由来の吸光度)である。
得られた剥離界面の水の吸光度比が、湿潤スレート板の表面における水の吸光度比よりも小さい場合、本実施形態の粘着剤組成物からなる粘着剤層が、湿潤面から水分を吸収したことを示す。
充填剤としては、例えば、タルク、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、炭酸カルシウム、カーボン、シリカ、クレー、マイカ、硫酸バリウム、ウィスカー、水酸化マグネシウム等の無機充填剤が挙げられる。
充填剤の含有量は、粗面接着性の観点からは、ベースポリマー100質量部に対して、500質量部以下であることが好ましく、300質量部以下であることがより好ましい。
本実施形態の粘着剤層は、上記の粘着剤組成物を用いて形成される。形成方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法を採用することができるが、下記の粘着シートの製造方法に準じて行うことができる。なお、粘着剤層中における各成分量の好ましい範囲は、粘着剤組成物中の溶媒を除いた各成分量の好ましい範囲と同様である。
乾燥温度は、例えば、50〜150℃とすることができる。
粘着剤層は圧延や押出などの無溶剤塗工法を用いて形成してもよい。この場合、粘着剤組成物は加熱し混練して混練物として得ることができる。混練には、例えば、ニーダー、バンバリーミキサー、ミキシングロールなどのバッチ式混練機や、2軸混練機などの連続混練機などが用いられる。混練における加熱温度は、例えば、80〜180℃とすることができる。
上記により得られた粘着剤組成物を、例えば、押出機、カレンダーロール、プレス機(熱プレス機)などの成形装置により、加熱して、粘着剤層12をシート状に形成できる。
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。
本実施形態の粘着シートは、上記粘着剤層をシート状基材(支持体)の片面又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。
また、本実施形態の粘着シートは、上記粘着剤層とは組成の異なる他の粘着剤層を備えていてもよい。
本実施形態の粘着シートは、シート状基材(支持体)の片面又は両面に他の粘着剤層を備え、他の粘着剤層上に本発明の実施形態にかかる粘着剤層(湿潤粘着剤層)を有する形態の基材付き粘着シートであってもよい。
また、シート状基材(支持体)の両面に他の粘着剤層を備え、一方の他の粘着剤層上に湿潤粘着剤層を有する形態の基材付き粘着シートであってもよい。
他の粘着剤層の片面又は両面に湿潤粘着剤層を有する形態の、基材レスの粘着シートであってもよい。
他の粘着剤層は、上述した本発明の実施形態にかかる粘着剤層とは組成の異なる粘着剤層であり、本発明の実施形態にかかる粘着剤組成物とは組成の異なる粘着剤組成物により形成された粘着剤からなる。該粘着剤としては、特に限定はなく公知の粘着剤を用いることが可能である。例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤、フッ素系粘着剤、エポキシ系粘着剤などが挙げられる。中でも、接着性の点から、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、又はポリエステル系粘着剤が好ましく、アクリル系粘着剤又はゴム系粘着剤が好ましい。なお、粘着剤は、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
基材を形成する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン系フィルム;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系フィルム;ポリ塩化ビニル等のプラスチックフィルム;クラフト紙、和紙等の紙類;綿布、スフ布等の布類;ポリエステル不織布、ビニロン布織布等の布織布類;金属箔が挙げられる。また、基材の厚みは特に限定されない。
本実施形態の粘着シートにおいては、使用時まで本発明の実施形態にかかる粘着剤層及び他の粘着剤層が剥離ライナー(セパレータ、剥離フィルム)により保護されていてもよい。また、剥離ライナーによる保護は、本発明の実施形態にかかる粘着剤層中の未反応状態の湿気硬化性成分の未反応状態を維持するためにも有用である。
剥離処理層を有する基材としては、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表面処理されたプラスチックフィルムや紙等が挙げられる。
フッ素系ポリマーからなる低接着性基材のフッ素系ポリマーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、クロロフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体等が挙げられる。
無極性ポリマーからなる低接着性基材の無極性ポリマーとしては、例えば、オレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど)等が挙げられる。なお、剥離ライナーは公知乃至慣用の方法により形成することができる。また、剥離ライナーの厚さ等も特に制限されない。
本実施形態の粘着剤組成物、粘着剤層並びに粘着シート(粘着剤組成物等)は、粘着剤組成物等の中の未反応状態の湿気硬化性成分の未反応状態を保持するために、周囲の水(水分や湿気)の影響を低減ないし遮断しておくことが好ましい。例えば、本実施形態の粘着シートは、適宜な包装体で包装されていてもよい。包装体の材料としては、アルミニウム製の防湿袋等が例示されるが、これに限定されるものではない。また、包装体内部の雰囲気は、空気であってもよいが、窒素やアルゴン等の不活性ガス等で置換されていてもよい。また、包装体内部にはシリカゲル等の乾燥剤を同梱してもよい。
本実施形態の粘着シートが貼付される被着体としては、特に限定されないが、粘着剤組成物(粘着剤層)中の未反応状態の湿気硬化性成分と化学結合しうるものが好ましい。
被着体としては、例えば、コンクリート、モルタル、アスファルト、金属、木材、タイル、プラスチック材(例えば、塗膜面や浴室の内壁等の建築外装材および内装材、船舶やブイ等の水中及び水面構造物、水槽や浴槽、スポーツ用具等)、織布や不織布等の布、紙、電解質膜、分離膜、フィルタなどの多孔質体等が挙げられる。また、被着体は生物であってもよく、生物の外部(例えば、皮膚や外殻、鱗等)や生物の内部(例えば、歯や骨等)であってもよい。
(ベースポリマー(SIS)中の湿気硬化性成分維持率の測定)
ベースポリマーSIS(クインタック3520)100質量部に対し、表1に記載のイソシアネート5質量部を添加して作製した試料に対して、赤外分光測定(Varian社製の3100 FT−IRを使用し、ATR法により測定)から得られるイソシアネート基由来の2275cm−1における吸光度とベースポリマーのメチレン基由来の1462cm−1における吸光度の比を算出した。ここで、吸光度比とは、上記メチレン基由来の吸光度に対する上記イソシアネート基由来の吸光度の比(イソシアネート基由来の吸光度/メチレン基由来の吸光度)である。
次に、上記測定後の各試料を25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後、上記と同様に吸光度比を算出した。
これらの変化率から、ベースポリマー中の湿気硬化性成分(イソシアネート化合物)の維持率を算出した。具体的には、以下の関係式から算出した。
ベースポリマー中の湿気硬化性成分(イソシアネート化合物)維持率(%)={(25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後の試料の吸光度比)/(作製直後の試料の吸光度比)}×100
結果を表1に示す。
JIS K−5400に基づき指触乾燥試験を行った。イソシアネート原液をアルミホイルシャーレにたらし、20℃/60%RH環境下で6時間後に塗面の中央に指先を軽く触れてみて、指先が試料で汚れない状態を「硬化」、指先が試料で汚れる状態を「未硬化」とした。
JIS K−5400に基づき硬化乾燥試験を行った。イソシアネート原液をアルミホイルシャーレにたらし、20℃/60%RH環境下で24時間後に塗面の中央を指先で急速に繰り返しこすってみて、塗面にすりあとがつかない状態を「硬化」、指先が試料で汚れる状態を「未硬化」とした。
ベースポリマーとしての高分子量のポリイソブチレン重合体(BASF社製のオパノールN80)50質量部と低分子量のポリイソブチレン重合体(JXTGエネルギー株式会社製テトラックス5T)50質量部をラボニーダーミル(株式会社トーシン製 TDR300-3型)を用いて、混練温度140度、回転数40rpmにてマスターバッチを作製した。次に、マスターバッチ100質量部に対し、液状ポリブテン(JXTGエネルギー株式会社製HV−300)100質量部、湿気硬化性成分としてのヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)(BASF社製のバソナットHA2000)16質量部、粘着付与剤としての石油系樹脂(JXTGエネルギー株式会社、T−Rez RB100)100質量部、充填剤としての重質炭酸カルシウム(丸尾カルシウム株式会社製)100質量部を配合して、粘着剤組成物1を作製した。
ベースポリマーとしての高分子量のポリイソブチレン重合体(BASF社製のオパノールN80)75質量部と低分子量のポリイソブチレン重合体(JXTGエネルギー株式会社製テトラックス5T)25質量部をラボニーダーミル(株式会社トーシン製 TDR300−3型)を用いて、混練温度140度、回転数40rpmにてマスターバッチを作製した。次に、マスターバッチ100質量部に対し、液状ポリブテン(JXTGエネルギー株式会社製HV−300)100質量部、湿気硬化性成分としてのヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)(BASF社製のバソナットHA2000)34質量部、粘着付与剤としての石油系樹脂(JXTGエネルギー株式会社、T−Rez RB100)100質量部、充填剤としての重質炭酸カルシウム(丸尾カルシウム株式会社製)200質量部、着色剤としてのカーボンブラック(東海カーボン株式会社製シースト3H)3質量部を配合して粘着剤組成物2を作製し、実施例1と同様にして粘着シートを作製した。
ベースポリマーとしての高分子量のポリイソブチレン重合体(BASF社製のオパノールN80)50質量部と低分子量のポリイソブチレン重合体(JXTGエネルギー株式会社製テトラックス5T)50質量部、液状ポリブテン(JXTGエネルギー株式会社製HV−300)100質量部を溶媒としてのトルエンに溶解させた後、この溶液に、湿気硬化性成分としてのヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)(BASF社製のバソナットHA2000)16質量部、粘着付与剤としての石油系樹脂(JXTGエネルギー株式会社、T−Rez RB100)100質量部、充填剤としての重質炭酸カルシウム(丸尾カルシウム株式会社製)100質量部、吸水性材料としてイソブチレン・無水マレイン酸共重合体(クラレトレーディング株式会社製KIゲル)16質量部を配合して、粘着剤組成物3を作製した。
ベースポリマーとしてのアクリルポリマー(BA100)100質量部を溶媒としての酢酸エチルに溶解させた後、この溶液に、湿気硬化性成分としてのヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)(BASF社製のバソナットHA2000)15質量部、粘着付与剤としての液状完全水添ロジンメチルエステル樹脂(丸善石油化学株式会社製のM−HDR)100質量部、吸水性材料としてイソブチレン・無水マレイン酸共重合体(クラレトレーディング株式会社製KIゲル)10質量部を配合して、粘着剤組成物4を作製し、実施例3と同様にして粘着シートを作製した。
ベースポリマーとしてのアクリル系熱可塑性エラストマー(株式会社クラレ製 クラリティLA3320)75質量部と(株式会社クラレ製 クラリティLA1140)25質量部を溶媒としての酢酸エチルに溶解させた後、この溶液に、湿気硬化性成分としてのヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)(BASF社製のバソナットHA2000)22質量部、粘着付与剤としての液状完全水添ロジンメチルエステル樹脂(丸善石油化学株式会社製のM−HDR)20質量部及びテルペンフェノール樹脂(ヤスハラケミカル株式会社製 YSポリスターS145)50質量部を配合して、粘着剤組成物5を作製した。
ベースポリマーとしての高分子量のポリイソブチレン重合体(BASF社製のオパノールN80)75質量部と低分子量のポリイソブチレン重合体(JXTGエネルギー株式会社製テトラックス5T)25質量部をラボニーダーミル(株式会社トーシン製 TDR300−3型)を用いて、混練温度140度、回転数40rpmにてマスターバッチを作製した。次に、マスターバッチ100質量部に対し、液状ポリブテン(JXTGエネルギー株式会社製HV−300)100質量部、湿気硬化性成分としてのヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)(BASF社製のバソナットHA2000)34質量部、粘着付与剤としての石油系樹脂(JXTGエネルギー株式会社、T−Rez RB100)100質量部を配合して粘着剤組成物6を作製した。
ベースポリマーとしての高分子量のポリイソブチレン重合体(BASF社製のオパノールN80)90質量部と低分子量のポリイソブチレン重合体(JXTGエネルギー株式会社製テトラックス5T)10質量部をラボニーダーミル(株式会社トーシン製 TDR300−3型)を用いて、混練温度140度、回転数40rpmにてマスターバッチを作製した。次に、マスターバッチ100質量部に対し、液状ポリブテン(JXTGエネルギー株式会社製HV−300)100質量部、湿気硬化性成分としてのヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)(BASF社製のバソナットHA2000)34質量部、粘着付与剤としての石油系樹脂(JXTGエネルギー株式会社、T−Rez RB100)100質量部を配合して粘着剤組成物7を作製した。
ベースポリマーとしての高分子量のポリイソブチレン重合体(BASF社製のオパノールN80)25質量部と低分子量のポリイソブチレン重合体(JXTGエネルギー株式会社製テトラックス5T)75質量部をラボニーダーミル(株式会社トーシン製 TDR300−3型)を用いて、混練温度140度、回転数40rpmにてマスターバッチを作製した。次に、マスターバッチ100質量部に対し、液状ポリブテン(JXTGエネルギー株式会社製HV−300)100質量部、湿気硬化性成分としての湿気硬化性シリル基含有オレフィン樹脂(エボニック・デグサ株式会社製 Vestplast206)60質量部、粘着付与剤としての石油系樹脂(JXTGエネルギー株式会社、T−Rez RB100)100質量部、充填剤としての重質炭酸カルシウム(丸尾カルシウム株式会社製)200質量部、触媒としての酸化亜鉛(富士フィルム和光純薬株式会社製)3質量部を配合して粘着剤組成物8を作製し、実施例1と同様にして粘着シートを作製した。
ベースポリマーとしての高分子量のポリイソブチレン重合体(BASF社製のオパノールN80)25質量部と低分子量のポリイソブチレン重合体(JXTGエネルギー株式会社製テトラックス5T)75質量部をラボニーダーミル(株式会社トーシン製 TDR300−3型)を用いて、混練温度140度、回転数40rpmにてマスターバッチを作製した。次に、マスターバッチ100質量部に対し、液状ポリブテン(JXTGエネルギー株式会社製HV−300)100質量部、湿気硬化性成分としての湿気硬化性シリル基含有オレフィン樹脂(エボニック・デグサ株式会社製 Vestplast206)60質量部、粘着付与剤としての石油系樹脂(JXTGエネルギー株式会社、T−Rez RB100)100質量部を配合して粘着剤組成物9を作製した。
ベースポリマーとしての高分子量のポリイソブチレン重合体(BASF社製のオパノールN80)75質量部と低分子量のポリイソブチレン重合体(JXTGエネルギー株式会社製テトラックス5T)25質量部をラボニーダーミル(株式会社トーシン製 TDR300−3型)を用いて、混練温度140度、回転数40rpmにてマスターバッチを作製した。次に、マスターバッチ100質量部に対し、液状ポリブテン(JXTGエネルギー株式会社製HV−300)100質量部、湿気硬化性成分としてのシリル末端ポリエーテル樹脂(株式会社カネカ製 サイリルSAT350)5質量部、粘着付与剤としての石油系樹脂(JXTGエネルギー株式会社、T−Rez RB100)100質量部、触媒としてのジブチルスズアセテート(東京化成工業株式会社製)を0.025質量部配合して粘着剤組成物10を作製し、実施例9と同様にして粘着シートを作製した。
吸水性材料としてイソブチレン・無水マレイン酸共重合体(クラレトレーディング株式会社製KIゲル)20質量部をさらに加えた以外は実施例1の粘着剤組成物1と同様にして、比較例1の粘着剤組成物を作製し、実施例1と同様にして粘着シートを作製した。
実施例3の各成分を表2に記載された配合になるように変更した以外は実施例3と同様にして、比較例2の粘着剤組成物を作製し、実施例3と同様にして粘着シートを作製した。
基材としてのPETフィルムではなく、剥離ライナー(PETフィルム(商品名「MRE(厚み38μm)、とした以外は、上記と同様にして両面が剥離ライナーに貼りあわされた粘着シート(粘着剤層)から、幅10mm、長さ10mmになるように切断し、片側の剥離ライナー(PETフィルム(商品名「MRE(厚み38μm)」、東レ株式会社製)を剥がし、試料とした。作製した試料を25℃/50%RH環境に24時間保管し、カールフィッシャー水分気化−電量滴定法(JIS K 0113:2005)により吸水率を測定した。測定には平沼産業株式会社製の平沼微量水分測定装置AQ−2100を用い、200℃、30分間の加熱気化により生じた水分量を測定し、加熱前の試料質量に対する割合を吸水率(水浸漬前)として算出した。
また、上記と同様に作成した試料を20℃の純水に24時間浸漬した後、上記と同様にして吸水率(水浸漬後)を算出した。
吸水率(質量%)=(カールフィッシャー測定水分量/測定前の試料全質量)×100
(イソシアネート化合物)
まず、作製直後の各例の粘着シートから剥離ライナーを剥離除去し、粘着剤層の粘着面側に対して、赤外分光測定(Varian社製の3100 FT−IRを使用し、ATR法により測定)から得られるイソシアネート基由来の2275cm−1における吸光度とベースポリマーのメチレン基由来の1462cm−1における吸光度の比を算出した。
次に25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後の粘着シートに対して、上記と同様に吸光度比を算出した。
これらの変化率から、粘着剤組成物中の湿気硬化性成分(イソシアネート化合物)の維持率を算出した。具体的には、以下の関係式から算出した。
粘着剤組成物中の湿気硬化性成分(イソシアネート化合物)維持率(%)={(25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後の試料の吸光度比)/(作製直後の試料の吸光度比)}×100
結果を表2に示す。
上記の実施例8〜10で作製した粘着シート(粘着剤層)20mgをGerstel社製の加熱装置(TDS)を用いて加熱し、発生したガスを液体窒素によりコールドトラップして試料とし、アルコキシシリル基の加熱分解により生成したアルコール量をAgilent Technologies,社製 6890plus/5973Nを使用してガスクロマトグラフ質量分析(GC/MS)で定量した。
次に上記実施例8〜10で作製した粘着シート(粘着剤層)を25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後、上記と同様に試料を作製し、アルコール量を定量し、アルコキシシリル基の維持率を算出した。具体的には、以下の関係式から算出した。
湿気硬化性成分(アルコキシシリル基)の維持率(%)=〔(25℃、50%RHの環境下で24時間保存した後の粘着シート(粘着剤層)のGC/MSから得られるアルコール量)/(作製直後の粘着シート(粘着剤層)のGC/MSから得られるアルコール量)〕×100
結果を表2に示す。
粘着剤層をひも状に丸めた試料(断面積3mm2)を作製し、引張試験機(株式会社島津製作所製のAG−IS)を用いて、温度:25℃、引張速度:50mm/分、つかみ具間距離:10mm、ロードセル:50Nの条件下で引張試験を行った。応力−歪み(S−S)波形(測定チャート)から、引張強度(N)および破断直前の平均伸び(%)を読み取り、S−S波形からヤング率(初期)(kPa)を算出した。
また、上記と同様にして作製した試料を25℃の純水中で24時間保管後、上記と同様の操作によりヤング率(硬化後)を算出した。膨潤する試料において、断面積は変化するが、見かけのヤング率として評価した。
まず、日本テストパネル株式会社製のスレート標準板、製品名「JIS A5430(FB)」(以下、スレート板ともいう)で、厚み3mm、幅30mm、長さ125mmのサイズのものを用意した。このスレート板の光沢面を使用した。このスレート板を130℃で1時間乾燥させ、この時点でのスレート板の質量を測定し、「水中に浸漬前のスレート板の質量」と規定した。
つづいて、用意したスレート板を水中に浸漬させた状態で、超音波脱気装置(ヤマト科学株式会社製のBRANSON3510)で1時間脱気し、24時間静置して、水中から取り出した。スレート板の水をふき取り、この時点でのスレート板の質量を測定し、「水中に浸漬、脱気後のスレート板の質量」と規定した。
測定した「水中に浸漬前のスレート板の質量」及び「水中に浸漬、脱気後のスレート板の質量」に基づき、以下の式よりスレート板の吸水率を算出したところ、25%(質量%)であった。
スレート板の吸水率(質量%)=〔{(水中に浸漬、脱気後のスレート板の質量)−(水中に浸漬前のスレート板の質量)}/(水中に浸漬前のスレート板の質量)〕×100
次に、上記と同様にして作製した粘着シートを幅20mm、長さ10cmになるように切断し、剥離ライナーを剥離除去した。
続いて、水をふき取ったスレート板の表面(湿潤面)に、作成した各例の粘着シート(試験片)を2kgローラーで1往復して圧着して貼付し、スレートの乾燥を防ぐために、各スレート1枚ずつをラップで被覆し、さらにアルミ箔で全面を包み72時間静置した。その後、粘着シート(試験片)が貼着されたスレート板を取り出し、引張試験機(ミネベア株式会社製のテクノグラフTG−1kN)を用いて、スレート板に対する、剥離温度23℃、剥離速度300mm/minでの180度ピール接着力(湿潤接着力)(N/20mm)を測定した。
上記と同様にして、作製した粘着シートを水をふき取ったスレート板の表面(湿潤面)に貼付し、その後、ただちに水中に浸漬し、72時間静置した。その後、粘着シート(試験片)が貼着されたスレート板を水中から取り出し、引張試験機(ミネベア株式会社製のテクノグラフTG−1kN)を用いて、スレート板に対する、剥離温度23℃、剥離速度300mm/minでの180度ピール接着力(水中接着力)(N/20mm)を測定した。
吸水率の測定と同様に両面が剥離ライナーで貼りあわされた粘着シートを作製し、片面の剥離ライナーを剥離除去したのち、基材(アルミ箔、厚み20μm)の一方の面と貼り合せた。得られた片面がアルミ箔の粘着シートを2cm角に切り出して作製した試料を25℃の純水中で24時間保管し、Peacock社製ダイアルゲージR1−205を用いて水中保管前後の粘着剤層の厚みを測定し、下記の式により算出した。なお、粘着剤層の厚みは試料の中心部5点を測定し、平均値を採用した。
膨潤度=水中保管後の粘着剤層の厚み/水中保管前の粘着剤層の厚み
厚み3mm、幅30mm、長さ120mmのスレート板を水道水に浸漬し、超音波脱気装置(ヤマト科学株式会社製のBRANSON3510)で30分間処理し、24時間静置して水中から取り出し、吸水率23質量%のスレート板を作製した。
吸水率23質量%のスレート板について、フーリエ変換型赤外分光法((Varian社製の3100 FT−IRを使用し、ATR法により測定)による炭酸カルシウム由来のピーク(1410cm−1)における吸光度と水の水酸基由来のピーク(3350cm−1)における吸光度の比(水の吸光度比)を算出した。水の吸光度比とは、上記炭酸カルシウム由来の吸光度に対する上記水酸基由来の吸光度の比(炭酸カルシウム由来の吸光度/水酸基由来の吸光度)である。
吸水率23質量%のスレート板水の吸光度比は2.6であった。
続いて、水をふき取った吸水率23質量%のスレート板の表面(湿潤面)に、作成した各例の粘着シート(試験片)を2kgローラーで1往復して圧着して貼付し、スレートの乾燥を防ぐために、各スレート1枚ずつをラップで被覆し、さらにアルミ箔で全面を包み72時間静置した。その後、粘着シート(試験片)が貼着されたスレート板を取り出し、粘着シートを剥離し、スレート板の粘着シートを剥離した面の水の吸光度比(剥離界面の水の吸光度比)を測定した。
また、吸水率23質量%のスレート板の水の吸光度比が2.6であったのに対し、剥離界面の水の吸光度比の測定結果は、比較例1及び2では2.5及び2.6と同等の値であったが、実施例1〜10は1.2〜1.6と低い値であった。この結果からスレート板に含まれる水が湿気硬化性成分との反応により消費されたものと推察できる。
一方、膨潤度が本発明の規定の範囲外である比較例1〜2の粘着剤組成物及び粘着シートは、水中保存後の膨潤度、及び吸水率が高く、接着力が低く耐水性に劣ることがわかる。
11、31、41、51、61、71 基材
12、42 粘着剤層
72 湿潤粘着剤層
13、53 剥離ライナー
32A 第1の粘着剤層
32B 第2の粘着剤層
62A、82A 第1の湿潤粘着剤層
62B、82B 第2の湿潤粘着剤層
33A、43A、63A、73A、83A 第1の剥離ライナー
33B、43B、63B、73B、83B 第2の剥離ライナー
54、84 他の粘着剤層
64A、74A 第1の他の粘着剤層
64B、74B 第2の他の粘着剤層
Claims (10)
- ベースポリマーと、湿気硬化性成分とを含有する粘着剤組成物であって、
粘着剤層を形成した際の膨潤度が2.5以下である粘着剤組成物。 - 前記湿気硬化性成分が、イソシアネート化合物及びアルコキシシリル基含有ポリマーから選択される1種以上である請求項1に記載の粘着剤組成物。
- 前記湿気硬化性成分は、脂肪族イソシアネート、又は脂環族イソシアネートである請求項1又は2に記載の粘着剤組成物。
- 前記ベースポリマーは、ゴム系ポリマー、又はアクリル系ポリマーを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の粘着剤組成物。
- 粘着剤層を形成した際の20℃の純水に24時間浸漬後の吸水率が20質量%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の粘着剤組成物。
- 粘着剤層を形成し、湿気硬化させた際の25℃におけるヤング率が15kPa以上100kPa以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の粘着剤組成物。
- 粘着剤層を形成した際の25℃におけるヤング率が10kPa以上400kPa以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の粘着剤組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の粘着剤組成物からなる粘着剤層。
- 請求項8に記載の粘着剤層を備える粘着シート。
- 前記粘着剤層が基材上に形成されている請求項9に記載の粘着シート。
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