JP2020033434A - ウレタン系粘着剤および粘着シート - Google Patents

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Abstract

【課題】初期(経時前)および経時後(特に(湿)熱経時後)のいずれにおいても、粘着力が低減され、良好な再剥離性を有し、再剥離後の被着体汚染の少ない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、1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(H)と、1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)と、カチオン性親水基を有する1種以上の界面活性剤(S)とを含み、界面活性剤(S)は不揮発分換算でアミン価が0.1〜160mgKOH/gであり、活性水素基含有化合物(H)100質量部に対する界面活性剤(S)の含有量が0.01〜20質量部であるウレタン系粘着剤である。【選択図】図1

Description

本発明は、ウレタン系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、(湿)熱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、被着体に汚染を生じやすく、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、揮発もし難い。
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ッ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(ガラス基板、およびガラス基板上にITO(インジウム酸化錫)膜が形成されたITO/ガラス基板等)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。
ウレタン系粘着剤の製造方法としては、ポリオール等の活性水素基含有化合物およびポリイソシアネートの反応生成物である水酸基末端ウレタンプレポリマーと多官能イソシアネート化合物とを用いる方法と、水酸基末端ウレタンプレポリマーを用いずにポリオール等の活性水素基含有化合物と多官能イソシアネート化合物とを一度で反応させる方法(ワンショット法)とがある。
一般的な粘着シートの製造方法は、基材シート上に粘着剤を塗工する塗工工程と、形成された塗工層を加熱乾燥処理して粘着剤の硬化物を含む粘着層を形成する加熱工程と、得られた粘着シートを巻芯に巻取って粘着シートロールの形態とする巻取工程と、粘着シートロールを養生する養生工程とを含む。
特開2014−162821号公報 特開2018−062628号公報 特開2015−172202号公報 特開2011−037928号公報
ウレタン系粘着剤は製造直後から硬化が進むが、初期硬化性が低いと、塗工層または粘着層が、塗工層の加熱乾燥時の熱風、または、加熱乾燥後に得られる粘着シートの巻取り時および養生時に受ける機械的応力の影響を受け、粘着層に巻芯段差痕、ゆず肌、および巻癖等の表面外観不良が生じる恐れがある。ウレタン系粘着剤は、良好なポットライフを有しつつ、良好な初期硬化性を有することが好ましい。
粘着シートは、初期(経時前)および経時後(特に(湿)熱経時後)のいずれにおいても、被着体から取り外す際に被着体から容易に再剥離できる良好な再剥離性を有することが好ましい。従来一般的に、粘着シートは(湿)熱環境に曝された場合に、被着体と粘着層との間の投錨性が高くなる結果、粘着層の粘着力が上昇し、再剥離性が低下する傾向がある。粘着シートは、(湿)熱環境に曝された場合においても、再剥離性が良好で、再剥離後に被着体の表面に粘着剤成分が残る被着体汚染がないことが好ましい。
詳細については後記するが、本発明の関連文献として、特許文献1〜4が挙げられる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、初期硬化性が良好で、初期(経時前)および経時後(特に(湿)熱経時後)のいずれにおいても、粘着力が低減され、良好な再剥離性を有し、再剥離後の被着体汚染の少ない粘着層を形成することが可能な粘着剤、およびこれを用いた粘着シートを提供することを目的とする。
本発明の粘着剤は、
1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(H)と、
1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)と、
カチオン性親水基を有する1種以上の界面活性剤(S)とを含み、
界面活性剤(S)は不揮発分換算でアミン価が0.1〜160mgKOH/gであり、
活性水素基含有化合物(H)100質量部に対する界面活性剤(S)の含有量が0.01〜20質量部である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。
本明細書において、「Mw」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の重量平均分子量である。「Mn」はGPC測定によって求めたポリスチレン換算の数平均分子量である。これらは、[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、初期硬化性が良好で、初期(経時前)および経時後(特に(湿)熱経時後)のいずれにおいても、粘着力が低減され、良好な再剥離性を有し、再剥離後の被着体汚染の少ない粘着層を形成することが可能な粘着剤、およびこれを用いた粘着シート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。
[ウレタン系粘着剤]
本発明の粘着剤は、
1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(H)と、1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)と、カチオン性親水基を有する1種以上の界面活性剤(S)とを含むウレタン系粘着剤である。
本発明の粘着剤において、界面活性剤(S)は不揮発分換算でアミン価が0.1〜160mgKOH/gであり、活性水素基含有化合物(H)100質量部に対する界面活性剤(S)の含有量が0.01〜20質量部である。
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。
活性水素基含有化合物(H)は、1分子中に複数の活性水素基を有する化合物である。
活性水素基としては、水酸基(ヒドロキシ基)、メルカプト基、およびアミノ基(本明細書において、特に明記しない限り、アミノ基はイミノ基を含む)等が挙げられる。活性水素基含有化合物(H)としては、1分子中に複数の水酸基を有するポリオール、1分子中に複数のアミノ基を有するポリアミン、1分子中にアミノ基と水酸基を有するアミノアルコール、および1分子中に複数のメルカプト基を有するポリチオール等が挙げられる。これら活性水素基含有化合物(H)は、非重合体でもよいし、重合体でもよい。これらは、1種または2種以上用いることができる。
中でも、ポリオールが好ましい。ポリアミンおよびポリチオールは反応性が高くポットライフが短いため、これらを用いる場合にはポリオールと併用することが好ましい。また、ポリオールの活性水素基が2級水酸基である場合、ウレタン系粘着剤の初期硬化性が向上しないため、ポットライフと初期硬化性の観点から、ポリオールは適度な反応性を有する1級水酸基を含むことが好ましい。
(水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH))
活性水素基含有化合物(H)としては、1種以上の活性水素基含有化合物(HX)と1種以上のポリイソシアネート(N)とを共重合反応させて得られる反応生成物である水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)が好ましい。共重合反応は必要に応じて、1種以上の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、1種以上の溶剤を用いることができる。
<活性水素基含有化合物(HX)>
活性水素基含有化合物(HX)として用いることができるポリオールとしては、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。
活性水素基含有化合物(HX)として用いることができる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る。ポリエステルポリオールとしては例えば、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、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(1,3−オクタンジオール)、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、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、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’−ビフェニルジカルボン酸、およびこれらの酸無水物等が挙げられる。
活性水素基含有化合物(HX)として用いることができ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る。ポリエーテルポリオールとしては、1分子中に複数の活性水素基を有する活性水素基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類等が挙げられる。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)、末端にエチレンオキサイド(EO)を付加させたPPG(PPG−EO)、およびポリテトラメチレングリコール等のポリアルキ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不飽和度は低いことが好ましい。不飽和度は、ポリエーテルポリオール1g当たりに含まれる不飽和基の総量のことであり、不純物モノオール量に対応する。不飽和度が低い高純度材料を用いることにより、粘着剤の初期硬化性が良好となり、また、特に(湿)熱環境に曝された場合に、粘着シートの再剥離後に被着体の表面に粘着剤成分が残る被着体汚染を抑制することができる。ポリエーテルポリオールの不飽和度は、好ましくは0.07meq/g以下、より好ましくは0.04meq/g以下、特に好ましくは0.01meq/g以下である。
本明細書において、特に明記しない限り、ポリオールの不飽和度は、JIS K1557 6.7に準拠して測定される値である。
活性水素基含有化合物(HX)として用いることができるポリアミンとしては、エチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、1,14−テトラデカンジアミン、1,16−ヘキサデカンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、イミノビスプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、イソホロンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、1−シクロヘキシルアミノ−3−アミノプロパン、3−アミノメチル−3,3,5−トリメチル−シクロヘキシルアミン、ノルボルナン骨格のジメチレンアミン、メタキシリレンジアミン(MXDA)、ヘキサメチレンジアミンカルバメート、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、およびペンタエチレンヘキサミン等の脂肪族ポリアミン;3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MOCA)、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジアミノビフェニル、2,4−ジアミノフェノール、2,5−ジアミノフェノール、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,3−トリレンジアミン、2,4−トリレンジアミン、2,5−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、3,4−トリレンジアミン、およびジエチルトルエンジアミン等の芳香族ポリアミン;等が挙げられる。
活性水素基含有化合物(HX)として用いることができるアミノアルコールとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、トリ(ヒドロキシメチル)アミノメタン、および2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール等の水酸基を有するモノアミン;N−(2−ヒドロキシプロピル)エタノールアミン等の水酸基を有するジアミン;等が挙げられる。
活性水素基含有化合物(HX)として用いることができるポリチオールとしては、メタンジチオール、1,3−ブタンジチオール、1,4−ブタンジチオール、2,3−ブタンジチオール、1,2−ベンゼンジチオール、1,3−ベンゼンジチオール、1,4−ベンゼンジチオール、1,10−デカンジチオール、1,2−エタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,9−ノナンジチオール、1,8−オクタンジチオール、1,5−ペンタンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパジチオール、トルエン−3,4−ジチオール、3,6−ジクロロ−1,2−ベンゼンジチオール、1,5−ナフタレンジチオール、1,2−ベンゼンジメタンチオール、1,3−ベンゼンジメタンチオール、1,4−ベンゼンジメタンチオール、4,4’−チオビスベンゼンチオール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、1,8−ジメルカプト−3,6−ジオキサオクタン、1,5−ジメルカプト−3−チアペンタン、2−ジ−n−ブチルアミノ−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン、およびチオール基末端ポリマー(ポリサルファイドポリマー等)等が挙げられる。
1種以上の活性水素基含有化合物(HX)は、2官能の活性水素基含有化合物および/または3官能以上の活性水素基含有化合物を含むことができる。一般的に、2官能の活性水素基含有化合物は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官能以上の活性水素基含有化合物は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。各活性水素基含有化合物(HX)の官能基数(活性水素基の数)の選択により、ウレタン系粘着剤の粘着力、凝集力、および再剥離性等の特性を調整することができる。用途等に応じて、粘着力、凝集力、および再剥離性等の特性が好ましい範囲となるように、個々の材料の官能基数を選択することができる。
粘着力と再剥離性とを両立させやすいことから、1種以上の活性水素基含有化合物(HX)は、2官能の活性水素基含有化合物と3官能以上の活性水素基含有化合物とを含むことが好ましい。
活性水素基含有化合物(HX)の1官能基あたりの数平均分子量(Mn)は特に制限されない。粘着層の粘着力および濡れ性が好適となることから、1種以上の活性水素基含有化合物(HX)は、Mnが好ましくは500以上、より好ましくは1000以上、特に好ましくは2000以上、最も好ましくは3000以上である活性水素基含有化合物を含むことが好ましい。
活性水素基含有化合物(HX)に含まれる活性水素基は、水酸基であることが好ましい。すなわち、活性水素基含有化合物(HX)はポリオールであることが好ましい。
活性水素基含有化合物(HX)がアミン化合物である場合、極性被着体と水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)との間の相互作用が増加して粘着層の粘着力が増加し、特に(湿)熱環境下において、再剥離後に被着体汚染が生じる恐れがある。活性水素基含有化合物(HX)としてポリオールを用いる場合、極性被着体と水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)との間の相互作用が比較的小さく、再剥離後の被着体汚染を抑制することができる。ポットライフと初期硬化性の観点から、活性水素基含有化合物(HX)は1級の末端水酸基を含むことが好ましい。
<ポリイソシアネート(N)>
ポリイソシアネート(N)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、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、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、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。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、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。
脂環族ポリイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、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、ビウレット体、アロファネート体、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(N)としては、初期(経時前)および経時後(特に(湿)熱経時後)の粘着力低減の観点から、脂肪族ポリイソシアネートまたは脂環族ポリイソシアネートが好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)およびイソホロンジイソシアネート(IPDI)等がより好ましい。
水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の好ましい原料配合比は、以下の通りである。
複数種の活性水素基含有化合物(HX)の有する活性水素基(H)の総モル数に対するポリイソシアネート(N)の有するイソシアネート基(NCO)のモル数の比(NCO/H比)が0.20〜0.95、より好ましくは0.40〜0.80となるように、原料配合比を決定することが好ましい。NCO/H比が1に近くなる程、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の合成時にゲル化しやすくなる傾向がある。NCO/H比が0.95以下であれば、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)合成時のゲル化を効果的に抑制することができる。
<触媒>
水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の重合には必要に応じて、1種以上の触媒を用いることができる。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、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、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、ジオクチル錫ジラウレート、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、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、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。
触媒の種類および添加量は、反応が良好に進む範囲で適宜設計することができる。
反応性の異なる複数種の活性水素基含有化合物(HX)を併用する場合、これらの反応性の相違により、単一触媒の系では重合安定性の不良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種以上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。反応性の異なる複数種の活性水素基含有化合物(HX)を併用する系では、2種以上の触媒を用いることが好ましい。2種以上の触媒の組合せは特に制限されず、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、より好ましくはジオク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オクチル錫ジラウレートとの質量比(2−エチルヘキサン酸錫/ジオク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0.2〜0.8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、1種以上の活性水素基含有化合物(HX)と1種以上のポリイソシアネート(N)との合計量に対して、好ましくは0.01〜1.0質量%である。
<溶剤>
水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の重合には必要に応じて、1種以上の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。水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)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。
<水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の重合方法>
水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)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。
水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の重合手順としては、
手順1)1種以上の活性水素基含有化合物(HX)、1種以上のポリイソシアネート(N)、必要に応じて1種以上の触媒、および必要に応じて1種以上の溶剤を一括してフラスコに仕込む手順;
手順2)1種以上の活性水素基含有化合物(HX)、必要に応じて1種以上の触媒、および必要に応じて1種以上の溶剤をフラスコに仕込み、これに1種以上のポリイソシアネート(N)を滴下添加する手順等が挙げられる。
活性水素基含有化合物(HX)および/またはポリイソシアネート(N)を複数種用いる場合には、複数段階で反応を行ってもよい。
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50〜95℃、特に好ましくは60〜85℃である。反応温度が100℃以上では、反応速度および重合安定性等の制御が困難となり、所望の分子量を有する水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の生成が困難となる恐れがある。触媒を使用しない場合の反応温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上である。
(多官能イソシアネート化合物(I))
多官能イソシアネート化合物(I)としては公知のものを使用でき、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の原料であるポリイソシアネート(N)として例示した化合物(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/ビウレット体/アロファネート体/3量体)を用いることができる。
(カチオン性親水基を有する界面活性剤(S))
本発明の粘着剤は、不揮発分換算でアミン価が0.1〜160mgKOH/gである、カチオン性親水基を有する1種以上の界面活性剤(S)を含む。
界面活性剤(S)としては、公知のカチオン性界面活性剤および/または両性界面活性剤を1種または2種以上用いることができ、不揮発分換算でアミン価が0.1〜160mgKOH/gであれば特に制限されない。カチオン性親水基としては、第1級〜第3級のアミノ基、第1〜第3級のアミン塩基、および第4級アンモニウム塩基等が挙げられる。
なお、市販の界面活性剤は、その構造または組成が不明であっても、界面活性剤(S)として、不揮発分換算でアミン価が0.1〜160mgKOH/gである界面活性剤を選択すればよい。このようなアミン価を有する市販の1種の界面活性剤には、複数種の異なるカチオン性親水基が含まれていてもよい。
界面活性剤(S)として用いることができる市販のカチオン性界面活性剤または両性界面活性剤の具体例としては、
ルーブリゾール社製のソルスパーズ9000、ソルスパーズ11200、ソルスパーズ13240、ソルスパーズ13940、ソルスパーズ16000、ソルスパーズ17000、ソルスパーズ18000、ソルスパーズ20000、ソルスパーズ24000SC、ソルスパーズ24000GR、ソルスパーズ26000、ソルスパーズ28000、ソルスパーズ31845、ソルスパーズ32000、ソルスパーズ32500、ソルスパーズ32550、ソルスパーズ32600、ソルスパーズ33000、ソルスパーズ34750、ソルスパーズ35100、ソルスパーズ35200、ソルスパーズ37500、ソルスパーズ38500、ソルスパーズ39000、ソルスパーズ53095、ソルスパーズ56000、ソルスパーズ71000、ソルスパーズ76500、ソルスパーズD510、ソルスパーズD530、ソルスパーズL300、ソルスパーズK200、ソルスパーズK210、ソルスパーズK500、ソルスパーズR700;
共栄社製のフローレンDOPA−15B、フローレンDOPA−15BHFS、フローレンDOPA−17HF、フローレンDOPA−22、フローレンDOPA−35、フローレンG−600、フローレンG−820、フローレンNC−500、フローレンKDG−2400;
川研ファインケミカル社製のヒノアクトKF−1300M、ヒノアクトKF−1500、ヒノアクトKF−1700、ヒノアクトT−6000、ヒノアクトT−8000、ヒノアクトT−8000E、ヒノアクトT−9100、ヒノアクトA−110、ヒノアクトNB;
Evonik社製のTEGODispers650、TEGODispers660C、TEGODispers662C、TEGODispers670、TEGODispers685、TEGODispers700、TEGODispers710、TEGODispers760W;
味の素ファインテクノ社製のアジスパーPB821、アジスパーPB822、アジスパーPB824、アジスパーPB881、
ビックケミー社製のDISPERBYK−106、DISPERBYK−108、DISPERBYK−140、DISPERBYK−142、DISPERBYK−145、DISPERBYK−161、DISPERBYK−162、DISPERBYK−163、DISPERBYK−164、DISPERBYK−167、DISPERBYK−168、DISPERBYK−180、DISPERBYK−182、DISPERBYK−184、DISPERBYK−185、DISPERBYK−2000、DISPERBYK−2001、DISPERBYK−2008、DISPERBYK−2009、DISPERBYK−2013、DISPERBYK−2022、DISPERBYK−2025、DISPERBYK−2026、DISPERBYK−2050、DISPERBYK−2055、DISPERBYK−2150、DISPERBYK−2155、DISPERBYK−2163、DISPERBYK−2164、BYK−9076、BYK−9077、ANTI−TERRA−U/U100、ANTI−TERRA−204、ANTI−TERRA−250、DISPERBYK、DISPERBYK−180、DISPERBYK−184、DISPERBYK−185、DISPERBYK−187、DISPERBYK−191、DISPERBYK−2010、DISPERBYK−2012、DISPERBYK−2013、DISPERBYK−2022、DISPERBYK−2025、DISPERBYK−2026、DISPERBYK−2050、DISPERBYK−2055、DISPERBYK−2061等の顔料分散剤;
日油社製のフィラノールPA−075F、フィラノールPA−085C、フィラノールPA−107P、エスリームAD−3172M、エスリームAD−374M、エスリームAD−508E;
第一工業製薬社製のシャロールDC902P、シャロールDC303P;
日本乳化剤社製のテクスノールIL55、テクスノールL7、テクスノールCP−81等の高分子界面活性剤;等が挙げられる。
活性水素基含有化合物(H)と多官能イソシアネート化合物(I)とを含む粘着剤に対してカチオン性親水基を有する界面活性剤(S)を1種以上添加することで、経時前および経時後の粘着層の粘着力を低下させ、(湿)熱環境下における粘着層の粘着力上昇を抑制することができる。その結果、(湿)熱環境に曝された場合においても、再剥離性が良好で、再剥離後に被着体の表面に粘着剤成分が残る被着体汚染がない粘着層を形成することが可能となる。
このメカニズムは必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。
ガラス基板、ガラス基板上にITO(インジウム酸化錫)膜が形成されたITO/ガラス基板、および光学部材等の被着体と粘着層との界面相互作用をカチオン性親水基を有する界面活性剤(S)が断ち切ることで、経時前および経時後のいずれにおいても、粘着層が低粘着力化し、再剥離性が向上すると考えられる。
界面活性剤(S)の不揮発分換算のアミン価が0.1mgKOH/g以上であれば、上記作用効果(特に(湿)熱環境下における粘着層の低粘着力化およびそれによる再剥離性の向上と被着体汚染の低減)が有意に発現することができる。
界面活性剤(S)のアミン価が高すぎると、被着体と界面活性剤(S)との相互作用が大きくなりすぎるため、特に(湿)熱環境下において、界面活性剤(S)のブリードアウトが生じ、再剥離後に被着体汚染が生じる恐れがある。アミン価が不揮発分換算で160mgKOH/g以下であれば、界面活性剤(S)のブリードアウトを抑制しつつ、被着体と粘着層との相互作用を断ち切ることができると考えられる。
上記作用効果(特に(湿)熱環境下における粘着層の低粘着力化およびそれによる再剥離性の向上と被着体汚染の低減)が効果的に発現することから、アミン価は不揮発分換算で、好ましくは0.1〜150mgKOH/g、より好ましくは0.1〜100mgKOH/g、特に好ましくは0.1〜60mgKOH/g、最も好ましくは0.1〜30mgKOH/gである。
界面活性剤(S)の酸価は特に制限されず、小さい方が好ましい。初期硬化性、並びに、特に(湿)熱環境下における粘着層の低粘着力化およびそれによる再剥離性の向上の観点から、酸価は不揮発分換算で、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは20mgKOH/g以下、特に好ましくは10mgKOH/g以下、最も好ましくは0mgKOH/gである。
アミン価、酸価、および不揮発分は、下記方法にて測定することができる。
<アミン価>
共栓三角フラスコ中に試料1gを精密に量り採り、トルエン/エタノール(容量比:トルエン/エタノール=1/1)混合液100mlを加えて溶解した後、0.1N−アルコール性塩酸溶液を用いて滴定を行う。アミン価(単位:mgKOH/g)は次式により求める。
アミン価={(5.61×a×F)/S}/(不揮発分濃度/100)
式中、各符号は以下のパラメータを示す。
S:試料の採取量(g)、
a:0.1N−アルコール性塩酸溶液の消費量(ml)、
F:0.1N−アルコール性塩酸溶液のファクター。
<酸価>
共栓三角フラスコ中に試料1gを精密に量り採り、トルエン/エタノール(容量比:トルエン/エタノール=2/1)混合液100mlを加えて溶解した後、0.1N−アルコール性水酸化カリウム溶液を用いて滴定を行う。酸価(単位:mgKOH/g)は次式により求める。
酸価={(5.61×a×F)/S}/(不揮発分濃度/100)
式中、各符号は以下のパラメータを示す。
S:試料の採取量(g)、
a:0.1N−アルコール性水酸化カリウム溶液の消費量(ml)、
F:0.1N−アルコール性水酸化カリウム溶液のファクター。
<不揮発分>
試料溶液約1gを金属容器内に秤量し、150℃オーブンにて20分間乾燥して、残分を秤量して残率を計算し、これを不揮発分(不揮発分濃度)とする。
界面活性剤(S)の重量平均分子量(Mw)は特に制限されず、好ましくは500以上、より好ましくは1000以上、特に好ましくは2000以上である。Mwが500以上であることによって、経時後(特に(湿)熱経時後)の界面活性剤(S)のブリードアウトを効果的に抑制でき被着体汚染性が向上する。
界面活性剤(S)の重量平均分子量(Mw)は、カタログ値または実測値を採用することができる。
重量平均分子量は(Mw)は、[実施例]の項に記載の方法にて求めることができる。
本発明の関連文献として、「背景技術」の項に挙げた特許文献1〜4がある。
特許文献1には、レベリング剤を含むウレタン系粘着剤を用いた粘着シート(表面保護フィルム)について、記載されている(請求項7)。レベリング剤として界面活性剤を用いることができる。しかしながら、この文献には、カチオン性親水基を有する界面活性剤について記載がなく、カチオン性親水基を有する特定のアミン価の界面活性剤の添加およびその作用効果について、記載および示唆がない。
特許文献2には、水酸基を有するポリウレタン樹脂(A)、水酸基と反応し得る官能基を有する反応性化合物(B)、および界面活性剤(C)とを含有する粘着剤が開示されている(請求項1)。界面活性剤(C)として、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、およびノニオン性界面活性剤が挙げられている(段落0124)。
特許文献3には、帯電防止剤(AS剤)を含むウレタン系粘着剤を用いた粘着シート(表面保護フィルム)について記載されている(請求項3、段落0022)。帯電防止剤として、ノニオン性、カチオン性、アニオン性、および両性の界面活性剤が挙げられている(段落0023)。
特許文献4には、
ポリプロピレングリコール骨格またはポリエステル骨格を有するポリオール(a)とポリイソシアネート(b)とを反応させて得られるウレタンプレポリマーに、ポリアミノ化合物(c)を反応させてなるウレタンウレア樹脂(A)と、
フッ素原子含有アニオンを構成成分の一部とするイオン化合物(B)と、
硬化剤(C)と、
アルコキシシリル基を有するシランカップリング剤(D)とを含む、帯電防止性感圧式接着剤組成物が開示されている(請求項1)。
上記組成物では、帯電防止剤としてイオン化合物(B)が用いられている。特許文献4には、比較例21、24において、帯電防止剤としてカチオン性界面活性剤である塩化アルキルビス(2−ヒドロキシルエチル)メチルアンモニウムが用いられている。
しかしながら、特許文献2〜4には、ウレタン系粘着剤に対するカチオン性親水基を有する特定のアミン価の界面活性剤の添加およびその作用効果について、記載および示唆がない。
なお、特許文献1〜4に記載の各成分の符号は、これら文献に記載の符号であり、本発明の各成分に使用する符号とは何ら関係がない。
界面活性剤(S)の骨格構造としては、親水基の数が1つであるシングル型と親水基の数が複数である櫛型があり、いずれを用いてもよい。上記作用効果(特に(湿)熱環境下における粘着層の低粘着力化およびそれによる再剥離性の向上と被着体汚染の低減)が効果的に発現することから、親水基の数が1つであるシングル型が好ましい。
(可塑剤(P))
粘着層の粘着力の低下および濡れ性向上の観点から、本発明の粘着剤はさらに必要に応じて、1種以上の可塑剤(P)を含むことができる。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、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。
被着体汚染抑制の観点から、可塑剤(P)は少ない方が好ましい。活性水素基含有化合物(H)100質量部に対する1種以上の可塑剤(P)の量は、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、特に好ましくは10質量部以下である。
(溶剤)
本発明の粘着剤は必要に応じて、1種以上の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。活性水素基含有化合物(H)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、1種以上の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>
(湿)熱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、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。
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;アミノフェノ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、活性水素基含有化合物(H)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、ラジカル捕捉剤および過酸化物分解剤等が挙げられる。ラジカル捕捉剤としては、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、およびトコフェロール等が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、ジラウリル3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル3,3’−チオジプロピオネート、およびジステアリル3,3’−チオジプロピオネート等が挙げられる。
リン系化合物としては、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、活性水素基含有化合物(H)の熱劣化を防ぐことができる。
酸化防止剤の添加量は特に制限されず、活性水素基含有化合物(H)100質量部に対して、好ましくは0.01〜5質量部、より好ましくは0.1〜3質量部、特に好ましくは0.2〜2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、ラジカル捕捉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、ラジカル捕捉剤である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、ラジカル捕捉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、例えば、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、活性水素基含有化合物(H)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、活性水素基含有化合物(H)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。
(帯電防止剤(AS剤))
本発明の粘着剤は必要に応じて、1種以上の帯電防止剤(AS剤)(ただし、活性水素基含有化合物(H)および界面活性剤(S)に該当するものは除く)を含むことができる。帯電防止剤としては、無機塩、イオン性液体、イオン固体、および界面活性剤等が挙げられ、中でもイオン性液体およびイオン固体が好ましい。なお、「イオン性液体」は常温溶融塩ともいい、25℃で流動性がある塩である。
無機塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、過塩素酸リチウム、塩化アンモニウム、塩素酸カリウム、塩化アルミニウム、塩化銅、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸アンモニウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、およびチオシアン酸ナトリウム等が挙げられる。
イミダゾリウムイオンを含むイオン液体としては、例えば、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1,3−ジメチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、および1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド等が挙げられる。
ピリジニウムイオンを含むイオン液体としては、例えば、1−メチルピリジニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1−ブチルピリジニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1−ヘキシルピリジニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1−オクチルピリジニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1−ヘキシル−4−メチルピリジニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1−ヘキシル−4−メチルピリジニウムヘキサフルオロリン酸塩、1−オクチル−4−メチルピリジニウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、1−オクチル−4−メチルピリジニウムビス(フルオロスルホニル)イミド、1−メチルピリジニウムビス(パーフルオロエチルスルホニル)イミド、および1−メチルピリジニウムビス(パーフルオロブチルスルホニル)イミド等が挙げられる。
アンモニウムイオンを含むイオン液体としては、例えば、1−ブチル−3−メチルピリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリメチルヘプチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジエチル−N−メチル−N−プロピルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジエチル−N−メチル−N−ペンチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジエチル−N−メチル−N−ヘプチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、およびトリ−n−ブチルメチルアンモニウムビストリフルオロメタンスルホンイミド等が挙げられる。
その他、ピロリジニウム塩、ホスホニウム塩、およびスルホニウム塩等の市販のイオン液体を適宜使用できる。
イオン固体は、イオン液体同様、カチオンとアニオンの塩であるが、常圧下25℃において固体の性状を示す物質である。カチオンとしては例えば、アルカリ金属イオン、ホスホニウムイオン、ピリジニウムイオン、およびアンモニウムイオン等が好ましい。
アルカリ金属イオンを含むイオン固体としては例えば、リチウムビスフルオロスルホニルイミド、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド、リチウムビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、リチウムビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、リチウムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド、ナトリウムビスフルオロスルホニルイミド、ナトリウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド、ナトリウムビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、ナトリウムビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、ナトリウムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド、カリウムビスフルオロスルホニルイミド、カリウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド、カリウムビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、カリウムビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、およびカリウムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド等が挙げられる。
ホスホニウムイオンを含むイオン固体としては例えば、テトラブチルホスホニウムビスフルオロスルホニルイミド、テトラブチルホスホニウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド、テトラブチルホスホニウムビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、テトラブチルホスホニウムビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、テトラブチルホスホニウムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド、トリブチルヘキサデシルホスホニウムビスフルオロスルホニルイミド、トリブチルヘキサデシルホスホニウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド、トリブチルヘキサデシルホスホニウムビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、トリブチルヘキサデシルホスホニウムビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、トリブチルヘキサデシルホスホニウムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド、テトラオクチルホスホニウムビスフルオロスルホニルイミド、テトラオクチルホスホニウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド、テトラオクチルホスホニウムビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、テトラオクチルホスホニウムビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、およびテトラオクチルホスホニウムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド等が挙げられる。
ピリジニウムイオンを含むイオン固体としては例えば、1−ヘキサデシル−4−メチルピリジニウムビスフルオロスルホニルイミド、1−ヘキサデシル−4−メチルピリジニウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド、1−ヘキサデシル−4−メチルピリジニウムビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、1−ヘキサデシル−4−メチルピリジニウムビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、および1−ヘキサデシル−4−メチルピリジニウムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド等が挙げられる。
アンモニウムイオンを含むイオン固体としては例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、トリブチルメチルビストリフルオロメチルスルホニルイミド、トリブチルメチルビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、トリブチルメチルビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、トリブチルメチルムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド、オクチルトリブチルビストリフルオロメチルスルホニルイミド、オクチルトリブチルビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、オクチルトリブチルビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、オクチルトリブチルムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド、テトラブチルビスフルオロスルホニルイミド、テトラブチルビストリフルオロメチルスルホニルイミド、テトラブチルビスペンタフルオロエチルスルホニルイミド、テトラブチルビスヘプタフルオロプロピルスルホニルイミド、およびテトラブチルムビスノナンフルオロブチルスルホニルイミド等が挙げられる。
その他、カチオンがピロリジニウムイオン、イミダゾリウムイオン、およびスルホニウムイオン等である公知のイオン固体を適宜使用できる。
界面活性剤(S)以外の界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤およびアニオン性界面活性剤が挙げられ、いずれのタイプも低分子界面活性剤と高分子界面活性剤とに分類される。
非イオン性の低分子界面活性剤としては、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキ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、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン脂肪酸エステル、および脂肪酸ジエタノールアミド等が挙げられる。
アニオン性の低分子界面活性剤としては、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、およびアルキルホスフェート等が挙げられる。
両性の低分子界面活性剤としては、アルキルベタインおよびアルキルイミダゾリウムベタイン等が挙げられる。
非イオン性の高分子界面活性剤としては、ポリエーテルエステルアミド型、エチレンオキシド−エピクロルヒドリン型、およびポリエーテルエステル型等が挙げられる。
アニオン性の高分子界面活性剤としては、ポリスチレンスルホン酸型等が挙げられる。
両性の高分子界面活性剤としては、高級アルキルアミノプロピオン酸塩等のアミノ酸型両性界面活性剤、高級アルキルジメチルベタイン、および高級アルキルジヒドロキシエチルベタイン等のベタイン型両性界面活性剤等が挙げられる。
帯電防止剤(AS剤)の添加量は、活性水素基含有化合物(H)100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部、より好ましくは0.03〜5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、活性水素基含有化合物(H)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、シランカップリング剤、潤滑剤、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。
本発明の粘着剤が触媒を含む場合、粘着剤のポットライフを向上させる目的で、アセチルアセトン等の公知の触媒作用抑制剤を添加することが好ましい。
(配合比)
本発明の粘着剤は、1種以上の活性水素基含有化合物(H)(好ましくは水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH))、1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)、およびカチオン性親水基を有する界面活性剤(S)を必須成分として含み、さらに必要に応じて1種以上の任意成分を含む。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。
1種以上の活性水素基含有化合物(H)100質量部に対する1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)の量は、好ましくは1〜30質量部、より好ましくは3〜20質量部である。1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)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、30質量部以下であればポットライフが良好となる。
上記作用効果(特に(湿)熱環境下における粘着層の低粘着力化およびそれによる再剥離性の向上と被着体汚染の低減)が効果的に発現することから、1種以上の活性水素基含有化合物(H)100質量部に対する1種以上の界面活性剤(S)の量は0.01〜20質量部、好ましくは0.1〜10質量部、より好ましくは0.2〜5.0質量部である。
界面活性剤(S)の添加量が過少では、添加による作用効果が効果的に発現しない恐れがある。界面活性剤(S)の添加量が過多では、(湿)熱環境に曝された場合に、界面活性剤(S)のブリードアウトによる被着体汚染が生じる恐れがある。
(粘着剤の製造方法)
本発明の粘着剤の製造方法は、特に制限されない。
1種以上の活性水素基含有化合物(H)(好ましくは上記方法にて合成された水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH))に対して、1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)、1種以上の界面活性剤(S)、および必要に応じて1種以上の任意成分を添加混合することで、本発明の粘着剤を製造することができる。
粘着剤は、硬化後のゲル分率が好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上である。このゲル分率が70%以上であることによって粘着層の凝集力が良好となり、(湿)熱環境下に曝された後でも良好な粘着力と再剥離性を得ることができ、ブリードアウト成分の低減により被着体汚染を低減することができる。なお、ゲル分率は[実施例]の項に記載の方法にて求めることができる。
[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。
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、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。
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基材シート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。粘着層の厚み(乾燥後の厚み)は用途によって異なるが、好ましくは0.1〜200μmである。
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、粘着層の露出面に基材シートを積層してもよい。
粘着シートの製造方法は好ましくは、基材シート上に粘着剤を塗工する塗工工程と、形成された塗工層を加熱乾燥処理して粘着剤の硬化物を含む粘着層を形成する加熱工程と、得られた粘着シートを巻芯に巻取って粘着シートロールの形態とする巻取工程と、粘着シートロールを養生する養生工程とを含む。
以上説明したように、本発明によれば、初期硬化性が良好で、初期(経時前)および経時後(特に(湿)熱経時後)のいずれにおいても、粘着力が低減され、良好な再剥離性を有し、再剥離後の被着体汚染の少ない粘着層を形成することが可能な粘着剤、およびこれを用いた粘着シートを提供することができる。
本発明によれば、(湿)熱環境下に置かれたとしても、粘着力の増加が抑制され、良好な再剥離性を有し、再剥離後の被着体汚染の少ない粘着層を形成することが可能な粘着剤、およびこれを用いた粘着シートを提供することができる。
[用途]
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。
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(これらを総称して単に「ディスプレイ」とも言う)、並びに、これらの製造工程で製造または使用される基板(ガラス基板、およびガラス基板上にITO(インジウム酸化錫)膜が形成されたITO/ガラス基板等)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。
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%を意味し、「RH」は相対湿度を意味するものとする。
[Mn、Mwの測定]
数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)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とした。なお、Mn、Mwはいずれも、ポリスチレン換算値である。
<測定条件>
装置:SHIMADZU Prominence(株式会社島津製作所製)、
カラム:Shodex社製 LF−804を2本直列に連結、
検出器:示差屈折率検出器(RID−10A)、
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)、
流速:1mL/分、
溶媒温度:40℃、
試料濃度:0.2%、
試料注入量:100μL。
[材料]
使用した材料は、以下の通りである。
(活性水素基含有化合物(HX))
<Mn100以上の比較的高分子量のポリオール>
(HX−11):クラレポリオールP−1010、株式会社クラレ社製、2官能ポリエステルポリオール、水酸基価112.2、
(HX−12):PEG400、三洋化成工業社製、2官能ポリエーテルポリオール、水酸基価280.5、
(HX−13):サンニックスPP−2000、三洋化成工業社製、2官能ポリプロピレングリコール、水酸基価56.1、
(HX−14):プレミノール5001F、旭硝子社製、2官能ポリエーテルポリオール、水酸基価28.1、不飽和度0.02、
(HX−15):GL3000、三洋化成工業社製、3官能ポリエーテルポリオール、水酸基価56.1、
(HX−16):GP3000、三洋化成工業社製、3官能ポリエーテルポリオール、水酸基価56.1、
(HX−17):エクセノール851、旭硝子社製、3官能ポリエーテルポリオール、水酸基価25.1、不飽和度0.04。
(HX−18):プレミノール7012、旭硝子社製、3官能ポリエーテルポリオール、水酸基価16.8、不飽和度0.02。
不飽和度の単位は、meq/gである。
<ポリアミン>
(HX−21):IPDA、イソホロンジアミン、EVONIK社製、2官能ポリアミン。
<アミノアルコール>
(HX−22):AMP、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、2官能アミノアルコール。
<Mn100未満の比較的低分子量のポリオール>
(HX−31):1,3PDO、1,3−プロパンジオール、2官能ポリオール。
各活性水素基含有化合物(HX)の官能基数、Mn、および1官能基あたりのMnを、表2−1、表2−2に示す。ポリオールについては、末端水酸基(末端OH)の級数についても同表に示す。
(ポリイソシアネート(N))
(N−11):HDI、ヘキサメチレンジイソシアネート、住化コベストロウレタン社製、デスモジュールH、
(N−12):TDI、トリレンジイソシアネート(2,4−トリレンジイソシアネート(80質量%)と2,6−トリレンジイソシアネート(20質量%)との混合物)、東ソー社製、コロネートT−80、
(N−13):IPDI、イソホロンジイソシアネート、住化コベストロウレタン社製、デスモジュールI。
各ポリイソシアネート(N)の官能基数、Mn、および1官能基あたりのMnを、表2−1、表2−2に示す。
(多官能イソシアネート化合物(I))
(I−11)HDIアダクト、コロネート HL、東ソー社製、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)/トリメチロールプロパン(TMP)アダクト、
(I−12)HDIヌレート、スミジュール N−3300、住化バイエルウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)/イソシアヌレート。
(カチオン性親水基を有する界面活性剤(S)、他の界面活性剤(R))
用いたカチオン性親水基を有する界面活性剤(S)および他の界面活性剤(R)のリストを表1に示す。表中、アミン価および酸価は不揮発分換算値(単位はmgKOH/g)である。
Figure 2020033434
(可塑剤(P))
(P−11):エキセパールMOL、オレイン酸メチル、花王社製、
(P−12):モノサイザーW262、ポリエーテルエステル系可塑剤、DIC社製。
(酸化防止剤(C))
(C−11):IRGANOX 1010、ペンタエリトリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、フェノール系酸化防止剤、BASF社製。
[水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の溶液の合成例]
(合成例1)(1段重合法)
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下ロートを備えた4口フラスコ内に、活性水素基含有化合物(HX−11)5質量部、活性水素基含有化合物(HX−18)95質量部、ポリイソシアネート(N−11)1.6質量部、トルエン67質量部、触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.020質量部および2−エチルヘキサン酸錫0.008質量部を仕込み、混合した。内容液を75℃まで徐々に昇温し、3時間反応させた。
反応に用いたすべての活性水素基含有化合物(HX)の有する活性水素基の総モル数に対する反応に用いたポリイソシアネート(N)の有するイソシアネート基のモル数の比(NCO/H比)は、0.49であった。
赤外分光分析(IR分析)にて残存イソシアネート基の消滅を確認した上で、内容液を30℃まで冷却し反応を終了させた。最後にアセチルアセトン0.56質量部を添加した。
以上のようにして、不揮発分60%、粘度2,100cps、無色透明の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−1)の溶液を得た。得られた水酸基末端ウレタンプレポリマーは、Mw=105,000であった。
配合組成、NCO/H比、および得られた水酸基末端ウレタンプレポリマーのMwを、表2−1に示す。
(合成例2〜12)(1段重合法)
合成例2〜12においては、活性水素基含有化合物(HX)の種類、ポリイソシアネート(N)の種類、およびこれらの配合比を変更した以外は合成例1と同様にして、1段重合法にて、無色透明の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−2)〜(UPH−11)の溶液を得た。
各合成例において、配合組成、NCO/H比、および得られた水酸基末端ウレタンプレポリマーのMwを、表2−1、表2−2に示す。
(合成例13)(複数段階の重合法)
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下ロートを備えた4口フラスコ内に、活性水素基含有化合物(HX−13)100質量部、ポリイソシアネート(N−13)17質量部、トルエン29.3質量部、触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.01質量部を仕込み、混合した。内容液を100℃まで徐々に昇温し、2時間反応を行った。その後、25℃まで冷却し、酢酸エチル90.7質量部およびアセチルアセトン0.5質量部を添加した後、活性水素基含有化合物(HX−21)3.4質量部を1時間かけて滴下した。液温を25℃に維持してさらに1時間反応を継続した後に、活性水素基含有化合物(HX−22)1.2質量部を添加して反応させた。赤外分光分析(IR分析)にて残存イソシアネート基の消滅を確認した上で反応を終了させた。
以上のようにして、不揮発分45%、粘度3,100cps、無色透明の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−12)の溶液を得た。得られた水酸基末端ウレタンプレポリマーは、Mw=52,000であった。
配合組成、NCO/H比、および得られた水酸基末端ウレタンプレポリマーのMwを、表2−2に示す。
(合成例14)(複数段階の重合法)
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下ロートを備えた4口フラスコ内に、活性水素基含有化合物(HX−18)100質量部、ポリイソシアネート(N−13)6.5質量部、トルエン45.7質量部、触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.02質量部を仕込み、混合した。内容液を80℃まで徐々に昇温し、2時間反応を行って、イソシアネート基末端プレポリマーを得た。その後、60℃まで冷却し、酢酸エチル26.6質量部を添加した後、活性水素基含有化合物(HX−31)2.5質量部を添加し、反応させた。赤外分光分析(IR分析)にて残存イソシアネート基の消滅を確認した上で、内容液を30℃まで冷却し反応を終了させた。最後にアセチルアセトン0.43質量部を添加した。
以上のようにして、不揮発分60%、粘度2,800cps、無色透明の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−13)の溶液を得た。得られた水酸基末端ウレタンプレポリマーは、Mw=98,000であった。
配合組成、NCO/H比、および得られた水酸基末端ウレタンプレポリマーのMwを、表2−2に示す。
[ウレタン系粘着剤と粘着シートの製造]
(実施例1)
合成例1で得られた水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−1)溶液100質量部(不揮発分換算)、多官能イソシアネート化合物(I−11)10質量部、カチオン性親水基を有する界面活性剤(S−11)0.5質量部、酸化防止剤(C−1)1.0質量部、および溶剤として酢酸エチル100質量部を配合し、ディスパーで攪拌することで、ウレタン系粘着剤を得た。なお、溶剤以外の各材料の使用量は、不揮発分換算値を示す(他の実施例および比較例においても、同様)。配合組成を表3−1に示す。
基材シートとして、50μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(ルミラーT−60、東レ社製)を用意した。コンマコーター(登録商標)を用いて、この基材シートの片面に、得られたウレタン系粘着剤を乾燥後の厚みが12μmになるように塗工した。次いで、形成された塗工層を100℃で2分間乾燥して、粘着層を形成した。この粘着層上に、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、粘着シートを得た。
初期硬化性の評価については、23℃−50%RHの条件下で5時間養生した後、評価を実施した。その他の評価については、23℃−50%RHの条件下で1週間養生した後、評価を実施した。
(実施例2〜42、比較例1〜5)
実施例2〜42、比較例1〜5の各例においては、用いた材料の種類と配合比を表3−1〜表3−6、表4に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、ウレタン系粘着剤および粘着シートの製造とこれらの評価を実施した。
[評価項目および評価方法]
粘着剤および粘着シートの評価項目および評価方法は、以下の通りである。
(ゲル分率)
23℃−50%RHの雰囲気下で1週間養生した後の粘着シートから幅30mm長さ100mmの試験片を切り出した。この試験片を、SUSメッシュ(目開き:0.077mm、線径:0.05mm)に貼り付けた後、酢酸エチルに浸漬した。50℃で24時間抽出した後、100℃で30分乾燥し、下記式(1)に基づいて、硬化後のゲル分率(質量%)を算出した。
ゲル分率(質量%)=(G2/G1)×100・・・(1)
上記式中、各符号は以下のパラメータを示す。
G1:酢酸エチルで抽出する前の粘着層の質量、
G2:酢酸エチルによる抽出および乾燥後の粘着層の質量。
(初期硬化性)
23℃−50%RHの雰囲気下で5時間養生した後の粘着シートから幅30mm長さ100mmの試験片を切り出した。この試験片を、SUSメッシュ(目開き:0.077mm、線径:0.05mm)に貼り付けた後、酢酸エチルに浸漬した。50℃で24時間抽出した後、100℃で30分乾燥し、下記式(2)に基づいて、初期ゲル分率(質量%)を算出した。
初期ゲル分率(質量%)=(G4/G3)×100・・・(2)
上記式中、各符号は以下のパラメータを示す。
G3:酢酸エチルで抽出する前の粘着層の質量、
G4:酢酸エチルによる抽出および乾燥後の粘着層の質量。
評価基準は以下の通りである。
◎:初期ゲル分率が70質量%以上、優良。
○:初期ゲル分率が40質量%以上70質量%未満、良好。
△:初期ゲル分率が20質量%以上40質量%未満、実用可。
×:初期ゲル分率が20質量%未満、実用不可。
(加熱前の粘着力)
23℃−50%RHの雰囲気下で1週間養生した後の粘着シートから幅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、露出した粘着層を苛性ソーダガラス板の表面に貼着し、2kgロールを1往復して圧着した。その後、23℃−50%RHの雰囲気下に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、剥離速度300mm/分、剥離角度180°の条件で粘着力(加熱前の粘着力)を測定した。評価基準は以下の通りである。
◎:20mN/25mm未満、優良。
○:20mN/25mm以上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。
(加熱後の粘着力の上昇率)
23℃−50%RHの雰囲気下で1週間養生した後の粘着シートから幅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、露出した粘着層を苛性ソーダガラス板に貼着し、2kgロールを1往復して圧着した。その後、150℃の雰囲気下に1時間放置した。次いで、23℃−50%RHの雰囲気下で30分空冷した後、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、剥離速度300mm/分、剥離角度180°の条件で粘着力(150℃加熱後の粘着力)を測定した。下記式(3)に基づいて、加熱後の粘着力の上昇率を算出した。
加熱後の粘着力の上昇率(%)=(N2/N1)×100・・・(3)
上記式中、各符号は以下のパラメータを示す。
N1:評価2で測定された加熱前の粘着力の値、
N2:評価3で測定された150℃加熱後の粘着力の値。
評価基準は以下の通りである。
◎:150%未満、優良。
○:150%以上300%未満、良好。
△:300%以上500%未満、実用可。
×:500%以上、実用不可。
(被着体汚染抑制性)
23℃−50%RHの雰囲気下で1週間養生した後の粘着シートから幅70mm長さ100mmの2枚の試験片を切り出した。各試験片について、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苛性ソーダガラス板を貼着し、ラミネータで圧着した。得られた2枚の積層体のうち一方の積層体を60℃−90%RHにセットしたオーブン内に72時間放置した。他方の積層体を85℃−85%RHにセットしたオーブン内に24時間放置した。2枚の積層体をそれぞれオーブンから取り出し、23℃−50%RHの雰囲気下で3時間空冷した後、ガラス板から粘着シートを剥離し、被着体汚染を評価した。暗室内で粘着シートを貼ってあった側のガラス板の表面にLED(発光ダイオード)ランプ光を照射し、目視観察にて評価した。評価基準は以下の通りである。
◎:60℃−90%RHおよび85℃−85%RHのいずれの加熱条件のサンプルにおいても、ガラス表面に粘着層成分の付着が一切見られない、優良。
○:60℃−90%RHの加熱条件のサンプルではガラス表面に粘着層成分の付着が一切見られないが、85℃−85%RHの加熱条件のサンプルではガラス表面に1〜3箇所に薄い粘着層成分の付着が見られる、良好。
△:60℃−90%RHの加熱条件のサンプルではガラス表面に1〜3箇所に薄い粘着層成分の付着が見られ、85℃−85%RHの加熱条件のサンプルではガラス表面の4箇所以上に薄い粘着層成分の付着が見られる/もしくはガラス表面の1〜2箇所に濃い粘着層成分の付着が見られる、実用可。
×:60℃−90%RHおよび85℃−85%RHいずれの加熱条件のサンプルにおいても、ガラス表面の4箇所以上に薄い粘着層成分の付着が見られる/もしくはガラス表面の1〜2箇所に濃い粘着層成分の付着が見られる、実用不可。
[評価結果]
評価結果を表3−1〜表3−6、表4に示す。
実施例1〜42では、
1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(H)と、
多官能イソシアネート化合物(I)と、
カチオン性親水基を有する界面活性剤(S)とを含み、
界面活性剤(S)は不揮発分換算でアミン価が0.1〜160mgKOH/gであり、
活性水素基含有化合物(H)100質量部に対する界面活性剤(S)の含有量が0.01〜20質量部であるウレタン系粘着剤を製造した。
これら実施例ではいずれも、初期硬化性が良好な粘着剤を製造することができ、加熱前の粘着力が小さく、150℃加熱後の粘着力の上昇率が小さく、湿熱環境に曝されても被着体汚染の少ない粘着シートを製造することができた。
カチオン性親水基を有する界面活性剤(S)および他の界面活性剤(R)を添加しなかった比較例1で得られた粘着シートは、加熱後の粘着力の上昇率が大きく、不良であった。
活性水素基含有化合物(H)100質量部に対するカチオン性親水基を有する界面活性剤(S)の添加量を20質量部超とした比較例2で得られた粘着シートは、初期硬化性、加熱前の粘着力、および加熱後の粘着力の上昇率が不良であり、被着体汚染も顕著であった。
不揮発分換算でアミン価が160mgKOH/g超であるカチオン性親水基を有する比較用の界面活性剤(R)を添加した比較例3で得られた粘着シートは、150℃加熱後の粘着力の上昇率が大きく、不良であった。
不揮発分換算でアミン価が0.1mgKOH/g未満であるカチオン性親水基を有する比較用の界面活性剤(R)を添加した比較例4、5で得られた粘着シートは、150℃加熱後の粘着力の上昇率が大きく、被着体汚染も顕著であった。
Figure 2020033434
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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 (6)

  1. 1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(H)と、
    1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)と、
    カチオン性親水基を有する1種以上の界面活性剤(S)とを含み、
    界面活性剤(S)は不揮発分換算でアミン価が0.1〜160mgKOH/gであり、
    活性水素基含有化合物(H)100質量部に対する界面活性剤(S)の含有量が0.01〜20質量部である、ウレタン系粘着剤。
  2. 活性水素基含有化合物(H)は、1種以上の活性水素基含有化合物と1種以上のポリイソシアネートとの反応生成物である水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)である、請求項1に記載のウレタン系粘着剤。
  3. 界面活性剤(S)は親水基の数が1つである、請求項1または2に記載のウレタン系粘着剤。
  4. 界面活性剤(S)は不揮発分換算でアミン価が0.1〜60mgKOH/gである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のウレタン系粘着剤。
  5. さらに、酸化防止剤、耐加水分解剤、紫外線吸収剤、および光安定剤からなる群より選ばれた1種以上の変質防止剤を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のウレタン系粘着剤。
  6. 基材シートと、請求項1〜5のいずれか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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