JP2020117677A - 架橋性コポリマーおよびその使用 - Google Patents
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Abstract
Description
モノマー(A)は、式(I)のモノマー、式(II)のモノマー又はそれらの組み合わせである。
Aは、ヒドロキシルを有するC2―C6アルキレンであり、
R1は、Hまたはメチルであり、
R2、R3およびR4は、独立してC1―C8アルキルである。
モノマー(B)は、C1―C18アルキル(メタ)アクリレートモノマーであり、
モノマー(C)は、ヒドロキシル含有共重合性モノマーである。
ここで、モノマー(B)は、ヒドロキシルを含有せず、モノマー(B)およびモノマー(C)は、式(I)の構造または式(II)の構造を有さない。
基板と、
基板の表面上に配置された感圧接着剤層を含む保護フィルムを提供することであり、
ここで、感圧接着剤層は、前述の感圧接着剤組成物を含む。
本発明の架橋性コポリマーは特定のモノマーを共重合することによって形成される。特定のモノマーは高い立体障害を有する架橋性コポリマーが提供され得るように分枝構造を有するモノマーを含む。これにより架橋性共重合体を用いて調製された感圧接着剤組成物は、より良好な粘度安定性(すなわち、加工性)を有することができ、この組成物から調製された保護フィルムは、以下の利点を提供することができる。すなわち、保護フィルムは接着残留物を残すことなく除去することができ、剥離速度によって大きく変化しない剥離強度を有する。具体的には架橋性コポリマーは以下のモノマー(A)、モノマー(B)、およびモノマー(C)から誘導される構造単位を含む。
モノマー(A)は、式(I)のモノマー、式(II)のモノマー又はそれらの組み合わせである。
Aは、ヒドロキシルを有するC2―C6アルキレンであり、
R1は、Hまたはメチルであり、
R2、R3およびR4は、独立して、C1―C8アルキルである。
モノマー(B)は、C1―C18アルキル(メタ)アクリレートモノマーであり、
モノマー(C)は、ヒドロキシル含有共重合性モノマーである。
ここで、モノマー(B)は、ヒドロキシルを含有せず、モノマー(B)およびモノマー(C)は、式(I)または式(II)の構造を有さない。
本発明の架橋性コポリマーにおいて、モノマー(A)は、式(I)のモノマー、式(II)のモノマー、またはそれらの組み合わせである。
Aは、ヒドロキシルを有するC2―C6アルキレンであり、
R1は、Hまたはメチルであり、
R2、R3およびR4は、独立して、C1―C8アルキルである。
R1はHまたはメチルであり、
R2はメチルであり、
R3およびR4の総炭素数は3〜9の範囲であり、
その結果、モノマー(A)は、分枝構造を有し得る。
本発明のいくつかの実施形態において、式(I)および(II)において、R3およびR4の総炭素数は、4〜8、例えば、5、6、または7の範囲である。
R3およびR4は、独立して、C1―C8アルキルであり、
R3およびR4の総炭素数は、3〜9、より具体的には4〜8、例えば5、6または7である。
本発明の架橋性コポリマーにおいて、モノマー(B)は、C1―C18アルキル(メタ)アクリレートモノマーであり、但しモノマー(B)は、式(I)または(II)の構造を有さず、ヒドロキシルを含有しない。
本発明の架橋性コポリマーにおいて、モノマー(C)はヒドロキシル含有共重合性モノマーである。ヒドロキシル含有共重合性モノマーはヒドロキシルと、モノマー(A)および(B)との重合反応を行うことができる反応性官能基とを含有する任意のモノマーであることができ、但しヒドロキシル含有共重合性モノマーは、式(I)または(II)の構造を有さない。反応性官能基の例としては炭素―炭素二重結合(オレフィン結合)、カルボキシル、およびアミノが挙げられるが、これらに限定されない。
架橋性コポリマーは溶液重合、乳化重合、懸濁重合、バルク重合、光重合などの周知の重合方法によって調製することができる。本発明のいくつかの実施形態では、溶液重合は費用効果が高くしたがって好ましい。架橋性コポリマーを溶液重合により調製する場合には熱重合開始剤を用いることができる。熱重合開始剤の例としてはアゾ化合物および過酸化物が挙げられるが、これらに限定されない。アゾ化合物の例としては、2,2’―アゾビスイソブチロニトリル、2,2’―アゾビス―2―メチルブチロニトリル、2,2’―アゾビス(メチル 2―メチル プロピオネート)、4,4’―アゾビス―4―シアノペンタン酸、およびアゾビスペンタンニトリルが挙げられるが、これらに限定されない。過酸化物の例としては限定されるものではないが、tert―ブチルヒドロペルオキシド、ジ―tert―ブチルペルオキシド、1,1―ビス(tert―ブチルペルオキシ)―3,3,5―トリメチルシクロヘキサン、1,1―ビス(tert―ブチルペルオキシ)シクロドデカン、およびジクミルペルオキシドが挙げられる。熱重合開始剤は単独で用いてもよいし2種以上を混合して用いてもよい。
架橋性コポリマーは、約−5℃、−10℃、−15℃、−20℃、−25℃、−30℃、−35℃、−40℃、−45℃、−50℃、または−55℃など、約0℃〜−65℃の範囲のガラス転移温度(Tg)を有することができる。ガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量測定(DSC)によって測定される。架橋性コポリマーのTgが上記指定範囲内にある場合、架橋性共コポリマーを含む感圧接着剤組成物は、剥離速度によって大きく変化しない剥離強度、すなわち高速剥離強度と低速剥離強度との差が少ない感圧接着剤層を提供することができる。
本発明はまた、前述の架橋性コポリマーおよびイソシアネート系の架橋剤を含む感圧接着剤組成物を提供する。
本明細書中で使用される場合、イソシアネート系の架橋剤は前述の架橋性コポリマーとの架橋反応を行って架橋構造を形成することができるイソシアネート系の成分を指す。ここでイソシアネート系の架橋剤としては、脂肪族環状イソシアネート化合物、脂肪族非環状イソシアネート化合物、またはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。脂肪族環状イソシアネート化合物とは脂肪族環構造を含むイソシアネート化合物をいう。脂肪族非環状イソシアネート化合物は、脂肪族直鎖または分枝イソシアネート化合物を意味する。脂肪族環状イソシアネート化合物の例としては、イソホロンジイソシアネート、メチレンジシクロヘキシルジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、それらの誘導体、または前述の化合物とポリアルコールとの反応生成物(例えばトリメチロールプロパン)が挙げられるが、これらに限定されない。脂肪族非環状イソシアネート化合物の例としては、C1―C20アルキレンジイソシアネート化合物、その誘導体または前述の化合物とポリアルコールとの反応生成物(例えばトリメチロールプロパン)が挙げられるが、これらに限定されない。C1―C20アルキレンジイソシアネート化合物としてはヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、1,2―エチレンジイソシアネート、および1,4―ブチレンジイソシアネートが挙げられるが、これらに限定されない。上記イソシアネート系架橋剤は単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
本発明の感圧接着剤組成物では、当業者に周知の任意の添加剤、例えば下記の帯電防止剤をさらに使用して感圧接着剤組成物の物理化学的特性を標的として改善することができる。
本発明の感圧接着剤組成物は、次の用途のために次のように調製することができる。感圧接着剤組成物の成分(架橋性コポリマー、イソシアネート系の架橋剤、および他の任意の成分を含む)を、得られた混合物を撹拌しながら、および場合によっては適切な溶媒で所望の濃度まで希釈しながら均一に混合する。溶媒は本発明の感圧接着剤組成物の成分を溶解または分散させることができるが、架橋性コポリマーの溶液重合で使用することができる溶媒を含めて成分と反応しない任意の不活性溶媒とすることができる。添付の実施例では酢酸エチルを使用する。溶媒の量は感圧接着剤組成物の成分が均一に溶解または分散され得る限り、特に限定されない。例えば感圧接着剤組成物の全重量に基づいて溶媒の含有量は約55量%〜約65量%、好ましくは約56量%〜約60量%の範囲であり得る。
また本発明は、光学部品を一時的に保護する材料として用いることができる保護フィルムを提供する。本発明の保護フィルムは、
基板と、
基板の表面上に配置された感圧接着剤層とを備え、
ここで、感圧接着剤層は前述の感圧接着剤組成物を含む。
本発明の保護フィルムにおいて、前記基板は前記感圧接着剤層を担持するために使用される。基板は、薄膜、シート、またはプレートなどの任意の形状で提供することができる。可撓性光学部品の開発の観点からおよび可撓性光学部品における保護フィルムの使用を容易にするために、保護フィルムの基板は可撓性または柔軟性があることが好ましい。基板の材料は、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリブタジエン、ポリクロロエチレン、ポリイミド、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)「アクリル樹脂」としても知られる)、シクロオレフィンポリマー、およびそれらの組合せからなる群から選択することができるが、本発明はこれらに限定されない。ポリエステルの例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)およびポリブチレンテレフタレート(PBT)が挙げられるが、これらに限定されない。
感圧接着剤層は本発明の感圧接着剤組成物から架橋硬化反応により形成される。本発明の感圧接着剤組成物から形成された感圧接着剤層は、剥離速度によって大きく変化しない剥離強度を有する。本発明のいくつかの実施形態では、30m/分の高い剥離速度で測定された感圧接着剤層の接着力は0.3m/分の低い剥離速度で測定された接着力よりも約1〜7倍高いだけである。本発明の保護フィルムにおいて高い剥離速度で測定された接着力と低い剥離速度で測定された接着力との間の差は、従来の保護フィルムにおけるものよりも著しく小さい。したがって本発明の保護フィルムの感圧接着剤層は被保護表面から感圧接着剤層を除去する際の静電気の蓄積を回避または改善することができ、本発明の保護フィルムを大型の光学部品に非常に有用なものにする。本発明の好ましい実施形態では、30m/分の高い剥離速度で測定される感圧接着剤層の接着力は0.3/分の低い剥離速度で測定される接着力よりも約1〜4倍高いだけである。また感圧接着剤層は剥離性に優れる。それは光学部品の表面から除去された後、光学部品の表面上に残渣を残さない。本明細書で使用するとき特定の剥離速度での感圧接着剤層の接着力は、引張試験機を使用して特定の剥離速度で180°方向に感圧接着剤層を剥離することによって測定される剥離強度である。本発明の保護フィルムの感圧接着剤層の形成方法は特に限定されない。例えば本発明の感圧接着剤組成物を基板上にコーティングし、次いでコーティングされた感圧接着剤組成物を硬化させることによって感圧接着剤層を基板上に形成することができる。塗布方法は特に限定されない。コーティング方法の例としてはグラビアコーティング、ロールコーティング、バーコーティング、ナイフコーティング、スロットコーティング、スプレーコーティング、およびダイコーティングが挙げられるが、これらに限定されない。また感圧接着剤組成物の硬化方法も特に限定されない。硬化方法の例としては熱硬化または光学放射線(例えば紫外線(UV)放射線)硬化が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の保護フィルムは、塗布前に基板と接触していない感圧接着剤層の表面を汚染から保護するための剥離フィルムをさらに含むことができる。剥離フィルムの材料は特に限定されず、感圧接着剤層から容易に分離され得る任意のフィルム材料であり得る。剥離フィルムの厚さも特に限定されない。コストおよび良好な保護を考慮すると剥離フィルムの厚さは一般に約10μm〜約100μmの範囲である。また剥離フィルムを感圧接着剤層から容易に剥離するために剥離フィルムの表面に予め表面処理を施しておくことができる。表面処理にはシリコーンまたはフッ素処理が含まれるが、これらに限定されない。
本発明の保護フィルムは、感圧接着剤層が部品の表面に向くように部品の表面に取り付けられた後、様々な部品を一時的に保護することができる。保護要求がなくなると保護膜を容易に除去することができる。部品は光学部品を含む。光学部品の例としては偏光板、波長板、光学補償フィルム、輝度向上フィルム、導光板、反射フィルム、反射防止フィルム、透明導電フィルムおよびカラーフィルタが挙げられるが、これらに限定されない。
4.1.測定法
本発明は、以下の実施形態によってさらに説明され測定機器および方法はそれぞれ以下の通りである。
23℃、相対湿度50%で7日間エージングした剥離フィルム付き保護フィルムを幅25mm、長さ100mmの試験片に切断し、剥離フィルムを試験片から取り出した。この試験片を幅70mm、長さ100mmのトリアセテートセルロース(TAC)フィルム(Fuji社製)の表面上に置き、0.25MPaおよび0.3m/分でラミネート装置(ChemInstruments社製、小型ラミネート装置)で重ね合わせ試験サンプルを作製した。試験サンプルを23℃、相対湿度50%下に24時間置いた後、ユニバーサル引張試験機を用い30m/分の高剥離速度または0.3m/分の低剥離速度で180°方向に剥離し感圧接着剤層のTACへの接着力を得た。接着の単位は「N/25mm」である。
感圧接着剤組成物の溶液の粘度を回転粘度計(Brookfield社製、LV―3スピンドル)を用い、25℃下、30rpmで測定した。粘度の単位は「cps」である。
粘度安定性(すなわち、加工性)は、長期保存後の感圧接着剤組成物の粘度変化を測定することにより評価した。粘度変化率(%)は次式により算出した。
{[(調製した粘着剤組成物を15時間または24時間放置した後の粘度)―(調製した感圧接着剤組成物を1時間放置した後の粘度)] / (感圧接着剤組成物を1時間放置後の粘度)}10×100%
感圧接着剤組成物をポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム材料上にコーティングした。このようにして形成した塗膜を炉内で5分間直接焼成し、または室温で3分間放置した後、焼成した。その後塗膜の表面を観察した。炉内で5分間直接焼成した塗膜の表面に機械方向(MD)に沿った塗膜縞は見られなかった場合、コーティング性能は良好であり、「◎」として記録した。炉内で5分間直接焼成した塗膜の表面に機械方向(MD)に沿った塗膜稿が見られたが、室温に3分放置した後に5分間焼成した塗膜の表面に塗膜稿は見られなかった場合、コーティング性能は許容範囲であり「○」として記録した。室温で3分間放置した後、炉内で5分間焼成した塗膜の表面に塗膜縞が見つかった場合、コーティング性能は悪く、「×」と記録した。
剥離フィルムを保護フィルムから取り外すことによって感圧接着剤層を露出させた。感圧接着剤層の表面インピーダンスは抵抗率計(三菱化学社製、商品名: Hiresta UP―HT450)により測定した。表面インピーダンスの単位は「Ω/□」である。
4.2.1.実施例1〜6
機械的撹拌装置、還流凝縮器、温度計、および窒素入口管を備えた反応器を準備した。表1に示す比率に従って、モノマー(A)、モノマー(B)、モノマー(C)、および溶媒としての酢酸エチル(EA)を反応器に添加した。次に重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03重量部を2時間後に反応器に滴下し、実施例1〜6の反応物を窒素雰囲気下75℃で8時間反応させた。その後各生成物を酢酸エチルで希釈し、固形分約40重量%の実施例1〜6の架橋性コポリマーを得た。
1):式(A―1)のモノマーは、
2):式(A―2)のモノマーは、
3):MMAはメチルメタクリレートである。
4):2EHAは2―エチルヘキシルアクリレート(「イソオクチルアクリレート」としても知られる)である。
5):2HEAMは2―ヒドロキシエチルメタクリレートである。
6):2HEAは2―ヒドロキシエチルアクリレートである。
7):4HBAは4―ヒドロキシブチルアクリレートである。
機械的撹拌装置、還流凝縮器、温度計、および窒素入口管を備えた反応器を準備した。表2に示す比率に従ってモノマー(A)、モノマー(B)、モノマー(C)、および溶媒としての酢酸エチルを反応器に添加した。次に重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.03重量部を2時間後に反応器に滴下し、各比較例1〜5の反応物を窒素雰囲気下75℃で8時間反応させた。その後各生成物を酢酸エチルで希釈し固形分約40重量%の比較例1〜3および5の架橋性コポリマーを得た。比較例4については架橋性コポリマーの合成に成功しなかった。
感圧接着剤組成物はそれぞれ実施例1〜6および比較例1〜3、5の架橋性コポリマーを用いて調製した。具体的には93重量部の各架橋性コポリマー、7.0重量部のイソシアネート系架橋剤としてのHDI、および1.0重量部の帯電防止剤(商品名:FC−4400、3M社から入手可能)を室温で撹拌しながら混合して感圧接着剤組成物を得た。
この感圧接着剤組成物を用いて実施例1〜6、比較例1〜3、および5の保護フィルムを作製した。まず長さ20cm、幅40cm、厚さ38μmのPETフィルムを用意した。実施例1〜6、比較例1〜3、および5のいずれかの感圧接着剤組成物をPETフィルムの表面に塗布し、90℃で5分間乾燥させ、厚さ約15μmの感圧接着剤層を形成した。その後感圧接着剤層を23℃、相対湿度50%で7日間エージングし保護フィルムを得た。次に保護フィルムの感圧接着剤層上に剥離フィルムを被覆し感圧接着剤層を汚染から保護した。
Claims (13)
- 前記モノマー(B)は、ヒドロキシルを含まず、前記モノマー(B)および前記モノマー(C)は、式(I)の構造または式(II)の構造を有さず、式(I)のモノマーにおいてAが第一級ヒドロキシルまたは第二級ヒドロキシルを有するC2―C6アルキレンであり、R2がメチルであり、R3およびR4の炭素原子の総数が3〜9の範囲である請求項1に記載の架橋性コポリマー。
- 前記モノマー(A)が式(I)のモノマーまたは式(I)のモノマーと式(II)のモノマーとの組み合わせである請求項1に記載の架橋性コポリマー。
- 架橋性コポリマーを形成するモノマーの総重量に基づいて、モノマー(A)の含有量が約3重量%〜約20重量%の範囲であり、モノマー(B)の含有量が約75重量%〜約90重量%の範囲であり、モノマー(C)の含有量が約5重量%〜約15重量%の範囲である請求項1〜4のいずれか一項に記載の架橋性コポリマー。
- モノマー(B)が2―エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される請求項1に記載の架橋性コポリマー。
- モノマー(C)がヒドロキシルを有するアクリレートモノマーである請求項1に記載の架橋性コポリマー。
- モノマー(C)が2―ヒドロキシエチルメタクリレート、4―ヒドロキシブチルアクリレート、2―ヒドロキシエチルアクリレート、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される請求項7に記載の架橋性コポリマー。
- 前記架橋性コポリマーが約0〜約―65℃の範囲のガラス転移温度および約200,000〜約700,000の範囲の重量平均分子量を有する請求項1に記載の架橋性コポリマー。
- 請求項1に記載の架橋性コポリマーおよびイソシアネート系の架橋剤を含む感圧接着剤組成物。
- 前記イソシアネート系の架橋剤が脂肪族環状イソシアネート化合物、脂肪族非環状イソシアネート化合物またはそれらの組み合わせである請求項10に記載の感圧接着剤組成物。
- 保護フィルムであって、
基板と、
基板の表面上に配置された感圧接着剤層とを備え、
その感圧接着剤層は請求項10に記載の感圧接着剤組成物を含む保護フィルム。 - 30m/分の高い剥離速度で測定された感圧接着剤層の接着力が0.3m/分の低い剥離速度で測定されたものよりも約1〜7倍高い請求項12に記載の保護フィルム。
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