JP2020529511A - 粘着剤組成物及び粘着シート - Google Patents
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Abstract
Description
|X−Y|≧3.0mN/m ・・・(a)
X≦Z≦Y、又は、Y≦Z≦X ・・・(b)
|X−W|≧0.1mN/m ・・・(c)
|Y−W|≧4.0mN/m ・・・(d)
本発明の粘着剤組成物は、(A)(メタ)アクリル系、ウレタン系、シリコーン系及びポリオレフィン系の単位構造のうち1種以上を繰り返してなる粘着性高分子、及び(B)共役系高分子と、ブロック共重合体構造を有するポリアニオンとを含む導電性高分子錯体が、(C)非水系の溶媒又は非水系の分散媒に、溶解又は分散している。
本発明の粘着剤組成物に用いられる粘着性高分子は、少なくとも使用温度において粘着性を有する高分子であり、室温で粘着性を有することが好ましい。粘着性高分子は、(メタ)アクリル系、ウレタン系、シリコーン系及びポリオレフィン系の単位構造のうち1種以上を繰り返してなるものであり、共重合体であってもよい。このような粘着性高分子を用いることで、粘着剤組成物の粘着物性を好適に調整することができる。
このうち、(メタ)アクリル系ポリマーとしては、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの少なくとも一方を主成分とする重合性不飽和結合を有するモノマーの重合によって形成されるものを用いることができる。すなわち、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの少なくとも一方から誘導される繰り返し単位((メタ)アクリル酸エステル成分単位)を、単量体換算で50質量%以上、好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上の量で有している。(メタ)アクリル系ポリマーの具体例としては、アクリル酸n−ブチル/アクリル酸2−エチルヘキシル/アクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体、アクリル酸n−ブチル/アクリル酸2−エチルヘキシル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル/アクリル酸の共重合体、アクリル酸2−エチルヘキシル/アクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体、アクリル酸2−エチルヘキシル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル/アクリル酸の共重合体、アクリル酸2−メトキシエチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル/アクリル酸の共重合体、アクリル酸2−メトキシエチル/アクリル酸2−ヒドロキシエチル/アクリルアミドの共重合体を例示することができる。
また、ウレタン系ポリマーとしては、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを反応させて得られるものを用いることができ、粘着剤として機能し得る各種ウレタン系ポリマー、より具体的には、エーテル系ポリウレタン、エステル系ポリウレタン、カーボネート系ポリウレタン等の中から、適切なものを採用し得る。
シリコーン系ポリマーは、オルガノポリシロキサンを主鎖部分に有するポリマーである。シリコーン系ポリマーとしては、粘着剤として機能し得る各種シリコーン系ポリマーを用いることができ、付加反応型、過酸化反応型及び縮合反応型のうち、いずれを使用してもよい。
ポリオレフィン系ポリマーとしては、常温ではエラストマーとしての性質を示し、且つ高温で熱可塑性を示す熱可塑性エラストマーを、好ましく用いることができる。柔軟性や追従性の観点から、例えば、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリブテン、ポリイソブチレン、塩素化ポリエチレン等のオレフィン系エラストマー;スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン/プロピレン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン/ブチレン−スチレン共重合体等のスチレン系エラストマー;熱可塑性ポリエステル系エラストマー;熱可塑性ポリウレタン系エラストマー;熱可塑性アクリル系エラストマー;等の熱可塑性エラストマーのうち1種又は2種以上を用いることができ、その中でも、ガラス転移温度が室温以下(例えば20℃以下)である熱可塑性エラストマーが好ましく用いられる。
本発明の粘着剤組成物に含まれる(B)導電性高分子錯体は、(B1)共役系高分子及び(B2)ポリアニオンを含むものである。より具体的には、ブロック共重合体構造を有する(B2)ポリアニオンの存在下で、モノマーを酸化的に重合して共役系高分子を形成することで、得られるものである。
導電性高分子錯体に含まれる共役系高分子としては、電気伝導性ポリマーとして存在するポリチオフェンを含むことが好ましい。
R4及びR5は、互いに独立に、各々、H、置換されていてもよいC1−C18アルキルラジカル又は置換されていてもよいC1−C18アルコキシラジカルを表し、R4及びR5は一緒に、置換されていてもよいC1−C8アルキレンラジカル(この置換されていてもよいC1−C8アルキレンラジカルにおいて、1以上のC原子は、OもしくはSから選択される1以上の同一のもしくは異なるヘテロ原子によって置き換えられてもよく、好ましくはC1−C8ジオキシアルキレンラジカルである)、置換されていてもよいC1−C8オキシチアアルキレンラジカル、又は置換されていてもよいC1−C8ジチアアルキレンラジカル、又は置換されていてもよいC1−C8アルキリデンラジカル(この置換されていてもよいC1−C8アルキリデンラジカルにおいて、少なくとも1つのC原子は、OもしくはSから選択されるヘテロ原子によって置き換えられてもよい)を表す)
を含む。
Aは、置換されていてもよいC1−C5アルキレンラジカル、好ましくは置換されていてもよいC2−C3アルキレンラジカルを表し、
YはO又はSを表し、
R6は、直鎖状もしくは分枝状の、置換されていてもよいC1−C18アルキルラジカル、好ましくは直鎖状もしくは分枝状の、置換されていてもよいC1−C14アルキルラジカル、置換されていてもよいC5−C12シクロアルキルラジカル、置換されていてもよいC6−C14アリールラジカル、置換されていてもよいC7−C18アラルキルラジカル、置換されていてもよいC7−C18アルカリールラジカル、置換されていてもよいC1−C4ヒドロキシアルキルラジカル、又はヒドロキシルラジカルを表し、
yは、0〜8の整数、好ましくは0、1又は2、特に好ましくは0又は1を表し、
複数のラジカルR6がAに結合されている場合、それらは、同じであってもよいし又は異なってもよい)
である。
である。
によって表すことができる。
導電性高分子錯体にドーパントとして含まれるポリアニオンとしては、ブロック共重合体構造を有するものを用いることができ、例えばスルホン化合成ゴムを用いることが好ましい。スルホン化合成ゴムは、少なくとも部分的にスルホン化された、スチレン単位とジエン単位とを有するブロックコポリマーである。このようなブロック共重合体構造を有するポリアニオンを用いることで、粘着剤組成物への凝集沈殿物の形成を低減させることができ、粘着層の表面抵抗率を低減させることができ、また、粘着剤組成物から形成される粘着層を剥離した際の静電気の発生を低減させることができる。
導電性高分子錯体には、酸化剤やその反応物が含まれていてもよい。スルホン化合成ゴムの存在下でのチオフェンモノマーの重合反応は、酸化剤を用いることで酸化的に行われるからである。
本発明の粘着剤組成物は、非水系の、溶媒又は分散媒を含有する。より具体的には、溶媒又は分散媒における水の濃度が、好ましくは1質量%未満、より好ましくは0.5質量%未満、さらに好ましくは0.1質量%未満である溶媒又は分散媒を含有する。このような非水系の溶媒や非水系の分散媒を用いることで、粘着性高分子の粘着剤組成物への溶解及び分散を促進することができ、それにより粘着剤組成物への凝集沈殿物の形成を低減させることができる。また、非水系の溶媒や非水系の分散媒を用いることで、粘着層の表面抵抗率を低減させることができ、且つ、粘着シートの剥離帯電圧を低減させることができる。ここで、水の濃度は、例えばカールフィッシャー法により測定することができる。
本発明に係る粘着剤組成物には、前記以外の他の成分として、従来公知の任意の化合物を配合することができる。また、導電性高分子錯体の導電性を高める目的で、高導電化助剤等の種々の成分が含まれていてもよい。
本発明の粘着剤組成物は、表面抵抗率が低い粘着層を形成できるものであることが好ましい。例えば、乾燥膜厚が10μmとなるように粘着層を形成して乾燥させたとき、粘着層の表面抵抗率は、1×1013Ω/□未満になることが好ましく、1×1012Ω/□未満になることがより好ましく、1×1011Ω/□以下になることがさらに好ましく、1×1010Ω/□以下になることがさらに好ましい。本発明の粘着剤組成物では、表面抵抗率が低く、剥離した際に静電気の発生が低減された粘着層を形成することができる。このような粘着層を形成することで、高い帯電防止性を奏することができるため、粘着層の貼付物への、静電気の帯電による埃や塵等の異物の付着による汚染を低減させることができる。
本発明の粘着シートは、基材に、粘着剤組成物から形成される粘着層を備えたものである。
粘着シートに用いられる基材は、粘着層が粘着しうる材料の中から選択され、例えばプラスチック材料、金属及び金属酸化物からなるものが挙げられる。ここで、粘着シートを介して光を透過させる用途に用いる場合には、光線透過率の高い基材、例えば光線透過率の高いプラスチック材料や、ITO(酸化インジウムスズ)、ガラスからなる基材を用いることが好ましい。
|X−Y|≧3.0mN/m ・・・(a)
X≦Z≦Y、又は、Y≦Z≦X ・・・(b)
|X−W|≧0.1mN/m ・・・(c)
|Y−W|≧4.0mN/m ・・・(d)
必要に応じて前処理された基材に対して、粘着剤組成物を付与することで、粘着層の形成された粘着シートを得ることができる。ここで、粘着剤組成物を付与する手段としては、公知の手段を用いることができ、例えば、スピンコーティング、ディッピング(浸漬)、注ぎ込み、滴下、注入、噴霧、ドクターブレード塗布、塗装又は印刷の手段を用いて行うことができる。このうち印刷の手段としては、インクジェット印刷、スクリーン印刷、凹版印刷、オフセット印刷又はパッド印刷の手段を用いることができる。
粘着シートにおいて基材に積層される粘着層は、表面抵抗率が低いことが好ましい。このような表面抵抗率が低い粘着層によることで、粘着シートを剥離した際に静電気の発生が低減される。それにより、高い帯電防止性を奏することができるため、粘着シートを貼付していた対象物への、帯電による埃や塵等の異物の付着による汚染を低減させることができる。
本発明の粘着シートの用途は、特に限定されないが、例えば液晶素子を形成する際に用いられる偏光板、位相差板、楕円偏光板等に貼付される表面保護フィルム(プロテクトフィルム)として、好ましく用いることができる。
(実験例A−1)
粘着性高分子として、アクリル酸2−エチルヘキシルと、アクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体(重量平均分子量50万)を以下の手順で作製した。まず、攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコに、アクリル酸2−エチルヘキシル(285g)、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(15g)、酢酸エチル(350g)、トルエン(230g)を仕込みフラスコ内に窒素ガスを導入しながらフラスコの内容物を66℃に加熱した。次いで、十分に窒素ガス置換したアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を0.15部攪拌下にフラスコ内に添加した。フラスコ内の内容物の温度が65−66℃に維持できるように、加熱及び冷却を3時間行った。その後、75℃に加熱し5時間還流を行い、最後にトルエン(120g)を添加して粘着性高分子溶液を得た。当該粘着高分子について、重量平均分子量(Mw)を下記ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定条件に従って測定した。105℃加熱残分(nV)についても測定し、固形分30%であることを確認した。
測定装置:HLC−8120GPC(東ソー社製)
GPCカラム構成:以下の5連カラム(すべて東ソー社製)
(1)TSK−GEL HXL−H (ガードカラム)
(2)TSK−GEL G7000HXL
(3)TSK−GEL GMHXL
(4)TSK−GEL GMHXL
(5)TSK−GEL G2500HXL
サンプル濃度:1.0mg/cm3となるように、テトラヒドロフランで希釈
移動相溶媒:テトラヒドロフラン
流量: 1ml/min
カラム温度:40℃
精秤したブリキシャーレ(n1)にアクリル系共重合体溶液を1g程度入れ、合計重量(n2)を精秤した後、105℃で3時間加熱した。その後、このブリキシャーレを室温のデシケータ内に1時間静置し、次いで再度精秤し加熱後の合計重量(n3)を測定した。得られた重量測定値(n1〜n3)を用いて下記式から加熱残分(nV)を算出した。
加熱残分(%)=100×[加熱後重量(n3−n1)/加熱前重量(n2−n1)]
粘着性高分子として、アクリル酸n−ブチル(95質量部)と、アクリル酸(5質量部)の共重合体(重量平均分子量50万)と、トルエン及び酢酸エチルの混合液(トルエン:酢酸エチル=50:50(質量比))とからなるサンプルとして、実験例A−1と同様の手順で粘着性高分子溶液A−2を得た。
粘着性高分子として、アクリル酸2−メトキシエチル(72質量部)と、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(2質量部)と、アクリル酸(1質量部)と、メタクリル酸メチル(25質量部)の共重合体(重量平均分子量50万)と、トルエン及び酢酸エチルの混合液(トルエン:酢酸エチル=50:50(質量比))とからなるサンプルとして、実験例A−1と同様の手順で粘着性高分子溶液A−3を得た。
ウレタン系の粘着性高分子として、タケラック A−515(三井化学社製)を用いた。タケラック A−515はジオールとポリイソシアネートとの反応物である(特開2013−222526)。
シリコーン系の粘着性高分子として、Dow Corning Toray SD 4587 L PSA(東レ・ダウコーニング社製)を用いた。付加硬化反応における白金触媒としてNC−25 CATALYSTを用いた。それらの混合比は150/0.9となるように混合した。
ポリオレフィン系の粘着性高分子として、セプトン2002(クラレ社製)(100質量部)と、FMR−0150(三井化学社製)(20質量部)と、LV−100(JX日鉱日石エネルギー株式会社製)(20質量部)と、トルエンとからなる粘着性高分子溶液A−6を調製した。
(実験例B−1)
アニソール(262g)、ベンゾイルペルオキシド(9.4g)、ポリアニオンであるスルホン化ブロック高分子の溶液(Kraton Nexar MD9260、不揮発分11%)(75g)、そしてp−トルエンスルホン酸(2.8g)を混合し、窒素雰囲気下で30分間攪拌した。60℃に昇温した後、共役系高分子のモノマーである3,4−エチレンジオキシチオフェン(4.95g)を加え、40分の時間をかけて追加のアニソール(20g)を滴下した。その後、60℃、3時間で攪拌した。室温に戻した後で、得られた分散液を静置し、上澄みを傾瀉により取り出すことで、導電性高分子錯体の分散液を得た。このとき、当該分散液に含まれる水の含有量は、分散媒の全質量に対して172ppmであった。
本実験例では、ポリアニオンを用いずに、PEDOTの溶剤分散液を作製した。
本実験例では、PEDOT/PSSの水分散体を用いて、分散媒を有機溶剤に置き換える操作を行った。
本実験例では、酸化剤として鉄(III)塩を用いており、導電性高分子の溶剤分散液に金属イオンが含まれている。
以下、実施例1〜12及び比較例1〜4における、各成分の含有量と、粘着剤組成物に含まれる金属イオン濃度、基材の種類、表面自由エネルギーX,W,Y,Z、並びに、粘着剤組成物及び粘着層の特性値を示す。
得られた粘着剤組成物について、金属イオン濃度と、混合安定性と、増粘性を評価した。
粘着剤組成物に含まれる金属イオンの濃度についてはICP発光分光分析装置(ICPE−90000、SHIMADZU)を用いて、Na、K、Mg、Ca、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Tiイオンについて定量分析を行った。
このうち、混合安定性については、粘着性高分子と導電性高分子錯体を混ぜ合わせてから3日後の粘着剤組成物について、凝集沈殿物の有無を目視で確認することにより行った。このとき、凝集沈殿物が認められなかったものを「○」とし、凝集沈殿物がわずかに認められたものを「△」とし、凝集沈殿物が多く認められたものを「×」とした。
また、粘着剤組成物の増粘性については、40℃の恒温機に1週間保存して経時促進させた後、経時後の粘着剤組成物の粘度を同じ方法で測定し、40℃で1週間保存した前後の粘度の増加率を計算し、以下の基準により3段階で評価した。
○:粘度増加率が10%以下の場合
△:粘度増加率が10%超100%以下の場合
×:粘度増加率が100%超の場合
ここで、粘度の測定は、粘度計(BII型、東機産業)を用いて、25℃における初期粘度を測定した。
また、実施例1〜12及び比較例1〜4の粘着剤組成物を、表2に記載される基材上に、乾燥膜厚が10μmとなるように積層させ、90℃の温度で5分間乾燥させることによって粘着層を形成し、それにより粘着シートを得た。得られた粘着シートについて、表面抵抗率、粘着層の全光線透過率、ヘイズ、剥離帯電圧を測定した。
温度23℃、湿度50%RHの雰囲気下、抵抗率計(ハイレスタUX MCP−HT800、三菱化学アナリティック)を用い、印加電圧1000Vで、JIS−K−6911に準じて測定を行った。
粘着性高分子及び導電性高分子錯体を粘着剤組成物と同じ割合で含む溶液を塗工したときに得られる塗工膜の表面における表面自由エネルギーWと、粘着性高分子を単独で塗工したときに得られる塗工膜の表面における表面自由エネルギーXと、基材の表面における表面自由エネルギーYと、導電性高分子錯体を単独で塗工したときに得られる塗工膜の表面における表面自由エネルギーZは、基材の表面や塗工膜に対する流動パラフィン及びグリセリンの接触角を自動接触角測定装置(OCA 15EC、DataPhycisc)を用いて測定し、測定回数5回の結果の平均値から、拡張Fowkes式及びYoung式に当てはめることにより算出した。
得られた粘着シートから基材を剥離して粘着層を取り出し、透明なガラスに貼り合わせて試験片を作成し、ヘイズメーター(HM−150、村上色彩技術研究所)を用いて、粘着剤層の全光線透過率及びヘイズを測定した。
アクリル板(70mm×150mm×1mm)とトリアセチルセルロースからなる偏光板(AG偏光板、プレーン偏光板)とを、偏光板のAG面、プレーン面が外側になるように貼り合わせた積層体を作成し、除電器(SJ−F300、KEYENCE)により除電した。
Claims (9)
- (A)(メタ)アクリル系、ウレタン系、シリコーン系及びポリオレフィン系の単位構造のうち1種以上を繰り返してなる粘着性高分子と、
(B)共役系高分子と、ブロック共重合体構造を有するポリアニオンと、を含む導電性高分子錯体と、
(C)非水系の、溶媒又は分散媒と、を含有し、
前記粘着性高分子100質量部に対し、前記導電性高分子錯体を0.1質量部以上10質量部未満含有する、粘着剤組成物。 - 前記粘着剤組成物中の金属イオン濃度が、前記(B)導電性高分子錯体に対して質量比で10,000ppm未満である、
請求項1に記載の粘着剤組成物。 - 前記粘着剤組成物から乾燥膜厚が10μmとなるように粘着層を形成して乾燥させたときの前記粘着層は、表面抵抗率が1×1013Ω/□未満であり、全光線透過率が80%以上であり、ヘイズが3%以下である、
請求項1又は2に記載の粘着剤組成物。 - 請求項1から3のいずれかに記載の粘着剤組成物から形成される粘着層を備えた、粘着シート。
- 基材の表面に前記粘着層が積層されており、
前記粘着性高分子を単独で塗工したときに得られる塗工膜の表面における表面自由エネルギーをXとし、前記基材の表面における表面自由エネルギーをYとし、前記導電性高分子錯体を単独で塗工したときに得られる塗工膜の表面における表面自由エネルギーをZとしたとき、以下の式(a)及び(b)を満たす、
請求項4に記載の粘着シート。
|X−Y|≧3.0mN/m ・・・(a)
X≦Z≦Y、又は、Y≦Z≦X ・・・(b) - 前記粘着性高分子を単独で塗工したときに得られる塗工膜の表面における表面自由エネルギーをXとし、前記粘着性高分子及び前記導電性高分子錯体を含む溶液の塗工膜の表面における表面自由エネルギーをWとしたとき、以下の式(c)を満たす、
請求項4に記載の粘着シート。
|X−W|≧0.1mN/m ・・・(c) - 基材の表面に前記粘着層が積層されており、
前記基材の表面における表面自由エネルギーをYとし、前記粘着性高分子及び前記導電性高分子錯体を含む溶液の塗工膜の表面における表面自由エネルギーをWとしたとき、以下の式(d)を満たす、
請求項4に記載の粘着シート。
|Y−W|≧4.0mN/m ・・・(d) - トリアセチルセルロースからなる被着体に貼り合わせて30m/minの速度で剥離したときの剥離帯電量が、0.9kV以下である、
請求項4から7のいずれかに記載の粘着シート。 - 請求項4から8に記載の粘着シートからなる、プロテクトフィルム。
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