JP2021084918A - ポリエステル系粘着剤組成物、粘着剤、粘着シート、および粘着剤層付き光学部材 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、本発明において、「カルボン酸類」とは、カルボン酸に加え、カルボン酸塩、カルボン酸無水物、カルボン酸ハロゲン化物、カルボン酸エステル等のカルボン酸誘導体も含むものである。
このような本発明の粘着剤組成物を構成する各成分について、以下、順次説明する。
ポリエステル系樹脂[I]は、通常、構成原料として、多価カルボン酸類(A)、およびポリオール(B)を含む共重合成分を共重合することにより得られ、そのポリエステル系樹脂[I]は、その樹脂組成として、多価カルボン酸類(A)由来の構造単位、およびポリオール(B)由来の構造単位を有するようになる。
ポリエステル系樹脂[I]の構成原料として用いられる上記多価カルボン酸類(A)としては、例えば、二価カルボン酸類、三価以上の多価カルボン酸類が挙げられ、ポリエステル系樹脂[I]を安定的に得られる点から二価カルボン酸類が好ましく用いられる。
フタル酸類、テレフタル酸類、イソフタル酸類、ベンジルマロン酸類、ジフェン酸類、4,4'−オキシジ安息香酸類、さらに1,8−ナフタレンジカルボン酸類、2,3−ナフタレンジカルボン酸類、2,7−ナフタレンジカルボン酸類等のナフタレンジカルボン酸類等の芳香族ジカルボン酸類;
1,3−シクロペンタンジカルボン酸類、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸類、1,3−シクロペンタンジカルボン酸類、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸類、2,5−ノルボルナンジカルボン酸類、アダマンタンジカルボン酸類等の脂環族ジカルボン酸類;
等が挙げられる。
また、上記三価以上の多価カルボン酸類としては、例えば、トリメリット酸類、ピロメリット酸類、アダマンタントリカルボン酸類、トリメシン酸類、等が挙げられる。
これらの多価カルボン酸類(A)は単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
ポリエステル系樹脂[I]の構成原料として用いられるポリオール(B)としては、二価アルコール、三価以上のポリオールが挙げられる。
1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、トリシクロデカンジメタノール、アダマンタンジオール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール等の脂環族ジオール;
4,4'−チオジフェノール、4,4'−メチレンジフェノール、4,4'−ジヒドロキシビフェニル、o−,m−、およびp−ジヒドロキシベンゼン、2,5−ナフタレンジオール、p−キシレンジオール、およびそれらのエチレンオキサイド付加体やプロピレンオキサイド付加体等の芳香族ジオール等が挙げられる。
さらに、ヒマシ油から誘導される脂肪酸エステルや、オレイン酸や、エルカ酸等から誘導されるダイマージオール、グリセロールモノステアレート等が挙げられる。
また、上記三価以上のポリオールとしては、例えば、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,3,6−ヘキサントリオール、アダマンタントリオール等が挙げられる。
上記のこれらポリオール(B)は単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
なかでも、反応性の点から1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。
重縮合反応の反応条件としては、上記のエステル化反応で用いるものと同様の触媒を、さらに同程度の量配合し、反応温度を好ましくは220〜280℃、特に好ましくは230〜270℃として、反応系を徐々に減圧して最終的には5hPa以下で反応させることが好ましい。かかる反応温度が低すぎると反応が充分に進行しにくい傾向があり、高すぎると分解等の副反応が起こりやすい傾向がある。
なお、測定温度範囲は−90〜100℃で、温度上昇速度は、10℃/分である。
本発明の粘着剤組成物は、上記ポリエステル系樹脂[I]と特定の紫外線吸収剤[II]を含有するものである。上記ポリエステル系樹脂[I]と特定の紫外線吸収剤[II]を含有することで、本発明の粘着剤組成物は、粘着力、基材密着性に優れながら、黄変が少なく、紫外線吸収能に優れるという効果を奏する。
なお、粘着剤組成物として一般的に用いられているアクリル系樹脂の場合は、アクリル系粘着剤組成物に上記特定の紫外線吸収剤[II]が含有されていたとしても、上記の効果の全てを奏するものではない。本発明は、ポリエステル系樹脂と上記特定の紫外線吸収剤とを選択的に組み合わせた場合において、上記の効果、とりわけ耐黄変性、紫外線吸収能に優れた効果が得られることを見出したものである。
上記水酸基価は、例えば、下記式より求めることができる。
水酸基価=56.1×1000×1分子中の水酸基数/数平均分子量
水酸基当量=数平均分子量/1分子中の水酸基数
上記ベンゾフェノン系化合物としては、例えば、2,2−ジヒドロキシ−4,4−ジメトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノン等が挙げられる。
上記ベンゾフェノン系化合物の市販品としては、例えば、BASF社製の「Uvinul3049」、「Chimassorb81」等が挙げられる。
本発明の粘着剤組成物は、さらに加水分解抑制剤[III]を含有することが好ましい。かかる加水分解抑制剤[III]は、長期耐久性を担保するために含有されるものである。
また、加水分解抑制剤[III]としては、耐加水分解性の観点から重量平均分子量が高いものを用いることが好ましい。加水分解抑制剤[III]の重量平均分子量は、500以上であることが好ましく、2000以上であることがより好ましく、3000以上であることがさらに好ましい。なお、重量平均分子量の上限は通常50000である。
加水分解抑制剤[III]の分子量が小さすぎると、耐加水分解性が低下する傾向がある。なお、分子量が大きすぎると、ポリエステル系樹脂[I]との相溶性が低下する傾向がある。
(a)に対する(b)のモル比が低すぎると、耐湿熱性能が低下する傾向がある。なお、(a)に対する(b)のモル比が高すぎると、ポリエステル系樹脂[I]との相溶性が低下したり、粘着力、凝集力、耐久性能が低下する傾向がある。
上記架橋剤[IV]としては、例えば、ポリイソシアネート系化合物、ポリエポキシ系化合物等、ポリエステル系樹脂[I]に含まれる水酸基、およびカルボキシ基の少なくとも一方と反応する官能基を有する化合物が挙げられる。これらのなかでも初期粘着力と機械的強度、耐熱性をバランスよく両立できる点から、特にポリイソシアネート系化合物を用いることが好ましい。
かかる架橋剤[IV]に含まれる反応性基の当量数が小さすぎると凝集力が低下する傾向があり、大きすぎると柔軟性が低下する傾向がある。
本発明の粘着剤組成物は、ウレタン化触媒[V]をさらに含有することが好ましい。
上記ウレタン化触媒[V]としては、例えば、有機金属系化合物、3級アミン化合物等を用いることができる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
ジルコニウム系化合物としては、例えば、ナフテン酸ジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトネート等が挙げられる。
鉄系化合物としては、例えば、鉄アセチルアセトネート、2−エチルヘキサン酸鉄等が挙げられる。
錫系化合物としては、例えば、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジラウレート等が挙げられる。
チタン系化合物としては、例えば、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、ブトキシチタニウムトリクロライド等が挙げられる。
鉛系化合物としては、例えば、オレイン酸鉛、2−エチルヘキサン酸鉛、安息香酸鉛、ナフテン酸鉛等が挙げられる。
コバルト系化合物としては、例えば、2−エチルヘキサン酸コバルト、安息香酸コバルト等が挙げられる。
亜鉛系化合物としては、例えば、ナフテン酸亜鉛、2−エチルヘキサン酸亜鉛等が挙げられる。
本発明の粘着剤組成物においては、ポットライフを延長し、塗工性を向上させる点で上記ウレタン化触媒[V]に触媒作用抑制剤を含有させることが好ましい。
触媒作用抑制剤としては、例えば、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸オクチル、アセト酢酸オレイル、アセト酢酸ラウリル、アセト酢酸ステアリル等のβ−ケトエステルや、アセチルアセトン、2,4−ヘキサンジオン、ベンゾイルアセトン等のβ−ジケトンが挙げられる。これらはケトエノール互変異性化合物であり、これらが上記ウレタン化触媒[V]を保護することにより、ウレタン化触媒[V]の溶液状態での触媒活性を低下させ、配合後における粘着剤組成物の過剰な粘度上昇やゲル化を抑制し、粘着剤組成物のポットライフを延長することができる。
これらのなかでも、ポットライフと硬化速度のバランスの点から、触媒作用抑制剤としてアセチルアセトンを用いることが好ましい。なお、これらの触媒作用抑制剤は1種または2種以上組み合わせて使用することができる。
本発明の粘着剤組成物は、シランカップリング剤[VI]を、さらに含有することが好ましい。
上記シランカップリング剤[VI]としては、例えば、アミノ基含有シランカップリング剤、エポキシ基含有シランカップリング剤、ビニル基含有シランカップリング剤、(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤、メルカプト基含有シランカップリング剤、イソシアネート基含有シランカップリング剤等が挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いてもよい。
シランカップリング剤[VI]の含有量が多すぎると、粘着力が低下する傾向があり、少なすぎると基材等との基材密着性が低下する傾向がある。
なお、本発明において「シート」とは、「フィルム」や「テープ」をも含めた意味である。
粘着シートは、例えば、つぎのようにして作製することができる。
かかる粘着シートの製造方法としては、公知一般の粘着シートの製造方法にしたがって製造することができ、例えば、基材の一方の面に、上記粘着剤組成物を塗工、乾燥して、粘着剤層を形成し、その表面(基材に接する面の反対面)に離型シートを貼合し、必要により養生することで、基材と粘着剤層とを有し、上記粘着剤層が上記基材の少なくとも片面に設けられた本発明の粘着シートが得られる。
アルミニウム、銅、鉄等の金属箔;
上質紙、グラシン紙等の紙;
ガラス繊維、天然繊維、合成繊維等からなる織物や不織布が挙げられる。
これらの基材は、単層体としてまたは2種以上が積層された複層体として用いることができる。
また、有機EL素子の面発光体の発光面に設けられる光取出フィルム用や、液晶ディスプレイの光拡散シートにも好適である。
また、下記実施例中におけるポリエステル系樹脂[I]のガラス転移温度に関しては、前述の方法にしたがって測定した。
以下の製造例で記載する多価カルボン酸類(A)である各成分のモル%は、多価カルボン酸類(A)の合計量を100モル%とした場合のモル比を示す。
また、以下の製造例で記載するポリオール(B)である各成分のモル%は、ポリオール(B)の合計量を100モル%とした場合のモル比を示す。
加熱装置、温度計、撹拌機、精留塔、窒素導入管、および真空装置の付いた反応缶に、多価カルボン酸類(A)としてイソフタル酸76.6部)、セバシン酸186.5部、アゼライン酸173.6部、ポリオール(B)としてエチレングリコール14.3部、シクロヘキサンジメタノール349部)、触媒として二酸化ゲルマニウム0.04部仕込み、内温250℃まで除々に温度を上げ、4時間かけてエステル化反応を行った。
その後、内温270℃まで上げ1.33hPaまで減圧し、3時間かけて重縮合反応を行い、ポリエステル系樹脂[I−1]を製造した。
得られたポリエステル系樹脂[I−1]のガラス転移温度は−25℃、重量平均分子量は60000であった。また、出来上がり成分比は、多価カルボン酸類(A)としてイソフタル酸/セバシン酸/アゼライン酸=20モル%/40モル%/40モル%、ポリオール(B)としてエチレングリコール/シクロヘキサンジメタノール=8モル%/92モル%であった。
[II−1]:トリアジン系紫外線吸収剤(BASF社製、「Tinuvin460」、水酸基価178mgKOH/g、水酸基当量315、数平均分子量630、最大吸収波長349nm)
[II−2]:トリアゾール系紫外線吸収剤(BASF社製、「Tinuvin384−2」、水酸基価124KOH/g、水酸基当量451.6、数平均分子量451.6、最大吸収波長345nm)
[II’−1]:ベンゾフェノン系紫外線吸収剤(BASF社製、「Uvinul3050」、水酸基価912KOH/g、水酸基当量61.5、数平均分子量246、最大吸収波長346nm)
[III−1]:イソシアネート末端がポリエチレングリコールモノメチルエーテル由来の置換基で置換された芳香族ポリカルボジイミド系化合物(日清紡ケミカル社製、「カルボジライト V−04PF」)
[IV−1]:トリメチロールプロパン/トリレンジイソシアネート付加物(東ソー社製、「コロネートL55E」)
[V−1]:アセチルアセトンで固形分濃度1%に希釈したジルコニウム系化合物(マツモトファインケミカル社製、「オルガチックスZC−150」)
[VI−1]:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン社製、「KBM−403」)
上記で得られたポリエステル系樹脂[I−1]をトルエンで固形分濃度50%に希釈し、このポリエステル系樹脂[I−1]溶液(固形分として100部)に対し、紫外線吸収剤[II−1]3部、加水分解抑制剤[III−1]1.5部、および架橋剤[IV−1]2.25部(固形分)、ウレタン化触媒[V−1]0.02部(固形分)、シランカップリング剤[VI−1]0.1部を配合し、撹拌、混合することにより、粘着剤組成物を得た。
実施例1において、紫外線吸収剤[II−1]3部を[II−2]4部に変更した以外は、実施例1と同様にして粘着剤組成物を得た。
実施例1において、紫外線吸収剤[II−1]3部を[II’−1]1.5部に変更した以外は、実施例1と同様にして粘着剤組成物を得た。
下記で得られたアクリル樹脂[I’]溶液(固形分として100部)に対し、紫外線吸収剤[II−2]4部、および架橋剤[IV−1]0.4部(固形分)、シランカップリング剤[VI−1]0.1部を配合し、撹拌、混合することにより、粘着剤組成物を得た。
〔アクリル系樹脂[I’]の製造〕
還流冷却器、撹拌器、窒素ガスの吹き込み口、および温度計を備えた4ツ口丸底フラスコに、ブチルアクリレート38.8部、アクリル酸メチル60部、ヒドロキシエチルメタクリレート1.0部、アクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル0.2部、および酢酸エチル60部、メチルエチルケトン8部を仕込み、加熱還流開始後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.5部を加え、酢酸エチル還流温度で7時間反応後、酢酸エチル98部、メチルエチルケトン20部にて希釈してアクリル系樹脂[I’]溶液を製造した。
得られたアクリル系樹脂[I’]のガラス転移温度は−21℃、重量平均分子量は530000であった。
比較例2において、紫外線吸収剤[II−2]4部を[II’−1]1.5部に変更した以外は同様にして粘着剤組成物を得た。
実施例、および比較例で得られた粘着剤組成物を、厚み100μmのPET製離型フィルム(三井化学東セロ社製、SP−PET−03−BU)(Fα)上にアプリケータを用いて塗布し、100℃で4分間乾燥し、粘着剤層の厚みが50μmの離型フィルム付き粘着シートを得た。
次いで、得られた離型フィルム付き粘着シートの粘着剤層表面を上記離型フィルム(Fα)とは剥離力の異なる厚み38μmのPET製離型フィルム(三井化学東セロ社製、SP−PET−01−BU)(Fβ)で覆い、40℃で7日間養生処理を行い、基材レス両面粘着シートを得た。
[接着強度]
上記で得られた基材レス両面粘着シートから一方の面の離型フィルム(Fβ)を剥がし、粘着剤層をPETフィルム(100μm)に転写して評価用の粘着シートを作成した。得られた評価用の粘着シートを10mm幅にカットし、もう一方の面のセパレータを剥離して、露出した粘着剤層を無アルカリガラス板(コーニング社製、イーグルXG)に貼合した後、オートクレーブ処理(50℃、0.5MPa、20分間)で圧着し、PETフィルム/粘着剤層/無アルカリガラス板の構成を有する試験片を作製した。
上記試験片について、恒温槽付き引張試験機(島津製作所社製、オートグラフAG−X 50N)を用いて、23℃×50%RHの条件で剥離速度60mm/minで、180度剥離強度を測定し、下記の基準にて評価した。結果を表1に併せて示す。
(評価基準)
○・・・5N/10mmより大きい
△・・・3N/10mmより大きく5N/10mm以下
×・・・3N/10mm以下
上記で得られた基材レス両面粘着シートから一方の面の離型フィルム(Fβ)を剥がし、粘着剤層をPETフィルム(100μm)に転写して評価用の粘着シートを作製した。得られた評価用の粘着シートを10mm幅にカットし、もう一方の面のセパレータを剥離して、露出した粘着剤層を無アルカリガラス板(コーニング社製、イーグルXG)に貼合した後、オートクレーブ処理(50℃、0.5MPa、20分間)で圧着し、PETフィルム/粘着剤層/無アルカリガラス板の構成を有する試験片を作製した。
上記試験片について、恒温槽付き引張試験機(島津製作所社製、オートグラフAG−X 50N)を用いて、23℃×50%RHの条件で剥離速度60mm/minで、180度剥離強度を測定した際の剥離モードについて、下記の基準にて評価した。結果を表1に併せて示す。
(評価基準)
○・・・被着体界面剥離
×・・・基材界面剥離、もしくは凝集破壊
上記で得られた基材レス両面粘着シートから一方の面の離型フィルム(Fβ)を剥がし、粘着剤層を無アルカリガラス板(コーニング社製、イーグルXG)に転写し、もう一方の面の離型フィルム(Fα)を剥がし、粘着剤層/無アルカリガラスの構成を有する試験片を作製した。得られた試験片について、色差計(日本電色工業社製、SE6000)を用いて、b*値を測定し、下記の基準にて評価した。結果を表1に併せて示す。
(評価基準)
○・・・2以下
×・・・2より大きい
上記で得られた基材レス両面粘着シートから一方の面の離型フィルム(Fβ)を剥がし、粘着剤層を無アルカリガラス板(コーニング社製、イーグルXG)に転写し、もう一方の面の離系フィルム(Fα)を剥がし、粘着剤層/無アルカリガラスの構成を有する試験片を作成した。得られた試験片について、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光社製、V−7200)を用いて、380nmにおける紫外線透過率(%)を測定し、下記の基準にて評価した。結果を表1に併せて示す。
(評価基準)
○・・・5%以下
△・・・5%より多く10%以下
×・・・10%より多い
これに対し、比較例1の粘着剤組成物は、粘着力、基材密着性、および紫外線吸収能は有するものの、黄変が見られ、光学部材用の粘着剤としての性能に劣るものであった。
また、アクリル系樹脂を用いた比較例2、および3では、基材密着性が劣るものであるが、紫外線吸収剤の種類によって、粘着力、耐黄変性、および紫外線吸収能は特段区別のないものであった。このことからも、ポリエステル系樹脂を含有する粘着剤組成物においては、紫外線吸収剤との組み合わせが非常に重要であることがわかる。
Claims (13)
- 多価カルボン酸類(A)由来の構造単位とポリオール(B)由来の構造単位を含むポリエステル系樹脂[I]、および紫外線吸収剤[II]を含有し、上記紫外線吸収剤[II]が、水酸基価が900mgKOH/g以下の紫外線吸収剤であることを特徴とするポリエステル系粘着剤組成物。
- 上記ポリエステル系樹脂[I]のガラス転移温度(Tg)が−70〜20℃であることを特徴とする請求項1記載のポリエステル系粘着剤組成物。
- 上記紫外線吸収剤[II]の数平均分子量が180〜1500であることを特徴とする請求項1または2記載のポリエステル系粘着剤組成物。
- 上記紫外線吸収剤[II]が、最大吸収波長を300〜395nmに有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリエステル系粘着剤組成物。
- 上記紫外線吸収剤[II]が、トリアジン系化合物、トリアゾール系化合物から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリエステル系粘着剤組成物。
- さらに、加水分解抑制剤[III]を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリエステル系粘着剤組成物。
- さらに、架橋剤[IV]を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリエステル系粘着剤組成物。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリエステル系粘着剤組成物が架橋されてなることを特徴とする粘着剤。
- 請求項8記載の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シート。
- 基材と粘着剤層とを有し、上記粘着剤層が上記基材の少なくとも片面に設けられていることを特徴とする請求項9記載の粘着シート。
- 粘着シートが、基材を有しない基材レスタイプであることを特徴する請求項9記載の粘着シート。
- 光学部材の貼り合わせに用いることを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の粘着シート。
- 粘着剤層と光学部材とを有する粘着剤層付き光学部材であって、上記粘着剤層が請求項8記載の粘着剤を含有することを特徴とする粘着剤層付き光学部材。
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