JP2023091702A - 粘着剤組成物及びその製造方法、粘着剤層、並びに粘着シート - Google Patents

粘着剤組成物及びその製造方法、粘着剤層、並びに粘着シート Download PDF

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彰啓 坂口
Akihiro Sakaguchi
聡志 竹歳
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樹 福田
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Abstract

【課題】湿熱環境下でも高い粘着力を有し、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る粘着剤層を形成できる粘着剤組成物等の提供。【解決手段】(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)、及び反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)を含み、構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して10~25質量%であり、構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して0.2~6.0質量%であり、構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1~1.0質量部であり、かつ、平均粒子径が5~160nmである(メタ)アクリル系樹脂粒子と、水と、を含む粘着剤組成物。【選択図】なし

Description

本開示は、粘着剤組成物及びその製造方法、粘着剤層、並びに粘着シートに関する。
近年、環境問題への関心の高まりから、有機溶剤を使用しない粘着剤の開発がより一層求められている。
水系粘着剤は、その代表例であり、例えば、特許文献1には、水系粘着剤を使用した粘着テープとして、水性媒体中にアクリル系共重合体エマルション粒子と架橋剤とを含有する水分散型アクリル系粘着剤組成物からなる粘着剤層を有する粘着テープであって、上記アクリル系共重合体エマルション粒子を形成するアクリル系共重合体が、炭素数2~14のアルキル基を有する(メタ)アクリレート、アクリル酸、メタクリル酸及び窒素含有ビニルモノマーをモノマー成分として含有し、上記粘着剤層のゲル分率が20%~38%の粘着テープが開示されている。
また、特許文献2には、有機溶剤を溶媒とする溶剤型接着剤に代わる接着剤として、酸基不含単量体(a)87質量%~99.4質量%と、酸基含有単量体(b)0.5質量%~10質量%と、水酸基含有(メタ)アクリルアミド系単量体(c)0.1質量%~3質量%と、単量体(a)と単量体(b)と単量体(c)との合計量100質量部当たり、重合性二重結合を有するシランカップリング剤(d)0.05質量部~10質量部とからなる共重合体を含有する水性エマルション接着剤が開示されている。
特開2010-209170号公報 特開2009-57508号公報
水系粘着剤は、シックハウス症候群を防止する観点から、建材用途に用いられており、特に、壁紙を貼り付ける用途に多用されている。一方で、水系粘着剤は、浴室、台所、洗面所、トイレ等の水回りで使用する用途、天板への貼り付けに使用する用途などには、適さないとされている。
一般に、水系粘着剤により形成された粘着剤層は、耐水性が悪く、例えば、水に浸漬した場合に、膨潤、白化等の外観変化が起こり得る。また、水系粘着剤により形成された粘着剤は、せん断方向(所謂、粘着剤層と平行な方向)の応力に耐え得る凝集力を有していても、貼着面に対して垂直方向の応力に弱く、剥がれが発生しやすい。
このため、水系粘着剤には、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る粘着剤層を形成できることが求められる。加えて、水系粘着剤には、室温環境下のみならず、湿熱環境下においても高い粘着力を有する粘着剤層を形成できることも求められる。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、湿熱環境下でも高い粘着力を有し、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る粘着剤層を形成できる粘着剤組成物を提供することにある。
本開示の他の実施形態が解決しようとする課題は、上記粘着剤組成物の製造方法を提供することにある。
また、本開示の他の実施形態が解決しようとする課題は、湿熱環境下でも高い粘着力を有し、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る粘着剤層を提供することにある。
また、本開示の他の実施形態が解決しようとする課題は、上記粘着剤層を備える粘着シートを提供することにある。
課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
<1> (メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)、及び反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)を含み、上記構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%であり、上記構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、上記構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部であり、かつ、平均粒子径が5nm~160nmである(メタ)アクリル系樹脂粒子と、水と、を含む粘着剤組成物。
<2> さらに、架橋剤を含む<1>に記載の粘着剤組成物。
<3> 上記反応性界面活性剤が、アニオン型反応性界面活性剤及びノニオン型反応性界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1種である<1>又は<2>に記載の粘着剤組成物。
<4> <1>~<3>のいずれか1つに記載の粘着剤組成物により形成され、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)と、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)と、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)と、反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)と、を含み、上記構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%であり、上記構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、上記構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部である(メタ)アクリル系樹脂を含む粘着剤層。
<5> <4>に記載の粘着剤層を備える粘着シート。
<6> <1>~<3>のいずれか1つに記載の粘着剤組成物の製造方法であり、
少なくとも、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体、(メタ)アクリロニトリル、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体、及び反応性界面活性剤を、連鎖移動剤を用いて乳化重合させることにより、(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造する工程を含む粘着剤組成物の製造方法。
本開示の一実施形態によれば、湿熱環境下でも高い粘着力を有し、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る粘着剤層を形成できる粘着剤組成物が提供される。
本開示の他の実施形態によれば、上記粘着剤組成物の製造方法が提供される。
また、本開示の他の実施形態によれば、湿熱環境下でも高い粘着力を有し、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る粘着剤層が提供される。
また、本開示の他の実施形態によれば、上記粘着剤層を備える粘着シートが提供される。
以下、本開示の粘着剤組成物及びその製造方法、粘着剤層、並びに粘着シートについて、詳細に説明する。以下に記載する要件の説明は、本開示の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本開示はそのような実施態様に限定されるものではなく、本開示の目的の範囲内において、適宜、変更を加えて実施できる。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、粘着剤組成物中の各成分の量は、粘着剤組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、粘着剤組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。粘着剤層中の各成分の量についても同様である。
本開示において、「(メタ)アクリル系単量体」とは、(メタ)アクリロイル基を有する単量体を意味する。
本開示において、「(メタ)アクリル系樹脂」とは、(メタ)アクリロイル基を有する単量体に由来する構成単位の含有率が、全構成単位(即ち、樹脂の全構成単位)に対して50質量%以上である樹脂を意味する。
本開示における「単量体」には、反応性界面活性剤は含まれない。
本開示において、「(メタ)アクリル」は「アクリル」及び「メタクリル」の両方を包含する用語であり、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を包含する用語であり、「(メタ)アクリロイル」は「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の両方を包含する用語である。
本開示において、「n-」はノルマルを意味し、「i-」はイソを意味し、「s-」はセカンダリーを意味し、「t-」はターシャリーを意味する。
本開示において、「粘着剤」と「粘着剤組成物」とは、同義である。
[粘着剤組成物]
本開示の粘着剤組成物は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)、及び反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)を含み、上記構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%であり、上記構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、上記構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部であり、かつ、平均粒子径が5nm~160nmである(メタ)アクリル系樹脂粒子と、水と、を含む。
本開示の粘着剤組成物によれば、湿熱環境下でも高い粘着力を有し、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る粘着剤層を形成できる。
本開示の粘着剤組成物がこのような効果を奏し得る理由については明らかでないが、本発明者らは以下のように推測している。但し、以下の推測は、本開示の粘着剤組成物を限定的に解釈するものではなく、一例として説明するものである。
本開示の粘着剤組成物は、平均粒子径が160nm以下と比較的小粒子径の樹脂粒子を含むため、粘着剤組成物の塗布膜の乾燥工程中に、密に並ぶ傾向がある。樹脂粒子が密に並ぶことで、形成される粘着剤層は、表面の平滑性が高まり、水が浸透し難くなる。このため、本開示の粘着剤組成物により形成される粘着剤層は、耐水性に優れ、湿気が多い環境下においても、膨潤、白化等の外観変化が起こり難いと考えられる。
反応性界面活性剤に由来する構成単位を含む樹脂粒子を含有する粘着剤組成物を用いて形成された粘着剤層の表面には、反応性界面活性剤が存在する。このため、粘着剤層の表面が平滑性を有していても、粘着剤層に水が付着すると、反応性界面活性剤が水に溶解することで、粘着剤層に水が浸透する現象が生じ得る。これに対し、本開示の粘着剤組成物は、樹脂粒子に含まれる反応性界面活性剤に由来する構成単位の量が少ないため、形成される粘着剤層では、反応性界面活性剤の溶解に起因する水の浸透が抑制され、優れた耐水性が保持されると考えられる。
(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位を含む樹脂粒子を含有する粘着剤組成物を用いて形成された粘着剤層では、(メタ)アクリロニトリルがその構造に起因し、分極して存在する。(メタ)アクリロニトリルが分極すると、粘着剤層と基材との間、及び、粘着剤層と被着体との間に静電的な相互作用が生じ、粘着剤層と基材及び被着体との密着性が高まる。本開示の粘着剤組成物は、樹脂粒子が(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位を特定割合以上含むため、上記の相互作用がより効果的に生じると考えられる。このため、形成される粘着剤層は、湿熱環境下でも高い粘着力を有し、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る。一方で、(メタ)アクリロニトリルは、親水性基であるシアノ基を有しているため、樹脂粒子が(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位を過剰に含むと、形成される粘着剤層の耐水性が損なわれやすい。これに対し、本開示の粘着剤組成物は、樹脂粒子に含まれる(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位が特定割合以下であるため、シアノ基が過多にならない。このため、形成される粘着剤層では、耐水性が損なわれ難く、優れた耐水性が保持されると考えられる。
本開示の粘着剤組成物に含まれる樹脂粒子は、平均粒子径が5nm以上であり、かつ、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位を特定割合で含むことで、分散性に優れる。このため、本開示の粘着剤組成物は、上述の効果をより効果的に奏し得ると考えられる。
以上より、本開示の粘着剤組成物は、湿熱環境下でも高い粘着力を有し、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得ると推測される。
以下では、本開示の粘着剤組成物に含まれる「(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)、及び反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)を含み、上記構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%であり、上記構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、上記構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部であり、かつ、平均粒子径が5nm~160nmである(メタ)アクリル系樹脂粒子」を「特定(メタ)アクリル系樹脂粒子」ともいう。
〔特定(メタ)アクリル系樹脂粒子〕
本開示の粘着剤組成物は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)、及び反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)を含み、上記構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%であり、上記構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、上記構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部であり、かつ、平均粒子径が5nm~160nmである(メタ)アクリル系樹脂粒子〔即ち、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子〕を含む。本開示の粘着剤組成物において、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、水を含む媒体中に分散している状態で存在している。
本開示の粘着剤組成物は、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
<(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)を含む。
本開示において、「(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位」とは、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体が付加重合して形成される構成単位を意味する。本開示における「(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体」には、後述するカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に該当する単量体は、包含されない。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体の種類は、特に限定されない。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体は、アクリル酸アルキルエステル単量体であってもよく、メタクリル酸アルキルエステル単量体であってもよい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体は、アルキル基が無置換であっても、置換されていてもよいが、アルキル基が無置換の(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体であることが好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体が有するアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、又は環状のいずれであってもよい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体が有するアルキル基の炭素数は、特に限定されないが、例えば、1~18であることが好ましく、2~14であることがより好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体の具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、s-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、i-オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ノニル(メタ)アクリレート、i-ノニル(メタ)アクリレート、n-デシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、及びイソボルニル(メタ)アクリレートが挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体としては、n-ブチルアクリレート(n-BA)、2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)、及びメチルメタクリレート(MMA)からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、n-ブチルアクリレート(n-BA)がより好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、構成単位(A)を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(A)の含有率は、特に限定されないが、例えば、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して、50質量%~89.8質量%であることが好ましく、55質量%~89.8質量%であることがより好ましく、60質量%~89.8質量%であることが更に好ましく、65質量%~89.8質量%であることが特に好ましい。
ここで、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(A)の含有率が、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して50質量%以上であることは、構成単位(A)が、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を構成する構成単位の主成分として含まれていることを意味する。
<(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)を含む。本開示において、「(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位」とは、(メタ)アクリロニトリルが付加重合して形成される構成単位を意味する。
構成単位(B)は、メタクリロニトリルに由来する構成単位であってもよく、アクリロニトリルに由来する構成単位であってもよい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、構成単位(B)として、メタクリロニトリルに由来する構成単位及びアクリロニトリルに由来する構成単位の少なくとも一方を含み、メタクリロニトリルに由来する構成単位又はアクリロニトリルに由来する構成単位のいずれか一方を含むことが好ましく、メタクリロニトリルに由来する構成単位を含むことがより好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(B)の含有率は、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%である。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(B)の含有率が、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%以上であると、形成される粘着剤層は、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る傾向がある。理由としては、以下のことが考えられる。粘着剤層において(メタ)アクリロニトリルは、その構造に起因して、分極して存在すると推測される。(メタ)アクリロニトリルが分極することで、粘着剤層と基材との間、及び、粘着剤層と被着体との間に静電的な相互作用が生じ、粘着剤層と基材及び被着体との密着性が十分に高まるためと考えられる。このような観点から、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(B)の含有率は、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%以上であり、15質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(B)の含有率が、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して25質量%以下であると、形成される粘着剤層は、耐水性に優れる傾向がある。理由としては、以下のことが考えられる。形成される粘着剤層では、(メタ)アクリロニトリルに由来する親水性基であるシアノ基が過多にならないことで、耐水性が損なわれ難くなり、優れた耐水性が保持されるためと考えられる。
<カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)を含む。本開示において、「カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位」とは、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体が付加重合して形成される構成単位を意味する。
カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体の種類は、特に限定されない。
カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体の具体例としては、メタクリル酸、アクリル酸、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノメタクリレート、及びω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノアクリレートが挙げられる。
カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体としては、アクリル酸が好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、構成単位(C)を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(C)の含有率は、樹脂粒子の分散安定性の観点から、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、0.5質量%~6.0質量%であることが好ましく、1.0質量%~6.0質量%であることがより好ましく、2.0質量%~6.0質量%であることが更に好ましい。
また、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の構成単位(C)に由来するカルボキシ基は、架橋剤との架橋反応に寄与するため、本開示の粘着剤組成物が架橋剤を含む場合に、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(C)の含有率が、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%以上であると、形成される粘着剤層の凝集力が高まり、垂直方向の耐荷重性がより向上し得る。
<反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)を含む。本開示において、「反応性界面活性剤」とは、エチレン性不飽和二重結合を有する界面活性剤を指す。また、本開示において、「反応性界面活性剤に由来する構成単位」とは、反応性界面活性剤が付加重合して形成される構成単位を意味する。
反応性界面活性剤の種類は、特に限定されない。
反応性界面活性剤は、アニオン型反応性界面活性剤であってもよく、ノニオン型反応性界面活性剤であってもよく、カチオン型反応性界面活性剤であってもよい。
反応性界面活性剤は、アニオン型反応性界面活性剤及びノニオン型反応性界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、アニオン型反応性界面活性剤から選ばれる少なくとも1種とノニオン型反応性界面活性剤から選ばれる少なくとも1種との組み合わせであることがより好ましい。
反応性界面活性剤は、オキシアルキレン基及びエチレン性不飽和二重結合を有することが好ましい。
オキシアルキレン基の具体例としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、及びオキシブチレン基が挙げられる。
オキシアルキレン基としては、例えば、単量体との反応性が高いとの観点から、オキシエチレン基が好ましい。
オキシアルキレン基の平均付加モル数は、特に限定されない。
オキシアルキレン基の平均付加モル数は、例えば、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の分散性の観点から、5~50であることが好ましく、5~40であることがより好ましく、10~30であることが更に好ましい。
例えば、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子が構成単位(D)を2種以上含む場合、反応性界面活性剤の態様としては、少なくとも1種の反応性界面活性剤が平均付加モル数10~15のオキシエチレン基を有するアニオン型反応性界面活性剤であり、かつ、少なくとも1種の反応性界面活性剤が平均付加モル数20~30のオキシエチレン基を有するノニオン型反応性界面活性剤である態様が好ましい。
エチレン性不飽和二重結合を有する反応性界面活性剤は、界面活性剤に対して、エチレン性不飽和二重結合を有する基を付与することにより得られる。
エチレン性不飽和二重結合を有する基の具体例としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、1-プロペニル基、アリルオキシ基、及びスチリル基が挙げられる。
エチレン性不飽和二重結合を有する基としては、例えば、単量体との反応性が高いとの観点から、1-プロペニル基又はアリル基が好ましい。
反応性界面活性剤としては、市販品を使用できる。
アニオン型反応性界面活性剤の市販品の例としては、第一工業製薬(株)製の「アクアロン KH-05」[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:5〕、有効成分濃度:99質量%]、「アクアロン KH-10」[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:10〕、有効成分濃度:99質量%]、「アクアロン AR-10」[有効成分:ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:10〕、有効成分濃度:99質量%]、「アクアロン HS-10」[有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:10〕、有効成分濃度:99質量%]、「アクアロン BC-10」[有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:10〕、有効成分濃度:99質量%]、「アクアロン AR-20」[有効成分:ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:20〕、有効成分濃度:99質量%]、及び「アクアロン BC-20」[有効成分:ポリオキシエチレンノニルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:20〕、有効成分濃度:99質量%]、並びに、(株)ADEKA製の「アデカリアソープ SR-10」[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:10〕、有効成分濃度:100質量%]、「アデカリアソープ SR-20」[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:20〕、有効成分濃度:100質量%]、及び「アデカリアソープ SR-3025」[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:30〕、有効成分濃度:25質量%]が挙げられる。
ノニオン型反応性界面活性剤の市販品の例としては、(株)ADEKA製の「アデカリアソープ ER-10」[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:10〕、有効成分濃度:100質量%]、「アデカリアソープ ER-30」[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:30〕、有効成分濃度:65質量%]、及び「アデカリアソープ ER-40」[有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:40〕、有効成分濃度:60質量%]が挙げられる。
上記「アクアロン」及び「アデカリアソープ」は、いずれも登録商標である。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、構成単位(D)を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(D)の含有量は、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部である。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(D)の含有量が、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部以上であると、乳化重合により特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造できる。特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(D)の含有量は、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して、0.2質量部以上であることが好ましく、0.3質量部以上であることがより好ましい。
本開示の粘着剤組成物により粘着剤層を形成すると、構成単位(D)は、粘着剤層の表面に存在し得る。このため、例えば、粘着剤層に水が付着すると、反応性界面活性剤が水に溶解することで、粘着剤層に水が浸透する現象が生じ得る。これに対し、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(D)の含有量が、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して1.0質量部以下であると、反応性界面活性剤の溶解に起因する粘着剤層への水の浸透が抑制されるため、粘着剤層の優れた耐水性が保持される。このような観点から、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子における構成単位(D)の含有量は、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して、1.0質量部以下であり、0.9質量部以下であることが好ましく、0.8質量部以下であることがより好ましく、0.6質量部以下であることが更に好ましい。
<水酸基を有する(メタ)アクリルアミドに由来する構成単位>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドに由来する構成単位を含まないか、又は、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドに由来する構成単位の含有率が特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して0質量%を超えて0.1質量%未満の範囲であることが好ましく、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドに由来する構成単位を含まないか、又は、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドに由来する構成単位の含有率が特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して0質量%を超えて0.05質量%以下の範囲であることがより好ましく、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドに由来する構成単位を含まないことが更に好ましい。本開示において、「水酸基を有する(メタ)アクリルアミドに由来する構成単位」とは、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドが付加重合して形成される構成単位を意味する。
水酸基を有する(メタ)アクリルアミドは、自己架橋性を有しており、脱水縮合により自己架橋し得る。しかし、水酸基を有する(メタ)アクリルアミド同士の架橋は、架橋間の距離が短くなる傾向があり、硬くて脆い粘着剤層となりやすい。このため、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドを含むと、貼付面に対して垂直方向の荷重に弱くなる傾向がある。これに対し、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドに由来する構成単位を含まないか、又は、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドに由来する構成単位の含有率が特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の全構成単位〔但し、構成単位(D)を除く。〕に対して0質量%を超えて0.1質量%未満の範囲であると、水酸基を有する(メタ)アクリルアミドの自己架橋に起因する硬くて脆い粘着剤層の形成が抑制される。このため、形成される粘着剤層の垂直方向の耐荷重性が損なわれ難い。
水酸基を有する(メタ)アクリルアミドの種類は、特に限定されない。
水酸基を有する(メタ)アクリルアミドの具体例としては、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド、N-ヒドロキシメチルメタクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)メタクリルアミド、2,3-ジヒドロキシプロピルアクリルアミド、及び2,3-ジヒドロキシプロピルメタクリルアミドが挙げられる。
<その他の構成単位>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、本開示の粘着剤組成物の効果を損なわない範囲において、必要に応じて、既述の構成単位以外の構成単位(所謂、その他の構成単位)を含んでいてもよい。
その他の構成単位を構成する単量体としては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート及びフェノキシエチル(メタ)アクリレートに代表される芳香族環を有する(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート及びエトキシエチル(メタ)アクリレートに代表されるアルコキシアルキル(メタ)アクリレート、スチレン、α-メチルスチレン、t-ブチルスチレン、p-クロロスチレン、クロロメチルスチレン、及びビニルトルエンに代表される芳香族モノビニル、並びに、蟻酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、及びバーサチック酸ビニルに代表されるビニルエステルが挙げられる。また、その他の構成単位を構成する単量体としては、これらの単量体の各種誘導体が挙げられる。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、その他の構成単位を含む場合、その他の構成単位を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子がその他の構成単位を含む場合、その他の構成単位の含有率は、本開示の粘着剤組成物の効果を損なわない範囲で、目的に応じて、適宜設定できる。
<<特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の形状>>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の形状は、特に限定されないが、球状であることが好ましい。本開示でいう「球状」には、真球状のみならず、略球状も包含される。
<<特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の平均粒子径>>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の平均粒子径は、5nm~160nmである。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の平均粒子径は、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の製造適性の観点から、5nm以上であり、10nm以上であることが好ましく、20nm以上であることがより好ましく、30nm以上であることが更に好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の平均粒子径が160nm以下であると、耐水性に優れる粘着剤層を形成できる傾向がある。理由としては、以下のことが考えられる。特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、平均粒子径が160nm以下と比較的小粒子径であるため、粘着剤組成物の塗布膜の乾燥工程中に、密に並ぶ傾向がある。特定(メタ)アクリル系樹脂粒子が密に並ぶことで、形成される粘着剤層は、表面の平滑性が高まり、水が浸透し難くなると考えられる。このような観点から、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の平均粒子径は、160nm以下であり、150nm以下であることが好ましく、130nm以下であることがより好ましく、110nm以下であることが更に好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の平均粒子径は、例えば、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造する際の重合反応溶液中の反応性界面活性剤の濃度を変更することにより調整できる。例えば、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の粒子径は、重合反応溶液中の反応性界面活性剤の濃度が製造工程の初期に高いと小さくなり、重合反応溶液中の反応性界面活性剤の濃度が製造工程の初期に低いと大きくなる。ここでいう「製造工程の初期」とは、例えば、後述の特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造するための乳化重合法として[3]の方法を採用した場合には、単量体成分及び反応性界面活性剤を含む混合物の乳化物を調製した時点を指す。
また、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の粒子径は、例えば、重合反応溶液中に含まれる成分の分散状態が異なるように反応場の分散条件(例:撹拌速度)を変更することによっても調整できる。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の平均粒子径は、体積平均粒子径を意味する。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の平均粒子径は、レーザ回折式粒子径分布測定装置を用い、下記の方法により測定される値である。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を蒸留水で希釈し、十分に撹拌混合した後、10mm×75mm×85mmのガラスセル中にパスツールピペットを用いて採取し、これをレーザ回折式粒子径分布測定装置にセットする。レーザ光の透過率が85%となるように特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の希釈液の濃度を調整した後、測定温度25℃の条件で粒子径分布を測定する。測定結果をコンピュータ処理することにより、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の体積平均粒子径を求める。具体的には、得られた粒子径分布における積算値50%(体積基準)での粒子径を体積平均粒子径とする。
レーザ回折式粒子径分布測定装置としては、例えば、(株)堀場製作所製の「Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer LA-960」を好適に使用できる。但し、レーザ回折式粒子径分布測定装置は、これに限定されない。
<<特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のガラス転移温度>>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のガラス転移温度(以下、「Tg」ともいう。)は、特に限定されないが、例えば、-70℃~30℃であることが好ましく、-65℃~25℃であることがより好ましく、-60℃~20℃であることが更に好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のガラス転移温度が-70℃以上であると、形成される粘着剤層が被着体に対して適度な濡れ性を示す傾向がある。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のガラス転移温度が30℃以下であると、被着体から剥離した際のジッピングが起こり難い傾向がある。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC:Differential scanning calorimetry)を用い、下記の方法により測定される値である。
剥離紙上に、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の水分散液を、4ミル(101.6μm)のアプリケーターを用いて塗布する。次いで、塗布した特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の水分散液を乾燥(乾燥温度:105℃、乾燥時間:10分間)させ、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の乾燥物を得る。この乾燥物10mgをアルミ製のサンプルパン〔例えば、TA Instrument(株)製のTzero Pan(商品名)〕に詰め、アルミ製の蓋〔例えば、TA Instrument(株)製のTzero Hermetic Lid(商品名)〕で封をした後、示差走査熱量計を用いて、以下の測定条件により、ガラス転移温度を測定する。なお、本測定では、得られたDSCカーブにおける、低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になるような点で引いた接線と、の交点の温度をカラス転移温度とする。
示差走査熱量計としては、例えば、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製の示差走査熱量計(商品名:Discovery DSC 2500)を用いることができる。但し、示差走査熱量計は、これに限定されない。
-測定条件-
雰囲気条件:大気下
測定温度範囲:-90℃~100℃
昇温速度:10℃/分
標準物質:空のサンプルパン
<<特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のゲル分率>>
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のゲル分率は、特に限定されないが、例えば、10質量%~70質量%であることが好ましく、12質量%~68質量%であることがより好ましく、15質量%~65質量%であることが更に好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のゲル分率は、酢酸エチルを抽出溶媒に用いて測定される溶媒不溶分の割合である。特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のゲル分率は、具体的には、以下に示す[1]~[17]の手順に従い、求められる。
[1]特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の水分散液にアンモニア水を添加してpHを8.5(液温25℃)に調整した後、厚さ100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)製の剥離フィルム上に塗布し、塗布膜を形成する。次いで、形成した塗布膜を105℃で2分間乾燥させることにより、剥離フィルム付き樹脂膜を得る。
[2]得られた剥離フィルム付き樹脂膜を75mm×75mmの大きさに切り出す。切り出した剥離フィルム付き樹脂膜が備える樹脂膜の重さは、0.2g程度となる。
[3]250メッシュ(線径:0.03mm、目開き:72μm)のステンレス製の金網を準備し、この金網を100mm×100mmの大きさに切り出す。なお、金網の端部の解れは、測定誤差の原因となるため、予め取り除く。
[4]切り出した金網を、酢酸エチルを用いて脱脂した後、乾燥させる。乾燥後の金網は、デシケーター内に保管する。
[5]金網の質量を正確に測定する。測定した金網の質量をA(単位:g)とする。
[6]金網の中央に、75mm×75mmの大きさに切り出した上記[2]の剥離フィルム付き樹脂膜を貼り付けた後、樹脂膜から剥離フィルムを剥がし取り、樹脂膜付き金網を得る。なお、樹脂膜の金網への貼り付けは、後述の[7]~[9]の工程により金網を折り畳んだ後の面内に、樹脂膜が配置されるように行う。
[7]樹脂膜付き金網を、樹脂膜を内側にして半分に折り畳む。具体的には、樹脂膜付き金網の奥側の辺が手前側の辺に重なるように、樹脂膜付き金網を折り畳む。
[8]半分に折った樹脂膜付き金網の手前側(2辺が重なっている側)3分の1を奥側に折り畳んだ後、奥側3分の1を手前側に折り畳む。この時点で、樹脂膜付き金網は、当初の大きさ(100mm)から、縦方向に6分の1の大きさに折り畳まれており、横方向には折り畳まれていない状態となっている。
[9]上記[8]で折り畳まれた樹脂膜付き金網の長手方向の左側3分の1を右側に折り畳んだ後、右側3分の1を左側に折り畳む。これを試料X1とする。試料X1は、当初の大きさ(100mm)から、縦方向に6分の1の大きさに折り畳まれており、横方向に3分の1の大きさに折り畳まれている。
[10]試料X1の質量を、精密天秤を用いて正確に測定する。この質量をB(単位:g)とする。
[11]試料X1の折り目が開かないように、折り目をホッチキスで留める。これを試料X2とする。試料X2は、1サンプルあたり2個作製する。
[12]試料X2の質量を、精密天秤を用いて正確に測定する。この質量をC(単位:g)とする。
[13]試料X2を、酢酸エチル80gを入れたガラス瓶に入れ、蓋をする。
[14]試料X2を入れたガラス瓶を雰囲気温度23℃、50%RHの環境下に3日間放置する。
[15]試料X2をガラス瓶から取り出し、少量の酢酸エチルを用いて洗浄する。
[16]試料X2を、乾燥温度100℃、乾燥時間24時間の条件で乾燥させる。この乾燥後の試料X2の質量を、精密天秤を用いて正確に測定する。この質量をD(単位:g)とする。
[17]下記式によりゲル分率を計算し、得られた値を算術平均する。
ゲル分率[質量%]=(D-(A+(C-B)))/(B-A)×100
<<特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の含有率>>
本開示の粘着剤組成物における特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の含有率は、特に限定されないが、例えば、粘着剤組成物中の全固形分量に対して、80質量%~100質量%であることが好ましく、85質量%~100質量%であることがより好ましく、90質量%~100質量%であることが更に好ましい。
本開示において、「粘着剤組成物中の全固形分量」とは、粘着剤組成物から溶媒を除いた残渣の質量を意味する。本開示において、「溶媒」とは、水及び有機溶剤を意味する。
〔架橋剤〕
本開示の粘着剤組成物は、さらに、架橋剤を含むことが好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の構成単位(C)に由来するカルボキシ基は、架橋剤との架橋反応に寄与する。このため、本開示の粘着剤組成物が架橋剤を含むと、形成される粘着剤層の凝集力が高まり、垂直方向の耐荷重性がより向上し得る。
架橋剤の種類は、特に限定されない。
架橋剤としては、例えば、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、ヒドラジド系架橋剤、エポキシ系架橋剤、及びイソシアネート系架橋剤が挙げられる。
本開示において、「カルボジイミド系架橋剤」とは、1分子中に2以上のカルボジイミド基又はその互変異性の関係にあるシアナミド基を有する化合物を指し、「オキサゾリン系架橋剤」とは、1分子中に2以上のオキサゾリン基を有する化合物を指し、「ヒドラジド系架橋剤」とは、1分子中に2以上のヒドラジド基を有する化合物を指し、「エポキシ系架橋剤」とは、1分子中に2以上のエポキシ基を有する化合物を指し、「イソシアネート系架橋剤」とは、1分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物を指す。
架橋剤としては、カルボジイミド系架橋剤及びオキサゾリン系架橋剤から選ばれる少なくとも1種が好ましく、カルボジイミド系架橋剤がより好ましい。
カルボジイミド系架橋剤の具体例としては、ポリ(4,4’-ジフェニルメタンカルボジイミド)、ポリ(p-フェニレンカルボジイミド)、ポリ(m-フェニレンカルボジイミド)、ポリ(ジイソプロピルフェニルカルボジイミド)、ポリ(トリイソプロピルフェニルカルボジイミド)等の芳香族ポリカルボジイミド、ポリ(ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド)等の脂環族ポリカルボジイミド、及びポリ(ジイソプロピルカルボジイミド)等の脂肪族ポリカルボジイミドが挙げられる。
また、カルボジイミド系架橋剤の市販品の例としては、日清紡ケミカル(株)製の「カルボジライト(登録商標) V-02」、「カルボジライト(登録商標) V-02-L2」、「カルボジライト(登録商標) SV-02」、「カルボジライト(登録商標) V-04」、「カルボジライト(登録商標) V-10」、「カルボジライト(登録商標) E-02」、及び「カルボジライト(登録商標) E-05」が挙げられる。
オキサゾリン系架橋剤が有するオキサゾリン基は、2-オキサゾリン基、3-オキサゾリン基、又は4-オキサゾリン基のいずれであってもよい。
オキサゾリン系架橋剤の具体例としては、2-ビニル-2-オキサゾリン、5-メチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、4,4-ジメチル-2-ビニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、4,4-ジメチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、4-アクリロイル-オキシメチル-2,4-ジメチル-2-オキサゾリン、4-メタクリロイルオキシメチル-2,4-ジメチル-2-オキサゾリン、4-メタクリロイルオキシメチル-2-フェニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-(4-ビニルフェニル)-4,4-ジメチル-2-オキサゾリン、4-エチル-4-ヒドロキシメチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、及び4-エチル-4-カルボエトキシメチル-2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、並びに、これらの化合物に由来する構成単位を含むポリマー組成物が挙げられる。
また、オキサゾリン系架橋剤の市販品の例としては、(株)日本触媒製の「エポクロス(登録商標) WS-300」、「エポクロス(登録商標) WS-500」、及び「エポクロス(登録商標) WS-700」が挙げられる。
本開示の粘着剤組成物は、架橋剤を含む場合、架橋剤を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
本開示の粘着剤組成物が架橋剤を含む場合、架橋剤の含有量は、特に限定されないが、例えば、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、0.5質量部以上であることがより好ましく、1質量部以上であることが更に好ましい。本開示の粘着剤組成物における架橋剤の含有量が、アクリル樹脂100質量部に対して0.1質量部以上であると、形成される粘着剤層の凝集力が高まり、垂直方向の耐荷重性がより向上し得る。
また、架橋剤の含有量は、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、8質量部以下であることがより好ましく、5質量部以下であることが更に好ましい。本開示の粘着剤組成物における架橋剤の含有量が、アクリル樹脂100質量部に対して10質量部以下であると、形成される粘着剤層がより高い粘着力を有する傾向がある。
〔水〕
本開示の粘着剤組成物は、水を含む。
水は、特に限定されないが、例えば、不純物が少ないとの観点から、蒸留水、イオン交換水、純水等が好ましい。
本開示の粘着剤組成物における水の含有率は、特に限定されないが、例えば、粘着剤組成物の全質量に対して、40質量%~80質量%であることが好ましく、40質量%~70質量%であることがより好ましい。
〔水以外の水性媒体〕
本開示の粘着剤組成物は、その効果を損なわない範囲において、必要に応じて、水以外の水性媒体を含んでいてもよい。
水以外の水性媒体としては、例えば、水混和性の有機溶剤が挙げられる。
水混和性の有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等の一価アルコール化合物;グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール化合物;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール誘導体;などの有機溶剤が挙げられる。
本開示の粘着剤組成物は、水以外の水性媒体を含む場合、水以外の水性媒体を1種のみ含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
本開示の粘着剤組成物が水以外の水性媒体を含む場合、水以外の水性媒体の含有率は、本開示の粘着剤組成物の効果を損なわない範囲で、目的に応じて、適宜設定できる。
〔水非混和性の有機溶剤〕
本開示の粘着剤組成物は、水非混和性の有機溶剤を含まないか、又は、水非混和性の有機溶剤の含有率が粘着剤組成物の全質量に対して0質量%を超えて5質量%以下の範囲であることが好ましく、水非混和性の有機溶剤を含まないか、又は、水非混和性の有機溶剤の含有率が粘着剤組成物の全質量に対して0質量%を超えて3質量%以下の範囲であることがより好ましく、水非混和性の有機溶剤を含まないか、又は、水非混和性の有機溶剤の含有率が粘着剤組成物の全質量に対して0質量%を超えて1質量%以下の範囲であることが更に好ましく、水非混和性の有機溶剤を含まないか、又は、水非混和性の有機溶剤の含有率が粘着剤組成物の全質量に対して0質量%を超えて0.5質量%以下の範囲であることが特に好ましい。
水非混和性の有機溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル化合物;ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素化合物;ジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル化合物;オクタノール等のアルコール化合物;メチルイソブチルケトン等のケトン化合物;などの有機溶剤が挙げられる。
〔その他の成分〕
本開示の粘着剤組成物は、その効果を損なわない範囲において、必要に応じて、既述した成分以外の成分(所謂、その他の成分)を含んでいてもよい。
その他の成分としては、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子以外の樹脂粒子、酸化防止剤、帯電防止剤、導電性付与剤、pH調整剤、消泡剤、湿潤剤、増粘剤、充填剤、顔料、可塑剤等の各種添加剤が挙げられる。
本開示の粘着剤組成物がその他の成分を含む場合、その他の成分の含有量は、本開示の粘着剤組成物の効果を損なわない範囲で、目的に応じて、適宜設定できる。
<<粘着剤組成物のpH>>
本開示の粘着剤組成物のpHは、例えば、粘着剤組成物中における特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の分散性の観点から、2~10であることが好ましい。
本開示の粘着剤組成物のpHの測定方法は、特に限定されない。
本開示の粘着剤組成物のpHは、pHメータを用い、JIS Z 8802:2011に準拠した方法により、液温25℃の条件にて測定した値を採用する。測定装置としては、例えば、(株)堀場製作所製のpHメータ(商品名:F-51)を用いることができる。但し、測定装置は、これに限定されない。
〔粘着剤組成物の製造方法〕
本開示の粘着剤組成物の製造方法は、既述の本開示の粘着剤組成物を製造できれば、特に限定されない。本開示の粘着剤組成物は、例えば、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を乳化重合法により製造する工程を含む方法により製造することが好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造するための乳化重合法としては、例えば、以下に示す[1]~[3]の方法が挙げられる。以下では、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の構成単位を形成する単量体〔少なくとも、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体、(メタ)アクリロニトリル、及びカルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体〕を「単量体成分」ともいう。
[1]温度計、撹拌機、原料導入管、還流冷却器、窒素導入管等を備えた反応器内に、単量体成分と、反応性界面活性剤と、水と、を仕込み、窒素気流下で撹拌しながら昇温させた後、適宜、重合開始剤、還元剤等を加えて、乳化重合反応を進行させる方法(所謂、一括仕込み方式)
[2]温度計、撹拌機、原料導入管、還流冷却器、窒素導入管等を備えた反応器内に、少なくとも、反応性界面活性剤と水とを仕込み、窒素気流下で撹拌しながら昇温させた後、単量体成分を滴下し、適宜、重合開始剤、還元剤等を加えて、乳化重合反応を進行させる方法(所謂、モノマー滴下法)
[3]温度計、撹拌機、原料導入管、還流冷却器、窒素導入管等を備えた反応器内に、水及び反応性界面活性剤を仕込み、窒素気流下で撹拌しながら昇温させた後、適宜、重合開始剤、還元剤等を加える。一方、別の容器において、単量体成分を予め、少なくとも、反応性界面活性剤と水とを用いて乳化させ、単量体成分及び反応性界面活性剤を含む混合物の乳化物を調製する。次いで、単量体成分及び反応性界面活性剤を含む混合物の乳化物を、上記反応器内に滴下し、適宜、重合開始剤、還元剤等を加えて、乳化重合反応を進行させる方法(所謂、乳化モノマー滴下法)
これらの中でも、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造するための乳化重合法としては、例えば、工業的生産性の観点から、上記[3]の乳化モノマー滴下法が好ましい。
本開示の粘着剤組成物の製造方法は、少なくとも、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体、(メタ)アクリロニトリル、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体、及び反応性界面活性剤を、連鎖移動剤を用いて乳化重合させることにより、(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造する工程を含むことが好ましい。単量体成分及び反応性界面活性剤を、連鎖移動剤を用いて乳化重合させることで、重合性が向上し得る。
例えば、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造するための乳化重合法として、上記[3]の乳化モノマー滴下法を採用した場合には、以下の操作を行う。
温度計、撹拌機、原料導入管、還流冷却器、窒素導入管等を備えた反応器内に、水及び反応性界面活性剤を仕込み、窒素気流下で撹拌しながら昇温させた後、適宜、重合開始剤、還元剤等を加える。一方、別の容器において、単量体成分を予め、少なくとも、反応性界面活性剤と連鎖移動剤と水とを用いて乳化させ、単量体成分及び反応性界面活性剤を含む混合物の乳化物を調製する。次いで、単量体成分及び反応性界面活性剤を含む混合物の乳化物を、上記反応器内に滴下し、適宜、重合開始剤、還元剤等を加えて、乳化重合反応を進行させる
上記乳化重合法により得られる特定(メタ)アクリル系樹脂粒子は、少なくとも水を含む媒体中に分散している分散液の状態で得られる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体の詳細は、既述のとおりである。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体の使用量は、特に限定されないが、例えば、単量体の合計100質量部に対して、50質量部~89.8質量部であることが好ましく、55質量部~89.8質量部であることがより好ましく、60質量部~89.8質量部であることが更に好ましく、65質量部~89.8質量部であることが特に好ましい。
(メタ)アクリロニトリルの詳細は、既述のとおりである。
(メタ)アクリロニトリルの使用量は、単量体の合計100質量部に対して10質量部~25質量部である。(メタ)アクリロニトリルの使用量の下限は、単量体の合計100質量部に対して、15質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがより好ましい。
カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体の詳細は、既述のとおりである。
カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体の使用量は、単量体の合計100質量部に対して、0.2質量部~6.0質量部であり、0.5質量部~6.0質量部であることが好ましく、1.0質量部~6.0質量部であることがより好ましく、2.0質量部~6.0質量部であることが更に好ましい。
反応性界面活性剤の詳細は、既述のとおりである。
反応性界面活性剤の使用量は、単量体の合計100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部である。反応性界面活性剤の使用量の下限は、単量体の合計100質量部に対して、0.2質量部以上であることが好ましく、0.3質量部以上であることがより好ましい。反応性界面活性剤の使用量の上限は、単量体の合計100質量部に対して、0.9質量部以下であることが好ましく、0.8質量部以下であることがより好ましく、0.6質量部以下であることが更に好ましい。
連鎖移動剤は、通常の乳化重合に使用できるものであれば、特に限定されない。
連鎖移動剤としては、例えば、シアノ酢酸、シアノ酢酸の炭素数1~8のアルキルエステル化合物、ブロモ酢酸、ブロモ酢酸の炭素数1~8のアルキルエステル化合物、α-メチルスチレン、アントラセン、フェナントレン、フルオレン、及び9-フェニルフルオレンに代表される芳香族化合物、p-ニトロアニリン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、p-ニトロ安息香酸、p-ニトロフェノール、及びp-ニトロトルエンに代表される芳香族ニトロ化合物、ベンゾキノン及び2,3,5,6-テトラメチル-p-ベンゾキノンに代表されるベンゾキノン誘導体、トリブチルボランに代表されるボラン誘導体、四臭化炭素、四塩化炭素、1,1,2,2-テトラブロモエタン、トリブロモエチレン、トリクロロエチレン、ブロモトリクロロメタン、トリブロモメタン、及び3-クロロ-1-プロペンに代表されるハロゲン化炭化水素化合物、クロラール及びフラルデヒドに代表されるアルデヒド化合物、炭素数1~18のアルキルメルカプタン化合物、チオフェノール及びトルエンメルカプタンに代表される芳香族メルカプタン化合物、メルカプト酢酸、メルカプト酢酸の炭素数1~10のアルキルエステル化合物、炭素数1~12のヒドロキシアルキルメルカプタン化合物、並びに、ピネン及びターピノレンに代表されるテルペン化合物が挙げられる。
連鎖移動剤を用いる場合には、連鎖移動剤を1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。
連鎖移動剤は、通常用いられる量で使用される。
連鎖移動剤の使用量は、例えば、単量体の合計100質量部に対して0.01質量部~0.05質量部であることが好ましい。
重合開始剤は、通常の乳化重合に使用できるものであれば、特に限定されない。
重合開始剤としては、例えば、過硫酸塩、有機過酸化物及びアゾ化合物が挙げられる。
過硫酸塩の具体例としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、及び過硫酸カリウムが挙げられる。
有機過酸化物の具体例としては、t-ブチルヒドロペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、カプロイルペルオキシド、ジ-i-プロピルペルオキシジカルボナート、ジ-2-エチルヘキシルペルオキシジカルボナート、及びt-ブチルペルオキシピバレートが挙げられる。
アゾ化合物の具体例としては、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、及び2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチルが挙げられる。
重合開始剤を用いる場合には、重合開始剤を1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。
重合開始剤は、通常用いられる量で使用される。
重合開始剤の使用量は、例えば、単量体の合計100質量部に対して0.2質量部~5.0質量部であることが好ましい。
還元剤は、通常の乳化重合に使用できるものであれば、特に限定されない。
還元剤としては、例えば、メタ重亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム(「二亜硫酸ナトリウム」ともいう。)、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、チオグリコール酸、チオ硫酸ナトリウム、二酸化チオ尿素、L-アスコルビン酸、酒石酸、クエン酸、及びブドウ糖が挙げられる。
還元剤を用いる場合には、還元剤を1種のみ用いてもよく、2種以上用いてもよい。
還元剤は、通常用いられる量で使用される。
還元剤の使用量は、例えば、単量体の合計100質量部に対して0.2質量部~5.0質量部であることが好ましい。
重合温度は、例えば、50℃~90℃であることが好ましい。
重合時間は、例えば、1時間~5時間であることが好ましい。
本開示の粘着剤組成物の製造方法は、上記にて得られた特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を含む分散液のpHを調整する工程を含むことが好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を含む分散液のpHは、粘着剤組成物中における特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の分散性の観点から、2~10に調整することが好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を含む分散液のpHを調整する方法は、特に限定されず、例えば、pH調整剤を用いる方法が挙げられる。
pH調整剤としては、例えば、アンモニア水を好適に使用できる。
特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を含む分散液のpHは、pHメータを用い、JIS Z 8802:2011に準拠した方法により、液温25℃の条件にて測定した値を採用する。測定装置としては、例えば、(株)堀場製作所製のpHメータ(商品名:F-51)を用いることができる。但し、測定装置は、これに限定されない。
上記では、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造する方法として、乳化重合を一例として挙げたが、本開示における特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の製造方法は、上記の乳化重合に限定されるものではなく、例えば、シード重合法を用いることもできる。
本開示の粘着剤組成物の製造方法は、必要に応じて、既述の工程以外の工程(所謂、他の工程)を含んでいてもよい。
他の工程としては、例えば、特定(メタ)アクリル系樹脂粒子を含む分散液と、本開示の粘着剤組成物の任意成分である架橋剤及びその他の添加剤と、を混合する工程が挙げられる。
[粘着剤層]
本開示の粘着剤層は、既述の本開示の粘着剤組成物により形成され、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)と、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)と、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)と、反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)と、を含み、上記構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%であり、上記構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、上記構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部である(メタ)アクリル系樹脂を含む。
以下では、本開示の粘着剤層に含まれる「(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)、及び反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)を含み、上記構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%であり、上記構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、上記構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、上記構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部である(メタ)アクリル系樹脂」を「特定(メタ)アクリル系樹脂」ともいう。
本開示の粘着剤層は、既述の本開示の粘着剤組成物により形成された粘着剤層であって、かつ、特定(メタ)アクリル系樹脂を含むため、湿熱環境下でも高い粘着力を有し、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る。
本開示の粘着剤層の厚さは、特に限定されない。
本開示の粘着剤層の厚さは、一般には1μm~300μmであり、5μm~200μmであることが好ましく、10μm~100μmであることがより好ましい。
本開示における「粘着剤層の厚さ」は、粘着剤層の平均厚さを意味する。
粘着剤層の平均厚さは、以下の方法により求められる値である。
粘着剤層の厚み方向において無作為に選択した10箇所の厚さを、膜厚計を用いて測定する。測定値の算術平均値を求め、得られた値を粘着剤層の平均厚さとする。
〔粘着剤層の形成方法〕
本開示の粘着剤層の形成方法は、特に限定されない。
本開示の粘着剤層は、例えば、以下の方法により形成できる。
支持体(例えば、基材及び剥離シート)上に、本開示の粘着剤組成物を塗布し、塗布膜を形成する。次いで、形成した塗布膜を乾燥させることにより、粘着剤層を形成する。
粘着剤組成物の塗布方法は、特に限定されない。
粘着剤組成物の塗布方法としては、例えば、グラビアロールコーター、リバースロールコーター、キスロールコーター、ディップロールコーター、ナイフコーター、スプレーコーター、バーコーター、アプリケーター等を用いる公知の方法が挙げられる。
粘着剤組成物の塗布量は、特に限定されず、例えば、形成する粘着剤層の厚さに応じて、適宜設定される。
塗布膜の乾燥方法は、特に限定されない。
塗布膜の乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、加熱乾燥、熱風乾燥、真空乾燥等の方法が挙げられる。
塗布膜の乾燥温度及び乾燥時間は、特に限定されず、塗布膜の厚さ、塗布膜中に含まれる水の量等に応じて、適宜設定される。
乾燥条件の一例としては、熱風循環乾燥機を用いて、70℃~120℃で30秒間~180秒間乾燥させる条件が挙げられる。
[粘着シート]
本開示の粘着シートは、本開示の粘着剤層を備える。
本開示の粘着シートは、既述の本開示の粘着剤層を備えるため、湿熱環境下でも高い粘着力を有し、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る。このため、本開示の粘着シートは、浴室、洗面所、台所、トイレ等の水回りでの使用に好適であり、特に、これらの水回りに設置された家具の天板、天井等に貼付される粘着シートとして好適である。
本開示の粘着シートは、基材を有しない無基材タイプの粘着シートでもよく、基材の片面又は両面に粘着剤層を備える有基材タイプの粘着シートでもよい。
本開示の粘着シートが、基材を有しない無基材タイプの粘着シートである場合、又は、基材の片面に粘着剤層を備える有基材タイプの粘着シートである場合、本開示の粘着シートにおいて、露出した粘着剤層の面は、剥離シートによって保護されていてもよい。
剥離シートは、粘着剤層から容易に剥離できるものであれば、特に限定されない。
剥離シートとしては、例えば、片面又は両面に剥離処理剤による表面処理(所謂、易剥離処理)が施された樹脂フィルム、紙、合成紙、及びこれらの2種以上を積層した複合シートが挙げられる。本開示では、樹脂フィルムの片面又は両面に剥離処理剤による表面処理(所謂、易剥離処理)が施された態様の剥離シートを「剥離フィルム」ともいう。
剥離処理剤としては、例えば、シリコーン系剥離処理剤(例:シリコーン)、ワックス系剥離処理剤(例:パラフィンワックス)、及びフッ素系剥離処理剤(例:フッ素系樹脂)が挙げられる。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに代表されるポリエステルフィルムが挙げられる。
紙としては、例えば、上質紙及びコート紙が挙げられる。
剥離シートの膜厚は、特に限定されず、一般的には、20μm~180μmである。
剥離シートは、粘着テープを実用に供するまでの間、粘着剤層の表面を保護し、使用時に剥離される。
本開示の粘着シートが基材を備える場合、基材は、その基材上に粘着剤層を形成できれば、特に限定されない。
基材としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂〔例えば、ポリエチレン(PE)及びポリプロピレン(PP)〕、ポリエステル系樹脂〔例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)〕、アセテート系樹脂(例えば、トリアセチルセルロース樹脂)、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂を含むフィルム、紙(例えば、上質紙及びコート紙)、合成紙、及びこれらの2種以上を積層した複合シートが挙げられる。
基材の粘着剤層が設けられる側の面には、基材と粘着剤層との密着性を向上させる観点から、コロナ放電処理、プラズマ放電処理等の表面処理(所謂、易接着処理)が施されていてもよい。
基材は、可塑剤、着色剤(例えば、染料及び顔料)、熱安定剤、光安定剤、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
基材は、一部又は全体に、模様が施されていてもよい。
基材の厚さは、特に限定されないが、一般には10μm~500μmであり、10μm~300μmであることが好ましく、10μm~200μmであることがより好ましく、10μm~100μmであることが更に好ましい。
本開示における「基材の厚さ」は、基材の平均厚さを意味する。
基材の平均厚さは、以下の方法により求められる値である。
基材の厚み方向において無作為に選択した10箇所の厚さを、膜厚計を用いて測定する。測定値の算術平均値を求め、得られた値を基材の平均厚さとする。
〔粘着シートの作製方法〕
本開示の粘着シートの作製方法は、特に限定されない。
本開示の粘着シートは、公知の方法により作製できる。
本開示の粘着シートを作製する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
本開示の粘着シートが無基材タイプの粘着シートである場合、まず、本開示の粘着剤組成物を剥離シートの易剥離処理面に塗布することにより、剥離シート上に塗布膜を形成する。次いで、形成した塗布膜を乾燥させることにより、剥離シート上に粘着剤層を形成する。次いで、形成した粘着剤層の露出した面を、別途、準備した剥離シートの易剥離処理面に重ねて貼り合わせることにより、剥離シート/粘着剤層/剥離シートの積層構造を有する、無基材タイプの粘着シートを作製できる。
本開示の粘着シートが有基材タイプの粘着シートである場合、まず、本開示の粘着剤組成物を基材の易接着処理面に塗布することにより、基材上に塗布膜を形成する。次いで、形成した塗布膜を乾燥させることにより、基材上に粘着剤層を形成する。次いで、形成した粘着剤層の露出した面を、剥離シートの易剥離処理面に重ねて貼り合わせることにより、剥離シート/粘着剤層/基材の積層構造を有する、有基材タイプの粘着シートを作製できる。
本開示の粘着シートが有基材タイプの粘着シートである場合、別の方法として、例えば、以下の方法も挙げられる。
本開示の粘着剤組成物を剥離シートの易剥離処理面に塗布することにより、剥離シート上に塗布膜を形成する。次いで、形成した塗布膜を乾燥させることにより、剥離シート上に粘着剤層を形成する。次いで、形成した粘着剤層の露出した面を、基材の易接着処理面に重ねて貼り合わせることにより、基材/粘着剤層/剥離シートの積層構造を有する、有基材タイプの粘着シートを作製できる。
粘着剤組成物の塗布方法及び塗布量、並びに、塗布膜の乾燥方法、乾燥温度、及び乾燥時間は、既述のとおりであるため、ここでは説明を省略する。
以下、本開示の粘着剤組成物及びその製造方法、並びに、粘着剤層を実施例により更に具体的に説明する。本開示はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
[(メタ)アクリル系樹脂粒子の製造]
〔製造例A-1〕
n-ブチルアクリレート(n-BA)〔アクリル酸アルキルエステル単量体〕85.2質量部(340.8g)、アクリロニトリル(AN)10.0質量部(40.0g)及びアクリル酸(AA)〔カルボキシ基を有するアクリル系単量体〕4.8質量部(19.2g)を混合し、単量体混合物を調製した。調製した単量体混合物に、アニオン型反応性界面活性剤であるアクアロン(登録商標)AR-10〔商品名、第一工業製薬(株)製〕0.16質量部[有効成分換算値](0.63g)、アニオン型反応性界面活性剤であるアデカリアソープ(登録商標)ER-30〔商品名、ADEKA社製〕0.25質量部[有効成分換算値](1.5g)、N-ドデシルメルカプタン〔連鎖移動剤〕0.025質量部(0.10g)及びイオン交換水77.8質量部(311.7g)を加えて撹拌することにより、単量体成分及び反応性界面活性剤を含む混合物の乳化物Xを調製した。
次に、温度計、撹拌機、逐次滴下装置、還流冷却管及び窒素導入管を備えた反応器に、イオン交換水33.1質量部(132.7g)、及びアニオン型反応性界面活性剤であるアクアロン(登録商標)AR-10〔商品名、第一工業製薬(株)製〕0.09質量部[有効成分換算値](0.36g)を仕込み、窒素を封入した後、内温を80℃まで昇温させた。反応器の内温を80℃に保ちながら、4質量%濃度の過硫酸アンモニウム水溶液〔重合開始剤〕0.10質量部[固形分換算値](10.1g)、及び4質量%濃度のピロ亜硫酸ナトリウム水溶液〔還元剤〕0.10質量部[固形分換算値](10.1g)を添加し、直ちに、先に調製した乳化物Xを、連続的に3時間滴下して乳化重合させた。また、この操作と並行して、反応器内に、4質量%濃度の過硫酸アンモニウム水溶液〔重合開始剤〕0.56質量部[固形分換算値](56.9g)及び4質量%濃度のピロ亜硫酸ナトリウム水溶液〔還元剤〕0.56質量部[固形分換算値](56.9g)を滴下した。滴下終了後、得られた乳化重合物に、6.9質量%濃度のt-ブチルヒドロペルオキシド水溶液〔重合開始剤〕0.07質量部[有効成分換算値](4.1g)、及び6.9質量%濃度のテックライト〔商品名、有効成分:二酸化チオ尿素、有効成分濃度:100質量%、(株)ADEKA製、還元剤〕0.07質量部[有効成分換算値](4.1g)を添加し、80℃で2時間熟成させてから室温まで冷却した。冷却後、アンモニア水を添加してpHが2~5の範囲になるように調整を行った。pH調整後、イオン交換水を添加して濃度を調整し、(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1の水分散液を得た。
得られた(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1の水分散液は、固形分濃度が40.6質量%であり、pHが3.8であった。
ここでいう「固形分濃度」とは、(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1の水分散液に占める(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1の質量割合を意味する。以下において製造した(メタ)アクリル系樹脂粒子A-2~A-22の各水分散液についても同様である。
〔製造例A-2~A-9及びA-15~A-18〕
製造例A-2~A-9及びA-15~A-18では、(メタ)アクリル系樹脂粒子の組成を表1に示す組成に変更したこと以外は、製造例A-1と同様の操作を行い、(メタ)アクリル系樹脂粒子A-2~A-9及びA-15~A-18の各水分散液を得た。
〔製造例A-10~A-14、A-19、A-20及びA-22〕
製造例A-10~A-14、A-19、A-20及びA-22では、(メタ)アクリル系樹脂粒子の組成を表1に示す組成に変更したこと、及び、乳化物Xの調製に使用する反応性界面活性剤の量と反応器に仕込む反応性界面活性剤の量との割合、撹拌速度等を適宜変更したこと以外は、製造例A-1と同様の操作を行い、(メタ)アクリル系樹脂粒子A-10~A-14、A-19、A-20及びA-22の各水分散液を得た。
〔製造例A-21〕
製造例A-21では、(メタ)アクリル系樹脂粒子の組成を表1に示す組成に変更したこと以外は、製造例A-1と同様の操作を行い、(メタ)アクリル系樹脂粒子A-21の製造を試みたが、単量体成分及び反応性界面活性剤を重合することができなかった。
上記にて得られた(メタ)アクリル系樹脂粒子A-2~A-20及びA-22の各水分散液の固形分濃度を以下に示す。
-固形分濃度-
A-2:40.6質量%、A-3:40.6質量%、A-4:40.6質量%、A-5:40.6質量%、A-6:40.6質量%、A-7:40.6質量%、A-8:40.6質量%、A-9:40.6質量%、A-10:25.0質量%、A-11:40.6質量%、A-12:40.6質量%、A-13:40.6質量%、A-14:40.6質量%、A-15:40.6質量%、A-16:40.6質量%、A-17:40.6質量%、A-18:40.6質量%、A-19:40.6質量%、A-20:50.0質量%、A-22:40.6質量%
上記にて得られた(メタ)アクリル系樹脂粒子A-2~A-20及びA-22の各水分散液のpHを以下に示す。(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A~20及びA-22の各水分散液のpHは、(株)堀場製作所製のpHメータ(商品名:F-51)を用い、JIS Z 8802:2011に準拠した方法により、液温25℃の条件にて測定した。
-pH-
A-2:3.8、A-3:3.8、A-4:3.8、A-5:3.8、A-6:3.8、A-7:3.8、A-8:3.8、A-9:3.8、A-10:2.5、A-11:3.8、A-12:3.8、A-13:3.8、A-14:3.8、A-15:3.8、A-16:3.8、A-17:3.8、A-18:3.8、A-19:3.8、A-20:3.9、A-22:3.5
(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A-22の組成(単位:質量部)、(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A-20及びA-22のガラス転移温度(Tg、単位:℃)、(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A-20及びA-22の平均粒子径(単位:nm)、及び(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A-20及びA-22のゲル分率(単位:質量%)を表1に示す。
(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A-20及びA-22のガラス転移温度は、既述の特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のガラス転移温度の測定方法と同様の方法により測定した。測定装置には、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製のDiscovery DSC 2500(商品名)を用いた。
(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A-20及びA-22の平均粒子径は、既述の特定(メタ)アクリル系樹脂粒子の平均粒子径の測定方法と同様の方法により測定した。測定装置には、(株)堀場製作所製のレーザ回折式粒子径分布測定装置であるLaser Scattering Particle Size Distribution Analyzer LA-960(商品名)を用いた。
(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A-20及びA-22のゲル分率は、既述の特定(メタ)アクリル系樹脂粒子のゲル分率の測定方法と同様の方法により測定した。
上記にて得られた(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A-20及びA-22のうち、(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1~A-14及びA-22は、本開示における特定(メタ)アクリル系樹脂粒子に相当する。
Figure 2023091702000001
表1に記載の単量体成分及び反応性界面活性剤の詳細は、以下に示すとおりである。なお、表1では、便宜上、「(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体」に該当する成分を「(A)」、「(メタ)アクリロニトリル」に該当する成分を「(B)」、「カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体」に該当する成分を「(C)」、「水酸基を有する(メタ)アクリルアミド」に該当する成分を「その他」、及び「反応性界面活性剤」に該当する成分を「(D)」に分類して表記した。
表1に示す反応性界面活性剤の量は、有効成分換算値である。
<(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体>
「n-BA」:n-ブチルアクリレート
「2EHA」:2-エチルヘキシルアクリレート
「MMA」:メチルメタクリレート
<(メタ)アクリロニトリル>
「AN」:アクリロニトリル
「MAN」:メタクリロニトリル
<カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体>
「AA」:アクリル酸
<水酸基を有する(メタ)アクリルアミド>
「HEAA」:N-(2-ヒドロキシエチル)アクリルアミド
<反応性界面活性剤>
「AR-10」[商品名:アクアロン(登録商標) AR-10、有効成分:ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:10〕、有効成分濃度:99質量%]
「AR-20」[商品名:アクアロン(登録商標) AR-20、有効成分:ポリオキシエチレンスチレン化プロペニルフェニルエーテル硫酸エステルアンモニウム〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:20〕、有効成分濃度:99質量%]
「ER-30」[商品名:アデカリアソープ(登録商標) ER-30、有効成分:ポリオキシエチレン-1-(アリルオキシメチル)アルキルエーテル〔オキシアルキレン基の種類:オキシエチレン基、平均付加モル数:30〕、有効成分濃度:65質量%]
表1中、組成の欄に記載の「-」は、その欄に該当する成分を使用していないことを意味する。
[粘着剤組成物の調製]
〔実施例1〕
上記にて得られた(メタ)アクリル系樹脂粒子A-1の水分散液100質量部(固形分換算値)と、アンモニア水0.32質量部と、消泡剤としてCP-101〔商品名、サンノプコ(株)製〕0.4質量部(固形分換算値)と、消泡剤としてSN デフォーマー 470〔商品名、サンノプコ(株)製〕0.2質量部(固形分換算値)と、防腐剤としてACTICIDE(登録商標) BW-20〔商品名、THOR JAPAN社製〕0.04質量部(固形分換算値)と、湿潤剤としてサーフィノール(登録商標) 440〔商品名、日信化学工業(株)製〕0.8質量部(固形分換算値)と、増粘剤としてニカゾール(登録商標) VT-253A〔商品名、日本カーバイド工業(株)製〕0.4質量部(固形分換算値)と、を混合した後、架橋剤としてカルボジライト(登録商標) V-04〔商品名、カルボジイミド系架橋剤、日清紡ケミカル(株)製〕1質量部(固形分換算値)を添加し、十分に混合して、実施例1の粘着剤組成物を調製した。
得られた実施例1の粘着剤組成物における水の含有率は、粘着剤組成物の全質量に対して59.8質量%である。
〔実施例2~19〕
実施例2~19では、粘着剤組成物の組成を表2に記載のとおりにしたこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、実施例2~19の各粘着剤組成物を調製した。
〔比較例1~6〕
比較例1~6では、粘着剤組成物の組成を表3に記載のとおりにしたこと以外は、実施例1と同様の操作を行い、比較例1~6の各粘着剤組成物を調製した。
上記にて得られた実施例2~19の粘着剤組成物における水の含有率を以下に示す。
実施例2:59.8質量%、実施例3:59.8質量%、実施例4:59.8質量%、実施例5:59.8質量%、実施例6:59.8質量%、実施例7:59.8質量%、実施例8:59.8質量%、実施例9:59.8質量%、実施例10:75.3質量%、実施例11:59.8質量%、実施例12:59.8質量%、実施例13:59.8質量%、実施例14:64.8質量%、実施例15:59.8質量%、実施例16:59.8質量%、実施例17:59.8質量%、実施例18:50.5質量%、実施例19:59.8質量%
[評価用粘着シートの作製]
上記にて調製した粘着剤組成物を、剥離シート〔商品名:フィルムバイナ(登録商標)100E-0010 No.23、藤森工業(株)製〕の上に、乾燥後の塗布量が25g/mとなるようにアプリケーターを用いて塗布し、塗布膜を形成した。次いで、形成した塗布膜を、熱風循環式乾燥機を用いて、乾燥温度105℃、乾燥時間90秒間の条件で乾燥させ、剥離シートの面上に粘着剤層を形成した。次いで、剥離シートの面上に形成された粘着剤層の露出した面上に、基材としてのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム〔商品名:テイジン(登録商標)テトロン(登録商標)フィルム HPE、厚さ:50μm、東洋紡フィルムソリューション(株)製〕(以下、単に「PET」という。)の一方の面に重ねて貼り合わせることにより、評価用粘着シートを作製した。作製した評価用粘着テープは、剥離シート/粘着剤層/基材(PET)の積層構造を有する。
[測定及び評価]
1.粘着力
(1)初期粘着力
上記にて作製した評価用粘着シートを25mm×100mmの大きさに切断し、評価用粘着シート片を準備した。準備した評価用粘着シート片(構成:基材/粘着剤層/剥離シート)から剥離シートを剥離し、剥離により露出した粘着剤層の面を、JIS Z 0237:2009に準拠した方法に従い、JIS R 6253:2006に規定の#360の耐水研磨紙を用いて磨いたSUS304(ステンレス鋼板;以下、単に「SUS」という。)の面に重ねて圧着し、試験片を作製した。作製した試験片を、雰囲気温度23℃、50%RHの環境下に30分間静置した。静置後の試験片について、SUSから評価用粘着シート片(構成:基材/粘着剤層)を長辺(100mm)方向に180°剥離したときの粘着力(単位:N/25mm)を、測定装置として(株)エー・アンド・デイ製のシングルコラム型材料試験機(型番:STA-1225)を用い、雰囲気温度23℃、50%RHの環境下、剥離速度300mm/分の条件で測定した。
測定値が10N/25mm以上であれば、初期粘着力が高い粘着剤層であると判断した。測定値を表2及び表3に示す。
(2)湿熱環境下での粘着力
上記にて作製した評価用粘着シートを25mm×100mmの大きさに切断し、評価用粘着シート片を準備した。準備した評価用粘着シート片(構成:基材/粘着剤層/剥離シート)から剥離シートを剥離し、剥離により露出した粘着剤層の面を、JIS Z 0237:2009に準拠した方法に従い、JIS R 6253:2006に規定の#360の耐水研磨紙を用いて磨いたSUS304(ステンレス鋼板;以下、単に「SUS」という。)の面に重ねて圧着し、試験片を作製した。作製した試験片を、雰囲気温度23℃、50%RHの環境下に30分間静置した後、雰囲気温度40℃、90%RHの環境下に7日間静置した。静置後、試験片を雰囲気温度23℃、50%RHの環境下に取り出した。取り出し直後の試験片について、SUSから評価用粘着シート片(構成:基材/粘着剤層)を長辺(100mm)方向に180°剥離したときの粘着力(単位:N/25mm)を、測定装置として(株)エー・アンド・デイ製のシングルコラム型材料試験機(型番:STA-1225)を用い、雰囲気温度23℃、50%RHの環境下、剥離速度300mm/分の条件で測定した。
測定値が15N/25mm以上であれば、湿熱環境下において高い粘着力を有する粘着剤層であると判断した。測定値を表2及び表3に示す。
2.耐水性
上記にて作製した評価用粘着シートを25mm×100mmの大きさに切断し、評価用粘着シート片を準備した。準備した評価用粘着シート片(構成:基材/粘着剤層/剥離シート)から剥離シートを剥離し、剥離により露出した粘着剤層の面を、JIS Z 0237:2009に準拠した方法に従い、JIS R 6253:2006に規定の#360の耐水研磨紙を用いて磨いたSUS304(ステンレス鋼板)の面に重ねて圧着し、試験片を作製した。作製した試験片を、脱イオン水に72時間浸漬した後、脱イオン水から取り出し、雰囲気温度23℃、50%RHの環境下に1時間静置した。静置後の試験片を目視により観察し、下記の評価基準に従って、評価を行った。評価結果を表2及び表3に示す。
下記の評価基準において、「A」及び「B」は、実用上問題ないレベルであり、「A」であることが最も好ましい。
-評価基準-
A:粘着剤層の膨潤及び白化が確認されなかった。
B:粘着剤層の端から5mm以内の範囲にのみ、膨潤及び/又は白化が確認された。
C:粘着剤層の端から5mmを超える広範囲に膨潤及び/又は白化が確認された。
3.垂直方向の耐荷重性
上記にて作製した評価用粘着シートを25mm×100mmの大きさに切断し、評価用粘着シート片を準備した。準備した評価用粘着シート片(構成:基材/粘着剤層/剥離シート)から剥離シートの一部を、粘着剤層の露出部の大きさが25mm×80mmになるように剥離した。剥離により露出した粘着剤層の面を、雰囲気温度23℃、50%RHの環境下で、JIS Z 0237:2009に準拠した方法に従い、JIS R 6253:2006に規定の#360の耐水研磨紙を用いて磨いたSUS304(ステンレス鋼板;以下、単に「SUS」という。)の面に貼着した後、2kgのローラーを1往復させて圧着し、試験片を作製した。作製した試験片では、SUSと粘着剤層とを貼り合わせた部分の大きさが25mm×80mmとなっている。作製した試験片を、雰囲気温度23℃、50%RHの環境下に1時間静置した後、雰囲気温度40℃、90%RHの環境下に1時間静置した。次いで、雰囲気温度40℃、90%RHの環境下で、評価用粘着シート片を貼り付けた面が下側になるようにSUS板を水平に保ち、粘着剤層がSUSに貼り付けられていない評価用粘着シート片の端部に、重さ200gの錘を吊り下げ、3時間放置した。放置後、SUSから剥がれた粘着剤層の長さを計測し、下記の評価基準に従って、評価を行った。測定値及び評価結果を表2及び表3に示す。
下記の評価基準において、「A」、「B」及び「C」は、実用上問題ないレベルであり、「A」であることが最も好ましい。
-評価基準-
A:評価用粘着シート片の剥がれが確認されなかった。
B:評価用粘着シート片の剥がれが確認されたが、35mm以内の剥がれであった。
C:評価用粘着シート片の剥がれが確認されたが、35mmを超えて55mm以内の剥がれであった。
D:評価用粘着シート片が55mmを超えて剥がれた、或いは、評価用粘着シート片が落下した。
Figure 2023091702000002
Figure 2023091702000003
表2及び/又は表3に記載の架橋剤の詳細は、以下に示すとおりである。
<架橋剤>
「V-04」[商品名:カルボジライト(登録商標) V-04、カルボジイミド系架橋剤、日清紡ケミカル(株)製]
「WS-300」[商品名:エポクロス(登録商標) WS-300、オキサゾリン系架橋剤、(株)日本触媒製]
表2中、組成の欄に記載の「-」は、その欄に該当する成分を使用していないことを意味する。
表2に示すように、実施例の粘着剤組成物により形成された粘着剤層は、初期粘着力及び湿熱環境下での粘着力がいずれも高く、耐水性に優れ、かつ、貼着面に対して垂直方向の荷重にも耐え得る粘着剤層であることが確認された。
一方、表3に示すように、比較例の粘着剤組成物により形成された粘着剤層は、初期粘着力及び湿熱環境下での粘着力が高いものの、耐水性又は垂直方向の耐荷重性のいずれかが、実施例の粘着剤組成物により形成された粘着剤層よりも劣ることが確認された。

Claims (6)

  1. (メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)、及び反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)を含み、前記構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、前記構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%であり、前記構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、前記構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、前記構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、前記構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部であり、かつ、平均粒子径が5nm~160nmである(メタ)アクリル系樹脂粒子と、水と、を含む粘着剤組成物。
  2. さらに、架橋剤を含む請求項1に記載の粘着剤組成物。
  3. 前記反応性界面活性剤が、アニオン型反応性界面活性剤及びノニオン型反応性界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の粘着剤組成物。
  4. 請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の粘着剤組成物により形成され、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体に由来する構成単位(A)と、(メタ)アクリロニトリルに由来する構成単位(B)と、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体に由来する構成単位(C)と、反応性界面活性剤に由来する構成単位(D)と、を含み、前記構成単位(B)の含有率が全構成単位〔但し、前記構成単位(D)を除く。〕に対して10質量%~25質量%であり、前記構成単位(C)の含有率が全構成単位〔但し、前記構成単位(D)を除く。〕に対して0.2質量%~6.0質量%であり、前記構成単位(D)の含有量が全構成単位〔但し、前記構成単位(D)を除く。〕100質量部に対して0.1質量部~1.0質量部である(メタ)アクリル系樹脂を含む粘着剤層。
  5. 請求項4に記載の粘着剤層を備える粘着シート。
  6. 請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の粘着剤組成物の製造方法であり、
    少なくとも、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体、(メタ)アクリロニトリル、カルボキシ基を有する(メタ)アクリル系単量体、及び反応性界面活性剤を、連鎖移動剤を用いて乳化重合させることにより、(メタ)アクリル系樹脂粒子を製造する工程を含む粘着剤組成物の製造方法。
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