JP4888668B2

JP4888668B2 - 接着剤組成物

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Publication number: JP4888668B2
Application number: JP2008544689A
Authority: JP
Inventors: 浩伸森山; 隆信須藤
Original assignee: Sony Chemical and Information Device Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2028-07-30
Also published as: JPWO2009017160A1; WO2009017160A1; CN101772558B; CN101772558A; KR20100035630A

Description

本発明は、近赤外線を吸収する接着剤組成物に関するものである。

感圧接着剤は、電気電子部品やその他の分野で広く用いられ、例えばプラズマディスプレイのように、多くの層状の部材を接着する接着剤として用いられている。
一方、プラズマディスプレイの層状の部材の1つに、波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍ付近の近赤外線を吸収する近赤外線吸収フィルタがある。これは、熱線である近赤外線が画面から放射されることで引き起こされるリモコン機器等の誤作動を防止するために備えられている。

ところで、プラズマディスプレイでは、軽量化や製造工程の簡略化によりコストを削減するため、例えば、ガラス転移点の低い接着性樹脂をバインダとし、これに近赤外線吸収色素を分散させて接着層を形成することで、接着層に近赤外線吸収フィルタの機能を持たせ、これにより、使用材料の削減や製造工程の削減が図られている。また、このような接着層を形成する接着剤組成物として、インモニウム系色素といった近赤外線吸収色素を使用し、さらにテルペンフェノール系の粘着付与剤を含有させたものが開発されている(例えば特許文献1参照)。

特開2004-182936号公報

しかしながら、ガラス転移点の低いバインダに近赤外線吸収色素を分散させた接着剤組成物を用いて近赤外線吸収フィルタとしても、エージング時の近赤外線吸収色素の劣化が著しく、実用化が困難である。特許文献１では、（メタ）アクリル系重合体からなるバインダを使用する場合に、そのバインダの水酸基価を低く抑えるといった工夫により近赤外線吸収色素の劣化を抑制しているものの満足できる結果とはいえない。エージング時の近赤外線吸収色素の劣化を防止するために、光安定剤を添加することも考えられるが、コスト高となる。

そこで、本発明は、感圧接着性を有するとともに、近赤外線吸収色素の含有により近赤外吸収能を備えた接着剤組成物であって、近赤外線吸収色素の耐久性が良好な接着剤組成物を提供することを目的とする。

本発明の発明者等は、鋭意研究を重ねた結果、溶解度パラメータの低いエラストマーを使用し、粘着付与剤としてはあえて水酸基価の高いものを用いることで、近赤外線吸収色素の劣化が防止されることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明の接着剤組成物は、溶解度パラメータが１８．５ＭＰａ^1/2以下であるエラストマーと、水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の粘着付与剤と、近赤外線吸収色素とを含有し、上記粘着付与剤は、上記エラストマー１００重量部に対して、１０重量部以上２５０重量部以下含有していることを特徴とする。

本発明の接着剤組成物は、溶解度パラメータが１８．５ＭＰａ^1/2以下であるエラストマーと、水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の粘着付与剤を特定の割合で含有し、さらに近赤外線吸収色素を含有するので、近赤外線吸収色素の色素耐久性が良好となり、光安定剤を添加しなくても、エージング後においても近赤外線の透過率を抑えることができる。また、エラストマーと粘着付与剤により感圧接着性も有する。

以下、本発明の接着剤組成物について説明する。なお、本発明は、以下の説明に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明の接着剤組成物は、エラストマーと粘着付与剤と近赤外線吸収色素とを含有するものである。

本発明の接着剤組成物に含有されるエラストマーは、この接着剤組成物のベースとなる樹脂で、溶解度パラメータ(以下、ＳＰ値と称する)が１８．５ＭＰａ^1/2以下のものが用いられる。

ＳＰ値は、下記式１に示されるFedorsの式から算出できる。Fedors式中において、「δ」はＳＰ値であり、「Ｖ」はモル体積であり、「Ｅ_coh」は結合エネルギーである。

このＳＰ値は、エラストマーの極性溶媒への溶解性の度合いを示す。本発明の接着剤組成物では、エラストマーのＳＰ値を１８．５ＭＰａ^1/2以下という比較的低い値とするので、エラストマーと、水酸基価の高い粘着付与剤とは、完全には相溶せず、局所的に層分離状態になっていると考えられるが、全体として分散している。そして、粘着付与剤の水酸基によって近赤外線吸収色素の会合や分解が妨げられ、近赤外線吸収色素の劣化が抑制されると考えられる。

ここで、エラストマーのＳＰ値が１８．５ＭＰａ^1/2より大きいと、近赤外線吸収色素が劣化し、８００ｎｍ〜１１００ｎｍ付近の波長を有する近赤外線の透過率が大きく上昇してしまう。また、エラストマーのＳＰ値が低すぎると、水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の粘着付与剤がエラストマーと相溶せず、粘着性を向上させることができない。

このようなエラストマーとしては、例えば、スチレン、イソプレン、ブチレン、プロピレン、クロロプレン、アクリロニトリル等からなるエラストマーなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。具体的には、例えば、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンゴム（ＳＥＢＳ）、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンゴム（ＳＩＳ）などのスチレン系エラストマーが使用でき、より具体的には、Ｑｕｉｎｔａｃ３４２１（日本ゼオン株式会社製）やセプトン８００７（株式会社クラレ製）などのＳＥＢＳが挙げられる。

また、本発明の接着剤組成物に含有される粘着付与剤は、水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上とする。

ここで、水酸基価は、試料１ｇをアセチル化させた際に水酸基と結合した酢酸を中和するのに必要な水酸化カリウム（ＫＯＨ）のｍｇ数である。これは、ＪＩＳＫ００７０に記載の方法に準じて計算するか、仕込み組成から計算により理論値として求めることができる。

従来、近赤外線吸収色素の劣化防止のために、接着剤組成物のベースとして（メタ）アクリル系重合体を使用した場合には、その水酸基価が低く抑えられていたが、本発明の接着剤組成物では、上述のように、ベースとしてＳＰ値が１８．５ＭＰａ^1/2以下のエラストマーを使用し、粘着付与剤については水酸基価を２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上とすることで近赤外線吸収色素の劣化を抑制する。

本発明の組成物において、粘着付与剤の水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇより小さいと、近赤外線吸収色素が劣化してしまうため好ましくない。

水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の粘着付与剤としては、例えば、アルキルフェノール樹脂をあげることができる。アルキルフェノール樹脂の中でも、軟化点が２５℃以上のものが、近赤外線吸収色素の耐久性が良好となるので好ましい。好ましいアルキルフェノール樹脂の具体例としては、ＴＨ１３０、Ｕ１３０、Ｔ３０（何れもヤスハラケミカル株式会社製）などが挙げられる。

水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の粘着付与剤の接着剤組成物における含有量は、エラストマー１００重量部に対して、１０重量部以上２５０重量部以下とする。これにより、近赤外線吸収色素の劣化を効果的に抑制できる。また、粘着付与剤の好ましい含有量は、エラストマー１００重量部に対して１５重量部以上１００重量部以下である。これにより、剥離強度も向上させることができる。

本発明の接着剤組成物には、接着剤組成物の粘着性を調整するために、水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の粘着付与剤と共に、その他の粘着付与剤を添加しても良い。例えば、クリアロンM105(ヤスハラケミカル株式会社製)などのテルペン樹脂などを添加してもよい。

本発明の接着剤組成物に含有される近赤外線吸収色素は、波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍ付近の近赤外線を吸収する物質で、例えば、シアニン系色素、フタロシアニン系色素、ジイモニウム系色素などを用いることができる。使用する色素の種類は単一としてもよく、吸収波長や耐久性を考慮して複数種を適宜組み合わせて用いることもできるが、少なくともジイモニウム系色素を含有することが好ましい。ジイモニウム系色素は、可視光領域に吸収が少なく、近赤外線領域に強い吸収を有しているため、例えば、近赤外線領域の光の吸収を必要とするプラズマディスプレイにおいて、近赤外線を吸収する接着層を形成する場合に有用となる。

近赤外線吸収色素の具体例としては、シアニン系色素としてＮＫ−８７５８（株式会社林原生物化学研究所製）、フタロシアニン系色素としてＩＲ１０Ａ（株式会社日本触媒製）、ジイモニウム系色素としてＩＲＧ−０２２（日本化薬株式会社製）などが挙げられる。

本発明の接着剤組成物は、上記のエラストマー、粘着付与剤、及び、近赤外線吸収色素を分散させる溶剤を含有することができる。ここで使用できる溶剤としては、これらを均一に分散できるものであれば特に限定するものではないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸プロピル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、トルエン、テトラヒドロフラン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、水などが挙げられる。

本発明の接着剤組成物には、下記に示すような、軟化剤、酸化防止剤等が添加されていてもよい。

軟化剤は、流動性を調整し、フィルム状に加工しやすくすることを目的に添加されるもので、接着剤組成物を軟化させるものであればどのようなものであってもよく、必要に応じて添加されるものである。このような軟化剤としては、例えば、流動パラフィン、液状ゴム、ポリブテンなどを用いることができる。

また、酸化防止剤は、接着剤組成物の酸化を防止するために添加されるもので、必要に応じて添加される。このような酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤を用いることができるが、これに限定されるものではない。

さらに、本発明においては、紫外線吸収剤、ヒンダートアミン系光安定剤といった光安定剤や、ネオンカット色素、可視調色用色素といったその他の色素を添加することもできる。

このような物質を含有する本発明の接着剤組成物は、次のように形成できる。まず、上述のような溶剤に近赤外線吸収色素を溶解又は均一に分散させる。そして、この液体にエラストマーと粘着付与剤を混ぜ合わせる。このとき、必要に応じて軟化剤や酸化防止剤等を添加する。

このように形成した接着剤組成物は、例えば透明な基材上に塗布することにより、基材同士を接着し、かつ近赤外線吸収能を有する接着層として利用できる。したがって、例えば、プラズマディスプレイのように近赤外線吸収フィルタを必要とすると共に、層状部材を接着する必要があるような分野において、本発明の接着剤組成物を用いることで、別途近赤外線吸収フィルタを使用する必要が無くなり、軽量で安価な製品を提供することが可能となる。

接着剤組成物の基材への塗布方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば、基材に直接塗布してもよく、離型紙などに予め塗布し、乾燥後に基材に転写してもよい。この場合、基材に塗布される接着剤組成物の厚さは、近赤外線を吸収するのに十分な厚さであればよく、用途に応じて適宜変更される。

本発明の接着剤組成物の色素耐久性及び剥離強度について、実施例に基づいて説明する。なお、この実施例で使用する近赤外線吸収色素としては、１００重量部のベース樹脂に対し、シアニン系色素として０．５重量部のＮＫ−８７５８（株式会社林原生化学研究所製）と、フタロシアニン系色素として１重量部のＩＲ１０Ａ（株式会社日本触媒製）、ジイモニウム系色素として３重量部のＩＲＧ−０２２（日本化薬株式会社製）との混合物を使用した。

実施例１
まず、上述の赤外線吸収色素を、ＭＥＫとトルエンの混合溶媒に溶解させた。この溶液と、ベース樹脂として１００重量部のＱｕｉｎｔａｃ３４２１（日本ゼオン株式会社製）と、粘着付与剤としての２０重量部のアルキルフェノール樹脂（ＴＨ１３０、ヤスハラケミカル株式会社製）とを混ぜ合わせた。このように調製した接着剤組成物を、フィルムアプリケータを使用し、乾燥後の樹脂膜厚が２０μｍとなるように易剥離性ポリエステルフィルムであるセラピールＭＤ（＃３８）（東レフィルム加工株式会社製）に塗布した。塗布後、１００℃のオーブンにて５分間乾燥させ、サンプルを作成した。なお、このベース樹脂であるＱｕｉｎｔａｃ３４２１のＳＰ値は１７．３ＭＰａ^1/2である。また、粘着付与剤であるＴＨ１３０の水酸基価は５６ｍｇＫＯＨ／ｇで、軟化点は１３０℃である。

実施例２
接着剤組成物を、ＴＨ１３０の量を実施例１の２０重量部から５０重量部に増加させて調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

実施例３
接着剤組成物を、ＴＨ１３０の量を実施例１の２０重量部から１００重量部に増加させて調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

実施例４
接着剤組成物を、ＴＨ１３０の量を実施例１の２０重量部から５０重量部に増加させて調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

実施例５
接着剤組成物を、ＴＨ１３０の量を実施例１の２０重量部から１５重量部とし、さらに粘着付与剤としてテルペン樹脂であるクリアロンＭ１０５（ヤスハラケミカル株式会社製）を４０重量部加えて調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。なお、テルペン樹脂であるクリアロンＭ１０５の水酸基価は０ｍｇＫＯＨ／ｇで、軟化点は１０５℃である。

実施例６
接着剤組成物を、ＴＨ１３０の量を実施例１の２０重量部から１５重量部とし、さらに４０重量部のクリアロンＭ１０５と、軟化剤として液状イソプレンゴムであるＬＩＲ２００（株式会社クラレ製）を１０重量部加えて調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

実施例７
接着剤組成物を、ＴＨ１３０の量を実施例１の２０重量部から２５０重量部に増加させて調製し、案施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

実施例８
接着剤組成物を、ベース樹脂を実施例１のＱｕｉｎｔａｃ３４２１に代えてエラストマーであるセプトン８００７（株式会社クラレ製）を１００重量部使用し、ＴＨ１３０の量を５０重量部に増加させて調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。なお、このベース樹脂であるセプトン８００７のＳＰ値は１８．１ＭＰａ^1/2である。

実施例９
接着剤組成物を、実施例１のＴＨ１３０に代えてＵ１３０（ヤスハラケミカル株式会社製）を５０重量部使用して調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。Ｕ１３０はアルキルフェノール樹脂であり、その水酸基価は２５ｍｇＫＯＨ／ｇで、軟化点は１３０℃である。

実施例１０
接着剤組成物を、実施例１のＴＨ１３０に代えてＴ３０（ヤスハラケミカル株式会社製）を５０重量部使用して調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。Ｔ３０はアルキルフェノール樹脂であり、その水酸基価は５６ｍｇＫＯＨ／ｇで、軟化点は３０℃である。

比較例１
接着剤組成物を、ＴＨ１３０の量を実施例１の２０重量部から２重量部に減少させて調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

比較例２
接着剤組成物を、実施例１のＴＨ１３０の代わりにクリアロンＭ１０５を５０重量部使用して調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

比較例３
接着剤組成物のベース樹脂として、次のアクリル樹脂を製造した。即ち、撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素ガス導入管を備えた４つ口フラスコに酢酸エチル１２０部を投入し、窒素ガス気流下、６５℃に昇温し、ブチルアクリレート（ＢＡ）４０部、２−エチルヘキシルアクリレート（２−ＥＨＡ）４０部、メチルアクリレート（ＭＡ）１６部、アクリル酸（ＡＡ）４部、及び、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）０．２５部からなる混合物を２時間かけて滴下し、さらに、同温度で４時間保持することにより、不揮発分４４．６重量％のアクリル樹脂を得た。得られたアクリル樹脂の平均分子量は約８５万で、ガラス転移点（Ｔｇ）は−４０℃、ＳＰ値は１９．８ＭＰａ^1/2であった。

本比較例の接着剤組成物は、実施例１のＱｕｉｎｔａｃ３４２１に代えて、上述のアクリル樹脂を１００重量部使用し、粘着付与剤を使用せずに調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

比較例４
接着剤組成物を、ベース樹脂を実施例１のＱｕｉｎｔａｃ３４２１に代えて比較例３で製造したアクリル樹脂を使用して調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

比較例５
接着剤組成物のベース樹脂として、次のアクリル樹脂を製造した。即ち、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）９２部とメチルアクリレート（ＭＡ）８部とを使用し、比較例３で示したアクリル樹脂と同様の方法で製造した。得られたアクリル樹脂の平均分子量は約３０万で、ガラス転移点（Ｔｇ）は９５℃、ＳＰ値は２０．４ＭＰａ^1/2であった。

比較例５の接着剤組成物を、実施例１のＱｕｉｎｔａｃ３４２１に代えて、上述のアクリル樹脂を１００重量部使用し、粘着付与剤を使用せずに調製し、実施例１と同様の方法でサンプルを作成した。

このように作成した実施例１乃至実施例１０、及び比較例１乃至比較例５の各サンプルと、各サンプルを８０℃、５００時間の条件下おいたエージング後サンプルとに対して、波長５５０ｎｍ、８５０ｎｍ及び９５０ｎｍの光を照射して、光の透過率を測定した。

また、各サンプルと被着基材との剥離強度を測定した。この測定では、まず、作成した各サンプルの接着剤組成物側面と１００μｍの未処理のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムとをハンドローラにて張り合わせ、各サンプルの易剥離性フィルムであるセラピールＭＤ（＃３８）を剥離し、その剥離後のサンプル面と被着基材としてガラス又はＰＥＴとをハンドローラにて張り合わせ、オートクレーブで５０℃、０．６ＭＰａの条件下で１時間加熱し、常温に戻すことにより剥離強度試験用サンプルを作製した。なお、実施例４では被着基材としてＰＥＴを用い、それ以外の実施例及び比較例の被着基材にはガラスを用いた。剥離強度の測定条件は、剥離角度１８０°、剥離速度３００ｍｍ／ｍｉｎとした。なお、剥離強度は、実用上３Ｎ／２ｃｍ以上であることが好ましいが、それより小さくても、基材と被着基材との枠体への固定態様等により、貼り合わせ可能な程度に接着性があれば使用することができる。

各実施例及び比較例の接着剤組成物の組成と、透過率及び剥離強度を下記表１乃至表３に示す。

近赤外線吸収色素の劣化は、各サンプルの透過率の上昇によって判断することができる。実施例１乃至実施例１０のサンプルは、波長５５０ｎｍ、８５０ｎｍ及び９５０ｎｍの光の透過率のエージング時の上昇がほとんど無く、近赤外線吸収色素の耐久性が良好であることが分かった。このような色素耐久性は、実施例４のように被着基材にＰＥＴを用いても良好で、また、実施例５のように水酸基価が０ｍｇＫＯＨ／ｇのテルペン樹脂を併用しても、実施例６のようにさらに軟化剤を併用しても良好であった。さらに、実施例７のように、アルキルフェノール樹脂が多量であっても色素耐久性に影響は無かった。

また、この色素耐久性は、実施例８のように、ＳＰ値の異なる他のエラストマーを使用しても良好であった。さらにまた、実施例９のように水酸基価が比較的低いアルキルフェノール樹脂を粘着付与剤として使用しても、実施例１０のように、軟化点の低いアルキルフェノール樹脂を粘着付与剤として使用しても色素耐久性は良好であった。

一方、比較例１のように、アルキルフェノール樹脂の量が少なすぎる場合、エージング前に透過率の上昇が確認され、近赤外線吸収色素が劣化することが分かった。また、比較例２のように、水酸基価が０ｍｇＫＯＨ／ｇのテルペン樹脂のみを粘着付与剤として使用した場合、エージング時に近赤外線吸収色素の劣化が確認された。

また、比較例３乃至比較例５のように、ベース基材としてＳＰ値の高いアクリル樹脂を使用した場合、アルキルフェノール樹脂の有無にかかわらずエージング時に近赤外線吸収色素の劣化が確認された。なお、ガラス転移温度の高いアクリル樹脂を使用した比較例５のサンプルは、被着基材への貼り合わせができなかった。

さらに、表１乃至表３のように、本発明の接着剤組成物は剥離強度も良好であった。実施例１乃至実施例６、実施例９及び実施例１０のように、アルキルフェノール樹脂がエラストマー１００重量部に対して１５重量部以上１００重量部以下とすることで、良好な剥離強度が得られることが分かった。

このように、本発明の接着剤組成物は、ＳＰ値が１８．５ＭＰａ^1/2以下であるエラストマーと、水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上のアルキルフェノール樹脂等の粘着付与剤とを含有させることで色素耐久性の良好な接着剤組成物となる。また、その粘着付与剤の量としては、エラストマー１００重量部に対して、１０重量部以上２５０重量部以下であることが好ましく、さらに、エラストマー１００重量部に対して、１５重量部以上１００重量部以下とすることで、剥離強度が高い良好な接着剤組成物となる。

本発明は、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等の画像表示装置等に有用である。

Claims

溶解度パラメータが１８．５ＭＰａ^１／２以下であるエラストマーと、水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の粘着付与剤と、近赤外線吸収色素とを含有し、上記粘着付与剤が、上記エラストマー１００重量部に対して、１０重量部以上２５０重量部以下含有され、上記エラストマーが、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンゴムであり、上記粘着付与剤が、アルキルフェノール樹脂であり、近赤外線吸収色素が少なくともジインモニウム系色素を含有する、接着剤組成物。
上記粘着付与剤が、上記エラストマー１００重量部に対して、１５重量部以上１００重量部以下含有されている請求項１に記載の接着剤組成物。