JP6024638B2 - シリコーン粘着剤組成物、密着向上剤の製造方法及び粘着性物品 - Google Patents

シリコーン粘着剤組成物、密着向上剤の製造方法及び粘着性物品 Download PDF

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Description

本発明は、シリコーン粘着剤組成物及び該組成物を用いた粘着性物品に関する。
粘着ラベルや粘着テープは、基材に粘着剤を塗工したものであり、産業上の様々な場面で使用されている。基材としては、紙やプラスチックフィルムなどが用いられており、紙基材の粘着ラベルなどは、店頭の商品の識別などには必要不可欠であり、日常生活のあらゆる場面で見ることができる。
一方、プラスチックフィルムを基材として用いるものとしては、セロハンテープなどの汎用的なものも存在するが、高耐熱フィルムを基材とする耐熱性テープなど、より条件の厳しい環境で使用される高機能なテープ類が例として挙げられる。
粘着剤の素材についてみると、ゴム系、アクリル系、シリコーン系などがあるが、これらの中ではシリコーン系のものが最も耐久性が優れていると考えられている。具体的には、耐熱性、耐寒性、耐候性、耐薬品性及び電気絶縁性などが良好であり、これらの特性が必要なケースではシリコーン粘着剤を用いる。例えば、熱がかかる部分のマスキングや、電気絶縁性が必要なテープなどがある。
また、シリコーンは、その素材の構造上、表面への濡れ性に非常に優れており、貼り付けた際に気泡を巻き込みにくいという特長も有する。この特長を活かし、最近では携帯電話などのディスプレイを保護する粘着フィルム用の粘着剤として使用されている。また、タッチパネル構造のスマートフォンやタブレット端末などは、指が直接画面に接触することで汚れやすいということがあるため、防汚性コーティングされたフィルムを画面に貼り付けることが普及しており、使用量は増加している。
このような理由から、シリコーン粘着剤は、プラスチックフィルムを基材として使用されることが多い。しかし、プラスチックフィルムは紙基材と比較して、塗工する樹脂との密着性が悪いことが指摘されている。密着性が悪いと、ロールで巻き取った際に裏移りしたり、被着体に貼り付けて時間が経過してから剥がす際に被着体に粘着層が移行してしまうなどの問題が発生することがある。
以前より、この密着性の改善のために様々な対策がとられており、接着性の良い基材を使用する、基材をコロナ処理するなどの方法がある。また、プライマー処理も広く行われている方法であり、シリコーン粘着剤用のプライマー組成物についても開発が進められている(特許文献1〜3:特公平6−39584号公報、特開平7−3215号公報、特開2012−149240号公報)。プライマー処理は、非常に効果的であるが、コーティングの工程が1つ増えることが最大の欠点であり、コストや生産性が問題となる。
有効な対策としては、シリコーン粘着剤に密着性が向上する成分を添加し、1回のコーティングで密着性を確保する方法が考えられる。そのような添加剤も存在するが(特許文献4,5:特開2003−105089号公報、特許第3232004号公報)、更なる密着性の改善が求められており、特に湿熱経時での密着性の確保が望まれている。
特公平6−39584号公報 特開平7−3215号公報 特開2012−149240号公報 特開2003−105089号公報 特許第3232004号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、1回のコーティングで湿熱経時での密着性向上が可能なシリコーン粘着剤組成物、及び該組成物を用いた粘着性物品を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、特定の組成を有する密着向上剤を含むことにより、湿熱経時での密着性が向上するシリコーン粘着剤組成物が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
従って、本発明は、下記のシリコーン粘着剤組成物、密着向上剤の製造方法及び粘着性物品を提供する。
〔1〕
(A)下記平均組成式(1)で表される、1分子中に少なくとも2個のアルケニル基含有有機基を有するオルガノポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分の合計100質量部中40〜100質量部、
Figure 0006024638

(式中、R1は同一又は異なっていてもよい炭素数1〜10の脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基又は炭素数2〜10のアルケニル基含有有機基であり、R1のうち少なくとも2個は炭素数2〜10のアルケニル基含有有機基を含む。aは2以上の整数、bは1以上の整数、c及びdは0又は1以上の整数で、a+b+c+dは50≦a+b+c+d≦15,000である。)
(B)R2 3SiO1/2単位(R2は独立に脂肪族不飽和結合を有さない炭素数1〜10の1価炭化水素基又は炭素数2〜6のアルケニル基である。)とSiO4/2単位とを含み、(R2 3SiO1/2単位)/(SiO4/2単位)がモル比で0.6〜1.0であるオルガノポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分の合計100質量部中0〜60質量部、
(C)下記平均組成式(2)で表され、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基に対し、SiH基がモル比で0.2〜15となる量、
3 efSiO(4-e-f)/2 (2)
(式中、R3は独立に非置換又は置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、eはe>0、fはf>0で、e+fは0<e+f≦3を満足する正数である。)
(D)(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基と(C)成分中のSiH基とをヒドロシリル化付加して硬化させるための白金族金属系触媒:上記(A)〜(C)成分の総量に対し、金属質量が1〜500ppmとなる量、
(E)下記平均組成式(3)で表され、かつ窒素イオンを含有する密着向上剤:(A)〜(C)成分の合計100質量部に対し、0.1〜5質量部
4 gSiO(4-g)/2 (3)
(式中、R4は独立にエポキシ基を有する有機基、エポキシ基が開環することにより生成するヒドロキシル基、炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基、炭素数1〜10の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜5のアルコキシ基及びシラノール基からなる群より選択される基で、1分子中、エポキシ基を有する有機基の含有量はR4の少なくとも3mol%であり、エポキシ基が開環することにより生成するヒドロキシル基の含有量はR4の少なくとも0.01mol%であり、炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基の含有量はR4の少なくとも5mol%であり、炭素数1〜10の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基及び/又は炭素数6〜20のアリール基の含有量はR4の少なくとも50mol%であり、炭素数1〜5のアルコキシ基の含有量はR4の少なくとも5mol%であり、シラノール基の含有量はR4の少なくとも0.01mol%であり、gは1≦g<4の正数である。)
を含むことを特徴とするシリコーン粘着剤組成物。
〔2〕
(E)成分に含まれるエポキシ基が、脂環式でないエポキシ基である〔1〕に記載のシリコーン粘着剤組成物。
〔3〕
(E)成分中の窒素イオン量が、100〜10,000質量ppmである〔1〕又は〔2〕に記載のシリコーン粘着剤組成物。
〔4〕
更に、(F)反応制御剤を、(A)〜(C)成分の合計100質量部に対し0.005〜5質量部含有する〔1〕〜〔〕のいずれかに記載のシリコーン粘着剤組成物。
〔5〕
〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のシリコーン粘着剤組成物に配合する(E)密着向上剤の製造方法であって、窒素含有化合物の存在下に、下記(E1)〜(E3)のシラン化合物を共加水分解縮合する工程を含む、(E)密着向上剤の製造方法。
(E1)下記一般式(4)で表されるシラン化合物:5〜20mol%、
5 hSi(OR64-h (4)
(式中、R5は独立にエポキシ基を有する有機基であり、R6は独立に炭素数1〜5のアルキル基であり、hは1,2又は3である。)
(E2)下記一般式(5)で表されるシラン化合物:10〜40mol%、
7 i8 jSi(OR94-i-j (5)
(式中、R7は独立に炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基であり、R8は独立に炭素数1〜10のアルキル基であり、R9は独立に炭素数1〜5のアルキル基であり、iは1,2又は3、jは0,1又は2で、i+jは1,2又は3である。)
(E3)下記一般式(6)で表されるシラン化合物40〜85mol%。
10 kSi(OR114-k (6)
(式中、R10は独立に炭素数1〜10の非置換もしくは置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であり、R11は独立に炭素数1〜5のアルキル基であり、kは1,2又は3である。)
〔6〕
窒素含有化合物が、アンモニア、アミン又はアミドである〔5〕に記載の(E)密着向上剤の製造方法。
〔7〕
〔1〕〜〔〕のいずれかに記載のシリコーン粘着剤組成物を基材上に塗工し、該組成物を硬化させて得られる粘着性物品。
本発明のシリコーン粘着剤組成物によれば、湿熱経時における基材との密着性が良好な粘着性物品を得ることができる。
以下、本発明についての詳細を記す。
本発明のシリコーン粘着剤組成物は、
(A)下記平均組成式(1)で表される、1分子中に少なくとも2個のアルケニル基含有有機基を有するオルガノポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分の合計100質量部中40〜100質量部、
Figure 0006024638

(式中、R1は同一又は異なっていてもよい炭素数1〜10の脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基又は炭素数2〜10のアルケニル基含有有機基であり、R1のうち少なくとも2個は炭素数2〜10のアルケニル基含有有機基を含む。aは2以上の整数、bは1以上の整数、c及びdは0又は1以上の整数で、a+b+c+dは50≦a+b+c+d≦15,000である。)
(B)R2 3SiO1/2単位(R2は独立に脂肪族不飽和結合を有さない炭素数1〜10の1価炭化水素基又は炭素数2〜6のアルケニル基である。)とSiO4/2単位とを含み、(R2 3SiO1/2単位)/(SiO4/2単位)がモル比で0.6〜1.0であるオルガノポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分の合計100質量部中0〜60質量部、
(C)下記平均組成式(2)で表され、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基に対し、SiH基がモル比で0.2〜15となる量、
3 efSiO(4-e-f)/2 (2)
(式中、R3は独立に非置換又は置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、eはe>0、fはf>0で、e+fは0<e+f≦3を満足する正数である。)
(D)(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基と(C)成分中のSiH基とをヒドロシリル化付加して硬化させるための白金族金属系触媒:上記(A)〜(C)成分の総量に対し、金属質量が1〜500ppmとなる量、
(E)下記平均組成式(3)で表され、かつ窒素イオンを含有する密着向上剤:(A)〜(C)成分の合計100質量部に対し、0.1〜5質量部
4 gSiO(4-g)/2 (3)
(式中、R4は独立にエポキシ基を有する有機基、エポキシ基が開環することにより生成するヒドロキシル基、炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基、炭素数1〜10の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜5のアルコキシ基及びシラノール基からなる群より選択される基で、1分子中、エポキシ基を有する有機基の含有量はR4の少なくとも3mol%であり、エポキシ基が開環することにより生成するヒドロキシル基の含有量はR4の少なくとも0.01mol%であり、炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基の含有量はR4の少なくとも5mol%であり、炭素数1〜10の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基及び/又は炭素数6〜20のアリール基の含有量はR4の少なくとも50mol%であり、炭素数1〜5のアルコキシ基の含有量はR4の少なくとも5mol%であり、シラノール基の含有量はR4の少なくとも0.01mol%であり、gは1≦g<4の正数である。)
を含むことを特徴とする。
[(A)成分]
(A)成分は、下記平均組成式(1)で表される、1分子中に少なくとも2個のアルケニル基含有有機基を有するオルガノポリシロキサンである。
Figure 0006024638

(式中、R1は同一又は異なっていてもよい炭素数1〜10の脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基又は炭素数2〜10のアルケニル基含有有機基であり、R1のうち少なくとも2個は炭素数2〜10のアルケニル基含有有機基を含む。aは2以上の整数、bは1以上の整数、c及びdは0又は1以上の整数で、a+b+c+dは50≦a+b+c+d≦15,000である。)
上記式(1)中、R1は同一又は異なっていてもよい炭素数1〜10、好ましくは1〜8の脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基、又は炭素数2〜10、好ましくは2〜8のアルケニル基含有有機基であり、そのうち2個以上がアルケニル基含有有機基である。
脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基として、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基等のアリール基などや、これらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子又はその他の基で置換された、トリフルオロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等が例示される。脂肪族飽和炭化水素基又は芳香族炭化水素基が好ましく、特にメチル基、フェニル基が好ましい。
また、アルケニル基含有有機基としては、例として、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基、アクリロイルプロピル基、アクリロイルメチル基、メタクリロイルプロピル基等のアクリロイルアルキル基及びメタクリロイルアルキル基、シクロヘキセニルエチル基等のシクロアルケニルアルキル基、ビニルオキシプロピル基等のアルケニルオキシアルキル基などが挙げられる。アルケニル基含有有機基としては、特にビニル基が好ましい。
上記式(1)において、R1のうち少なくとも2個がアルケニル基含有有機基であり、具体的に、(A)成分に含まれるアルケニル基含有有機基の量は、オルガノポリシロキサン100gあたり0.005〜0.08molであることが好ましく、0.008〜0.06molであることがより好ましい。
また、上記式(1)におけるa〜dについて、aは2以上の整数、好ましくは2〜100の整数であり、bは1以上の整数、好ましくは10〜15,000の整数であり、cは0又は1以上の整数、好ましくは0〜10の整数であり、dは0又は1以上の整数、好ましくは0〜10の整数であり、また、a+b+c+dは50≦a+b+c+d≦15,000、好ましくは200≦a+b+c+d≦12,000である。a+b+c+dが50より小さい場合、架橋点が多くなりすぎることで反応が遅れ、15,000より大きい場合、組成物の粘度が非常に高くなるためハンドリング性が悪くなる。
(A)成分は、通常、オクタメチルシクロテトラシロキサンなどの環状低分子シロキサンを、触媒を用いて開環重合させて製造するが、重合後は原料である環状低分子シロキサンを含有しているため、これを加熱及び減圧下で、反応生成物中に不活性気体を通気させながら、留去したものを用いることが好ましい。
(A)成分の具体的な構造としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。なお、下記式中のMe,Vi,Phはそれぞれメチル基、ビニル基、フェニル基を示す。
Figure 0006024638

(式中、mは50〜10,000の整数、nは1〜2,000の整数である。)
[(B)成分]
(B)成分は、R2 3SiO1/2単位(R2は独立に脂肪族不飽和結合を有さない炭素数1〜10の1価炭化水素基又は炭素数2〜6のアルケニル基である。)とSiO4/2単位とを含み、(R2 3SiO1/2単位)/(SiO4/2単位)がモル比で0.6〜1.0、好ましくは0.65〜0.9であるオルガノポリシロキサンである。このモル比が0.6未満では得られる硬化物の粘着力やタック性が低下し、1.0を超える場合には得られる硬化物の粘着力や保持力が低下する。
ここで、R2は独立に脂肪族不飽和結合を有さない炭素数1〜10の1価炭化水素基又は炭素数2〜6のアルケニル基を表し、R2の脂肪族不飽和結合を有さない炭素数1〜10の1価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の好ましくは炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基、トリル基等の好ましくは炭素数6〜10のアリール基などを挙げることができ、炭素数2〜6のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基等を挙げることができる。R2としては、メチル基、エチル基、ビニル基が好ましい。
また、(B)成分のオルガノポリシロキサンは、本発明の特性を損なわない範囲でR2 2SiO3/2単位、R2SiO2/2単位(R2は上記と同じ)をこれらの合計量として、全(B)成分の質量に対し、0〜20質量%、好ましくは0〜10質量%、より好ましくは0〜5質量%の範囲で含んでいてもよい。
(B)成分は、1種単独でも2種以上を併用してもよい。
(B)成分は、触媒存在下において縮合反応させたものを使用してもよい。これは、(B)成分中に存在する加水分解性基同士を反応させる任意の前処理作業であり、粘着力の向上などの効果が見込める。具体的には、アルカリ性触媒を用い、室温〜還流下で反応させ、必要に応じて中和すればよい。
アルカリ性触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどの金属水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの炭酸塩;炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなどの炭酸水素塩;ナトリウムメトキシド、カリウムブトキシドなどの金属アルコキシド;ブチルリチウムなどの有機金属;カリウムシラノレート;アンモニアガス、アンモニア水、メチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミンなどの窒素化合物などが挙げられるが、アンモニアガス又はアンモニア水が好ましい。縮合反応の温度は、室温から有機溶剤の還流温度で行えばよい。反応時間は、特に限定されないが、0.5〜20時間、好ましくは1〜16時間とすればよい。
更に、反応終了後、必要に応じて、アルカリ性触媒を中和する中和剤を添加してもよい。中和剤としては、塩化水素、二酸化炭素などの酸性ガス;酢酸、オクチル酸、クエン酸などの有機酸;塩酸、硫酸、リン酸などの鉱酸などが挙げられる。アルカリ性触媒としてアンモニアガス又はアンモニア水、低沸点のアミン化合物を用いた場合は、窒素などの不活性ガスを通気し、留去してもよい。
上記(A)成分のオルガノポリシロキサンと(B)成分のオルガノポリシロキサンとの合計を100質量部とした場合、(A)成分の配合量を40〜100質量部、好ましくは40〜95質量部、より好ましくは45〜95質量部とし、その残り(即ち、0〜60質量部、好ましくは5〜60質量部、より好ましくは5〜55質量部)を(B)成分とする。(A)成分が40質量部未満では組成物の粘度が高くなり、取り扱いが困難となる。
[(C)成分]
(C)成分は、下記平均組成式(2)で表され、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
3 efSiO(4-e-f)/2 (2)
(式中、R3は独立に非置換又は置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、eはe>0、fはf>0で、e+fは0<e+f≦3を満足する正数である。)
上記式(2)中、R3は独立に非置換又は置換の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の1価炭化水素基である。1価炭化水素基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基、フェニル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基などや、これらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子又はその他の基で置換された、トリフルオロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等が例示される。R3としては、脂肪族不飽和結合を含まないものが好ましく、特にメチル基、フェニル基が好ましい。
また、上記式(2)において、eは、e>0、好ましくは1≦e≦3であり、fは、f>0、好ましくは1≦f≦3であり、かつe+fは、0<e+f≦3、好ましくは1≦e+f≦3である。
(C)成分としては、下記一般式(7)で示されるものを例示することができるが、これに限定されるものではない。
Figure 0006024638

(式中、R12,R15はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R13,R14はそれぞれ独立に炭素数1〜10の1価炭化水素基を示し、pは1≦p≦100の整数であり、qは3≦q≦80の整数である。)
上記式(7)中、R12,R15は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、R13,R14は、それぞれ独立に炭素数1〜10の1価炭化水素基である。R12〜R15の炭素数1〜10の1価炭化水素基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基、フェニル基等のアリール基などや、これらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子又はその他の基で置換された、トリフルオロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等が例示され、脂肪族不飽和結合を含まないものが好ましい。R13,R14としては、脂肪族飽和炭化水素基又は芳香族炭化水素基がより好ましく、特にメチル基、フェニル基が好ましい。R12,R15としては、メチル基が好ましい。
上記式(7)において、pは1≦p≦100を満たす整数、好ましくは3≦p≦80を満たす整数である。また、qは3≦q≦80を満たす整数、好ましくは4≦q≦70を満たす整数である。
(C)成分の粘度について特に制限はないが、25℃における粘度が1〜1,000mPa・sであることが好ましく、より好ましくは2〜500mPa・sである。粘度が低すぎると1分子内に存在するSiH基が少なくなることで硬化性が悪くなる場合があり、高すぎると反応点であるSiH基が立体的な制約を受けることで反応しにくくなり、硬化反応が十分に進行しない場合がある。なお、粘度は回転粘度計により測定した値である(以下、同じ)。
(C)成分は、通常、オクタメチルシクロテトラシロキサンなどの環状低分子シロキサンと、テトラメチルシクロテトラシロキサンなどのSiH基を含有するシロキサンとを、酸触媒を用いて開環重合させて製造するが、重合後は原料である環状低分子シロキサンを含有しているため、これを加熱及び減圧下で、反応生成物中に不活性気体を通気させながら、留去したものを用いることが好ましい。
(C)成分の使用量は、(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基に対する(C)成分中のSiH基のモル比が0.2〜15の範囲であり、0.5〜10の範囲であることが好ましい。上記モル比が0.2未満では得られる硬化物の架橋密度が低くなり、これにより凝集力、保持力が低くなる。また、上記モル比が15を超えると得られる硬化物の架橋密度が高くなり、適度な粘着力及びタック性が得られない。
[(D)成分]
(D)成分は、(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基と(C)成分中のSiH基とをヒドロシリル化付加して硬化させるための白金族金属系触媒であり、中心金属としては、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウムなどが例として挙げられ、中でも白金が好適である。白金触媒としては、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、塩化白金酸とアルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン化合物との反応物、塩化白金酸とビニル基含有シロキサンとの反応物などが挙げられる。
(D)成分の含有量は、(A),(B),(C)成分の総量に対し、金属量が質量換算で1〜500ppmとなる量であり、2〜450ppmとなる量が好ましい。1ppm未満になると、反応が遅く、硬化不十分となることにより、得られる硬化物の粘着力や保持力等の各種特性が発揮されない。500ppmより多いと、得られる硬化物の柔軟性が乏しくなる。
[(E)成分]
(E)成分は、下記平均組成式(3)で表され、かつ窒素イオンを含有する密着向上剤である。
4 gSiO(4-g)/2 (3)
(式中、R4は独立にエポキシ基を有する有機基、エポキシ基が開環することにより生成するヒドロキシル基、炭素数2〜10、好ましくは2〜8のアルケニル基を有する有機基、炭素数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数6〜20、好ましくは6〜15のアリール基、炭素数1〜5、好ましくは1〜4のアルコキシ基、及びシラノール基からなる群より選択される基で、1分子中、エポキシ基を有する有機基の含有量はR4の少なくとも3mol%であり、エポキシ基が開環することにより生成するヒドロキシル基の含有量はR4の少なくとも0.01mol%であり、炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基の含有量はR4の少なくとも5mol%であり、炭素数1〜10の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基及び/又は炭素数6〜20のアリール基の含有量はR4の少なくとも50mol%であり、炭素数1〜5のアルコキシ基の含有量はR4の少なくとも5mol%であり、シラノール基の含有量はR4の少なくとも0.01mol%であり、gは1≦g<4、好ましくは1<g<3の正数である。)
上記式(3)中、R4のエポキシ基を有する有機基として、具体的には、下記に示す構造のものが例示できる。
Figure 0006024638

これらの中でも脂環式でないエポキシ基、特にグリシジルエチル基等のグリシジルアルキル基、グリシドキシプロピル基等のグリシドキシアルキル基等が好ましい。
4の炭素数2〜10、好ましくは2〜8のアルケニル基を有する有機基として、具体的には、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基、アクリロイルプロピル基、アクリロイルメチル基、メタクリロイルプロピル基等のアクリロイルアルキル基及びメタクリロイルアルキル基、シクロヘキセニルエチル基等のシクロアルケニルアルキル基、ビニルオキシプロピル基等のアルケニルオキシアルキル基などが挙げられ、これらの中でもビニル基、アリル基が好ましく、特にビニル基が好ましい。
4の炭素数1〜10、好ましくは1〜8の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ペンチル基、オクチル基、デシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基や、これらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子又はその他の基で置換された、トリフルオロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などが挙げられ、これらの中でもメチル基、エチル基が好ましい。
4の炭素数6〜20、好ましくは6〜15のアリール基として、具体的には、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられ、これらの中でもフェニル基が好ましい。
4の炭素数1〜5、好ましくは1〜4のアルコキシ基として、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられ、これらの中でもメトキシ基、エトキシ基が好ましい。
上記エポキシ基を有する有機基は、R4中3mol%以上、好ましくは3.5〜10mol%、より好ましくは4〜8mol%含有するものである。3mol%未満では得られるシリコーン粘着剤と基材との密着性が向上しない場合がある。
上記エポキシ基が開環することにより生成するヒドロキシル基は、R4中0.01mol%以上、好ましくは0.015〜1mol%、より好ましくは0.02〜0.8mol%含有するものである。0.01mol%未満では得られるシリコーン粘着剤と基材との密着性が向上しない場合がある。
上記炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基は、R4中5mol%以上、好ましくは8〜20mol%、より好ましくは10〜18mol%含有するものである。5mol%未満では架橋点が少なくなることでシリコーン粘着剤組成物に配合して使用する際に十分に機能が発現できない場合がある。
上記炭素数1〜10の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基及び/又は炭素数6〜20のアリール基は、R4中50mol%以上、好ましくは52〜80mol%、より好ましくは55〜75mol%含有するものである。50mol%未満ではシリコーン粘着剤組成物に十分に相溶せず、密着性向上が不十分となる場合がある。
更に、上記炭素数1〜5のアルコキシ基は、R4中5mol%以上、好ましくは7〜30mol%、より好ましくは10〜25mol%含有するものである。5mol%未満では得られるシリコーン粘着剤と基材との密着性が向上しない場合がある。
シラノール基は、R4中0.01mol%以上、好ましくは0.015〜1mol%、より好ましくは0.02〜0.8mol%含有するものである。0.01mol%未満では得られるシリコーン粘着剤と基材との密着性が向上しない場合がある。
(E)成分中のアルケニル基を有する有機基は、シリコーン粘着剤組成物に含まれる架橋成分である(C)成分のSiH基に反応する。これにより、得られるシリコーン粘着剤の分子骨格内に密着向上成分を組み込むことが可能となる。
(E)成分の密着向上剤は、窒素イオンを含有するものであり、(E)成分中の窒素イオン量は100〜10,000質量ppmであることが好ましく、より好ましくは150〜8,000質量ppmであり、更に好ましくは200〜7,000質量ppmである。100質量ppmよりも少ない場合には十分にエポキシ基の開環が行えずに得られる硬化物の密着性向上ができないおそれがあり、10,000質量ppmよりも多い場合にはシリコーン粘着剤組成物を塗工するまでにゲル化してしまう可能性が高くなり、適切なポットライフを維持できないおそれがある。
(E)成分の数平均分子量は、200〜5,000であることが好ましく、300〜3,000であることがより好ましい。数平均分子量が小さすぎるとシリコーン粘着剤組成物に配合して使用する際に、架橋によってうまく組み込まれない分子が多くなり密着性が向上しない場合があり、大きすぎるとシリコーン粘着剤組成物と十分に相溶しない場合がある。なお、数平均分子量は、通常、テトラヒドロフラン(THF)を展開溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算の数平均分子量として求めることができる(以下、同じ)。
(E)成分は、窒素含有化合物の存在下に、以下の(E1)〜(E3)成分を共加水分解縮合することによって得ることができる。
(E1)成分は、下記一般式(4)で表されるシラン化合物である。
5 hSi(OR64-h (4)
(式中、R5は独立にエポキシ基を有する有機基であり、R6は炭素数1〜5のアルキル基であり、hは1,2又は3である。)
上記式(4)中、R5は、エポキシ基を有する有機基である。具体的には、以下に示す構造のものが挙げられるが、これらに限らない。
Figure 0006024638

5のエポキシ基は、脂環式でないエポキシ基、特にグリシジルエチル基等のグリシジルアルキル基、グリシドキシプロピル基等のグリシドキシアルキル基等が好ましい。脂環式でないエポキシ基の方が、得られる硬化物における経時での密着性が発現しやすいが、その理由は後述する。
6は、炭素数1〜5、好ましくは1〜4のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基などが挙げられ、互いに同一であっても異なっていてもよい。R6としては、メチル基、エチル基が好ましい。
hは1,2又は3、好ましくは1又は2である。
(E1)成分のエポキシ当量は、80〜600g/molであることが好ましく、より好ましくは90〜500g/molである。エポキシ当量が80g/molよりも小さい場合には、製造の際に触媒と反応してしまう官能基量が多すぎることにより、ゲル化を起こしてしまう可能性が懸念される。エポキシ当量が600g/molよりも大きい場合には、得られる硬化物の密着性が十分に発現しない場合がある。
(E1)成分として、具体的には、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン等が挙げられる。
(E1)成分の反応割合は、(E1)〜(E3)成分の合計に対し、好ましくは5〜20mol%であり、より好ましくは6〜18mol%であり、更に好ましくは7〜16mol%である。5mol%より少ない場合には、得られる硬化物における湿熱経時での密着性に寄与するためのエポキシ基が少なくなるために密着性が損なわれることがあり、20mol%より多い場合には、製造時にエポキシ基が多く開環することによりゲル化してしまう可能性がある。
(E2)成分は、下記一般式(5)で表されるシラン化合物である。
7 i8 jSi(OR94-i-j (5)
(式中、R7は独立に炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基であり、R8は独立に炭素数1〜10のアルキル基であり、R9は独立に炭素数1〜5のアルキル基であり、iは1,2又は3、jは0,1又は2で、i+jは1,2又は3である。)
上記式(5)中、R7は炭素数2〜10、好ましくは2〜8のアルケニル基を有する有機基である。具体的には、ビニル基、アリル基、ヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基、アクリロイルプロピル基、アクリロイルメチル基、メタクリロイルプロピル基等のアクリロイルアルキル基及びメタクリロイルアルキル基、シクロヘキセニルエチル基等のシクロアルケニルアルキル基、ビニルオキシプロピル基等のアルケニルオキシアルキル基などが挙げられる。R7としては、ビニル基、アリル基が好ましく、特にビニル基が好ましい。
8は炭素数1〜10、好ましくは1〜8のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ペンチル基、オクチル基、デシル基などが挙げられ、互いに同一であっても異なっていてもよい。R8としては、メチル基、エチル基が好ましい。
9は炭素数1〜5、好ましくは1〜4のアルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基などが挙げられ、互いに同一であっても異なっていてもよい。R9としては、メチル基、エチル基が好ましい。
iは1,2又は3、好ましくは1又は2、jは0,1又は2、好ましくは0又は1で、i+jは1,2又は3、好ましくは1又は2である。
(E2)成分として、具体的には、メチルビニルジメトキシシラン、エチルビニルジメトキシシラン、ノルマルプロピルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、メチルビニルジイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
(E2)成分の反応割合は、(E1)〜(E3)成分の合計に対し、好ましくは10〜40mol%であり、より好ましくは12〜38mol%であり、更に好ましくは15〜35mol%である。10mol%より少ない場合には、シリコーン粘着剤組成物に配合して使用する際に関与するための付加反応の架橋部分であるアルケニル基が少なくなり、得られる硬化物の密着向上効果が弱くなることがあり、40mol%より多い場合には、付加反応に関与するアルケニル基が多くなることで硬化性が悪くなってしまうことがある。
(E3)成分は、下記一般式(6)で表されるシラン化合物である。
10 kSi(OR114-k (6)
(式中、R10は独立に炭素数1〜10の非置換もしくは置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であり、R11は独立に炭素数1〜5のアルキル基であり、kは1,2又は3である。)
上記式(6)中、R10は炭素数1〜10、好ましくは2〜8の非置換もしくは置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20、好ましくは6〜18のアリール基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基や、これらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子又はその他の基で置換された、トリフルオロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等が例示される。脂肪族飽和炭化水素基又は芳香族炭化水素基が好ましく、特にメチル基、エチル基などのアルキル基が好ましい。
11は炭素数1〜5、好ましくは1〜4のアルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基などが挙げられ、互いに同一であっても異なっていてもよい。R11としては、メチル基、エチル基が好ましい。
kは1,2又は3、好ましくは1又は2である。
(E3)成分は、密着向上剤を合成するための希釈剤の役割を果たす。(E1)成分が多くなると、エポキシ基が多くなるために合成中にゲル化する可能性が懸念される。逆に(E2)成分が多くなってしまうと、実際にシリコーン粘着剤組成物に配合して使用する際に、架橋に関与するアルケニル基が多くなることで硬化不足となることがある。そのため、非反応性のアルキル基やアリール基のみを有するシランを用いることにより、合成時と使用時のバランスを調整するものである。
(E3)成分として、具体的には、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン等が挙げられる。
(E3)成分の反応割合は、(E1)〜(E3)成分の合計に対し、好ましくは40〜85mol%であり、より好ましくは42〜80mol%であり、更に好ましくは45〜75mol%である。40mol%より少ない場合には、エポキシ基の増量によるゲル化の懸念と、アルケニル基の増量による得られる粘着剤の硬化不良の懸念が考えられ、85mol%より多い場合には、エポキシ基とアルケニル基の減量により得られる硬化物の密着性の効果低減が考えられる。
(E)成分は、上記(E1)〜(E3)成分を、窒素含有化合物の存在下に、一般的な加水分解性基を有するシランを用いた合成法により合成することが可能である。具体的な工程としては、以下に示すものが挙げられるが、これに限定されない。
(I)工程
反応容器に(E1)〜(E3)成分を入れる。(E1)〜(E3)成分の使用割合は、上述した通りである。
ここで、次の工程で加水分解水を加えるが、各種シランと水の相溶性が不十分な場合もあり、相溶化させるために溶剤を加えてもよい。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、t−ブタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、ジブチルエーテルなどのエーテル類、酢酸エチルなどのエステル類、トルエンなどの芳香族類などを例示することができる。特にメタノール、エタノール、アセトンなどの溶剤が好ましい。
溶剤の使用量は、特に制限はないが、(E1)〜(E3)成分の合計100質量部に対して100質量部以下が好ましく、多すぎると反応が遅くなる場合がある。
(II)工程
窒素含有化合物と加水分解水を別の容器に入れて混合し、これを(I)工程の(E1)〜(E3)成分に加える。
(E1)〜(E3)成分を共加水分解縮合する際には、触媒として有機窒素化合物やアンモニア等の窒素含有化合物を使用する。具体的には、アミン、アミド、アジド、イミン、イミド、エナミン、ウレタン、オキシム、ジアゾニウムなどの有機窒素化合物やアンモニアなどが挙げられるが、これに限定されない。これらの中でも、アンモニア、アミン、アミドが好ましい。アミンの例としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、エチルメチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミンなどが挙げられ、アミドの例としては、ホルムアミド、アセトアミドなどが挙げられる。窒素含有化合物としては、アンモニアが好ましい。
窒素含有化合物は、得られるシリコーン粘着剤の経時での基材との密着性を向上させるために必要である。窒素含有化合物が(E1)成分のエポキシ基と反応することでヒドロキシル基(OH基)が生成する。このヒドロキシル基、あるいはアミンやアミドの残基が、基材に塗工、硬化した後の粘着剤中で、経時でエポキシ基と反応することによってエポキシ基の開環が進行し、その結果生じたヒドロキシル基が基材との密着性を向上させるものと考えられる。このメカニズムから考えると、カチオンにより開環しやすい脂環式のエポキシ基ではなく、有機窒素化合物又はアンモニアによる開環が有利な脂環式でないエポキシ基の方が好ましい。
窒素含有化合物と(E1)成分のエポキシ基の反応により生成するヒドロキシル基の具体的な構造としては、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 0006024638

(式中、Meはメチル基である。)
窒素含有化合物の添加量は、(E1)〜(E3)成分の合計を100質量部としたときに、0.005〜1.0質量部であることが好ましく、より好ましくは0.01〜0.8質量部であり、更に好ましくは0.02〜0.6質量部である。0.005質量部よりも少ない場合には、エポキシ基の開環がほとんど起こらずに得られる硬化物の湿熱経時での密着向上効果が得られないことがあり、1.0質量部よりも多い場合には、(E)成分の製造時にエポキシ基が過剰に開環してしまうことでゲル化してしまうおそれがある。
加水分解水の使用量は、(E1)〜(E3)成分すべての加水分解性基に対してモル比で0.1倍以上となる量であることが好ましく、より好ましくは0.15倍以上10倍以下となる量であり、更に好ましくは0.2倍以上5倍以下となる量である。加水分解水が少なすぎると加水分解縮合が十分に進行せず、目的物が得られないことがある。
また、有機窒素化合物と加水分解水の他に、(I)工程で示した溶剤を任意で加えてもよい。
これら窒素含有化合物及び加水分解水の混合物は、室温(25℃)又はそれ以下の温度で(E1)〜(E3)成分に加えるのが好ましいが、特に制限はない。しかし、反応が急激に進行しすぎないように、一度で加えるのではなく、少しずつ添加していくほうがよい。
(III)工程
(III)工程は、混合攪拌して熟成する。本工程にて、(E1)〜(E3)成分の共加水分解縮合反応を進行させる。
反応温度について特に制限はないが、0℃以上で行うことが好ましく、温度が低すぎると反応が進行しないことがある。反応時間についても特に制限はなく、共加水分解縮合が完結する時間だけ反応させればよいが、反応温度に関わらず1時間以上反応させるのがよい。反応時間が短すぎる場合には目的物が得られないことがある。
(IV)工程
未反応成分や溶剤を留去し精製する。熟成終了後の反応物について、未反応のシランや溶剤、有機窒素化合物を除去するため、密閉系にて減圧し、これらの成分を取り除く作業を行う。減圧下にて加熱をするが、高温になりすぎると反応性の末端基やエポキシ基の過剰な開環が進行するため、80℃以下の温度で行うことが好ましく、より好ましくは70℃以下の温度で行う。
このとき、(E)成分を製造する際に使用する共加水分解縮合の触媒である窒素含有化合物の残渣である有機窒素化合物の存在により、密着向上剤中に窒素イオンが含有されることになるが、この場合、密着向上剤中に含有される窒素イオン量が上述した範囲となるように余分な有機窒素化合物を除去することは可能である。沸点の低い液体や、気体が液体に溶解している場合には、減圧留去にて系から除去することができる。また、酸により一度中和を行い、中和塩をろ過することにより除去してもよい。系に相溶せず固体状で存在するものはろ過だけで除去することが可能である。
(E)成分は、(A)〜(C)成分の合計100質量部に対し、0.1〜5質量部であり、好ましくは0.2〜3質量部であり、更に好ましくは0.3〜2質量部である。0.1質量部よりも少ない場合には得られる硬化物の密着向上効果が発現せず、5質量部よりも多い場合にはシリコーン粘着剤組成物の硬化性が悪くなる。
本発明において、シリコーン粘着剤組成物全体のアルケニル基に対するシリコーン粘着剤組成物全体のSiH基のモル比は、0.1〜15の範囲であることが好ましく、0.3〜12の範囲であることがより好ましい。上記モル比が0.1未満では得られる硬化物の架橋密度が低くなり、これにより凝集力、保持力が低くなる。また、上記モル比が15を超えると得られる硬化物の架橋密度が高くなり、適度な粘着力及びタック性が得られない場合がある。
[(F)成分]
本発明のシリコーン粘着剤組成物には、更に(F)反応制御剤を配合することができる。反応制御剤は、シリコーン粘着剤組成物を調合ないし基材に塗工する際に加熱硬化の以前に付加反応が開始して該組成物が増粘やゲル化を起こさないようにするために添加するものである。反応制御剤は、付加反応触媒である白金族金属系触媒に配位して付加反応を抑制し、加熱硬化させるときには配位がはずれて触媒活性が発現する。付加反応硬化型シリコーン組成物に従来使用されている反応制御剤はいずれも使用することができる。
反応制御剤の具体例としては、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3−メチル−1−ペンチン−3−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、1−エチニルシクロヘキサノール、3−メチル−3−トリメチルシロキシ−1−ブチン、3−メチル−3−トリメチルシロキシ−1−ペンチン、3,5−ジメチル−3−トリメチルシロキシ−1−ヘキシン、1−エチニル−1−トリメチルシロキシシクロヘキサン、ビス(2,2−ジメチル−3−ブチノキシ)ジメチルシラン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルジシロキサン、マレイン酸エステル、アジピン酸エステル等が挙げられる。
(F)成分の配合量は、(A)〜(C)成分の合計100質量部に対し、0〜5質量部であり、好ましくは0.005〜5質量部であり、より好ましくは0.01〜3質量部である。(F)成分の配合量が多すぎると実際に使用する場合に触媒が十分に機能せず、硬化性が悪くなる場合がある。
[その他]
(溶剤)
前述の成分をすべて混合すると、粘度が高くなりハンドリングが困難になることがあるため、希釈するために溶剤を任意で加えてもよい。溶剤としては、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、イソパラフィンなどの脂肪族炭化水素系溶剤、工業用ガソリン、石油ベンジン、ソルベントナフサなどの炭化水素系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、アセトニルアセトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルなどのエステル系溶剤、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,4ジオキサンなどのエーテル系溶剤、2−メトキシエチルアセタート、2−エトキシエチルアセタート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、2−ブトキシエチルアセタートなどのエステルとエーテル部分を有する溶剤、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、トリス(トリメチルシロキシ)メチルシラン、テトラキス(トリメチルシロキシ)シランなどのシロキサン系溶剤、又はこれらの混合溶剤などが挙げられる。
溶剤を用いる場合の使用量は、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチルが好ましい。
(シリコーン粘着剤組成物の使用方法)
一般的に、シリコーン粘着剤には触媒は混合されていないことがほとんどである。触媒は、実際に使用する前に均一に混合して使用する。(E)成分の密着向上剤についても、触媒と同様に、使用する前に混合することが好ましい。(E)成分は、混合するだけでよく、熱をかけて反応させたりする必要は特にない。
上記シリコーン粘着剤組成物を基材上に塗工し、該組成物を硬化させることにより粘着性物品を得ることができる。
シリコーン粘着剤組成物を塗工する基材としては、紙やプラスチックフィルム、ガラス、金属が選択される。紙としては、上質紙、コート紙、アート紙、グラシン紙、ポリエチレンラミネート紙、クラフト紙などが挙げられる。プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリスチレンフィルム、エチレン−酢酸ビニル共重合体フィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム、トリアセチルセルロースフィルムなどが挙げられる。ガラスについても、厚みや種類などについて特に制限はなく、化学強化処理などをしたものでもよい。また、ガラス繊維も適用でき、ガラス繊維は単体でも他の樹脂と複合したものを使用してもよい。金属としては、アルミ箔、銅箔、金箔、銀箔、ニッケル箔などが例示される。
本発明のシリコーン粘着剤組成物は、これらの基材の中でも、特にプラスチックフィルムを基材として使用することが好ましい。各種プラスチックフィルムを基材として作製される粘着テープや粘着シートは様々な用途に使用され、各種ディスプレイの保護フィルム、電気絶縁テープ、マスキングテープ、スプライシングテープ、皮膚への貼り付けなどに用いられる。ディスプレイとしては、テレビ受像機、コンピューター用モニター、携帯情報端末用モニター、監視用モニター、ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話、携帯情報端末、自動車等の計器盤用ディスプレイ、種々の設備・装置・機器の計器盤用ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、自動券売機、現金自動預け払い機等の文字や記号、画像を表示するための種々のタッチパネルやフラットパネルディスプレイ(FPD)などが挙げられる。
シリコーン粘着剤組成物の塗工方法は、公知の塗工方式を用いればよく、例えば、コンマコーター、リップコーター、ロールコーター、ダイコーター、ナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、キスコーター、グラビアコーター、スクリーン塗工、浸漬塗工、キャスト塗工等が挙げられる。
シリコーン粘着剤組成物の塗工量について特に制限はないが、0.1〜300μmとすることができ、好ましくは0.5〜200μmである。
シリコーン粘着剤組成物の硬化条件としては、80〜150℃で20秒〜10分とすればよいが、この限りではない。
以下、製造例、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。なお、下記例において、%は質量%を示す。また、Meはメチル基、Viはビニル基を表す。
<密着向上剤の製造>
[製造例1]
攪拌装置、温度計、滴下ロート及び還流冷却管を取り付けた500mLのセパラブルフラスコに、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(エポキシ当量236g/mol)16.6g(9.5mol%)、メチルビニルジメトキシシラン31.8g(32.5mol%)、ジメチルジメトキシシラン51.6g(58.0mol%)、メタノール8.0gを仕込み、そこに水19.6g、メタノール25.3g、28%アンモニア水0.7gを混合した溶液を室温にて滴下し、室温にて16時間混合攪拌した。その後、減圧下で60℃,4時間加熱して濃縮し、ろ過により無色透明なオイル状の密着向上剤を得た。得られた密着向上剤のGPC測定を行ったところ、数平均分子量は1,072であった。なお、加水分解に用いる水の量は、アンモニア水に含まれる水の量を含め、3つのシランのメトキシ基のmol数の0.75倍とした。
[製造例2]
攪拌装置、温度計、滴下ロート及び還流冷却管を取り付けた500mLのセパラブルフラスコに、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(エポキシ当量236g/mol)26.7g(16.0mol%)、メチルビニルジメトキシシラン22.4g(24.0mol%)、ジメチルジメトキシシラン50.9g(60.0mol%)、メタノール8.0gを仕込み、そこに水19.2g、メタノール25.3g、28%アンモニア水0.7gを混合した溶液を室温にて滴下し、室温にて16時間混合攪拌した。その後、減圧下で60℃,4時間加熱して濃縮し、ろ過により無色透明なオイル状の密着向上剤を得た。得られた密着向上剤のGPC測定を行ったところ、数平均分子量は1,214であった。なお、加水分解に用いる水の量は、アンモニア水に含まれる水の量を含め、3つのシランのメトキシ基のmol数の0.75倍とした。
[製造例3]
攪拌装置、温度計、滴下ロート及び還流冷却管を取り付けた500mLのセパラブルフラスコに、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(エポキシ当量236g/mol)16.6g(9.5mol%)、メチルビニルジメトキシシラン31.8g(32.5mol%)、ジメチルジメトキシシラン51.6g(58.0mol%)、メタノール8.0gを仕込み、そこに水19.6g、メタノール25.3g、ジエチルアミン0.2gを混合した溶液を室温にて滴下し、室温にて16時間混合攪拌した。その後、減圧下で60℃,4時間加熱して濃縮し、ろ過により淡黄色で透明なオイル状の密着向上剤を得た。得られた密着向上剤のGPC測定を行ったところ、数平均分子量は5,825であった。なお、加水分解に用いる水の量は、アンモニア水に含まれる水の量を含め、3つのシランのメトキシ基のmol数の0.75倍とした。
[比較製造例1]
攪拌装置、温度計、滴下ロート及び還流冷却管を取り付けた500mLのセパラブルフラスコに、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(エポキシ当量236g/mol)27.1g(16.0mol%)、メチルビニルジメトキシシラン7.6g(8.0mol%)、ジメチルジメトキシシラン65.4g(76.0mol%)、メタノール8.0gを仕込み、そこに水19.3g、メタノール25.3g、28%アンモニア水0.7gを混合した溶液を室温にて滴下し、室温にて16時間混合攪拌した。その後、減圧下で60℃,4時間加熱して濃縮し、ろ過により淡黄色で透明なオイル状の密着向上剤を得た。得られた密着向上剤のGPC測定を行ったところ、数平均分子量は1,260であった。なお、加水分解に用いる水の量は、アンモニア水に含まれる水の量を含め、3つのシランのメトキシ基のmol数の0.75倍とした。
[比較製造例2]
攪拌装置、温度計、滴下ロート及び還流冷却管を取り付けた500mLのセパラブルフラスコに、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(エポキシ当量236g/mol)5.6g(3.0mol%)、メチルビニルジメトキシシラン21.0g(20.0mol%)、ジメチルジメトキシシラン73.4g(77.0mol%)、メタノール8.0gを仕込み、そこに水20.9g、メタノール25.3g、28%アンモニア水0.7gを混合した溶液を室温にて滴下し、室温にて16時間混合攪拌した。その後、減圧下で60℃,4時間加熱して濃縮し、ろ過により淡黄色で透明なオイル状の密着向上剤を得た。得られた密着向上剤のGPC測定を行ったところ、数平均分子量は1,307であった。なお、加水分解に用いる水の量は、アンモニア水に含まれる水の量を含め、3つのシランのメトキシ基のmol数の0.75倍とした。
[比較製造例3]
攪拌装置、温度計、滴下ロート及び還流冷却管を取り付けた500mLのセパラブルフラスコに、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(エポキシ当量236g/mol)44.5g(30.0mol%)、メチルビニルジメトキシシラン29.1g(35.0mol%)、ジメチルジメトキシシラン26.4g(35.0mol%)、メタノール8.0gを仕込み、そこに水18.0g、メタノール25.3g、28%アンモニア水0.7gを混合した溶液を室温にて滴下し、室温にて16時間混合攪拌した。その後、減圧下で60℃,4時間加熱して濃縮している最中に、反応容器内でオイルがゲル化した。これは仕込んだシラン中のエポキシ基量が多く、アンモニアによる過剰なエポキシ基の開環が起こったためにゲル化したものと思われる。
得られた製造例1〜3及び比較製造例1,2の5つの密着向上剤について、NMRを用いて各官能基由来のピークを積分し、密着向上剤中に存在する各官能基の割合、及び残存する窒素含有化合物(Nイオン)量を求めた。これらの結果を表1に示す。
Figure 0006024638
<シリコーン粘着剤組成物の調製>
[実施例1]
下記式(a)
Figure 0006024638

(m=3,800、n=4)
で表されるビニル基を有するポリジメチルシロキサン90質量部、Me3SiO1/2単位及びSiO2単位を含有し、(Me3SiO1/2単位)/(SiO2単位)のモル比が0.85であるオルガノポリシロキサンの60%トルエン溶液を不揮発分として10質量部、下記式(b)
Figure 0006024638
(x=38)

で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン0.29質量部、下記式(c)
Figure 0006024638

(y=15、z=38)
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン0.41質量部(上記SiH基/上記SiVi基=5.0mol/mol)、エチニルシクロヘキサノール0.16質量部を混合し、トルエンで希釈して有効成分60%のシリコーン組成物を得た。得られた組成物100質量部にトルエン50質量部を加え、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン白金(0)錯体の白金分を0.5%含むトルエン溶液0.5質量部と、製造例1で得られた密着向上剤0.5質量部を添加し、素早く混合攪拌してシリコーン粘着剤組成物を作製した。これを用い、密着性と粘着力を下記に示す方法により評価した。
〔密着性〕
得られたシリコーン粘着剤組成物を、厚み23μm、幅25mmのポリエチレンテレフタラート(PET)フィルムに、アプリケーターを用いて硬化後の粘着剤層の厚みが30μmとなるよう設定して塗工した。これを130℃の乾燥機で1分間風乾させて作製した粘着性物品を一定の湿度と温度がかかる恒温槽へ所定日数入れた後に取り出し、粘着層をカッターで引っ掻き傷をつけ、この部分を指の腹で擦って下記のように評価した。結果を表2に示す。
○:粘着層が基材から剥離しない
×:粘着層が基材から剥離する
〔粘着力〕
得られたシリコーン粘着剤組成物を、厚み23μm、幅25mmのPETフィルムに、硬化後の厚みが30μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工した後、130℃,1分間の条件で加熱し硬化させ、粘着テープを作製した。この粘着テープをガラス板に貼りつけ、重さ2kgのゴム層で被覆されたローラーを2往復させることにより圧着した。粘着テープを貼り合わせたガラス板を一定の湿度と温度がかかる恒温槽へ所定日数入れた後に取り出し、引っ張り試験機を用いて300mm/分の速度にて180゜の角度で粘着テープをステンレス板から引き剥がすのに要する力(N/25mm)を測定した。結果を表2に示す。
[実施例2]
製造例1で得られた密着向上剤の配合量を0.4質量部とすること以外は実施例1と同様にしてシリコーン粘着剤組成物を作製し、密着性と粘着力を評価した。
[実施例3]
製造例1で得られた密着向上剤の配合量を0.75質量部とすること以外は実施例1と同様にしてシリコーン粘着剤組成物を作製し、密着性と粘着力を評価した。
[実施例4]
製造例1で得られた密着向上剤の配合量を1.0質量部とすること以外は実施例1と同様にしてシリコーン粘着剤組成物を作製し、密着性と粘着力を評価した。
[実施例5]
製造例1で得られた密着向上剤の代わりに、製造例2で得られた密着向上剤0.5質量部を用いた以外は実施例1と同様にしてシリコーン粘着剤組成物を作製し、密着性と粘着力を評価した。
[実施例6]
製造例1で得られた密着向上剤の代わりに、製造例3で得られた密着向上剤0.5質量部を用いた以外は実施例1と同様にしてシリコーン粘着剤組成物を作製し、密着性と粘着力を評価した。
[実施例7]
下記式(a)
Figure 0006024638

(m=3,800、n=4)
で表されるビニル基を有するポリジメチルシロキサン100質量部、下記式(b)
Figure 0006024638

(x=38)
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン0.32質量部、下記式(c)
Figure 0006024638

(y=15、z=38)
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン0.46質量部(上記SiH基/上記SiVi基=5.0mol/mol)、エチニルシクロヘキサノール0.18質量部を混合し、トルエンで希釈して有効成分60質量%のシリコーン組成物を得た。得られた組成物100質量部にトルエン50質量部を加え、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン白金(0)錯体の白金分を0.5質量%含むトルエン溶液0.5質量部と、製造例1で得られた密着向上剤0.5質量部を添加し、素早く混合攪拌してシリコーン粘着剤組成物を作製した。これを用い、密着性と粘着力を実施例1と同様に評価した。
[比較例1]
密着向上剤を加えないこと以外は実施例1と同様にしてシリコーン粘着剤組成物を作製し、密着性と粘着力を評価した。
[比較例2]
製造例1で得られた密着向上剤の代わりに、比較製造例1で得られた密着向上剤0.5質量部を用いた以外は実施例1と同様にしてシリコーン粘着剤組成物を作製し、密着性と粘着力を評価した。
[比較例3]
製造例1で得られた密着向上剤の代わりに、比較製造例2で得られた密着向上剤0.5質量部を用いた以外は実施例1と同様にしてシリコーン粘着剤組成物を作製し、密着性と粘着力を評価した。
Figure 0006024638
実施例1〜7では、基材との密着性が良好であったが、これは密着向上剤中の3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン由来のエポキシ基が、アンモニア及びジエチルアミンにより一部開環し、湿熱経時により開環が更に進行することによって生じるヒドロキシル基が、基材と粘着剤層の密着性を向上させているものと考えられる。
実施例1〜4では、密着向上剤の添加量を変更しており、添加量が多くなると粘着力が大きくなる傾向にあったが、基材フィルムとの密着性は損なわれていない。
また、実施例5のように、密着向上剤(エポキシ基の量)を変えても効果は得られている。
ジエチルアミンを触媒に用いて製造した製造例3の密着向上剤は、アンモニアを触媒として製造した製造例1,2の密着向上剤よりも分子量がかなり大きくなっているが、これは減圧で溶媒や未反応物、触媒を留去する工程において、アンモニアはすぐに留去されるがジエチルアミンは系に長い時間とどまるため、アンモニアを用いたときよりも留去中にエポキシ基の開環が進行しているものと考えられる。上記製造例3の密着向上剤を用いた実施例6についても、アンモニアを触媒として製造した製造例1,2の密着向上剤と同様に、ヒドロキシル基が開環により生じたことにより密着性を向上させているものと考えられる。
実施例7のように、粘着付与剤を含まずに、主剤と架橋剤で構成された組成物に対しても有効に機能した。
一方、密着向上剤を添加しない比較例1では、密着性が確保できなかった。比較例2は、密着向上剤中のビニル基の量が少ないために、密着性発現の要因となるエポキシ基があまり粘着剤に組み込まれず、機能が発現しなかったと考えられ、比較例3は、密着向上剤中のエポキシ基が少ないために密着性向上が確認できなかったと考えられる。

Claims (7)

  1. (A)下記平均組成式(1)で表される、1分子中に少なくとも2個のアルケニル基含有有機基を有するオルガノポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分の合計100質量部中40〜100質量部、
    Figure 0006024638

    (式中、R1は同一又は異なっていてもよい炭素数1〜10の脂肪族不飽和結合を有さない1価炭化水素基又は炭素数2〜10のアルケニル基含有有機基であり、R1のうち少なくとも2個は炭素数2〜10のアルケニル基含有有機基を含む。aは2以上の整数、bは1以上の整数、c及びdは0又は1以上の整数で、a+b+c+dは50≦a+b+c+d≦15,000である。)
    (B)R2 3SiO1/2単位(R2は独立に脂肪族不飽和結合を有さない炭素数1〜10の1価炭化水素基又は炭素数2〜6のアルケニル基である。)とSiO4/2単位とを含み、(R2 3SiO1/2単位)/(SiO4/2単位)がモル比で0.6〜1.0であるオルガノポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分の合計100質量部中0〜60質量部、
    (C)下記平均組成式(2)で表され、1分子中に少なくとも3個のSiH基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基に対し、SiH基がモル比で0.2〜15となる量、
    3 efSiO(4-e-f)/2 (2)
    (式中、R3は独立に非置換又は置換の炭素数1〜10の1価炭化水素基であり、eはe>0、fはf>0で、e+fは0<e+f≦3を満足する正数である。)
    (D)(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基と(C)成分中のSiH基とをヒドロシリル化付加して硬化させるための白金族金属系触媒:上記(A)〜(C)成分の総量に対し、金属質量が1〜500ppmとなる量、
    (E)下記平均組成式(3)で表され、かつ窒素イオンを含有する密着向上剤:(A)〜(C)成分の合計100質量部に対し、0.1〜5質量部
    4 gSiO(4-g)/2 (3)
    (式中、R4は独立にエポキシ基を有する有機基、エポキシ基が開環することにより生成するヒドロキシル基、炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基、炭素数1〜10の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜5のアルコキシ基及びシラノール基からなる群より選択される基で、1分子中、エポキシ基を有する有機基の含有量はR4の少なくとも3mol%であり、エポキシ基が開環することにより生成するヒドロキシル基の含有量はR4の少なくとも0.01mol%であり、炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基の含有量はR4の少なくとも5mol%であり、炭素数1〜10の非置換又は置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基及び/又は炭素数6〜20のアリール基の含有量はR4の少なくとも50mol%であり、炭素数1〜5のアルコキシ基の含有量はR4の少なくとも5mol%であり、シラノール基の含有量はR4の少なくとも0.01mol%であり、gは1≦g<4の正数である。)
    を含むことを特徴とするシリコーン粘着剤組成物。
  2. (E)成分に含まれるエポキシ基が、脂環式でないエポキシ基である請求項1に記載のシリコーン粘着剤組成物。
  3. (E)成分中の窒素イオン量が、100〜10,000質量ppmである請求項1又は2に記載のシリコーン粘着剤組成物。
  4. 更に、(F)反応制御剤を、(A)〜(C)成分の合計100質量部に対し0.005〜5質量部含有する請求項1〜のいずれか1項に記載のシリコーン粘着剤組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のシリコーン粘着剤組成物に配合する(E)密着向上剤の製造方法であって、窒素含有化合物の存在下に、下記(E1)〜(E3)のシラン化合物を共加水分解縮合する工程を含む、(E)密着向上剤の製造方法。
    (E1)下記一般式(4)で表されるシラン化合物:5〜20mol%、
    5 hSi(OR64-h (4)
    (式中、R5は独立にエポキシ基を有する有機基であり、R6は独立に炭素数1〜5のアルキル基であり、hは1,2又は3である。)
    (E2)下記一般式(5)で表されるシラン化合物:10〜40mol%、
    7 i8 jSi(OR94-i-j (5)
    (式中、R7は独立に炭素数2〜10のアルケニル基を有する有機基であり、R8は独立に炭素数1〜10のアルキル基であり、R9は独立に炭素数1〜5のアルキル基であり、iは1,2又は3、jは0,1又は2で、i+jは1,2又は3である。)
    (E3)下記一般式(6)で表されるシラン化合物40〜85mol%。
    10 kSi(OR114-k (6)
    (式中、R10は独立に炭素数1〜10の非置換もしくは置換の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であり、R11は独立に炭素数1〜5のアルキル基であり、kは1,2又は3である。)
  6. 窒素含有化合物が、アンモニア、アミン又はアミドである請求項5に記載の(E)密着向上剤の製造方法。
  7. 請求項1〜のいずれか1項に記載のシリコーン粘着剤組成物を基材上に塗工し、該組成物を硬化させて得られる粘着性物品。
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