JP6315940B2 - 水性接着剤およびそれより得られる被膜 - Google Patents
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Description
表面処理としては、コロナ処理等の物理的処理が知られているが、これらの処理は、ハー
ドコート剤の密着性向上には不十分である。すなわち、ハードコート層を積層したポリエステルフィルムを過酷な環境条件、例えば急激な温度変化(熱衝撃)の環境で使用すると、ハードコート層とフィルム層の密着力が低下し剥がれる場合があった。また積層するハードコート層の樹脂成分によっても密着性低下が起こり、十分満足できるものではなかった。
易接着層としては、例えば、水性分散化されたポリエステル樹脂等が用いられている。
すなわち、通常のポリエステル樹脂水性分散体において、例えば、5−ナトリウムスルホイソフタル酸のような親水性成分を用いて水性分散化するようなポリエステル樹脂水性分散体では、親水性成分を有意に残存させることになり、特にアクリル系コート層との接着性の低下が問題となった。
ところが、本発明のような特定のポリエステル樹脂水性分散体では、アクリル系コート層との接着性が高まるばかりでなく、特に5−スルホイソフタル酸等のスルホン酸基を有するジカルボン酸成分を特定量導入することで、アクリル系コート層との接着性が効果的に高まることを見出した。
(2)易接着層形成用水性接着剤の不揮発成分100質量部に対し、さらに硬化剤(B)を1〜10質量部含有することを特徴とする(1)の易接着層形成用水性接着剤。
(3)さらに無機粒子(C)を含有することを特徴とする(1)または(2)の易接着層形成用水性接着剤。
(4)(1)〜(3)の易接着層形成用水性接着剤から水性媒体を除去してなる被膜。
(5)基材上に、(4)の被膜を形成してなる積層体。
(6)被膜上に、さらにアクリル塗膜を設けてなる(5)の積層体。
また、このような水性接着剤を用いた被膜を含む積層体は、特に液晶表示用の最外層フィルム、タッチパネルの最外層フィルム等の用途で好適に用いることができる。
本発明の易接着層形成用水性接着剤は、少なくともポリエステル樹脂(A)を含有しており、後述する硬化剤(B)、無機粒子(C)を含有してもよい。
また、飽和脂肪族ジカルボン酸としては、アジピン酸、セバシン酸を好ましく用いることができ、特に得られるポリエステル樹脂の耐アルコール性の向上効果が高い点で、セバシン酸がより好ましい。なお、耐アルコール性が向上することは、水性接着剤を用いて得られる被膜自信の耐久性が増すと同時に、例えば、被膜上にアクリル塗膜等の層を形成した場合に、密着性や接着性等の耐久性が増し、特に好ましい。
なお、上記のように芳香族ジカルボン酸と飽和脂肪族ジカルボン酸を併用し、さらにスルホン酸塩基を有するジカルボン酸を用いた場合、スルホン酸塩基を有するジカルボン酸の含有によって被膜の耐水性が低下した場合であっても、芳香族ジカルボン酸と飽和脂肪族ジカルボン酸の併用効果によって、前記耐水性の低下を抑制する傾向があるため、そのような組成とすることは、特に好ましい。
なお、評価、測定方法は下記の通りである。
高分解能核磁気共鳴装置(日本電子社製NMR;ECA‐500型)を用いて、1H−NMR分析することにより、それぞれの共重合成分のピーク強度から樹脂組成を求めた(分解能:500MHz、溶媒:重水素化トリフルオロ酢酸、温度:25℃)。また、1H−NMRスペクトル上に帰属・定量可能なピークが認められない構成モノマーを含む樹脂については、封管中230℃で3時間メタノール分解をおこなった後に、ガスクロマトグラム分析に供し、定量分析をおこなった。
ポリエステル樹脂を0.5g精秤し、水/1,4−ジオキサン=1/9(体積比)50mlに室温で溶解し、クレゾールレッドを指示薬として0.1Nの水酸化カリウムメタノール溶液で滴定し、中和に消費されたポリエステル樹脂1gあたりの水酸化カリウムのmg数(mgKOH/g)を酸価とした。
ポリエステル樹脂を10mg秤量し、入力補償型示差走査熱量測定装置(パーキンエルマー社製DSC;Diamond DSC型、検出範囲:−50℃〜200℃)を用いて、昇温速度10℃/分の条件で測定をおこない、得られた昇温曲線中の、低温側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となるような点で引いた接線との交点の温度を求め、ガラス転移温度とした。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の条件でポリスチレン換算の数平均分子量、重量平均分子量を測定した。
[送液ユニット]:島津製作所社製LC−10ADvp
[紫外−可視分光光度計]:島津製作所社製SPD−6AV、検出波長:254nm
[カラム]:Shodex社製KF−803 1本、Shodex社製KF−804 2本を直列に接続して使用
[溶媒]:テトラヒドロフラン
[測定温度]:40℃
上記の数平均分子量(Mnとする)、および重量平均分子量(Mwとする)より、分散度を以下の式により求めた。
分散度=Mw/Mn
水性分散体、または水性接着剤を約1g秤量(X1gとする)し、これを150℃で2時間乾燥した後の残存物の質量を秤量(Y1gとする)し、下記式により固形分濃度を求めた。
固形分濃度(質量%)=(Y1/X1)×100
水性分散体、または水性接着剤中の固形分濃度が0.1質量%になるように水で希釈し、レーザー回折式粒径測定装置(日機装社製MICROTRAC UPA;モデル9340−UPA型)を用いて、体積平均粒径、および数平均粒径を測定した。ポリエステル樹脂の屈折率は1.57、ポリエステル樹脂の密度は1.21g/cm3と設定した。
pHメーター(堀場製作所社製F−21型)を用いて、pH7およびpH9の標準緩衝液(ナカライテスク社製)により校正した後、測定温度25℃で水性分散体、または水性接着剤のpHを測定した。
水性分散体、または水性接着剤を30g採取した後、50mLのガラス製サンプル瓶に密封し、25℃で90日保存した。保存後、サンプル瓶から上澄み液を採取し、固形分濃度を測定し、下記式より、沈殿物の割合を計算し、分散安定性の評価を行った。
沈殿物の割合(質量%)={保存前の固形分濃度(質量%)−保存後の固形分濃度(質量%)}/{保存前の固形分濃度(質量%)}
○:0.5質量%未満
△:1.0質量%未満
×:1.0質量%以上、あるいは、液全体が固化していて上澄みが採取できない
水性接着剤を、二軸延伸PETフィルム(ユニチカ社製、厚さ50μm)のコロナ処理面に、卓上型コーティング装置(安田精機社製フィルムアプリケータ;No.542−AB型、バーコータ装着)を用いてコーティングした後、100℃に設定された熱風乾燥機中で2分間乾燥させることにより、膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した。この樹脂被膜を目視にて観察し、外観を評価した。
また、上記記載の通り形成した樹脂被膜を、JIS Z1522に規定された粘着テープ(幅:18mm)を、一方の端部を残して樹脂被膜に貼りつけ、その上から消しゴムでこすって、粘着テープと樹脂被膜とを十分に接着させた後に、粘着テープの端部をフィルムに対して直角としてから瞬間的に引き剥がした。この引き剥がした粘着テープ面を表面赤外分光装置(パーキンエルマー社製FT−IR;SYSTEM2000型、Ge60°50×20×2mmプリズムを使用)で分析することにより、粘着テープ面に樹脂被膜が付着しているか否か、すなわち樹脂被膜が粘着テープにより剥離されているかにより分類し、密着性を評価した。
上記の2種類の評価より、総合的な樹脂被膜の造膜性を以下の基準で評価した。
なお、樹脂被膜の厚みは、厚み計(ユニオンツール社製MICROFINE)を用いて、フィルムの厚みを予め測定しておき、水性分散体を用いてフィルム上に樹脂被膜を形成した後、この樹脂被膜を有する基材の厚みを同様の方法で測定し、その差により求めた。
○:クラック、微細な凹凸、白化等の外観不良、および粘着テープによる樹脂被膜の剥離のいずれもが認められない。
×:クラック、微細な凹凸、白化等の外観不良、および粘着テープによる樹脂被膜の剥離のいずれかが認められる。
前記(9)と同様の操作をおこなって、PETフィルム上に膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した後に、50mm×50mmの試験片に切り出し、濁度計(日本電色工業株式会社製NDH2000型)を用いて、JIS K7105に準拠した方法で拡散透過率(Td)、および、全光線透過率(Tt)を測定、下記式によりHzを算出した。算出されたHzについて、基材PETフィルム単独のHzと比較し評価した。なお、基材のPETフィルムのみで、Hzは4.2(%)であった。
Hz(%)=Td/Tt×100
○:Hzが4.2%未満となり、基材の透明性を損ねていなかった。
×:Hzが4.2%以上となり、基材の透明性を損ねた。
前記(9)と同様の操作をおこなって、PETフィルム上に膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した。
得られた樹脂被膜を形成したPETフィルムを、
(i)25℃の蒸留水に浸漬させ、24時間後に静かに引き上げ、風乾させた後、樹脂被膜の外観を目視にて観察した。
(ii)約100℃の沸騰水に浸漬させ、1時間後に静かに引き上げ、風乾させた後、樹脂被膜の外観を目視にて観察した。
評価方法は、それぞれ以下の基準で評価した。〇〜△△であるものが実用に耐え得るとする。
○:外観変化がなかった。
△:樹脂被膜の一部が白化した。
△△:樹脂被膜の一部が膨潤した。
×:樹脂被膜の全体が溶解もしくは膨潤した。
前記(9)と同様の操作をおこなって、PETフィルム上に膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した。
得られた樹脂被膜を形成したPETフィルムを、
(i)25℃のイソプロパノールに浸漬させ、24時間後に静かに引き上げ、風乾させた後、樹脂被膜の外観を目視にて観察した。
(ii)約50℃のイソプロパノールに浸漬させ、1時間後に静かに引き上げ、風乾させた後、樹脂被膜の外観を目視にて観察した。
評価方法は、それぞれ以下の基準で評価した。
○:外観変化がなかった。
△:樹脂被膜の一部が白化または膨潤した。
×:樹脂被膜の全体が溶解もしくは膨潤した。
前記(9)と同様にして、PETフィルム上に膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した後、被膜形成面に別のPETフィルムを重ねた状態で500Paの荷重をかけ、38℃の雰囲気下で24時間放置後、25℃まで冷却した後、2枚のPETフィルムを手で剥がし、容易に剥がすことができるか否かにより下記のように分類し、耐ブロッキング性を評価した。
○:容易に剥がすことができ、全く融着跡が認められない。
×:剥がす際にかなりの抵抗があり、融着跡が認められる。
前記(9)と同様にして、PETフィルム上に膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した。該樹脂被膜上に、アクリル系ハードコート樹脂(大日精化社製 セイカビームPHC)を同様に卓上型コーティング装置を用いて塗布し、低圧水銀灯UVキュア装置(東芝ライテック社製、40mW/cm、一灯式)でキュアリングを行い、厚さ3μmのハードコート層を形成した。この塗膜をJIS K−5600−5−6に準拠して、クロスカット法によって密着性を確認した。なお、「100/100」が、全く剥がれがなく、最も良い状態であり、「0/100」が、全てが剥がれ、最も良くない状態を示す。100/100〜80/100を合格とし、100/100〜90/100がより優れており、100/100が最も優れていることを示す。
前記(9)と同様にして、PETフィルム上に膜厚が1μmの樹脂被膜を形成した。ASTM D−1894に準じて、島津製作所社製オートグラフで樹脂被膜面の動摩擦係数(μk )を測定した。μkは、0.5未満であることが好ましい。
下記手順により、実施例および比較例で用いるポリエステル樹脂(a1)〜(a10)を得た。
テレフタル酸2990g、エチレングリコール1262g、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカンジメタノール2619gからなる混合物をオートクレーブ中で、250℃で4時間加熱してエステル化反応を行った。この時のモノマー成分の配合は、テレフタル酸:エチレングリコール:トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカンジメタノール=100:112:74(モル比)とした。次いで、触媒として三酸化アンチモン0.525g、トリエチルホスフェート0.328g、酢酸亜鉛二水和物1.580g添加した後、系の温度を250℃に昇温し、系の圧力を0.4MPaで制圧し、3時間反応後、徐々に放圧し、常圧にて1時間反応を行った。その後、270℃に昇温し、徐々に減じて1時間後に13Paとした。この条件下でさらに重縮合反応を続け、2時間30分後に系を窒素ガスで常圧にし、無水トリメリット酸を114.1g(全酸成分の合計1モルあたり0.033モル)添加し、255℃で2時間攪拌して解重合反応を行った。その後、系を窒素ガスで加圧状態にしておいてシート状に樹脂を払い出し、放冷後、クラッシャーで粉砕し、篩を用いて目開き1〜6mmの分画を採取し、粒状のポリエステル樹脂(a1)を得た。その結果を表1に示す。
TPA:テレフタル酸
IPA:イソフタル酸
ADA:アジピン酸
SEA:セバシン酸
SIPA:5−ナトリウムスルホイソフタル酸
EG:エチレングリコール
NPG:ネオペンチルグリコール
1,2−PD:1,2−プロパンジオール
TCD:トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカンジメタノール
TMA:トリメリット酸
仕込組成を、表1のように変更した以外は、ポリエステル樹脂(a1)と同様にして、ポリエステル樹脂(a2)〜(a18)をそれぞれ得た。なお、ポリエステル樹脂(a2)〜(a12)、(a16)、(a18)は、室温まで十分に冷却した後、クラッシャーで粉砕し、篩を用いて目開き1〜6mmの分画を採取し、粒状のポリエステル樹脂を得た。ポリエステル樹脂(a13)〜(a15)は、系外にストランド状に払い出し、ペレタイズした後ペレット状のポリエステル樹脂を得た。ポリエステル樹脂(a17)はシート状に樹脂を払い出した。その結果を表1に示す。
下記手順により、ポリエステル樹脂水性分散体(A−1)〜(A−18)を得た。得られたポリエステル樹脂水性分散体(A−1)〜(A−18)につき各種評価を行った。
[自己乳化工程]
ジャケット付きの、密閉が可能な円筒状ガラス容器(内容量3L)と、攪拌機(東京理科器械社製、「MAZELA NZ−1200」)を用い、ポリエステル樹脂(a1)を300g、イソプロパノールを220g、トリエチルアミンを24.1g(ポリエステル樹脂(a1)の酸価に対して3倍当量のトリエチルアミンに相当)、蒸留水を455.9gそれぞれガラス容器内に仕込み、攪拌翼の回転速度を70rpmに保って攪拌しながら、ジャケット内に熱水を通して昇温した。内温が80℃になった時点で昇温を止め、そこから攪拌を180分間続けた。攪拌中は内温を72±2℃に保つよう行った。その後、ジャケット内に冷水を通し、回転速度を30rpmに下げて攪拌しつつ、25℃まで冷却しポリエステル樹脂水性分散体を得た。
[脱溶剤工程]
得られたポリエステル樹脂(a1)の分散体800gを丸底フラスコに仕込み、水418g、トリエタノールアミン9.4g(ポリエステル樹脂(a1)の酸価に対して1倍当量のトリエチルアミンに相当)を添加し、メカニカルスターラーとリービッヒ冷却器を設置し、フラスコをオイルバスで加熱し、常圧で水性媒体を334g留去した。その後、室温まで冷却し、さらに攪拌しながら、28質量%アンモニア水1.9gを添加し、最後に固形分濃度が30質量%となるようにイオン交換水を加えて、ポリエステル樹脂水性分散体(A−1)を得て、各種評価を行った。その評価結果を表4に示す。
用いるポリエステル樹脂の酸価に応じてトリエチルアミンの含有量が3倍当量になるようにし、撹拌翼の回転速度を70〜300rpm範囲で変更し撹拌を行う以外は、調製例19と同様の操作を行って、ポリエステル樹脂分散体(A−2)〜(A−18)を得て、各種評価を行った。その評価結果を表4に示す。
ポリエステル樹脂水性分散体(A−8)を用い得られた樹脂被膜につき、各種特性の評価を行った。その結果を表5に示す。
ポリエステル樹脂水性分散体を表5に示すように変更して、実施例1と同様にして各種特性の評価を行った。その結果を表5に示す。
あらかじめシリカ粒子(c1)として水澤化学工業製「ミズカシルP−50」(嵩比重
0.32、平均粒径10μm)を固形分濃度20質量%で分散させたシリカ粒子水分散液
(C−1)を準備した。ポリエステル樹脂水性分散体(A−1)、硬化剤水性分散体(B
−2)として日本触媒社製「エポクロスWS−700」(固形分濃度25質量%)および
シリカ粒子水分散液(C−1)を、固形分比が(a1)/(b1)/(c1)=93.3
/4.7/2(質量%)となるように表6の配合に従い混合攪拌して水性接着剤(S−1
)を得た。各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。
表6の配合に従い、参考例1と同様の操作を行って水性接着剤(S−2)、(S−3)を得て、各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。
硬化剤水性分散体B−2として、第一工業製薬社製「エラストロンBN−77」(固形分濃度30−32質量%)を用いる以外は、表6の配合に従い、参考例1と同様の操作を行って水性接着剤(S−4)を得て、各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す
。
シリカ粒子(c2)として、水澤化学工業製「ミズカシルP−527」(嵩比重0.19、平均粒径2μm)を用いる以外は、表6の配合に従い、参考例1と同様の操作を行って水性接着剤(S−5)を得て、各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。
シリカ粒子(c3)として、水澤化学工業製「ミズカシルP−78D」(嵩比重0.24、平均粒径12μm)を用いる以外は、表6の配合に従い、参考例1と同様の操作を行って水性接着剤(S−6)を得て、各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。
表6の配合に従い、参考例1と同様の操作を行って水性接着剤(S−7)〜(S−10)を得て、各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。
表6の配合に従った。硬化剤を配合せず、参考例1と同様の操作を行って水性接着剤(S−11)を得て、各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。
表6の配合に従った。シリカ粒子を配合せず、参考例1と同様の操作を行って水性接着剤(S−12)を得て、各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。
卓上型コーティング装置(安田精機社製フィルムアプリケータ;No.542−AB型、バーコータ装着)のコート条件を変更する以外は、参考例1と同様の操作を行って、二軸延伸PETフィルム(ユニチカ社製、厚さ50μm)のコロナ処理面に膜厚が0.05μmの樹脂被膜を形成し、各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。なお、膜厚0.05μmである樹脂被膜の評価方法は膜厚1μmの場合と同様にして行った。
卓上型コーティング装置(安田精機社製フィルムアプリケータ;No.542−AB型、バーコータ装着)のコート条件を変更する以外は、参考例1と同様の操作を行って、二軸延伸PETフィルム(ユニチカ社製、厚さ50μm)のコロナ処理面に膜厚が0.1μmの樹脂被膜を形成し、各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。なお、膜厚0.1μmである樹脂被膜の評価方法は膜厚1μmの場合と同様にして行った。
まず、水性接着剤(S−1)を準備した。厚さ260μmである未延伸PETフィルムを90℃で縦方向に3倍に延伸し、次いで前記水性接着剤(S−1)をバーコーターにより塗布(コーティング)した。次いで65℃で乾燥した後、120℃で横方向に4.0倍延伸し、さらに続いて230℃で5秒間熱処理を行なった。こうして逐次延伸により得られた厚さ25μmPETフィルムは膜厚0.2μmである樹脂被膜を形成した。その後各種特性の評価を行った。その結果を表6に示す。なお、膜厚0.2μmである樹脂被膜の評価方法は膜厚1μmの場合と同様にして行った。
Claims (6)
- 主としてジカルボン酸成分、グリコール成分から構成されるポリエステル樹脂(A)、塩基性化合物ならびに水を含有し、実質的に乳化剤を含有しない易接着層形成用水性接着剤であって、前記ポリエステル樹脂(A)を構成するジカルボン酸成分100モル%に対し、スルホン酸塩基を有するジカルボン酸を1〜10モル%含有し、グリコール成分100モル%に対し、下記一般式(I)で示される化合物を50〜100モル%含有し、酸価4mgKOH/g以上、ガラス転移温度40℃以上、数平均分子量5000〜50000であることを特徴とする易接着層形成用水性接着剤。
(X1、X2は炭素数1〜4のヒドロキシアルキレン基および/または炭素数1〜4のヒドロキシアルキレン基にアルキレンオキシドを1〜4モル付加した基であり、同一であっても異なっていても良い) - 易接着層形成用水性接着剤の不揮発成分100質量部に対し、さらに硬化剤(B)を1〜10質量部含有することを特徴とする請求項1記載の易接着層形成用水性接着剤。
- さらに無機粒子(C)を含有することを特徴とする請求項1または2記載の易接着層形成用水性接着剤。
- 請求項1〜3いずれか記載の易接着層形成用水性接着剤から水性媒体を除去してなる被膜。
- 基材上に、請求項4記載の被膜を形成してなる積層体。
- 被膜上に、さらにアクリル塗膜を設けてなる請求項5記載の積層体。
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