JP6695271B2 - 側鎖結晶性ポリマー、感温性粘着剤、感温性粘着シートおよび感温性粘着テープ - Google Patents

側鎖結晶性ポリマー、感温性粘着剤、感温性粘着シートおよび感温性粘着テープ Download PDF

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Description

本発明は、側鎖結晶性ポリマー、感温性粘着剤、感温性粘着シートおよび感温性粘着テープに関する。
感温性粘着剤は、感圧性接着剤および側鎖結晶性ポリマーを含有しており、側鎖結晶性ポリマーの融点以上の温度で粘着力が低下するものである。感温性粘着剤の一使用形態である感温性粘着テープは、電子部品、半導体ウエハ、液晶等の分野において、部品の仮止めに使用されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されているような従来の側鎖結晶性ポリマーは、ランダム共重合体で構成されている。感温性粘着剤としては、粘着物性に優れるものが望ましい。
特開2000−355684号公報
本発明の課題は、粘着物性に優れる感温性粘着剤とすることができる側鎖結晶性ポリマー、それを含有する感温性粘着剤、感温性粘着シートおよび感温性粘着テープを提供することである。
本発明の側鎖結晶性ポリマーは、結晶性マクロモノマーおよび非結晶性モノマーのグラフト共重合体からなる。
本発明の感温性粘着剤は、アクリル系の感圧性接着剤と、前記側鎖結晶性ポリマーとを含有し、前記側鎖結晶性ポリマーの融点以上の温度で粘着力が低下する。
本発明の感温性粘着シートは、前記感温性粘着剤からなる。
本発明の感温性粘着テープは、基材フィルムと、前記基材フィルムの少なくとも片面に積層された前記感温性粘着剤からなる粘着剤層と、を備える。
本発明によれば、粘着物性に優れるという効果がある。
〔側鎖結晶性ポリマー〕
以下、本発明の一実施形態に係る側鎖結晶性ポリマーについて説明する。本実施形態の側鎖結晶性ポリマーは、例えば、下記一般式(I)で表わされるようなグラフト共重合体である。
Figure 0006695271
[式中、R1は炭素数16以上の直鎖状アルキル基を示す。R2は、水素原子またはメチル基を示す。R3およびR4は、それぞれ同一または異なる基であって、炭素数1〜12のアルキル基を示す。nは2〜80の整数を示す。xは10〜90の整数、yおよびzはy+z=10〜90となる整数を示す。なお、x+y+z=100である。]
また、上述した一般式(I)で表わされる側鎖結晶性ポリマーは、下記一般式(II)で表わされる結晶性マクロモノマーと、非結晶性モノマーとのグラフト共重合体である。
Figure 0006695271
[式中、R1,R2およびnは一般式(I)中のR1,R2およびnと同じものである。]
本実施形態において、一般式(II)で表わされる結晶性マクロモノマーは、グラフト共重合体の枝部を構成し、グラフト共重合体における結晶性成分として機能する部位である。また、非結晶性モノマーは、グラフト共重合体の幹部(主鎖)を構成し、後述するアクリル系の感圧性接着剤との相溶性成分として機能する部位である。このような結晶性マクロモノマーおよび非結晶性モノマーのグラフト共重合体からなる本実施形態の側鎖結晶性ポリマーをアクリル系の感圧性接着剤に含有させて感温性粘着剤にすると、粘着物性において優れた効果が得られる。この理由としては、以下の理由が推察される。
上述した従来の側鎖結晶性ポリマーは、ランダム共重合体で構成されているため、結晶性成分および相溶性成分も共重合体においてランダムに存在しており、各成分が十分に機能し難い状態にあるものと推察される。本実施形態の側鎖結晶性ポリマーは、結晶性成分および相溶性成分が共重合体において別々にまとまって存在していることから、各成分の機能が十分に発揮され、結果として感温性粘着剤としたときに粘着物性において優れた効果を発揮するものと推察される。具体的には、本実施形態の側鎖結晶性ポリマーをアクリル系の感圧性接着剤に含有させて感温性粘着剤にすると、側鎖結晶性ポリマーの融点未満の温度では初期粘着力を十分に保持することができ、かつ融点以上の温度では粘着力を十分に低下させることができる。以下、本実施形態の側鎖結晶性ポリマーの構成について、具体的に説明する。
本実施形態の側鎖結晶性ポリマーは、融点を有する。本実施形態の側鎖結晶性ポリマーは、融点未満の温度で結晶化し、かつ融点以上の温度では相転位して流動性を示す。すなわち、本実施形態の側鎖結晶性ポリマーは、温度変化に対応して結晶状態と流動状態とを可逆的に起こす感温性を有する。
融点とは、ある平衡プロセスにより、最初は秩序ある配列に整合されていた重合体の特定部分が無秩序状態になる温度であり、示差熱走査熱量計(DSC)によって10℃/分の測定条件で測定して得られる値のことを意味するものとする。
本実施形態の側鎖結晶性ポリマーの融点は、特に限定されず、例えば、室温(23℃)よりも高いのが好ましい。融点は、側鎖結晶性ポリマーの組成等を変えることによって調整することができる。
本実施形態の側鎖結晶性ポリマーの重量平均分子量は、結晶性マクロモノマーの重量平均分子量よりも大きく、かつ20,000以下であるのが好ましい。重量平均分子量の下限値は、本実施形態の効果が得られる限り、特に限定されないが、500以上であるのが好ましい。重量平均分子量は、側鎖結晶性ポリマーをゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定し、得られた測定値をポリスチレン換算した値である。
なお、本実施形態の側鎖結晶性ポリマーの構成は、結晶性マクロモノマーおよび非結晶性モノマーのグラフト共重合体からなる限り、上述した一般式(I)で表されるグラフト重合体の構成に限定されるものではない。また、本実施形態の側鎖結晶性ポリマーは、後述するアクリル系の感圧性接着剤と組み合わせて使用することなく、単独で使用することもできる。本実施形態の側鎖結晶性ポリマーを単独で使用すると、側鎖結晶性ポリマーの融点未満の温度で粘着力が低下する感温性粘着剤を提供することができる。
(結晶性マクロモノマー)
結晶性マクロモノマーとは、結晶性を有し、かつ片末端に非結晶性モノマーと重合可能な重合性二重結合を有する高分子量のモノマーのことを意味するものとする。本実施形態における結晶性マクロモノマーは、片末端に(メタ)アクリル酸エステル基を有する上述した一般式(II)で表わされるマクロモノマーである。この(メタ)アクリル酸エステル基中の炭素間不飽和結合が非結晶性モノマーと共重合可能な重合性二重結合である。また、一般式(II)中、炭素数16以上の直鎖状アルキル基を示すR1が、結晶性部位として機能する。
本実施形態における結晶性マクロモノマーの重量平均分子量は、10,000以下であるのが好ましい。重量平均分子量の下限値は、本実施形態の効果が得られる限り、特に限定されないが、400以上であるのが好ましい。重量平均分子量は、結晶性マクロモノマーをGPCで測定し、得られた測定値をポリスチレン換算した値である。
なお、本実施形態の結晶性マクロモノマーの構成は、所定の直鎖状アルキル基を複数有し、片末端に非結晶性モノマーと重合可能な重合性二重結合を有する高分子量のモノマーである限り、上述した一般式(II)で表される構成に限定されるものではない。
(非結晶性モノマー)
本実施形態における非結晶性モノマーは、例えば、炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリレート、極性モノマー、反応性ポリシロキサン化合物、酢酸ビニル、スチレン等が挙げられる。言い換えれば、本実施形態における非結晶性モノマーは、炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリレート、極性モノマー、反応性ポリシロキサン化合物、酢酸ビニルおよびスチレンから選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。なお、(メタ)アクリレートとは、メタクリレートまたはアクリレートのことを意味するものとする。
炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは1種または2種以上を混合して用いてもよい。また、例示したこれらのうち、温度上昇時の粘着力低下を抑制するうえで、凝集力の高いものが望ましい。具体例を挙げると、メチルアクリレート等が挙げられる。したがって、非結晶性モノマーは、少なくともメチルアクリレートを含むのが好ましい。
極性モノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等のカルボキシル基を有するエチレン不飽和単量体;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル基を有するエチレン不飽和単量体等が挙げられる。これらは1種または2種以上を混合して用いてもよい。
反応性ポリシロキサン化合物とは、反応性を示す官能基を有し、かつ主鎖にシロキサン結合を有するポリシロキサン化合物のことを意味する。反応性を示す官能基としては、例えばビニル基、アリル基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロキシ基等のエチレン性不飽和二重結合を有する基;エポキシ基(グリシジル基およびエポキシシクロアルキル基を含む)、メルカプト基、カルビノール基、カルボキシル基、シラノール基、フェノール基、アミノ基、ヒドロキシル基等が挙げられる。
これらの官能基は、主鎖が有する側鎖に導入してもよく、主鎖の両末端または片末端に導入してもよい。すなわち、反応性ポリシロキサン化合物は、導入される官能基の結合位置によって、いわゆる側鎖型、両末端型、片末端型および側鎖両末端型の4種類が挙げられ、特に、優れた離型性が得られるうえで片末端型、すなわち片末端反応性ポリシロキサン化合物が好ましい。
片末端反応性ポリシロキサン化合物の具体例としては、下記一般式(III)で表される変性ポリジメチルシロキサン化合物等が挙げられる。
Figure 0006695271
[式中、R5はアルキル基を示す。R6は基:CH2=CHCOOR7−またはCH2=C(CH3)COOR7−(式中、R7はアルキレン基を示す。)を示す。rは5〜200の整数を示す。]
一般式(III)中、R5が示すアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等の炭素数1〜6の直鎖または分岐したアルキル基が挙げられる。
また、R7が示すアルキレン基としては、例えばメチレン基、エチレン基、トリメチレン基、メチルエチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等の炭素数1〜6の直鎖または分枝したアルキレン基等が挙げられる。
一般式(III)で表される変性ポリジメチルシロキサン化合物の具体例としては、下記一般式(IIIa)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 0006695271
[式中、R5,R7およびrは、一般式(III)と同じである。]
変性ポリジメチルシロキサン化合物は、市販のものを用いることができ、具体例としては、例えばいずれも信越化学工業(株)製の片末端反応性シリコーンオイル「X−22−2404」、「X−24−8201」、「X−22−174DX」、「X−22−2426」等が挙げられる。
〔結晶性マクロモノマーの製造方法〕
次に、本発明の一実施形態に係る結晶性マクロモノマーの製造方法について、上述した一般式(II)で表わされる結晶性マクロモノマー(以下、「結晶性マクロモノマー(II)」と言うことがある。)を製造する場合を例にとって、詳細に説明する。
本実施形態では、以下の反応式に示すように、まず、ヒドロキシル基を有する連鎖移動剤(V)の存在下、結晶性モノマー(IV)および必要によりその他のモノマーをラジカル重合させ、片末端にヒドロキシル基を有するプレポリマー(VI)を得る。次いで、このプレポリマー(VI)のヒドロキシル基に重合性二重結合を有する官能基化剤(VII)を反応させて、結晶性マクロモノマー(II)を得る。
Figure 0006695271
[式中、R1およびnは一般式(I)と同じである。]
Figure 0006695271
[式中、R1,R2およびnは一般式(I)と同じである。]
結晶性モノマー(IV)としては、例えば、炭素数16以上、好ましくは炭素数16〜50、より好ましくは炭素数16〜22の直鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。炭素数16以上の直鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは1種または2種以上を混合して用いてもよい。上述した(メタ)アクリレートにおける炭素数16以上の直鎖状アルキル基が、R1に相当する。
その他のモノマーとしては、結晶性モノマー(IV)と共重合可能なものであれば特に限定されず、非結晶性モノマーとの相溶性の観点から非結晶性モノマーとして例示したものと同じものであるのが好ましい。これらは1種または2種以上を混合して用いてもよい。
結晶性モノマー(IV)およびその他のモノマーの重合割合は、特に限定されず、好ましくは結晶性モノマー(IV)90〜100重量部と、その他のモノマー0〜10重量部である。
本実施形態における連鎖移動剤(V)としては、メルカプトエタノールを用いるが、これに限定されるものではない。連鎖移動剤(V)としては、ヒドロキシル基をプレポリマー(VI)に導入できるものであればよく、例えばメルカプトプロパノール、メルカプトブタノール、メルカプトペンタノール、メルカプト1−オクタノール、メルカプトドデカノール、メルカプトシクロペンタノール、メルカプトシクロヘキサノール、メルカプトフェノール等のヒドロキシル基を有するチオール系化合物等を用いることができる。連鎖移動剤(V)の使用量は、結晶性モノマー(IV)およびその他のモノマーの総量100重量部に対して、通常0.1〜25重量部、好ましくは3〜15重量部である。
プレポリマー(VI)の重合反応は、無溶媒で行ってもよいし、重合溶媒中で行ってもよい。重合溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチル等の脂肪族エステル類;シクロヘキサン等の脂環族炭化水素類;ヘキサン、ペンタン等の脂肪族炭化水素類等が挙げられる。これらは1種または2種以上を混合して用いてもよい。重合溶媒の使用量は、適宜決定すればよい。
プレポリマー(VI)の重合温度は、通常、20〜200℃、好ましくは40〜120℃である。重合時間は、通常、1〜24時間、好ましくは1〜7時間である。反応圧力は特に限定されず、常圧(大気圧)、減圧、加圧のいずれであってもよい。重合反応は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが望ましい。
プレポリマー(VI)の重合反応では、重合開始剤を使用してもよい。重合開始剤としては、例えば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)等のアゾ系高分子重合開始剤;過酸化ベゾイル、ジメチルエチルケトンパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド等の有機過酸化物等が挙げられる。また、重合開始剤としては、市販のものを用いることができ、具体的には、アゾ系高分子重合開始剤としては、いずれも日本ヒドラジン工業(株)製の「ABN−R」、「ABN−V」、「ABN−E」等が挙げられ、有機過酸化物としては、いずれも日油(株)製の「パーテトラA」、「パーヘキシルND」、「パーブチルND」等が挙げられる。これらは1種または2種以上を混合して用いてもよい。重合開始剤の使用量は、適宜決定すればよい。
本実施形態の官能基化剤(VII)は、ジ(メタ)アクリル酸無水物である。したがって、本実施形態の結晶性マクロモノマー(II)は、少なくとも炭素数16以上の直鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリレートを含む結晶性モノマー(IV)をヒドロキシル基を有する連鎖移動剤(V)の存在下でラジカル重合させることによって得られる、片末端にヒドロキシル基を有するプレポリマー(VI)に、ジ(メタ)アクリル酸無水物である官能基化剤(VII)を反応させることによって得られる、側鎖にR1で示す炭素数16以上の直鎖状アルキル基を有し、かつ片末端に非結晶性モノマーと重合可能な重合性二重結合を有するマクロモノマーである。
なお、本実施形態における官能基化剤(VII)としては、上述のとおり、ジ(メタ)アクリル酸無水物を用いるが、これに限定されるものではない。すなわち、官能基化剤(VII)は、プレポリマー(VI)のヒドロキシル基と反応させて、片末端に非結晶性モノマーと重合可能な重合性二重結合を有する結晶性マクロモノマー(II)とすることができればジ(メタ)アクリル酸無水物等の酸無水物に限定されない。
官能基化剤(VII)の使用量は、特に限定されないが、連鎖移動剤(V)の使用量よりも多いのが好ましく、連鎖移動剤(V)の使用量に対してモル比で、1.05倍〜1.1倍であるのがより好ましい。側鎖結晶性ポリマーを効率よく得るうえで、残留した官能基化剤(VII)は水等と反応させて除去するのがよい。
プレポリマー(VI)を結晶性マクロモノマー(II)とする反応は、溶媒中で行うことができる。溶媒としては、例えば、プレポリマー(VI)の重合溶媒として例示したものと同じものが挙げられる。重合溶媒の使用量は、適宜決定すればよい。
プレポリマー(VI)を結晶性マクロモノマー(II)とする反応温度は、通常、50〜150℃、好ましくは50〜130℃である。反応時間は、通常、10分〜8時間、好ましくは30分〜4時間である。反応圧力は特に限定されず、常圧(大気圧)、減圧、加圧のいずれであってもよい。
プレポリマー(VI)を結晶性マクロモノマー(II)とする反応では、重合禁止剤を使用してもよい。また、重合禁止剤の使用に代えて、混合空気をバブリングしてもよいし、これらを併用してもよい。
なお、結晶性マクロモノマー(II)の製造方法は、結晶性マクロモノマー(II)が得られる限り、上述した反応式に限定されるものではない。
〔側鎖結晶性ポリマーの製造方法〕
次に、本発明の一実施形態に係る側鎖結晶性ポリマーの製造方法について、上述した一般式(I)で表わされる側鎖結晶性ポリマー(以下、「側鎖結晶性ポリマー(I)」と言うことがある。)を製造する場合を例にとって、詳細に説明する。
本実施形態では、以下の反応式に示すように、上述した結晶性マクロモノマー(II)を非結晶性モノマー(VIII,IX)とともに共重合するマクロモノマー法によって、側鎖結晶性ポリマー(I)を得る。このマクロモノマー法によれば、非結晶性モノマー(VIII,IX)の共重合体(幹部)中に結晶性マクロモノマー(II)が重合性二重結合を介して共重合して、結晶性マクロモノマー(II)の残基が枝部を形成する。その結果、グラフト共重合体である側鎖結晶性ポリマー(I)を効率よく得ることができる。また、枝部を形成する重合体の均質化をはかりやすく、枝部の分子量を制御しやすい。なお、本実施形態の非結晶性モノマー(VIII,IX)は、炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリレートであるが、これに限定されるものではない。
Figure 0006695271
[式中、R1、R2、R3、R4、x、y、zおよびnは一般式(I)と同じである。]
結晶性マクロモノマー(II)の重合割合としては、10〜90重量部であるのが好ましく、20〜80重量部であるのがより好ましい。非結晶性モノマー(VIII,IX)の重合割合としては、10〜90重量部であるのが好ましく、20〜80重量部であるのがより好ましい。
グラフト共重合体の重合反応は、無溶媒で行ってもよいし、重合溶媒中で行ってもよい。重合溶媒としては、特に限定されず、プレポリマー(VI)の重合溶媒として例示したものと同じものが挙げられる。重合溶媒の使用量は、適宜決定すればよい。
グラフト共重合体の重合反応では、グラフト共重合体の分子量分布を調整するために、連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤としては、特に限定されず、例えば、ドデカンチオール、チオグリコール酸、チオ酢酸、メルカプトエタノール等の硫黄含有化合物;亜リン酸、亜リン酸ナトリウム等の亜リン酸化合物;次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸化合物;メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール等のアルコール等が挙げられる。これらは1種または2種以上を混合して用いてもよい。連鎖移動剤の使用量は、適宜決定すればよい。
グラフト共重合体の重合温度は、通常、20〜200℃、好ましくは40〜120℃である。重合時間は、通常、1〜24時間、好ましくは1〜7時間である。反応圧力は特に限定されず、常圧(大気圧)、減圧、加圧のいずれであってもよい。重合反応は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが望ましい。
グラフト共重合体の重合反応では、重合開始剤を使用してもよい。重合開始剤としては、特に限定されず、プレポリマー(VI)の重合開始剤として例示したものと同じものが挙げられる。重合開始剤の使用量は、適宜決定すればよい。
なお、側鎖結晶性ポリマー(I)の製造方法は、側鎖結晶性ポリマー(I)が得られる限り、上述した反応式に限定されるものではない。
〔感温性粘着剤〕
本発明の一実施形態に係る感温性粘着剤は、アクリル系の感圧性接着剤および上述した側鎖結晶性ポリマーを含有する。感温性粘着剤とは、温度変化に対応して粘着力が変化する粘着剤を意味する。
本実施形態の感温性粘着剤は、予め設定されたスイッチング温度以上、すなわち側鎖結晶性ポリマーの融点以上の温度で側鎖結晶性ポリマーが流動性を示した際に粘着力が低下する割合で、側鎖結晶性ポリマーを含有する。したがって、本実施形態の感温性粘着剤を側鎖結晶性ポリマーの融点以上の温度に加熱すれば、側鎖結晶性ポリマーが流動性を示すことによって感圧性接着剤の粘着性が阻害され、これにより粘着力が低下するので、被貼着部材を簡単に取り外すことができる。
側鎖結晶性ポリマーは、アクリル系の感圧性接着剤100重量部に対して、0.1〜50重量部の割合で配合されているのが好ましいが、これに限定されるものではない。すなわち、側鎖結晶性ポリマーは、感温性粘着剤の初期粘着力が0N/25mmよりも高くなる限り、例示した配合に限定されるものではなく、所望の割合で配合させることができる。
本実施形態の感温性粘着剤は、上述した側鎖結晶性ポリマーの幹部と相溶性を有するアクリル系の感圧性接着剤を含有するため、透明性が高い。アクリル系の感圧性接着剤を構成するモノマーとしては、例えばエチルへキシル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等の炭素数1〜12のアルキル基を有する(メタ)アクリレート;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。例示したこれらのモノマーは、1種または2種以上を混合して用いることができる。
アクリル系の感圧性接着剤の重量平均分子量は、25万〜150万であるのがよい。重量平均分子量があまり小さいと、被貼着部材を取り外す際には、粘着剤が被貼着部材上に残る、いわゆる糊残りが多くなるおそれがある。また、重量平均分子量があまり大きいと、粘着剤の凝集力が高くなりすぎて粘着力が低くなるおそれがある。重量平均分子量は、アクリル系の感圧性接着剤をGPCで測定し、得られた測定値をポリスチレン換算した値である。
感温性粘着剤の製造方法としては、特に限定されるものではない。具体例を挙げると、まず、側鎖結晶性ポリマーを溶剤で調整して共重合体溶液を得る。次いで、アクリル系の感圧性接着剤を構成するモノマーを重合させてアクリル系の感圧性接着剤を得る。そして、共重合体溶液および感圧性接着剤を混合して粘着剤溶液を得、得られた粘着剤溶液を乾燥させればよい。
アクリル系の感圧性接着剤を構成するモノマーの重合方法としては、特に限定されるものではなく、例えば溶液重合法、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法等が採用可能である。例えば溶液重合法を採用する場合には、アクリル系の感圧性接着剤を構成するモノマーを溶剤に混合し、40〜90℃程度で2〜10時間程度攪拌することによって重合させることができる。溶剤としては、公知のものを用いることができる。
〔感温性粘着シート〕
上述した本実施形態の感温性粘着剤は、例えば基材レスの感温性粘着シートとして使用することができる。シートとは、シート状のみに限定されるものではなく、本実施形態の効果を損なわない限りにおいて、シート状ないしフィルム状をも含む概念である。感温性粘着シートの厚さは、1〜500μm、好ましくは5〜300μmであるのがよい。感温性粘着シートの表面には、離型フィルムを積層するのが好ましい。離型フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート等からなるフィルムの表面に、シリコーン等の離型剤を塗布したもの等が挙げられる。
〔感温性粘着テープ〕
本実施形態の感温性粘着剤は、上述した基材レスの形態の他、例えばテープ状の形態で使用することもできる。本発明の一実施形態に係る感温性粘着テープは、基材フィルムと、この基材フィルムの少なくとも片面に積層された上述した感温性粘着剤からなる粘着剤層とを備える。すなわち、本実施形態の感温性粘着テープの構成は、基材フィルムと、この基材フィルムの片面に積層された粘着剤層とからなる2層構造;または基材フィルムと、この基材フィルムの両面に積層された粘着剤層とからなる3層構造である。
基材フィルムとしては、例えばポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンポリプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂フィルムが挙げられる。
基材フィルムは、単層体または複層体からなるものであってもよく、厚さは、通常、5〜500μm程度である。基材フィルムの表面には、粘着剤層に対する密着性を向上させるため、例えばコロナ放電処理、プラズマ処理、ブラスト処理、ケミカルエッチング処理、プライマー処理等の表面処理が施されていてもよい。
粘着剤層の厚さは1〜500μm、好ましくは5〜300μmであるのがよい。
本実施形態の感温性粘着テープが3層構成である場合、片面の粘着剤層と、他面の粘着剤層とは、厚さ、組成は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
また、本実施形態の感温性粘着テープが3層構成である場合、片面の粘着剤層が上述した感温性粘着剤からなる限り、他面の粘着剤層は特に限定されない。それゆえ、他面の粘着剤層を、例えば、感圧性接着剤からなる粘着剤層で構成することもできる。感圧性接着剤は、粘着性を有するポリマーであり、例えば天然ゴム接着剤、合成ゴム接着剤、スチレン/ブタジエンラテックスベース接着剤、アクリル系接着剤等が挙げられる。
本実施形態の感温性粘着テープの製造方法としては、例えば、上述した感温性粘着剤を溶剤に加えた塗布液を、基材フィルムの表面に塗布して乾燥させればよい。塗布は、一般的にナイフコーター、ロールコーター、カレンダーコーター、コンマコーター等により行うことができる。また、塗工厚みや塗布液の粘度によっては、グラビアコーター、ロッドコーター等により行うこともできる。粘着剤層の表面には、感温性粘着シートと同様に、離型フィルムを積層するのが好ましい。
上述した感温性粘着剤、感温性粘着シートおよび感温性粘着テープには、例えば架橋剤、粘着付与剤、可塑剤、老化防止剤、紫外線吸収剤等の各種の添加剤を添加することができる。また、感温性粘着剤、感温性粘着シートおよび感温性粘着テープの用途としては、易剥離性が要求される分野に好適に使用することができる。感温性粘着剤、感温性粘着シートおよび感温性粘着テープの被貼着部材としては、例えば液晶タッチパネルにおけるタッチパネル本体および液晶カバーの他、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)、電卓、パソコン等に内蔵されている電子部品、液晶パネルにおけるバックライトおよびパネル部等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
以上、本発明に係る好ましい実施形態について例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。
例えば、上述の実施形態では、官能基化剤(VII)としてジ(メタ)アクリル酸無水物を用いる場合を例にとって説明したが、これに代えて、イソシアナト基を有する(メタ)アクリレートを官能基化剤(VII)’として用いることができる。
官能基化剤(VII)’を用いると、以下の反応式に示すように、一般式(II)’で表わされる結晶性マクロモノマー(以下、「結晶性マクロモノマー(II)’」と言うことがある。)を得ることができる。
Figure 0006695271
[式中、R1およびnは一般式(I)と同じである。R8は、水素原子またはメチル基を示す。mは1〜9の整数を示す。]
結晶性マクロモノマー(II)’は、少なくとも炭素数16以上の直鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリレートを含む結晶性モノマー(IV)をヒドロキシル基を有する連鎖移動剤(V)の存在下でラジカル重合させることによって得られる、片末端にヒドロキシル基を有するプレポリマー(VI)に、イソシアナト基を有する(メタ)アクリレートである官能基化剤(VII)’を反応させることによって得られる、側鎖にR1で示す炭素数16以上の直鎖状アルキル基を有し、かつ片末端に非結晶性モノマーと重合可能な重合性二重結合を有するマクロモノマーである。
官能基化剤(VII)’として用いるイソシアナト基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、イソシアナト基を有する(メタ)アクリレートは、市販のものを用いることができ、具体例としては、例えばいずれも昭和電工(株)製の「カレンズAOI」、「カレンズMOI」等が挙げられる。
イソシアナト基を有する(メタ)アクリレートの使用量は、上述したヒドロキシル基を有する連鎖移動剤(V)の使用量に対してモル比で1.0〜2.0倍であるのが好ましい。言い換えれば、イソシアナト基を有する(メタ)アクリレートとヒドロキシル基を有する連鎖移動剤(V)とのモル比(イソシアナト基を有する(メタ)アクリレート/ヒドロキシル基を有する連鎖移動剤)が、1.0〜2.0であるのが好ましい。これにより、プレポリマー(VI)とイソシアナト基を有する(メタ)アクリレートとの反応率を向上させることができる。また、得られた結晶性マクロモノマー(II)’を用いて側鎖結晶性ポリマーを製造し、感温性粘着剤に含有させると、粘着物性が向上する傾向にある。プレポリマー(VI)とイソシアナト基を有する(メタ)アクリレートとの反応率を向上させる観点からは、上述したモル比(イソシアナト基を有する(メタ)アクリレート/ヒドロキシル基を有する連鎖移動剤)は、1.2〜2.0であるのがより好ましく、1.5〜2.0であるのがさらに好ましい。
プレポリマー(VI)とイソシアナト基を有する(メタ)アクリレートとの反応速度を速めるために、触媒を使用してもよい。触媒の使用量は、プレポリマー(VI)およびイソシアナト基を有する(メタ)アクリレートの合計100重量部に対して、10重量部以下であるのが好ましい。これにより、塗布液のポットライフ(可使時間)を維持しつつ、上述の反応速度を速めることができる。
触媒としては、例えばジラウリン酸ジブチルスズ等の有機スズ化合物、ビスマス系触媒、カリウム系触媒等の有機金属化合物等が挙げられる。また、触媒は、市販のものを用いることができ、具体例としては、例えばいずれも日本化学産業(株)製の「プキャット25」、「プキャットB7」、「プキャット15G」等が挙げられる。
以下、合成例および実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の合成例および実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の説明で「部」は重量部を意味する。
〔合成例1:感圧性接着剤〕
エチルヘキシルアクリレート52部、メチルアクリレート40部、ヒドロキシエチルアクリレート8部、および重合開始剤として日油(株)製の「パーブチルND」 0.2部をトルエン200部に加え、60℃で5時間攪拌して、これらのモノマーを重合させた。得られた共重合体の重量平均分子量は46万であった。
〔合成例2:側鎖結晶性ポリマー〕
(プレポリマー)
まず、結晶性モノマーとしてベヘニルアクリレート39.2部、ステアリルアクリレート35.3部、その他のモノマーとしてアクリル酸3.9部、連鎖移動剤としてメルカプトエタノール4.7部、重合溶媒としてトルエン122部をビーカーに投入し、オイルバスにて液温を90℃にして、30分間窒素バブリングした。次いで、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN) 0.78部を、トルエン30部に溶解してビーカーに投入した。そして、窒素バブリングを行いつつ液温90℃で4時間撹拌後、オイルバス温度を120℃に上げて2時間撹拌してプレポリマーを含む溶液を得た。
(結晶性マクロモノマー)
プレポリマーを含む溶液の液温を90℃に下げて混合空気でバブリングしながら、官能基化剤としてジアクリル酸無水物10.3部を加えて1時間撹拌した後、水を2.4部加えてさらに20分間撹拌した。次いで、ビーカーにディーンスタークを取り付け、オイルバス温度を120℃にして1時間撹拌した。そして、ディーンスタークに溜まった水およびトルエンを反応系内から排除した後、ディーンスタークをビーカーから取り外し、ビーカー内に収容された溶液状態の共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量および融点は、以下のとおりである。
重量平均分子量:3,900
融点:55℃
(側鎖結晶性ポリマー)
次いで、液温を70℃に下げて、非結晶性モノマーとしてメチルアクリレート19.6部、連鎖移動剤として1−ドデカンチオール5.9部を投入した後、30分間窒素バブリングした。そして、重合開始剤として日油(株)製の「パーブチルND」 1.96部を重合溶媒としてのトルエン30部に溶解して投入し、液温70℃で4時間撹拌後、液温を90℃に上げて2時間撹拌して共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量および融点は、以下のとおりである。
重量平均分子量:5,540
融点:52℃
〔比較合成例:側鎖結晶性ポリマー〕
ベヘニルアクリレート40部、ステアリルアクリレート35部、メチルアクリレート20部、アクリル酸5部、連鎖移動剤としてドデシルメルカプタン6部、および重合開始剤として日油(株)製の「パーヘキシルPV」 1.0部をトルエン100部に加え、80℃で5時間攪拌して、これらのモノマーを重合させた。得られた共重合体の重量平均分子量および融点は、以下のとおりである。
重量平均分子量:7,840
融点:48℃
上述した合成例1,2および比較合成例において、重量平均分子量は、共重合体をGPCで測定し、得られた測定値をポリスチレン換算した値である。融点は、DSCを用いて10℃/分の測定条件で測定した値である。
[実施例1および比較例]
上述した合成例2および比較合成例で得た側鎖結晶性ポリマー、並びに合成例1で得た感圧性接着剤を用いて感温性粘着テープを作製し、180°剥離強度を評価した。感温性粘着テープの作製手順および評価方法を以下に示すとともに、その結果を表1に示す。
(感温性粘着テープの作製)
まず、合成例1で得た感圧性接着剤の共重合体溶液100部に対し、合成例2または比較合成例で得た側鎖結晶性ポリマーを固形分換算で3部、およびイソシアネート系架橋剤を0.1部添加して粘着剤溶液を得た。次いで、得られた粘着剤溶液を厚さ25μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に塗布し、100℃で10分間加熱して架橋反応させ、厚さ40μmの粘着剤層が形成された感温性粘着テープを作製した。そして、合成例2で得た側鎖結晶性ポリマーを使用した感温性粘着テープを実施例1、比較合成例で得た側鎖結晶性ポリマーを使用した感温性粘着テープを比較例として評価した。
(180°剥離強度の評価)
得られた感温性粘着テープについて、初期温度、(側鎖結晶性ポリマーの融点(以下、「Tm」と言うことがある。)−10)℃および(Tm+10)℃の各雰囲気温度におけるステンレス鋼板に対する180°剥離強度をJIS Z0237に準拠して測定した。具体的には、感温性粘着テープを雰囲気温度23℃でステンレス鋼板に貼着し、雰囲気温度を測定温度に調整した後、感温性粘着テープをロードセルにて300mm/分の速度で180°剥離した。なお、初期温度とは23℃である。
初期温度における180°剥離強度の測定値から粘着物性を以下の基準で評価した。
○:5N/25mm以上
×:5N/25mm未満
(Tm−10)℃における180°剥離強度の測定値から粘着物性を以下の基準で評価した。なお、保持率は、式:[(Tm−10)℃の剥離強度/初期温度の剥離強度]×100から算出した値である。
○:3N/25mm以上かつ保持率70%以上
×:3N/25mm未満または保持率70%未満
(Tm+10)℃における180°剥離強度の測定値から粘着物性を以下の基準で評価した。なお、低下率は、式:{[(Tm−10)℃の剥離強度−(Tm+10)℃の剥離強度]/(Tm−10)℃の剥離強度}×100から算出した値である。
○:0.5N/25mm以下かつ低下率80%以上
×:0.5N/25mmを超えるか、または低下率80%未満
Figure 0006695271
表1から明らかなように、実施例1は比較例よりも保持率に優れ、かつ低下率も高い結果を示した。この結果より、実施例1は、融点未満の温度では初期粘着力(初期温度における180°剥離強度)を十分に保持することができ、かつ融点以上の温度では粘着力を十分に低下できているのがわかる。
〔合成例3:側鎖結晶性ポリマー〕
(プレポリマー)
まず、結晶性モノマーとしてベヘニルアクリレート24.5部、ステアリルアクリレート22.1部、その他のモノマーとしてアクリル酸2.5部、連鎖移動剤としてメルカプトエタノール5.9部、重合溶媒としてトルエン122部をビーカーに投入し、オイルバスにて液温を80℃にして、30分間窒素バブリングした。次いで、重合開始剤としてAIBN0.49部を、トルエン30部に溶解してビーカーに投入した。そして、窒素バブリングを行いつつ液温80℃で3時間撹拌後、オイルバス温度を100℃に上げて2時間撹拌してプレポリマーを含む溶液を得た。
(結晶性マクロモノマー)
プレポリマーを含む溶液の液温を80℃に下げて混合空気でバブリングしながら、官能基化剤として昭和電工(株)製の2−イソシアナトエチルアクリレート「カレンズAOI」21.3部、および固形分換算でプレポリマーおよび2−イソシアナトエチルアクリレートの合計100部に対してジラウリン酸ジブチルスズ1部を加えて1時間撹拌し、ビーカー内に収容された溶液状態の共重合体を得た。
2−イソシアナトエチルアクリレートとメルカプトエタノールとのモル比(2−イソシアナトエチルアクリレート/メルカプトエタノール)は、2である。また、得られた共重合体の重量平均分子量および融点、並びに1H−NMRから推定されるプレポリマーと2−イソシアナトエチルアクリレートとの反応率は、以下のとおりである。
重量平均分子量:4,200
融点:58℃
反応率:100%
(側鎖結晶性ポリマー)
次いで、液温を80℃に下げて、非結晶性モノマーとしてメチルアクリレート49部、連鎖移動剤として1−ドデカンチオール11.8部を投入した後、30分間窒素バブリングした。そして、重合開始剤として日油(株)製の「パーブチルND」 1.37部を重合溶媒としてのトルエン30部に溶解して投入し、液温80℃で3時間撹拌後、液温を100℃に上げて2時間撹拌して共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量および融点は、以下のとおりである。
重量平均分子量:9,000
融点:54℃
〔合成例4:側鎖結晶性ポリマー〕
(プレポリマーおよび結晶性マクロモノマー)
まず、上述した合成例3と同様にしてプレポリマーを含む溶液を得た。次いで、官能基化剤である昭和電工(株)製の2−イソシアナトエチルアクリレート「カレンズAOI」の添加量を21.3部に代えて16.0部にした以外は、上述した合成例3と同様にしてビーカー内に収容された溶液状態の共重合体を得た。
2−イソシアナトエチルアクリレートとメルカプトエタノールとのモル比(2−イソシアナトエチルアクリレート/メルカプトエタノール)は、1.5である。また、得られた共重合体の重量平均分子量および融点、並びに1H−NMRから推定されるプレポリマーと2−イソシアナトエチルアクリレートとの反応率は、以下のとおりである。
重量平均分子量:4,100
融点:57℃
反応率:100%
(側鎖結晶性ポリマー)
得られた共重合体を用いた以外は、上述した合成例3と同様にして非結晶性モノマーとしてのメチルアクリレートを投入して共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量および融点は、以下のとおりである。
重量平均分子量:8,900
融点:54℃
〔合成例5:側鎖結晶性ポリマー〕
(プレポリマーおよび結晶性マクロモノマー)
まず、上述した合成例3と同様にしてプレポリマーを含む溶液を得た。次いで、官能基化剤である昭和電工(株)製の2−イソシアナトエチルアクリレート「カレンズAOI」の添加量を21.3部に代えて12.8部にした以外は、上述した合成例3と同様にしてビーカー内に収容された溶液状態の共重合体を得た。
2−イソシアナトエチルアクリレートとメルカプトエタノールとのモル比(2−イソシアナトエチルアクリレート/メルカプトエタノール)は、1.2である。また、得られた共重合体の重量平均分子量および融点、並びに1H−NMRから推定されるプレポリマーと2−イソシアナトエチルアクリレートとの反応率は、以下のとおりである。
重量平均分子量:4,000
融点:57℃
反応率:72%
(側鎖結晶性ポリマー)
得られた共重合体を用いた以外は、上述した合成例3と同様にして非結晶性モノマーとしてのメチルアクリレートを投入して共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量および融点は、以下のとおりである。
重量平均分子量:8,500
融点:55℃
〔合成例6:側鎖結晶性ポリマー〕
(プレポリマーおよび結晶性マクロモノマー)
まず、上述した合成例3と同様にしてプレポリマーを含む溶液を得た。次いで、官能基化剤である昭和電工(株)製の2−イソシアナトエチルアクリレート「カレンズAOI」の添加量を21.3部に代えて10.7部にした以外は、上述した合成例3と同様にしてビーカー内に収容された溶液状態の共重合体を得た。
2−イソシアナトエチルアクリレートとメルカプトエタノールとのモル比(2−イソシアナトエチルアクリレート/メルカプトエタノール)は、1である。また、得られた共重合体の重量平均分子量および融点、並びに1H−NMRから推定されるプレポリマーと2−イソシアナトエチルアクリレートとの反応率は、以下のとおりである。
重量平均分子量:4,100
融点:57℃
反応率:56%
(側鎖結晶性ポリマー)
得られた共重合体を用いた以外は、上述した合成例3と同様にして非結晶性モノマーとしてのメチルアクリレートを投入して共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量および融点は、以下のとおりである。
重量平均分子量:7,500
融点:57℃
〔合成例7:側鎖結晶性ポリマー〕
(プレポリマー)
まず、結晶性モノマーとしてベヘニルアクリレート24.5部、ステアリルアクリレート22.1部、その他のモノマーとしてアクリル酸2.5部、連鎖移動剤としてメルカプトエタノール5.9部、重合溶媒としてトルエン122部をビーカーに投入し、オイルバスにて液温を90℃にして、30分間窒素バブリングした。次いで、重合開始剤としてAIBN0.49部を、トルエン30部に溶解してビーカーに投入した。そして、窒素バブリングを行いつつ液温90℃で4時間撹拌後、オイルバス温度を120℃に上げて2時間撹拌してプレポリマーを含む溶液を得た。
(結晶性マクロモノマー)
プレポリマーを含む溶液の液温を90℃に下げて混合空気でバブリングしながら、官能基化剤としてジアクリル酸無水物12.9部を加えて1時間撹拌した後、水を1.5部加えてさらに20分間撹拌した。ジアクリル酸無水物とメルカプトエタノールとのモル比(ジアクリル酸無水物/メルカプトエタノール)は、1.1である。
次いで、ビーカーにディーンスタークを取り付け、オイルバス温度を120℃にして1時間撹拌した。そして、ディーンスタークに溜まった水およびトルエンを反応系内から排除した後、ディーンスタークをビーカーから取り外し、ビーカー内に収容された溶液状態の共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量および融点、並びに1H−NMRから推定されるプレポリマーと官能基化剤の反応率は、以下のとおりである。
重量平均分子量:3,900
融点:55℃
反応率:10%
(側鎖結晶性ポリマー)
次いで、液温を60℃に下げて、非結晶性モノマーとしてメチルアクリレート49部、連鎖移動剤として1−ドデカンチオール11.8部を投入した後、30分間窒素バブリングした。そして、重合開始剤として日油(株)製の「パーブチルND」 1.37部を重合溶媒としてのトルエン30部に溶解して投入し、液温60℃で4時間撹拌後、液温を90℃に上げて2時間撹拌して共重合体を得た。得られた共重合体の重量平均分子量および融点は、以下のとおりである。
重量平均分子量:5,540
融点:52℃
[実施例2〜6]
上述した合成例3〜7で得た側鎖結晶性ポリマーを用いた以外は、上述した実施例1と同様にして合成例1で得た感圧性接着剤を用いて感温性粘着テープを作製した。そして、作製した感温性粘着テープを用いた以外は、上述した実施例1と同様にして180°剥離強度を評価した。その結果を表2に示す。
Figure 0006695271
表2から明らかなように、実施例2〜6はいずれも、保持率に優れ、かつ低下率も高い結果を示した。

Claims (6)

  1. アクリル系の感圧性接着剤と、結晶性マクロモノマーおよび非結晶性モノマーのグラフト共重合体からなり、23℃よりも高く57℃以下の融点を有する側鎖結晶性ポリマーとを含有し、
    前記結晶性マクロモノマーが、炭素数16〜22の直鎖状アルキル基を有する(メタ)アクリレートおよびアクリル酸のラジカル重合体であり、片末端にヒドロキシル基を有するプレポリマーと、ジ(メタ)アクリル酸無水物またはイソシアナト基を有する(メタ)アクリレートとの反応物である重合性二重結合を有する結晶性マクロモノマーであり、
    前記非結晶性モノマーが、炭素数1〜12のアルキル基を有するアクリレートを少なくとも含む非結晶性モノマーであり、
    前記側鎖結晶性ポリマーの融点以上の温度で粘着力が低下する、感温性粘着剤。
  2. 前記結晶性マクロモノマーの重量平均分子量が、400以上10,000以下である、請求項1に記載の感温性粘着剤。
  3. 前記非結晶性モノマーは、少なくともメチルアクリレートを含む、請求項1または2に記載の感温性粘着剤。
  4. 前記側鎖結晶性ポリマーの重量平均分子量が、前記結晶性マクロモノマーの重量平均分子量よりも大きく、かつ20,000以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の感温性粘着剤。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の感温性粘着剤からなる、感温性粘着シート。
  6. 基材フィルムと、前記基材フィルムの少なくとも片面に積層された請求項1〜4のいずれかに記載の感温性粘着剤からなる粘着剤層と、を備える、感温性粘着テープ。
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