JP6705530B1 - 水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液とその製造方法、粘着剤、および粘着シートとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書において、「粘着剤」は再剥離性を有する粘着剤(再剥離型粘着剤)であり、「粘着シート」は再剥離性を有する粘着シート(再剥離型粘着シート)である。
ウレタン系粘着シートは、フラットパネルディスプレイおよびタッチパネルディスプレイ、並びに、これらの製造工程で製造または使用される基板(ガラス基板、およびガラス基板上にITO(インジウム酸化錫)膜が形成されたITO/ガラス基板等)および光学部材等の表面保護シートとして好適に用いられる。
有機溶剤の使用量を低減し、固形分濃度を増加させても、塗工に適した比較的低い粘度のウレタン系粘着剤を提供できることが好ましい。従来一般的に、ウレタン系粘着剤の固形分濃度は70質量%未満であるが、VOC低減の観点から、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上である。
特許文献1には、
ポリオールとポリイソシアネート化合物とをイソシアネート基過剰の割合で反応させてイソシアネート基末端プレポリマーを得た後、該イソシアネート基末端プレポリマーに鎖延長剤を反応させ、さらに必要に応じて末端停止剤を反応させるウレタン樹脂の製造方法であって、
鎖延長剤が、イソシアネート基と反応可能な官能基を3つ以上有する多官能化合物(X)を含み、該多官能化合物(X)の官能基のうちの2つが1級水酸基であり、残りの官能基が2級水酸基または3級水酸基であり、
多官能化合物(X)が、化学式(1)で表される化合物および化学式(2)で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種である粘着剤用ウレタン樹脂の製造方法が開示されている(請求項1)。
特許文献1には、上記製造方法で得られたウレタン樹脂を含有する粘着剤が開示されている(請求項5)。
特許文献1には、「本発明の粘着剤は、ウレタン樹脂がゲル化していないため、粘度を下げるために固形分濃度を下げなくてもよい。」ことが記載されている(段落0055)。しかしながら、実施例1〜8で得られたポリウレタン溶液は、固形分濃度が47〜50質量%と低く(表1)、24℃での粘度が3700〜5100mPa・sと低く(表1)、このポリウレタン溶液を用いた粘着剤は固形分濃度が低いと推察され、VOC低減効果は充分とは言えない。すなわち、特許文献1には、高固形分濃度の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液およびこれを含む高固形分濃度の粘着剤について、具体的に記載がない。
(A)平均分子量1.2×104以上かつ平均官能基数3の活性水素化合物と、
(B)平均分子量0.1×104以上かつ平均官能基数2の活性水素化合物と、
(C)平均官能基数2の有機ポリイソシアネートと
を反応させて得られる無溶剤型のポリウレタン系粘着剤が開示されている(請求項1)。
特許文献2には、「活性水素化合物(A)と活性水素化合物(B)とを組み合わせて得られる本発明のポリウレタン系粘着剤は、適度な凝集力を持ち、柔軟な構造のポリマーとなる点で好ましい。このようにして得られたポリウレタン系粘着剤は、塗工時に混合物が適度な粘度となり、塗工性の点でも有利である。」ことが記載されている(段落0019)。
しかしながら、特許文献2に記載のウレタン系粘着剤は、ワンショット法によるウレタン系粘着剤である。一般的に、ワンショット法で得られるウレタン系粘着剤を用いた粘着層は硬く、硬化収縮により粘着層の表面平滑性も悪化しやすい傾向がある。特に特許文献2に記載のウレタン系粘着剤は、溶剤および可塑剤等の希釈剤が含まれていないため、塗工性が良いとは言えず、上記傾向は顕著である。特許文献2に記載のウレタン系粘着剤は、粘度が不明である。
特許文献3には、「実質的に溶媒を含まない無溶媒型の粘着剤組成物である。したがって、本発明の粘着剤組成物から粘着体を製造する場合に、臭気や揮発性有機化合物(VOC)等による環境汚染を防止することができる。」ことが記載されている(段落0025)。しかしながら、特許文献3に記載のウレタン系粘着剤は、溶剤および可塑剤等の希釈剤が含まれていないため、塗工性が良くない。特許文献3に記載のウレタン系粘着剤は、粘度が不明である。
特許文献4の合成例1〜5および実施例1〜18では、不揮発分60質量%のポリウレタン樹脂溶液と、これを含むウレタン系粘着剤が製造されている。
合成例1〜5で得られたポリウレタン樹脂溶液の固形分濃度は従来一般的なレベルであり、これを含む実施例1〜18に記載のウレタン系粘着剤は、固形分濃度が従来一般的なレベルと推察され、VOC低減効果は充分ではなく、粘度も不明である。
本発明はまた、有機溶剤の使用量が低減され、固形分濃度が比較的高く、かつ、良好な塗工適性を有するよう塗工時点において比較的低い粘度を有する粘着剤を提供することを目的とする。
1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(HX)と1種以上のポリイソシアネート(N)との反応生成物である水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)を含み、
固形分濃度が80質量%以上であり、調製直後から25℃で1時間静置した後の25℃での粘度が8000mPa・s以下である。
1種以上の活性水素基含有化合物(HX)は好ましくは、数平均分子量が1000以上である1種以上のポリオール(HA)と、数平均分子量が1000未満である1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(HB)とを含む。
本発明の粘着剤は好ましくは、固形分濃度が80質量%以上であり、調製直後から25℃で3時間静置した後の25℃での粘度が5000mPa・s以下である。
本発明の粘着シートは、基材シートと、上記の本発明の粘着剤の硬化物からなる粘着層とを含む。
本発明によればまた、有機溶剤の使用量が低減され、固形分濃度が比較的高く、かつ、良好な塗工適性を有するよう塗工時点において比較的低い粘度を有する粘着剤を提供することができる。
1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(HX)と1種以上のポリイソシアネート(N)との反応生成物である水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)を含む。
本発明の粘着剤は、上記の本発明の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液と、多官能イソシアネート化合物(I)とを含むウレタン系粘着剤である。
本発明の粘着シートは、基材シートと、上記の本発明の粘着剤の硬化物からなる粘着層とを含むウレタン系粘着シートである。
本発明の粘着剤は、固形分濃度が好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上である。本発明の粘着剤は、調製直後から25℃で3時間静置した後の25℃での粘度が好ましくは8000mPa・s以下、より好ましくは7000mPa・s以下、特に好ましくは5000mPa・s以下である。
好ましい粘度領域は塗布方法によって異なるが、低粘度である方が塗工性に優れる傾向がある。本発明の粘着剤は、調製直後から時間の経過と共に粘度が変化するが、「調製直後から25℃で3時間静置した後の25℃での粘度」は「塗工時点の粘度」を想定してある。
本明細書において、特に明記しない限り、「固形分濃度」および「粘度」は[実施例]の項に記載の方法にて求めるものとする。
(水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液)
本発明の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液は、1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(HX)と1種以上のポリイソシアネート(N)とを共重合反応させて得られた、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)を含む溶液である。共重合反応は必要に応じて、1種以上の触媒存在下で行うことができる。共重合反応には必要に応じて、1種以上の溶剤を用いることができる。
本明細書において、「Mw」はゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)測定によって求めたポリスチレン換算の重量平均分子量である。「Mn」はGPC測定によって求めたポリスチレン換算の数平均分子量である。これらは、[実施例]の項に記載の方法にて測定することができる。
本発明の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液は、粘着剤のポットライフおよび塗工性の観点から、調製直後から25℃で1時間静置した後の25℃での粘度が8000mPa・s以下であり、好ましくは7000mPa・s以下、より好ましくは6000mPa・s以下、特に好ましくは5000mPa・s以下である。
粘着剤の高固形分濃度と低粘度を実現しつつ、粘着剤の初期硬化性を良好とするため、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の原料である1種以上の活性水素基含有化合物(HX)は、数平均分子量が1000以上である1種以上のポリオール(HA)(比較的高分子量成分)と、数平均分子量が1000未満である1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(HB)(比較的低分子量成分)とを含むことが好ましい。
すなわち、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)としては、Mnが1000以上である1種以上のポリオール(HA)と、Mnが1000未満である1種以上の活性水素基含有化合物(HB)とを含む複数種の活性水素基含有化合物(HX)と、1種以上のポリイソシアネート(N)との反応生成物である水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−S)が好ましい。
上記作用効果の他、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の原料の一つとして比較的高分子量のポリオール(HA)を用いることで、粘着層の濡れ性向上効果が得られる。なお、粘着剤の低粘度化と粘着層の濡れ性向上は、粘着剤に可塑剤(P)を添加することでも実現することができる。
また、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の原料の一つとして比較的低分子量の活性水素基含有化合物(HB)を用いることで、粘着層の再剥離性向上効果が得られる。
比較的高分子量成分であるポリオール(HA)の数平均分子量(Mn)は1000以上であり、好ましくは1000〜7000、より好ましくは2000〜6000、特に好ましくは3000〜5000である。Mnが1000以上であることで、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の凝集力が好適となり、粘着剤の初期硬化性および粘着層の濡れ性が良好となる。Mnが7000以下であることで、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の分子量が好適となり、粘着剤のポットライフが良好となる。
比較的低分子量成分である活性水素基含有化合物(HB)の数平均分子量(Mn)は1000未満であり、好ましくは50〜900、より好ましくは50〜300、特により好ましくは50〜200である。上記したように、一般的に、比較的低分子量の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)は初期硬化性が不良である傾向があるため、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の原料の一つとして比較的低分子量成分である活性水素基含有化合物(HB)を用いることで、初期硬化性を改善することができる。
中でも、ポリオールが好ましい。ポリアミンおよびポリチオールは反応性が高くポットライフが短いため、これらを用いる場合にはポリオールと併用することが好ましい。また、ポリオールが2級水酸基を含む場合、ウレタン系粘着剤の初期硬化性が向上しないため、ポットライフと初期硬化性の観点から、活性水素基含有化合物(HB)は、活性水素基として適度な反応性を有する1級水酸基を含むことが好ましく、活性水素基として1級水酸基のみを含むことがより好ましい。
1種以上のポリオール(HA)は、2官能のポリオールおよび/または3官能以上のポリオールを含むことができる。同様に、1種以上の活性水素基含有化合物(HB)は、2官能の活性水素基含有化合物および/または3官能以上の活性水素基含有化合物を含むことができる。一般的に、2官能の活性水素基含有化合物は2次元架橋性を有し、粘着層に適度な柔軟性を付与することができる。3官能以上の活性水素基含有化合物は3次元架橋性を有し、粘着層に適度な硬さを付与することができる。1種以上のポリオール(HA)および1種以上の活性水素基含有化合物(HB)のそれぞれの官能基数(活性水素基の数)の選択により、ウレタン系粘着剤の粘着力、凝集力、および再剥離性等の特性を調整することができる。用途等に応じて、粘着力、凝集力、および再剥離性等の特性が好ましい範囲となるように、個々の材料の官能基数を選択することができる。
粘着力と再剥離性とを両立させやすいことから、1種以上のポリオール(HA)は、3官能以上のポリオールを含むことが好ましく、3官能以上のポリエーテルポリオールを含むことが好ましい。反応安定性と凝集力とを両立させやすいことから、1種以上の活性水素基含有化合物(HB)は、2官能の活性水素基含有化合物を含むことが好ましい。
ポリイソシアネート(N)としては公知のものを使用でき、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、および脂環族ポリイソシアネート等が挙げられる。
複数種の活性水素基含有化合物(HX)の有する活性水素基(H)の総モル数に対するポリイソシアネート(N)の有するイソシアネート基(NCO)のモル数の比(NCO/H)が0.20〜0.84、より好ましくは0.40〜0.80となるように、原料配合比を決定することが好ましい。NCO/Hが1に近くなる程、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の合成時にゲル化しやすくなる傾向がある。NCO/Hが0.84以下であれば、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)合成時のゲル化を効果的に抑制することができる。
水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の重合には必要に応じて、1種以上の触媒を用いることができる。触媒としては公知のものを使用でき、3級アミン系化合物および有機金属系化合物等が挙げられる。
3級アミン系化合物としては、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、および1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン−7(DBU)等が挙げられる。
有機金属系化合物としては、錫系化合物および非錫系化合物等が挙げられる。
錫系化合物としては、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジブロマイド、ジブチル錫ジマレエート、ジブチル錫ジラウレート(DBTDL)、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫スルファイド、トリブチル錫スルファイド、トリブチル錫オキシド、トリブチル錫アセテート、トリエチル錫エトキサイド、トリブチル錫エトキサイド、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫オキシド、トリブチル錫クロライド、トリブチル錫トリクロロアセテート、および2−エチルヘキサン酸錫等が挙げられる。
非錫系化合物としては、ジブチルチタニウムジクロライド、テトラブチルチタネート、およびブトキシチタニウムトリクロライド等のチタン系;オレイン酸鉛、2−エチルヘキサン酸鉛、安息香酸鉛、およびナフテン酸鉛等の鉛系;2−エチルヘキサン酸鉄および鉄アセチルアセトネート等の鉄系;安息香酸コバルトおよび2−エチルヘキサン酸コバルト等のコバルト系;ナフテン酸亜鉛および2−エチルヘキサン酸亜鉛等の亜鉛系;ナフテン酸ジルコニウム等のジルコニウム系が挙げられる。
触媒の種類および添加量は、反応が良好に進む範囲で適宜設計することができる。
2−エチルヘキサン酸錫とジブチル錫ジラウレートとの質量比(2−エチルヘキサン酸錫/ジブチル錫ジラウレート)は特に制限されず、好ましくは0超1未満、より好ましくは0.2〜0.6である。当該質量比が1未満であれば、触媒活性のバランスが良く、反応溶液のゲル化および白濁を効果的に抑制し、重合安定性がより向上する。
水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の重合には必要に応じて、1種以上の溶剤を用いることができる。溶剤としては公知のものを使用でき、一般的に、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、キシレン、およびアセトン等の有機溶剤が用いられる。
本発明の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液は、高固形分濃度でも低い粘度を有することができるため、有機溶剤の使用量を低減することができる。本発明の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液中の有機溶剤の含有量は、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下であり、0質量%であってもよい。本発明の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液は、揮発性有機化合物(VOC)の使用量が少なく、環境面等から好ましい。
水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液は、必要に応じて1種以上の溶剤の存在下で、必要に応じて1種以上の触媒を用い、1種以上の活性水素基含有化合物(HX)と1種以上のポリイソシアネート(N)とを共重合反応させて、製造することができる。重合方法としては特に制限されず、塊状重合法および溶液重合法等の公知重合方法を適用することができる。重合反応は、1段階または複数段階で行うことができる。
触媒を使用する場合の反応温度は、好ましくは100℃未満、より好ましくは50〜95℃、特に好ましくは60〜85℃である。反応温度が100℃以上では、反応速度および重合安定性等の制御が困難となり、所望の分子量を有する水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の生成が困難となる恐れがある。触媒を使用しない場合の反応温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上である。
手順1)1種以上のポリオール(HA)、1種以上の活性水素基含有化合物(HB)、1種以上のポリイソシアネート(N)、必要に応じて1種以上の触媒、および必要に応じて1種以上の溶剤を一括してフラスコに仕込む手順;
手順2)1種以上のポリオール(HA)、1種以上の活性水素基含有化合物(HB)、必要に応じて1種以上の触媒、および必要に応じて1種以上の溶剤をフラスコに仕込み、これに1種以上のポリイソシアネート(N)を滴下添加する手順;
手順3)1種以上のポリオール(HA)、1種以上のポリイソシアネート(N)、必要に応じて1種以上の触媒、および必要に応じて1種以上の溶剤を一括してフラスコに仕込み、1種以上のポリオール(HA)に対して1種以上のポリイソシアネート(N)をイソシアネート基過剰の割合で反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(UPN−S)を生成させた後、1種以上の活性水素基含有化合物(HB)を添加する手順;等が挙げられる。
したがって、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−S)は、ポリオール(HA)とポリイソシアネート(N)との反応生成物であるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(UPN)と、活性水素基含有化合物(HB)との反応生成物であることが好ましい。
手順3)において、1種以上のポリイソシアネート(N)がイソホロンジイソシアネート(IPDI)を含むことが好ましい。この場合、反応が制御しやすく、所望の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−S)を安定的に合成することができる。
多官能イソシアネート化合物(I)としては公知のものを使用でき、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)の原料であるポリイソシアネート(N)として例示した化合物(具体的には、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、および、これらのトリメチロールプロパンアダクト体/ビウレット体/アロファネート体/3量体)を用いることができる。
本発明の粘着剤は必要に応じて、1種以上の可塑剤(P)を含むことができる。可塑剤(P)は溶剤と共に希釈剤として機能することができる。本発明の粘着剤に可塑剤(P)を添加することで、高固形分濃度でも低粘度を実現することができ、好ましい。本発明の粘着剤が可塑剤(P)を含む場合、粘着層がガラス等の被着体に対して良好な濡れ性を有し、粘着シートを被着体に貼着する際に貼着界面に気泡が巻き込まれることを抑制する効果も得られる。
水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)100質量部に対する可塑剤(P)の量は、好ましくは0〜200質量部、より好ましくは20〜150質量部、特に好ましくは50〜150質量部である。
本発明の粘着剤は必要に応じて、1種以上のβ−ジケトン化合物(X)を含むことができる。β−ジケトン化合物(X)としては特に制限されず、アセチルアセトン、2,4−ペンタンジオン、3−メチル−2,4−ペンタンジオン、2,4−ヘキサンジオン、1,3−シクロヘキサンジオン、2,2−ジメチル−3,5−ヘキサンジオン、2,4−ヘプタンジオン、3,5−ヘプタンジオン、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、1,3−シクロヘプタンジオン、2,4−オクタンジオン、2,2,7−トリメチル−3,5−オクタンジオン、2,4−ノナンジオン、3−メチル−2,4−ノナンジオン、2−メチル−4,6−ノナンジオン、1−フェニル−1,3−ブタンジオン、およびスピロデカンジオン等が挙げられる。中でも、アセチルアセトン等が好ましい。アセチルアセトン等のβ−ジケトン化合物(X)は硬化遅延剤として機能し、粘着剤に添加することで、ポットライフを良好に調整することができる。
本発明の粘着剤は必要に応じて、1種以上の溶剤を含むことができる。溶剤としては公知のものを使用でき、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、キシレン、およびアセトン等の有機溶剤が挙げられる。
本発明の粘着剤は、固形分濃度が比較的高く、かつ、良好な塗工適性を有するよう塗工時点において比較的低い粘度を有するため、有機溶剤の使用量を低減することができる。
本発明の粘着剤中の有機溶剤の含有量は、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下であり、0質量%であってもよい。本発明の粘着剤は、揮発性有機化合物(VOC)の使用量が少なく、環境面等から好ましい。
本発明の粘着剤は必要に応じて、1種以上の変質防止剤を含むことができる。これにより、粘着層の長期使用による各種特性の低下を抑制することができる。変質防止剤としては、耐加水分解剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、および光安定剤等が挙げられる。
高温高湿環境下等において粘着層に加水分解反応が生じてカルボキシ基が生成した場合、このカルボキシ基を封鎖するために、耐加水分解剤を用いることができる。耐加水分解剤としては、カルボジイミド系、イソシアネート系、オキサゾリン系、およびエポキシ系等が挙げられる。中でも、加水分解抑制効果の観点から、カルボジイミド系が好ましい。
モノカルボジイミド化合物としては、例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、およびナフチルカルボジイミド等が挙げられる。
ポリカルボジイミド化合物は、カルボジイミド化触媒の存在下でジイソシアネートを脱炭酸縮合反応させて生成することができる。ここで、ジイソシアネートとしては、例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1−メトキシフェニル−2,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、およびテトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。カルボジイミド化触媒としては、1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホスホレン−1−オキシド、およびこれらの3−ホスホレン異性体等のホスホレンオキシド等が挙げられる。
酸化防止剤としては、ラジカル捕捉剤および過酸化物分解剤等が挙げられる。ラジカル捕捉剤としては、フェノール系化合物およびアミン系化合物等が挙げられる。過酸化物分解剤としては、硫黄系化合物およびリン系化合物等が挙げられる。
酸化防止剤の添加量は特に制限されず、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)100質量部に対して、好ましくは0.01〜5質量部、より好ましくは0.1〜3質量部、特に好ましくは0.2〜2質量部である。
紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸系化合物、シュウ酸アニリド系化合物、シアノアクリレート系化合物、およびトリアジン系化合物等が挙げられる。
紫外線吸収剤の添加量は特に制限されず、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)100質量部に対して、好ましくは0.01〜3質量部、より好ましくは0.1〜2.5質量部、特に好ましくは0.2〜2質量部である。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系化合物およびヒンダードピペリジン系化合物等が挙げられる。光安定剤の添加量は特に制限されず、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)100質量部に対して、好ましくは0.01〜2質量部、より好ましくは0.1〜1.5質量部、特に好ましくは0.2〜1質量部である。
本発明の粘着剤は必要に応じて、1種以上の帯電防止剤(AS剤)を含むことができる。帯電防止剤としては、無機塩、多価アルコール化合物、イオン性液体、イオン性固体、および界面活性剤等が挙げられ、中でもイオン性液体および/またはイオン性固体が好ましい。なお、「イオン性液体」は常温溶融塩ともいい、25℃で流動性がある塩である。
アニオン性の低分子界面活性剤としては、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、およびアルキルホスフェート等が挙げられる。
カチオン性の低分子界面活性剤としては、テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩等が挙げられる。
両性の低分子界面活性剤としては、アルキルベタインおよびアルキルイミダゾリウムベタイン等が挙げられる。
アニオン性の高分子界面活性剤としては、ポリスチレンスルホン酸型等が挙げられる。
カチオン性の高分子界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩基含有アクリレート重合体型等が挙げられる。
両性の高分子界面活性剤としては、高級アルキルアミノプロピオン酸塩等のアミノ酸型両性界面活性剤、高級アルキルジメチルベタイン、および高級アルキルジヒドロキシエチルベタイン等のベタイン型両性界面活性剤等が挙げられる。
本発明の粘着剤は必要に応じて、レベリング剤を含むことができる。レベリング剤を添加することで、粘着層のレベリング性を向上させることができる。レベリング剤としては、アクリル系レベリング剤、フッ素系レベリング剤、およびシリコーン系レベリング剤等が挙げられる、粘着シート再剥離後の被着体汚染抑制の観点から、アクリル系レベリング剤等が好ましい。
本発明の粘着剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、他の任意成分を含むことができる。他の任意成分としては、触媒、ウレタン系樹脂以外の他の樹脂、充填剤(タルク、炭酸カルシウム、および酸化チタン等)、金属粉、着色剤(顔料等)、箔状物、軟化剤、導電剤、シランカップリング剤、潤滑剤、腐食防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、重合禁止剤、および消泡剤等が挙げられる。
本発明の粘着剤は、1種以上の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)および1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)を必須成分として含み、さらに必要に応じて1種以上の任意成分を含む。これらの配合比は特に制限されないが、好ましい配合比は以下の通りである。
1種以上の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)100質量部に対する1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)の量は、好ましくは1〜30質量部、より好ましくは3〜20質量部である。1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)の量は、3質量部以上であれば粘着層の凝集力が良好となり、20質量部以下であればポットライフが良好となる。
本発明の粘着剤の製造方法は、特に制限されない。
1段階または複数段階の共重合反応により合成された水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液に対して、1種以上の多官能イソシアネート化合物(I)および必要に応じて1種以上の任意成分を添加混合することで、本発明の粘着剤を製造することができる。
本発明の粘着シートは、基材シートと、上記の本発明の粘着剤の硬化物からなる粘着層とを含む。粘着層は、基材シートの片面または両面に形成することができる。必要に応じて、粘着層の露出面は、剥離シートで被覆することができる。なお、剥離シートは、粘着シートを被着体に貼着する際に剥離される。
図2に、本発明に係る第2実施形態の粘着シートの模式断面図を示す。図2中、符号20は粘着シート、符号21は基材シート、符号22A、22Bは粘着層、符号23A、23Bは剥離シートである。
ポリウレタンシートを除く樹脂シートの厚みは特に制限されず、好ましくは15〜300μmである。ポリウレタンシート(発泡体を含む)の厚みは特に制限されず、好ましくは20〜50,000μmである。
金属箔の構成金属としては特に制限されず、アルミニウム、銅、およびこれらの組合せ等が挙げられる。
はじめに、基材シートの表面に本発明の粘着剤を塗工して、本発明の粘着剤からなる塗工層を形成する。塗布方法は公知方法を適用でき、ロールコーター法、コンマコーター法、ダイコーター法、リバースコーター法、シルクスクリーン法、およびグラビアコーター法等が挙げられる。
次に、塗工層を乾燥および硬化して、本発明の粘着剤の硬化物からなる粘着層を形成する。加熱乾燥温度は特に制限されず、60〜150℃程度が好ましい。粘着層の厚み(乾燥後の厚み)は用途によって異なるが、好ましくは0.1〜200μmである。
次に必要に応じて、公知方法により粘着層の露出面に剥離シートを貼着する。
以上のようにして、片面粘着シートを製造することができる。
上記操作を両面に行うことで、両面粘着シートを製造することができる。
粘着剤の高固形分濃度と低粘度を実現しつつ、粘着剤の初期硬化性を良好とするため、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)としては、Mnが1000以上、好ましくは1000〜7000である1種以上のポリオール(HA)と、Mnが1000未満、好ましくは50〜900である1種以上の活性水素基含有化合物(HB)とを含む複数種の活性水素基含有化合物(HX)と、1種以上のポリイソシアネート(N)との反応生成物である水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−S)が好ましい。
粘着剤のポットライフが良好であれば、基材シート上に粘着剤を塗工するまでの間に粘着剤の粘度が高くなりすぎることがなく、粘着剤の均一な塗工が可能である。粘着剤の初期硬化性が良好であれば、塗工層または粘着層が、塗工層の加熱乾燥時の熱風、または、加熱乾燥後に得られる粘着シートの巻取り時および養生時に受ける機械的応力の影響を受け難く、粘着層に巻芯段差痕、ゆず肌、および巻癖等の表面外観不良が生じることが抑制される。
粘着層の濡れ性が良好であれば、粘着シートをガラス等の被着体に貼着する際に貼着界面に気泡が巻き込まれることが抑制される。粘着層の再剥離性が良好であれば、粘着シートの再剥離後に被着体の表面に粘着剤成分が残る被着体汚染を効果的に抑制される。
本発明の粘着シートは、テープ、ラベル、シール、および両面テープ等の形態で、使用することができる。本発明の粘着シートは、表面保護シート、化粧用シート、および滑り止めシート等として好適に使用される。
液晶ディスプレイ(LCD)および有機エレクトロルミネセンスディスプレイ(OELD)等のフラットパネルディスプレイ、並びに、かかるフラットパネルディスプレイとタッチパネルとを組み合わせたタッチパネルディスプレイは、テレビ(TV)、パーソナルコンピュータ(PC)、携帯電話、および携帯情報端末等の電子機器に広く使用されている。
本発明の粘着シートは、フラットパネルディスプレイおよびタッチパネルディスプレイ(これらを総称して単に「ディスプレイ」とも言う)、並びに、これらの製造工程で製造または使用される基板(ガラス基板、およびガラス基板上にITO(インジウム酸化錫)膜が形成されたITO/ガラス基板等)および光学部材等の表面保護シートとして好適に用いられる。
評価項目と評価方法は、以下の通りである。
(Mn、Mw)
ウレタンプレポリマーの数平均分子量(Mn)および重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)法により測定した。測定条件は以下の通りとした。なお、Mn、Mwはいずれも、ポリスチレン換算値である。
<測定条件>
装置:SHIMADZU Prominence(株式会社島津製作所製)、
カラム;TOSOH製 TSKgelGMHを2本直列に連結、
検出器:示差屈折率検出器(RID−10A)、
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)、
流速:1mL/分、
溶媒温度:40℃、
試料濃度:0.1%、
試料注入量:100μL。
ウレタンプレポリマー含有溶液、ポリオール含有溶液、および粘着剤の25℃での粘度の測定は、サンプルを蓋付きガラス瓶内に入れ、このガラス瓶を25℃の恒温水槽に浸漬させ、所定時間経過後に取り出し、B型粘度計(東機産業社製「TVB10形粘度計」)を用いて実施した。
ウレタンプレポリマー含有溶液およびポリオール含有溶液については、調製後、直ちに蓋付きガラス瓶内に入れて25℃の恒温水槽に浸漬させた後、1時間後に粘度測定を実施した。
粘着剤については、調製後、直ちに蓋付きガラス瓶内に入れて25℃の恒温水槽に浸漬させ、3時間後に測定を実施した。調製直後から3時間後の粘度は「塗工時点の粘度」を想定してある。
なお、実際の粘着シートの製造方法において、粘着剤の調製直後から塗工までの時間は特に制限されず、粘着剤の塗工時点の粘度の好適化の観点から、好ましくは6時間以内、より好ましくは3時間以内である。
ウレタンプレポリマー含有溶液、ポリオール含有溶液、および粘着剤の固形分濃度は、約1gのサンプルを120℃で20分間加熱乾燥した後、乾燥前に対する乾燥後の質量変化から求めた。
上記方法にて粘着剤の固形分濃度を測定し、粘着剤のVOC低減効果を評価した。固形分濃度が高い程、有機溶剤の使用量が低減され、揮発性有機化合物(VOC)の低減効果が高いと言える。評価基準は以下の通りである。
◎:固形分濃度が90質量%以上、優良。
○:固形分濃度が80質量%以上90質量%未満、良好。
△:固形分濃度が70質量%以上80質量%未満、実用可。
×:固形分濃度が70%質量未満、実用不可。
調製直後の粘着剤を蓋付きガラス瓶内に入れ、このガラス瓶を25℃の恒温水槽に浸漬させ、浸漬開始から1時間後および6時間後の粘度をそれぞれ測定した。1時間後に対する6時間後の粘度増加率(6時間後の粘度/1時間後の粘度[倍])を求めた。評価基準は以下の通りである。
◎:粘度上昇率が200%未満、優良。
○:粘度上昇率が200%以上300%未満、良好。
△:粘度上昇率が300%以上400%未満、実用可。
×:粘度上昇率が400%以上、実用不可。
実施例1〜54、比較例1〜4の各例において、基材シート上に粘着剤を塗工し乾燥して得られた粘着シートについて、23℃−50%RHの雰囲気下で3時間養生したサンプル(3時間養生粘着シート)と、23℃−50%RHの雰囲気下で120時間養生したサンプル(120時間養生粘着シート)とを用意した。
各サンプルについて、以下のようにしてゲル分率(質量%)を算出した。
所定時間養生後の粘着シートから幅30mm長さ100mmの試験片を切り出し、これをSUSメッシュ(目開き:0.077mm、線径:0.05mm)に貼り付けた。これを、酢酸エチルに浸漬させ、50℃で24時間抽出した後、100℃で30分乾燥し、下記式(1)に基づいて、ゲル分率(質量%)を算出した。
ゲル分率(質量%)=(G2/G1)×100・・・(1)
上記式中、各符号は以下のパラメータを示す。
G1:酢酸エチルで抽出する前の粘着層の質量、
G2:酢酸エチルによる抽出および乾燥後の粘着層の質量。
さらに、下記式(2)に基づいて、3時間養生と120時間養生の間のゲル分率変化率を算出した。
ゲル分率変化率(%)=(H1/H2)×100・・・(2)
上記式中、各符号は以下のパラメータを示す。
H1:3時間養生粘着シートの粘着層のゲル分率、
H2:120時間養生粘着シートの粘着層のゲル分率。
評価基準は以下の通りである。
○:ゲル分率変化率が70%以上、良好。
△:ゲル分率変化率が30%以上70%未満、実用可。
×:ゲル分率変化率が30%未満、実用不可。
実施例1〜54、比較例1〜4の各例において、基材シート上に粘着剤を塗工し乾燥して得られた粘着シートを23℃−50%RHの雰囲気下で120時間養生した後、粘着シートから幅50mm長さ100mmの試験片を切り出し、23℃−50%RHの雰囲気下で30分間放置した後、試験片から剥離シートを剥離した。ガラス板の末端に、剥離シートを剥離した上記試験片の長手方向の一方の末端を固定し、固定していない他方の末端を手でガラス板の表面から高さ5cmの位置まで持ち上げた。この状態で手を放し、粘着層全体(長さ100mm)がガラス板の表面に密着するまでの時間を測定した。評価基準は以下の通りである。
○:粘着層全体が密着するまでの時間が3秒未満、良好。
△:粘着層全体が密着するまでの時間が3秒以上6秒未満、実用可。
×:粘着層全体が密着するまでの時間が6秒以上、実用不可。
実施例1〜54、比較例1〜4の各例において、基材シート上に粘着剤を塗工し乾燥して得られた粘着シートを23℃−50%RHの雰囲気下で120時間養生した後、粘着シートから幅70mm長さ100mmの2枚の試験片を切り出した。2枚の試験片についてそれぞれ、23℃−50%RHの雰囲気下で、剥離シートを剥離し、露出した粘着層の表面に苛性ソーダガラス板を貼着し、ラミネータで圧着した。60℃−90%RHにセットしたオーブン内に、得られた2枚の積層体をそれぞれ、72時間(条件1)、120時間(条件2)放置した。オーブン内で所定時間加熱した後、2枚の積層体をそれぞれ取り出し、23℃−50%RHの雰囲気下で3時間空冷した後、ガラス板から粘着シートを剥離し、再剥離性を目視観察にて評価した。評価基準は以下の通りである。
○:全ての条件でガラス表面への粘着層成分の付着が全くない、優良。
△:条件1ではガラス表面への粘着層成分の付着が全くないが、条件2ではガラス表面への粘着層成分の付着が発生、実用可。
×:全ての条件でガラス表面への粘着層成分の付着が発生、実用不可。
使用した材料は、以下の通りである。
<数平均分子量(Mn)が1000以上であるポリオール(HA)>
(HA−1):クラレポリオールP−1010(表中の略号:P−1010)、クラレ社製、2官能ポリエステルポリオール、Mn1000、水酸基数2、水酸基価112、
(HA−2):クラレポリオールF−3010(表中の略号:F−3010)、クラレ社製、3官能ポリエステルポリオール、Mn3000、水酸基数3、水酸基価56、
(HA−3):PEG−1000、三洋化成社製、2官能ポリエーテルポリオール(ポリエチレングリコール)、Mn1000、水酸基数2、水酸基価112、
(HA−4):Poly bd、出光興産社製、2官能ポリオレフィンポリオール、Mn2800、水酸基数2、水酸基価40、
(HA−5):PP−2000、三洋化成社製、2官能ポリエーテルポリオール、Mn2000、水酸基数2、水酸基価56、
(HA−6):エクセノール5030(表中の略号:EXCE5030)、旭硝子社製、3官能ポリエーテルポリオール、Mn5100、水酸基数3、水酸基価33、
(HA−7):エクセノール851(表中の略号:EXCE851)、旭硝子社製、3官能ポリエーテルポリオール、Mn6700、水酸基数3、水酸基価25。
(HA−9):プレミノールS3011(表中の略号:PREM S3011)、旭硝子社製、3官能ポリエーテルポリオール、Mn10000、水酸基数3、水酸基価17。
(HB−1):エチレングリコール(EG)、1級水酸基のみを含む、
(HB−2):1,5−ペンタンジオール、1級水酸基のみを含む、
(HB−3):2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(1,3−オクタンジオールとも言う)、1級水酸基および2級水酸基を含む、
(HB−4):PPG200(数字はMnを示す、PEGについても同様)、ポリプロピレングリコール、三洋化成社製、2級水酸基のみを含む、
(HB−5):PEG300、ポリエチレングリコール、三洋化成社製、1級水酸基のみを含む、
(HB−6):PEG600、ポリエチレングリコール、三洋化成社製、1級水酸基のみを含む、
(HB−7):グリセリン、1級水酸基および2級水酸基を含む、
(HB−8):トリメチロールプロパン(TMP)、1級水酸基のみを含む、
(HB−9):1−メチルアミノ−2,3−プロパンジオール(MAPD)、東京化成工業社製、3官能アミノ基含有ポリオール、Mn105、1級水酸基、2級水酸基、およびアミノ基を含む。
(N−1):イソホロンジイソシアネート(IPDI)、東京化成工業社製、
(N−2):ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、東京化成工業社製、
(N−3):トリレンジイソシアネート(2,4−トリレンジイソシアネート(80質量%)と2,6−トリレンジイソシアネート(20質量%)との混合物)(TDI)、東ソー社製。
(B−1):酢酸エチル、ダイセル社製。
(P−1):マレイン酸エステル系可塑剤、DOM(マレイン酸ジオクチル)、大八化学社製、
(P−2):正リン酸エステル系可塑剤、TOP(リス(2−エチルヘキシル)ホスフェート)、大八化学社製、
(P−3):ポリエーテルエステル系可塑剤、RS−700、アデカ社製。
(D−1):IRGANOX 1135、BASF社製。
(X−1):アセチルアセトン、東京化成工業社製。
(F−1):エレクセル AS−804、第一工業製薬社製。
(I−1)スミジュール N−3300、住化バイエルウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)/イソシアヌレート、固形分100質量%、
(I−2):コロネート HL、東ソー社製、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)/トリメチロールプロパン(TMP)アダクト、固形分75質量%、
(I−3):デスモジュール Z4470BA、住化バイエルウレタン社製、イソホロンジイソシアネート(IPDI)/イソシアヌレート、固形分70質量%。
(製造例1)(2段重合法)
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下ロートを備えた4口フラスコ内に、ポリオール(HA−1)100質量部、ポリイソシアネート(N−1)40質量部、希釈剤として有機溶剤(B−1)10質量部と可塑剤(P−1)100質量部、および触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.01質量部を仕込み、混合した。内容液を80℃まで徐々に昇温して2時間反応を行い、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た(1段目の反応)。次いで、内容液を60℃まで冷却し、活性水素基含有化合物(HB−2)20質量部を添加し、混合して反応させた(2段目の反応)。
1段目および2段目の反応全体において、反応に用いたすべての活性水素基含有化合物(HX)(この例では、(HA−1)と(HB−2))の有する活性水素基(H)の総モル数に対する反応に用いたポリイソシアネート(N)の有するイソシアネート基(NCO)のモル数の比(NCO/H)は、0.62であった。
赤外分光分析(IR分析)にて残存イソシアネート基の消滅を確認した上で内容液を冷却し反応を終了させた後、酸化防止剤(D−1)1質量部とβ−ジケトン化合物(X−1)3質量部とを添加し、混合した。
以上のようにして、無色透明の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−1)含有溶液を得た。
主な製造条件と評価結果を表1−1、表2−1に示す。
表1−1〜表1−7は、ウレタンプレポリマー単独またはポリオール混合物単独の原料組成、NCO/H、ウレタンプレポリマーのMn、Mwを示す。
表2−1〜表2−2は、ウレタンプレポリマー含有溶液またはポリオール含有溶液の組成、固形分濃度、および調製直後から25℃で1時間静置した後の25℃での粘度を示す。
表中の配合量の単位は、「質量部」である(他の表においても同様)。
用いる原料の種類と配合比を変更する以外は製造例1と同様にして、2段重合法にて、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−2)〜(UPH−45)含有溶液を得た。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下ロートを備えた4口フラスコ内に、1種以上のポリオール(HA)または1種以上のポリオール(HL)100質量部、1種以上のポリイソシアネート(N)、希釈剤として有機溶剤(B)および/または可塑剤(P)、および触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.01質量部を仕込み、混合した。内容液を80℃まで徐々に昇温して2時間反応を行い、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た(1段目の反応)。次いで、内容液を60℃まで冷却し、1種以上の活性水素基含有化合物(HB)を添加し、混合して反応させた(2段目の反応)。
赤外分光分析(IR分析)にて残存イソシアネート基の消滅を確認した上で内容液を冷却し反応を終了させた後、酸化防止剤(D−1)とβ−ジケトン化合物(X−1)とを添加し、さらに任意でAS剤(F−1)を添加し、混合した。以上のようにして、無色透明の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−2)〜(UPH−32)、(UPH−34)(UPH−37)含有溶液を得た。
主な製造条件と評価結果を表1−1〜表1−6、表2−1〜表2−2に示す。
用いる原料の種類と配合比を変更する以外は製造例1と同様にして、2段重合法にて、水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−33)含有溶液を得た。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下ロートを備えた4口フラスコ内に、ポリオール(HB−6)100質量部、ポリイソシアネート(N−1)80質量部、希釈剤として有機溶剤(B−1)10質量部および可塑剤(P−1)100質量部、および触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.01質量部を仕込み、混合した。内容液を80℃まで徐々に昇温して2時間反応を行い、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを得た(1段目の反応)。次いで、内容液を60℃まで冷却し、活性水素基含有化合物(HB−2)を添加し、混合して反応させた(2段目の反応)。
赤外分光分析(IR分析)にて残存イソシアネート基の消滅を確認した上で内容液を冷却し反応を終了させた後、酸化防止剤(D−1)とβ−ジケトン化合物(X−1)とを添加し、混合した。以上のようにして、無色透明の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−41)含有溶液を得た。
主な製造条件と評価結果を表1−6、表2−2に示す。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下ロートを備えた4口フラスコ内に、ポリオール(HA−6)100質量部、活性水素基含有化合物(HB−2)8質量部、希釈剤として有機溶剤(B−1)10質量部と可塑剤(P−1)100質量部、および触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.01質量部を仕込み混合し、内容液を80℃まで徐々に昇温した。次いで、ポリイソシアネート(N−1)13質量部を添加し2時間反応させた。赤外分光分析(IR分析)にて残存イソシアネート基の消滅を確認した上で内容液を冷却し反応を終了させた後、酸化防止剤(D−1)1質量部とβ−ジケトン化合物(X−1)3質量部とを添加し、混合した。以上のようにして、無色透明の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−38)含有溶液を得た。
主な製造条件と評価結果を表1−6、表2−2に示す。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下ロートを備えた4口フラスコ内に、ポリオール(HA−1)30質量部、ポリオール(HA−7)70質量部、ポリイソシアネート(N−2)5質量部、希釈剤として有機溶剤(B−1)90質量部または30質量部と可塑剤(P−1)40質量部、および触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.01質量部を仕込み、混合した。内容液を80℃まで徐々に昇温して2時間反応を行った。
赤外分光分析(IR分析)にて残存イソシアネート基の消滅を確認した上で内容液を冷却し反応を終了させた後、酸化防止剤(D−1)1質量部とβ−ジケトン化合物(X−1)3質量部とを添加し、混合した。以上のようにして、無色透明の比較用の水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH−39)含有溶液を得た。
主な製造条件と評価結果を表1−7、表2−2に示す。
撹拌機、還流冷却管、窒素導入管、温度計、および滴下ロートを備えた4口フラスコ内に、ポリオール(HA−6)100質量部、活性水素基含有化合物(HB−2)5質量部、ポリイソシアネート(N−1)40質量部、希釈剤として有機溶剤(B−1)10質量部と可塑剤(P−1)100質量部、および触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.01質量部を仕込み、混合した。内容液を80℃まで徐々に昇温して2時間反応を行った。
内容液を冷却し反応を終了させた後、酸化防止剤(D−1)1質量部とβ−ジケトン化合物(X−1)3質量部とを添加し、混合した。以上のようにして、無色透明の比較用のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(UPN−1)含有溶液を得た。
主な製造条件と評価結果を表1−7、表2−2に示す。
ポリオール(HA−6)100質量部、活性水素基含有化合物(HB−2)5質量部、希釈剤として有機溶剤(B−1)10質量部と可塑剤(P−1)100質量部、触媒としてジオクチル錫ジラウレート0.01質量部、酸化防止剤(D−1)1質量部、β−ジケトン化合物(X−1)3質量部を混合することで、無色透明の比較用のポリオール(PO−1)含有溶液を得た。
主な製造条件と評価結果を表1−7、表2−2に示す。
(実施例1〜54、比較例1〜4)
上記のいずれかの製造例で得られた、ウレタンプレポリマー含有溶液またはポリオール含有溶液と、多官能イソシアネート化合物(I)と、任意で有機溶剤(B)とを配合し、ディスパーで攪拌することで、ウレタン系粘着剤を得た。
得られた粘着剤について、固形分濃度、調製直後から25℃で3時間静置した後の粘度、ポットライフの評価を実施した。
基材シートとして、50μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(ルミラーT−60、東レ社製)を用意した。コンマコーター(登録商標)を用いて、この基材シートの片面に、調製直後から25℃で3時間以内静置のウレタン系粘着剤を乾燥後の厚みが12μmになるように塗工した。次いで、形成された塗工層を100℃で2分間乾燥して、粘着層を形成した。この粘着層上に、厚さ38μmの剥離シート(スーパーステックSP−PET38、リンテック社製)を貼着して、粘着シートを得た。23℃−50%RHの条件下で所定時間養生した後、初期硬化性、濡れ性、および再剥離性の評価を実施した。なお、比較例4は、ワンショット法により粘着剤を製造した例である。
粘着剤の配合組成、および、粘着剤と粘着シートの評価結果を、表3−1〜表3−2、表4−1〜表4−2に示す。
製造例1〜46では、1種以上の活性水素基含有化合物(HX)と1種以上のポリイソシアネート(N)との反応生成物である水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)を含み、固形分濃度が80質量%以上であり、調製直後から25℃で1時間静置した後の25℃での粘度が8000mPa・s以下である水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液を調製することができた。これら製造例ではいずれも、有機溶剤の使用量が低減され、固形分濃度が比較的高く、かつ、比較的低い粘度を有する水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液を合成することができた。
実施例1〜54ではいずれも、有機溶剤の使用量が低減され、固形分濃度が比較的高く、かつ、良好な塗工適性を有するよう塗工時点において比較的低い粘度を有する粘着剤を製造することができた。これら実施例ではいずれも、ポットライフが良好な粘着剤を製造することができ、初期硬化性、濡れ性、および再剥離性が良好な粘着シートを製造することができた。
製造例48で得られた水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液は粘度が高く、これを用いた比較例2の粘着剤は粘度が高く、ポットライフが不良で塗工性が不良であった。
製造例49で得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー含有溶液を用いた比較例3の粘着剤はポットライフが不良で、これを用いた粘着シートは初期硬化性が不良であった。
製造例50ではポリオール含有溶液を得、比較例4ではこれを用いてワンショット法にて粘着剤を製造した。これを用いた粘着シートは初期硬化性が不良であった。
11、21 基材シート
12、22A、22B 粘着層
13、23A、23B 剥離シート
Claims (13)
- 1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(HX)と1種以上のポリイソシアネート(N)との反応生成物であり、重量平均分子量が10000〜60000である水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)と、
可塑剤とを含み、
1種以上の活性水素基含有化合物(HX)は、数平均分子量が1000以上である1種以上のポリオール(HA)と、数平均分子量が1000未満である1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(HB)とを含み、
1種以上の活性水素基含有化合物(HB)は、1級水酸基を含む活性水素基含有化合物を含み、
1種以上のポリオール(HA)100質量部に対して、1種以上の活性水素基含有化合物(HB)の量が2〜40質量部であり、1種以上のポリイソシアネート(N)の量が1〜50質量部であり、
水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)100質量部に対する前記可塑剤の含有量が50〜200質量部であり、
固形分濃度が80質量%以上であり、調製直後から25℃で1時間静置した後の25℃での粘度が8000mPa・s以下である、粘着剤用の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液。 - 1種以上のポリオール(HA)が3官能以上のポリエーテルポリオールを含む、請求項1に記載の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液。
- 1種以上の活性水素基含有化合物(HX)の有する活性水素基(H)の総モル数に対する1種以上のポリイソシアネート(N)の有するイソシアネート基(NCO)のモル数の比(NCO/H)が0.20〜0.84である、請求項1または2に記載の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液。
- 水酸基末端ウレタンプレポリマー(UPH)は、ポリオール(HA)とポリイソシアネート(N)との反応生成物であるイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(UPN)と、活性水素基含有化合物(HB)との反応生成物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液。
- 1種以上のポリイソシアネート(N)がイソホロンジイソシアネートを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液と、多官能イソシアネート化合物(I)とを含む、粘着剤。
- 固形分濃度が80質量%以上であり、調製直後から25℃で3時間静置した後の25℃での粘度が5000mPa・s以下である、請求項6に記載の粘着剤。
- さらにβジケトン化合物を含む、請求項6または7に記載の粘着剤。
- さらに帯電防止剤を含む、請求項6〜8のいずれか1項に記載の粘着剤。
- さらに、酸化防止剤、耐加水分解剤、紫外線吸収剤、および光安定剤からなる群より選ばれた1種以上の変質防止剤を含む、請求項6〜9のいずれか1項に記載の粘着剤。
- 基材シートと、請求項6〜10のいずれか1項に記載の粘着剤の硬化物からなる粘着層とを含む、粘着シート。
- 数平均分子量が1000以上である1種以上のポリオール(HA)と1種以上のポリイソシアネート(N)とを、イソシアネート基過剰の割合で反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(UPN)を生成する工程と、
得られたイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー(UPN)と数平均分子量が1000未満である1分子中に複数の活性水素基を有する1種以上の活性水素基含有化合物(HB)とを反応させる工程とを有する、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液の製造方法。 - 少なくとも前記水酸基末端ウレタンプレポリマー含有溶液と多官能イソシアネート化合物(I)とを混合して、固形分濃度が80質量%以上である粘着剤を調製する工程と、
前記基材シート上に前記粘着剤を塗工して、塗工層を形成する工程と、
前記塗工層を乾燥する工程とを有し、
塗工時点の前記粘着剤の25℃での粘度が5000mPa・s以下である、請求項11に記載の粘着シートの製造方法。
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