JP6885886B2 - 粘着剤組成物及び粘着シート - Google Patents
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Description
<1> 水酸基を有する単量体に由来する構成単位を全構成単位に対して15質量%〜50質量%有し、かつ重量平均分子量が20万〜200万である(メタ)アクリル系重合体(A)100質量部と、フェノール性水酸基を有さず、かつ水酸基(フェノール性水酸基を除く)及び芳香環を有する化合物、並びに水酸基を有さず芳香環を有する化合物を含み、かつ数平均分子量が250〜500である混合物(B)7質量部〜70質量部と、イソシアネート化合物(C)0.1質量部〜5質量部と、を含む、粘着剤組成物。
更に(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタアクリレートの少なくとも一方を意味する。
更に(メタ)アクリル系重合体とは、(メタ)アクリル系重合体を構成する単量体のうち、少なくとも主成分である単量体が(メタ)アクリロイル基を有する単量体である重合体を意味する。ここでいう主成分である単量体とは、重合体を構成する単量体の中で最も含有率(質量%)が大きい単量体を意味する。本発明の一実施態様で用いる(メタ)アクリル系重合体では、主成分である(メタ)アクリロイル基を有する単量体に由来する構成単位の含有率が全構成単位の50質量%以上である。
更に粘着剤組成物とは、架橋反応が終了する前の組成物であって、例えば、液状、ペースト状又は粉末状の組成物を意味する。
更に粘着剤層とは、架橋反応が終了した後の層であって、例えば、固形状又はゲル状の層を意味する。
本発明の粘着剤組成物は、水酸基を有する単量体に由来する構成単位を全構成単位に対して15質量%〜50質量%有し、かつ重量平均分子量が20万〜200万である(メタ)アクリル系重合体(A)100質量部と、フェノール性水酸基を有さず、かつ水酸基(フェノール性水酸基を除く)及び芳香環を有する化合物(以下、「水酸基及び芳香環を有する化合物」とも称する)、並びに水酸基を有さず芳香環を有する化合物を含み、かつ数平均分子量が250〜500である混合物(B)7質量部〜70質量部と、イソシアネート化合物(C)0.1質量部〜5質量部と、を含む。
本発明で用いる(メタ)アクリル系重合体(A)は、水酸基を有する単量体に由来する構成単位を全構成単位に対して15質量%〜50質量%有し、かつ重量平均分子量が20万〜200万である。
水酸基を有する単量体は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
本発明の粘着剤組成物では、(メタ)アクリル系重合体(A)は、水酸基を有する単量体に由来する構成単位を特定量含むことにより、粘着剤層としたときに低極性の被着体及び高極性の被着体に対して高い粘着力を示す。更に、(メタ)アクリル系重合体(A)は、水酸基を有する単量体に由来する構成単位を15質量%以上含むため、混合物(B)、特に、混合物(B)中の水酸基及び芳香環を有する化合物と、(メタ)アクリル系重合体(A)とが適度に相溶し、粘着剤組成物における凝集力の低下が抑制される傾向にある。
ここで、アルキル(メタ)アクリレートを主成分とした共重合体とは、共重合体中の構成単位100質量%に対し、アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を50質量%以上有する共重合体である。
アルキル(メタ)アクリレートは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
カルボキシ基を有する単量体は、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
また、(メタ)アクリル系重合体(A)のMwは、粘着剤層における、凝集力及び低極性の被着体との濡れ性の点から、25万〜100万が好ましく、30万〜80万がより好ましく、40万〜60万が更に好ましい。
(重量平均分子量(Mw)の測定方法)
下記(1)〜(3)に従って測定する。
(1)(メタ)アクリル系重合体(A)の溶液を剥離紙に塗布し、100℃で1分間乾燥し、フィルム状の(メタ)アクリル系重合体(A)を得る。
(2)前記(1)で得られたフィルム状の(メタ)アクリル系重合体(A)をテトラヒドロフランにて固形分0.2質量%になるように溶解させる。
(3)下記条件にて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、標準ポリスチレン換算値として、(メタ)アクリル系重合体(A)の重量平均分子量(Mw)を測定する。
(条件)
GPC:HLC−8220 GPC〔東ソー株式会社製〕
カラム:TSK−GEL GMHXL〔東ソー株式会社製〕4本使用
移動相溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.6ml/min
カラム温度:40℃
本発明で用いる混合物(B)は、フェノール性水酸基を有さず、かつ水酸基(フェノール性水酸基を除く)及び芳香環を有する化合物、並びに水酸基を有さず芳香環を有する化合物を含み、かつ数平均分子量が250〜500である。また、本発明の粘着剤組成物は、(メタ)アクリル系重合体(A)100質量部に対して混合物(B)を7質量部〜70質量部含む。
水酸基及び芳香環を有する化合物、並びに水酸基を有さず芳香環を有する化合物は、それぞれ1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
水酸基価(mgKOH/g)={(A1/100)÷B1}×C1×D1×1000
A1=混合物(B)中の、水酸基及び芳香環を有する化合物の含有率(質量%)
B1=水酸基及び芳香環を有する化合物の分子量
C1=水酸基及び芳香環を有する化合物1分子中における水酸基の数
D1=水酸化カリウム(KOH)の分子量
R1におけるアルキレン基としては、炭素数1〜5のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基等が挙げられる。中でもメチレン基が好ましい。
R2におけるアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。中でもメチル基が好ましい。
mは、0〜3の整数が好ましく、1又は2がより好ましい。
R3におけるアルキレン基としては、炭素数1〜5のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基等が挙げられる。中でもメチレン基が好ましい。
R4におけるアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。中でもメチル基が好ましい。
nは、1〜3の整数が好ましく、1又は2がより好ましい。
R5及びR6におけるアルキレン基としては、炭素数1〜5のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基等が挙げられる。中でもメチレン基が好ましい。
p及びqは、それぞれ独立に0〜3の整数が好ましく、1又は2がより好ましい。
また、R6は、一般式(I)〜(III)で表される構造における結合位置*の炭素と結合していてもよい。一般式(IV)の2つの結合位置*は、それぞれ独立に水素原子と結合していてもよい。
本発明の粘着剤組成物は、(メタ)アクリル系重合体(A)100質量部に対して0.1質量部〜5質量部のイソシアネート化合物(C)を含む。
イソシアネート化合物(C)は、架橋剤として機能する。
本発明の粘着剤組成物は、本発明の目的を損なわない範囲にて、イソシアネート化合物(C)以外のその他の架橋剤を含んでもよい。その他の架橋剤としては、特に限定されず、例えば、ポリエポキシ化合物、ポリアジリジン化合物、金属キレート化合物が挙げられる。これらその他の架橋剤は、1種単独を、又は2種以上を、イソシアネート化合物(C)と組み合わせて使用することができる。
また、本発明の粘着剤組成物は、塗布性向上のために有機溶媒が添加されていてもよい。粘着剤組成物に含まれる有機溶媒としては、例えば、前述の重合反応時に用いられる有機溶媒が挙げられる。
本発明の粘着剤組成物は、(メタ)アクリル系重合体(A)、混合物(B)及びイソシアネート化合物(C)の他に、必要に応じて、前述の有機溶媒、シランカップリング剤、その他の架橋剤、架橋触媒、耐候性安定剤、タッキファイヤー、可塑剤、軟化剤、剥離助剤、染料、顔料、無機充填剤、界面活性剤、酸化防止剤、金属腐食防止剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系化合物等の光安定剤などを適宜含有してもよい。
本発明の粘着剤組成物は、架橋反応後のゲル分率が35%〜70%であることが好ましく、40%〜65%であることがより好ましく、45%〜60%であることが更に好ましい。架橋反応後のゲル分率が35%以上であることにより、粘着剤層の凝集力が適度な範囲となる傾向にあり、架橋反応後のゲル分率が70%以下であることにより、低極性の被着体及び高極性の被着体に対する粘着力が共に優れる傾向にある。
本発明は、上述した粘着剤組成物から形成された粘着剤層を有する粘着シートであってもよい。本発明の粘着シートは、基材を有しない無基材タイプの粘着シートでもよく、基材の少なくとも片面に粘着剤層を有する有基材タイプの粘着シートでもよい。
また、JIS K 7136(2000年)に従って測定される粘着剤層のヘイズは、2.5%以下が好ましく、2.0%以下がより好ましく、1.5%以下が更に好ましい。
発明の粘着シートは、ガラス基板、意匠フィルムなどの複数の部材を貼合してタッチパネルを構成する際に好適に用いられる。
〔(メタ)アクリル系重合体(A)の製造〕
攪拌機、還流冷却器、逐次滴下装置、及び温度計を備えた反応容器に、酢酸エチル350質量部を仕込んだ。次いで、別の容器に、ラウリルアクリレート225質量部(重合体中の構成単位の総質量に対して15質量%)、n−ブチルアクリレート570質量部(同じく38質量%)、メチルアクリレート405質量部(同じく27質量%)、2−ヒドロキシエチルアクリレート300質量部(同じく20質量%)からなる単量体混合物1500質量部を用意し、このうち300質量部(単量体混合物の20質量%)を反応装置に仕込み、加熱し、還流温度で10分間還流を行った。
次いで、還流温度条件下で、上記単量体混合物の残り1200質量部(単量体混合物の80質量%)と酢酸エチル32質量部と2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.12質量部とを、120分間にわたって逐次滴下し、更に30分間重合反応を行った。
その後、酢酸エチル15質量部とt−ブチルパーオキシピバレート0.13質量部の混合液を、40分間にわたって逐次滴下し、更に150分間重合反応を行った。
反応終了後、酢酸エチルにて固形分42質量%になるよう希釈し、(メタ)アクリル系重合体(A)の溶液を得た。
製造例1にて製造した(メタ)アクリル系重合体(A)の単量体組成を表1に示す。
なお、表1中のモノマー組成は、質量部である。
以下の表1に示す単量体組成としたこと、重合開始剤及び溶媒の量を変更して重量平均分子量を調整したこと以外は、前述の製造例1と同様にして、(メタ)アクリル系重合体(A)の溶液を得た。
製造例2〜8にて製造した(メタ)アクリル系重合体(A)の単量体組成を表1に示す。
以下の表1に示す単量体組成としたこと、重合開始剤及び溶媒の量を変更して重量平均分子量を調整したこと以外は、前述の製造例1と同様にして、その他の(メタ)アクリル系重合体の溶液を得た。
製造例9〜12にて製造したその他の(メタ)アクリル系重合体の単量体組成を表1に示す。
〔粘着剤組成物の調製〕
上記製造例1にて製造した(メタ)アクリル系重合体の溶液238.1質量部(固形分として100質量部)に対して、イソシアネート化合物(C)として、タケネート(登録商標)D−110N(キシリレンジイソシアネート(XDI)とトリメチロール プロパンとのアダクト体、三井化学株式会社製)を固形分換算で0.25質量部加え、更に混合物(B)として、ニカノールL(水酸基価32mgKOH/g、数平均分子量400、フドー株式会社製、水酸基価及び数平均分子量はいずれもカタログ値である。)を固形分として10質量部加えて混合することで、粘着剤組成物を調製した。なお、ニカノールLは以下に示す化合物の混合物である。
実施例2〜13では、以下の表2に示す粘着剤組成物の組成としたこと以外は、実施例1と同様にして、粘着剤組成物を調製した。
比較例1〜14では、以下の表2に示す粘着剤組成物の組成としたこと以外は、実施例1と同様にして、粘着剤組成物を調製した。
比較例1及び2は、混合物(B)を含んでいなかった。
また、比較例3及び4では、(メタ)アクリル系重合体(A)に対して混合物(B)の含有量が、それぞれ7質量部未満、70質量部超えであった。
また、比較例5及び6では、(メタ)アクリル系重合体(A)に対してイソシアネート化合物(C)の含有量が、それぞれ0.1質量部未満、5質量部超えであった。
また、比較例7では、表1の製造例9に示されるように、(メタ)アクリル系重合体(A)の分子量が20万未満であった。
また、比較例8では、混合物(B)の替わりに水酸基及び芳香環を有する化合物、並びに水酸基を有さず芳香環を有する化合物を含み、かつ数平均分子量が500超えである化合物(水酸基価36mgKOH/g、ニカノールG、数平均分子量570、フドー株式会社製、水酸基価及び数平均分子量はいずれもカタログ値である。)を用いた。
また、比較例9及び10では、表1の製造例10に示されるように、(メタ)アクリル系重合体(A)の替わりに水酸基を有する単量体に由来する構成単位を含まないその他の(メタ)アクリル系重合体を用いた。
また、比較例11では、表1の製造例11に示されるように、(メタ)アクリル系重合体(A)の替わりに水酸基を有する単量体に由来する構成単位を全構成単位に対して15質量%未満であるその他の(メタ)アクリル系重合体を用いた。
また、比較例12では、表1の製造例12に示されるように、(メタ)アクリル系重合体(A)の替わりに水酸基を有する単量体に由来する構成単位を全構成単位に対して50質量%超えであるその他の(メタ)アクリル系重合体を用いた。
また、比較例13では、混合物(B)の替わりにロジン系タッキファイヤーであるパインクリスタルD−6011(荒川化学工業株式会社製、超淡色ロジン誘導体、水酸基価110mgKOH/g〜125mgKOH/g、軟化点84℃〜99℃)を用いた。
さらに、比較例14では、混合物(B)の替わりにテルペンフェノール系タッキファイヤーであるYSポリスターT80(ヤスハラケミカル株式会社製、水酸基価55mgKOH/g〜75mgKOH/g、軟化点75℃〜85℃)を用いた。
調製した粘着剤組成物を、シリコーン系剥離処理剤で易剥離処理された剥離フィルム(商品名:フィルムバイナ100E、藤森工業株式会社製)の剥離処理面に、乾燥後の粘着剤層の厚みが25μmとなるように塗布し、塗布層を形成した。その後、得られた塗布層を有する剥離フィルムを100℃、1分間の乾燥条件で乾燥し、剥離フィルム上に粘着剤層を形成した。粘着剤層が露出した面を別途用意した剥離フィルム(商品名:フィルムバイナ25E、藤森工業株式会社製)に貼り合わせ、無基材タイプの粘着シートを作製した。その後、温度23℃、50%RHの環境下で4日間養生して架橋反応を進行させ、架橋構造を含む粘着剤層を有する試験用サンプルを得た。
作製した試験用サンプルの一方の剥離フィルム(フィルムバイナ25E)を剥がし、粘着剤層が露出した面を、易接着処理されたPETフィルム(A−4100(東洋紡株式会社製)、厚み100μm)の易接着処理された面に貼り合わせた。この試験用サンプルを25mm×150mmにカット後、もう一方の剥離フィルム(フィルムバイナ100E)を剥がし、PP板(150mm幅のポリプロピレン板、商品名:PP−N−BN、株式会社パルテック製)表面に重さ2kgのゴムローラーを用いて粘着剤層がPP板に接するように圧着して粘着力評価用サンプルとした。
この粘着力評価用サンプルを23℃、50%RHの条件下で24時間放置した後、180゜剥離における粘着力(N/25mm)を剥離速度300mm/minで測定し、下記評価基準に従って評価した。
−評価基準−
A:8N/25mm以上であり非常に優れる。
B:4N/25mm以上8N/25mm未満であり実用上許容できる。
C:4N/25mm未満であり実用上許容できない。
作製した試験用サンプルの一方の剥離フィルム(フィルムバイナ25E)を剥がし、粘着剤層が露出した面を、易接着処理されたPETフィルム(A−4100(東洋紡株式会社製)、厚み100μm)の易接着処理された面に貼り合わせた。この試験用サンプルを25mm×150mmにカット後、もう一方の剥離フィルム(フィルムバイナ100E)を剥がし、ガラス板(光学ソーダガラス、サイズ:250mm×200mm、松浪硝子工業株式会社製)表面に重さ2kgのゴムローラーを用いて粘着剤層がガラス板に接するように圧着して粘着力評価用サンプルとした。
この粘着力評価用サンプルを23℃、50%RHの条件下で24時間放置した後、180゜剥離における粘着力(N/25mm)を剥離速度300mm/minで測定し、下記評価基準に従って評価した。
−評価基準−
A:15N/25mm以上であり非常に優れる。
B:4N/25mm以上15N/25mm未満であり実用上許容できる。
C:4N/25mm未満であり実用上許容できない。
粘着剤層の加工性は、JIS Z 0237(2009年)の保持力により評価(いわゆる、クリープ評価)した。具体的には、以下に記載する試験により評価した。
作製した試験用サンプルの一方の剥離フィルム(フィルムバイナ25E)を剥がし、粘着剤層が露出した面を、易接着処理されたPETフィルム(商品名:A−4100、厚さ:100μm、東洋紡株式会社製)の易接着処理された面に貼り合せた。このPETフィルムを貼り合わせた試験用サンプル(以下、「粘着シート」という。)を25mm×50mmのサイズに裁断した後、もう一方の剥離フィルム(フィルムバイナ100E)を剥がし、試験用サンプルの端から25mmまでがステンレス(以下、「SUS」ともいう。)板に接するように重ね、圧着して貼合し、加工性評価用サンプル(貼合面積:25mm×25mm)とした。
この加工性評価用サンプルを、23℃、50%RHの環境下において、SUS板が地面と法線方向、かつ、片面粘着シートの未貼合部分が下となるように保持し、片面粘着シートに1.0kgの荷重が加わるようにおもりをつるした。荷重を掛けてから、24時間後の片面粘着シートの移動距離を測定し、下記の評価基準に従って加工性を評価した。なお、片面粘着シートの移動距離が短いほど、粘着剤層の凝集力が高く、加工性(いわゆる、裁断加工性)が優れていることを示す。評価A又はBであれば、加工性に優れているといえる。
−評価基準−
A:移動距離が1mm未満である。
B:移動距離が1mm以上5mm未満である。
C:移動距離が5mm以上である。
作製した試験用サンプルの両面の剥離フィルムを剥がして得られる粘着剤層を用いて以下の手順(1)〜(4)により、ゲル分率を測定した。
(1) 精密天秤にて質量を正確に測定した250メッシュの金網(100mm×100mm)に粘着剤層を約0.25g貼付し、ゲル分が漏れないように包む。その後、精密天秤にて質量を正確に測定して試料を作製する。
(2)得られた試料を酢酸エチル80mlに3日間浸漬する。
(3)試料を取り出して少量の酢酸エチルにて洗浄し、120℃で24時間乾燥させる。その後、精密天秤にて質量を正確に測定する。
(4)下式によりゲル分率を計算する。
ゲル分率(質量%)=[(Z−X)/(Y−X)]×100
但し、Xは金網の質量(g)、Yは粘着剤層を貼付した金網の浸漬前の質量(g)、Zは粘着剤層を貼付した金網の浸漬、乾燥後の質量(g)である。
なお、表2中の粘着剤組成物の組成は、質量部である。
ニカノールH(水酸基価33mgKOH/g、数平均分子量480、フドー株式会社製、水酸基価及び数平均分子量はいずれもカタログ値である。)
コロネート(登録商標)L(トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとのアダクト体(固形分100質量%、東ソー株式会社製)
実施例1〜13では、表2に示すように、対PP粘着力、対ガラス粘着力及び加工性の評価がそれぞれB以上であった。
一方、比較例1〜3、6、8、9、12、13及び14では、表2に示すように、対PP粘着力の評価がCであった。
また、比較例6及び11では、表2に示すように、対ガラス粘着力の評価がCであった。
更に、比較例4、5、7、9及び10では、表2に示すように、加工性の評価がCであった。
Claims (8)
- 水酸基を有する単量体に由来する構成単位を全構成単位に対して15質量%〜50質量%有し、かつ重量平均分子量が20万〜200万である(メタ)アクリル系重合体(A)100質量部と、
フェノール性水酸基を有さず、かつ水酸基(フェノール性水酸基を除く)及び芳香環を有する化合物、並びに水酸基を有さず芳香環を有する化合物を含み、かつ数平均分子量が250〜500である混合物(B)7質量部〜70質量部と、
イソシアネート化合物(C)0.1質量部〜5質量部と、
を含む、粘着剤組成物。 - テルペンフェノール系化合物を含まない請求項1に記載の粘着剤組成物。
- 前記混合物(B)の水酸基価は、20mgKOH/g〜40mgKOH/gである、請求項1又は請求項2に記載の粘着剤組成物。
- 前記イソシアネート化合物(C)は、キシリレンジイソシアネートとポリオールとのアダクト体である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の粘着剤組成物。
- 前記水酸基を有する単量体は、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート及び4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1つである、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の粘着剤組成物。
- ガラスとポリオレフィンとの貼り合わせに用いる、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の粘着剤組成物。
- 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の粘着剤組成物から形成された粘着剤層を有する、粘着シート。
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