JP6930861B2

JP6930861B2 - 粘着積層体

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Publication number: JP6930861B2
Application number: JP2017109797A
Authority: JP
Inventors: 好直山崎; 愛三櫻井; 秀紀永松
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2037-06-02
Also published as: JP2018203856A

Description

本発明は粘着積層体に関する。

農業用途において、野菜、果物などを段ボール箱に梱包する目的でボックスシーリングテープが広く使用されている。ボックスシーリングテープは基材と感圧接着層とを備えており、感圧接着層はホットメルト型粘着剤組成物を用いて形成される。

特許文献１（特開平１１−１０６７２９号公報）には「ポリスチレン系熱可塑性エラストマー及び粘着付与樹脂を含有するホットメルト型粘着剤組成物において、粘着特性改質剤として、粘度平均分子量が５０００〜９０００の液状エチレン・プロピレン共重合体及び液状エチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種の液状ポリマーを含有することを特徴とするホットメルト型粘着剤組成物」が記載されている。

特開平１１−１０６７２９号公報

ボックスシーリングテープは、様々な種類の段ボール箱に対して、広い温度範囲、例えば０℃〜５０℃で容易に接着しかつ十分な保持力で梱包状態を維持することが要求される。野菜、果物などの梱包に使用される段ボール箱は、ワックスなどの撥水処理表面を有する場合があり、そのような表面へのボックスシーリングテープの接着は比較的困難である。また、そのような内容物から経時で発生する水分により接着力が低下するおそれもある。一般に、低温におけるタック（初期粘着性）と高温における保持力は両立させることが難しい。低温タックは粘着付与剤の増量、軟化剤例えばプロセス油の添加などにより向上させることができるが、それにより感圧接着層の凝集力が低下して高温保持力が低下する。

本開示は、上記のようなボックスシーリングテープも含め、様々な用途に使用することができる、低温タックと高温保持力とを両立することができる粘着積層体を提供する。

本開示の一実施態様によれば、基材と、前記基材上に配置された感圧接着層とを含む粘着積層体であって、前記感圧接着層が、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、軟化点が７０℃以上の第１粘着付与剤、及び軟化点が５０℃以下の第２粘着付与剤を含み、前記感圧接着層が、前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体を前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、前記第１粘着付与剤及び前記第２粘着付与剤の合計１００質量部に対して５３質量部以上の量で含み、かつ前記第２粘着付与剤を前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体１００質量部に対して０．５質量部以上１６質量部以下の量で含む、粘着積層体が提供される。

本開示の粘着積層体は低温タックと高温保持力とを両立して備えており、例えば農業用途等に使用されるボックスシーリングテープ、屋内外の装飾用途に使用される装飾シートなどに好適である。

なお、上述の記載は、本発明の全ての実施形態及び本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。

以下、本発明の代表的な実施形態を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。

本開示で言及する特性値（具体的にはボールタック、ローリングホイールタック、剥離力及び保持力）は、それぞれ、本開示の実施例に記載された方法又はこれらと同等であることが当業者に理解される方法で測定される値である。

本開示の一実施態様の粘着積層体は、基材と、基材上に配置された感圧接着層とを含む。感圧接着層は、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、軟化点が７０℃以上の第１粘着付与剤、及び軟化点が５０℃以下の第２粘着付与剤を含む。スチレン−イソプレン−スチレン共重合体は、感圧接着層に、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、第１粘着付与剤及び第２粘着付与剤の合計１００質量部に対して５３質量部以上の量で含まれる。第２粘着付与剤は感圧接着層にスチレン−イソプレン−スチレン共重合体１００質量部に対して０．５質量部以上１６質量部以下の量で含まれる。なお、本開示における軟化点は、ＪＩＳＫ２２０７（２００６年版）環球式での測定に準拠する。

基材は、用途に応じて様々な材料及び物品であってよく、例えば紙、ポリマーフィルム、金属板、織布、不織布、フォーム、装飾シート、化粧板、壁紙、床材などが挙げられる。基材が複数の層から構成される積層体であってもよい。基材がある物品の一部、例えば装飾シートの一部であってもよい。基材は、感圧接着層との結合面にプライマー処理、コロナ処理、フレーム処理などの表面処理を有してもよい。

例えば、粘着積層体がテープである実施態様では、基材としてテープの支持体として用いることのできる従来公知の材料を含むものを使用することができ、例えばクラフト紙、クレープ紙、和紙などの紙、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリマーを含有するフィルム、ラミネート紙、織布、不織布、ポリマーフォームなどが挙げられる。ポリマーフィルムは１軸又は２軸延伸されていてもよい。ボックスシーリングテープ用途では、強度、耐候性などの点で、２軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）フィルムが有利に使用される。

基材の寸法は粘着積層体の形態及び用途に応じて種々設定することができる。例えば粘着積層体がテープである実施態様では、基材の幅は一般に約９ｍｍ以上、約１５ｍｍ以上又は約３０ｍｍ以上、約１５０ｍｍ以下、約１００ｍｍ以下又は約７０ｍｍ以下とすることができ、基材の厚さは一般に約１０μｍ以上、約２５μｍ以上又は約４０μｍ以上、約５００μｍ以下、約２００μｍ以下又は約１２５μｍ以下とすることができる。

基材は、感圧接着層の配置された面の反対面（背面）に剥離処理を有してもよい。粘着積層体がテープである実施態様では、基材は背面に剥離処理を有することが一般的であり、これにより使用時のテープの引き出しを滑らかにすることができる。剥離処理として、シリコーン系、長鎖アルキル系又はフッ素系の剥離処理剤を用いたコーティングが挙げられる。

基材が紙など吸収性を有する材料である場合、バリア層を基材に形成した後、バリア層の上に剥離処理を行ってもよい。バリア層に含まれる材料として、例えば、アクリル系樹脂、ポリエステル、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド、又は尿素ホルムアルデヒド樹脂などのエラストマー、ポリアミド（例えばナイロン）、ポリオレフィン（例えばポリプロピレン、ポリエチレン）、ポリスチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセテート、エチレン−プロピレン共重合体、ポリメチルメタクリレート、熱可塑性ゴムブロック共重合体などの熱可塑性樹脂、並びにこれらの配合物及び混合物が挙げられる。

感圧接着層は粘着性ポリマーとしてスチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）共重合体を含む。スチレン−イソプレン−スチレン共重合体はハードセグメントとソフトセグメントを有するブロック共重合体であり、タック、凝集性、塗工性（例えば積層体を製造する際に厚み等をほぼ均一にして塗工できること）、加工性などに優れている。

スチレン−イソプレン−スチレン共重合体は、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、第１粘着付与剤、及び第２粘着付与剤の合計１００質量部に対して、感圧接着層に５３質量部以上の量で含まれる。いくつかの実施態様では、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体は、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、第１粘着付与剤、及び第２粘着付与剤の合計１００質量部に対して、感圧接着層に約５５質量部以上又は約５８質量部以上、約７０質量部以下又は約６５質量部以下の量で含まれる。スチレン−イソプレン−スチレン共重合体の量が上記範囲であることにより、低温タックと高温保持力のバランスに優れた接着特性を感圧接着層に付与することができる。

スチレン−イソプレン−スチレン共重合体のスチレン量は、一般に約１０％以上、約１２％以上又は約１４％以上、約３０％以下、約２５％以下又は約２０％以下である。スチレン量が上記範囲のスチレン−イソプレン−スチレン共重合体は、高温保持力、タック、及び加工性のバランスに優れている。例えば、感圧接着層自身の凝集力と接着初期の濡れ広がり性をバランスよく保持することができる。また、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体原料をペレット形状のまま、ホッパー等の投入口に搬送することができる。

スチレン−イソプレン−スチレン共重合体のジブロック量は、一般に約５％以上、約８％以上又は約１０％以上、約５０％以下、約４５％以下又は約４０％以下である。ジブロック量が上記範囲のスチレン−イソプレン−スチレン共重合体は、高温保持力及びタックのバランスに優れている。例えば、感圧接着層自身の凝集力と接着初期の濡れ広がり性をバランスよく保持することができる。

スチレン−イソプレン−スチレン共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、一般に約３万以上、約５万以上又は約７万以上、約１００万以下、約５０万以下又は約３０万以下である。

スチレン−イソプレン−スチレン共重合体の３００％モジュラスは、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して測定したときに、一般に約０．３ＭＰａ以上、約０．５ＭＰａ以上又は約０．７ＭＰａ以上、約３．０ＭＰａ以下、約２．５ＭＰａ以下又は約２．０ＭＰａ以下である。３００％モジュラスが上記範囲のスチレン−イソプレン−スチレン共重合体は、高温保持力、タック、及び塗工性のバランスに優れている。

スチレン−イソプレン−スチレン共重合体として、例えばＱｕｉｎｔａｃ（商標）（日本ゼオン株式会社）、Ｋｒａｔｏｎ（商標）ＤＳＩＳポリマー（クレイトンポリマージャパン株式会社）などを使用することができる。

感圧接着層は、接着特性を損なわない範囲で、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体以外に、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系エラストマーを含んでもよく、例えば、感圧接着層中の全重合体の約２０質量％以下、約１５質量％以下、又は約１０質量％以下が、上記オレフィン系エラストマーであってもよい。一実施態様では、感圧接着層はスチレン−イソプレン−スチレン共重合体以外の粘着性ポリマーを含まない。

第１粘着付与剤として、軟化点が７０℃以上の様々な粘着付与剤を使用することができる。第１粘着付与剤として軟化点が７０℃以上の粘着付与剤を以下説明する軟化点が５０℃以下の第２粘着付与剤と組み合わせて使用することにより、低温タックを損なわずに高温保持力を維持することができる。そのような粘着付与剤として、例えば、脂肪族系石油樹脂、脂環系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、ロジン系樹脂、テルペン樹脂、スチレン系樹脂、フェノール系樹脂、クマロン−インデン樹脂、及びそれらの誘導体などを挙げることができる。第１粘着付与剤は単独で又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。スチレン−イソプレン−スチレン共重合体との相溶性が良好であることから、第１粘着付与剤として脂肪族系石油樹脂を用いることが有利である。

いくつかの実施態様では、第１粘着付与剤の軟化点は、約８０℃以上又は約９０℃以上、約１３０℃以下又は約１２０℃以下である。

第１粘着付与剤の量は、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体１００質量部に対して、一般に約３０質量部以上又は約５０質量部以上、約１５０質量部以下又は約１２０質量部以下である。第１粘着付与剤の量を上記範囲とすることにより、タック及び凝集力の両方をバランスよく得ることができる。

第２粘着付与剤として、軟化点が５０℃以下の様々な粘着付与剤を使用することができる。第２粘着付与剤は感圧接着層にスチレン−イソプレン−スチレン共重合体１００質量部に対して０．５質量部以上１６質量部以下の量で含まれる。感圧接着層が第２粘着付与剤を所定量含むことにより、高温保持力を損なわずに低温タックを感圧接着層に付与することができる。そのような粘着付与剤として、例えば、脂肪族系石油樹脂、脂環系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、ロジン系樹脂、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、スチレン系樹脂、フェノール系樹脂、クマロン−インデン樹脂、及びそれらの誘導体などを挙げることができる。第２粘着付与剤は単独で又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。いくつかの実施態様では、第２粘着付与剤は脂環構造を含む化合物であり、具体的には脂環系石油樹脂、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂などが挙げられる。第２粘着付与剤がテルペンフェノール樹脂であることが望ましい。この点、いかなる理論に拘束される訳ではないが、テルペンフェノール樹脂に含まれるフェノール性水酸基が感圧接着層の凝集力の維持に特に有利に寄与するものと考えられる。

いくつかの実施態様では、第２粘着付与剤の軟化点は、約１０℃以上又は約２０℃以上、約４０℃以下又は約３５℃以下である。

いくつかの実施態様では、第２粘着付与剤の量は、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体１００質量部に対して、約１質量部以上又は約１．５質量部以上、約１５質量部以下又は約１２質量部以下である。

一実施態様において、感圧接着層はプロセス油を含まない。プロセス油はホットメルト型粘着剤組成物の軟化剤として知られており、例えば、ナフテン系オイル、芳香族系オイル、パラフィン系オイルなどが挙げられる。感圧接着層がプロセス油を含まないことにより、高温保持力を高めることができる。

感圧接着層は、接着特性を損なわない限りにおいて、必要に応じて酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、充填剤などの添加剤を含んでもよい。

粘着積層体は、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、第１粘着付与剤、第２粘着付与剤、及び必要に応じて添加剤を含む粘着剤組成物を、ホットメルトコーターなどを用い基材上に塗工して、基材上に感圧接着層を形成することにより製造することができる。粘着積層体は、粘着剤組成物を、必要に応じて剥離処理を施したライナー上に塗工して感圧接着層を形成し、その後熱ラミネートなどにより基材上に感圧接着層を転写することによっても製造することができる。粘着剤組成物は、溶剤系、エマルジョンなどの水系、又は無溶剤系であってよい。

粘着剤組成物は、塗工性の点から、１９０℃での溶融粘度が、約１，０００ｍＰａ・ｓ以上又は約２，０００ｍＰａ・ｓ以上、約５００，０００ｍＰａ・ｓ以下又は約４００，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが有利である。

感圧接着層の厚さは、一般に約５μｍ以上、約１０μｍ以上又は約１５μｍ以上、約１００μｍ以下、約８０μｍ以下又は約５０μｍ以下である。感圧接着層の厚さを大きくすると低温タック及び高温保持力を高めることができるがコストの面で不利になる。いくつかの実施態様では、コストの観点から、所望の接着特性が得られる限り感圧接着層の厚さは小さくされ、例えば感圧接着層の厚さは約４０μｍ以下又は約３０μｍ以下である。

粘着積層体は、感圧接着層の上にライナーを備えてもよい。ライナーとして、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、酢酸セルロースなどのプラスチック材料、紙、及び前記プラスチック材料で被覆された紙などを挙げることができる。これらのライナーは、シリコーン、フッ素樹脂、長鎖アルキル樹脂などにより剥離処理した表面を有してもよい。

一実施態様では、粘着積層体の感圧接着層のボールタックが、ＪＩＳＺ０２３７（２０００年版）に準拠して５℃で測定したときに４以上、５以上又は６以上である。

一実施態様では、粘着積層体の感圧接着層の撥水処理表面に対する保持力が、ＪＩＳＺ０２３７（２０００年版）に準拠して４０℃、荷重１ｋｇで測定したときに約１００分以上、約５００分以上、又は約１０００分以上である。

粘着積層体はテープ（ロール状）の形態であってもよく、シートの形態であってもよい。

本開示の粘着積層体は、低温タック及び高温保持力を優れたバランスで備えている。本開示の粘着積層体は、例えば農業用途の撥水段ボール箱に適用されるボックスシーリングテープ、屋内外の広告、装飾などの目的に使用される装飾シートなどとして使用することができる。

以下の実施例において、本開示の実施形態をより具体的に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。

本実施例において使用した材料を表１に示す。

＜例１〜７及び比較例１〜５＞
表２に示す配合で各成分を含む粘着剤組成物を、押出ホットメルトコーティングを用いて厚さ４０μｍの２軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）フィルム上に塗工して、ＯＰＰフィルム上に厚さ４０μｍの感圧接着層を形成することにより、例１〜７及び比較例１〜５の粘着積層体を作製した。Ｍ１００／１０７６は、Ｑｕｉｎｔｏｎｅ（商標）Ｍ１００９８質量％とＩｒｇａｎｏｘ（商標）１０７６２質量％の混合物である。

＜例８及び比較例６＞
表３に示す配合で各成分を含む粘着剤組成物を、押出ホットメルトコーティングを用いて厚さ４０μｍの２軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）フィルム上に厚さが２４μｍ程度となるように塗工して、ＯＰＰフィルム上に感圧接着層を形成することにより、例８及び比較例６の粘着積層体を作製した。

＜比較例７＞
比較例７の粘着積層体として、カートンテープＮｏ．６４０−ＰＦ（天然ゴム系粘着剤、ニチバン株式会社）を使用した。

以下の手順で粘着積層体の特性を評価した。

＜剥離力＞
被着体はステンレススチール又は撥水段ボールである。ＪＩＳＺ０２３７（２０００年版）に準拠して、試験温度２３℃、相対湿度５０％で１８０度剥離を測定する。

＜ボールタック＞
ＪＩＳＺ０２３７（２０００年版）に準拠して斜面角度２０度、温度５±１℃、１０±１℃、又は２３±１℃でボールタックを測定する。

＜ローリングホイールタック試験＞
試験は５±１℃、１０±１℃、又は２３±１℃の室内で行う。サンプル及び試験機は室内で１０分以上放置した後用いる。サンプルの背面に両面テープを貼り付け、ローリングホイールタック試験機のサンプルを貼り付ける位置に両面テープを気泡が入らないように貼る。ローリングホイールをメチルエチルケトン（ＭＥＫ）で拭いた後、ヘキサンで拭き、試験機にセットする。ストッパーをゆっくりと上げてホイールを転がし、ホイールが停止した位置に印をつける。手でホイールを押さえながらゆっくりとホイールを動かし、ホイールとサンプルが最初に接触する位置に印をつける。印をつけた２点間の距離を測定する。距離が短いほどタックが大きいことを示す。

＜保持力＞
ＪＩＳＺ０２３７（２０００年版）に準拠して保持力を測定する。被着体はステンレススチール又は撥水段ボールである。テープ寸法は２５ｍｍ×２５ｍｍである。７００ｇのローラーを用いてサンプルを被着体に適用する。試験荷重は１ｋｇ又は２ｋｇである。試験温度は２３℃又は４０℃である。

評価結果を表２及び表３に示す。

本開示の粘着積層体は、例えば農業用途等に使用されるボックスシーリングテープ、屋内外の装飾用途に使用される装飾シートなどに好適である。本開示は以下の態様１〜６を包含する。
［態様１］
基材と、前記基材上に配置された感圧接着層とを含む粘着積層体であって、
前記感圧接着層が、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、軟化点が７０℃以上の第１粘着付与剤、及び軟化点が５０℃以下の第２粘着付与剤を含み、前記感圧接着層が、前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体を前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、前記第１粘着付与剤、及び前記第２粘着付与剤の合計１００質量部に対して５３質量部以上の量で含み、かつ前記第２粘着付与剤を前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体１００質量部に対して０．５質量部以上１６質量部以下の量で含む、粘着積層体。
［態様２］
前記第２粘着付与剤がテルペンフェノール樹脂である、態様１に記載の粘着積層体。
［態様３］
前記第１粘着付与剤が脂肪族系石油樹脂である、態様１又は２のいずれかに記載の粘着積層体。
［態様４］
前記感圧接着層がプロセス油を含まない、態様１〜３のいずれかに記載の粘着積層体。
［態様５］
前記粘着積層体がテープである、態様１〜４のいずれかに記載の粘着積層体。
［態様６］
前記粘着積層体がシートである、態様１〜４のいずれかに記載の粘着積層体。

Claims

基材と、前記基材上に配置された感圧接着層とを含む粘着積層体であって、
前記感圧接着層が、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、軟化点が７０℃以上の第１粘着付与剤、及び軟化点が５０℃以下の第２粘着付与剤を含み、前記感圧接着層が、前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体を前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、前記第１粘着付与剤、及び前記第２粘着付与剤の合計１００質量部に対して５３質量部以上の量で含み、かつ前記第２粘着付与剤を前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体１００質量部に対して０．５質量部以上１６質量部以下の量で含み、前記感圧接着層がプロセス油を含まない、粘着積層体。
前記第２粘着付与剤がテルペンフェノール樹脂である、請求項１に記載の粘着積層体。
基材と、前記基材上に配置された感圧接着層とを含む粘着積層体であって、
前記感圧接着層が、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、軟化点が７０℃以上の第１粘着付与剤、及び軟化点が５０℃以下の第２粘着付与剤を含み、前記感圧接着層が、前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体を前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、前記第１粘着付与剤、及び前記第２粘着付与剤の合計１００質量部に対して５３質量部以上の量で含み、かつ前記第２粘着付与剤を前記スチレン−イソプレン−スチレン共重合体１００質量部に対して０．５質量部以上１６質量部以下の量で含み、前記第２粘着付与剤がテルペンフェノール樹脂である、粘着積層体。
前記感圧接着層がプロセス油を含まない、請求項３に記載の粘着積層体。
前記第１粘着付与剤が脂肪族系石油樹脂である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の粘着積層体。
前記粘着積層体がテープである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の粘着積層体。