JP6962411B2 - アクリル系粘着剤組成物、およびそれを用いてなる粘着剤、粘着シート、ならびに粘着剤層付偏光板 - Google Patents
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Description
近年ディスプレイやウインドウフィルム、マスキングフィルムなど透明性が求められる用途において、透明なプラスチックフィルムにアクリル系粘着剤が設けられた粘着シートが使用されている。このようなプラスチックフィルム基材にアクリル系粘着剤を設けてなる粘着シートは、通常の環境下では問題なく使用できるものの、高温高湿度条件下において基材やアクリル系粘着剤が加水分解してしまい、フィルムの劣化や粘着剤の変質が発生してしまうという問題があった。
一方で、水酸基を有するアクリル系樹脂を用いた場合には、特許文献1に記載されたように、アクリル系粘着剤に長鎖アルキルアミンを含有させても、十分なポットライフが得られないという問題があった。
なお、本発明において(メタ)アクリルとはアクリルあるいはメタクリルを、(メタ)アクリロイルとはアクリロイルあるいはメタクリロイルを、(メタ)アクリレートとはアクリレートあるいはメタクリレートをそれぞれ意味するものである。また、アクリル系樹脂とは、少なくとも1種の(メタ)アクリレート系モノマーを含む重合成分を重合して得られる樹脂である。
また粘着剤とは25℃以下(室温)でタックを有し、手で押しつける程度の軽い圧力で被着体と接着するものである。
本発明で用いられる水酸基含有アクリル系樹脂(A)は、水酸基含有モノマーを必須成分とし、必要に応じて、アルキル(メタ)アクリレート系モノマー、水酸基含有モノマー以外の極性基含有モノマー、その他の重合性モノマーを重合成分として適宜含有する重合成分を重合して得られるものである。
2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−クロロ2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の2級水酸基含有(メタ)アクリレートモノマー;
2,2−ジメチル2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の3級水酸基含有(メタ)アクリレートモノマーが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
かかる含有割合が少なすぎると、耐湿熱白化性が低下する傾向があり、多すぎると粘着剤とした際の保存安定性が低下したり、リワーク性が低下したり、ポットライフが短くなったりする傾向がある。
かかる含有割合が多すぎると、アルキル鎖が加水分解された時のアクリル系樹脂の変化が大きくなり、粘着剤の変質が起こりやすくなる傾向がある。なお、少なすぎると、粘着物性のバランスを取りにくくなる傾向がある。
かかる含有割合が多すぎると、3級アミン化合物(B)との相互作用が大きくなり保存安定性が低下したり、金属や金属酸化物に貼り合わせた際に腐食しやすくなる傾向がある。なお、含有割合が少ないと、耐久性が低下したり、エージング時間が長くなったりするする傾向がある。
アミノ基含有モノマーとしては、例えば、アミノメチル(メタ)アクリレート、アミノエチル(メタ)アクリレート等の1級アミノ基含有(メタ)アクリレートモノマー;t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の2級アミノ基含有(メタ)アクリレートモノマー;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の3級アミノ基含有(メタ)アクリレートモノマー等が挙げられる。
また、アミド基含有モノマーとしては、(メタ)アクリルアミド;メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、プロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、イソプロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、n−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のアルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド系モノマー;ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド等のジアルキル(メタ)アクリルアミド系モノマー;等が挙げられる。
その他の窒素含有モノマーとしては、アクリロイルモルホリン、ビニルイミダゾール等の環状構造を有する窒素含有モノマーが挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
これらの有機溶媒の中でも、重合反応のしやすさや連鎖移動の効果や粘着剤塗工時の乾燥のしやすさ、安全上から、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、トルエン、メチルイソブチルケトンが好ましく、特に好ましくは、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトンである。
Tg:共重合体のガラス転移温度(K)
Tga:モノマーAのホモポリマーのガラス転移温度(K) Wa:モノマーAの重量分率
Tgb:モノマーBのホモポリマーのガラス転移温度(K) Wb:モノマーBの重量分率
Tgn:モノマーNのホモポリマーのガラス転移温度(K) Wn:モノマーNの重量分率
(Wa+Wb+・・・+Wn=1)
即ち、アクリル系樹脂を構成するそれぞれのモノマーのホモポリマーとした際のガラス転移温度および重量分率をFoxの式に当てはめて算出した値である。
なお、アクリル系樹脂を構成するモノマーのホモポリマーとした際のガラス転移温度は、通常、示差走査熱量計(DSC)により測定されるものであり、JIS K7121−1987や、JIS K 6240に準拠した方法で測定することができる。
本発明で用いられる3級アミン化合物(B)は、3つの置換基の少なくとも一つが芳香環構造、脂環構造、分岐アルキル構造の少なくとも一種を有する置換基である3級アミン化合物である。
かかる構造を有する化合物を用いることにより、置換基の立体障害が大きくなり、3級アミン化合物がアクリル樹脂の水酸基やイソシアネート系架橋剤及びエポキシ系架橋剤に接近することができず、より優れたなポットライフを有し、かつ基材フィルムの加水分解や粘着剤の変質も抑制することができるという本発明特有の効果が得られるものである。
かかる分子量が低すぎると乾燥時に揮発して加水分解抑制効果や粘着剤の変質抑制効果が低くなったり、粘着剤として被着体に貼り合わせて使用した際に耐久性が低下する傾向があり、分子量が高すぎると相溶性が低下したり、粘着剤層の表面にブリードしたりして耐久性が低下する傾向がある。
これらの中でもポットライフ及びアクリル系樹脂との相溶性に優れる点でトリ(2−エチルヘキシル)アミン(分子量354、融点:25℃で液状)が特に好ましい。
本発明においては、架橋剤(C)としてイソアネート系架橋剤及びエポキシ系架橋剤の少なくとも一種を含有する。
なかでも、基材との密着性を向上させる点やアクリル系樹脂との反応性の点でイソシアネート系架橋剤が好ましく、特にはポットライフや、アクリル系樹脂との相溶性、耐久性のバランスに優れる点からトリレンジイソシアネート系架橋剤が好ましく、更には2,4−トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンとのアダクト体が好ましい。
本発明においては、粘着剤組成物に更に、帯電防止剤としてイオン性化合物(D)を含有しており、このことは帯電防止性能が要求される用途において好ましい。
本発明で用いられるイオン性化合物(D)としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等の金属カチオンとアニオンからなる金属塩や、イミダゾリウム塩、アンモニウム塩、ピリジニウム塩、ピロリジニウム塩、ピペリジニウム塩等の有機カチオンとアニオンからなる有機塩が好ましい。
本発明の粘着剤組成物には、金属やガラス等の被着体に使用した際に湿熱環境下での粘着力の低下を抑制できる点でシランカップリング剤(E)を含有することが好ましい。
上記反応性官能基としては、例えばエポキシ基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、イソシアネート基が挙げられ、これらの中でも、耐久性とリワーク性のバランスの点からメルカプト基、エポキシ基が好ましい。
装置:ゲル浸透クロマトグラフィー
検出器:示差屈折率検出器RI(東ソー社製 RI−8020型、感度32)
カラム:東ソー社製 TSKguardcolumn HHR−H(1本)(φ6mm×4cm)、(TSKgelGMHHR−N(2本)(φ7.8mm×30cm)、充填剤材質:スチレン−ジビニルベンゼン共重合体
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
カラム温度:23℃流速:1.0mL/min
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のシラン化合物であるモノマー型のエポキシ基含有シランカップリング剤や、上記シラン化合物の一部が加水分解縮重合したり、上記シラン化合物とメチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン等のアルキル基含有シラン化合物が共縮合したシラン化合物であるオリゴマー型エポキシ基含有シランカップリング剤;
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等のシラン化合物であるモノマー型のメルカプト基含有シランカップリング剤や、上記シラン化合物の一部が加水分解縮重合したり、上記シラン化合物とメチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン等のアルキル基含有シラン化合物が共縮合したシラン化合物であるオリゴマー型メルカプト基含有シランカップリング剤;
3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤;
N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤;
3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネート基含有シランカップリング剤;
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基含有シランカップリング剤;などが挙げられる。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の粘着剤組成物は、架橋剤(C)で架橋させることにより粘着剤とすることができ、更に、かかる粘着剤からなる粘着剤層を基材フィルム等に積層形成することにより、粘着シートを得ることができる。
上記粘着シートには、粘着剤層の基材フィルムとは逆の面に、さらに離型フィルムを設けることが好ましい。
〔1〕基材フィルム上に、粘着剤組成物を塗布、乾燥した後、離型シートを貼合し、常温または加温状態でのエージングの少なくとも一方による処理を行なう方法、
〔2〕離型シート上に、粘着剤組成物を塗布、乾燥した後、基材フィルムを貼合し、常温または加温状態でのエージングの少なくとも一方による処理を行なう方法等がある。
これらの中でも、〔2〕の方法で、常温状態でエージングする方法が、熱により基材フィルムを痛めない点、基材フィルムと粘着剤層との密着性に優れる点で好ましい。
かかる粘着剤層が薄すぎると、厚み精度が低下したり粘着力が低くなる傾向があり、厚すぎると粘着シートをロール状にした際に端からはみ出したりする傾向がある。
タックはJIS Z0237(2009年)に規定された傾斜角30°の時のボールタックにより測定される。ボールタックは1以上が好ましく3以上がより好ましい。かかるボールタックが低すぎると、粘着シートを被着体に貼り合わせる際に密着しにくくなる傾向にある。
本発明の粘着剤層付偏光板は、例えば、本発明の粘着シートの粘着剤層を偏光板に転写積層することにより製造することができる。
また、下記実施例中におけるアクリル系樹脂(A)の重量平均分子量、分散度は、前述の方法に従って測定した。
アクリル系樹脂(A)のガラス転移温度については前述のFoxの式を用いて算出し、アクリル系樹脂(A)を構成するモノマーのホモポリマーとした際のガラス転移温度は通常DSCにより測定されてなる文献値およびカタログ記載値を用いた。
〔アクリル系樹脂(A−1)の製造〕
還流冷却器、撹拌器、窒素ガスの吹き込み口及び温度計を備えた4ツ口丸底フラスコにノルマルブチルアクリレート(a1)70.3部、2−ヒドロキシエチルアクリレート(a2)8部、アクリル酸(a3)0.7部、ベンジルアクリレート(a5)21部、酢酸エチル54.9部アセトン42部、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.013部を仕込み、アゾビスイソブチロニトリル酢酸溶液を滴下しながら還流温度で3.25時間反応後、酢酸エチルにて希釈してアクリル系樹脂(A−1)(重量平均分子量159万、分散度4.5)溶液(固形分21.3%、粘度7,400mPa・s/25℃)を得た。
3級アミン化合物(B)として以下のものを用意した。
〔置換基が全て分岐アルキル基である3級アミン化合物〕
(B−1)トリス(2−エチルヘキシル)アミン(和光純薬社製、分子量354、25℃で液状)
〔特定構造を有しない3級アミン化合物〕
(B’−1)トリ−n−オクチルアミン(和光純薬社製、分子量354、融点−34.6℃(和光純薬SDS参考値))
(B’−2)トリ−n−ドデシルアミン(東京化成工業社製、分子量522、融点16℃(東京化成工業社SDS参考値))
架橋剤として以下のものを用意した。
(C−1):トリレンジイソシアネートトリメチロールプロパンのアダクト体(東ソー株式会社製「コロネートL55E」)〔イソシアネート系架橋剤〕
帯電防止剤として以下のイオン性化合物(D)を用意した。
(D−1):4級アンモニウムカチオンとN,N−ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオンの塩(第一工業製薬社製「MP−446」)、融点37℃)
(D−2):トリブチルメチルアンモニウム、N,N−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(スリーエム社製「FC−4400」、分子量482、融点27.5℃)
シランカップリング剤として、以下のものを用意した。
(E−1):X−41−1059A:X−24−9590=1:2配合物
X−41−1059A(信越化学社製、エポキシ系オリゴマー型シランカップリング剤)
X−24−9590(信越化学社製、エポキシ系オリゴマー型シランカップリング剤)
上記のようにして調製、準備した各配合成分を下記表1の通りに配合し、これを酢酸エチルにて固形分濃度を15%に調液し、粘着剤組成物を得た。
上記で得られた粘着剤組成物について、配合直後および、配合後20時間、配合後30時間後の粘度をB形粘度計にて測定し、液の状態を目視で確認した。
また、配合30時間後の粘着剤組成物について、塗工性を評価し、下記の基準でポットライフを評価した。結果を表2に示す。
(評価基準)
○・・・スジなく塗工できた。
△・・・塗工することはできたが、塗工スジが多く見られた。
×・・・塗工できなかった。
得られた粘着剤組成物を38μmポリエステル系離型シート(東レ社製 セラピールWZ)に乾燥後の厚みが25μmとなるように塗布し、100℃で3分間乾燥したのち、ポリエステルフィルム(PET)とトリアセチルセルロース(TAC)フィルムをそれぞれ積層した偏光板の一方のTACフィルム表面に、離型シートと反対側の粘着剤層面を貼り合わせ、23℃×50%RH環境下で7日間養生し、粘着剤層付偏光板を得た(層構成;離型シート/粘着剤層/TACフィルム/偏光子/PETフィルム)。
得られた粘着剤層付偏光板を用いて、下記の通り、粘着剤の変質抑制性能について評価した。結果を表2に示す。
上記粘着剤層付偏光板を16cm×9.5cmにカットし、離型シートを剥離して粘着剤層面を無アルカリガラス(コーニング社製「イーグルXG」:厚み0.7mm)に押しつけ2kgローラーにて2往復して貼り合わせたのち、オートクレーブ処理(0.5Mpa×50℃×20分間)を行い、粘着剤変質抑制性能の試験用サンプルを作製した。得られた試験用サンプルを、80℃×90%RH環境下に放置して、粘着剤層に変質が発生するまでの時間を測定することにより変質抑制性能について評価した。
(評価基準)
○・・・360時間経過時点で粘着剤が変質していなかった。
×・・・360時間経過時点で粘着剤が変質していた。
これに対して、いずれも直鎖アルキル基で置換された、特定構造を有しない3級アミン化合物を用いた比較例1〜3は、置換基の炭素数が比較的長いものであっても立体障害が小さく、十分なポットライフを有さないものであることがわかる。
Claims (9)
- 水酸基含有アクリル系樹脂(A)、3級アミン化合物(B)、架橋剤(C)およびイオン性化合物(D)を含有する粘着剤組成物であって、
3級アミン化合物(B)が、3つの置換基の少なくとも一つが芳香環構造、脂環構造、分岐アルキル構造の少なくとも一種を有する置換基である3級アミン化合物であり、
架橋剤(C)がイソシアネート系架橋剤及びエポキシ系架橋剤の少なくとも1種であり、
イオン性化合物(D)の含有量がアクリル系樹脂(A)100重量部に対して2〜10重量部であり、イオン性化合物(D)が窒素含有カチオンからなるイオン性化合物であることを特徴とするアクリル系粘着剤組成物。 - 3級アミン化合物(B)が、3つの置換基の少なくとも一つが分岐アルキル基であることを特徴とする請求項1記載のアクリル系粘着剤組成物。
- アクリル系樹脂(A)が、水酸基含有モノマーを0.1〜50重量%含有する共重合成分を共重合してなるアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項1または2記載のアクリル系粘着剤組成物。
- アクリル系樹脂(A)が、芳香環含有モノマーを1〜50重量%含有する共重合成分を共重合してなるアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のアクリル系粘着剤組成物。
- アクリル系樹脂(A)が、アルキル(メタ)アクリレートモノマーの含有割合が90重量%以下である共重合成分を共重合してなるアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項1〜4いずれか記載のアクリル系粘着剤組成物。
- 3級アミン化合物(B)の含有量が、アクリル系樹脂(A)100重量部に対して0.01〜10重量部であることを特徴とする請求項1〜5いずれか記載のアクリル系粘着剤組成物。
- 請求項1〜6いずれか記載のアクリル系粘着剤組成物が、架橋剤(C)により架橋されてなることを特徴とする粘着剤。
- 請求項7記載の粘着剤を用いてなることを特徴とする粘着シート。
- 請求項7記載の粘着剤を用いてなることを特徴とする粘着剤層付偏光板。
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