JP6978646B1 - 水性粘着剤および粘着シート - Google Patents

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Abstract

【課題】低温粘着力、初期タック性および耐染み込み性を兼ね備える水性粘着剤、並びに粘着シートを提供する。【解決手段】乳化剤の存在下で重合されてなる(メタ)アクリル系共重合体(A)、アルカリ金属化合物(B)および粘着付与樹脂(C)をそれぞれ特定量含み、(メタ)アクリル系共重合体(A)は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(a1)および特定量のカルボキシル基含有単量体(a2)に由来する構造単位を含み、アルカリ金属化合物(B)は、前記乳化剤に該当せず、且つ炭素数が8以上のアルキル基、炭素数が6以上の環状骨格およびアルキレンオキサイドを有さない化合物であり、単量体(a2)に由来する構造単位のカルボキシル基の少なくとも一部が、前記アルカリ金属の陽イオンによって分子間で擬似架橋を形成している水性粘着剤。【選択図】図1

Description

本発明は、(メタ)アクリル系共重合体を含有する水性粘着剤に関する。また、水性粘着剤により形成されてなる粘着剤層を有する粘着シートに関する。
粘着剤は、従来より有機溶剤を用いた溶剤型粘着剤が主流であり、自動車、家具、電子機器、広告材、建造物をはじめとする様々な用途に利用されている。しかし、昨今では、水を分散媒として用いる水性粘着剤が環境負荷低減の観点から求められ、溶剤タイプから水性タイプへの代替化がすすんでいる。
特許文献1には、アクリル系エマルション型共重合体、(B)架橋剤、および(C)アルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物を含むアクリル系エマルション型粘着剤組成物が開示されている。また、特許文献2には、D50平均粒子径が特定範囲にある2種類のアクリル系粒子(A)および(B)と、架橋剤(C)とを含む水性剥離型粘着剤が開示されている。また、特許文献3には、感圧接着性樹脂水性分散液の樹脂成分100重量部に対して、硫酸もしくは硝酸のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩から選ばれる少なくとも1種以上の塩を特定量加えてなる水性感圧接着剤組成物が開示されている。
特開2010−254961号公報 特開2015−105353号公報 特開平2−138380号公報
粘着シートは、通常、粘着剤から形成された粘着層、および紙やフィルムなどの基材層を含む積層体からなり、例えば加飾シート、マーキングフィルム、表示ラベルとして用いられる。粘着シートは、粘着力と凝集力に優れ、且つ優れた品質であることが求められる。しかしながら、水性粘着剤を用いて製造した粘着シートは、溶剤型粘着剤を用いて製造した粘着シートに比べて、これらの特性に劣っている。
更に、粘着層の成分が基材層に移行し、これに起因して基材層が劣化(例えば斑点状のシミ、変色(黒色化等))する現象(以下、耐染みこみ性ともいう)があり、その改善が求められている。この基材への耐染みこみ性は、(メタ)アクリル系共重合体の硬い成分を増加させることによりある程度改善できるが、(メタ)アクリル系共重合体に硬い成分を増加させると、初期タック性が低下する二律背反の現象があり、これらの特性を満足する粘着シートの開発が切望されている。また、水性粘着剤を用いた粘着シートの利用拡大のために、低温粘着力の向上が強く求められている。
なお、上記においては、基材への耐染みこみ性についての課題を述べたが、基材以外の粘着シートの層、或いは被着体に対しても同様の課題が生じ得る。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、低温粘着力、初期タック性および耐染み込み性を兼ね備える水性粘着剤、並びに粘着シートを提供することを目的とする。
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、以下の態様において、本発明の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
[1]: 乳化剤の存在下で重合されてなる(メタ)アクリル系共重合体、アルカリ金属化合物および粘着付与樹脂を含み、
前記(メタ)アクリル系共重合体は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体およびカルボキシル基含有単量体に由来する構造単位を含み、
前記カルボキシル基含有単量体は、単量体混合物100質量部に対して0.5〜5質量部用い、
前記アルカリ金属化合物は、前記乳化剤に該当せず、且つ炭素数が8以上のアルキル基、炭素数が6以上の環状骨格およびアルキレンオキサイドを有さない化合物であり、
前記アルカリ金属化合物のアルカリ金属は、前記(メタ)アクリル系共重合体中のカルボキシル基100molに対して10〜100mol含まれており、
前記粘着付与樹脂は、前記(メタ)アクリル系共重合体100質量部に対して1〜10質量部含まれ、
前記カルボキシル基含有単量体に由来する構造単位のカルボキシル基の少なくとも一部が、前記アルカリ金属化合物の陽イオンと分子間で擬似架橋を形成しており、
前記(メタ)アクリル系共重合体に対する共有結合性の架橋剤を含有せず、且つ2価以上の陽イオンを有する化合物を含有しない水性粘着剤。
[2]: 前記(メタ)アクリル系共重合体は、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体および前記カルボキシル基含有単量体を含む単量体混合物を、前記アルカリ金属化合物の存在下で重合してなる[1]に記載の水性粘着剤。
[3]: 前記(メタ)アクリル系共重合体は、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体および前記カルボキシル基含有単量体を含む単量体混合物を、前記粘着付与樹脂の存在下で重合してなる[1]又は[2]に記載の水性粘着剤。
[4]: 前記粘着付与樹脂は、テルペン樹脂を含む[1]〜[3]のいずれかに記載の水性粘着剤。
[5]: 前記アルカリ金属化合物は、アルカリ金属塩であり、アルカリ金属がナトリウムである[1]〜[4]のいずれかに記載の水性粘着剤。
[6]: 前記(メタ)アクリル系共重合体の平均粒子径D50が0.1〜0.6μmである[1]〜[5]のいずれかに記載の水性粘着剤。
[7]: 基材と、前記基材の少なくとも片面に積層された粘着剤層を有し、
前記粘着剤層は、[1]〜[6]のいずれかに記載の水性粘着剤を用いて形成されてなる粘着シート。
本発明によれば、低温粘着力、初期タック性および耐染み込み性を兼ね備える水性粘着剤、並びに粘着シートを提供できるという優れた効果を奏する。
アルカリ金属化合物(B)と(メタ)アクリル系共重合体(A)のカルボキシル基の擬似架橋の一例を示す模式的説明図。 アルカリ金属化合物(B)添加によるゲル分率の効果を説明するための図。
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。但し、本発明は、上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得る。また、本明細書で特定する数値「A〜B」は、数値Aと数値Aより大きい値および数値Bと数値Bより小さい値を満たす範囲をいう。なお、本明細書において特定する数値は、実施形態または実施例に開示した方法により求められる値である。また、本明細書におけるシートは、フィルム、テープと同義である。説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。本明細書中に出てくる各種成分は特に注釈しない限り、それぞれ独立に一種単独でも二種以上を併用してもよい。
本発明の水性粘着剤は、乳化剤の存在下で重合されてなる(メタ)アクリル系共重合体(A)、アルカリ金属化合物(B)および粘着付与樹脂(C)を含有する。そして、(メタ)アクリル系共重合体(A)は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(a1)およびカルボキシル基含有単量体(a2)に由来する構造単位を含む。カルボキシル基含有単量体(a2)は、(メタ)アクリル系共重合体(A)の単量体混合物100質量部に対して0.5〜5質量部用いる。なお、本明細書において単量体混合物には、後述する反応性乳化剤は含まない。
アルカリ金属化合物(B)は、前記乳化剤に該当せず、且つ炭素数が8以上のアルキル基、炭素数が6以上の環状骨格およびアルキレンオキサイドのいずれも有さない化合物である。アルカリ金属化合物(B)のアルカリ金属は、(メタ)アクリル系共重合体中のカルボキシル基100molに対して10〜100mol含まれる。粘着付与樹脂(C)は、(メタ)アクリル系共重合体(A)100質量部に対して1〜10質量部含まれる。
水性粘着剤には、(メタ)アクリル系共重合体(A)に対する共有結合性の架橋剤を含有せず、且つ2価以上の陽イオンを有する化合物を含有しない。そして、水性粘着剤において、カルボキシル基含有単量体(a2)に由来する構造単位のカルボキシル基の少なくとも一部が、アルカリ金属化合物(B)におけるアルカリ金属(b1)の陽イオンとの間で擬似架橋を形成している。図1に、本実施形態に係る水性粘着剤における擬似架橋の模式的説明図を示す。同図の例では、アルカリ金属化合物(B)としてクエン酸3ナトリウムを用いた例を示す。重合時または(メタ)アクリル系共重合体(A)を重合した後に添加剤としてアルカリ金属化合物(B)(図1の例ではクエン酸3ナトリウム)を添加すると、アルカリ金属(b1)の陽イオン(図1の例ではナトリウムイオン)が(メタ)アクリル系共重合体(A)中のカルボキシル基と同左図に模式的に示すように擬似架橋が形成される。
乳化剤とは、水性媒体と(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(a1)、カルボキシル基含有単量体(a2)を含んでなる単量体とのエマルションを形成させるために使用する界面活性剤であって、好ましくは重合反応に悪影響を与えない界面活性剤をいう。「乳化剤」は、通常乳化重合反応に用いられるものであれば、特に制限されず、アルカリ金属を含む化合物でもよい。
本発明の水性粘着剤によれば、上述した特定構造を有する(メタ)アクリル系共重合体(A)、前述した特定のアルカリ金属化合物(B)および粘着付与樹脂(C)をそれぞれ特定量用い、且つ共有結合性の架橋剤を含有せず、2価以上の陽イオンを有する化合物を含有しないことによって、低温粘着力、初期タック性および耐染み込み性を兼ね備える。
これらが実現できた理由は、特定のアクリル系共重合体(A)と粘着付与樹脂(C)を特定量用い、特定のアルカリ金属化合物(B)の含有量を特定範囲とし、更に、水性粘着剤に2価以上の陽イオンによる擬似架橋を形成する架橋剤、並びに共有結合性の架橋剤を配合させないことによって、擬似架橋による凝集力を高めて耐染みこみ性を高め、粘着剤層における保持力を高めることができたことによると考えている。アルカリ金属化合物(B)として、乳化剤に該当せず、且つ炭素数が8以上のアルキル基を含まず、炭素数が6以上の環状構造を含まず、更にアルキレンオキサイドを含まない化合物を特定量用いることにより、アクリル系共重合体(A)のカルボキシル基とのクラスター的なイオン同士の集合を促して擬似架橋を促進できると考えられる。また、このような擬似架橋により、粘着剤層の柔らかさを適切なものとし、初期タック性を良好なものとし、更に、低温粘着力を引き出すことができたと考えている。また、塗液安定性も優れたものとすることができる。このため、例えば−10℃の寒冷地での利用も好適である。
[(メタ)アクリル系共重合体(A)]
(メタ)アクリル系共重合体(A)は、乳化剤の存在下で重合されてなる樹脂であり、(メタ)アクリル単量体に由来する構造単位を主成分(70質量%以上)とする共重合体である。(メタ)アクリル系共重合体(A)は、(メタ)アクリル単量体以外のビニル系単量体に由来する構造単位を含有していてもよく、(メタ)アクリル単量体に由来する構造単位のみから構成されていてもよい。
ここで(メタ)アクリルとは、アクリルおよびメタクリルの少なくとも一方をいう。また、(メタ)アクリル単量体は、分子中に(メタ)アクリロイル基を有する単量体をいう。(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基、メタクロイル基またはこれら両者の混合物を意味する。更に、ビニル系単量体は、分子中に重合可能な炭素−炭素二重結合を有する単量体をいう。また、(メタ)アクリル単量体に由来する構造単位とは、(メタ)アクリル単量体のラジカル重合可能な炭素−炭素二重結合が重合して炭素−炭素単結合になった部分を有する構造単位をいい、ビニル単量体に由来する構造単位とは、ビニル単量体の重合可能な炭素−炭素二重結合が重合して炭素−炭素単結合になった部分を有する構造単位をいう。
(メタ)アクリル系共重合体(A)は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(a1)(以下、単に単量体(a1)ともいう)およびカルボキシル基含有単量体(a2)(以下、単に単量体(a2)ともいう)に由来する構造単位を少なくとも有する。(メタ)アクリル系共重合体(A)は、これらの単量体のみから構成されていてもよいし、単量体(a1)および単量体(a2)と共重合可能な他の単量体(a3)を含んでいてもよい。他の単量体(a3)としては、ビニル系単量体および(メタ)アクリル単量体が例示できる。カルボキシル基含有単量体(a2)は、アクリル単量体でも、ビニル系単量体でもよい。また、乳化剤として反応性乳化剤を用いる場合には、反応性乳化剤がエチレン性不飽和基を有するため、重合中に単量体(a1)および単量体(a2)と反応し、(メタ)アクリル系共重合体(A)中に、乳化剤が取り込まれる。なお、他の単量体(a3)に、反応性乳化剤は含まないものとする。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(a1)は、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル又はこれら両者の混合物である。アルキル基は直鎖状でも分岐鎖状でもよい。(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(a1)は、単量体混合物100質量部中に70〜99.5質量部とすることが好ましい。より好ましくは80〜99.5質量部であり、更に好ましくは90〜99.5質量部である。70〜99.5質量部とすることにより、粘着力と凝集力のバランスがより優れたものとなる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(a1)は、アルキル基の炭素数が1〜10の単量体を含むことが好ましく、1〜9であることがより好ましく、1〜8であることが更に好ましい。アルキル基の炭素数が1〜10の単量体(a1)を単量体混合物中に70質量部以上含有することが好ましく、80質量部以上であることがより好ましく、90質量部以上であることがより更に好ましい。炭素数が1〜10のアルキル基を有する単量体(a1)を用いることで、凝集力を適切なものとし、より優れた保持力を得ることができる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体(a1)の好適例として、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸n−ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル(メタ)アクリル酸n−ラウリル、(メタ)アクリル酸n−ステアリル等が例示できる。これら単量体の中でも(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、2−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレートおよびメタクリル酸メチルの併用が好ましい。メタクリル酸メチルを使用すると凝集力が向上し、2−エチルヘキシルアクリレートを使用すると低温性がより向上する。また、2−エチルヘキシルアクリレートとメタクリル酸メチルを併用することで、低温性と凝集力のバランスが取り易くなる。メタクリル酸メチルを使用する場合、単量体混合物100質量部中、1〜19質量部使用することが好ましく、3〜15質量部がより好ましい。
カルボキシル基含有単量体(a2)とは、(メタ)アクリロイル基などの重合可能な炭素−炭素二重結合およびカルボキシル基を有する化合物をいう。具体例としてアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、クロトン酸、シトラコン酸、β−カルボキシエチルアクリレート、フマル酸、無水フマル酸、などが挙げられる。これらの中では、アクリル酸が好ましい。
カルボキシル基含有単量体(a2)の使用量は、単量体混合物100質量部に対して、0.5〜5質量部とする。この範囲は0.5〜4質量部であることがより好ましく、0.5〜3質量部であることが更に好ましい。0.5〜5質量部とすることにより、重合安定性、初期タックおよび凝集力を向上できる。
その他の単量体(a3)のうちビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ベンジルメタクリレート、ビニルトルエン等の芳香族単量体;酢酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルピロリドン等の複素環式ビニル化合物、アクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有単量体;アクリロニトリル等のシアノ基含有単量体;ジアリルフタレート等の多官能ビニル単量体などが例示できる。
その他の単量体(a3)のうち(メタ)アクリル単量体としては、グリシジルメタクリレート等のグリシジル基含有単量体;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、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、および6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基含有単量体;アミノメチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有単量体が例示できる。
(メタ)アクリル系共重合体(A)のガラス転移温度(Tg)は、−70〜−30℃が好ましい。より好ましくは−65〜−40℃であり、更に好ましくは−60〜−45℃である。Tgが−70〜−30℃の(メタ)アクリル系共重合体(A)を用いることにより被着体に対するタック性をより向上でき、低温性をより向上させることができる。
(メタ)アクリル系共重合体のガラス転移温度(Tg)は、下記数式(1)で得られた計算値である。
数式(1)
1/Tg=[(W/Tg)+(W/Tg)+・・・(W/Tg)]/100
但し、W:単量体1の質量%、Tg:単量体1のみから形成され得るホモポリマーのガラス転移温度(K)、W:単量体2の質量%、Tg:単量体2のみから形成され得るホモポリマーのガラス転移温度(K)、W:単量体nの質量%、Tg:単量体nのみから形成され得るホモポリマーのガラス転移温度(K)。なお、W+W+・・・・+W=100である。また、Tgの計算には単量体のみを使用し、共重合可能であっても反応性乳化剤は含めない。
なお、本明細書においてホモポリマーのガラス転移温度は、『北岡協三著、「塗料用合成樹脂入門」、高分子刊行会、昭和49年5月25日発行』を参照した。
(メタ)アクリル系共重合体(A)のD50平均粒子径は特に限定されないが、0.1〜0.6μmであることが好適である。より好適には0.2〜0.5μmである。0.1〜0.6μmの範囲にあることでエマルションの粘度を適切にすることが容易になり、粘着剤の塗工性を向上できる。
なお、D50平均粒子径は、光散乱式粒子径測定装置「マイクロトラック9320HRA」(商品名);日機装(株)製〕等で測定できる。なお、測定は、水で希釈を行い、測定濃度は画面に表示される最適濃度ゲージ幅に入るように調整を行う。
[アルカリ金属化合物(B)]
アルカリ金属化合物(B)は、乳化剤に該当せず、炭素数が8以上のアルキル基、炭素数が6以上の環状骨格およびアルキレンオキサイドのいずれも有さない化合物である。(メタ)アクリル系共重合体(A)中のカルボキシル基の少なくとも一部と、アルカリ金属化合物(B)のアルカリ金属(b1)の陽イオン(b2)が分子間で擬似架橋を形成する。炭素数が8以上のアルキル基、炭素数が6以上の環状骨格およびアルキレンオキサイドのいずれも有さないアルカリ金属化合物(B)を用いることにより、(メタ)アクリル系共重合体(A)のカルボキシル基とクラスター的なイオン同士の集合を促進できるものと考えている。
アルカリ金属化合物(B)の分子量は特に限定されないが、(メタ)アクリル系共重合体(A)のカルボキシル基との擬似架橋を促進する観点からは炭素数が8以上の疎水基などの大きい疎水基を有していない、或いは疎水基自体を有しないことが好ましい。アルカリ金属化合物(B)の分子量は分子量が10〜700であることが好ましく、10〜400であることがより好ましい。
アルカリ金属化合物(B)のアルカリ金属(b1)は、(メタ)アクリル系共重合体(A)中のカルボキシル基100mol%に対して10〜100mol%含有させる。より好ましくは20〜100mol%であり、更に好ましくは30〜100mol%である。10〜100mol%含有させることにより、凝集力と初期タック性の相反する特性を両立できるという効果が得られる。
アルカリ金属化合物(B)は、アルカリ金属塩、アルカリ金属の水酸化物などが例示できる。アルカリ金属塩としては、オキシ酸のアルカリ金属塩、ポリリン酸のアルカリ金属塩、硫酸のアルカリ金属塩、硝酸のアルカリ金属塩、炭酸のアルカリ金属塩、酢酸のアルカリ金属塩が例示できる。アルカリ金属化合物(B)のアルカリ金属としては、Li、Na、Kが例示できる。これらの中でもナトリウムがより好適である。
アルカリ金属化合物(B)の好適な例として、アルカリ金属化合物(B)の水溶液中で、アルカリ性を示す化合物が挙げられる。アルカリ性を示すアルカリ金属化合物(B)として弱酸のアルカリ金属塩やアルカリ金属の水酸化物が例示できる。弱酸の塩を用いることによりアルカリ金属イオンまたは/およびアルカリ金属化合物(B)がポリマー粒子表面にとどまりやすくなり、粒子表面に存在しているカルボキシル基との疑似架橋を形成しやすいという効果が得られる。弱酸の塩の好適例としてオキシ酸のアルカリ金属塩がある。
アルカリ金属化合物(B)の弱酸の塩の具体例としては、クエン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウムが例示できる。また、アルカリ金属の水酸化物として水酸化ナトリウムが挙げられる。また、これらの化合物においてナトリウムをリチウム、カリウムに変更した化合物が例示できる。
[粘着付与樹脂(C)]
粘着付与樹脂(C)(固形分)は、(メタ)アクリル系共重合体(A)100質量部に対して1〜10質量部含む。1〜8質量部であることがより好ましく、1〜5質量部であることが更に好ましい。粘着付与樹脂(C)を1〜10質量部用い、更に上述した特定のアルカリ金属化合物(B)を特定量用いることによって、耐染みこみ性と初期タック性の両者を良好なものとすることができる。
粘着付与樹脂(C)は、主に天然樹脂と合成樹脂が好ましい。
前記天然樹脂は、例えばロジン樹脂(ロジン、ロジンエステル、ロジンフェノール、無色ロジン誘導体等)、テルペン樹脂(テルペン、芳香族変性テルペン、テルペンフェノール等)等が好ましい。
前記合成樹脂は、例えば石油樹脂(スチレン系、α−メチルスチレン系、脂肪族系等が挙げられる)、その他(フェノール樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂等が挙げられる)が好ましい。これらの中でもロジン樹脂、テルペン樹脂、石油系樹脂が好ましく、ロジン樹脂がより好ましい。ロジン樹脂を用いると、タック、再剥離性および粘着力の経時安定性をより高めることができる。また、粘着付与樹脂は、固形タイプをアクリル酸アルキルエステル単量体に溶解させて重合時に用いることが好ましい。これらのうちでも特にテルペン樹脂が好適である。
粘着付与樹脂(C)の軟化点は、80〜120℃であることが好ましい。より好ましくは80〜110℃であり、更に好ましくは85〜105℃である。軟化点が80〜120℃のテルペン樹脂と特定量のアルカリ金属化合物(B)を組み合わせることにより、低温性をより効果的に向上できる。
[水性粘着剤]
水性粘着剤には、必要に応じて、一般の水性粘着剤に使用される種々の添加剤、例えば消泡剤、湿潤剤、着色顔料、増粘剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防腐剤などを配合することができる。
水性粘着剤のゲル分率は、20〜60質量%が好ましく、30〜50質量%であることがより好ましい。ゲル分率が20〜60質量%の範囲にあることで凝集力と基材への投錨性をより高レベルで両立できる。ゲル分率は、(メタ)アクリル系共重合体の重合時もしくは重合後にアルカリ金属化合物(B)を添加することにより容易に調整できる。水性粘着剤に、共有結合性の架橋剤、2価以上の陽イオンを有する化合物を含有させずに、アルカリ金属化合物(B)を特定量用いることによって、図2に示すように、ゲル分率を容易に調整することができる。なお、図中のゲル分率は、ゲル分率の値の変化を説明するためのイメージ図であり、数値はこのグラフに限定されるものではない。
本明細書においてゲル分率(質量%)の測定方法は、次の通りである。即ち、水性粘着剤をポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに乾燥膜厚が約20μmとなるように塗工後、100℃で2分間乾燥させる。次に200メッシュ金網の質量を測定する(その質量をMとする)。粘着シートを5cm×5cmの大きさに切断し、200メッシュ金網に貼り合わせた試験片の質量を測定する(その質量をAとする)。なお200メッシュはJIS G-3555で規定されたメッシュである。
その試験片を50mlの酢酸エチル中に50℃で1日放置する。その後に取り出し、100℃にて20分間乾燥させた後、質量を測定する(その質量をTとする)。
続いて試験片からポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを取り出し、酢酸エチルを用い、粘着剤層を除去し、PETフィルムの質量を測定する(その質量をKとする)。得られた数値を下記数式(2)に代入してゲル分率を求める。
数式(2) (T−M−K)×100/(A−M−K)
[水性粘着剤の製造方法]
(メタ)アクリル系共重合体(A)は、乳化剤の存在下で乳化重合により重合されてなる。前記乳化重合は、乳化剤を用いる。乳化剤は、反応性乳化剤および非反応性乳化剤の少なくとも一方を使用できる。これらのうち、耐水性の観点から反応性乳化剤がより好適である。反応性乳化剤は、エチレン性不飽和基を有する乳化剤が例示できる。非反応性乳化剤は、エチレンオキサイド単位の繰り返し数(以下、EOユニット数という)が7〜50の乳化剤が好適である。反応性乳化剤と非反応性乳化剤を併用してもよい。
前記反応性乳化剤は、例えばビニルスルホン酸ソーダ、アクリル酸ポリオキシエチレン硫酸アンモニウム、メタクリル酸ポリオキシエチレンスルホン酸ソーダ、ポリオキシエチレンアルケニルフェニルスルホン酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルケニルフェニル硫酸ソーダ、ナトリウムアリルアルキルスルホサクシネート、メタクリル酸ポリオキシプロピレンスルホン酸ソーダ等のアニオン反応性乳化剤。ポリオキシエチレンアルケニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンメタクリロイルエーテル等のノニオン系反応性乳化剤が挙げられる。
前記非反応性乳化剤は、例えばドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル硫酸塩、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩等のアニオン乳化剤;
ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類;ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルなどのポリオキシ多環フェニルエーテル類;ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等のノニオン乳化剤;が挙げられる。
乳化剤は、単量体混合物100質量部に対し、0.1〜5質量部が使用することが好ましく、0.5〜3質量部がより好ましい。0.1〜5質量部の範囲にあると接着力および重合安定性を向上できる。
乳化重合に用いる重合開始剤は、水溶性重合開始剤が好ましい。この水溶性重合開始剤は、過酸化物が好ましい。過酸化物に還元剤を組み合わせてもよい。過酸化物は、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、ターシャリーブチルハイドロパーオキサド等が挙げられる。
水溶性重合開始剤の使用量は、単量体混合物100質量部に対して、0.1〜1質量部使用することが好ましく、0.2〜0.8質量部がより好ましい。0.1〜1質量部であることで乳化重合性を向上できる。
アクリル系共重合体(A)の乳化重合の際、分子量の調節のため、連鎖移動剤を使用できる。連鎖移動剤は、例えば、チオール基や水酸基を有する化合物が一般に知られている。チオール基を有する化合物としては、例えば、ラウリルメルカプタン、2−メルカプトエチルアルコール、ドデシルメルカプタン、メルカプトコハク酸等のメルカプタン類、メルカプトプロピオン酸n−ブチルやメルカプトプロピオン酸オクチル等のメルカプトプロピオン酸アルキル、メルカプトプロピオン酸メトキシブチル等のメルカプトプロピオン酸アルコキシアルキルが挙げられる。水酸基を有する化合物としてはメチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール類があげられる。これらの中でも粘着剤の臭気および凝集物をより低減する観点からイソプロピルアルコール等のアルコール類が好ましい。
乳化重合で使用する溶媒は、水が好ましく、本発明の効果が得られる範囲内であればアルコール等の親水性溶媒を併用できる。
アクリル系共重合体(A)は、塩基性化合物で中和することが好ましい。塩基性化合物としては、アンモニアや、アミン類として、モノエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルプロパノールアミン等が好ましい。
アルカリ金属化合物(B)は、アクリル系共重合体(A)の重合時に添加しても、重合後に配合してもよい。初期タックをより優れたものとする観点からはアクリル系共重合体(A)の重合時に添加する方が好ましい。
粘着付与樹脂(C)は、アクリル系共重合体(A)の重合時に添加しても、重合後に配合してもよい。低温性をより優れたものとする観点からはアクリル系共重合体(A)の重合時に添加する方が好ましい。
[粘着シート]
本実施形態の水性粘着剤は、基材(X)に塗工することで粘着剤層(Y)を形成し、基材(X)を備えた粘着シート(Z)として使用することが好ましい。また、剥離性シートに水性粘着剤を塗工し、基材(X)とラミネートしてもよい。粘着シート(Z)の基材(X)は、紙、プラスチックおよび合成紙等の一般的な素材を使用できる。粘着剤層(Y)は、基材(X)の少なくとも片面に積層される。また、基材(X)の主面の全面に積層する他、一部に積層してもよい。
本発明の粘着シートの製造方法は限定されないが、水性粘着剤を剥離性シートに塗工し、乾燥した後に、基材と貼り合わせることで製造できる。また、基材(X)に水性粘着シートを直接塗工し、乾燥後に剥離性シートと貼り合わせる方法により製造してもよい。
基材(X)の紙としては、上質紙、アート紙、グロス紙、コート紙、含浸紙および合成紙が例示できる。基材(X)のプラスチックとしては、ポリビニルアルコール、トリアセチルセルロース、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリシクロオレフィン、エチレン− 酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレート, ポリブチレンテレフタレート, ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ポリカーボネート、ポリノルボルネン、ポリアリレート、ポリアクリル、ポリフェニレンサルファイド、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシポリエチレン、ポリ塩化ビニルが例示できる。
前記剥離性シートは、シリコーン等で剥離処理された紙およびプラスチックフィルム等を使用できる。
粘着剤の塗工は、例えばコンマコーター、ブレードコーター、グラビアコーター等のロールコーター、スロットダイコーター、リップコーター、カーテンコーター等の公知の塗工装置を使用できる。また、粘着剤層の厚みは、0.1〜200μmが好ましい。
本発明の粘着シートは、更にアンカー層、印刷層、オーバーコート層等を備えることができる。
本発明の粘着シートは、配送の荷札ラベル、産業用、家庭用の伝票ラベル、建材用、家庭用のマスキングテープ、マーキングフィルムなどに広くに使用できる。
以下、実施例、比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例の みに限定されるものではない。なお、実施例において「部」は、「質量部」、「%」は、「質量%」を示す。また、特許請求の範囲の補正と整合させるために、実施例9〜12,16〜18をそれぞれ参考例9〜12,16〜18と読み替えるものとする。
<実施例1>
(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体として2−エチルヘキシルアクリレート28.5部、ブチルアクリレート65.0部、メタクリル酸メチル5.0部、カルボキシル基含有単量体としてアクリル酸1.5部に、連鎖移動剤として、OTG(チオグリコール酸2−エチルヘキシル)0.05部、粘着付与樹脂として「YSレジンPX−1000」(テルペン樹脂、ヤスハラケミカル社製)3.0部を添加し溶解した。更に脱イオン水33.5部に、アルカリ金属化合物としてクエン酸3ナトリウム塩1.5部(アクリル酸に対してアルカリ金属が50mol%)、アニオン系反応性乳化剤として「アクアロンKH−10」(ポリオキシエチレン−1−(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩 第一工業製薬社製)の20%水溶液5.0部を加えて攪拌し、pH=5の乳化物を得た。得られた乳化物を滴下ロートに入れた。
別途、撹拌機、冷却管、温度計および上記滴下ロートを取り付けた4つ口フラスコに、脱イオン水を19.6部、フラスコ内部を窒素ガスで置換し、撹拌しながら内温を70℃まで加熱した。その後、濃度3%過硫酸カリウム8.3を添加して、反応を開始した。内温を70℃に保持したまま、上記乳化物を240分かけて滴下した後に、更に撹拌しながら内温を70℃に保持したまま1時間反応を継続した。その後、濃度3%過硫酸カリウム0.6部を30分おきに2回添加し、更に1時間反応を継続した。その後、冷却し、不揮発分濃度60%、平均粒子径D50が0.3μmのアクリル系ポリマーのエマルションを得た。
次に、アクリル系ポリマーのエマルション100部に対し、中和剤として25%アンモニア水を0.5部、消泡剤として「アデカネートB−940」(ADEKA社製)を0.3部、防腐剤として「レバナックスBX−150」(昌栄化学社製)を0.02部、レベリング剤として「ペレックスOT−P」(花王社製)0.4部、更にウレタン型増粘剤として「アデカノールUH−541VF」(ADEKA社製)0.2部を加えて、水性粘着剤を得た。水性粘着剤の粘度は、BL型粘度計の3番/60回転で、1000mP・aであった。
(実施例2〜22、比較例1〜14)
表1〜表3に示す化合物・配合量に変更した以外は、実施例1と同様の方法により水性粘着剤を製造した。表1〜3中のアクリル系共重合体の欄に記載の化合物は、(メタ)アクリル系共重合体を重合する際に用いた化合物であり、添加剤の欄に記載の化合物は、(メタ)アクリル系共重合体を重合後、水性粘着剤を調製するときに配合した化合物である。また、アルカリ金属化合物、2価の陽イオンおよび架橋剤の含有量は、(メタ)アクリル系共重合体中のカルボキシル基100mol%に対するアルカリ金属のmol%を示す。一方、粘着付与樹脂は、合成時は(メタ)アクリル系共重合体100質量部に対する固形分(不揮発分)に換算した質量部であり、添加剤の欄はエマルションの質量部を示す。
表1〜3の略称は下記の通りである。
・EHA:2−エチルヘキシルアクリレート
・BA:アクリル酸ブチル
・MMA:メタクリル酸メチル
・AA:アクリル酸
・MAA:メタクリル酸
・PX−1000:「YSレジンPX−1000」(テルペン樹脂、軟化点100℃)
・TSR−903 (テルペン樹脂、軟化点160℃)
・S−100 (ロジン樹脂、軟化点100℃)
・D−160:「ペンセルD−160」(ロジン樹脂、軟化点160℃)
・FTR−6100(石油樹脂、軟化点100℃)
・反応性乳化剤:KH−10:「アクアロンKH−10」(アニオン系反応性乳化剤、ポリオキシエチレン−1−(アリルオキシメチル)アルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩 不揮発分100%、第一工業製薬社製)
・非反応性乳化剤:RA9612:「ニューコールRA9612」(アニオン系非反応性乳化剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルアンモニウム塩、不揮発分25%、日本乳化剤社製)
・T−1050:「ナノレット T−1050」(テルペン樹脂エマルション、不揮発分50%、軟化点100℃)
・TSR−5903 (テルペン樹脂エマルション、不揮発分50%、軟化点160℃)
・NS−100H (ロジン樹脂エマルション、不揮発分50%、軟化点100℃)
・E−788:「スーパーエステルE−788」(ロジン樹脂エマルション、不揮発分50%、軟化点160℃)
・Solution No.1:「Zinc Oxide Solution No.1 」(酸化亜鉛(架橋剤)、不揮発分25%、BASF社製)
・EX-313:「デナコールEX-313」(エポキシ化合物(架橋剤)、不揮発分100%、ナガセケムテックス社製)
なお、表1〜3中の乳化剤の含有量は不揮発分に換算した値である。
[粘着シートの作製(PETフィルム)]
各実施例および比較例で得られた水性粘着剤を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに乾燥膜厚が約20μmとなるように塗工後、100℃で2分間乾燥することで粘着剤層を形成した。次いで、この粘着剤層に、厚さ80μmの剥離性シート(グラシン紙)を貼り合わせ、温度23℃相対湿度50%の条件で24間熟成することで「剥離性シート/粘着剤層/PETフィルム」という構成の粘着シートをそれぞれ得た。得られた粘着シートを用いて、明細書中に記載のとおりゲル分率を測定した。各実施例および比較例の結果を表1〜3に示す。
[粘着シートの作製(アート紙)]
各実施例および比較例で得られた水性粘着剤を、厚さ65μmの剥離性シート(グラシン紙)上に、乾燥後の厚さが30μmになるようにアプリケーターで塗工を行い、100℃で2分間乾燥することで粘着剤層を形成した。次いで、この粘着剤層に、厚さ70μmの基材(アート紙)を貼り合せ、温度23℃ 相対湿度50%の条件で24間熟成することで「剥離性シート/粘着剤層/アート紙」という構成の粘着シートをそれぞれ得た。
[試験方法]
(1)−10℃粘着力
各実施例および比較例に係る粘着シートを23℃50%RH環境下にて長さ100mm×幅25mmの大きさにカットし、試料とした。次いで、−10℃の雰囲気下で24時間放置した後、試料から剥離性シートを剥がし、露出した粘着剤層を高密度ポリエチレン板(以下、PE板という)に貼付け、2kgロールを1往復して、−10℃の環境下で24時間直後の粘着力を測定した。なお、粘着力の測定は引張試験機を用いて、剥離速度:300mm/分、剥離角:90゜で行った。
−10℃粘着力の判定は、下記の基準で評価した。
++++ :粘着力5.0N/25mm以上、極めて良好。
+++ :粘着力4.0N/25mm以上、5.0N/25mm未満、良好。
++ :粘着力3.0N/25mm以上、4.0N/25mm未満、良好。
+ :粘着力2.0N/25mm以上、3.0N/25mm未満、実用可。
NG :粘着力2.0N/25mm未満、実用不可。
(2)初期タック
各実施例および比較例に係る粘着シートを23℃50%RH環境下にて長さ280mm×幅25mmの大きさにカットし、試料とした。試料は粘着面を外側にしてリング状にし、引張試験機の上部チャックにセットした。速度300mm/minで被着体のPE板に、リング状試料の上下間隙が60mm になるまで接触させた。間隙が60mmになってから15 秒後に速度300mm/min で引きはがし、最大粘着力を測定した。
初期タックの判定は、下記の基準で評価した。
++++ :粘着力8.0N/25mm以上。極めて良好。
+++ :粘着力7.0N/25mm以上、8.0N/25mm未満。良好。
++ :粘着力6.0N/25mm以上、7.0N/25mm未満。良好。
+ :粘着力4.0N/25mm以上、6.0N/25mm未満。実用可。
NG :粘着力4.0N/25mm未満。実用不可。
(3)保持力
各実施例および比較例に係る粘着シートを23℃50%RH環境下にて長さ100mm×幅25mmの大きさにカットし、試料とした。次いで、長さ25mm×幅25mmの面積の試料の剥離性シートを剥がし、露出した粘着剤層をSUSに貼付け、2kgロールで1往復して圧着した。貼着試料は測定環境の40℃−dry条件で1kgの荷重を掛け、20分放置後、20時間測定を行った。
保持力の判定は、下記の基準で評価した。
++++ :保持力20時間以上。極めて良好。
+++ :保持力10時間以上、20時間未満。良好。
++ :保持力5時間以上、10時間未満。良好。
+ :保持力1時間以上、5時間未満。実用可。
NG :保持力1時間未満。実用不可。
(4)耐染みこみ性
各実施例および比較例に係る粘着シートを長さ100mm×幅100mmの大きさにカットし、試料とした。ガラス板にはさみこみ、90g/cmの荷重をかけて、70℃−dryの環境下に2週間放置した。粘着シートの外観が変化するかどうか目視で評価した。
耐染みこみ性の判定は、下記の基準で評価した。
++++:粘着シートの表面の10%未満に変色がみられる。極めて良好。
+++ :粘着シートの表面の10%以上、20%未満に変色がみられる。良好。
++ :粘着シートの表面の20%以上、30%未満に変色がみられる。良好。
+ :粘着シートの表面の30%以上、40%未満に変色がみられる。実用可。
NG :粘着シートの表面の40%以上に変色がみられる。実用不可。
(5)塗液安定性
得られた水性粘着剤を40℃の環境下に放置して、1ヶ月後の粘度を測定した。放置前の粘度と比較して、塗液安定性の評価を行った。
塗液安定性の判定は、下記の基準で評価した。
++++:粘度変化±10%未満。極めて良好。
+++ :粘度変化±10%以上、±20%未満。良好。
+ :粘度変化±20%以上、±30%未満。実用可。
NG :粘度変化±30%以上、または粘着剤が凝集。実用不可。
Figure 0006978646
Figure 0006978646
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表1〜3の結果から、本発明の水性粘着剤を用いた実施例は、低温接着力、初期タック性および耐染みこみ性において優れた結果が得られることが確認できた。更に、保持力に優れることを確認した。また、塗液安定性に優れていることを確認した。一方、比較例は、低温接着力、初期タック性および耐染みこみ性のいずれかにおいて満足する結果が得られないことが確認された。

Claims (7)

  1. 乳化剤の存在下で乳化重合により得られた(メタ)アクリル系共重合体、アルカリ金属化合物と、粘着付与樹脂を含み、
    前記(メタ)アクリル系共重合体は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体およびカルボキシル基含有単量体に由来する構造単位を含み、
    前記カルボキシル基含有単量体は、単量体混合物100質量部に対して0.5〜5質量部用い、
    前記アルカリ金属化合物は、前記乳化剤に該当せず、且つ炭素数が8以上のアルキル基、炭素数が6以上の環状骨格およびアルキレンオキサイドを有さない化合物であり、且つオキシ酸のアルカリ金属塩およびポリリン酸のアルカリ金属塩の少なくとも一方を含み
    前記アルカリ金属化合物のアルカリ金属は、前記(メタ)アクリル系共重合体中のカルボキシル基100molに対して10〜100mol含まれており、
    前記粘着付与樹脂は、前記(メタ)アクリル系共重合体100質量部に対して1〜10質量部含まれ
    記(メタ)アクリル系共重合体に対する共有結合性の架橋剤を含有せず、且つ2価以上の陽イオンを有する化合物を含有しない水性粘着剤。
  2. 前記(メタ)アクリル系共重合体は、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体および前記カルボキシル基含有単量体を含む単量体混合物を、前記アルカリ金属化合物の存在下で重合してなる請求項1に記載の水性粘着剤。
  3. 前記(メタ)アクリル系共重合体は、前記(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体および前記カルボキシル基含有単量体を含む単量体混合物を、前記粘着付与樹脂の存在下で重合してなる請求項1又は2に記載の水性粘着剤。
  4. 前記粘着付与樹脂は、テルペン樹脂を含む請求項1〜3のいずれかに記載の水性粘着剤。
  5. 前記アルカリ金属化合物は、アルカリ金属塩であり、アルカリ金属がナトリウムである請求項1〜4のいずれかに記載の水性粘着剤。
  6. 前記(メタ)アクリル系共重合体の平均粒子径D50が0.1〜0.6μmである請求項1〜5のいずれかに記載の水性粘着剤。
  7. 基材と、前記基材の少なくとも片面に積層された粘着剤層を有し、
    前記粘着剤層は、請求項1〜6のいずれかに記載の水性粘着剤を用いて形成されてなる粘着シート。
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