JP7005078B1 - 粘着性樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】溶剤型の粘着性樹脂組成物について、カーボンニュートラルなバイオマス素材を含有させることで脱炭素社会に貢献可能でありながら、バイオマス素材を含有させない場合の粘着特性を維持しやすい粘着性樹脂組成物を提供する。【解決手段】樹脂、及び有機溶剤を含有する溶剤型の粘着性樹脂組成物である。前記樹脂は、ガラス転移温度が-70~20℃であるアクリル系樹脂、及び非晶性ポリ乳酸を含む。前記アクリル系樹脂の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、60~90質量%である。前記非晶性ポリ乳酸の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10~30質量%である。【選択図】なし

Description

本発明は、粘着性樹脂組成物に関する。
粘着剤は、例えば、粘着テープ、粘着シート、及び粘着ラベル等の種々の用途において、様々な分野で利用されている。また、粘着剤を設ける対象物の材質も、プラスチック、金属、紙、及び布等があり、広範囲に及んでいる。粘着剤には主成分として、樹脂又はエラストマーが使用されており、そのなかでも、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、及びシリコーンゴム等が使用されていることが多い。これらはいずれも、化石資源に由来する石油系原料を用いて製造されるものである。
一方、粘着剤には、上記主成分のほか、主成分を溶解させるための溶剤や主成分を分散させるための分散媒も含有されている。それらの観点から分類すると、主成分等が溶剤に溶解した溶剤型粘着剤や、主成分が水性媒体に分散したエマルション型粘着剤がある。近年、地球温暖化等の環境問題が重要視され、温室効果ガス(特にはCOガス)の排出抑制に関する規制等が強化されてきている。このような状況下において、粘着剤に用いられる材料についても、例えば、焼却処分時等に温室効果ガスを排出する石油系材料の使用量を低減することが要望されており、カーボンニュートラルの観点からもバイオマス素材に注目が集められている。バイオマスとは、再生可能な、生物由来の有機性資源で化石資源を除いたものをいう。さらに、海洋汚染に深く関わるとされるマイクロプラスチック問題を解消する目的で、生分解性素材も注目されている。
例えば、特許文献1には、生分解性を有するポリ乳酸を成分とした水性接着剤組成物であって、ポリ乳酸、アクリル樹脂エマルジョン、及び硬化剤等を含むポリ乳酸エマルジョンを含有する木材用ポリ乳酸系水性接着剤組成物が提案されている。また特許文献2には、ポリ乳酸系樹脂材料と異種樹脂材料との接着が良好な接着剤として、ポリ(メタ)アクリル酸アルキルエステル樹脂(A)水性分散体と、ポリ乳酸系樹脂(B)水性分散体とを所定の割合で混合したポリ乳酸樹脂系接着剤が提案されている。
特開2007-070423号公報 特開2008-127403号公報
上述の特許文献1に開示されたポリ乳酸系水性接着剤組成物や特許文献2に開示されたポリ乳酸樹脂系接着剤はいずれも水性のエマルション型である。これらのような水性エマルション型の接着剤や粘着剤は、一般的に、溶剤型の接着剤や粘着剤に比べて、形成される膜において、十分に高いレベルでの優れた耐水性が得られ難い。そのため、粘着剤において厳しい耐水性が要求される用途においては、溶剤型の粘着剤を使用しなければならない実情も存在する。そのような溶剤型の粘着剤においても、環境配慮型素材を用いることが望ましいと考える。
そこで本発明は、溶剤型の粘着性樹脂組成物について、カーボンニュートラルなバイオマス素材を含有させることで脱炭素社会に貢献可能でありながら、バイオマス素材を含有させない場合の粘着特性を維持しやすい粘着性樹脂組成物を提供しようとするものである。
本発明は、樹脂、及び有機溶剤を含有する溶剤型の粘着性樹脂組成物であって、前記樹脂は、ガラス転移温度が-70~20℃であるアクリル系樹脂、及び非晶性ポリ乳酸を含み、前記アクリル系樹脂の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、60~90質量%であり、前記非晶性ポリ乳酸の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10~30質量%である粘着性樹脂組成物を提供する。
本発明によれば、溶剤型の粘着性樹脂組成物について、カーボンニュートラルなバイオマス素材を含有させることで脱炭素社会に貢献可能でありながら、バイオマス素材を含有させない場合の粘着特性を維持しやすい粘着性樹脂組成物を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
本発明の一実施形態の粘着性樹脂組成物(以下、単に「粘着性樹脂組成物」と記載することがある。)は、樹脂、及び有機溶剤を含有する溶剤型の粘着性樹脂組成物である。樹脂は、ガラス転移温度が-70~20℃であるアクリル系樹脂、及び非晶性ポリ乳酸を含む。アクリル系樹脂の含有量は、粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、60~90質量%である。また、非晶性ポリ乳酸の含有量は、粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10~30質量%である。
粘着性樹脂組成物は、溶剤型であるため、十分に高いレベルでの優れた耐水性を有する膜(粘着剤層)を形成しやすい。そのため、厳しい耐水性が要求される用途においても、粘着性樹脂組成物を使用することが可能である。また、粘着性樹脂組成物に含有されている非晶性ポリ乳酸は、バイオマスを出発原料として合成されるバイオマス素材(バイオベースポリマー)であり、カーボンニュートラルの特性を有する。粘着性樹脂組成物は、カーボンニュートラルなバイオマス素材である非晶性ポリ乳酸を上記特定範囲の量で含有するため、脱炭素社会に貢献することが可能である。そして、粘着性樹脂組成物は、ガラス転移温度(以下、「Tg」と記載することがある。)が-70~20℃であるアクリル系樹脂及び非晶性ポリ乳酸をそれぞれ上記特定範囲の量で含有するため、バイオマス素材であるポリ乳酸を含有させない場合の粘着特性を維持しやすい性質を有する。
以下、粘着性樹脂組成物に含有される樹脂、及び有機溶剤等の成分、並びに特性等について説明する。
粘着性樹脂組成物は、樹脂成分として、非晶性ポリ乳酸(本明細書において、「非晶性PLA樹脂」と記載することもある。)を含有する。一般にポリ乳酸は、乳酸を重合させて得られるポリマーであって、乳酸がエステル結合によって重合したポリマーである。乳酸は、ブドウ糖及び砂糖等の糖類に乳酸菌を作用させて発酵させることにより得られる。また、乳酸の原料である糖類は、サトウキビ等から抽出することにより得られるし、トウモロコシ、ジャガイモ、さつもいも、米、及び小麦等から得られるデンプンに酵素を作用させることによっても得られる。このようにポリ乳酸は、バイオマスである植物を出発原料として合成される、植物由来のバイオマス素材である。また、ポリ乳酸は環境中の水分により加水分解して低分子化され、微生物等によって最終的に二酸化炭素と水にまで分解される性質(生分解性)を有する。この際、大気中に二酸化炭素が放出されるが、植物は大気中の二酸化炭素を吸収してデンプンを合成していることから、総合的に見て地球温暖化の原因とされる二酸化炭素の量を増やすことがないという性質から、ポリ乳酸はカーボンニュートラルといわれる。
乳酸分子は1つの不斉炭素を持つことから、2つの光学異性体、すなわち、D-乳酸とL-乳酸が存在し、また、それらの混合物であるラセミのDL-乳酸は光学活性体とは異なった性質を示す。これらの乳酸から合成されるラクチドやポリ乳酸にも光学異性体があることになり、ポリ乳酸は、光学異性の乳酸単位の構成により、性質の異なる種々の構造異性体が存在する。例えば、D-乳酸のみを重合させることでD-乳酸のみを構成単位とするもの、及びL-乳酸のみを重合させることでL-乳酸のみを構成単位とするものは、光学活性を示し、それぞれ、ポリ-D-乳酸(PDLA)、及びポリ-L-乳酸(PLLA)と称される。また、ラセミ体のDL-乳酸を構成単位とするものはポリ-DL-乳酸(PDLLA)と称され、光学不活性となる。高分子構造的な観点からは、PDLAとPLLAは、イソタクト構造をとり、らせん構造を形成して結晶性を示す一方、PDLLAはアタクト構造を有するため非晶性で常温ではガラス状となる。そのほか、例えば、PLLAとPDLAを1:1で混合したものは別の結晶が形成されて、ステレオコンプレックス型ポリ乳酸(SC-PLA)と称され、らせん構造がうまく噛み合って耐熱性の高い樹脂となることが知られている。
粘着性樹脂組成物には、ポリ乳酸として、非晶性ポリ乳酸(非晶性PLA樹脂)を用いる。この非晶性ポリ乳酸は、上述の通り、PDLLAとも称される。非晶性ポリ乳酸は、結晶性ポリ乳酸に比べて柔軟性に富むことから、非晶性ポリ乳酸を用いることにより、粘着剤としての使用に好適な粘着性樹脂組成物を得ることができる。例えば、タックを有する粘着剤を形成可能に調製された粘着性樹脂組成物に非晶性ポリ乳酸を含有させずに結晶性ポリ乳酸を含有させた場合、ポリ乳酸を含有させない場合に比べて、粘着剤が硬く、タックが低下するなどの粘着特性の維持が困難となる。これに対し、上記例の通り、タックを有する粘着剤を形成可能に調製された粘着性樹脂組成物に非晶性ポリ乳酸を含有させた場合、驚くべきことに、ポリ乳酸を含有させない場合に比してタックがほとんど低下せず、粘着特性を維持しやすくなる。
上述の通り、ポリ乳酸は、その構造によって、性質が異なり、非晶性ポリ乳酸においても、その非晶性の構造によって性質に幅を有しうる。例えばガラス転移温度(Tg)について、目的とする粘着性樹脂組成物を得やすい観点から、非晶性ポリ乳酸のTgは、30~60℃であることが好ましく、35~55℃であることがより好ましく、40~50℃であることがさらに好ましい。非晶性ポリ乳酸のTgは、示差走査熱量測定(DSC)により測定することができる。
粘着性樹脂組成物中の非晶性ポリ乳酸の含有量は、粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10~30質量%である。非晶性ポリ乳酸の上記含有量が10質量%以上であることにより、粘着性樹脂組成物のバイオマス度を10質量%以上にすることが可能であることでバイオマス度を高めやすくなり、脱炭素社会に貢献することが可能である。一方、非晶性ポリ乳酸の上記含有量が30質量%以下であることにより、ポリ乳酸を含有させない場合の粘着特性を維持しやすくなる。これらの観点から、非晶性ポリ乳酸の上記含有量は、12質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましく、また、28質量%以下であることがより好ましく、25質量%以下であることがさらに好ましい。
非晶性ポリ乳酸の合成方法は特に制限されず、ポリ乳酸の公知の重合法を採ることができる。乳酸からのポリ乳酸の重合法には、大別すると直接縮合法とラクチド法がある。直接縮合法では、ジフェニルエーテル等の溶媒中で乳酸を減圧下加熱し、脱水縮合により直接ポリ乳酸を得る方法である。一方、非晶性ポリ乳酸を容易に合成できることから、ラクチド法が好ましい。
ラクチド法は、ラクチドを経由してポリ乳酸を得る方法であり、この方法では、まず乳酸を加熱脱水縮合により低分子量のポリ乳酸(オリゴマー)を得た後、そのオリゴマーを減圧下に加熱分解することにより、乳酸の環状二量体であるラクチドを得る。次いで、ラクチドを、溶媒を用いない塊状重合により、触媒の存在下、重合開始剤を用いて重合し、ポリ乳酸を得ることができる。触媒には、例えば、オクチル酸スズ、アルミニウムイソプロポキシド、及びランタノイドイソプロポキシド等を用いうる。また、重合開始剤には、例えばラウリルアルコール等の脂肪族アルコールを用いうる。上述の通り、ラクチドには、乳酸単位の光学異性に伴い、2個のD-乳酸単位から形成されるD-ラクチド;2個のL-乳酸単位から形成されるL-ラクチド;D-乳酸及びL-乳酸の1つずつの単位からなるメソラクチド;の3種類の異性体が存在する。また、D-ラクチドとL-ラクチドの1:1混合物はラセミラクチド又はDL-ラクチドと称され、このDL-ラクチドを用いることで非晶性ポリ乳酸を得ることができる。なお、非晶性ポリ乳酸を用いるに当たっては、市販の非晶性ポリ乳酸を用いてもよく、市販のDL-ラクチドを用いて非晶性ポリ乳酸を合成してもよい。
粘着性樹脂組成物は、樹脂成分として、上述の非晶性ポリ乳酸とともに、ガラス転移温度(Tg)が-70~20℃であるアクリル系樹脂を含有する。Tgが-70~20℃のアクリル系樹脂を用いることにより、幅広く粘着剤としての使用に好適な粘着性樹脂組成物を得やすくなる。例えば、強粘着剤用や冷凍食品用ラベル等の用途に好適なタックが高いタイプの粘着剤(高タック粘着剤)向けの粘着性樹脂組成物を得る場合、Tgが-70~-40℃であるアクリル系樹脂を用いることが好ましい。また、タックの少ないマスキングテープ等の用途に好適なタックが低いタイプの粘着剤(低タック粘着剤)向けの粘着性樹脂組成物を得る場合、Tgが-40~-20℃であるアクリル系樹脂を用いることが好ましい。さらに、ヒートシール等の常温ではタックがないが加熱するとタックが生じるタックレス粘着剤向けの粘着性樹脂組成物を得る場合、Tgが-20~20℃であるアクリル系樹脂を用いることが好ましい。粘着性樹脂組成物に非晶性ポリ乳酸を含有させても、ポリ乳酸を含有させない場合の粘着特性を維持しやすいという技術的意義がより明確に現れやすいことから、上記の高タック粘着剤及び低タック粘着剤に好適な粘着性樹脂組成物が好ましい。そのため、アクリル系樹脂のTgは、-70~-20℃であることがより好ましい。
本明細書において、「アクリル系樹脂」とは、少なくとも(メタ)アクリル酸エステルを含む重合性単量体成分(以下、単に「単量体成分」と記載することがある。)が重合した樹脂であって、少なくとも(メタ)アクリルエステルに由来する構造単位を含む樹脂をいう。また、「(メタ)アクリル」との文言には、「アクリル」及び「メタクリル」の両方の文言が含まれることを意味する。同様に、「(メタ)アクリレート」との文言には、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方の文言が含まれることを意味する。
本明細書において、「構造単位」とは、樹脂を形成する重合性単量体の単位を意味する。「(重合性単量体に)由来する構造単位」とは、例えば、重合性単量体における重合性二重結合(C=C)が開裂して単結合(-C-C-)となった構造単位等が挙げられる。また、本明細書において、重合性単量体(単に「単量体」と記載することもある。)とは、分子中に重合性二重結合(例えば炭素-炭素二重結合)及び重合性三重結合(例えば炭素-炭素三重結合)等の重合性不飽和結合を有するラジカル重合可能な単量体を意味する。重合性不飽和結合としては、例えば、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アリル基、3-ブテニル基、及びエチニル基等を挙げることができるが、ラジカル重合しうる基であれば、これらに限定されない。
アクリル系樹脂は、1種の(メタ)アクリル酸エステルの単独重合体でもよいし、互いに共重合可能な2種以上の(メタ)アクリル酸エステルの共重合体でもよい。また、アクリル系樹脂は、1種又は2種以上の(メタ)アクリル酸エステルと、(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な1種又は2種以上の他の重合性単量体との共重合体でもよい。モノマーの種類及び量に応じて、粘着性能や塗工性の設計が可能であることから、アクリル系樹脂は、アクリル系共重合体であることが好ましい。アクリル系樹脂中の(メタ)アクリル酸エステルに由来する構造単位の総含有割合は、アクリル系樹脂の質量に対して、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、また、100質量%でもよく、99質量%以下であることがより好ましい。なお、本明細書においては、単独重合及び共重合を区別することなく単に「重合」と記載することがある。
アクリル系樹脂のTgは、アクリル系樹脂が単独重合体である場合には、DSC測定による値である。また、アクリル系樹脂が共重合体である場合には、そのアクリル系共重合体のTgは、上記単独重合体の場合のTgを用いて、以下のFOX式から求められる理論値である。
1/Tg=W/Tg+W/Tg+・・・W/Tg
上記式中、Tgは、n種の単量体成分(単量体1~n)の共重合体のガラス転移温度(単位:K)を表す。W、W、・・・Wは、n種の単量体成分の総量に対する各単量体(1、2、・・・n)の質量分率を表し、Tg、Tg、・・・Tgは、各単量体(1、2、・・・n)の単独重合体のガラス転移温度(単位:K)を表す。例えば、後述する実施例で使用した単量体を例に挙げると、その単量体の単独重合体のガラス転移温度は次の通りであり、それらの値を後述する実施例で製造したアクリル系共重合体のTgの算出に用いた。
メチルアクリレート(MA):8℃
メチルメタクリレート(MMA):105℃
エチルアクリレート(EA):-24℃
n-ブチルアクリレート(BA):-55℃
n-ブチルメタクリレート(BMA):20℃
2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA):-70℃
酢酸ビニル(VAc):30℃
アクリル酸(AAc):105℃
2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA):55℃
粘着性樹脂組成物中のアクリル系樹脂の含有量は、粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、60~90質量%である。アクリル系樹脂の上記含有量が60質量%以上であることにより、当該アクリル系樹脂由来の粘着特性を発現しやすく、粘着剤としてより好適に使用しうる粘着性樹脂組成物を得やすくなる。この観点から、アクリル系樹脂の上記含有量は、65質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましい。一方、アクリル系樹脂の上記含有量が90質量%以下であることにより、前述の非晶性ポリ乳酸の含有量を10質量%以上確保することができる。この観点から、アクリル系樹脂の上記含有量は、88質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましい。
アクリル系樹脂を構成する単量体成分は、上述したアクリル系樹脂を構成できるものであれば特に限定されない。当該単量体成分には、上述の通り、1種又は2種以上の(メタ)アクリル酸エステルが用いられ、また、必要に応じて、(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な1種又は2種以上の重合性単量体を用いることができる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステルや、(メタ)アクリル酸アルキルエステルにおけるアルキル基に置換基を有する(メタ)アクリル酸エステル等を用いることもできる。上記置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、アミノ基、及びエポキシ基、並びにヘテロ原子を含んでいてもよい芳香族炭化水素基及び脂肪族炭化水素基、並びにこれらを組み合わせた基等を挙げることができる。
また、(メタ)アクリル酸エステルを構成する、(メタ)アクリル酸やアルコールがバイオマスであるものを用いてもよい。例えば、バイオマスの(メタ)アクリル酸としては、バイオディーゼル燃料を製造する際に副生するグリセリン(副生グリセリン)から、製造されるアクロレインを中間体とする(メタ)アクリル酸等が挙げられる。また例えば、バイオマスアルコールとしては、バイオエタノール、バイオオクタノール、及びバイオドデカノール等を挙げることができる。これらから構成される(メタ)アクリル酸エステルを用いることで、粘着性樹脂組成物のバイオマス度を、より向上することも可能である。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、sec-ブチル(メタ)アクリレート、n-アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、n-デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、n-ウンデシル(メタ)アクリレート、n-ドデシル(メタ)アクリレート、n-トリデシル(メタ)アクリレート、n-テトラデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、及びベヘニル(メタ)アクリレート等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルを挙げることができる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルのなかでも、炭素原子数が1~18(より好ましくは1~12)の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましい。それのなかでも、メチルアクリレート(MA)、メチルメタクリレート(MMA)、エチルアクリレート(EA)、n-ブチルアクリレート(BA)、n-ブチルメタクリレート(BMA)、及び2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることがより好ましく、EA、BA、及び2EHAからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることがさらに好ましい。
また、(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、及びジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等の脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル;2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、2-ブトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、及び2-フェノキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル;ベンジル(メタ)アクリレート、2-フェニルエチル(メタ)アクリレート、及びナフチルメチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アラルキルエステル;フェニル(メタ)アクリレート、トリル(メタ)アクリレート、及びナフチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アリールエステル;等を挙げることができる。
アクリル系樹脂を構成する重合性単量体として、官能基を有する重合性単量体の1種又は2種以上を用いることもできる。アクリル系樹脂は、官能基を有する重合性単量体に由来する構造単位を含むことが好ましい。これにより、粘着性樹脂組成物を後述する硬化剤とともに用いた場合に、粘着性樹脂組成物中のアクリル系樹脂と硬化剤とを反応させた膜(粘着剤層)を形成することが可能であり、粘着特性をさらに設計しやすくなる。官能基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、エポキシ基、アミノ基、及びイソシアネート基等を挙げることができる。官能基を有する重合性単量体のなかでも、ヒドロキシ基を有する重合性単量体、及びカルボキシ基を有する重合性単量体がより好ましい。
ヒドロキシ基を有する重合性単量体としては、例えば、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、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、及び4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステル(ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート)等を挙げることができる。これらのなかでも、2-ヒドロキシエチルメタクリレートがより好ましい。
カルボキシ基を有する重合性単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチル等のカルボキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸、及びメサコン酸等の不飽和カルボン酸等を挙げることができる。これらのなかでも、アクリル酸がより好ましい。
エポキシ基を有する重合性単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、及び6-メチル-3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。アミノ基を有する重合性単量体としては、例えば、モノメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、モノエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、モノメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、及びモノエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル(モノアルキルアミノエステル(メタ)アクリレート)等が挙げられる。イソシアネート基を有する重合性単量体としては、例えば、2-イソシアナトエチル(メタ)アクリレート等のイソシアネート基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
また、(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能な他の重合性単量体として、例えば、(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類、スチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、クロトン酸ビニル、及びアクリロニトリル等も使用することができる。これらのなかでも、酢酸ビニルがより好ましい。
アクリル系樹脂中の上述した(メタ)アクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位の総含有割合は、アクリル系樹脂の質量に対して、50~99質量%であることが好ましく、60~98質量%であることがより好ましく、70~98質量%であることがさらに好ましい。
アクリル系樹脂中の上述した官能基を有する重合性単量体に由来する構造単位の含有割合は、アクリル系樹脂の質量に対して、0.5~20質量%であることが好ましく、1~10質量%であることがより好ましく、1~5質量%であることがさらに好ましい。
アクリル系樹脂は上述した単量体成分を重合させることで得ることができる。このアクリル系樹脂(A)の重合方法としては、例えば、溶液重合、塊状重合、乳化重合、又は懸濁重合等を採用することができる。これらのうち、アクリル系樹脂(A)が溶液状の形態で得られ、溶剤型の粘着性樹脂組成物として使用しやすい観点から、溶液重合が好ましい。溶液重合により得られた、アクリル系樹脂を含有する溶液と、少なくとも前述の非晶性ポリ乳酸とを配合することにより、粘着性樹脂組成物を得ることができる。
溶液重合に使用する溶剤としては、溶液重合によるアクリル系樹脂の合成に一般に使用されている溶剤を用いることができる。そのような溶剤としては、粘着性樹脂組成物に含有される後述の有機溶剤の1種又は2種以上を用いることができる。
アクリル系樹脂の合成に使用する重合開始剤としては、アクリル系樹脂の合成に一般に使用されている重合開始剤を用いることができる。そのような重合開始剤としては、例えば、重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、tert-ブチルパーベンゾエート、クメンヒドロパーオキシドやジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ(2-エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシネオデカノエート、tert-ブチルパーオキシビバレート、(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、及びジアセチルパーオキシド等の有機過酸化物;2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチル-4-メトキシバレロニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリック酸)、2,2’-アゾビス(2-ヒドロキシメチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]等のアゾ系化合物;等が挙げられる。これらの重合開始剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、アクリル系樹脂の重合においては、必要に応じて触媒、連鎖移動剤、重合禁止剤等を併用すること、重合温度及び重合時間を調節すること等により、所望の分子量のアクリル系樹脂を得ることも可能である。
なお、粘着性樹脂組成物は、上述した非晶性ポリ乳酸、及びTgが-70~20℃であるアクリル系樹脂以外の樹脂(その他の樹脂)を含有してもよい。その他の樹脂としては、後述する粘着付与樹脂等のような、粘着特性の調整やバイオマス度の向上を目的として使用されるものでもよいし、後述するその他の成分として使用されるものでもよい。
粘着性樹脂組成物は、有機溶剤を含有する。粘着性樹脂組成物において、有機溶剤は、粘着性樹脂組成物を構成する各成分との反応性が低く、当該各成分を溶解乃至分散し得るものの中から、塗工性等を考慮して適宜選択することができる。有機溶剤としては、例えば、酢酸メチエル、酢酸エチル、酢酸プロピル、及び酢酸ブチル等のエステル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、及びシクロヘキサノン等のケトン系溶剤;トルエン、キシレン、n-ヘキサン、及びアニソール等の炭化水素系溶剤;等を挙げることができる。粘着性樹脂組成物には、有機溶剤の1種又は2種以上を含有させることができる。
粘着性樹脂組成物中の有機溶剤の含有量は、粘着性樹脂組成物の全質量に対して、30~90質量%であることが好ましく、40~80質量%であることがより好ましく、50~70質量%であることがさらに好ましい。粘着性樹脂組成物の固形分は、粘着性樹脂組成物の全質量に対して、10~70質量%であることが好ましく、20~60質量%であることがより好ましく、30~50質量%であることがさらに好ましい。
粘着性樹脂組成物には、さらに粘着付与樹脂を含有させることが好ましく、植物由来の粘着付与樹脂を含有させることがより好ましい。これにより、粘着性樹脂組成物のバイオマス度を高めつつ、バイオマス素材を含有させない場合の粘着特性をさらに維持しやすい。これらの観点やタック及び保持力のバランスの観点から、植物由来の粘着付与樹脂の含有量は、粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10質量%以下(0~10質量%)であることが好ましく、1~10質量%であることがより好ましく、2~10質量%であることがさらに好ましい。また、前述の非晶性ポリ乳酸及び粘着付与樹脂の合計含有量は、粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10~40質量%であることが好ましく、12~38質量%であることがより好ましく、15~35質量%であることがさらに好ましい。
植物由来の粘着付与樹脂は、ロジン系樹脂及びテルペン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。ロジン系樹脂としては、例えば、天然ロジン、ロジンエステル、水添ロジン、水添ロジンエステル、重合ロジン、重合ロジンエステル、不均化ロジン、及び不均化ロジンエステル等を挙げることができる。テルペン系樹脂としては、例えば、α-ピネン樹脂、β-ピネン樹脂、テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、及びテルペンフェノール樹脂等を挙げることができる。
植物由来の粘着付与樹脂の軟化点は、80~160℃であることが好ましく、85~150℃であることがより好ましく、90~140℃であることがさらに好ましい。本明細書において、軟化点は、JIS K2207:2006に規定される環球法にしたがって測定される値である。
なお、粘着性樹脂組成物には、ロジン系樹脂及びテルペン系樹脂以外の他の粘着付与樹脂を含有させてもよい。他の粘着付与樹脂としては、例えば、フェノール系樹脂、クマロンインデン系、スチレン系、及びキシレン系樹脂等を挙げることができる。
また、粘着性樹脂組成物は、必要に応じて、上述した成分に加えて、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、例えば、顔料、染料、香料、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、充填剤、可塑剤、レベリング剤、増粘剤、撥水剤、発泡剤、消泡剤、及びシランカップリング剤等を挙げることができる。
粘着性樹脂組成物は、粘着剤として用いられる際に、硬化剤とともに用いられることが好ましい。粘着性樹脂組成物が硬化剤とともに用いられることにより、所期の粘着特性を有する粘着剤層を形成しやすい。硬化剤としては、前述のアクリル系樹脂が有しうる官能基と反応しうる官能基を有する硬化剤を用いることができる。そのような硬化剤としては、例えば、イソシアネート系硬化剤、エポキシ系硬化剤、アジリジン系硬化剤、メラミン系硬化剤、及び金属キレート系硬化剤等を挙げることができる。硬化剤の1種又は2種以上を用いることができる。これらのなかでも、イソシアネート系硬化剤を用いることがより好ましい。
イソシアネート系硬化剤には、1分子中にイソシアネート基を2個以上有する化合物を用いることができる。イソシアネート系硬化剤としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、及びポリメチレンポリフェニルイソシアネート等の2官能以上の多価イソシアネート化合物;多価イソシアネート化合物と、トリメチロールプロパン等のポリオール化合物とのアダクト体;並びに多価イソシアネート化合物のイソシアヌレート体、ビュレット体、及びアロファネート体;等を挙げることができる。
エポキシ系硬化剤には、1分子中にエポキシ基を2個以上有する化合物を用いることができる。エポキシ系硬化剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、及びトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等の鎖式多官能エポキシ化合物;1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、グリセリントリグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン、N-ジグリシジルアニリン、N,N,N’,N’-テトラグリシジルアミノフェニルメタン、m-N,N-ジグリシジルアミノフェニルグリシジルエーテル、N,N-ジグリシジルトルイジン等の環構造を有するエポキシ化合物等を挙げることができる。
アジリジン系硬化剤には、1分子中にアジリジニル基を2個以上有する化合物を用いることができる。アジリジン系硬化剤としては、例えば、1,1’-(メチレン-ジ-p-フェニレン)ビス-3,3-アジリジル尿素、1,1’-(ヘキサメチレン)ビス-3,3-アジリジル尿素、エチレンビス-(2-アジリジニルプロピオネート)、トリス(1-アジリジニル)ホスフィンオキサイド、2,4,6-トリアジリジニル-1,3,5-トリアジン、トリメチロールプロパン-トリス-(2-アジリジニルプロピオネート)等を挙げることができる。
そのほかの硬化剤としては、例えば、ブチル化メラミン化合物等のメラミン系硬化剤;並びにアルミニウムキレート、ジルコニウムキレート、及びチタニウムキレート等の金属キレート系硬化剤等を挙げることができる。
硬化剤の使用量は、特に限定されないが、粘着性樹脂組成物の固形分の質量100質量部当たり、0.1~10質量部であることが好ましく、0.5~5質量部であることがより好ましく、0.8~3質量部であることがさらに好ましい。
以上詳述した粘着性樹脂組成物は粘着剤として利用可能である。粘着剤の具体的用途は特に限定されず、例えば、電子材料用、窓用、医療用、反射シート用、両面テープ用、ラベル用、マーキングフィルム用、マスキングテープ用、クラフトテープ用、養生テープ用、ラミネートフィルム用、壁紙用、及びフォーム用等を挙げることができる。粘着性樹脂組成物は有機溶剤を含有する溶剤型であることから、十分に高いレベルでの優れた耐水性を有する膜(粘着剤層)を形成しやすいため、厳しい耐水性が要求される用途においても、粘着性樹脂組成物を使用することが可能である。また、粘着性樹脂組成物は、Tgが-70~20℃であるアクリル系樹脂、及び非晶性ポリ乳酸をそれぞれ特定範囲の量で含有するため、脱炭素社会に貢献可能でありながら、バイオマス素材を含有させない場合の粘着特性(粘着力、保持力、タック等)を維持しやすい。
なお、上述の通り、粘着性樹脂組成物は以下の構成をとりうる。
[1]樹脂、及び有機溶剤を含有する溶剤型の粘着性樹脂組成物であって、前記樹脂は、ガラス転移温度が-70~20℃であるアクリル系樹脂、及び非晶性ポリ乳酸を含み、前記アクリル系樹脂の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、60~90質量%であり、前記非晶性ポリ乳酸の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10~30質量%である粘着性樹脂組成物。
[2]さらに植物由来の粘着付与樹脂を含有する上記[1]に記載の粘着性樹脂組成物。
[3]前記粘着付与樹脂の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10質量%以下である上記[2]に記載の粘着性樹脂組成物。
[4]前記粘着付与樹脂は、ロジン系樹脂及びテルペン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む上記[2]又は[3]に記載の粘着性樹脂組成物。
[5]前記非晶性ポリ乳酸及び前記粘着付与樹脂の合計含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10~40質量%である上記[2]~[4]のいずれかに記載の粘着性樹脂組成物。
以下、実施例及び比較例を挙げて、前述の一実施形態のさらなる具体例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<高タック粘着剤に好適なアクリル系樹脂の合成>
(合成例1)
撹拌機、還流冷却器、逐次滴下装置、及び温度計を備えた反応器に、酢酸エチル178質量部、N-ヘキサン30質量部を仕込んだ。一方、別の容器に2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)160質量部、n-ブチルアクリレート(BA)40質量部、アクリル酸(AAc)6質量部、及び2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)2質量部からなるモノマー混合物208質量部を用意した。このうちのモノマー混合物104質量部を上記反応器に仕込み、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.25質量部を添加した。その添加後、上記反応器を加熱し、還流温度80℃で30分間保った。次いで、モノマー混合物の残り104質量部を90分かけて上記反応器内に滴下し、重合開始から3時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。さらに、重合開始から4時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。その後、還流温度(同温度)で3時間熟成後、酢酸エチルで固形分を約45質量%に希釈後、冷却し、理論Tgが約-63.7℃のアクリル系共重合体Aの溶液を得た。アクリル系共重合体Aの溶液の蒸発残分は44.6質量%、25℃での粘度は4500mPa・sであった。
(合成例2)
撹拌機、還流冷却器、逐次滴下装置、及び温度計を備えた反応器に、酢酸エチル186質量部、N-ヘキサン20質量部を仕込んだ。一方、別の容器に2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)100質量部、n-ブチルアクリレート(BA)80質量部、酢酸ビニル(VAc)20質量部、及び2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)6質量部からなるモノマー混合物206質量部を用意した。このうちのモノマー混合物103質量部を上記反応器に仕込み、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.25質量部を添加した。その添加後、上記反応器を加熱し、還流温度80℃で30分間保った。次いで、モノマー混合物の残り103質量部を90分かけて上記反応器内に滴下し、重合開始から3時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。さらに、重合開始から4時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。その後、還流温度(同温度)で3時間熟成後、酢酸エチルで固形分を約45質量%に希釈後、冷却し、理論Tgが約-54.8℃のアクリル系共重合体Bの溶液を得た。アクリル系共重合体Bの溶液の蒸発残分は44.5質量%、25℃での粘度は3000mPa・sであった。
(合成例3)
撹拌機、還流冷却器、逐次滴下装置、及び温度計を備えた反応器に、酢酸エチル254質量部を仕込んだ。一方、別の容器に2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)130質量部、エチルアクリレート(EA)60質量部、酢酸ビニル(VAc)10質量部、及びアクリル酸(AAc)8質量部からなるモノマー混合物208質量部を用意した。このうちのモノマー混合物104質量部を上記反応器に仕込み、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.25質量部を添加した。その添加後、上記反応器を加熱し、還流温度80℃で30分間保った。次いで、モノマー混合物の残りの104質量部を90分かけて上記反応器内に滴下し、重合開始から2時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。さらに、重合開始から3時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。その後、還流温度(同温度)で3時間熟成後、酢酸エチルで固形分を約40質量%に希釈後、冷却し、理論Tgが約-50.7℃のアクリル系共重合体Cの溶液を得た。アクリル系共重合体Cの溶液の蒸発残分は39.4質量%、25℃での粘度は7500mPa・sであった。
<低タック粘着剤に好適なアクリル系樹脂の合成>
(合成例4)
撹拌機、還流冷却器、逐次滴下装置、及び温度計を備えた反応器に、酢酸エチル206質量部、アセトン50質量部を仕込んだ。一方、別の容器にn-ブチルアクリレート(BA)100質量部、メチルアクリレート(MA)100質量部、及び2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)10質量部からなるモノマー混合物210質量部を用意した。このうちのモノマー混合物105質量部を上記反応器に仕込み、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.25質量部を添加した。その添加後、上記反応器を加熱し、還流温度80℃で30分間保った。次いで、モノマー混合物の残り105質量部を90分かけて上記反応器内に滴下し、重合開始から3時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。さらに、重合開始から4時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。その後、還流温度(同温度)で3時間熟成後、酢酸エチルで固形分を約40質量%に希釈後、冷却し、理論Tgが約-24.5℃のアクリル系共重合体Dの溶液を得た。アクリル系共重合体Dの溶液の蒸発残分は39.2質量%、25℃での粘度は4800mPa・sであった。
<タックレス粘着剤に好適なアクリル系樹脂の合成>
(合成例5)
撹拌機、還流冷却器、逐次滴下装置、及び温度計を備えた反応器に、酢酸エチル206質量部、アセトン50質量部を仕込んだ。一方、別の容器にn-ブチルアクリレート(BA)60質量部、n-ブチルメタクリレート(BMA)70質量部、メチルメタクリレート(MMA)70質量部、及び2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)10質量部からなるモノマー混合物210質量部を用意した。このうちのモノマー混合物105質量部を上記反応器に仕込み、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.25質量部を添加した。その添加後、上記反応器を加熱し、還流温度80℃で30分間保った。次いで、モノマー混合物の残り105質量部を90分かけて上記反応器内に滴下し、重合開始から3時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。さらに、重合開始から4時間後に酢酸エチル4質量部及びAIBN0.1質量部からなる混合物を滴下した。その後、還流温度(同温度)で3時間熟成後、酢酸エチルで固形分を約40質量%に希釈後、冷却し、理論Tgが約14.8℃のアクリル系共重合体Eの溶液を得た。アクリル系共重合体Eの溶液の蒸発残分は39.0質量%、25℃での粘度は5400mPa・sであった。
<非晶性PLA樹脂の合成>
(合成例6)
撹拌機、還流冷却器、及び温度計を備えた反応器に、DL-ラクチド100質量部、触媒としてオクチル酸スズ0.3質量部を仕込み、120℃で融解し、撹拌した。次いで、重合開始剤としてラウリルアルコール0.3質量部を添加し、150℃に加熱した。その後、溶液を140℃で7時間撹拌した後にテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、メタノール中で再沈殿及び精製することで非晶性PLA樹脂Aを得た。非晶性PLA樹脂AのTgは47.5℃であった。結晶融解温度は確認できなかった。
(合成例7)
合成例6で使用したオクチル酸スズ及びラウリルアルコールの使用量(いずれも0.3質量部)を、いずれも0.4質量部に変更したこと以外は、合成例6と同様の方法により、非晶性PLA樹脂Bを得た。非晶性PLA樹脂BのTgは44.6℃であった。結晶融解温度は確認できなかった。
(合成例8)
合成例6で使用したオクチル酸スズ及びラウリルアルコールの使用量(いずれも0.3質量部)を、いずれも0.6質量部に変更したこと以外は、合成例6と同様の方法により、非晶性PLA樹脂Cを得た。非晶性PLA樹脂CのTgは41.6℃であった。結晶融解温度は確認できなかった。
<高タック粘着剤向けの粘着性樹脂組成物の調製>
(実施例1)
合成例1で得られたアクリル系共重合体Aの溶液に、そのアクリル系共重合体Aの溶液の固形分75質量部当たり、合成例6で得られた非晶性PLA樹脂A20質量部、ロジン系樹脂である粘着付与樹脂A(商品名「ペンセルD-135」、荒川化学工業株式会社製;軟化点135±5℃)5質量部を添加した。その後、酢酸エチルで固形分を38質量%に希釈し、混合及び溶解した。このようにして、アクリル系樹脂、ポリ乳酸、粘着付与樹脂、及び有機溶剤を含有する粘着性樹脂組成物を調製した。得られた粘着性樹脂組成物の固形分100質量部に対して、イソシアネート系硬化剤(商品名「コロネートL-45E」、東ソー株式会社製:トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、固形分45質量%)を固形分として0.5質量部添加して混合し、粘着剤組成物を調製した。
(実施例2~16、参考例C1~C3、比較例1~6)
表1(表1-1~1-3)の上段に示す材料を、その固形分としての使用量(単位:質量部)で用いる条件で実施例1と同様にして、粘着性樹脂組成物を調製した。また、その調製した粘着性樹脂組成物に、表1の中段に示す固形分使用量(単位:質量部)にて上記イソシアネート系硬化剤を添加して粘着剤組成物を調製した。表1の上段に示す粘着性樹脂組成物の固形分の各成分の使用量(質量部)は、各成分の総量(全固形分)が100質量部であるため、粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対する、各成分の含有量(質量%)と同じ数値となる。表1の上段に示す「粘着付与樹脂A」は、植物由来のロジン系樹脂(商品名「ペンセルD-135」、荒川化学工業株式会社製;軟化点135±5℃、バイオマス度85質量%)であり、「粘着付与樹脂B」は、植物由来のテルペン系樹脂(商品名「YSレジンPX1000」、ヤスハラケミカル株式会社製;軟化点100±5℃、バイオマス度100質量%)である。
<粘着シートの作製>
実施例1~16、参考例C1~C3、及び比較例1~6で得られた粘着性樹脂組成物を用いた粘着剤組成物のそれぞれについて、粘着シートを作製した。具体的には、粘着剤組成物を乾燥後の厚さが25μmになるように基材であるPETフィルム上に塗布し、90℃で3分間加熱後、離型フィルムを貼り合わせた。次いで、40℃で72時間養生することで評価用の試料として粘着シートを作製した。
<粘着特性の評価>
(粘着力)
作製した各粘着シートについて、JIS Z0237:2009の規定に準じて、23℃、50%RHの環境下、試験板に対する180°引きはがし粘着力を測定した。具体的には、粘着シートを幅25mmに切断し、ステンレス鋼板(SUS板;SUS#280)に貼り付け、2kg荷重にて圧着ロールで1往復圧着して、SUS板に対する粘着力測定用の試験片を作製した。圧着させてから23℃で20分間放置した後の試験片と、圧着させてから23℃で72時間放置した後の試験片について、引きはがし速度300mm/分の条件で粘着シートを引きはがし、SUS板に対する粘着力を測定した。以下、23℃で20分間放置した後の試験片について測定した粘着力を粘着力Aと記載し、23℃で72時間放置した後の試験片について測定した粘着力を粘着力Bと記載する。また、上記SUS板をポリエチレン(PE)板に変更して、同様の試験を行い、PE板に対する粘着力A及びBを測定した。
(SUS板に対する粘着力の評価)
上記のSUS板に対する粘着力A及びBの測定において、粘着力が4N/25mm以上であった試験片を合格(表1の評価欄中「○」と表記。)とし、4N/25mm未満であった試験片を不合格(表1の評価欄中「×」と表記。)とした。
(PE板に対する粘着力の評価)
上記のPE板に対する粘着力A及びBの測定において、粘着力が1N/25mm以上であった試験片を合格(表1の評価欄中「○」と表記。)とし、1N/25mm未満であった試験片を不合格(表1の評価欄中「×」と表記。)とした。
(保持力)
作製した各粘着シートを幅25mm、長さ50mmのサイズに切断し、保持力測定用の試験片を作製した。この試験片を、JIS Z0237:2009の規定に準じて、接着面積が25mm×25mmになるように、研磨し清浄にしたSUS板(SUS#280)に貼り付け、2kg荷重にて圧着ロールで1往復圧着させた。その後、23℃、50%RHの環境下に60分間放置してから、40℃の環境下で、おもり取り付け用のフックを含めて1kgのおもりを取り付け、300分後の試験片のずれた距離(ずれ長さ;mm)、又は試験片が完全に剥がれ落ちた時間(落下時間;min)を測定した。保持力の測定において、ずれ長さが0.1mm以下の試験片を合格(表1の評価欄中「○」と表記。)とし、ずれ長さが0.1mm超、又は剥がれ落ちた試験片を不合格(表1の評価欄中「×」と表記。)とした。
(ボールタック)
作製した各粘着シートを幅12mm、長さ150mmのサイズに切断し、ボールタック測定用の試験片を作製した。この試験片を用いて、JIS Z0237:2009(ISO 29862-29864:2007)の規定に準じて、23℃、50%RHの環境下、傾斜角30°の条件で、傾斜式ボールタック試験を行った。ボールナンバーが6以上であった試験片を合格(表1の評価欄中「○」と表記。)とし、ボールナンバーが6未満であった試験片を不合格(表1の評価欄中「×」と表記。)とした。
(再剥離性)
作製した各粘着シートを幅20mm、長さ90mmのサイズに切断し、再剥離性の評価用の試験片を作製した。この試験片をSUS板(SUS#280)に貼り付け、2kgの荷重にて圧着ロールで1往復圧着させた。その後、23℃、50%RHの環境下に72時間放置してから、SUS板から試験片を手で剥がし、糊残り5%未満を合格(表中「○」と表記。)とし、5%以上を不合格(表中「×」と表記。)とした。
実施例1~16、参考例C1~C3、及び比較例1~6の評価結果を表1の下段に示す。なお、表1の下段には、硬化剤を配合する前の粘着性樹脂組成物のバイオマス度も示した。粘着性樹脂組成物のバイオマス度は、{バイオマス成分の合計質量/粘着性樹脂組成物の固形分質量}×100(質量%)により求めた。この算出において、バイオマス成分は、非晶性PLA樹脂A~C、並びに粘着付与樹脂A及びBである。非晶性PLA樹脂A~Cはいずれも100質量%バイオマス由来(すなわち、バイオマス度100質量%)である。粘着付与樹脂Aはその85質量%がバイオマス由来(すなわち、バイオマス度85質量%)であり、粘着付与樹脂Bはその100質量%がバイオマス由来(すなわち、バイオマス度100質量%)である。
Figure 0007005078000001
Figure 0007005078000002
Figure 0007005078000003
実施例1~16の粘着性樹脂組成物では、バイオマス成分である非晶性PLA樹脂を含有させ、実施例4及び16以外の実施例の粘着性樹脂組成物ではさらに粘着付与樹脂を含有させたことで、バイオマス度10質量%以上(10.0~40.0質量%)を達成した。そして、実施例1~16及び参考例C1~C3の結果より、実施例1~16の粘着性樹脂組成物は、所定のアクリル系樹脂及び非晶性PLA樹脂を特定範囲の量で含有するため、バイオマス成分(PLA樹脂及び粘着付与樹脂)を含有しない対応参考例(C1、C2、又はC3)の粘着性樹脂組成物を用いる場合と同等レベルに近い粘着特性を有しやすいことが確認された(実施例1及び4~16と参考例C1との対比、実施例2と参考例C2との対比、実施例3と参考例C3との対比参照)。したがって、実施例1~16の粘着性樹脂組成物を用いることによって、カーボンニュートラルなバイオマス素材を含有させることで脱炭素社会に貢献可能でありながら、バイオマス素材を含有させない場合の粘着特性を維持しやすいことが認められた。
一方、比較例1の粘着性樹脂組成物は、非晶性PLA樹脂を含有しない代わりに粘着付与樹脂を多く含有するため、参考例C1の粘着性樹脂組成物を用いた場合に比べて、粘着力の向上効果が認められたが、保持力、タック、及び再剥離性が低下した。また、比較例2の粘着性樹脂組成物は、アクリル系樹脂の含有量が少なすぎるため、参考例C1の粘着性樹脂組成物を用いた場合に比べて、粘着力、保持力、タック、及び再剥離性のいずれも低下した。比較例3~5の粘着性樹脂組成物は、非晶性PLA樹脂の含有量が多すぎるため、参考例C1の粘着性樹脂組成物を用いた場合に比べて、粘着力、保持力、タック、及び再剥離性のいずれも低下した。比較例6の粘着性樹脂組成物は、アクリル系樹脂の含有量が少なく、かつその分、非晶性PLA樹脂の含有量が多いため、参考例C2の粘着性樹脂組成物を用いた場合に比べて、粘着力、保持力、タック、及び再剥離性のいずれも低下した。
<低タック粘着剤又はタックレス粘着剤向けの粘着性樹脂組成物の調製>
次に、上述の合成例4で得られたアクリル系共重合体D(低タック粘着剤に好適なアクリル系樹脂)、又は合成例5で得られたアクリル系共重合体E(タックレス粘着剤に好適なアクリル系樹脂)を用いて試験を行った。
(実施例17及び参考例C4、実施例18及び参考例C5)
表2の上段に示す材料を、その固形分としての使用量(単位:質量部)で用いる条件で実施例1と同様にして、粘着性樹脂組成物を調製した。また、その調製した粘着性樹脂組成物に、表2の中段に示す固形分使用量(単位:質量部)にて上記イソシアネート系硬化剤を添加して粘着剤組成物を調製した。
<粘着シートの作製>
実施例17及び参考例C4、並びに実施例18及び参考例C5で得られた粘着性樹脂組成物を用いた粘着剤組成物のそれぞれについて、上述の実施例1等と同様の方法で、評価用の試料として粘着シートを作製した。
<粘着特性の評価>
実施例17及び参考例C4、並びに実施例18及び参考例C5で作製した各粘着シートについて、上述の実施例1等と同様の方法で、SUS板に対する粘着力、保持力、及びボールタックの測定と、再剥離性の評価を行った。ただし、実施例17及び参考例C4は低タック粘着剤向けの組成物であり、実施例18及び参考例C5はタックレス粘着剤向けの組成物であるため、上述の実施例1等で採用した高タック粘着剤評価基準には合わないことから、別途実施例17及び18はそれぞれ対応する参考例C4及びC5との比較で有効性を評価した。また、実施例18及び参考例C5の粘着力の測定については、作製した2枚のタックレス粘着シートの塗工面どうしを90℃で30秒間加熱圧着(2kg/cm)させてから23℃で20分間放置した後の粘着力(これを「粘着力C」と記載する。)を測定した。実施例17及び参考例C4、並びに実施例18及び参考例C5の評価結果及びバイオマス度を表2の下段に示す。
Figure 0007005078000004
表2に示す通り、実施例17及び18の粘着性樹脂組成物は、バイオマス度がおよそ30質量%でありながら、それぞれ対応する参考例C4及びC5の粘着性樹脂組成物を用いる場合の粘着特性を維持しやすいことが確認された(実施例17と参考例C4との対比、実施例18と参考例C5との対比)。

Claims (5)

  1. 樹脂、及び有機溶剤を含有する溶剤型の粘着性樹脂組成物であって、
    前記樹脂は、ガラス転移温度が-70~20℃であるアクリル系樹脂、及び非晶性ポリ乳酸を含み、
    前記アクリル系樹脂の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、60~90質量%であり、
    前記非晶性ポリ乳酸の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10~30質量%である粘着性樹脂組成物。
  2. さらに植物由来の粘着付与樹脂を含有する請求項1に記載の粘着性樹脂組成物。
  3. 前記粘着付与樹脂の含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10質量%以下である請求項2に記載の粘着性樹脂組成物。
  4. 前記粘着付与樹脂は、ロジン系樹脂及びテルペン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項2又は3に記載の粘着性樹脂組成物。
  5. 前記非晶性ポリ乳酸及び前記粘着付与樹脂の合計含有量は、前記粘着性樹脂組成物の固形分の質量に対して、10~40質量%である請求項2~4のいずれか1項に記載の粘着性樹脂組成物。

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