JP7006273B2 - 偏光板用粘着剤組成物、偏光板用粘着剤、並びに粘着剤層付偏光板 - Google Patents
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Description
しかし、特に高温高湿環境下においては、粘着剤層に水分が浸入し、ガラス基板との密着性が低下してしまい、偏光板がガラス基板から部分的に浮いたり剥がれたりしてしまうという問題があった。このような問題を解決するために、粘着剤にシランカップリング剤を配合することで耐湿熱性の向上が図られてきた。
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。
本発明で用いられるアクリル系樹脂(A)は、共重合成分として、(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー(a2)を主体とし、これに特定量のカルボキシ基含有モノマー(a1)を含有したものを共重合させて得られる。
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。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記アミノ基含有モノマーの中でも、架橋促進効果が高い点、エージング特性に優れる点、アクリル系樹脂の保存安定性が高い点等から3級アミノ基含有モノマーが好ましく、特にはジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
また耐久性に優れる点、金属や金属酸化物との密着性に優れる点で、(メタ)アクリロイルモルホリン等の複素環式アミンモノマーが好ましい。
上記アミド基含有モノマーの中でも、樹脂溶液の安定性の点や、帯電防止剤の移行を抑制する点でアルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド系モノマー、アルキル(メタ)アクリルアミド系モノマーが好ましい。
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。
また、屈折率の調整及び複屈折の調整がしやすく、被着体への密着性に優れる点から、ベンジル(メタ)アクリレートをアルキル基の炭素数が1~6である(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー(a2)と併用することが好ましい。
これらの溶媒の中でも、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。
即ち、アクリル系樹脂を構成するそれぞれのモノマーをホモポリマーとした際のガラス転移温度及び重量分率を上記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(A)を構成するモノマーを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。
本発明においては、帯電防止剤としてリチウム塩(B)を含有させることが必要である。上記リチウム塩としては、通常、帯電防止剤として知られている公知のリチウム塩を用いることができる。リチウム塩を構成するリチウムイオンは、各種金属イオンの中でも原子半径が小さいため、形成される粘着剤層中を移動しやすく、帯電防止性を発揮することに優れている。
また、上記ハロゲン含有リチウム塩のアルキレングリコールジアルキルエーテル錯体を用いることもできる。アルキレングリコールジアルキルエーテルとしては、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテルが好ましい。
シランカップリング剤は、構造中に反応性官能基と、ケイ素原子と結合したアルコキシ基をそれぞれ1つ以上含有する有機ケイ素化合物である。
本発明は、シランカップリング剤として、重量平均分子量が2,000以上であるシランカップリング剤(C)を用いることが必要である。
装置:ゲル浸透クロマトグラフ検出器: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)
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
カラム温度:23℃
流速:1.0mL/min
これらの中から、重量平均分子量を満足するよう適宜選択して用いればよく、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明に用いられる架橋剤(D)は、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、アジリジン系架橋剤、メラミン系架橋剤、アルデヒド系架橋剤、アミン系架橋剤、金属キレート系架橋剤が挙げられる。
上記架橋剤(D)は、単独で使用しても良いし、2種以上を併用してもよい。
イソシアネート系架橋剤のなかでも、トリレンジイソシアネート系架橋剤がポットライフや、樹脂との相溶性、耐久性のバランスに優れる点から好ましく、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特に好ましい。
上記粘着剤層付偏光板には、粘着剤層の偏光板とは逆の面に、更に離型フィルムを設けることが好ましい。
これらの中でも、〔2〕の方法が好ましく、特には、常温状態でエージングする方法が、基材を痛めない点、基材密着性に優れる点で好ましい。
なお、粘着剤のゲル分率を上記範囲に調整するにあたっては、架橋剤(D)の種類と量を調整すること等により達成される。
〔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、アクリル酸(a1)5部、n-ブチルアクリレート(a2)84.4部、2-ヒドロキシエチルアクリレート(a3)0.6部、ベンジルアクリレート(a4)10部、酢酸エチル48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、反応を開始し、AIBN酢酸エチル溶液を適宜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)溶液(固形分21.2%、粘度8,900mPa・s/25℃、重量平均分子量141万、分散度3.7)を得た。
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、アクリル酸(a1)1部、n-ブチルアクリレート(a2)88.4部、2-ヒドロキシエチルアクリレート(a3)0.6部、ベンジルアクリレート(a4)10部、酢酸エチル48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、反応を開始し、AIBN酢酸エチル溶液を適宜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)溶液(固形分22・9%、粘度10,250mPa・s/25℃、重量平均分子量138万、分散度3.7)を得た。
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、アクリル酸(a1)3部、n-ブチルアクリレート(a2)86.4部、2-ヒドロキシエチルアクリレート(a3)0.6部、ベンジルアクリレート(a4)10部、酢酸エチル48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、反応を開始し、AIBN酢酸エチル溶液を適宜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'-2)溶液(固形分22.6%、粘度10,000mPa・s/25℃、重量平均分子量144万、分散度3.5)を得た。
リチウム塩(B)として以下の化合物を用意した。
(B-1):リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド・テトラエチレングリコールジメチルエーテル(三光化学社製「サンコノールTGR」(リチウム塩56%))
シランカップリング剤(C)として、以下のものを用意した。
なお、シランカップリング剤(C)の重量平均分子量に関しては、前述の方法にしたがって測定した。また、反応性官能基、ケイ素原子結合アルコキシ基、ケイ素原子結合アルコキシ基量、エポキシ当量またはメルカプト当量については、断りのない限りカタログ値を採用した。
(C-1):信越化学工業社製「X-24-9579A」(重量平均分子量:2,370、反応性官能基:メルカプト基、ケイ素原子結合アルコキシ基:メトキシ基、ケイ素原子結合アルコキシ基量:18.4%(測定値)、メルカプト当量:311g/mol(測定値))
(C-2):信越化学工業社製「X-24-9589」(重量平均分子量:4,700、反応性官能基:エポキシ基、ケイ素原子結合アルコキシ基:エトキシ基、ケイ素原子結合アルコキシ基量:14.5%(測定値)、エポキシ当量:1,509g/mol(測定値))
(C-3):「X-24-9590」(重量平均分子量:13,700、反応性官能基:エポキシ基、ケイ素原子結合アルコキシ基:メトキシ基、ケイ素原子結合アルコキシ基量:9.5%、エポキシ当量:592g/mol)
1.測定
試料約50mgをバイアル瓶に秤量し、d-クロロホルム1mLを加えて溶解させ5%(w/v)クロロホルム溶液を調製した。これをNMR測定用サンプルチューブへ入れ、以下の条件にて1HNMR測定を行った。
≪測定条件≫
測定装置:Bruker社製AscendTM400
プローブ:cryoプローブ
パルスプログラム:シングルパルス
測定温度:23℃(296K)
積算回数:16回
パルス遅延時間:10sec
2.ケイ素原子結合アルコキシ基量の計算
「X-24-9579A」、「X-24-9589」の1HNMRスペクトルをそれぞれ図1、2に示す。まず図1の「X-24-9579A」のシグナルA~Eについて、A(3.7ppm):エチレンオキシド鎖、B(3.5ppm):メトキシ基、C(3.4ppm):エチレンオキシド鎖末端メトキシ基、D(2.5ppm、1.7ppm、1.3ppm、0.8ppm):メルカプト基、E(0.2ppm):メチル基と帰属し、これらのシグナルの積分値よりケイ素原子結合アルコキシ基量およびメルカプト当量を求めた。
次に図2の「X-24-9589」の1HNMRスペクトルのシグナルA~Fについて、A(6.2,6.0ppm):プロペニルオキシ基、B(3.6ppm):エチレンオキシド鎖、C(3.4ppm):エチレンオキシド鎖末端メトキシ基、D(3.1,2.8,2.6ppm):エポキシ基、E(1.2ppm):エトキシ基、F(0.1ppm):メチル基と帰属し、これらのシグナルの積分値よりケイ素原子結合アルコキシ基量およびエポキシ当量を求めた。
なお、有機置換基(メルカプト基、エポキシ基、メチル基)数をX、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロペニルオキシ基)数をRとして、主鎖(-SiO-)は(X+R)/2含まれているものとした。
(C’-1):信越化学工業社製「X-41-1810」(重量平均分子量:640、反応性官能基:メルカプト基、ケイ素原子結合アルコキシ基:メトキシ基、ケイ素原子結合アルコキシ基量:30%、メルカプト当量450g/mol)
(C’-2):3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、「KBM-403」、分子量:236.6、アルコキシ基量:39%(計算値)、反応性官能基:エポキシ基、エポキシ当量:236.6g/mol(計算値)アルコキシ基:メトキシ基)
なお、(C’-2)のアルコキシ基量に関してはメトキシ基の重量を分子量で除した値を採用した(メトキシ基数:3、メトキシ基一つの重量:31、分子量:236.6)。エポキシ当量はエポキシ基1molに対する分子量として計算した。
架橋剤として以下のものを用意した。
(D-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(東ソー社製「コロネートL55E」)
上記のようにして調製、準備した各配合成分を下記表2の通りに配合し偏光板用粘着剤組成物を得た。また、この偏光板用粘着剤組成物を酢酸エチルにて固形分濃度を12.5%とし、偏光板用粘着剤組成物を調製した。
得られた偏光板用粘着剤組成物を38μmのポリエステル系セパレーター(三井化学東セロ社製、SP-01BU)に乾燥後の厚みが20μmになるように塗工し、100℃×3分間乾燥したのち、トリアセチルセルロース(TAC)フィルムを片側に積層した偏光板のTAC面に貼り合わせ23℃×50%RH環境下で10日間エージングし粘着剤層付偏光板[I]を得た。
上記で得られた粘着剤層付偏光板[I]から粘着剤層を80mgかき取り、かき取った粘着剤層を200メッシュのSUS製金網で包み、23℃に保持した200mlの酢酸エチル溶媒に24時間浸漬させた後に金網を取り出し、真空乾燥機で100℃×2時間乾燥させた。乾燥後の金網中に残存した不溶解の粘着剤成分の重量百分率を「ゲル分率」とした。
上記で得られた粘着剤層付偏光板[I]を25mm幅にカットし、セパレーター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1.1mm)に押しつけ、その上から2kgローラーを2往復させて貼合せ、オートクレーブ処理(0.5Mpa×50℃×20分間)を行い、23℃×50%RH環境下で24時間静置したのち、引き剥がし角度180°、剥離速度300mm/分にて引きはがした時の粘着力を評価した。
(評価基準)
◎・・・0.1N/25mm以上、5N/25mm未満
○・・・5N/25mm以上、10N/25mm未満
×・・・10N/25mm以上
上記で得られた粘着剤層付偏光板[I]を25mm幅にカットし、セパレーター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1.1mm)に押しつけ、その上から2kgローラーを2往復させて貼り合せ、オートクレーブ処理(0.5Mpa×50℃×20分間)を行い、23℃×50%RH環境下で20日間静置したのち、引き剥がし角度180°、剥離速度300mm/分にて引きはがした時の粘着力を評価した。
(評価基準)
◎・・・10N/25mm未満
○・・・10N/25mm以上15N/25mm未満
△・・・15N/25mm以上20N/25mm未満
×・・・20N/25mm以上
上記粘着剤層付偏光板[I]を23℃×50%RH雰囲気下で24時間静置した後、粘着剤層のセパレーターを外し表面抵抗率測定装置(三菱化学アナリテック社製、装置名「Hiresta-UP MCP-HT450」)を用いて粘着剤層の表面抵抗率を測定した。評価基準は下記の通りである。
(評価基準)
○・・・2.0×1011Ω/□未満
△・・・2.0×1011Ω/□以上、1.0×1012Ω/□未満
×・・・1.0×1012Ω/□以上
粘着剤層付偏光板[I]のセパレーターを剥離して、粘着剤層側を無アルカリガラス板(コーニング社製、イーグルXG)に押圧して、偏光板とガラス板とを貼合した後、オートクレーブ処理(50℃×0.5MPa×20分間)を行い、その後、下記の耐久試験を行い、発泡、剥がれ等の有無により、下記の通り評価した。なお、試験に使用した試験片のサイズは、20cm×15cm(打ち抜き)である。また、発泡、剥がれ等の有無はルーペ(東海産業社製、PEAK LUPE 15×)を用いて観察した。
(1)耐熱試験
80℃×500時間の耐久試験にて、下記の通り評価した。
(2)耐湿熱試験
60℃×90%RH×500時間の耐久試験にて、下記の通り評価した。
(3)冷熱衝撃試験
-30℃と80℃とを30分間サイクルずつで繰り返し×500時間の耐久試験にて、下記の通り評価した。
(4)高耐湿熱試験
85℃×85%RH×500時間の耐久試験にて、下記の通り評価した。
(5)高冷熱衝撃試験
-40℃と85℃とを30分間サイクルずつで繰り返し×500時間の耐久試験にて、下記の通り評価した。
(評価基準)
◎・・・偏光板に浮き・剥がれ・発泡が全て見られなかった
○・・・偏光板に浮き・剥がれが見られなかったが、発泡が見られた
×・・・偏光板に浮き・剥がれが見られた
Claims (8)
- アクリル系樹脂(A)、
リチウム塩(B)、及び
構造中に反応性官能基と、ケイ素原子と結合したアルコキシ基をそれぞれ1つ以上含有するシランカップリング剤(C)を含有する偏光板用粘着剤組成物であって、
上記アクリル系樹脂(A)が、カルボキシル基含有モノマー(a1)由来の構造単位と水酸基含有モノマー由来の構造単位を有し、かつ上記アクリル系樹脂(A)における上記カルボキシル基含有モノマー(a1)由来の構造単位の含有量が4~10重量%であり、上記水酸基含有モノマー由来の構造単位の含有量が0.001~3重量%であり、
上記シランカップリング剤(C)の重量平均分子量が2,000以上であることを特徴とする偏光板用粘着剤組成物。 - 上記リチウム塩(B)の含有量が、上記アクリル系樹脂(A)100重量部に対して0.3~8重量部であることを特徴とする請求項1記載の偏光板用粘着剤組成物。
- 上記シランカップリング剤(C)の含有量が、上記アクリル系樹脂(A)100重量部に対して0.01~0.3重量部であることを特徴とする請求項1または2記載の偏光板用粘着剤組成物。
- 上記シランカップリング剤(C)の反応性官能基がメルカプト基であり、メルカプト当量が100~2,000g/molであることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の偏光板用粘着剤組成物。
- 上記シランカップリング剤(C)の反応性官能基がエポキシ基であり、重量平均分子量が4,000以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の偏光板用粘着剤組成物。
- 更に、架橋剤(D)を含有することを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の偏光板用粘着剤組成物。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の偏光板用粘着剤組成物が、架橋剤(D)により架橋されてなることを特徴とする偏光板用粘着剤。
- 偏光板上に、粘着剤層が積層された粘着剤層付偏光板であって、上記粘着剤層が、請求項7記載の偏光板用粘着剤を含むことを特徴とする粘着剤層付偏光板。
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