JP7020606B2 - 保護フィルム用粘着剤組成物及び保護フィルム - Google Patents
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Description
保護フィルムは、光学部材の表面に積層されて、その光学部材の表面が汚染されたり損傷したりしないよう保護し、表面保護が不要となった段階で光学部材から剥離除去される。そのため、保護フィルムには、剥離後に光学部材(被着体)の表面を汚染しないこと(耐汚染性)が求められる。
帯電防止性に優れ、被保護体への汚染性が低減された粘着剤組成物として、アルカリ金属塩を含み、(メタ)アクリル酸アルキレンオキサイド付加物15重量%~100重量%を単量体成分として使用した粘着剤組成物が開示されている(例えば、特許文献2参照)
耐汚染性を更に向上させる為には、例えば、ジメチルポリシロキサン化合物等の帯電防止助剤及び帯電防止剤の添加量を減らすことが考えられる。しかしながら、単に帯電防止助剤又は帯電防止剤の添加量を減らした場合、帯電防止性が低下する傾向があるため、保護フィルムを剥離除去した際に、静電気が発生しやすくなり、液晶表示装置等の不具合が生じる可能性がある。そのため、従来の粘着剤組成物では、耐汚染性と帯電防止性との両立を高いレベルで維持することが困難であった。
<1> 少なくとも架橋性官能基を有する(メタ)アクリル系樹脂(A)と、
イソシアネート化合物(B)と、
前記イソシアネート化合物(B)以外のポリシロキサン構造及びアルキレンオキシド構造を有するイソシアネート化合物(C)と、
帯電防止剤(D)と、を含み、
前記イソシアネート化合物(C)の含有量は、前記(メタ)アクリル系樹脂(A)100質量部に対して0.10質量部以上である、保護フィルム用粘着剤組成物。
<2> 前記イソシアネート化合物(B)に対する前記イソシアネート化合物(C)の質量比[(C)/(B)]は、1/1~1/20である、<1>に記載の保護フィルム用粘着剤組成物。
<3> 前記イソシアネート化合物(C)は下記構造式(1)で表される構造を含む、<1>又は<2>に記載の保護フィルム用粘着剤組成物。
<6> 光学部材に用いる、<1>~<5>のいずれか1つに記載の保護フィルム用粘着剤組成物。
<7> <1>~<6>のいずれか1つに記載の保護フィルム用粘着剤組成物の架橋物である粘着剤層と、基材と、を有する保護フィルム。
なお、本発明において、数値範囲における「~」は、「~」の前後の数値を含むことを意味する。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する該複数の物質の合計量を意味する。
(メタ)アクリル系樹脂又は (メタ)アクリル系オリゴマーにおける主成分とは、樹脂又はオリゴマーを形成する単量体成分の中で最も含有率(質量%)が多いことを意味する。例えば、(メタ)アクリル系樹脂の場合、主成分となる(メタ)アクリロイル基を有する単量体に由来する構成単位の含有率が全構成単位の50質量%以上であることをいう。
本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」及び「メタクリル」の少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート」及び「メタクリレート」の少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリロイル」は「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の少なくとも一方を意味する。
本発明の保護フィルム用粘着剤組成物(以下、単に「粘着剤組成物」ともいう。)は、少なくとも架橋性官能基を有する(メタ)アクリル系樹脂(A)と、イソシアネート化合物(B)と、前記イソシアネート化合物(B)以外のポリシロキサン構造及びアルキレンオキシド構造を有するイソシアネート化合物(C)と、帯電防止剤(D)と、を含み、前記イソシアネート化合物(C)の含有率は、前記(メタ)アクリル系樹脂(A)100質量部に対して0.10質量部以上である。
一方、上記シリコーン化合物は、粘着剤層の表面付近に局在しやすいので、転着によって被着体の表面を汚染する要因の一つとなりやすいことが知られている。
また、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は、分子中にポリシロキサン構造を有するため、表面自由エネルギーが低くなり(メタ)アクリル系樹脂(A)と相溶しにくく、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は粘着剤層の表面付近に局在すると推察される。さらに、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は、分子中にアルキレンオキシド構造を有するため、帯電防止助剤として一般的に用いられるアルキレンオキシド構造を有するシリコーン化合物と同様に、帯電防止剤と配位する。そのため帯電防止剤を粘着剤層表面へ局在させることが可能となり、本発明の粘着剤組成物より形成された粘着剤層は、少量の帯電防止剤でも優れた帯電防止性能を発揮する。
以下、本発明の粘着剤組成物に用いられる各成分の詳細について説明する。
粘着剤組成物は、少なくとも架橋性官能基を有する(メタ)アクリル系樹脂(A)(以下、「特定(メタ)アクリル系樹脂」ともいう。)を有する。特定(メタ)アクリル系樹脂中の架橋性官能基は、後述するイソシアネート化合物(B)及びシリコーン系イソシアネート化合物(C)と反応して、架橋構造を形成する。シリコーン系イソシアネート化合物(C)が特定(メタ)アクリル系樹脂と反応して架橋構造を形成するので、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は粘着剤層中にアンカーされた状態に保たれやすい。これにより、保護フィルムを剥離する際に、汚染成分が被着体に転着することを抑制し、粘着剤組成物より形成された粘着剤層は、耐汚染性に優れる。
架橋性官能基を有する単量体としては、カルボキシ基、メチロール基、水酸基、グリシジル基、アミド基、アミノ基などを有する単量体が挙げられる。
これらの中でも、シリコーン系イソシアネート化合物(C)との反応性の観点から、架橋性官能基としては、カルボキシ基、水酸基、アミノ基及びグリシジル基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、カルボキシ基及び水酸基の少なくとも一方であることがより好ましい。
架橋性官能基を有する単量体は、1種を単独で使用してもよく、又は、2種以上を併用してもよい。
カルボキシ基を有する単量体は、1種を単独で使用してもよく、又は、2種以上を併用してもよい。
架橋性官能基を有する単量体に由来する構成単位の含有率が、0.1質量%~10質量%であると、後述するイソシアネート化合物(B)及びシリコーン系イソシアネート化合物(C)の少なくとも一方と反応して、架橋構造を十分に形成することができ、被着体への汚染成分の転着をより抑制することが可能となる。
上記観点から、架橋性官能基を有する単量体に由来する構成単位の含有率としては、0.5質量%~8質量%であることが好ましく、1質量%~5質量%であることがより好ましい。
カルボキシ基を有する単量体に由来する構成単位の含有率が0.1質量%~510質量%であると、後述するイソシアネート化合物(B)及びシリコーン系イソシアネート化合物(C)の少なくとも一方と反応して、架橋構造を十分に形成することができ、被着体への汚染成分の転着をより抑制することが可能となる。
上記観点から、カルボキシ基を有する単量体に由来する構成単位の含有率は、0.2質量%~5質量%であることがより好ましく、0.3質量%~3質量%であることが更に好ましい。
水酸基を有する単量体に由来する構成単位の含有率が0.5質量%~10質量%であると、後述するイソシアネート化合物(B)と反応して、架橋構造を十分に形成することができ、被着体への汚染成分の転着をより抑制することが可能となる。
上記観点から、水酸基を有する単量体に由来する構成単位の含有率は、1質量%~9質量%であることがより好ましく、2質量%~8質量%であることが更に好ましい。
特定(メタ)アクリル系樹脂が、架橋性官能基を有さないアルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位を含む場合、架橋性官能基を有さないアルキル(メタ)アクリレートとしては、無置換のアルキル(メタ)アクリレートであることが好ましく、その種類は特に制限されない。
アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状のいずれであってもよい。アルキル(メタ)アクリレートのアルキル基の炭素数は、1~18の範囲であることが好ましく、1~12の範囲であることがより好ましい。アルキル基の炭素数が上記の範囲内であると、保護フィルムに適した接着性により優れる傾向がある。
アルキル(メタ)アクリレートは、1種を単独で使用してもよく、又は、2種以上を併用してもよい。
上記観点から、特定(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)としては、30万~180万であることがより好ましく、40万~150万であることが更に好ましく、40万~130万であることが特に好ましく、40万~100万であることが最も好ましい。
(重量平均分子量(Mw)の測定方法)
下記(1)~(3)に従って測定する。
(1)特定(メタ)アクリル系樹脂の溶液を剥離紙に塗布し、100℃で1分間乾燥し、フィルム状の特定(メタ)アクリル系樹脂を得る。
(2)上記(1)で得られたフィルム状の特定(メタ)アクリル系樹脂とテトラヒドロフランとを用いて、固形分濃度が0.2質量%である試料溶液を得る。
(3)下記条件にて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、標準ポリスチレン換算値として、特定(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)を測定する。
(条件)
GPC :HLC-8220 GPC〔東ソー(株)製〕
カラム :TSK-GEL GMHXL 使用
移動相溶媒:テトラヒドロフラン
流速 :0.6mL/分
カラム温度:40℃
1/Tg=m1/Tg1+m2/Tg2+・・・+m(k-1)/Tg(k-1)+mk/Tgk
・・・(式1)
式1中、Tg1、Tg2、・・・、Tg(k-1)、Tgkは、特定(メタ)アクリル系樹脂を構成する各単量体を単独重合体としたときの絶対温度(K)で表されるガラス転移温度である。m1、m2、・・・、m(k-1)、mkは、特定(メタ)アクリル系樹脂を構成する各単量体のモル分率をそれぞれ表し、m1+m2+・・・+m(k-1)+mk=1である。
例えば、これら代表的な単量体を用いることで、既述のガラス転移温度を適宜調整することが可能である。
なお、固形分総質量とは粘着剤組成物から、溶剤などの揮発性成分を除いた残渣の総質量を意味する。
本発明の粘着剤組成物は、イソシアネート化合物(B)を含む。イソシアネート化合物(B)は、特定(メタ)アクリル系樹脂中の架橋性官能基と反応して架橋構造を形成する。これにより、本発明の粘着剤組成物より形成された粘着剤層に適度な硬さを付与することが可能となる。また、保護フィルムとして必要な粘着力を粘着剤層に付与しつつ、保護フィルムの用途に適した剥離性を保持させることが可能である。
これらのイソシアネート化合物(B)は、1種を単独で使用してもよく、又は、2種以上を併用してもよい。
更に、反応性に優れ架橋密度を高めることができ、かつ、特定(メタ)アクリル系樹脂との相溶性に優れる観点から、イソシアネート化合物(B)としては、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体及びイソホロンジイソシアネートの少なくとも一方であることが好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体であることがより好ましい。
イソシアネート化合物(B)の含有量が上記範囲内であると、被着体からの剥がれをより抑制し、かつ、保護フィルムの用途により適した粘着力を保つ傾向がある。
粘着剤組成物は、イソシアネート化合物(B)以外のポリシロキサン構造及びアルキレンオキシド構造を有するイソシアネート化合物(C)(シリコーン系イソシアネート化合物(C))を含む。
シリコーン系イソシアネート化合物(C)はイソシアネート基を含有するため、特定(メタ)アクリル系樹脂中の架橋性官能基と反応して架橋構造を形成して、粘着剤層中にアンカーされた状態に保たれやすくなる。そのため、保護フィルムを剥離する際に、汚染成分の被着体表面への転着が抑制されるので、本発明の粘着剤組成物より形成された粘着剤層は優れた耐汚染性を発揮する。
また、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は、分子中にポリシロキサン構造を有するため、特定(メタ)アクリル系樹脂と相溶しにくく、粘着剤層の表面付近に局在する傾向がある。さらに、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は分子中にアルキレンオキシド構造を有するので、帯電防止助剤として用いられるアルキレンオキシド構造を有するシリコーン化合物と同様に、帯電防止剤に配位した状態で、粘着剤層の表面付近に局在する傾向がある。そのため、粘着剤組成物より形成された粘着剤層は、少量の帯電防止剤であっても優れた帯電防止性能を発揮する。
本明細書において、ポリシロキサン構造とは、シロキサン基(-Si-O-)が連結した構造を指す。本発明に用いるシリコーン系イソシアネート化合物(C)中のポリシロキサン構造に含まれるケイ素原子の数は、1~100の範囲であることが好ましい。
これらの中でも、反応性基とイソシアネート化合物中のNCO基との反応が効果的に促進され、かつ、被着体に対する汚染の発生を効果的に抑制できる観点から、反応性基としては、水酸基であることが好ましい。
反応性基は、アルキレンオキシド構造を有するシリコーン化合物の両末端、片末端、側鎖の何れに導入されていてもよい。
ここで、片末端とは、例えば、シロキサン基の繰り返し単位を有するポリシロキサン鎖(主鎖)を有するシリコーン化合物の前記主鎖の一方の末端を意味する。両末端とは、例えば、シロキサン基の繰り返し単位を有する分子鎖(主鎖)を有するシリコーン化合物の前記主鎖の両方の末端を意味する。
上記アルキレンオキシド構造を有する化合物としては、例えば、反応性基を有するポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等が挙げられ、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとがブロック状又はランダムに付加したポリアルキレンオキシドであってもよい。
特定アルキレンオキシド構造含有シリコーン化合物が、アルキレンオキシド構造の末端に水酸基が結合した構造を有すると、より優れた耐汚染性を発揮することが可能となる。
アルキレンオキシド鎖を有するシリコーン化合物は、後述の帯電防止剤(D)と相互作用し、粘着剤層の表面付近に局在する傾向がある。その結果、粘着剤層の表面における表面抵抗値を低下させると推察される。すなわち、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は、本発明の粘着剤組成物における帯電防止剤の量を抑えることが可能となる。
ジアルキルシロキサンにおけるアルキル基の炭素数は、1~4であることが好ましく、1であることがより好ましい。
またアルキル(ヒドロキシポリアルキレンオキシアルキル)シロキサンにおけるアルキレンオキシド鎖の炭素数は、2~4であることが好ましく、2~3であることがより好ましい。
アルキル(ヒドロキシポリアルキレンオキシアルキル)シロキサンにおけるアルキレンオキシド鎖の含有数は、1~100であることが好ましく、10~100であることがより好ましい。アルキル(ヒドロキシポリアルキレンオキシアルキル)シロキサンにおけるアルキル基の炭素数は、1~4であることが好ましい。
さらに、メチルプロピレンシロキサン構造単位の繰り返し数qは、2~100の数であり、2~80の数であることが好ましい。qが2以上であると十分な導電性が得られやすく、帯電防止効果を向上させる傾向がある。またqが100以下であると粘着剤組成物を構成する他の成分との相溶性がより向上し、粘着剤層の透明性が向上する傾向がある。
特定アルキレンオキシド構造含有シリコーン化合物の重量平均分子量(Mw)は、既述の特定(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)の測定方法と同様にして測定することができる。
HLB= {(親水性基部分の式量の総和)/(アルキレンオキシド構造を有するシリコーン化合物の分子量)}×20
このようなイソシアネート化合物としては、例えば、既述のイソシアネート化合物(B)が挙げられ、イソシアネート化合物(B)の具体例と同様である。
イソシアネート化合物(B)とシリコーン系イソシアネート化合物(C)のプレ反応に用いられるイソシアネート化合物とが異なると、粘着剤層中においてイソシアネート化合物(B)とシリコーン系イソシアネート化合物(C)とが相溶しにくく、シリコーン系イソシアネート化合物(C)がより粘着剤層表面へ局在しやすくなるため、より優れた帯電防止性が得られる傾向にある。
これらの中でも、特定(メタ)アクリル系樹脂との反応性の観点から、Xで表される1価の有機基としては、鎖状若しくは環状の脂肪族ポリイソシアネート化合物、鎖状若しくは環状の脂肪族ポリイソシアネート化合物の2量体、及び、鎖状若しくは環状の脂肪族ポリイソシアネート化合物のイソシアヌレート変性体を含む3量体又は5量体から選ばれる少なくとも1種のポリイソシアネート化合物からイソシアネート基を1つ除いた1価の基が好ましく、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート又はヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートの2量体、及び、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体を含む3量体又は5量体から選ばれる少なくとも1種のポリイソシアネート化合物からイソシアネート基を1つ除いた1価の基がより好ましく、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート及びヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体を含む3量体の少なくとも一方からイソシアネート基を1つ除いた1価の基が更に好ましく、イソホロンジイソシアネート及びキシレンジイソシアネートの少なくとも一方からイソシアネート基を1つ除いた1価の基が特に好ましい。
また、帯電防止性の観点から、Xで表される1価の有機基としては、本発明の粘着剤組成物に含まれるイソシアネート化合物(B)と異なる他の2官能以上のイソシアネート化合物から、イソシアネート基(NCO基)を1つ除いた1価の基であることが好ましい。
ここで、一般式(1-1)で表される化合物が複数の化合物の集合体である場合、p、q、r、a及びbは化合物の集合体としての平均値であり、有理数である。
またpが100以下であると粘着剤組成物を構成する他の成分との相溶性が向上し、粘着剤層の透明性が向上する傾向がある。
更にメチルプロピレンシロキサン構造単位の繰り返し数qは、2~80の数であることが好ましい。qが2以上であると十分な導電性が得られ、帯電防止性がより向上する傾向がある。またqが100以下であると粘着剤組成物を構成する他の成分との相溶性が向上し、粘着剤層の透明性が更に向上する傾向がある。
dが1以上であると十分な導電性が得られ、帯電防止性が向上する傾向がある。またdが100以下であると粘着剤組成物を構成する他の成分との相溶性が向上し、粘着剤層の透明性がより向上する傾向がある。
eが1以上であると十分な導電性が得られ、帯電防止性が向上する傾向がある。またeが100以下であると粘着剤組成物を構成する他の成分との相溶性が向上し、粘着剤層の透明性がより向上する傾向がある。
例えば、反応容器に、反応性基を有し、かつアルキレンオキシド構造を有するシリコーン化合物と、イソシアネート化合物と、を所定量づつ投入し、均一に撹拌して反応(プレ反応)させることで、シリコーン系イソシアネート化合物(C)を得ることができる。
シリコーン系イソシアネート化合物(C)の含有量が0.10質量部以上であると、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は、イソシアネート基を含有するため、特定(メタ)アクリル系樹脂中の架橋性官能基と反応して架橋構造を形成し、粘着剤層中にアンカーされた状態に保たれやすくなる。そのため、保護フィルムを被着体から剥離する際に、汚染成分の被着体への転着を抑制し、粘着剤組成物より形成された粘着剤層は優れた耐汚染性を発揮する。
また、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は、分子中にポリシロキサン構造を有するため、特定(メタ)アクリル系樹脂と相溶しにくく、粘着剤層の表面付近に局在しやすい。さらに、シリコーン系イソシアネート化合物(C)は、分子中にアルキレンオキシド構造を有するので、帯電防止助剤として一般的に用いられるアルキレンオキシド構造を有するシリコーン化合物と同様に、帯電防止剤に配位した状態で、粘着剤層の表面付近に局在しやすい。そのため、粘着剤組成物より形成された粘着剤層は、少量の帯電防止剤でも優れた帯電防止性能を発揮する。
上記観点から、シリコーン系イソシアネート化合物(C)の含有量としては、(メタ)アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、0.2質量部~3質量部であることが好ましく、0.25質量部~2.5質量部であることがより好ましく、0.3質量部~2質量部であることが更に好ましい。
質量比[(C)/(B)]が1/20以下であると、粘着剤組成物中に含まれるイソシアネート化合物(B)が多くなりすぎず、かつ、シリコーン系イソシアネート化合物(C)が適度に存在しているため、耐汚染性がより抑えられる傾向がある。また、質量比[(C)/(B)]が1/1以上であると、特定(メタ)アクリル系樹脂(A)と、イソシアネート化合物(B)と、が十分に反応して架橋構造を形成することができ、より適切な粘着力を粘着剤層に付与する傾向がある。
上記観点から、質量比[(C)/(B)]としては、1/2~1/15であることがより好ましく、1/3~1/10であることが更に好ましい。
粘着剤組成物は、帯電防止剤(D)を含有する。粘着剤組成物より形成された粘着剤層は、優れた帯電防止性能を発揮する。
帯電防止剤としては、イオン性化合物が挙げられる。イオン性化合物としては、特に制限はなく、アルカリ金属塩、有機塩などが挙げられる。
イオン解離性が高く、かつ、少量であっても優れた帯電防止性を発現しやすい点から、帯電防止剤としては、アルカリ金属塩又は有機塩であることが好ましい。
例えば、Li+、Na+及びK+からなる群より選ばれる少なくとも1種のカチオンと、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、SCN-、ClO4 -、CF3SO3 -、(FSO2)2N-、(CF3SO2)2N-、(C2F5SO2)2N-及び(CF3SO2)3C-からなる群より選ばれる少なくとも1種のアニオンと、から構成される金属塩を好適に用いることができる。
アルカリ金属塩は、1種単独で使用してもよく、又は、2種以上を併用して使用してもよい。
有機塩としては、融点が30℃以上であることが好ましい。有機塩の融点が30℃以上であると、被着体への移行が少なく、汚染性が低く好ましい。
有機カチオンとしては、例えば、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、アルキルピロリジニウムカチオン、有機基を置換基として有するアンモニウムカチオン、有機基を置換基として有するスルホニウムカチオン、有機基を置換基として有するホスホニウムカチオンが挙げられる。これらの中でも、帯電防止性の観点から、有機カチオンとしては、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオンであることが好ましい。
帯電防止剤(D)の含有量が特定(メタ)アクリル系樹脂100質量部に対して、0.05質量部以上であると、帯電防止性により優れる傾向がある。帯電防止剤(D)の含有量が0.50質量部以下であると、帯電防止剤(D)の含有量に対する帯電防止効果の効率がより高くなる傾向がある。
本発明の粘着剤組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、シリコーン系イソシアネート化合物(C)以外のシリコーン化合物(以下、「他のシリコーン化合物」ともいう。)を含んでいてもよい。
他のシリコーン化合物を含む場合、帯電防止性をより向上させることが可能である。
他のシリコーン化合物は、1種単独で使用してもよく、又は2種以上を併用してもよい。
他のシリコーン化合物の含有量が0.05質量部以上であると、帯電防止性により優れる傾向がある。また他のシリコーン化合物の含有量が1質量部以下であることで、被着体への汚染(クモリ)の発生が抑制され、また、特定(メタ)アクリル系樹脂との相溶性が低下して発生する白濁をより抑制することが可能となる。
本発明の粘着剤組成物は、(メタ)アクリル系オリゴマーを含んでいてもよい。
より優れた帯電防止性及び被着体に対する耐汚染性を発揮する観点から、(メタ)アクリル系オリゴマーとしては、アルキレンオキシド構造単位を含む(メタ)アクリル系オリゴマーであることが好ましい。
なお、アルキレンオキシ基の含有数は、(メタ)アクリル系オリゴマーにアルキレンオキシ基を有する構成単位が2種以上含まれる場合、含有数の平均値である有理数となる。
生産性の観点から、アルキレンオキシ基に由来する構成単位は、アルキレンオキシ基及びビニル基を有する単量体に由来するものが好ましい。
中でもメトキシポリエチレンオキシ(メタ)アクリレート及びメトキシポリプロピレンオキシ(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、エチレンオキシ基の含有数が20以上であるメトキシポリエチレンオキシ(メタ)アクリレート及びプロピレンオキシド基の含有数が20以上であるメトキシポリプロピレンオキシ(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種がより好ましい。
(メタ)アクリル系オリゴマーがカルボキシ基を有する単量体に由来する構成単位を含むと、剥離性の向上に寄与する傾向がある。
カルボキシ基を有する単量体の種類としては、特に制限されず、既述の(メタ)アクリル系樹脂におけるカルボキシ基を有する単量体が挙げられる。剥離性の観点から、カルボキシ基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸であることが好ましい。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、既述の特定(メタ)アクリル系樹脂におけるアルキル(メタ)アクリレートと同義であり、具体例も同様である。
粘着剤層を高温高湿環境下に曝した場合に、高い耐久性が発揮される点で、アルキル(メタ)アクリレートとしては、炭素数4~12のアルキル(メタ)アクリレートであることが好ましく、分岐鎖を有する炭素数4~12のアルキル(メタ)アクリレートであることがより好ましく、2-エチルヘキシルメタクリレートであることが更に好ましい。
また、アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位の含有率としては、耐久性の点で、(メタ)アクリル系オリゴマーの全構成単位に対して99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが更に好ましい。
(メタ)アクリル系オリゴマーがその他の構成単位を含む場合、(メタ)アクリル系オリゴマーの全構成単位に占める、カルボキシ基を有する単量体に由来する構成単位、アルキル(メタ)アクリレートに由来する構成単位及びアルキレンオキシ基を有する単量体に由来する構成単位の合計の含有量としては、(メタ)アクリル系オリゴマーの全構成単位に対して80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが更に好ましい。
(メタ)アクリル系オリゴマーの含有率が0.05質量部~2質量部であると、保護フィルムに必要な粘着力を粘着剤層に付与しつつ、保護フィルムの用途に適した剥離性を更に保持することが可能となる。
粘着剤組成物は、特定(メタ)アクリル系樹脂、イソシアネート化合物(B)、シリコーン系イソシアネート化合物(C)、帯電防止剤(D)及び(メタ)アクリル系オリゴマーの他に、必要に応じて、特定(メタ)アクリル系樹脂以外の樹脂、イソシアネート化合物以外の架橋剤、架橋触媒、耐候性安定剤、タッキファイヤー、可塑剤、軟化剤、剥離助剤、染料、顔料、無機充填剤、界面活性剤などを適宜含有することができる。
有機金属化合物の具体的な例としては、ジオクチル錫ジラウレート、1,3-ジアセトキシテトラブチルスタノキサンなどが挙げられる。
第3級アミン化合物の具体例としては、トリエチレンジアミン、N-メチルモルホリンなどの三級アミンが挙げられる。
これらの中でも、架橋触媒としては、第3級アミン化合物であることが好ましい。
本発明の粘着剤組成物は、光学部材に用いることが好ましい。本発明の粘着剤組成物より形成された粘着剤層は、耐汚染性及び帯電防止性に優れるため、光学部材の保護フィルムに好適に用いることができる。
本発明の保護フィルムは、保護フィルム用粘着剤組成物の架橋物である粘着剤層と、基材と、を少なくとも有する。
保護フィルムが有する粘着剤層は、光学部材に対して、優れた耐汚染性及び帯電防止性を発揮する。
透視による光学部材の検査及び管理の観点から、基材としては、ポリエステル系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、及びアクリル系樹脂などから選択される樹脂を用いたフィルムが挙げられる。
中でも、基材としては、表面保護性能の観点から、ポリエステル系樹脂を用いたフィルムが好ましく、実用性を考慮すると、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂を用いたフィルムであることがより好ましい。
粘着剤層の形成方法としては、例えば、粘着剤組成物を、そのままで又は必要に応じて適宜の溶媒で希釈し、これを基材に塗布した後、乾燥して溶媒を除去する方法を採用することができる。
また、先ずシリコーン樹脂などにより離型処理が施された紙、ポリエステルフィルム等の適宜のフィルムからなる剥離シート上に粘着剤組成物を塗布し、加熱乾燥して粘着剤層を形成し、次いで剥離シートの粘着剤層側を基材に圧接して粘着剤層を基材に転写させる方法を採用することもできる。
-シリコーン架橋剤1の製造-
撹拌羽根、温度計、窒素導入管及び還流冷却器、滴下ロートを備えた四つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート(IPDI)(商品名:デスモジュールI、住化コベストロウレタン(株)製)を118質量部、SH-3773M(化学名:ポリエーテル変性シリコーン化合物、東レ・ダウコーニング(株)製)を82質量部仕込み、反応容器の空気を窒素ガスで30分間置換した後、内温を50℃に保持しながら4時間撹拌させて、シリコーン架橋剤1を得た。得られたシリコーン架橋剤1の組成を表1に示す。
シリコーン架橋剤1において、組成を表1に示すように変更したこと以外は、シリコーン架橋剤1の製造と同様の方法により、シリコーン架橋剤2~シリコーン架橋剤8を調製した。
・SH-3773M:特定アルキレンオキシド構造含有シリコーン化合物(ポリエーテル変性シリコーン化合物、東レ・ダウコーニング(株)製)(一般式(3)で表されるポリシロキサン化合物)
・SF-8427:特定アルキレンオキシド構造含有シリコーン化合物(カルビノール変性シリコーン化合物(両末端変性)、東レ・ダウコーニング(株)製)(一般式(4)で表されるポリシロキサン化合物)
・デスモジュールI:イソシアネート化合物(化学名:イソホロンジイソシアネート(IPDI)、住化コベストロウレタン(株)製)
・N-3300:イソシアネート化合物(化学名:イソシアヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート、商品名:スミジュールN-3300、住化コベストロウレタン(株)製、固形分100質量%)
・タケネート500:イソシアネート化合物(化学名:キシレンジイソシアネート(XDI)、三井化学(株)製)
-(メタ)アクリル系樹脂(A)の製造-
温度計、撹拌機、窒素導入管及び還流冷却器を備えた反応容器内に、酢酸エチル171.0質量部、tert-ブタノール249質量部を入れた。また別の反応容器に、単量体としてn-ブチルアクリレート(nBA)217.8質量部、2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA)360.0質量部、4-ヒドロキシブチルアクリレート(4HBA)18.0質量部、及びアクリル酸(AA)4.2質量部を入れ、混合して単量体混合物とした。この単量体混合物のうち、20.0質量%を反応容器中に加え、次いで反応容器の空気を窒素ガスで置換した後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.08質量部を添加して、撹拌下に窒素雰囲気中で、反応容器内の混合物温度を85℃に昇温させて、初期反応を開始させた。初期反応がほぼ終了した後、残りの単量体混合物80.0質量%、並びに酢酸エチル88.0質量部、及びAIBN0.80質量部の混合物をそれぞれ逐次添加しながら約2時間反応させ、引き続いて、さらに2時間反応させた。その後、酢酸エチル132.0質量部にtert-ブチルペルオキシピバレート0.60質量部を溶解させた溶液を、上記混合物に1時間かけて滴下し、さらに1.5時間反応させた。反応終了後、(メタ)アクリル系樹脂(A)溶液を得た。得られた(メタ)アクリル系樹脂(A)溶液の重量平均分子量(Mw)を表2に示す。
なお、重量平均分子量(Mw)は既述の方法で測定したものである。
製造例1において、単量体を表2に示すように変更し、開始剤の量や重合条件などを適宜変更して重量平均分子量を調整したこと以外は、製造例1と同様の方法により、(メタ)アクリル系樹脂(A)溶液を調製した。得られた(メタ)アクリル系樹脂(A)溶液の固形分の組成(質量%)及び重量平均分子量(Mw)を表2に示す。
なお、重量平均分子量(Mw)は既述の方法で測定したものである。
温度計、撹拌羽根、窒素ガス導入管、冷却器、滴下ロートを備えた反応容器内に、メチルエチルケトン100.0部を入れ、窒素雰囲気下で撹拌しながら還流温度まで加熱した。滴下ロートに、予め混合しておいた、n-ブチルメタクリレート(nBMA)68.0質量部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(2HEMA)20.0質量部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(アルキレンオキシド基の含有数:23)10部、アクリル酸(AA)2.0質量部、メチルエチルケトン100.0質量部及びアゾビスイソブチロニトリル5.0質量部の混合溶液を入れ、120分かけて還流温度の反応容器に逐次添加した。その後、240分間還流温度を維持したまま反応させ、反応を終了した。このようにして、(メタ)アクリル系オリゴマー溶液を得た。
得られた(メタ)アクリル系オリゴマーの溶液の固形分は33.0質量%であり、重量平均分子量(Mw)は7,000であった。なお、重量平均分子量(Mw)は既述の方法で測定したものである。
撹拌羽根、温度計、冷却器、滴下ロートを備えた四つ口フラスコに製造例1で調製した(メタ)アクリル系樹脂(A)溶液(固形分45%)を222.2質量部(固形分として100質量部)、上記で調製した(メタ)アクリル系オリゴマー溶液(固形分33%)を0.9質量部(固形分として0.80質量部)、帯電防止剤(D)としてLiTFS(化学名:LiCF3SO3、森田化学工業(株)製)0.25質量部を仕込み、フラスコ内の液温を25℃付近に保って4.0時間混合撹拌を行った。イソシアネート化合物(B)としてスミジュールN-3300希釈物(化学名:ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、住化コベストロウレタン社製)を12.0質量部(固形分として3.00質量部)、上記で調製したシリコーン架橋剤1を0.38質量部相当量添加し、十分に撹拌して、粘着剤組成物溶液を得た。
-耐汚染性-
<保護フィルムの作製>
上記で得られた粘着剤組成物溶液を、シリコーン系離型剤で表面処理された離型フィルム(商品名:フィルムバイナ25E0010BD、厚み100μm、藤森工業(株)製)上に、乾燥後の塗工量が15g/m2となるように塗布し、100℃で60秒間、熱風循環式乾燥機にて乾燥した。その後、粘着剤組成物溶液を塗布した離型フィルム塗布面を、別途用意したシリコーン系離型剤で表面処理された離型フィルム(商品名:フィルムバイナ 100E-0010NO23、厚み25μm、藤森工業(株)製)の表面処理面に重ね合せて積層体とした。この積層体を加圧ニップロール対に通して圧着して貼り合わせた後、23℃、50%RHの条件下で96時間養生して、無基材タイプの粘着シートを作製した。
75mm×75mmの大きさに切断した無基材タイプの粘着シートから、一方の離型フィルムを剥がし、粘着剤層が露出した面を100mm×100mmに切断した250メッシュの金網(真鍋工業(株)製)に貼り合わせた。次いで、残りの離型フィルムを剥がし、溶剤浸漬時に粘着剤が漏れでないように250メッシュの金網で包み込み、粘着剤入りの金網を準備した。この操作を繰り返して、粘着剤入りの金網を6個用意し、粘着剤の全質量を測定した。
粘着剤の全質量=粘着剤入りの金網の質量(g)-金網の質量(g)
再度放冷後、残溶液をポリ容器に流し入れ、パーフルオロアルコキシ(PFA)製の蒸発皿を蒸留水10mlで洗浄した後、洗浄液をポリ容器に流し入れ、残留物を測定用サンプルとした。
測定用サンプル中に含まれるケイ素(Si)原子の量を、以下の測定条件で、誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-AES)装置(型番:ICPS-7510型、(株)島津製作所製)を用いて定量した。
分析機器:誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-AES)(型番:ICPS-7510型、(株)島津製作所製)
スプレーチャンバー:サイクロンチャンバー
測定位置:横方向観測
ネブライザー:同軸ネブライザー
高周波パワー:1.2kW
クーラントガス:14.0L/分
キャリアガス:アルゴンガス、0.7L/分
定量方法:検量線法により実施
検量線用サンプル濃度:0.2ppm、1.0ppm、5.0ppm(和光純薬工業(株)製 原子吸光用標準液(Si 1000ppm))
A:酢酸エチルへ溶出したシリコーン化合物量(ppm)=検出されたケイ素(Si)原子の量の値(ppm)-0.04(ppm)
なお、検出されたケイ素(Si)原子の量は、離型フィルムに含まれるシリコーン化合物の影響分として0.04ppmを引いた数値である。
B:粘着剤層に含まれるシリコーン化合物量(ppm)=(w×s)/e×t×1000000
w:粘着剤の全質量(g)
s:粘着剤に含まれるシリコーン化合物の割合(質量%)
e:酢酸エチル質量;80(g)
t:シリコーン化合物中のSi原子量(ICP-AES実測値であり、SH-3773M(側鎖ポリエーテル変性シリコーン化合物(東レ・ダウコーニング(株)製))のSi原子量は0.20であり、SF-8427(両末端ポリエーテル変性シリコーン化合物(東レ・ダウコーニング(株)製)))のSi原子量は0.45である。)
A:0.24-0.04=0.20
B:(w×s)/e×t×1000000=3.67
w:0.51(g)
s:0.30/(100+0.80+0.25+0.38+0.13+3.0)
=0.002869
e:80(g)
t:0.20
なお、有効成分の全質量は、(メタ)アクリル系樹脂の含有量100、(メタ)アクリル系オリゴマーの含有量0.80、帯電防止剤の含有量0.25、シリコーン系イソシアネート化合物(C)の含有量0.38、プレ反応における未反応のイソシアネート化合物の含有量0.13及びイソシアネート化合物(B)の含有量3.0の和である。
シリコーン反応率が高ければ、粘着剤組成物の耐汚染性は優れる。評価が「A」以上であれば、耐汚染性に優れると判断した。
AA:90%以上である。
A:60%~90%未満である。
B:40%~60%未満である。
C:40%未満である。
<保護フィルムの作製>
粘着剤組成物溶液を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(商品名:帝人テトロンフィルムG2、厚み38μm、帝人デュポンフィルム(株)製)上に、乾燥後の塗工量が15g/m2となるように塗布し、100℃で60秒間、熱風循環式乾燥機にて乾燥した。その後、粘着剤組成物溶液を塗布した塗布面にシリコーン系離型剤で表面処理された離型フィルム(商品名:フィルムバイナ25E0010BD、厚み100μm、藤森工業(株)製)の表面処理面に重ね合せて積層体とした。この積層体を加圧ニップロール対に通して圧着して貼り合わせた後、23℃、50%RHの条件下で96時間養生して、粘着シートを作製した。
上記で作製した粘着シートの表面抵抗値を表面抵抗測定装置((株)アドバンテスト製:R12704 RESISTIVITY CHAMBER)を用いて、23℃、50%RH、印加電圧100Vの条件下で測定し、下記評価基準に従って評価した。結果は表3に示す。
表面抵抗値が小さいほど帯電防止性に優れる。なお、評価が「C」以上であれば帯電防止性があると評価した。
A:表面抵抗値が1.0×1011Ω/□未満であり、帯電防止性が非常に優れている。
B:表面抵抗値が1.0×1011Ω/□~4.9×1011Ω/□であり、帯電防止性が優れている。
C:表面抵抗値が4.9×1011Ω/□を超えて9.9×1011Ω/□以下であり、帯電防止性がある。
D:表面抵抗値が9.9×1011Ω/□を超えており、帯電防止性に劣っている。
製造例1において、表1に示す単量体組成に変更し、適宜開始剤量などを調整したこと以外は、製造例1と同様にして、粘着剤組成物を調製した。調製した粘着剤組成物を用いて、実施例1と同様にして保護フィルムを作製し、実施例1と同様にして各評価を行った。結果を表3に示す。
撹拌羽根、温度計、窒素導入管及び還流冷却器、滴下ロートを備えた四つ口フラスコに、デスモジュールI(化学名:イソホロンジイソシアネート、住化コベストロウレタン(株)製)を118質量部、SH-8400(側鎖ポリエーテル変性非反応性シリコーン化合物、東レ・ダウコーニング(株)製)を82質量部仕込み、反応容器の空気を窒素ガスで30分間置換した後、内温を50℃に保持しながら4時間撹拌させて、非反応性シリコーン化合物及びイソシアネート化合物の混合液を調製した。
比較例4では、上記で得られた非反応性シリコーン化合物及びイソシアネート化合物の混合液と、製造例1で調製した(メタ)アクリル系樹脂(A)と、イソシアネート化合物(B)と、帯電防止剤(D)と、を表1に記載の配合比率で混合し、粘着剤組成物溶液を調製した。調製した粘着剤組成物を用いて、実施例1と同様にして保護フィルムを作製し、実施例1と同様にして各評価を行った。結果を表3に示す。
・IPDI:イソシアネート化合物(化学名:イソホロンジイソシアネート、商品名:デスモジュールI、住化コベストロウレタン(株)製)
・XDI:イソシアネート化合物(化学名:キシレンジイソシアネート(XDI)、商品名:タケネート500、三井化学(株)製)
・LiTS:帯電防止剤(化学名:Li(CF3SO2)O、森田化学工業(株)製)
・MP-402:帯電防止剤(化学名:トリメチルドデシルアンモニウムビス(フルオロスルホニル)イミド、第一工業製薬(株)製)
・SH-3773M:特定アルキレンオキシド構造含有シリコーン化合物(側鎖ポリエーテル変性シリコーン化合物、東レ・ダウコーニング(株)製)
・SH-8400:シリコーン化合物(側鎖ポリエーテル変性非反応性シリコーン化合物、東レ・ダウコーニング(株)製)
・DOBDL:架橋触媒(化学名:ジオクチル錫ジラウレート、商品名:OT-1、ADEKA(株)製、アセチルアセトンにより適宜希釈して使用)
表3中、SH-3773M(※)とは、シリコーン系イソシアネート化合物(C)の調製において、イソシアネート化合物と反応していない、反応性基を有し、かつアルキレンオキシド構造を有するシリコーン化合物を意味する。
特に、実施例1の粘着剤組成物の架橋物である粘着剤層は、耐汚染性及び帯電防止性に特に優れていた。実施例1では、イソシアネート化合物(B)と異なる他のイソシアネート化合物を用いて、シリコーン架橋剤1(シリコーン系イソシアネート化合物(C))を調製したものであった。
また、帯電防止剤(D)を含まない比較例2の粘着剤組成物の架橋物である粘着剤層は、帯電防止性に劣っていた。
シリコーン系イソシアネート化合物(C)を含まない比較例5の粘着剤組成物の架橋物である粘着剤層は、帯電防止剤(D)が粘着剤層の表面付近に局在していないため、帯電防止性に劣っていた。
Claims (6)
- 前記イソシアネート化合物(B)に対する前記イソシアネート化合物(C)の質量比[(C)/(B)]は、1/1~1/20である、請求項1に記載の保護フィルム用粘着剤組成物。
- 前記帯電防止剤(D)は、アルカリ金属塩又は有機塩である、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の保護フィルム用粘着剤組成物。
- 光学部材に用いる、請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の保護フィルム用粘着剤組成物。
- 請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の保護フィルム用粘着剤組成物の架橋物である粘着剤層と、基材と、を有する保護フィルム。
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