JP7134326B2 - 光学積層体、粘着剤組成物及び保護材 - Google Patents
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Description
(A)(メタ)アクリル系の単位構造を繰り返してなる、ガラス転移温度が0℃以下の粘着性高分子と、
(B)共役系高分子及びポリアニオンを含む導電性高分子と、
(C)両親媒性化合物と、
(D)非水系の、溶媒又は分散媒と、を含有する、粘着剤組成物である。
本発明の光学積層体は、光学部材と、この光学部材に積層される保護材とを備えたものである。ここで、光学部材の表面に設けられる保護材は、基材と粘着層とを備えており、基材に粘着層が積層されている。このとき、本発明の光学積層体では、粘着層の一方の面が基材に隣接し、他方の面が光学部材に隣接するように、各層が積層されている。
このうち、光学部材としては、特に限定されないが、光学用途に用いられる、板、シート又はフィルム等の形状を有する部材が挙げられ、例えば偏光板、位相差板、楕円偏光板、反射防止フィルム、透明導電フィルム、輝度向上フィルム、光拡散フィルム、ガラス飛散防止フィルム及び表面保護フィルムが挙げられる。その中でも、液晶素子の表面に貼着されることが多い、偏光板、位相差板、反射防止フィルム又は透明導電フィルムであることが好ましい。
他方で、保護材は、基材と、この基材に設けられる粘着層とを備えたものであり、光学部材の表面に着脱可能に設けられるものである。この保護材の粘着層を、光学部材の表面に隣接させることで、光学部材の表面に粘着層が粘着し、それにより光学部材の表面が保護されるため、光学部材の表面を傷や汚れ等から保護する用途(プロテクトフィルム等)に、保護材を好ましく用いることができる。
保護材に用いられる基材は、粘着層が粘着しうる、薄板、シート又はフィルム等の形状を有する材料の中から選択され、例えばプラスチック材料、金属及び金属酸化物からなるものが挙げられる。ここで、保護材を介して光を透過させる用途に用いる場合には、光線透過率の高い基材、例えば光線透過率の高いプラスチック材料や、ITO(酸化インジウムスズ)、ガラスからなる基材を用いることが好ましい。
基材に設けられる粘着層は、後述する粘着剤組成物から形成されるものであり、表面抵抗率が低く、高い帯電防止性を有するものである。このような粘着層によることで、光学部材から保護材を剥離した際に、静電気の発生が低減されるため、保護材を貼付していた光学部材表面が帯電することで生じる、埃や塵等の異物の付着による光学部材表面の汚染を低減することができる。
このような粘着層を形成できる粘着剤組成物は、(A)(メタ)アクリル系の粘着性高分子と、(B)共役系高分子及びポリアニオンを含む導電性高分子と、(C)両親媒性化合物を含有しており、これらが(D)非水系の溶媒又は非水系の分散媒に、溶解又は分散している。
本発明の粘着剤組成物に用いられる粘着性高分子は、少なくとも使用温度において粘着性を有する高分子であり、室温で粘着性を有することが好ましい。粘着性高分子は、(メタ)アクリル系の単位構造を繰り返してなるものであることが好ましく、共重合体であってもよい。このような粘着性高分子を用いることで、粘着剤組成物の粘着物性を好適に調整することができる。ここで、本明細書での(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルを意味する。
Foxの式:1/Tg=(W1/Tg1)+(W2/Tg2)+…+(Wm/Tgm)
W1+W2+…+Wm=1
前記Foxの式における、各モノマーからなるホモポリマーのガラス転移温度(Tg1~Tgm)は、例えば、Polymer Handbook Fourth Edition(Wiley-Interscience社、2003年)に記載の値を用いることができる
本発明の粘着剤組成物に含まれる(B)導電性高分子は、(B1)共役系高分子及び(B2)ポリアニオンを含むものである。より具体的には、(B2)ポリアニオンの存在下で、モノマーを酸化的に重合して共役系高分子を形成することで、得られるものである。
導電性高分子に含まれる共役系高分子としては、π電子共役系の高分子が好ましく、電気伝導性ポリマーとして存在するポリチオフェンを含むことがより好ましい。
R4及びR5は、互いに独立に、各々、H、置換されていてもよいC1-C18アルキルラジカル又は置換されていてもよいC1-C18アルコキシラジカルを表し、R4及びR5は一緒に、置換されていてもよいC1-C8アルキレンラジカル(この置換されていてもよいC1-C8アルキレンラジカルにおいて、1以上のC原子は、O若しくはSから選択される1以上の同一の若しくは異なるヘテロ原子によって置き換えられてもよく、好ましくはC1-C8ジオキシアルキレンラジカルである)、置換されていてもよいC1-C8オキシチアアルキレンラジカル、又は置換されていてもよいC1-C8ジチアアルキレンラジカル、又は置換されていてもよいC1-C8アルキリデンラジカル(この置換されていてもよいC1-C8アルキリデンラジカルにおいて、少なくとも1つのC原子は、O若しくはSから選択されるヘテロ原子によって置き換えられてもよい)を表す)
を含む。
Aは、置換されていてもよいC1-C5アルキレンラジカル、好ましくは置換されていてもよいC2-C3アルキレンラジカルを表し、
YはO又はSを表し、
R6は、直鎖状若しくは分枝状の、置換されていてもよいC1-C18アルキルラジカル、好ましくは直鎖状若しくは分枝状の、置換されていてもよいC1-C14アルキルラジカル、置換されていてもよいC5-C12シクロアルキルラジカル、置換されていてもよいC6-C14アリールラジカル、置換されていてもよいC7-C18アラルキルラジカル、置換されていてもよいC7-C18アルカリールラジカル、置換されていてもよいC1-C4ヒドロキシアルキルラジカル、又はヒドロキシルラジカルを表し、
yは、0~8の整数、好ましくは0、1又は2、特に好ましくは0又は1を表し、
複数のラジカルR6がAに結合されている場合、それらは、同じであってもよいし又は異なってもよい)
である。
である。
によって表すことができる。
導電性高分子にドーパントとして含まれるポリアニオンとしては、ホモポリマー、ランダム共重合体、ブロック共重合体等の構造を有するものが挙げられ、その中でも、ブロック共重合体構造を有するものを用いることが好ましい。また、ポリアニオンとしては、一分子中にアニオンを複数有するものを用いることができ、例えば、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スルホン酸を分子中に有する(メタ)アクリル酸エステル等のホモポリマー、あるいはそれらの共重合体のように、少なくとも部分的にスルホン化されたポリマーが挙げられる。中でも、水添又は未水添のジエン構造を有するものを用いることが好ましく、例えばスルホン化合成ゴムを用いることができる。スルホン化合成ゴムは、少なくとも部分的にスルホン化された、スチレン単位とジエン単位とを有するブロックコポリマーである。このようなブロック共重合体構造を有するポリアニオンを用いることで、導電性高分子が有機溶剤に溶解又は分散しやすくなる。このため、粘着層の透明性を維持しつつ、粘着層の表面抵抗率を低減させることができ、粘着剤組成物から形成される粘着層を剥離した際の静電気の発生を低減させることができる。
導電性高分子には、酸化剤やその反応物が含まれていてもよい。スルホン化合成ゴムの存在下でのチオフェンモノマーの重合反応は、酸化剤を用いることで酸化的に行われるからである。
本発明における粘着剤組成物は、両親媒性化合物を含有する。このような両親媒性化合物を含有することで、より低い表面抵抗率を安定して粘着剤層にもたらすことができ、また、粘着剤層のヘイズを低減させて光線透過率を高めることができる。
粘着剤組成物は、非水系の、溶媒又は分散媒を含有する。より具体的には、溶媒又は分散媒における水の濃度が、好ましくは1質量%未満、より好ましくは0.5質量%未満、さらに好ましくは0.1質量%未満、さらに好ましくは0.01質量%未満である溶媒又は分散媒を含有する。このような非水系の溶媒や非水系の分散媒を用いることで、粘着性高分子の粘着剤組成物への溶解及び分散を促進することができ、それにより粘着剤組成物への凝集沈殿物の形成を低減させることができる。ここで、水の濃度は、例えばカールフィッシャー法により測定することができる。
粘着剤組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、さらに酸化防止剤、光安定剤、金属腐食防止剤、粘着賦与剤、可塑剤、帯電防止剤、架橋促進剤、リワーク剤等を配合することもできる。また、導電性高分子の導電性を高める目的で、高導電化助剤等の種々の成分が含まれていてもよい。
上述の粘着剤組成物を、必要に応じて前処理された、基材の表面に付与することで、粘着層の形成された保護材を得ることができる。ここで、粘着剤組成物を付与する手段としては、公知の手段を用いることができ、例えば、ワイヤーバーコート、スピンコーティング、ディッピング(浸漬)、注ぎ込み、滴下、注入、噴霧、ドクターブレード塗布、塗装又は印刷の手段を用いて行うことができる。このうち印刷の手段としては、インクジェット印刷、スクリーン印刷、凹版印刷、オフセット印刷又はパッド印刷の手段を用いることができる。
(実験例A-1)
粘着性高分子として、アクリル酸2-エチルヘキシルと、アクリル酸2-ヒドロキシエチルの共重合体(重量平均分子量50万、ガラス転移温度-68℃、水酸基価5mgKOH/g)を以下の手順で作製した。まず、攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコに、アクリル酸2-エチルヘキシル(289.5g)、アクリル酸2-ヒドロキシエチル(9.0g)、アクリル酸(1.5g)、酢酸エチル(350.0g)、トルエン(230.0g)を仕込み、フラスコ内に窒素ガスを導入しながらフラスコの内容物を66℃に加熱した。次いで、十分に窒素ガス置換したアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(0.15g)を攪拌しながらフラスコ内に添加し、フラスコ内の内容物の温度を65~66℃に3時間にわたって維持した。その後、75℃に加熱して5時間かけて還流を行い、最後にトルエン(120g)を添加して粘着性高分子溶液(A-1)を得た。この粘着性高分子溶液は、モノマー重量比でアクリル酸2-エチルヘキシル/アクリル酸2-ヒドロキシエチル/アクリル酸=96.5/3/0.5であるアクリルポリマーと、溶剤の組成が、酢酸エチル/トルエン=50/50である混合溶媒を含有するものである。
測定装置:HLC-8120GPC(東ソー社製)
GPCカラム構成:以下の5連カラム(すべて東ソー社製)
(1)TSK-GEL HXL-H (ガードカラム)
(2)TSK-GEL G7000HXL
(3)TSK-GEL GMHXL
(4)TSK-GEL GMHXL
(5)TSK-GEL G2500HXL
サンプル濃度:1.0mg/cm3となるように、テトラヒドロフランで希釈
移動相溶媒:テトラヒドロフラン
流量: 1ml/min
カラム温度:40℃
精秤したブリキシャーレ(n1)に粘着性高分子溶液を1g程度入れ、合計重量(n2)を精秤した後、105℃で3時間加熱した。その後、このブリキシャーレを室温のデシケータ内に1時間静置し、次いで再度精秤し加熱後の合計重量(n3)を測定した。得られた重量測定値(n1~n3)を用いて下記式から加熱残分(nV)を算出した。
加熱残分(%)=100×[加熱後重量(n3-n1)/加熱前重量(n2-n1)]
粘着性高分子として、アクリル酸n-ブチルと、アクリル酸2-ヒドロキシエチルの共重合体(重量平均分子量50万、ガラス転移温度-48℃、水酸基価5mgKOH/g)を以下の手順で作製した。実験例A-1と同様のフラスコに、アクリル酸n-ブチル(289.5g)、アクリル酸2-ヒドロキシエチル(9.0g)、アクリル酸(1.5g)、酢酸エチル(580g)を仕込み、フラスコ内に窒素ガスを導入しながらフラスコの内容物を66℃に加熱した。次いで、十分に窒素ガス置換したアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(0.15g)を攪拌しながらフラスコ内に添加し、フラスコ内の内容物の温度を65~66℃に3時間にわたって維持した。その後、75℃に加熱して5時間かけて還流を行い、最後に酢酸エチル(120g)を添加して粘着性高分子溶液(A-2)を得た。この粘着性高分子溶液は、モノマー重量比でアクリル酸n-ブチル/アクリル酸2-ヒドロキシエチル/アクリル酸=96.5/3/0.5であるアクリルポリマーと、酢酸エチルを溶剤として含有するものである。
(実験例B-1)
1リットルの三口フラスコに、アニソール(283.0g)、ベンゾイルペルオキシド(9.4g)、ポリアニオンであるスルホン化ブロック高分子の溶液(Kraton Nexar MD9260、不揮発分11%)(75.0g)、そしてp-トルエンスルホン酸(2.8g)を入れて混合し、窒素雰囲気下で30分間攪拌した。60℃に昇温した後、共役系高分子のモノマーである3,4-エチレンジオキシチオフェン(4.95g)を加え、40分の時間をかけて追加のアニソール(40.0g)を滴下した。その後、60℃、3時間で攪拌した。室温に戻した後で、得られた分散液を一晩静置し、凝集物をフィルタリングにより除去することで、均一な分散液を得た。得られた分散液(20.0g)に酢酸ブチル(20.0g)を加え、超音波を用いて分散させることで、導電性高分子分散液(B-1)を得た。このとき、導電性高分子の分散液に含まれる水の含有量は、分散媒の全質量に対して8ppmであった。また、導電性高分子の分散液における不揮発分の含有量は1.2質量%であり、不揮発分の導電率は5.8S/cmであった。
本実験例では、poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate(PEDOT/PSS)の水分散体を用いて、分散媒を有機溶剤に置き換える操作を行った。
本実験例では、ポリアニオンを用いずに、PEDOTの溶剤分散液を作製した。
両親媒性化合物(C)として、以下のものを準備した。
両親媒性化合物(C-1):オクチルフェノールエトキシレート(ダウ・ケミカル社製、商品名:Triton X 100)
両親媒性化合物(C-2):ポリエチレングリコール-ポリプロピレンオキシグリコールブロックコポリマー(Sigma-aldrich社製、商品名:Pluronic(登録商標) F-68)
両親媒性化合物(C-3):ソルビタンモノオクタデカノアート(Croda社製、商品名Span60)
両親媒性化合物(C-4):ポリオキシエチレンソルビタンモノステアラート(Croda社製、商品名:Tween60)
両親媒性化合物(C-5):ショ糖オレイン酸エステル(三菱ケミカルフーズ社製、商品名:リョートーシュガーエステルO-1570)
以下、実施例1~10及び比較例1~4における、各成分の含有量と、粘着剤組成物及び粘着層の特性を示す。
また、実施例1~10及び比較例1~4の粘着剤組成物を、表面にプライマー層を有する厚さ175μmのPETフィルム(デュポン社製、商品名:Melinex OD)からなる基材(以下、「基材A」という。)と、表面にプライマー層を有しない厚さ175μmのPETフィルム(デュポン社製、商品名:Melinex 506)からなる基材(以下、「基材B」という。)の上に、各々乾燥膜厚が10μmとなるようにワイヤーバーコートにより積層させ、90℃の温度で5分間乾燥させることによって粘着層を形成し、それにより保護材を得た。得られた保護材について、表面抵抗率及びヘイズを測定し、凝集物の有無を評価した。
基材Aに形成した保護材と、基材Bに形成した保護材の各々について、温度23℃、湿度50%RHの雰囲気下、抵抗率計(ハイレスタUX MCP-HT800、三菱化学アナリティック)を用い、印加電圧1000Vで、JIS-K-6911に準じて表面抵抗率の測定を行った。そして、基材Aに形成した保護材の表面抵抗率(α)と、基材Bに形成した保護材の表面抵抗率(β)の比率(β/α)を基材依存性因子として求め、その数値の大きさから、基材の種類による帯電防止性への影響を評価した。
また、得られた保護材から基材を剥離して粘着層を取り出し、透明なガラスに貼り合わせて試験片を作成し、ヘイズメーター(HM-150、村上色彩技術研究所)を用いて、粘着剤層のヘイズを測定し、以下の基準により4段階で評価した。
◎:ヘイズが1.5未満の場合
○:ヘイズが1.5以上3.0未満の場合
△:ヘイズが3.0以上5.0未満の場合
×:ヘイズが5.0以上の場合
アクリル板(70mm×150mm×1mm)とトリアセチルセルロースからなる偏光板(AG偏光板、プレーン偏光板)とを、偏光板のAG面又はプレーン面が外側になるように貼り合わせた積層体を作成し、除電器(商品名:SJ-F300、KEYENCE社製)により除電した。
実施例、比較例で得られた粘着シート(プライマー有PET(基材A)で作製した試料)を40mm×150mmに裁断した後、あらかじめ除電しておいた積層体のAG面及びプレーン面に、2kgゴムローラーを用いて圧着した。気温25℃、湿度65%の条件下で1日放置した後、再度除電を行い、引き剥がし速度30m/min、剥離角度180°で剥離したときの積層体の表面電位を、電位測定器(商品名:SK-200、KEYENCE社製)で測定した。
粘着層の帯電防止性については、表2に示すとおり、実施例1~10では基材Aに形成した保護材の表面抵抗率が1×1013Ω/□未満、より具体的には1×1012Ω/□未満であった。これに対し、比較例1、2、4では、基材Aに形成した保護材の表面抵抗率が1×1013以上であった。また、実施例1~10では基材Aに形成した保護材の剥離帯電圧が1.00kV以下、より具体的には0.23kV以下であった。これに対し、比較例1、4では、基材Aに形成した保護材の表面抵抗率が1.00kV超であった。これらのことから、保護材の粘着層に両親媒性化合物を用いることによって、粘着層に高い帯電防止性がもたらされることが推察される。
Claims (18)
- 光学部材と、前記光学部材に積層される保護材と、を備えた光学積層体であって、
前記保護材は、基材と、前記基材に設けられる粘着層と、を有し、
前記粘着層は、
ガラス転移温度が0℃以下の(メタ)アクリル系の粘着性高分子と、
共役系高分子及びブロック構造を有するポリアニオンを含む導電性高分子と、
3価以上の多価アルコールのエーテル若しくはエステル、又はオキシアルキレン鎖を有するノニオン化合物である両親媒性化合物と、
を含有しており、前記粘着層が前記光学部材の表面に隣接するように設けられる、
光学積層体。 - 前記粘着層に含まれるポリアニオンが、水添又は未水添のジエン構造を有する、
請求項1に記載の光学積層体。 - 前記粘着層の粘着性高分子を構成する繰り返し単位のうち、炭素数4以上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単位の割合が50質量%以上である、
請求項1又は2に記載の光学積層体。 - 前記粘着層における前記導電性高分子の含有量が、前記粘着性高分子100質量部に対して0.01~20質量部である、
請求項1から3のいずれかに記載の光学積層体。 - 前記粘着層における前記両親媒性化合物の含有量が、前記粘着性高分子100質量部に対して0.1~10質量部である、
請求項1から4のいずれかに記載の光学積層体。 - 前記光学部材が、偏光板、位相差板、反射防止フィルム又は透明導電フィルムである、
請求項1から5のいずれかに記載の光学積層体。 - (A)(メタ)アクリル系の単位構造を繰り返してなる、ガラス転移温度が0℃以下の粘着性高分子と、
(B)共役系高分子及びブロック構造を有するポリアニオンを含む導電性高分子と、
(C)3価以上の多価アルコールのエーテル若しくはエステル、又はオキシアルキレン鎖を有するノニオン化合物である両親媒性化合物と、
(D)非水系の、溶媒又は分散媒と、を含有する、
粘着剤組成物。 - 前記(D)溶媒又は分散媒が、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、メチルエチルケトン及びアニソールから選択される1種以上である、
請求項7に記載の粘着剤組成物。 - 前記ポリアニオンが、水添又は未水添のジエン構造を有する、
請求項7又は8に記載の粘着剤組成物。 - 前記粘着性高分子を構成する繰り返し単位のうち、炭素数4以上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単位の割合が50質量%以上である、
請求項7から9のいずれかに記載の粘着剤組成物。 - 前記導電性高分子の含有量が、前記粘着性高分子100質量部に対して0.01~20質量部である、
請求項7から10のいずれかに記載の粘着剤組成物。 - 前記両親媒性化合物の含有量が、前記粘着性高分子100質量部に対して0.1~10質量部である、
請求項7から11のいずれかに記載の粘着剤組成物。 - 基材と、前記基材に設けられる粘着層と、を有する保護材であって、
前記粘着層は、
ガラス転移温度が0℃以下の(メタ)アクリル系の粘着性高分子と、
共役系高分子及びブロック構造を有するポリアニオンを含む導電性高分子と、
3価以上の多価アルコールのエーテル若しくはエステル、又はオキシアルキレン鎖を有するノニオン化合物である両親媒性化合物と、
を含有する、保護材。 - 前記粘着層のヘイズが5未満である、
請求項13に記載の保護材。 - 前記粘着層に含まれるポリアニオンが、水添又は未水添のジエン構造を有する、
請求項13又は14に記載の保護材。 - 前記粘着層の粘着性高分子を構成する繰り返し単位のうち、炭素数4以上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単位の割合が50質量%以上である、
請求項13から15のいずれかに記載の保護材。 - 前記粘着層における前記導電性高分子の含有量が、前記粘着性高分子100質量部に対して0.01~20質量部である、
請求項13から16のいずれかに記載の保護材。 - 前記粘着層における前記両親媒性化合物の含有量が、前記粘着性高分子100質量部に対して0.1~10質量部である、
請求項13から17のいずれかに記載の保護材。
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