JP7202253B2 - 放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物並びに剥離シート - Google Patents

放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物並びに剥離シート Download PDF

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Description

本発明は、放射線硬化性に優れ、軽剥離かつ基材への密着性に優れた、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物および剥離シートに関する。
各種紙、ラミネート紙、合成フィルム、透明樹脂、金属箔等の基材表面にオルガノポリシロキサン組成物を塗布し、架橋反応によって硬化皮膜を形成することで、接着性ないし粘着性物質に対して剥離性を持つ剥離紙、剥離フィルム等の剥離シートが製造されている。
ポリオルガノシロキサン組成物を硬化させる方法は様々な手段があり、有機金属化合物による縮合反応、有機過酸化物を用いた加硫、白金族金属触媒によるヒドロシリル化反応等が認知されている。しかし上記の硬化方式では加熱が必要であり、生産性向上や省エネルギー化のため、より低温又は、室温での硬化が要求されている。また最近では電子部材や光学材料などへの利用としてポリエチレンテレフタラート(PET)フィルムなどの耐熱性が乏しい基材を使用する用途も増えている。
そこで加熱を行わず、熱以外の硬化エネルギーを与える方法として、放射線による硬化方式が着目されている。放射線による硬化方式は、(メタ)アクリル変性ポリシロキサンを用いたラジカル重合、エポキシ変性ポリシロキサンのエポキシ基の開環によるカチオン重合、メルカプト変性ポリオルガノシロキサンとアルケニル変性ポリオルガノシロキサンを用いたエン-チオール反応による硬化等が挙げられる。
その中でも(メタ)アクリル変性ポリシロキサンを用いたラジカル重合は、酸素が存在することにより硬化が阻害されるため、酸素濃度を低くするための装置が必要であるものの、硬化性は非常に良好、また基材への密着性が良いということが最大の利点である。これにより、加熱によって基材が収縮するような耐熱性が乏しいフィルムなどを基材とした粘着テープの背面処理剤、粘着ラベル用剥離紙、剥離フィルム及びテープ等の展開も可能であり、今後も市場の拡大が期待できる。
(メタ)アクリロイル基含有ラジカル重合性オルガノポリシロキサンの剥離剤に関する多くの発明が提案されているが、いくつかの問題点がある。例えば、特公平5-83570号(特許文献1)には、エポキシ基含有のポリオルガノシロキサンと(メタ)アクリル酸無水物と(メタ)アクリル酸の混合物を反応させることで、(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサンを合成する方法が記載されている。
上記特許文献1に記載の方法により得られる(メタ)アクリロイル基含有ラジカル重合性オルガノポリシロキサンは、(メタ)アクリロイル基含有ラジカル重合性オルガノポリシロキサンに含まれる水酸基量が多いため、粘着物質への剥離性が満足できない。また、つや消し紙や二軸延伸ポリプロピレンフィルム(OPP)への支持体への密着性は良好であるが、PETフィルムへの密着性は言及されてなく、近年求められる湿熱経時の長期密着性試験の記載もない。
特許公報2669947号(特許文献2)では、分子中にシルセスキオキサン単位を含む(メタ)アクリロイル基含有ラジカル重合性オルガノポリシロキサンを用いた放射線硬化性オルガノポリシロキサンが記載されている。特許文献2には、放射線硬化性オルガノポリシロキサンは軽剥離であり、剥離力は経時変化しないと記載されているが、強粘着剤への剥離性やPETフィルムへの密着性は言及されていない。
US6268404B1(特許文献3)には、側鎖に多数の(メタ)アクリロイル基を有するポリオルガノシロキサンと、末端にのみ(メタ)アクリロイル基を有するポリオルガノシロキサンとの混合物を用いた放射線硬化性オルガノポリシロキサンが記載されている。特許文献3には、側鎖に多数の(メタ)アクリロイル基を含有するポリオルガノシロキサンが基材側に配向し、末端にのみ(メタ)アクリロイル基を含有するポリオルガノシロキサンが表面に配向することで剥離特性及び基材密着性が良好な硬化皮膜が得られると記載されているが、基材密着性について詳細に言及されていない。
US6548568B1(特許文献4)には、側鎖に水酸基と多数の(メタ)アクリロイル基を有するポリオルガノシロキサン、両末端または側鎖に少数の水酸基と(メタ)アクリロイル基を有するポリオルガノシロキサン、アクリレートまたはビニルエーテル基を有するモノマーを含む組成物が記載されている。本発明は、軽剥離化のために両末端または側鎖に少数の水酸基と(メタ)アクリロイル基を有するポリオルガノシロキサンを用い、密着向上成分としてアクリレートまたはビニルエーテル基を有するモノマーを用いることで、軽剥離でありかつ高密着が得られるとあるが、湿熱経時の長期密着性試験については言及されていない。
特公平5-83570号公報 特許第2669947号 米国特許第6268404号 米国特許第6548568号
従って、本発明は上記事情に鑑み、従来の(メタ)アクリロイル基含有ラジカル重合性オルガノポリシロキサンを含有する組成物の硬化物を有する剥離シートに比較して、より軽剥離(即ち、粘着層から剥離するのに要する力が小さい)であり、かつ高い基材密着性を有する剥離シートを提供することができる、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、(メタ)アクリロイル基を有するオルガノポリシロキサンに水酸基含有の有機基が存在する場合、水酸基の量が多いほど湿熱経時保管時の密着性が低下することがわかった。この理由は定かではないが、水酸基が多いほど空気中の水分が硬化皮膜に取り込みされやすくなり、硬化皮膜の強度が低下してしまう、または、水酸基が多いほど湿熱経時により、水酸基によってシロキサン結合が切断され硬化皮膜の強度が低下してしまうなどが考えられる。
そこで本発明は、(メタ)アクリロイル基を有するオルガノポリシロキサンの水酸基量を一定量以下に減らすことで、湿熱経時保管といった長期密着性を確保することを目指したところ、(メタ)アクリロイル基含有のラジカル重合性オルガノポリシロキサンと、多官能アクリレートとを含有する放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物において、ラジカル重合性オルガノポリシロキサンが有する水酸基量を下記の通り一定量以下に制限することにより、上記課題を達成できることを見出し、本発明を成すに至った。
すなわち、本発明は、下記(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を含有する放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物
(A)下記式(1)で表される、オルガノポリシロキサン
Figure 0007202253000001
(式中、Rは互いに独立に、炭素数1~10の置換又は非置換の1価炭化水素基、炭素数1~5のアルコキシ基、水酸基、水酸基含有有機基、または(メタ)アクリロイル基含有有機基であり、Rのうち少なくとも1つは(メタ)アクリロイル基含有有機基であり、aは2以上の整数であり、bは0以上の整数であり、cは0以上の整数であり、dは0以上の整数であり、2≦a+b+c+d≦1,000であり、前記Rにおいて(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基及び水酸基含有有機基の合計個数に対する、前記水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.0001以上0.4以下である)
(B)1分子中に2個以上のアクリル基を有する化合物:上記(A)成分100質量部に対して0.1~50質量部、及び
(C)ラジカル重合開始剤:上記(A)成分100質量部に対して0.1~15質量部
であって、ただし、上記式(1)で表され、式(1)においてR で示される(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基及び水酸基含有有機基の合計個数に対する、前記水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.4超であるオルガノポリシロキサンを含まない、前記放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物
本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物から成る硬化物層を有する剥離シートは、従来剥離シート用組成物を用いて得られる剥離シートと比較して、より軽剥離(即ち、粘着層から剥離するのに要する力が小さい)であり、かつ高い基材密着性を有する。
本発明は、上述した(A)(メタ)アクリロイル基オルガノポリシロキサン、(B)多官能アクリル化合物、及び(C)ラジカル重合開始剤を含有する放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物である。上述した通り(A)成分の水酸基量を制御したことを特徴とする。以下、各成分について、より詳細に説明する。
(A)(メタ)アクリロイル基オルガノポリシロキサン
(A)成分は、(メタ)アクリロイル基を有するオルガノポリシロキサンであり下記式(1)で示される。尚、下記括弧内に示されるシロキサン単位の結合順序は制限されるものでなく、ランダムに配列していても、ブロック構造を形成していてもよい。
Figure 0007202253000002
(式中、Rは互いに独立に、炭素数1~10の置換又は非置換の1価炭化水素基、炭素数1~5のアルコキシ基、水酸基、水酸基含有有機基、または(メタ)アクリロイル基含有有機基であり、Rのうち少なくとも1つは(メタ)アクリロイル基含有有機基であり、aは2以上の整数であり、bは0以上の整数であり、cは0以上の整数であり、dは0以上の整数であり、2≦a+b+c+d≦1,000であり、前記Rにおいて(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基及び水酸基含有有機基の合計個数に対する、前記水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.4以下である)
本発明の(A)成分は、水酸基の含有量を所定量以下に制限したことを特徴とする。すなわち前記式(1)においてRで示される(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基及び水酸基含有有機基の合計個数に対する、前記水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.4以下であることを特徴とする。好ましくは0.3モル以下、より好ましくは0.25モル以下であるのがよい。水酸基及び水酸基含有有機基の割合は少なければ少ない方がよいが、下限値は、好ましくは0.0001以上であればよく、より好ましくは0.001以上、更に好ましくは0.01以上であればよい。また、水酸基及び水酸基含有有機基の割合は0.001モル未満であってよく、特には水酸基及び水酸基含有有機基を全く含まない態様が最も好ましい。本発明は(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンにおいて水酸基の量を上記の通りに制限することにより、湿熱経時保管といった長期密着性に優れる剥離シート用硬化物を与えることができる。尚、本発明の(A)成分は2種以上のオルガノポリシロキサンを併用することができるが、その場合は、各々のシロキサンにおいて、上記式(1)にてRで示される(メタ)アクリロイル基、水酸基、水酸基含有有機基の合計個数に対する水酸基及び水酸基含有有機基の割合が0.4以下を満たせばよい。また、本発明の放射線硬化型オルガノポリシロキサン組成物は、上記式(1)で表され、式(1)においてRで示される(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基及び水酸基含有有機基の合計個数に対する、前記水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.4超であるオルガノポリシロキサンを含まないのが好ましい。
水酸基含有有機基とは、好ましくは末端に水酸基を有する、炭素数3~20の、好ましくは炭素数4~15のエーテル結合を有してよい一価炭化水素基である。また、末端に(メタ)アクリロイル基を有し、且つ水酸基も有する、下記式(a6)及び(a7)で表されるような基も包含される。エーテル結合を有してよい一価炭化水素基とは、好ましくは、エチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド構造を有する基である。該水酸基含有有機基は、好ましくは下記式(c)で表すことができる。
Figure 0007202253000003
式中、cは1~5の整数であり、f1及びf2は、互いに独立に、0以上の整数である。f1+f2は0~10であり、好ましくは1~10であり、更に好ましくは1~7であり、より好ましくは1~4である。
上記式(c)で表される基としては、下記式(a1)~(a7)で表される基が挙げられる。中でも好ましくは式(a1)~(a5)で示される基である。
Figure 0007202253000004
は、水素原子又はメチル基である。eは1~10の整数であり、f及びgは互いに独立に1~5の整数である。好ましくは、eは1~7の整数であり、f及びgは互いに独立に1~3の整数である。更に好ましくは、eは1~4の整数であり、f及びgは互いに独立に1又は2である。上記式において、括弧内に示されるエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの結合順序は制限されるものでなく、ランダムに配列していても、ブロック構造を形成していてもよい。尚、式中、破線はポリオルガノシロキサンのケイ素原子との結合手を示す。組成物全体としての水酸基割合が上記範囲を満たせば(a6)及び(a7)のように、水酸基含有有機基と(メタ)アクリロイル基の両方を有する化合物を含んでも良い。
上記式(1)において、aは2以上の整数であり、bは0以上の整数であり、cは0以上の整数であり、dは0以上の整数であり、2≦a+b+c+d≦1,000である。a、b、c、及びdは(メタ)アクリロイル基を有するオルガノポリシロキサンの(メタ)アクリロイル基量、及び、水酸基含有の有機基の量が上記に示した値となればよい。a、b、c、及びdはそれぞれ、好ましくはa≧2、b≧10、c≧0、d≧0であり、更に好ましくはa≧2、b≧15、c≧0、d=0である。また、2≦a+b+c+d≦1,000であり、2≦a+b+c+d≦500が好ましい。
上記式(1)において、Rは互いに独立に、炭素数1~10の置換又は非置換の1価炭化水素基、炭素数1~5のアルコキシ基、水酸基、水酸基含有有機基、または(メタ)アクリロイル基を有する有機基であり、Rのうち少なくとも1つは(メタ)アクリロイル基を有する有機基である。炭素数1~10の置換又は非置換の一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基等が挙げられ、さらに、これらの基の炭素原子に結合している水素原子の一部又は全部をフッ素、塩素等のハロゲン原子で置換した3,3,3-トリフルオロプロピル基、パーフルオロブチルエチル基、パーフルオロオクチルエチル基、アルコキシ基で置換されたメトキシプロピル基、エトキシプロピル基等から選択される基が挙げられる。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、及びブトキシ基等が挙げられる。好ましくは、上記式(1)で表されるオルガノポリシロキサンは、全てのRにおける(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基及び水酸基含有有機基の合計個数に対する、前記水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.4以下、好ましくは0.3以下、より好ましくは0.25以下であるのがよい。下限値は制限されず0.001未満であってもよく、水酸基及び水酸基含有有機基を有さないのが最も好適である。下限値を設定するならば好ましくは0.0001以上であればよく、より好ましくは0.001以上、更に好ましくは0.01以上であればよい。
上記式(1)において、Rのうち少なくとも2つは(メタ)アクリロイル基を有する有機基である。好ましくは(メタ)アクリロイル基含有有機基を有するケイ素原子の割合が、全ケイ素原子中の1~50mol%であり、より好ましくは2~45mol%、更に好ましくは3~40mol%であるのがよい。(メタ)アクリロイル基含有有機基の割合が、上記下限値より少ないと、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化性が低下するおそれがある。また、上記上限値より多いと、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物から得られる硬化物は、十分な離形性を確保できなくなるおそれがあるため好ましくない。
(メタ)アクリロイル基含有有機基とは、好ましくは一分子中に(メタ)アクリロイルオキシ基を少なくとも1つ有し、エーテル結合を含んでいてよい、炭素数3~20、好ましくは炭素数4~15の一価炭化水素基である。より好ましくは、下記式(a)又は(b)で表される、(メタ)アクリロイル基を一つまたは二つ有し、(ポリ)エチレンオキサイド及び/又は(ポリ)プロピレンオキサイド構造を有してもよい基である。
Figure 0007202253000005
Figure 0007202253000006
上記式(a)及び(b)において、Rは水素原子、又はメチル基であり、a1は0または1であり、a2は1または2であり、kは1~5の整数である。fは0~10の整数であり、好ましくは0~5であり、より好ましくは1~3であり、更に好ましくは1又は2である。gは0~10の整数であり、好ましくは0~5であり、より好ましくは1~3であり、更に好ましくは1又は2である。f+gは0~10であり、好ましくはf+gは1~10であり、更に好ましくは1~7であり、より好ましくは1~4である。および、アルキレン基の炭素原子に結合する水素原子の1以上が水酸基又は水酸基を有する炭素数1~5のアルキル基に置換されていてもよい。尚、上記各式において、括弧内に示されるエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの結合順序は制限されるものでなく、ランダムに配列していても、ブロック構造を形成していてもよい。
上記式(a)又は(b)で表される基としては、例えば、下記(a6)~(a13)で表される基が挙げられる。中でも好ましくは、下記(a8)~(a13)で示される基である。
Figure 0007202253000007
上記各式において、Rは水素原子又はメチル基である。eは1~10の整数であり、f及びgは互いに独立に1~5の整数である。好ましくは、eは1~7の整数であり、f及びgは互いに独立に1~3の整数である。更に好ましくは、eは1~4の整数であり、f及びgは互いに独立に1又は2である。上記式において、括弧内に示されるエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイドの結合順序は制限されるものでなく、ランダムに配列していても、ブロック構造を形成していてもよい。尚、式中、破線はポリオルガノシロキサンのケイ素原子との結合手を示す。
上記水酸基量を制限した(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンは、公知の方法により得ることができる。例えば、特許公報2669947に記載されている酸触媒を用いた酸平衡化反応、又は、特許公報3780113に記載されているエーテル結合を有した水酸基含有有機基を含むポリオルガノシロキサンと(メタ)アクリル酸とを酸触媒を用いたエステル化反応、及び水酸基含有有機基を含むポリオルガノシロキサンと(メタ)アクリル酸エステルを金属触媒を用いたエステル交換反応などにより得られる。または、水酸基含有有機基を含むポリオルガノシロキサンと(メタ)アクリル酸エステルを金属触媒を用いたエステル交換反応等によっても得ることができる。
より詳細には、特許公報2669947に記載されている酸触媒を用いた酸平衡化反応では、水酸基含有有機基を含むポリオルガノシロキサンを使用しない、または水酸基含有有機基が存在した場合でも水酸基含有割合が非常に少ないため、(メタ)アクリロイル基と水酸基含有有機基の合計個数に対する水酸基含有有機基の割合を0.4以下とすることができる。また、特許公報3780113に記載されているエーテル結合を有した水酸基含有有機基を含むポリオルガノシロキサンと(メタ)アクリル酸とを酸触媒を用いたエステル化反応では、エステル化反応が進行するほど水酸基含有有機基の割合が減少する。つまり目的とする(メタ)アクリルロイル基含有オルガノポリシロキサンの生成量が増えるほど、水酸基含有有機基の量を減少させることができる。
(B)多官能アクリル化合物
(B)成分は多官能アクリル化合物であり、本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物において密着向上成分として機能する。多官能アクリル化合物とは、1分子中に複数(即ち、2個以上)のアクリル基を有する化合物であればよく、従来公知の多官能アクリル化合物であればよい。好ましくは1分子中に3個以上のアクリル基を有する化合物であり、より好ましくは3~20個、さらに好ましくは3~15個のアクリル基を有する化合物である。1分子中に3個以上のアクリル基を有する化合物を含むことにより、得られる硬化物の基材密着性を向上させることができるため好ましい。該多官能アクリル化合物としては、例えば、アクリル基を有する、ヘテロ原子を有してもよい炭素数4~25の炭化水素基、及び、アクリル基を有するオルガノシラン、またはその加水分解縮合物挙げられる。
1分子中に2個以上のアクリル基を有する、ヘテロ原子を有してもよい炭素数4~25の炭化水素基としては、例えば、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、1,10-デカンジオールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、9,9-ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、大阪有機化学社製ビスコート#700HV(ビスフェノールAEO3.8モル付加物ジアクリレート)等の2官能アクリル化合物、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、イソシアヌル酸トリス(2-アクリロイルオキシエチル)、α,α’,α’’-プロパン-1,2,3-トリイルトリス[ω-(アクリロイルオキシ)ポリ(オキシエチレン)]、ダイセル・オルネクス社製のTMPEOTA(トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート)、ダイセル・オルネクス社製のOTA 480(グリセリンプロポキシトリアクリレート)等の3官能アクリル化合物、及び、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリペンタエリスリトールオクタアクリレート、新中村化学製のATM-4E(ペンタエリスリトールEO付加物テトラアクリレート)、ATM-4P(ペンタエリスリトールPO付加物テトラアクリレート)、新中村化学製のA-9550(ジペンタエリスリトールポリアクリレート)等の4官能以上のアクリル化合物が挙げられる。
また、1分子中に2個以上のアクリル基を有するオルガノシラン(以下、多官能アクリル有機ケイ素化合物という)とは、例えば下記式(2)で表される。
Figure 0007202253000008
[式中、nは1~3の整数であり、mは1~10の整数であり、Xは炭素数1~4のアルコキシ基であり、Rは炭素数1~4のアルキル基であり、Rは下記式(3)で示される基である。

Figure 0007202253000009
(Aは直鎖状、分岐状、又は環状の炭素数1~10の、3~6価の炭化水素基であり、酸素原子又は窒素原子を介在してもよいが、それ以外のヘテロ原子は含まない基であり、pは2~5の整数である)
上記式(2)で表される基としては、より好ましくは式(4)~(7)で示される多官能アクリル有機ケイ素化合物である。

Figure 0007202253000010
(nは1~3である)
上記式(2)で表される多官能アクリル有機ケイ素化合物の製造方法は、特に制限されるものでない。例えば、特開2016-041774号公報に記載される方法により製造できる。詳細には、アクリル基とヒドロキシル基を同一分子中に有する化合物と、イソシアネート基を有する有機ケイ素化合物とを反応させることで得ることができる。該イソシアネート基を有する有機ケイ素化合物としては、3-イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-イソシアネートプロピルメチルジエトキシシランが挙げられ、原料の入手のしやすさから3-イソシアネートプロピルトリメトキシシランもしくは3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランが好ましい。また、アクリル基とヒドロキシル基を同一分子中に有する化合物としては、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレートなどの2官能アクリルアルコール、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートなどの多官能アクリルアルコールが挙げられる。
多官能アクリル有機ケイ素化合物の製造時には、必要に応じて触媒を使用してもよい。触媒は一般に使用されるイソシアネートの反応触媒でよく、好ましくはスズ化合物である。触媒の使用量はイソシアネート基を有する有機ケイ素化合物1molに対して1~0.0000001molであり、より好ましくは0.01~0.000001molである。1molを超えて使用する場合に効果が飽和し、非経済的である。0.0000001molを下まわる場合には触媒効果が不足し、反応速度が低く、生産性が低下するおそれがある。また、1分子中に複数のアクリル基を有する有機ケイ素化合物の製造時において、反応は発熱反応であり、高温になりすぎると副反応が生じるおそれがある。そのため製造にあたり好ましい反応温度は20~150℃であり、より好ましくは30~130℃、更に好ましくは40~110℃の範囲である。20℃より低い場合は、反応速度が低く、生産性が低下する。一方、150℃を超える場合には、イソシアネート基を有する有機ケイ素化合物の重合反応、アクリル基の重合等の副反応が生じるおそれがある。
また、(B)成分として、上記多官能アクリル有機ケイ素化合物の加水分解縮合物を用いることもできる。加水分解縮合させる方法としては、従来公知の方法を適用することができる。加水分解縮合の触媒として、塩酸、硝酸、酢酸、マレイン酸等の酸類、NaOH、KOH等のアルカリ金属水酸化物、アンモニア、トリエチルアミン、ジブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン等のアミン化合物、及びアミン化合物の塩類、塩化ベンジルトリエチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシドなどの第四級アンモニウム塩等の塩基類、フッ化カリウム、フッ化ナトリウムのようなフッ化塩、固体酸性触媒あるいは固体塩基性触媒(イオン交換樹脂触媒など)、鉄-2-エチルヘキソエート、チタンナフテート、亜鉛ステアレート、ジブチル錫ジアセテートなどの有機カルボン酸の金属塩、テトラブトキシチタン、ジブトキシ-(ビス-2,4-ペンタンジオネート)チタン、などの有機チタンエステル、テトラブトキシジルコニウム、ジブトキシ-(ビス-2,4-ペンタンジオネート)ジルコニウム、などの有機ジルコニウムエステル、アルミニウムトリイソプロポキシド等のアルコキシアルミニウム化合物、アルミニウムアセチルアセトナート錯体等のアルミニウムキレート化合物等の有機金属化合物、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)3-3-アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノアルキル置換アルコキシシランが例示され、これらを単独で又は混合して使用してもよい。即ち、上記加水分解縮合触媒、水、及び、必要に応じて有機溶剤の存在下で多官能アクリル有機ケイ素化合物を加水分解縮合すればよい。
(B)成分の量は、(A)成分100質量部に対して0.1~50質量部、好ましくは0.5~30質量部、更に好ましくは1~20質量部である。(B)成分の量が上記下限値より少ないと、密着性向上効果を十分に得ることができない。また、上記上限値より多いと、密着性向上効果は改善されず、また剥離性が低下してしまう。
(C)ラジカル重合開始剤
(C)成分は、放射線照射によりラジカルを発生するラジカル重合開始剤である。ラジカル重合開始剤は、放射線照射によってラジカルを発生させる能力があるならば、特に限定されない。例えば、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、4’-イソプロピル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2-ヒドロキシメチル-2-メチルプロピオフェノン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、p-ジメチルアミノアセトフェノン、p-ターシャリブチルジクロロアセトフェノン、p-ターシャリブチルトリクロロアセトフェノン、p-アジドベンザルアセトフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパノン-1、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン-n-ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジル、アニシル、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、ミヒラーケトン、4,4’-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルフィド、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-エチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、ビス(シクロペンタジエニル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(ピル-1-イル)チタニウム、及び、1-(4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル)-2-ヒドロキシジ-2-メチル-1-プロパン-1-オン等が挙げられる。上記ラジカル重合開始剤は、1種単独でも、2種以上のものを所望の性能に応じて併用してもよい。
(C)ラジカル重合開始剤の配合量は、上記(A)成分100質量部に対して0.1~15質量部、好ましくは0.5~12質量部、さらに好ましくは1~10質量部である。(C)成分の量が上記下限値より少ないと、硬化性が低下してしまう。また上記上限値より多くても硬化性の改善はなく、また剥離性が低下してしまう。
本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、上記各成分を混合することによって得られる。上記(A)~(C)成分以外に、任意成分として、シリコーンレジン、ポリジメチルシロキサン、充填剤、帯電防止剤、難燃剤、消泡剤、流動調整剤、光安定剤、溶剤、非反応性の樹脂、およびラジカル重合性化合物などの添加剤をさらに含有してもよい。任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で、従来公知の剥離剤組成物に基づき、適宜選択されればよい。
本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を各種基材に塗布し、放射線硬化させることで剥離シートを形成することができる。基材は特に制限されず、剥離シートに一般的に用いられる基材であればよい。例えば、グラシン紙、クレーコート紙、上質紙、ポリエチレンラミネート紙やポリエステルフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等のプラスチックフィルム、ポリカーボネート等の透明樹脂、アルミ箔等の金属箔が上げられる。また、放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物の塗工量も特に制限されず、通常0.05~3.0g/m程度であればよい。
放射線照射硬化は従来公知の方法に従えばよい。例えば、放射線エネルギー線として、好ましくは高圧または超高圧の水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、蛍光灯、半導体固体レーザ、アルゴンレーザ、He-Cdレーザ、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、F2レーザなどから得られる紫外~可視光領域(約100~約800nm)のエネルギー線が用いられる。好ましくは、200~400nmに光硬度が強い放射線光源が好ましい。更に電子線、X線などの高エネルギーを有する放射線を用いることもできる。放射線エネルギーの照射時間は、通常は常温で0.1秒~10秒程度で十分であるが、エネルギー線の透過性が低い場合や硬化性組成物の膜厚が厚い場合には、それ以上の時間をかけるのが好ましいことがある。必要であればエネルギー線の照射後、室温~150℃で数秒~数時間加熱し、アフターキュアーすることも可能である。
必要に応じて、本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を有機溶剤に希釈して使用してもよい。有機溶剤の種類は特に制限されず、剥離剤組成物に用いられる従来公知の溶剤であればよい。例えばトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素化合物、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンなどの脂肪族炭化水素化合物、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル化合物、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン化合物などが挙げられる。
本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、空気中でも放射線照射により硬化可能であるが、硬化性を向上させるために、酸素濃度を下げて硬化させることが好ましい。酸素濃度は下げるほど硬化性が向上するため、酸素濃度は低いほど好ましい。例えば、酸素濃度は1体積%、好ましくは0.1体積%、さらに好ましくは0.01体積%である。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
また、下記において、表中の物性は、下記の試験法により測定されたものである。粘度は、BM型回転粘度計で測定した25℃における値である。また構造式中のMeはメチル基、AOはアクリロイルオキシ基を示す。
実施例において、(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサンはH-NMR及び29Si-NMR分析により構造解析した。(メタ)アクリロイル基を含有するオルガノポリシロキサンの、ケイ素原子に結合する(メタ)アクリロイル基含有有機基と水酸基含有有機基との合計個数に対する水酸基含有有機基の割合(下記実施例及び比較例において「水酸基割合」と記載する)は次のように算出した。
例えば合成例3の場合、H-NMR及び29Si-NMR分析により求められる水酸基含有有機基の個数は0.1であり、(メタ)アクリロイル基含有有機基の個数は1.9であるため、これらの総和に対する水酸基含有有機基の割合は0.1/(0.1+1.9)=0.05と計算できる。
[合成例1]
撹拌装置、温度計を取り付けた300mLの3つ口フラスコに1,1,1,3,5,5,5-ヘプタメチル-3-[(トリメチルシリル)オキシ]ペンタントリシロキサンを4.4g、オクタメチルシクロテトラシロキサンを182.3g、下記式(8)で表されるオルガノポリシロキサンを42.3g、2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノールを0.15g、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミンを0.005g投入し、室温で5分間撹拌した。その後、メタンスルホン酸を2.7g添加して90℃で8時間加熱攪拌した。反応液を室温まで冷却後、炭酸水素ナトリウムを7.05g添加して105℃で2時間加熱攪拌した。反応液を加圧ろ過後、115℃、20mmHg、6時間減圧留去することで、下記平均組成式(A-1)で表されるアクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得た。25℃粘度は400mPa・sであった。該アクリロイル基含有オルガノポリシロキサン中の水酸基割合は0.001未満であった。
Figure 0007202253000011
Figure 0007202253000012
(上記各式において、Meはメチル基であり、AO-はアクリロイルオキシ基である。以下に同じ。括弧内に示されるシロキサン単位の結合順序は上記に制限されるものでない)
[合成例2]
撹拌装置、温度計を取り付けた300mLの3つ口フラスコに1,1,1,3,5,5,5-ヘプタメチル-3-[(トリメチルシリル)オキシ]ペンタントリシロキサンを7.4g、オクタメチルシクロテトラシロキサンを200.7g、上記式(8)で表されるオルガノポリシロキサンを24.8g、2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノールを0.12g、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミンを0.005g投入し、室温で5分間撹拌した。その後、メタンスルホン酸を2.7g添加して90℃で8時間加熱攪拌した。反応液を室温まで冷却後、炭酸水素ナトリウムを7.05g添加して105℃で2時間加熱攪拌した。反応液を加圧ろ過後、115℃、20mmHg、6時間減圧留去することで、下記平均組成式(A-2)で表されるアクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得た。25℃粘度は180mPa・sであった。該アクリロイル基含有オルガノポリシロキサン中の水酸基割合は0.001未満であった。
Figure 0007202253000013
[合成例3]
撹拌装置、温度計、ディーンスターク装置を取り付けた300mLの3つ口フラスコに25℃粘度35mPa・sを有する下記式(9)で表されるオルガノポリシロキサン79.70g、アクリル酸エチルを34.32g、ジルコニウムアセチルアセトナートを4.179g、ジエチルヒドロキシアミンを0.58g、2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノールを0.059g、トルエンを92.81g投入し、途中副生するエタノールを除去しながら85℃で24時間加熱攪拌した。反応溶液をろ過後、85℃、20mmHg、2時間減圧留去することで、下記平均組成式(A-3)で表されるアクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得た。25℃粘度は18mPa・sであった。該アクリロイル基含有オルガノポリシロキサン中の水酸基割合は0.05であった。
Figure 0007202253000014
Figure 0007202253000015
[合成例4]
撹拌装置、温度計、ディーンスターク装置を取り付けた300mLの3つ口フラスコに25℃粘度500mPa・sを有する下記式(10)で表されるオルガノポリシロキサン110.74g、アクリル酸エチルを72.40g、ジルコニウムアセチルアセトナートを5.88g、ジエチルヒドロキシアミンを0.82g、2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノールを0.097g、トルエンを18.31g投入し、途中副生するエタノールを除去しながら85℃で24時間加熱攪拌した。反応溶液をろ過後、85℃、20mmHg、2時間減圧留去することで、下記平均組成式(A-4)で表されるアクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得た。25℃粘度は200mPa・sであった。得られたアクリロイル基含有オルガノポリシロキサン中の水酸基割合は0.10であった。
Figure 0007202253000016
Figure 0007202253000017
[合成例5]
合成例4において、上記式(10)で表されるオルガノポリシロキサン132.34g、アクリル酸エチルを86.53g、ジルコニウムアセチルアセトナートを0.70g、ジエチルヒドロキシアミンを0.10g用い、2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノールに替えてアクリル酸2-tert-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-5-メチルベンジル)フェニルを0.328g用い、トルエンを含まない以外は上記合成例4を繰り返して、下記平均組成式(A-5)で表されるアクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得た。25℃粘度は220mPa・sであった。該アクリロイル基含有オルガノポリシロキサン中の水酸基割合は0.20であった。

Figure 0007202253000018
[比較合成例1]
合成例4において、上記式(10)で表されるオルガノポリシロキサン70.76g、アクリル酸エチルを45.70g、ジルコニウムアセチルアセトナート及びジエチルヒドロキシアミンに替えてパラトルエンスルホン酸・1水和物を1.45g、2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノールを0.060g、及びトルエンを94.80g用いた以外は合成例4を繰り返して、下記平均組成式(D-1)で表されるアクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得た。25℃粘度は26mPa・sであった。該アクリロイル基含有オルガノポリシロキサン中の水酸基割合は0.45であった。

Figure 0007202253000019
[比較合成例2]
撹拌装置、温度計、滴下ロート、及び還流冷却管を取り付けた300mLのセパラブルフラスコへ、下記式(11)で表されるエポキシ変性オルガノポリシロキサン80.86g、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン0.95g、2,6-ジ-tert-ブチル4-メチルフェノール0.059、トルエン95.40を投入し、50℃まで加熱した。50℃に達した時点で、滴下ロートよりアクリル酸36.55gと、アクリル酸無水物6.40gの混合物を滴下し、滴下終了後より昇温して90~100℃にて40時間加熱攪拌した。その後、120℃、20mmHg、3時間減圧留去後にろ過により、下記平均組成式(D-2)で表されるアクリロイル基含有オルガノポリシロキサンを得た。25℃粘度は粘度600mPa・sであった。該アクリロイル基含有オルガノポリシロキサン中の水酸基割合は0.50であった。

Figure 0007202253000020
Figure 0007202253000021
以下、下記の実施例及び比較例で用いた各成分について説明する。
(B)多官能アクリレート
(B-1)トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業株式会社製)
(B-2)ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(新中村化学工業株式会社製)
(B-3)下記一般式で示される5官能アクリルシラン化合物(信越化学工業株式会社製)


Figure 0007202253000022
(C)ラジカル重合性開始剤
(C-1)2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン
[実施例1]
合成例1で得た(メタ)アクリロイル基含有オルガノポリシロキサン(A-1)を100質量部、(B)トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)を10質量部、及び(C)ラジカル重合性開始剤:2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(C-1)を5.0質量部を均一に混合することで放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を得た。
[実施例2~10、比較例1~10]
実施例2~10及び比較例1~10についても上記実施例1と同様に、下記表1に示す組成にて各成分を均一に混合することにより放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を得た。
実施例1~10及び比較例1~10にて得られた放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物及び、該組成物を用いて形成された剥離シートについて、下記方法に従い、剥離性の評価を行った。
[剥離シートの剥離力測定試験]
放射線硬化型オルガノポリシロキサン組成物を厚みが38μmのPETフィルムに約1.0g/mの塗布量でロール塗布し、酸素濃度を150ppmに設定した80W/cmの高圧水銀灯を2灯用いて100mJ/cmの照射量の紫外線を照射して、硬化皮膜を有する剥離シートを作成した。得られた剥離シートを25℃、20時間保管後、その硬化皮膜表面に幅25mmのアクリル粘着テープTESA7475(商品名)を貼り付け、2Kgのローラーを一往復させて圧着し、剥離力測定用のサンプルを作製した。このサンプルに70g/cmの荷重をかけながら、70℃で20~24時間エージングした。その後、引張試験機を用いて180°の角度で剥離速度0.3m/min/分にて、貼り合わせた粘着テープを引張、剥離するのに要する力(N/25mm)を測定した。結果を表1に記載する。
[粘着テープの残留接着率]
上記と同じ方法にて剥離力測定用のサンプルを作製した。該サンプルに70g/cmの荷重をかけながら、70℃で20~24時間エージングした。その後、引張試験機を用いて180°の角度で剥離速度0.3m/分にて、貼り合わせたテープを剥離し、そのテープをSUS板に貼り付けた。2Kgのローラーを一往復させて圧着し、25℃、30分放置後に剥離するのに要する力(Y)を測定した。比較のために、剥離シートに貼り合わせしていないアクリル粘着テープTESA7475をSUS板から剥離するために要する力(Z)を測定した。(Y)を(Z)で割った値を残留接着率とした。結果を表1に記載する。
[剥離シートの密着性試験]
上記と同じ方法にて剥離シートを作成した。該剥離シートを60℃、90%RHの湿熱乾燥機に7日間保管後、硬化皮膜を指で10回擦り、基材への密着性を確認した。硬化皮膜にくもり及び脱落が見られない場合を○とし、わずかにくもり及び脱落が見られた場合を△とし、基材からの脱落が見られた場合を×として評価した。結果を表1に記載する。
Figure 0007202253000023
表1に示す通り、水酸基含有量が多いオルガノポリシロキサンを含む組成物を用いて得られる剥離シートは軽剥離性に劣り、また湿熱条件下での保存にて基材への密着性が低下し、保存安定性に劣る。これに対し、本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物から成る硬化物層を有する剥離シートは粘着層から剥がすのに要する力が小さく、優れた軽剥離性を有し、かつ、基材密着性が高く、湿熱保存後でも密着性が低下せず長期安定性を有する。
本発明の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物から成る硬化物は、粘着層から剥離するのに要する力が小さく軽剥離であり、かつ高い基材密着性を有し、保存安定性にも優れる。従って、各種粘着物質に対する剥離紙及び剥離フィルム等の剥離シート用組成物として有用である。

Claims (7)

  1. 下記(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を含有する放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物
    (A)下記式(1)で表される、オルガノポリシロキサン
    Figure 0007202253000024
    (式中、Rは互いに独立に、炭素数1~10の置換又は非置換の1価炭化水素基、炭素数1~5のアルコキシ基、水酸基、水酸基含有有機基、または(メタ)アクリロイル基含有有機基であり、Rのうち少なくとも1つは(メタ)アクリロイル基含有有機基であり、aは2以上の整数であり、bは0以上の整数であり、cは0以上の整数であり、dは0以上の整数であり、2≦a+b+c+d≦1,000であり、前記Rにおいて(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基及び水酸基含有有機基の合計個数に対する、前記水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.0001以上0.4以下である)
    (B)1分子中に2個以上のアクリル基を有する化合物:上記(A)成分100質量部に対して0.1~50質量部、及び
    (C)ラジカル重合開始剤:上記(A)成分100質量部に対して0.1~15質量部
    であって、ただし、上記式(1)で表され、式(1)においてR で示される(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基及び水酸基含有有機基の合計個数に対する、前記水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.4超であるオルガノポリシロキサンを含まない、前記放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物
  2. (B)成分が、1分子中に3個以上のアクリル基を有するオルガノシランまたはその加水分解縮合物である、請求項1記載の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
  3. (B)成分が、1分子中に3個以上のアクリル基を有する、ヘテロ原子を有してもよい炭化水素化合物である、請求項1記載の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
  4. 前記平均組成式(1)において、Rの少なくとも1が水酸基又は水酸基含有有機基であり、前記(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基、及び水酸基含有有機基の合計個数に対する水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.001~0.3である、請求項1~3のいずれか1項記載の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
  5. 前記平均組成式(1)のRにおいて(メタ)アクリロイル基含有有機基、水酸基及び水酸基含有有機基の合計個数に対する、前記水酸基及び水酸基含有有機基の個数割合が0.0001以上0.001未満であ、請求項1~3のいずれか1項記載の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
  6. 請求項1~のいずれか1項記載の放射線硬化性オルガノポリシロキサン組成物を硬化して成る硬化物。
  7. 基材と、該基材の少なくとも1の面に積層する請求項記載の硬化物から成る層とを有する、剥離シート。
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