JP7203244B2 - 粘着剤、粘着テープ、電化製品、車載部材、及び固定方法 - Google Patents
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Description
[1]下記一般式(1)で表されるモノマー(A1)、及び下記一般式(2)で表されるモノマー(B1)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー(Y)由来の構成単位を48質量%以上含有するポリマー(X1)を含有し、
23℃における貯蔵弾性率をG’(23℃)、損失弾性率をG”(23℃)とすると、G” (23℃)/G’(23℃)で求められるtanδ(23℃)が0.8~1.3である粘着剤。
式(1)中、R1がH又はCH3を表し、R2が-CnH2n+1を表し、nが7~14の整数を表す。式(2)中、R3は-C(=O)CmH2m+1を表し、mは6~13の整数を表す。
[2]前記ポリマー(X1)の重量平均分子量が20万~100万である上記[1]に記載の粘着剤。
[3]架橋度が10~70%である上記[1]又は[2]に記載の粘着剤。
[4]0℃における貯蔵弾性率をG’(0℃)とすると、logG’(0℃)[Pa]が5.0~6.5である上記[1]~[3]のいずれか1つに記載の粘着剤。
[5]23℃における貯蔵弾性率をG’(23℃)とすると、logG’(23℃)[Pa]が4.8~5.5である上記[1]~[4]のいずれか1つに記載の粘着剤。
[6]80℃における貯蔵弾性率をG’(80℃)とすると、logG’(80℃)[Pa]が、4.1~4.8であることを上記[1]~[5]のいずれか1つに記載の粘着剤。
[7]ガラス転移温度(Tg)が15℃以下である上記[1]~[6]のいずれか1つに記載の粘着剤。
[8]生物由来の炭素の含有率が40質量%以上である上記[1]~[7]のいずれか1つに記載の粘着剤。
[9]粘着付与剤をさらに含む上記[1]~[8]のいずれか1つに記載の粘着剤。
[10]上記[1]~[9]のいずれか1つに記載の粘着剤からなる粘着剤層を備える粘着テープ。
[11]基材をさらに備え、前記粘着剤層が前記基材の少なくとも一方の面に設けられる、上記[10]に記載の粘着テープ。
[12]前記基材が、不織布、ポリエチレンテレフタレートフィルム、及び発泡体から選択されるいずれかである上記[11]に記載の粘着テープ。
[13]上記[1]~[9]のいずれか1つに記載の粘着剤、又は上記[10]~[12]のいずれか1つに記載の粘着テープを用いて、電化製品を構成する部品、又は車載部材を固定する固定方法。
[14]上記[1]~[9]のいずれか1つに記載の粘着剤を備え、前記粘着剤のゾル分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるピークトップ分子量(Mtp)が137000以上300000以下であり、前記粘着剤のゾル分率(Rsol)が90質量%以下であり、前記粘着剤のガラス転移温度(Tg)が5℃以下である粘着シート。
[15]前記粘着剤における下記一般式(3)で表される硬軟度(S)が50000以上180000以下である上記[14]に記載の粘着シート。
S=Mw×Rsol/D (3)
式(3)中、Mwが前記粘着剤のゾル分のGPCによる重量平均分子量を表し、Rsolが前記粘着剤におけるゾル分率を表し、Dが前記粘着剤のゾル分のGPCによる分散度を表す。
[16]前記粘着剤のゾル分のGPCによる分散度(D)が1.6以上3未満である上記[14]又は[15]に記載の粘着シート。
[17]前記粘着剤のゾル分のGPCによる重量平均分子量(Mw)が190000以上700000以下である上記[14]~[16]のいずれか1つに記載の粘着シート。
[18]前記粘着剤のゾル分率(Rsol)が45質量%以上75質量%以下である上記[14]~[17]のいずれか1つに記載の粘着シート。
[19]前記粘着剤のガラス転移温度(Tg)が2.5℃以下である上記[14]~[18]のいずれか1つに記載の粘着シート。
[20]前記粘着剤のバイオ率が51%以上である上記[14]~[19]のいずれか1つに記載の粘着シート。
[21]前記ポリマー(X1)において、n-ヘプチル(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量が48質量%以上である上記[20]に記載の粘着シート。
[22]生物由来成分を含む粘着剤を備える粘着シートであって、前記粘着剤のゾル分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるピークトップ分子量(Mtp)が137000以上300000以下であり、前記粘着剤のゾル分率(Rsol)が90質量%以下であり、前記粘着剤のガラス転移温度(Tg)が5℃以下である粘着シート。
[23]前記粘着剤における下記一般式(3)で表される硬軟度(S)が50000以上180000以下である上記[22]に記載の粘着シート。
S=Mw×Rsol/D (3)
式(3)中、Mwが前記粘着剤のゾル分のGPCによる重量平均分子量を表し、Rsolが前記粘着剤におけるゾル分率を表し、Dが前記粘着剤のゾル分のGPCによる分散度を表す。
[24]前記粘着剤のゾル分のGPCによる分散度(D)が1.6以上3未満である上記[22]又は[23]に記載の粘着シート。
[25]前記粘着剤のゾル分のGPCによる重量平均分子量(Mw)が190000以上700000以下である上記[22]~[24]のいずれか1つに記載の粘着シート。
[26]前記粘着剤のゾル分率(Rsol)が45質量%以上75質量%以下である上記[22]~[25]のいずれか1つに記載の粘着シート。
[27]前記粘着剤のガラス転移温度(Tg)が2.5℃以下である上記[22]~[26]のいずれか1つに記載の粘着シート。
[28]前記粘着剤のバイオ率が51%以上である上記[22]~[27]のいずれか1つ請求項22~27のいずれか1項に記載の粘着シート。
[29]前記粘着剤が、下記一般式(4)で表されるモノマー(A2)、及び下記一般式(5)で表されるモノマー(B2)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー(Y2)由来の構成単位を48質量%以上含有するポリマー(X2)を含有する上記[22]~[28]のいずれか1つに記載の粘着シート。
式(4)中、R4がH又はCH3を表し、R5が-CnH2n+1を表し、nが7~20の整数を表し、式(5)中、R6は-C(=O)CmH2m+1を表し、mは6~13の整数を表す。
[30]前記ポリマー(X2)において、n-ヘプチル(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量が48質量%以上である上記[29]に記載の粘着シート。
[31]上記[1]~[9]のいずれか1つに記載の粘着剤、又は上記[10]~[12]のいずれか1つに記載の粘着テープ、又は上記[14]~[30]のいずれか1つに記載の粘着シートを備える電化製品。
[32]上記[1]~[9]のいずれか1つに記載の粘着剤、上記[10]~[12]のいずれか1つに記載の粘着テープ、又は上記[14]~[30]のいずれか1つに記載の粘着シートを備える車載部材。
以下、本発明の第1の発明について実施形態を用いて詳細に説明する。
<粘着剤>
[ポリマー(X1)]
本発明の粘着剤は、ポリマー(X1)を含有する。ポリマー(X1)は、下記一般式(1)で表されるモノマー(A1)、及び下記一般式(2)で表されるモノマー(B1)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー(Y1)由来の構成単位を含有する。なお、本明細書において、用語「モノマー(Y1)」は、モノマー(A1)及びモノマー(B1)を纏めて説明するためにも使用する。
したがって、ポリマー(X1)は、一般式(1)におけるnが7~10で、かつR2が直鎖状であるモノマー(A1)由来の構成単位を含有することが好ましく、nが7で、かつR2が直鎖状であるモノマー(A1)由来の構成単位を含有することがより好ましく、この場合におけるモノマー(A1)はR1がHであることがさらに好ましい。
また、モノマー(B1)としては、具体的には例えば、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、カプリル酸ビニル、ノナン酸ビニル等が挙げられる。これらのモノマー(B1)は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記したモノマー(A1)、(B1)の中では、n-ヘプチル(メタ)アクリレートが好ましく、中でもn-ヘプチルアクリレートがより好ましい。n-ヘプチル(メタ)アクリレートを使用すると、tanδ(23℃)を適切な範囲にすることで、高温下における保持力、低温貼り付け性、及び低極性の被着体に対する接着性を向上させやすくなる。
なお、本明細書では、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートの一方又はこれら両方を意味する用語として使用し、他の類似する用語も同様である。
tanδ(23℃)を所望の範囲内に調整し、かつバイオ率を高くしながらも、上記した各種性能を向上させる観点から、モノマー(Y1)由来の構成単位の含有量は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。また、モノマー(Y1)由来の構成単位の含有量は、例えば後述する官能基含有モノマーを所定量含有させるために、99質量%以下が好ましく、98質量%以下がより好ましく、97.5質量%以下がさらに好ましい。
極性基としては、活性水素を有する官能基であり、具体的には、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。極性基は、後述する架橋剤と反応可能な官能基であってもよい。極性基含有モノマー(C)は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
極性基含有モノマー(C)としては、カルボキシ基を含有するモノマー(以下、「カルボキシ基含有モノマー(C1)」ともいう)、及び水酸基を含有するモノマー(以下、「水酸基含有モノマー(C2)」ともいう)のうちいずれかを含有することが好ましく、これらを併用することがより好ましい。
ポリマー(X1)におけるカルボキシ基含有モノマー(C1)由来の構成単位の含有量は、0.5~10質量%が好ましい。(C1)由来の構成単位の含有量を上記範囲内とすることで、粘着剤の粘着力が適切に高くなり、高温下における保持力、低温貼り付け性、及び低極性の被着体に対する接着性などを向上させやすくなる。これら観点から、カルボキシ基含有モノマー(C1)由来の構成単位の含有量は、1~8質量%がより好ましく、2~6質量%がさらに好ましい。
モノマー(A1)、(B1)以外の他のモノマーとしては、官能基含有モノマー以外を使用してもよく、一般式(1)で示される化合物以外のアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。そのようなアルキル(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレートなどのアルキル基の炭素数が1~6のアルキル(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、5,7,7-トリメチル-2-(1,3,3-トリメチルブチル)オクタノール-1と(メタ)アクリル酸とのエステル、ベヘニル(メタ)アクリレート、アラキジル(メタ)アクリレート等の炭素数15~24程度のアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
また、他のモノマーとしては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどの脂環構造を有する(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2-フェノキシエチル(メタ)アクリレートなどの芳香環を有する(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有するモノマー、(メタ)アクリロニトリル等のニトリル基を有するモノマー、2-ブトキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、スチレン等が挙げられる。
極性基含有モノマー以外の他のモノマーも、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記他のモノマーは、後述するバイオ率を向上させる観点から、生物由来の炭素を含むものであることが好ましいが、生物由来の炭素を含まず、石油由来のモノマーであってもよい。
重量平均分子量(Mw)を20万以上とすると、粘着剤のせん断強度などを高めて、粘着剤の高温下における保持力を高くできる。また、100万以下とすると、粘着剤の粘着力を良好にして、低温貼り付け性、低極性の被着体に対する接着性などを向上させやすくなる。
これら観点から、重量平均分子量(Mw)は、30万以上がより好ましく、40万以上がさらに好ましく、また、90万以下がより好ましく、80万以下がさらに好ましい。
重量平均分子量(Mw)は、重合開始剤の使用量、重合温度等の重合条件、重合方法などを適宜選択することにより適宜調整できる。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
ポリマー(X1)は、上記原料となるモノマーの混合物を重合開始剤の存在下にてラジカル反応させることによって得ることができる。
ラジカル反応の方式は特に限定されず、例えば、リビングラジカル重合、フリーラジカル重合等が挙げられる。リビングラジカル重合によれば、フリーラジカル重合と比較してより均一な分子量及び組成を有する共重合体が得られ、低分子量成分等の生成を抑えることができ、上記粘着剤の凝集力が高くなる。重合方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、溶液重合(沸点重合又は定温重合)、エマルジョン重合、懸濁重合、塊状重合等が挙げられる。なかでも、合成が簡便であることから、溶液重合が好ましい。
本発明の粘着剤は、上記ポリマー(X1)に加えて、粘着付与剤を含有することが好ましい。粘着付与剤を含有することで、粘着剤の粘着性が向上する。また、低極性の被着体に対する接着性なども良好にしやすくなる。さらに、例えばガラス転移温度(Tg)を後述する上限値以下となるように粘着付与剤を含有させることで低温貼り付け性が良好になる。
粘着付与剤としては、例えば、ロジン系樹脂、重合ロジンエステル樹脂などのロジンエステル系樹脂、水添ロジン系樹脂等のロジン系粘着付与剤や、テルペン系樹脂、テルペンフェノール系樹脂等のテルペン系粘着付与剤や、クマロンインデン系樹脂、脂環族飽和炭化水素系樹脂、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂、C5-C9共重合系石油樹脂等が挙げられる。これらの粘着付与樹脂は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の粘着剤は、架橋剤が配合され、架橋されることが好ましい。すなわち、粘着剤は、上記したポリマー(X1)、又はポリマー(X1)及び粘着付与剤に加えて、架橋剤を含有する粘着剤組成物を架橋したものであることが好ましい。架橋剤は、例えばポリマー(X1)が有する極性基との反応により、粘着剤を架橋させてもよい。
架橋剤としては、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、金属キレート系架橋剤等が挙げられる。これらの中でも、イソシアネート系架橋剤及びエポキシ系架橋剤からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、イソシアネート系架橋剤がより好ましい。
イソシアネート系架橋剤の市販品としては、コロネートL-45、コロネートL-55E(東ソー社製)等の各種ポリイソシアネート化合物、スミジュールN(住友バイエルウレタン社製)等のビューレットポリイソシアネート化合物、デスモジュールIL、HL(バイエルAG社製)、コロネートEH(日本ポリウレタン社製)等のイソシアヌレート環を有するポリイソシアネート化合物、スミジュールL(住友バイエルウレタン社製)、コロネートL、コロネートHL(日本ポリウレタン社製)等のアダクトポリイソシアネート化合物等が挙げられる。
エポキシ系架橋剤の市販品としては、例えば、E-AX、E-5C(綜研化学社製)等が挙げられる。
架橋剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の粘着剤の架橋度は、10~70%であることが好ましい。架橋度を上記範囲内とすることで、高温下における保持力、低温貼り付け性、低極性の被着体に対する接着性などを良好にしやすくなる。このような観点から、粘着剤の架橋度は、20%以上がより好ましく、30%以上がさらに好ましく、また、60%以下が好ましく、50%以下がさらに好ましい。粘着剤の架橋度は、ゲル分率で示され、その測定方法は、実施例に示す通りである。粘着剤の架橋度は、架橋剤の配合量などを変更することで適宜調整できる。
本発明の粘着剤は、必要に応じて、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、乳化剤、軟化剤、充填剤、顔料、染料等の添加剤等を含有していてもよい。これらの添加剤としても、バイオ率を高める観点から、可能な範囲で生物由来の材料を選択することが好ましい。
(tanδ(23℃))
本発明の粘着剤は、23℃における貯蔵弾性率をG’(23℃)、及び23℃における損失弾性率をG”(23℃)とすると、G”(23℃)/G’(23℃)で表されるtanδ(23℃)が0.8~1.3である。tanδ(23℃)が0.8未満となったり、1.3を超えたりすると、高温下における保持力、低温貼り付け性、及びポリオレフィン樹脂などの低極性の被着体に対する接着性の全てを満たすことが難しくなる。これら観点から、tanδ(23℃)は、0.85以上が好ましく、0.88以上がより好ましく、また、1.2以下が好ましく、1.1以下がより好ましく、1.0以下がさらに好ましい。
23℃における貯蔵弾性率をG’(23℃)とすると、logG’(23℃)[Pa]は、好ましくは4.8~5.5である。logG’(23℃)[Pa]を上記範囲内とすることで、常温下における粘着特性を向上させ、例えば常温下における低極性の被着体に対する接着性を良好にしやすくなる。このような観点から、logG’(23℃)[Pa]は、より好ましくは4.85~5.4、さらに好ましくは4.9~5.3である。
80℃における貯蔵弾性率をG’(80℃)とすると、logG’(80℃)[Pa]は、好ましくは4.1~4.8である。logG’(80℃)[Pa]を上記範囲内とすることで、高温下における凝集力などが良好となり、高温下における粘着性及び保持力を向上させることができる。このような観点から、logG’(80℃)[Pa]は、より好ましくは4.15~4.75、さらに好ましくは4.2~4.7である。
0℃における貯蔵弾性率をG’(0℃)とすると、logG’(0℃)[Pa]は、好ましくは5.0~6.5である。logG’(0℃)[Pa]を上記範囲内とすることで、低温貼り付け性を良好にしやすくなる。そのような観点から、logG’(0℃)[Pa]は、より好ましくは5.4~6.4、さらに好ましくは5.5~6.3である。
なお、logG’(0℃)[Pa]とは、単位「Pa」で表される貯蔵弾性率の対数を意味する。他の同様の表現も同義である。
本発明の粘着剤のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは15℃以下である。15℃以下とすることで、tanδ(23℃)を大きくしやすくなり、高温下における保持力、低温貼り付け性なども良好となりやすい。これら観点から、ガラス転移温度(Tg)は、好ましくは10℃以下、より好ましくは5℃以下である。粘着剤のガラス転移温度(Tg)は、特に限定されないが、高温下における保持力を向上させる観点などから、例えば-40℃以上、好ましくは-28℃以上、より好ましくは-25℃以上、さらに好ましくは-20℃以上である。
ガラス転移温度(Tg)は、ポリマー(X1)を構成するモノマーの種類、量により調整できる。また、粘着付与剤の種類、量などでも調整でき、例えば、粘着付与剤として軟化点を高いものを使用したり、その粘着付与剤の量を多くしたりすることで、ガラス転移温度(Tg)が高くなりやすい。ガラス転移温度(Tg)は、さらに、微粒子などを添加することによっても調整できる。
本発明の粘着剤は、生物由来の炭素の含有率(以下、「バイオ率」ともいう)が40質量%以上であることが好ましい。一般的にバイオ率40質量%以上が「バイオベース製品」であることの目安となる。バイオベース製品は、再生可能な有機資源を使用することで石油資源を節約でき、また、石油由来製品の燃焼による二酸化炭素の排出量を減らすことができ、環境への負荷を低減できる。これら観点からバイオ率は50質量%以上がより好ましく、60質量%以上であることがさらに好ましい。また、バイオ率は、高ければ高いほどよく、100質量%以下であればよい。
生物由来の炭素には一定割合の放射性同位体(C-14)が含まれるのに対し、石油由来の炭素にはC-14がほとんど含まれない。そのため、バイオ率は、粘着剤または後述する粘着テープに含まれるC-14の濃度を測定することによって算出することができる。具体的には、多くのバイオプラスチック業界で利用されている規格であるASTM D6866に準じて測定することができる。
本発明の粘着剤は、タック試験により測定した23℃における粘着テープの剥離限界値が400gf・s以上であることが好ましい。なお、タック試験は、次のようにして行われる。
まず、タック試験機(例えば、レスカ社製のTAC-1000等)の23℃に設定したプレート上に、粘着剤層が上になるようにして粘着テープを載せる。なお、粘着テープの非測定面は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等のフィルムで裏打ちされる。次いで、粘着テープに対して、プローブ温度23℃、押付け速度2mm/s、押付け荷重100gfで直径5mmの円柱状のステンレス製のプローブを押付け、その状態で0.1秒間保持する。その後、引き上げ速度0.2mm/sでプローブを引き上げていく。この間の粘着テープにかかる力を測定する。
なお、以上の説明は、粘着剤が粘着テープを構成する場合の例を説明したが、粘着テープを構成しない場合も同様にタック試験機の23℃に設定したプレート上に粘着剤を配置して同様に測定するとよい。
上記剥離限界値を上記範囲に調整することにより、高温高湿下かつ復元力がかかる状況下でも粘着テープの剥離を抑制することができる。上記剥離限界値の好ましい下限は450gf・s、より好ましい下限は500gf・sである。また、上記剥離限界値の上限は特に限定されない。
本発明の粘着剤は、例えば粘着剤組成物を調製し、粘着剤組成物より形成さればよい。粘着剤組成物は、粘着剤を形成するための成分からなり、具体的にはポリマー(X1)に加えて、必要に応じて配合される粘着付与剤、架橋剤、その他の添加剤などを含有するものである。粘着剤組成物は、有機溶剤等の希釈溶液により希釈されていてもよい。希釈溶液は、ポリマー(X1)を合成するときに使用した溶媒でもよいし、ポリマー(X1)を合成した後に加えられたものでもよい。
粘着剤組成物は、必要に応じて加熱して乾燥などすることで架橋され、粘着剤となるとよい。粘着剤は、通常は粘着テープなどに使用されるものであり、粘着剤層を構成するとよい。
本発明の粘着テープは、上記粘着剤からなる粘着剤層を備える粘着テープである。粘着テープは、基材を有しないノンサポートテープあってもよいし、基材を有する粘着テープであってもよいが、基材を有する粘着テープであることが好ましい。なお、粘着テープは後述の通り粘着シートということがある。
ノンサポートテープは、基材を有さずに、粘着剤層単層の状態で使用される両面粘着テープである。基材を有する粘着テープは、基材と、基材の少なくとも一方の面に設けられる粘着剤層とを備える。この場合、粘着テープは、基材の両面に粘着剤層が設けられ、両面粘着テープとして使用されてもよいし、基材の片面のみに粘着剤層が設けられ、片面粘着テープとして使用されてもよい。各粘着テープにおいて、露出する粘着剤層の表面には、適宜剥離シートが貼付されて保護されてもよい。剥離シートは、剥離シート基材の少なくとも一方の面に剥離剤が塗布されて剥離面となるものであり、剥離面が粘着剤層に接触するように貼付されるとよい。
なお、基材の両面に粘着剤層を有する両面粘着テープでは、少なくとも一方の粘着剤層が上記した本発明の粘着剤で構成されればよい。
粘着テープに使用される基材は、特に限定されないが、樹脂フィルム、不織布、又は発泡体のいずれかであることが好ましい。
樹脂フィルムを構成する樹脂成分としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンフラノエート(PEF)、ポリ乳酸(PLA)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンサクシネート(PBS)等のポリエステル(PES)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)などのポリオレフィン、ポリウレタン(PU)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリアミド(PA)等が挙げられる。これら樹脂成分は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。樹脂フィルムとしては、上記した中では、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)が好ましい。PETフィルムは、機械強度が良好であり、粘着剤層を適切に支持できる。また、PETフィルムは、バイオ率が高い製品が商業的に入手可能であり、粘着テープとしてのバイオ率も高くしやすくなる。
また、発泡体を基材として使用する場合、発泡体は、樹脂成分としてPE、PP、EVAなどのポリオレフィン樹脂を使用したポリオレフィン樹脂発泡体、ポリウレタン樹脂を使用したポリウレタン発泡体などが挙げられる。
また、基材が発泡体である場合には、基材の厚さは、好ましくは50~2000μmである。上記範囲内となることで高い耐衝撃性を発揮しながら、被着体の形状に沿って密着させて貼り合わせる高い柔軟性を発揮することができる。
また、粘着テープの総厚さ(基材と粘着剤層の厚さの合計)は、10~400μmであることが好ましい。粘着テープの総厚みがこの範囲内であると、得られる粘着テープは、充分な粘着力を発揮することができる。
本発明の粘着テープは、凝集力試験により測定した23℃におけるズレ量が500μm以下であることが好ましく、400μm以下であることがより好ましく、300μm以下であることがさらに好ましく、250μm以下であることが特に好ましい。また、本発明の粘着剤は、凝集力試験により測定した80℃におけるズレ量が1200μm以下であることが好ましく、1000μm以下であることがより好ましく、800μm以下であることがさらに好ましい。23℃及び80℃におけるズレ量が上記のように小さくなると、粘着剤層の凝集力が大きくなり、常温下、及び高温下における保持力が向上する。
なお、上記ズレ量は、3分間せん断方向に所定の荷重を作用させたときに発生するズレ量であり、詳しい測定方法は後述する。
まず、試験対象となる両面粘着テープの一方の面の剥離シートを剥がし、両面粘着テープの一方の露出した粘着剤層の表面にコロナ処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを貼り付けた。その後、幅1cm×縦12cmにカットして試験片5とする。装置の温調器4を23℃又は80℃に設定し、設定温度で安定するまで放置する。温調器4は、2以上の温調器を適宜組み合わせてもよい。
試験片5の他方の剥離シートをその端部から3cm程度剥がして除去し、露出した粘着剤層を、接着面積が5mm×20mmになるよう被着体3に貼り付ける。この際、剥離シート8は、端部以外の部分において粘着剤層7に貼付されるままである。試験片5の他方の露出した粘着剤層7の表面を、接着面積が5mm×20mmになるよう被着体3に貼り付ける。被着体3はSUS製である。
貼り付け面上に端面を鏡面処理した石英製のブロック2(石英ガラスにクロム蒸着したもの)を載せる。ブロック2の端面の鏡面処理面10には、レーザー干渉計1(例えば、キーエンス製「SI-F1」)からのレーザー光が照射されるようにする。
試験片5を200gのおもり6につなぐワイヤーにとりつけ、その状態で放置し、5分間恒温化する。5分後に試験片5におもり6の荷重を加えて、試験片5に対し水平方向へのせん断負荷を与える。荷重を加えてから3分後において、レーザー干渉計1によって試験片5上のブロック2の変位を検出し、その検出値を粘着剤のズレ量とする。
ずれ変位回復率(%)=(荷重除去3分後のずれ変位(μm))/(荷重負荷3分後のずれ変位(μm))×100
なお、以上の説明は、両面粘着テープにおけるズレ量の測定方法を示したが、片面粘着テープでも一方の粘着剤層表面にPETフィルムを貼り付けることを省略する以外同様に行うとよい。また、両面粘着テープは、基材を有しないノンサポートテープでも同様に測定できる。また、両面粘着テープは、剥離シートが粘着剤層に貼付されていない場合には、その剥離する工程などを省略して同様に行うとよい。
本発明の粘着テープは、上記した粘着剤と同様の観点から、バイオ率が40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上であることがさらに好ましい。また、バイオ率は、高ければ高いほどよく、100質量%以下であればよい。なお、粘着テープは、一般的に各構成部材(例えば、粘着剤層、及び基材)によってバイオ率が異なる。そのため、バイオ率は、各構成部材のバイオ率を求め、各構成部材の質量を重み付けとして加重平均により算出するとよい。
粘着テープの製造方法は特に限定されず、従来公知の製造方法により製造することができる。例えば、まず、必要に応じて有機溶剤などで希釈された粘着剤組成物を用意し、粘着剤組成物を剥離シートなどの支持体上に塗布して、必要に応じて加熱して乾燥して、粘着剤層を形成すればよい。剥離シートに粘着剤組成物を塗布する場合には、剥離シートの剥離面上に塗布するとよい。剥離シートなどの支持体上に形成した粘着剤層は、さらに基材に貼り合わせて、基材を有する粘着テープが得られる。また、粘着剤組成物を基材に直接塗布して必要に応じて加熱して乾燥することで、基材上に粘着剤層を設けた粘着テープを得てもよい。
なお、両面粘着テープを作成する場合には、上記いずれかの方法で基材の両面それぞれに粘着剤層を形成すればよい。
また、ノンサポートテープを製造する場合には、剥離シートに粘着剤組成物を塗布して、必要に応じて加熱して乾燥して、粘着剤層を形成することで得ることができる。この場合、形成された粘着剤層には、剥離シートをさらに貼り合わせて、粘着剤層を保護してもよい。ノンサポートテープでは、粘着剤層は、剥離シートから剥離されて使用されるとよい。
本発明の粘着剤及び粘着テープの用途は特に限定されないが、電化製品、車両用途において使用されることが好ましい。例えば電化製品においては、電化製品を構成する部品の固定に使用されることが好ましい。具体的には、電化製品において、部品同士を粘着剤又は粘着テープにより固定させるとよい。したがって、本発明は、上記粘着剤又は粘着テープを備える電化製品も提供するものである。電化製品としては、特に限定されないが、携帯電子機器、テレビなどの各種ディスプレイ、洗濯機、冷蔵庫、食器用洗浄機、掃除機、プリンタ、各種オーディオ機器などが挙げられる。
以下、本発明の第2の発明について実施形態を用いて詳細に説明する。
本発明の粘着シートは、植物由来成分を含む粘着剤を備えたものである。例えば、後述するように粘着剤に含有するポリマー(X2)は、植物由来のモノマー成分を構成単位として含むとよい。また、粘着付与剤などのポリマー(X2)以外の成分も、植物由来成分を含有してもよい。植物由来成分を含む粘着剤を備えていないと、粘着シートのバイオ率を高くすることは難しい。
本発明の粘着シートにおける粘着剤のゾル分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるピークトップ分子量(Mtp)が137000以上300000以下であり、上記粘着剤のゾル分率(Rsol)が90質量%以下であり、上記粘着剤のガラス転移温度(Tg)が5℃以下である。これにより、粘着シートのバイオ率を高くし、かつ低温貼り付け性を良好にしつつ、高温下における保持力、及び低極性の被着体に対する接着性のいずれも良好にすることができる。
本発明の粘着シートにおける粘着剤のゾル分のGPCによるピークトップ分子量(Mtp)は、137000以上300000以下である。上記ピークトップ分子量が137000未満であると、高温下における保持力及び低極性の被着体に対する接着性が悪化する場合がある。また、上記ピークトップ分子量が300000よりも大きいと、低極性の被着体に対する接着性が悪化する場合がある。このような観点から、上記ピークトップ分子量は、好ましくは138000以上220000以下であり、より好ましくは138000以上200000以下である。なお、粘着剤のゾル分のGPCによるピークトップ分子量は、GPC測定により得られた分子量分布において、ピークトップとなる分子量の値であり、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。また、ゾル分のGPCによるピークトップ分子量(Mtp)は、主成分であるポリマーのゾル分のGPCによるピークトップ分子量であり、粘着付与剤(TF)由来のピークは含めないものとする。
粘着剤のゾル分のGPCによるピークトップ分子量は、重合方法により粘着剤を構成するポリマーの分子量及び分子量分布を変えたり、架橋剤の配合量を変えたり、オリゴマー等の低分子量成分を配合したりすることにより調整することができる。
本発明の粘着シートにおける粘着剤のゾル分率(Rsol)は90質量%以下である。粘着剤のゾル分率(Rsol)が90質量%よりも高いと、高温下における保持力が悪くなる場合がある。そして、本発明の粘着シートにおける粘着剤のゾル分率(Rsol)は、好ましくは45質量%以上75質量%以下である。上記ゾル分率(Rsol)が45質量%以上であると、バイオ率を高くしつつ、低極性の被着体に対する接着性をさらに改善することができる。また、上記ゾル分率(Rsol)が75質量%以下であると、バイオ率を高くしつつ、高温下における保持力をさらに改善することができる。このような観点から、上記ゾル分率(Rsol)は、より好ましくは50質量%以上70質量%以下であり、さらに好ましくは55質量%以上70質量%以下であり、よりさらに好ましくは58質量%以上70質量%以下である。なお、上記ゾル分率(Rsol)は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。また、ゾル分率(Rsol)は、重合方法により粘着剤を構成するポリマーの分子量及び分子量分布を変えたり、架橋剤の配合量を変えたり、オリゴマー等の低分子量成分を配合したりすることにより調整することができる。
本発明の粘着シートにおける粘着剤のガラス転移温度(Tg)は5℃以下である。上記ガラス転移温度(Tg)が5℃よりも高いと、低温貼り付け性が悪くなる場合がある。このような観点から、上記ガラス転移温度(Tg)は、好ましくは2.5℃以下であり、より好ましくは0℃以下であり、さらに好ましくは-1℃以下である。上記ガラス転移温度(Tg)の範囲の上限値は特に限定されないが、高温下における保持力を向上させる観点などから、好ましくは-20℃以上であり、より好ましくは-18℃以上であり、さらに好ましくは-17℃以上である。なお、上記ガラス転移温度(Tg)は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。また、ガラス転移温度(Tg)は、粘着剤のポリマーを構成するモノマーの種類、量により調整できる。さらに、粘着付与剤の種類、量などでも調整でき、例えば、粘着付与剤として軟化点を高いものを使用したり、その粘着付与剤の量を多くしたりすることで、ガラス転移温度(Tg)が高くなりやすい。ガラス転移温度(Tg)は、さらに、微粒子などを添加することによっても調整できる。
本発明の粘着シートの粘着剤における下記一般式(3)で表される硬軟度(S)は、好ましく50000以上180000以下である。硬軟度(S)は粘着剤の柔らかさを表すパラメータである。硬軟度(S)が所定範囲内であると、粘着剤は、柔らかすぎることなく、硬すぎることなく、優れた粘着性能を示す。
S=Mw×Rsol/D (3)
式(3)中、Mwが前記粘着剤のゾル分のGPCによる重量平均分子量を表し、Rsolが前記粘着剤におけるゾル分率を表し、Dが前記粘着剤のゾル分のGPCによる分散度を表す。
硬軟度(S)が50000以上であると、バイオ率を高くしつつ、高温下における保持力、及び低極性の被着体に対する接着性をさらに良好にすることができる。また、硬軟度(S)が180000以下であると、バイオ率を高くしつつ、高温下における保持力をさらに良好にすることができる。このような観点から、硬軟度(S)は、より好ましくは55000以上120000以下であり、さらに好ましくは60000以上112000以下である。なお、硬軟度(S)は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。また、硬軟度(S)は、重合方法により粘着剤を構成するポリマーの分子量及び分子量分布を変えたり、架橋剤の配合量を変えたり、オリゴマー等の低分子量成分を配合したりすることにより調整することができる。
本発明の粘着シートの粘着剤におけるゾル分のGPCによる分散度(D)は、好ましくは1.6以上3未満である。分散度(D)が1.6以上であると、バイオ率を高くしつつ、低極性の被着体に対する接着性をさらに良好にすることができる。また、分散度(D)が3未満であると、バイオ率を高くしつつ、高温下における保持力をさらに良好にすることができる。このような観点から、分散度(D)は、より好ましくは1.8以上3未満であり、さらに好ましくは1.9以上3未満であり、よりさらに好ましくは2.0以上3未満である。なお、分散度(D)は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。また、ゾル分のGPCによる分散度(D)は、主成分であるポリマーのゾル分のGPCによる分散度であり、粘着付与剤(TF)由来のピークによる分子量は含めないものとする。
分散度(D)は、重合方法により粘着剤を構成するポリマーの分子量を変えたり、架橋剤の配合量を変えたり、オリゴマー等の低分子量成分を配合したりすることにより調整することができる。
本発明の粘着シートにおける粘着剤のゾル分のGPCによる重量平均分子量(Mw)は、好ましくは190000以上700000以下である。上記重量平均分子量(Mw)が190000以上700000以下であると、バイオ率を高くしつつ、高温下における保持力及び低極性の被着体に対する接着性をさらに改善することができる。このような観点から、上記重量平均分子量(Mw)は、より好ましくは200000以上600000以下であり、さらに好ましくは220000以上550000以下であり、よりさらに好ましくは240000以上460000以下である。なお、重量平均分子量(Mw)は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。また、ゾル分のGPCによる重量平均分子量(Mw)は、主成分であるポリマーのゾル分のGPCによる重量平均分子量であり、粘着付与剤(TF)由来のピークによる分子量は含めないものとする。
重量平均分子量(Mw)は、重合方法により粘着剤を構成するポリマーの分子量及び分子量分布を変えたり、架橋剤の配合量を変えたり、オリゴマー等の低分子量成分を配合したりすることにより調整することができる。
本発明の粘着シートにおける粘着剤は、生物由来の炭素の含有率(以下、「バイオ率」ともいう)が51質量%以上であることが好ましい。バイオ率51質量%以上とすることで、粘着剤を「バイオベース製品」とすることができる。バイオベース製品は、再生可能な有機資源を使用することで石油資源を節約でき、また、石油由来製品の燃焼による二酸化炭素の排出量を減らすことができ、環境への負荷を低減できる。これらの観点からバイオ率は55質量%以上がより好ましく、60質量%以上であることがさらに好ましい。また、バイオ率は、高ければ高いほどよく、100質量%以下であればよい。なお、バイオ率の測定方法は、第1の発明の項目で説明したので、省略する。
本発明の粘着シートにおける粘着剤は、ポリマー(X2)を含有することが好ましい。ポリマー(X2)は、下記一般式(4)で表されるモノマー(A2)、及び下記一般式(5)で表されるモノマー(B2)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー(Y2)由来の構成単位を含有する。なお、本明細書において、用語「モノマー(Y2)」は、モノマー(A2)及びモノマー(B2)を纏めて説明するためにも使用する。
式(4)中、R4はH又はCH3を表し、R5は-CnH2n+1を表し、nは7~20の整数を表す。式(5)中、R6は-C(=O)CmH2m+1を表し、mは6~13の整数を表す。なお、一般式(4)で表されるモノマー(A2)は、nは7~20の整数を表す点で、一般式(1)で表されるモノマー(A1)と異なり、一般式(5)で表されるモノマー(B2)は、一般式(2)で表されるモノマー(B1)と同じものである。
したがって、ポリマー(X2)は、一般式(4)におけるnが7~18で、かつR5が直鎖状であるモノマー(A2)由来の構成単位を含有することが好ましく、nが7で、かつR5が直鎖状であるモノマー(A2)由来の構成単位を含有することがより好ましく、この場合におけるモノマー(A2)はR4がHであることがさらに好ましい。
また、モノマー(B2)としては、具体的には例えば、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、カプリル酸ビニル、ノナン酸ビニル等が挙げられる。これらのモノマー(B2)は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記したモノマー(A2)、(B2)の中では、n-ヘプチル(メタ)アクリレート、n-テトラデシル(メタ)アクリレート及びn-オクタデシル(メタ)アクリレートが好ましく、中でもn-ヘプチル(メタ)アクリレートがより好ましく、n-ヘプチルアクリレートがさらに好ましい。n-ヘプチル(メタ)アクリレート、n-テトラデシル(メタ)アクリレート及びn-オクタデシル(メタ)アクリレートを使用すると、高温下における保持力、低温貼り付け性、及び低極性の被着体に対する接着性を向上させやすくなる。
なお、本明細書では、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートの一方又はこれら両方を意味する用語として使用し、他の類似する用語も同様である。
バイオ率を高くしながらも、上記した各種性能を向上させる観点から、モノマー(Y2)由来の構成単位の含有量は、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましく、90質量%以上がよりさらに好ましい。また、モノマー(Y2)由来の構成単位の含有量は、例えば後述する官能基含有モノマーを所定量含有させるために、99質量%以下が好ましく、98質量%以下がより好ましく、97.5質量%以下がさらに好ましい。
極性基としては、活性水素を有する官能基であり、具体的には、カルボキシ基、水酸基、アミノ基、アミド基等が挙げられる。極性基は、後述する架橋剤と反応可能な官能基であってもよい。極性基含有モノマー(C)は1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、極性基含有モノマー(C)は、第1の発明の項目で説明したものと同様であるので、説明は省略する。
これら観点から、重量平均分子量(Mw)は、30万以上がより好ましく、40万以上がさらに好ましく、また、105万以下がより好ましく、100万以下がさらに好ましい。
重量平均分子量(Mw)は、重合開始剤の使用量、重合温度等の重合条件、重合方法などを適宜選択することにより適宜調整できる。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
ポリマー(X2)は、上記原料となるモノマーの混合物を重合開始剤の存在下にてラジカル反応させることによって得ることができる。これにより、ポリマー(X2)の分子量分布をかなり広くすることができ、ゾル分率を高くすることができる。
ラジカル反応の方式は特に限定されず、例えば、フリーラジカル重合、リビングラジカル重合等が挙げられる。フリーラジカル重合によれば、リビングラジカル重合と比較して分子量分布を広くすることができ、これにより低分子量成分の生成量を大きくすることができる。その結果、上記粘着剤のゾル分をより増やすことができ、バイオ率を高くしつつも、高温下における保持力、低温貼り付け性、及び低極性の被着体に対する接着性のいずれもさらに良好にできる。重合方法は特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、溶液重合(沸点重合又は定温重合)、エマルジョン重合、懸濁重合、塊状重合等が挙げられる。なかでも、合成が簡便であることから、溶液重合が好ましい。なお、ポリマー(X2)の製造方法は、第1の発明の項目で説明したポリマー(X1)の製造方法と同様であるので、説明は省略する。
低分子量成分(Z)は、上記ポリマー(X2)の原料となるモノマーのオリゴマーであることが好ましい。したがって、低分子量成分(Z)は、上述の一般式(4)で表されるモノマー(A2)、及び上述の一般式(5)で表されるモノマー(B2)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー(Y2)由来の構成単位を含有するオリゴマーであることが好ましい。なお、低分子量成分(Z)に用いられるモノマーは、上述のポリマー(X2)の項目で既に説明したので、低分子量成分(Z)に用いられるモノマーの説明は省略する。
ポリマー(X2)における低分子量成分(Z)の含有量は、特に限定されず、ゲル分率の各種特性が上記範囲内となるように適宜調整すればよい。
本発明の粘着シートにおける粘着剤は、上記ポリマー(X2)に加えて、粘着付与剤を含有することが好ましい。なお、ポリマー(X2)に加える粘着付与剤は、以下で述べるとおり含有量を除いて、第1の発明の項目で説明したポリマー(X1)に加える粘着付与剤と同様であるので、説明は省略する。
本発明の粘着シートにおける粘着剤は、架橋剤が配合され、架橋されることが好ましい。すなわち、粘着剤は、上記したポリマー(X2)、又はポリマー(X2)及び粘着付与剤に加えて、架橋剤を含有する粘着剤組成物を架橋したものであることが好ましい。なお、ポリマー(X2)に加える架橋剤は、以下で述べるとおり配合量を除いて、第1の発明の項目で説明したポリマー(X1)に加える架橋剤と同様であるので、説明は省略する。
本発明の粘着シートにおける粘着剤は、必要に応じて、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、乳化剤、軟化剤、充填剤、顔料、染料等の添加剤等を含有していてもよい。これらの添加剤としても、バイオ率を高める観点から、可能な範囲で生物由来の材料を選択することが好ましい。
本発明の粘着シートにおける粘着剤は、例えば粘着剤組成物を調製し、粘着剤組成物より形成されればよい。粘着剤組成物は、粘着剤を形成するための成分からなる。粘着剤組成物は、好ましくは上述のポリマー(X2)を含む。粘着剤組成物は、必要に応じて、粘着付与剤、架橋剤、その他の添加剤などをさらに含有してもよい。粘着剤組成物は、有機溶剤等の希釈溶液により希釈されていてもよい。希釈溶液は、ポリマー(X2)を合成するときに使用した溶媒でもよいし、ポリマー(X2)を合成した後に加えられたものでもよい。
粘着剤組成物は、必要に応じて加熱して乾燥などすることで架橋され、粘着剤となるとよい。粘着剤は、本発明の粘着シートに使用されるものである。架橋する際の加熱温度を適宜設定することで、ゾル分のピークトップ分子量を適宜調整できる。
架橋時の加熱温度としては、特に限定されないが、例えば90℃以上130℃以下、好ましくは100℃以上120℃以下である。また、加熱時間は、例えば30秒以上10分以下、好ましく1分以上5分以下である。また、架橋反応をさらに進行させるために、粘着剤を乾燥した後、養生することが好ましい。養生温度は、好ましくは20℃以上60℃以下であり、より好ましくは30℃以上50℃以下である。また、養生時間は、好ましくは1日以上10日以下であり、より好ましくは2日以上5日以下である。
本発明の粘着シートは、上記粘着剤を備えたものであり、具体的には上記粘着剤からなる粘着剤層を備えるものである。粘着シートは、基材を有しない粘着シートであってもよいし、基材を有する粘着シートであってもよいが、基材を有する粘着シートであることが好ましい。
基材を有しない粘着シートは、例えばノンサポートテープである。ノンサポートテープは、基材を有さずに、粘着剤層単層の状態で使用される両面粘着テープである。基材を有する粘着シートは、例えば粘着テープである。粘着テープは、基材と、基材の少なくとも一方の面に設けられる粘着剤層を備える。この場合、粘着テープは、基材の両面に粘着剤層が設けられた両面粘着テープであってもよいし、基材の片面のみに粘着剤層が設けられ、片面粘着テープであってもよい。
なお、基材の両面に粘着剤層を有する両面粘着テープでは、少なくとも一方の粘着剤層が上記した粘着剤で構成されればよい。
粘着シートに使用される基材は、特に限定されないが、樹脂フィルム、不織布、又は発泡体のいずれかであることが好ましい。なお、粘着シートに使用される基材は、第1の発明の項目で記載されていた粘着テープの基材と同様であるので、説明は省略する。
また、粘着シートの総厚さ(基材と粘着剤層の厚さの合計)は、10μm以上2200μm以下であることが好ましい。粘着シートの総厚みがこの範囲内であると、得られる粘着シートは、充分な粘着力を発揮することができる。
本発明の粘着シートの粘着剤は、タック試験により測定した23℃における粘着テープの剥離限界値が90gf・s以上であることが好ましい。なお、タック試験は、次のようにして行われる。
まず、タック試験機(例えば、レスカ社製のTAC-1000等)の23℃に設定したプレート上に、厚み23μmのPET基材に50μmの厚みで粘着層を塗り、粘着層が上になるようにして粘着テープを載せる。タック試験機に付いているサンプル抑えで上からテープを固定する。次いで、粘着テープに対して、プローブ温度23℃、押付け速度5mm/s、押付け荷重100gfで直径5mmの円柱状のステンレス製のプローブを押付け、その状態で10秒間保持する。その後、引き上げ速度5mm/sでプローブを引き上げていく。この間の粘着テープにかかる力を測定する。
なお、以上の説明は、粘着剤が粘着テープを構成する場合の例を説明したが、粘着テープを構成しない場合も同様にタック試験機の23℃に設定したプレート上に粘着剤を配置して同様に測定するとよい。
上記剥離限界値を上記範囲に調整することにより、高温高湿下かつ復元力がかかる状況下でも粘着テープの剥離を抑制することができる。上記剥離限界値の好ましい下限は100gf・s、より好ましい下限は110gf・sである。また、上記剥離限界値の上限は特に限定されない。
本発明の粘着シートは、上記した粘着剤と同様の観点から、バイオ率が40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上であることがさらに好ましい。また、バイオ率は、高ければ高いほどよく、100質量%以下であればよい。なお、粘着シートは、一般的に各構成部材(例えば、粘着剤層、及び基材)によってバイオ率が異なる。そのため、バイオ率は、各構成部材のバイオ率を求め、各構成部材の質量を重み付けとして加重平均により算出するとよい。
粘着シートの製造方法は特に限定されず、従来公知の製造方法により製造することができる。なお、粘着シートの製造方法は、第1の発明の項目で記載されていた粘着テープの製造方法と同様であるので、説明は省略する。
本発明の粘着シートの用途は特に限定されないが、電化製品、車両用途において使用されることが好ましい。なお、なお、粘着シートの製造方法は、第1の発明の項目で記載されていた粘着剤及び粘着テープの用途と同様であるので、説明は省略する。
[測定及び評価方法]
各物性の測定、及び評価は以下の要領で行った。
<弾性率>
各温度における貯蔵弾性率G’、損失弾性率G”及びガラス転移温度(Tg)は、高分子動的粘弾性測定装置「itkDVA-200」(アイティー計測制御社製)により下記条件にて測定した。
測定モード:せん断
昇温速度:5℃/分
測定温度範囲:-30~150℃
設定歪み:0.1%
振動数:10Hz
測定試料は、本実施例、比較例では、各例で調製した粘着剤組成物溶液を、最終的に得られる試料形状が厚み0.1mm、幅0.6mm、長さ10mmとなるように成形し、各例における粘着剤層の形成時と同じ条件で加熱乾燥することにより作製した。
ポリマー(X1)の重量平均分子量(Mw)は、GPC装置「HLC822GPC」(東ソー社製)により測定し、ポリスチレン換算値で求めた。具体的には、得られたポリマー(X1)をテトラヒドロフラン(THF)によって50倍希釈して得られた希釈液をフィルター(材質:ポリテトラフルオロエチレン、ポア径:0.2μm)で濾過し、測定サンプルを調製した。この測定サンプルをゲルパーミエーションクロマトグラフ(Waters社製、2690 Separations Model)に供給して、サンプル流量1ミリリットル/min、カラム温度40℃の条件でGPC測定を行い、ポリマー(X1)のポリスチレン換算の分子量を測定して、重量平均分子量を求めた。
粘着剤(試料)をW1(g)採取し、採取した試料を酢酸エチル中に23℃にて24時間浸漬した際の不溶解分を200メッシュの金網で濾過した。金網上の残渣を110℃の条件下で1時間乾燥し、乾燥後の質量W2(g)を測定し、下記式によりゲル分率(架橋度)を算出した。
ゲル分率(質量%)=100×W2/W1
<バイオ率>
粘着剤のバイオ率はASTM 6866に準拠して測定した。
JIS Z-1528「両面粘着テープ」に準じ、幅25mm、長さ100mmに裁断した両面粘着テープの一方の面を、0℃下で厚み2mm、幅50mm、長さ100mmのポリプロピレン板(タキロン社製、PP1300)に接着長さが75mmとなるように貼り合わせた。両面粘着テープの他方の面をPETフィルムでバッキングした後、0℃下で2kgローラーを1往復させて圧着し接着試験片を作成した。得られた接着試験片を0℃の雰囲気下に60分間放置した後、インストロン試験機を用いて、0℃環境下で引張り速度200mm/分で引張り、剥離角度180°でポリプロピレン板から剥離し、剥離強度(N/25mm)を測定した。剥離強度の結果に基づき、低温貼り付け性を以下の評価基準で評価した。
A:剥離強度が5N/25mm以上である。
B:剥離強度が3N/25mm以上5N/25mm未満である。
C:3N/25mm未満である。
JIS Z-1528「両面粘着テープ」に準じ、幅25mm、長さ100mmに裁断した両面粘着テープの一方の面を、23℃、50%RH下で厚み2mm、幅50mm、長さ100mmのポリプロピレン板(タキロン社製、PP1300)に接着長さが75mmとなるように貼り合わせた。両面粘着テープの他方の面をPETフィルムでバッキングした後、23℃、50%RH下で2kgローラーを1往復させて圧着し接着試験片を作成した。得られた接着試験片を23℃、50%RHの雰囲気下に20分間放置した後、インストロン試験機を用いて、引張り速度200mm/分で引張り、剥離角度180°でポリプロピレン板から剥離して、23℃で剥離強度(N/25mm)を測定した。剥離強度の結果に基づき、PP粘着力を以下の評価基準で評価した。
A:剥離強度が15N/25mm以上である。
B:剥離強度が10N/25mm以上15N/25mm未満である。
C:剥離強度が10N/25mm未満である。
JISZ-1528に準じ、幅25mm、長さ100mmに裁断した両面粘着テープの一方の面を、23℃で厚み1.5mm、幅25mm、長さ100mmの冷間圧延ステンレス鋼板(SUS304板)に接着長さが25mmとなり、長さ75mm分の両面粘着テープがSUS304板の端部からはみ出すように、長さ方向においてずらして貼り合わせた。その後、両面粘着テープの他方の面をPETフィルムでバッキングした後、2kgローラーを1往復させて圧着し接着試験片を作成した。
得られた接着試験片を23℃、50%RHの雰囲気下に20分間放置した後、接着試験片のはみ出した両面粘着テープ側を下側にして、40℃の恒温乾燥機中で鉛直に1時間懸垂した。次いで、両面粘着テープの下端に1kgの荷重を懸けて40℃、24時間鉛直に懸垂し、1時間後の接着部分のズレ距離(mm)を測定した。ズレ距離により、以下の評価基準で評価した。
A:ズレ距離が0.5mm未満である。
B:ズレ距離が0.5mm以上2mm未満である。
C:ズレ距離が2mm以上である。
<モノマー(A1)>
(主モノマー)
n-ヘプチルアクリレート(HA(C7)):
n-ヘプチルアクリレートは、一般式(1)においてR2が生物由来の炭素である化合物であり、アクリル酸とn-ヘプチルアルコールとのエステル化反応により調製した。n-ヘプチルアルコールは、ひまし油由来のリシノール酸を原料として、これをクラッキングすることによって調製した。
(コモノマー)
2-エチルヘキシルアクリレート(2EHA):三菱ケミカル社製
<他のモノマー>
ブチルアクリレート(BA):三菱ケミカル社製
アクリル酸(AAc):日本触媒社製
2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA):大阪有機化学工業社製
<粘着付与剤(TF)>
重合ロジンエステル樹脂、水酸基価46、軟化点150℃、生物由来炭素含有率95質量%
<架橋剤>
ポリイソシアネート系架橋剤、東ソー社製、「コロネートL-45」
[ポリマー(X1)の合成]
反応容器内に、重合溶媒として酢酸エチルを加え、窒素でバブリングした後、窒素を流入しながら反応容器を加熱して還流を開始した。続いて、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を酢酸エチルで10倍希釈した重合開始剤溶液を反応容器内に投入し、n-ヘプチルアクリレート(HA(C7))96.9質量部、アクリル酸(AAc)2.9質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)0.2質量部を2時間かけて滴下添加した。滴下終了後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を酢酸エチルで10倍希釈した重合開始剤溶液を反応容器内に再度投入し、4時間重合反応を行い、ポリマー(X1)含有溶液を得た。得られたポリマー(X1)について、重量平均分子量を測定したところ、60万であった。
得られたポリマー(X1)含有溶液に、ポリマー(X1)100質量部に対して架橋剤0.8質量部、粘着付与剤15質量部を加え、粘着剤組成物溶液を調製した。この粘着剤組成物溶液を、一方の面が剥離処理した剥離シートの剥離面に、粘着剤組成物溶液を塗布して、加熱して乾燥させて、粘着剤層を形成した。得られた粘着剤層を基材としての不織布の両面に転写して、基材の両面に粘着剤層が設けられた両面粘着テープを得た。
得られた両面粘着テープの粘着剤層より粘着剤を採取して架橋度及びバイオ率を測定した。また、粘着剤組成物溶液より測定試料を作成して貯蔵弾性率G’、損失弾性率G”及びガラス転移温度(Tg)を測定した。さらに、両面粘着テープを用いて、低温貼り付け性、PP接着力、及び高温下における保持力を評価した。評価結果を表2に示す。
粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X1)の製造において重合反応の時間を5時間に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X1)の製造において重合反応の時間を5.5時間に変更した。さらに、架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X1)を作成する際のモノマーの配合量を表1に示す割合に変更し、かつ粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X1)の製造において重合反応の時間を7時間に変更した。さらに、粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X1)の製造において重合反応の時間を2.5時間に変更した。さらに、粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X1)を作成する際のモノマーの種類、及び配合量を表1に示すとおりに変更し、かつ粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
※分子量は、重量平均分子量(Mw)である。
※モノマーの質量部は、ポリマー(X1)を合成する際に配合されたモノマー全量を100質量部としたときの値である。ポリマー(X1)は、表1に記載の各モノマー由来の構成単位を表1に記載の量で含むとみなすことができる。
※粘着付与剤(TF)及び架橋剤の配合量は、ポリマー(X1)100質量部に対する質量部である。
[測定及び評価方法]
各物性の測定、及び評価は以下の要領で行った。
<ピークトップ分子量(Mtp)>
粘着テープから採取した粘着剤をテトラヒドロフラン(THF)に漬け、室温で24時間振蘯浸漬を行った。その後、200メッシュのフィルターで上記粘着剤のサンプルを取出し、浸漬液をフィルターで濾過し、得られた濾液を、上記粘着剤のゾル分を含むサンプル溶液とした。得られたサンプル溶液を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC、例えばWaters社製「e2695」)に供給して、移動相にテトラヒドロフラン(THF)を使用し、サンプル流量1mL/min、カラム温度40℃の条件でGPC測定を行い、ポリスチレン換算分子量の分子量分布を測定した。カラムとしては、例えば、shodex社製「GPC KF-806L」を2本直列に接続して用いた。得られた分子量分布曲線から、粘着剤のゾル分のGPCによるピークトップ分子量(Mtp)を算出した。なお、粘着付与剤(TF)由来のGPCによるピークは含めないものとした。したがって、粘着剤のゾル分のGPCによるピークトップ分子量(Mtp)は、粘着剤の主成分であるポリマーのゾル分のGPCによるピークトップ分子量である。
上述のピークトップ分子量(Mtp)の測定と同様にして、GPCを用いて、粘着剤のゾル分の重量平均分子量及び数平均分子量を測定した。そして、得られた重量平均分子量を数平均分子量で割り算してゾル分の分散度(D)を算出した。また、以下の方法によりゲル分率を測定し、100質量%からゲル分率を引き算して、ゾル分率(Rsol)を算出した。以上、得られた重量平均分子量(Mw)、分散度(D)及びゾル分率(Rsol)から硬軟度(S)を算出した。なお、粘着付与剤(TF)由来のGPCによるピークは含めないものとした。したがって、粘着剤のゾル分の重量平均分子量(Mw)及び分散度(D)は、粘着剤の主成分であるポリマーのゾル分の重量平均分子量及び分散度である。
ゲル分率(質量%)=100×W2/W1
第1の実施例のガラス転移温度(Tg)の測定方法と同様な方法で、ガラス転移温度(Tg)を測定した。
粘着剤のバイオ率はASTM 6866に準拠して測定した。
各温度における貯蔵弾性率G’、及び損失弾性率G”は、第1の実施例の弾性率の測定方法と同じ条件で測定した。なお、各温度における貯蔵弾性率G’、損失弾性率G”、及びtanδは、一部の実施例、比較例の結果のみを示す。
第1の実施例のPP粘着力と同様な方法で、23℃の剥離強度(N/25mm)を測定した。剥離強度の結果に基づき、PP粘着力を以下の評価基準で評価した。
A:剥離強度が13N/25mm以上である。
B:剥離強度が10N/25mm以上13N/25mm未満である。
C:剥離強度が10N/25mm未満である。
第1の実施例の高温下の保持力と同様な方法で、1時間後の接着部分のズレ距離(mm)を測定した。ズレ距離により、以下の評価基準で評価した。
A:ズレ距離が0.5mm以下である。
B:ズレ距離が0.5mm超1mm未満である。
C:ズレ距離が1mm以上である。
第1の実施例の低温貼り付け性と同様な方法で、低温貼り付け性を評価した。
<モノマー(A2)>
(主モノマー)
n-ヘプチルアクリレート(HA(C7)):
n-ヘプチルアクリレートは、一般式(2)においてR5が植物由来の炭素である化合物であり、アクリル酸とn-ヘプチルアルコールとのエステル化反応により調製した。n-ヘプチルアルコールは、ひまし油由来のリシノール酸を原料として、これをクラッキングすることによって調製した。
<他のモノマー>
アクリル酸(AAc):日本触媒社製
2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA):大阪有機化学工業社製
<粘着付与剤(TF)>
重合ロジンエステル樹脂、水酸基価46、軟化点150℃、植物由来炭素含有率95質量%
<架橋剤>
ポリイソシアネート系架橋剤
[ポリマー(X2)の合成]
反応容器内に、重合溶媒として酢酸エチルを加え、窒素でバブリングした後、窒素を流入しながら反応容器を加熱して還流を開始した。続いて、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を酢酸エチルで10倍希釈した重合開始剤溶液を反応容器内に投入し、n-ヘプチルアクリレート(HA(C7))96.9質量部、アクリル酸(AAc)2.9質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)0.2質量部を2時間かけて滴下添加した。滴下終了後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を酢酸エチルで10倍希釈した重合開始剤溶液を反応容器内に再度投入し、3.5時間重合反応を行い、ポリマー(X2)含有溶液を得た。得られたポリマー(X2)について、重量平均分子量を測定したところ、50万であった。
得られたポリマー(X2)含有溶液に、ポリマー(X2)100質量部に対して粘着付与剤25質量部、架橋剤2.4質量部を加え、粘着剤組成物溶液を調製した。この粘着剤組成物溶液を、一方の面が剥離処理した剥離シートの剥離面に、粘着剤組成物溶液を塗布して、100℃で3分加熱して乾燥させて、粘着剤層を形成した。得られた粘着剤層を基材としての不織布の両面に転写して、基材の両面に粘着剤層が設けられた両面粘着テープを得た。
得られた両面粘着テープの粘着剤層より粘着剤を採取して、ピークトップ分子量(Mtp)、重量平均分子量(Mw)、分散度(D)、ゾル分率(Rsol)、硬軟度(S)及びバイオ率を測定した。また、粘着剤組成物溶液より測定試料を作製してガラス転移温度(Tg)を測定した。さらに、両面粘着テープを用いて、PP接着力、高温下における保持力、及び低温貼り付け性を評価した。評価結果を表2に示す。
粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X2)の製造において重合反応の時間を変更して、ポリマー(X2)の重量平均分子量を、50万から80万に変更した。さらに粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した。それ以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X2)の製造において重合反応の時間を変更して、ポリマー(X2)の重量平均分子量を、50万から100万に変更した。さらに粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した。それ以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X2)の製造において重合反応の時間を変更して、ポリマー(X2)の重量平均分子量を、50万から80万に変更した。さらに粘着付与剤(TF)の配合量を表1に記載の質量部に変更した。それ以外は実施例1と同様に実施した。
粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
ポリマー(X2)の製造において重合反応の時間を変更して、ポリマー(X2)の重量平均分子量を、50万から120万に変更した。さらに粘着付与剤(TF)、及び架橋剤の配合量を表1に記載の質量部に変更した。それ以外は実施例1と同様に実施した。
架橋剤の配合量を表3に記載の質量部に変更した以外は実施例1と同様に実施した。
※分子量は、重量平均分子量(Mw)である。
※モノマーの質量部は、ポリマー(X2)を合成する際に配合されたモノマー全量を100質量部としたときの値である。ポリマー(X2)は、表1に記載の各モノマー由来の構成単位を表1に記載の量で含むとみなすことができる。
※粘着付与剤(TF)及び架橋剤の配合量は、ポリマー(X2)100質量部に対する質量部である。
Claims (24)
- 下記一般式(1)で表されるモノマー(A1)、及び下記一般式(2)で表されるモノマー(B1)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー(Y)由来の構成単位を70質量%以上含有するポリマー(X1)を含有し、
23℃における測定周波数10Hzの貯蔵弾性率をG’(23℃)、23℃における測定周波数10Hzの損失弾性率をG”(23℃)とすると、G” (23℃)/G’(23℃)で求められるtanδ(23℃)が0.8~1.3であり、
生物由来の炭素の含有率が60質量%以上であり、
前記ポリマー(X1)において、n-ヘプチル(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量が48質量%以上である粘着剤。
式(1)中、R1がH又はCH3を表し、R2が-CnH2n+1を表し、nが7~14の整数を表す。式(2)中、R3は-C(=O)CmH2m+1を表し、mは6~13の整数を表す。 - 前記粘着剤において、前記ポリマー(X1)の含有量が60質量%以上であり、
前記ポリマー(X1)において、n-ヘプチル(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量が70質量%以上である請求項1に記載の粘着剤。 - 前記ポリマー(X1)の重量平均分子量が20万~100万である請求項1又は2に記載の粘着剤。
- 架橋度が10~70%である請求項1~3のいずれか1項に記載の粘着剤。
- 0℃における測定周波数10Hzの貯蔵弾性率をG’(0℃)とすると、logG’(0℃)[Pa]が5.0~6.5である請求項1~4のいずれか1項に記載の粘着剤。
- 23℃における測定周波数10Hzの貯蔵弾性率をG’(23℃)とすると、logG’(23℃)[Pa]が4.8~5.5である請求項1~5のいずれか1項に記載の粘着剤。
- 80℃における測定周波数10Hzの貯蔵弾性率をG’(80℃)とすると、logG’(80℃)[Pa]が、4.1~4.8であることを請求項1~6のいずれか1項に記載の粘着剤。
- ガラス転移温度(Tg)が15℃以下である請求項1~7のいずれか1項に記載の粘着剤。
- 粘着付与剤をさらに含む請求項1~8のいずれか1項に記載の粘着剤。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の粘着剤からなる粘着剤層を備える粘着テープ。
- 基材をさらに備え、前記粘着剤層が前記基材の少なくとも一方の面に設けられる、請求項10に記載の粘着テープ。
- 前記基材が、不織布、ポリエチレンテレフタレートフィルム、及び発泡体から選択されるいずれかである請求項11に記載の粘着テープ。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の粘着剤、又は請求項10~12のいずれか1項に記載の粘着テープを用いて、電化製品を構成する部品、又は車載部材を固定する固定方法。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の粘着剤を備え、
前記粘着剤のゾル分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるピークトップ分子量(Mtp)が137000以上300000以下であり、
前記粘着剤のゾル分率(Rsol)が90質量%以下であり、
前記粘着剤のガラス転移温度(Tg)が5℃以下である粘着シート。 - 生物由来成分を含む粘着剤を備える粘着シートであって、
前記粘着剤のゾル分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるピークトップ分子量(Mtp)が137000以上300000以下であり、
前記粘着剤のゾル分率(Rsol)が90質量%以下であり、
前記粘着剤のガラス転移温度(Tg)が5℃以下であり、
前記粘着剤が、下記一般式(4)で表されるモノマー(A2)、及び下記一般式(5)で表されるモノマー(B2)からなる群から選択される少なくとも1種のモノマー(Y2)由来の構成単位を70質量%以上含有するポリマー(X2)を含有し、
前記粘着剤の生物由来の炭素の含有率が60質量%以上であり、
前記ポリマー(X2)において、n-ヘプチル(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量が48質量%以上である粘着シート。
式(4)中、R4がH又はCH3を表し、R5が-CnH2n+1を表し、nが7~20の整数を表し、式(5)中、R6は-C(=O)CmH2m+1を表し、mは6~13の整数を表す。 - 前記粘着剤において、前記ポリマー(X2)の含有量が60質量%以上であり、
前記ポリマー(X2)において、n-ヘプチル(メタ)アクリレート由来の構成単位の含有量が70質量%以上である請求項15に記載の粘着シート。 - 前記粘着剤における下記一般式(3)で表される硬軟度(S)が50000以上180000以下である請求項15又は16に記載の粘着シート。
S=Mw×Rsol/D (3)
式(3)中、Mwが前記粘着剤のゾル分のGPCによる重量平均分子量を表し、Rsolが前記粘着剤におけるゾル分率を表し、Dが前記粘着剤のゾル分のGPCによる分散度を表す。 - 前記粘着剤のゾル分のGPCによる分散度(D)が1.6以上3未満である請求項15~17のいずれか1項に記載の粘着シート。
- 前記粘着剤のゾル分のGPCによる重量平均分子量(Mw)が190000以上700000以下である請求項15~18のいずれか1項に記載の粘着シート。
- 前記粘着剤のゾル分率(Rsol)が45質量%以上75質量%以下である請求項15~19のいずれか1項に記載の粘着シート。
- 前記粘着剤のガラス転移温度(Tg)が2.5℃以下である請求項15~20のいずれか1項に記載の粘着シート。
- 前記粘着剤のバイオ率が51%以上である請求項15~21のいずれか1項に記載の粘着シート。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の粘着剤、又は請求項10~12のいずれか1項に記載の粘着テープ、又は請求項13~20のいずれか1項に記載の粘着シートを備える電化製品。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の粘着剤、請求項10~12のいずれか1項に記載の粘着テープ、又は請求項14~22のいずれか1項に記載の粘着シートを備える車載部材。
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