JP7496260B2 - 粘着剤組成物および粘着シート - Google Patents
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Description
近年、自動車用途等において使用される粘着テープには、車内環境を想定した高温耐久性能が求められている。一般的に粘着剤の高温特性と、粘着剤中に含まれる粘着付与樹脂のガラス転移温度(Tg)には相関性があり、粘着付与樹脂のTgが高いほど、粘着剤の高温特性は良化する。しかしながら、従来からある高Tg粘着付与樹脂はアクリル粘着剤との相溶性が悪く、高温性能を良化することが可能な量を添加することが不可能であった。
本発明は、高温特性に優れる粘着剤層等の粘着剤を形成することが可能な粘着剤組成物を提供することを課題とする。
[1] (メタ)アクリル重合体(A)と、
ガラス転移温度が85℃以上であり、水酸基価45mgKOH/gを超え、かつ、酸価が5~20mgKOH/gであるロジン系粘着付与樹脂(B)と、
架橋剤(C)と
を含む粘着剤組成物。
[2] 前記(メタ)アクリル重合体(A)の重量平均分子量が70万~200万である、[1]に記載の粘着剤組成物。
[3] 前記(メタ)アクリル重合体(A)が、アルキル基の炭素数が4~8である(メタ)アクリル酸アルキルエステルを60~99.5質量%および、架橋性官能基含有モノマーを0.1~15質量%含むモノマー成分(a)の重合体である、[1]または[2]に記載の粘着剤組成物。
[4] 非乳化型粘着剤組成物である、[1]~[3]のいずれかに記載の粘着剤組成物。
[5] 前記粘着剤組成物より得られた厚さ25μmの粘着剤層のヘイズが1%未満である、[1]~[4]のいずれかに記載の粘着剤組成物。
[6] [1]~[5]のいずれかに記載の粘着剤組成物より作製された粘着剤層を有する粘着シート。
本発明の一態様に係る粘着剤組成物は、(メタ)アクリル重合体(A)と、ガラス転移温度が85℃以上であり、水酸基価45mgKOH/gを超え、かつ、酸価が5~20mgKOH/gであるロジン系粘着付与樹脂(B)と、架橋剤(C)とを含む。
前記粘着剤組成物に含まれる(メタ)アクリル重合体(A)としては、(メタ)アクリル酸エステル等の(メタ)アクリル系のモノマー成分の重合体であればよく、特に制限はない。
前記他のモノマーとしては、例えばアルキル基の炭素数が1~3または9以上である(メタ)アクリル酸アルキルエステル、脂環式炭化水素基含有(メタ)アクリレート、窒素原子含有モノマー、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、エポキシ基含有(メタ)アクリレート、アセトアセチル基含有(メタ)アクリレート、芳香環含有モノマー、メタクリロキシプロピルメトキシシラン、酢酸ビニル、塩化ビニル、(メタ)アクリロニトリルが挙げられる。
前記エポキシ基含有(メタ)アクリレートとしては、グリシジル(メタ)アクリレートを挙げることができる。
前記芳香環含有モノマーとしては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、ビニルトルエンを挙げることができる。
前記(メタ)アクリル重合体(A)は、モノマー成分を、溶液重合法、塊状重合法、乳化重合法および懸濁重合法等の従来公知の重合法により重合することで得ることができるが、乳化剤や懸濁剤等の重合安定剤を含まない溶液重合法および塊状重合法により製造したものが好ましい。(メタ)アクリル重合体(A)は、該重合体と、有機溶媒とからなるポリマー溶液として得てもよい。重合に使用できる有機溶媒としては、後述の有機溶媒(D)が挙げられる。
過酸化物系重合開始剤としては、例えば、t-ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、カプロイルパーオキシド、ジ-i-プロピルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシピバレート、2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-アミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-オクチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジ-α-クミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)ブタン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-オクチルパーオキシシクロヘキシル)ブタンが挙げられる。
重合開始剤は、(メタ)アクリル重合体(A)を形成するモノマー成分100質量部に対して、通常0.001~5質量部、好ましくは0.005~3質量部の範囲内の量で使用される。また、上記重合反応中に、重合開始剤、連鎖移動剤、重合性単量体、重合溶媒を適宜追加添加してもよい。
重合溶媒は1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
前記粘着剤組成物に含まれるロジン系粘着付与樹脂(B)は、ガラス転移温度が85℃以上であり、水酸基価45mgKOH/gを超え、かつ、酸価が5~20mgKOH/gであるロジン系粘着付与樹脂である。
前記粘着剤組成物に含まれる架橋剤(C)としては、(メタ)アクリル重合体(A)を架橋することができればよく、特に制限はない。架橋剤(C)としては、例えばイソシアネート化合物(C1)、エポキシ化合物(C2)、金属キレート化合物(C3)等の、前記(メタ)アクリル重合体(A)と反応し得る架橋剤を用いることができる。
前記架橋剤(C)は、1種単独で用いても、2種以上を用いてもよい。
イソシアネート化合物としては、例えば、1分子中のイソシアネート基数が2以上のイソシアネート化合物が通常用いられ、好ましくは2~8であり、より好ましくは3~6である。イソシアネート基数が前記範囲にあると、(メタ)アクリル重合体(A)とイソシアネート化合物との架橋反応効率の点、および粘着剤層の柔軟性を保つ点で好ましい。
エポキシ化合物としては、例えば、分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物が挙げられ、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ジグリシジルアニリン、ジアミングリシジルアミン、N,N,N',N'-テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン、1,3-ビス(N,N'-ジアミングリシジルアミノメチル)が挙げられる。
金属キレート化合物としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、スズ、チタン、ニッケル、アンチモン、マグネシウム、バナジウム、クロム、ジルコニウム等の多価金属に、アルコキシド、アセチルアセトン、アセト酢酸エチル等が配位した化合物が挙げられる。具体的には、アルミニウムイソプロピレート、アルミニウムセカンダリーブチレート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネートが挙げられる。
前記粘着剤組成物は、塗工性を調整するために有機溶媒(D)を含有していてもよい。有機溶媒(D)としては、前述の(メタ)アクリル重合体(A)の製造条件で挙げた有機溶媒が挙げられる。なお、(メタ)アクリル重合体(A)の製造時に使用した有機溶媒と、粘着剤組成物に含まれる有機溶媒(D)は同種の有機溶媒であっても、別種の有機溶媒であってもよい。有機溶媒としては1種単独で用いても、2種以上を用いてもよい。
粘着剤組成物が有機溶媒(D)を含む場合には、粘着剤組成物100質量%中に、通常は30~90質量%、好ましくは40~90質量%である。
前記粘着剤組成物は、上記(A)~(D)成分のほか、本発明の効果を損なわない範囲で、添加剤(E)を含んでいてもよい。
前記粘着剤組成物は、例えば、上記各成分を従来公知の方法により混合することで調製することができる。例えば、(メタ)アクリル重合体(A)を含む溶液と、ロジン系粘着付与樹脂(B)と、架橋剤(C)と、必要に応じて用いられる添加剤等の他の成分とを混合することにより、粘着剤組成物を調製することができる。
本発明の一態様に係る粘着シートは、粘着剤組成物より作製された粘着剤層を有する。
粘着シートとしては、例えば、粘着剤層のみから形成される粘着シート、基材と、基材の両面に形成された粘着剤層とを有し、少なくとも一方の粘着剤層が本発明の粘着剤組成物より形成された粘着剤層である両面粘着シート、基材と、基材の一方の面に形成された本発明の粘着剤組成物より形成された粘着剤層を有する片面粘着シート、本発明の粘着剤組成物より形成された粘着剤層の両面に基材が配置された粘着シートが挙げられる。
粘着剤層は、その製造過程で粘着剤組成物中の、(メタ)アクリル重合体(A)と架橋剤(C)とが反応することにより、少なくとも一部が架橋されていてもよい。
実施例比較例では以下のロジン系樹脂を用いた。
ロジン系粘着付与樹脂(B-1):下記製造例1により合成
ロジン系粘着付与樹脂(B-2):下記製造例2により合成
ロジン系粘着付与樹脂(B’-1):下記製造例3により合成
D-135、D-160:重合ロジンエステル樹脂(荒川化学工業製)
SEA-100:ロジンエステル樹脂(荒川化学工業製)
DP-2669:ロジンエステル樹脂(ハリマ化成製)
前記ロジン系樹脂の物性を表1に示す。
なお、表1で示すロジン系樹脂の物性は、以下の方法で測定した。
酸価は、JIS K0070に準拠し、ロジン系樹脂1gを中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数として、電位差滴定法により求めた。
水酸基価は、JIS K0070に準拠し、ロジン系樹脂1gをアセチル化させた時、水酸基と結合した酢酸を中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数として、電位差滴定法により求めた。
ロジン系樹脂を簡易密閉パンに封入し、示差走査熱量計(DSC)を用いて、測定を行った。測定は、窒素気流下、-100℃から200℃まで10℃/min.で昇温して熱変化を測定して、「吸発熱量」と「温度」とのグラフを描き、このとき観測される特徴的な変曲をTgとした。なお、Tgは、DSC曲線からミッドポイント法によって得た値を使用した。
前記ロジン系樹脂のGPC(ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー)による、Mw(重量平均分子量)の測定は以下の条件で行った。
装置名:東ソー(株)製、HLC-8120
カラム:東ソー(株)製、G7000HXL(7.8mm I.D.×30cm)1本、GMHXL(7.8mm I.D.×30cm)2本、G2000HXL(7.8mm I.D.×30cm)1本
サンプル濃度:1.5mg/cm3に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:1.0cm3/min
カラム温度:40℃
(ロジン系粘着付与樹脂(B-1)の合成)
攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコに、アビエチン酸二量体50質量部、および塩化メチレン840質量部を仕込み、攪拌しながら塩化オキサリル25質量部を滴下した。これを窒素気流下25℃で4時間反応させた後、塩化オキサリルおよび塩化メチレンをエバポレーターにて除去した。得られた塩化物中間体を塩化メチレン800質量部に溶解させ、この溶液に、ペンタエリスリトール115質量部、4-ジメチルアミノピリジン10質量部、およびピリジン13質量部の混合物を氷冷下滴下した。これを窒素気流下40℃で12時間反応させ、1000質量部の1mol/L塩酸を加えて反応を終了させた。油層と水層とを分離後、油層に硫酸マグネシウムを加え攪拌し、硫酸マグネシウムを濾過後、エバポレーターにて溶剤を除去し、真空下終夜乾燥させ黄色固体であるロジン系粘着付与樹脂(B-1)を得た。
ロジン系粘着付与樹脂(B-1)の酸価は7.1mgKOH/g、水酸基価は72mgKOH/g、Tgは101℃、重量平均分子量(Mw)は3100であった。
(ロジン系粘着付与樹脂(B-2)の合成)
攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコに、アビエチン酸二量体50質量部、および塩化メチレン840質量部を仕込み、攪拌しながら塩化オキサリル25質量部を滴下した。これを窒素気流下25℃で4時間反応させた後、塩化オキサリルおよび塩化メチレンをエバポレーターにて除去した。得られた塩化物中間体を塩化メチレン800質量部に溶解させ、この溶液に、ペンタエリスリトール85質量部、4-ジメチルアミノピリジン10質量部、およびピリジン13質量部の混合物を氷冷下滴下した。これを窒素気流下40℃で12時間反応させ、1000質量部の1mol/L塩酸を加えて反応を終了させた。油層と水層とを分離後、油層に硫酸マグネシウムを加え攪拌し、硫酸マグネシウムを濾過後、エバポレーターにて溶剤を除去し、真空下終夜乾燥させ黄色固体であるロジン系粘着付与樹脂(B-2)を得た。
ロジン系粘着付与樹脂(B-2)の酸価は7.3mgKOH/g、水酸基価は51mgKOH/g、Tgは98℃、重量平均分子量(Mw)は3000であった。
(ロジン系粘着付与樹脂(B’-1)の合成)
攪拌装置、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコに、アビエチン酸二量体50質量部、および塩化メチレン840質量部を仕込み、攪拌しながら塩化オキサリル25質量部を滴下した。これを窒素気流下25℃で4時間反応させた後、塩化オキサリルおよび塩化メチレンをエバポレーターにて除去した。得られた塩化物中間体を塩化メチレン800質量部に溶解させ、この溶液に、ペンタエリスリトール60質量部、4-ジメチルアミノピリジン10質量部、およびピリジン13質量部の混合物を氷冷下滴下した。これを窒素気流下40℃で12時間反応させ、1000質量部の1mol/L塩酸を加えて反応を終了させた。油層と水層とを分離後、油層に硫酸マグネシウムを加え攪拌し、硫酸マグネシウムを濾過後、エバポレーターにて溶剤を除去し、真空下終夜乾燥させ黄色固体であるロジン系粘着付与樹脂(B’-1)を得た。
ロジン系粘着付与樹脂(B’-1)の酸価は10mgKOH/g、水酸基価は31mgKOH/g、Tgは69℃、重量平均分子量(Mw)は2000であった。
(アクリル重合体(A-1)溶液の合成)
n-ブチルアクリレート94質量部、アクリル酸5質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート1質量部、酢酸エチル90質量部および2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を反応容器に入れ、この反応容器内の空気を窒素ガスで置換した。ついで、撹拌下に65℃に昇温して8時間反応させ、アクリル重合体(A-1)溶液を得た。
得られたアクリル重合体(A-1)の、GPCによるMwは180万であった。
(アクリル重合体(A-2)溶液の合成)
n-ブチルアクリレート94質量部、アクリル酸5質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート1質量部、酢酸エチル160質量部および2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を反応容器に入れ、この反応容器内の空気を窒素ガスで置換した。ついで、撹拌下に70℃に昇温して8時間反応させ、アクリル重合体(A-2)溶液を得た。得られたアクリル重合体(A-2)の、GPCによるMwは80万であった。
(アクリル重合体(A-3)溶液の合成)
n-ブチルアクリレート94質量部、アクリル酸5質量部、2-ヒドロキシエチルアクリレート1質量部、酢酸エチル110質量部および2,2’-アゾビスイソブチロニトリル0.1質量部を反応容器に入れ、この反応容器内の空気を窒素ガスで置換した。ついで、撹拌下に65℃に昇温して8時間反応させ、アクリル重合体(A-3)溶液を得た。得られたアクリル重合体(A-3)の、GPCによるMwは152万であった。
前記アクリル重合体(A-1)~(A-3)のGPC(ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー)による、Mw(重量平均分子量)の測定は以下の条件で行った。
カラム:東ソー(株)製、G7000HXL(7.8mm I.D.×30cm)1本、GMHXL(7.8mm I.D.×30cm)2本、G2000HXL(7.8mm I.D.×30cm)1本
サンプル濃度:1.5mg/cm3に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:1.0cm3/min
カラム温度:40℃
アクリル重合体(A-1)溶液(固形分(アクリル重合体)換算100質量部)に、ロジン系粘着付与樹脂(B-1)20質量部およびイソシアネート系架橋剤L-45(綜研化学製)を固形分換算で0.72質量部を添加し、ガラス棒で、5分撹拌して粘着剤組成物を得た。
厚さ25μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、得られた粘着剤組成物を、泡抜け後、ドクターブレードを用いて乾燥後の厚さが25μmとなるように塗布し、80℃で3分間乾燥させ溶媒を除去して塗膜を形成した。
<ヘイズ>
剥離処理されたPETフィルム上に、得られた粘着剤組成物を、泡抜け後、ドクターブレードを用いて乾燥後の厚さが25μmとなるように塗布し、80℃で3分間乾燥させ溶媒を除去して塗膜を形成した。
測定にはヘイズメーター(型名HM-150、村上色彩技術研究所製)を用いた。結果を表2に示す。
粘着シート(1)を20mm×100mmのサイズに裁断し試験片を作成した。得られた試験片の剥離処理されたPETフィルムを剥がし、露出した粘着剤層をステンレス板(SUS)に貼付け面積が20mm×20mmとなるように貼付して2kgローラー3往復にて圧着した。その後40℃/dry環境下で20分静置し、同環境下で試験対象のせん断方向に1kgの荷重をかけ、荷重付加開始から1時間後の粘着剤層のずれ量(mm)を測定した。
1時間後のずれ量(mm)を、表2では、40℃保持力(mm)として記した。
粘着シート(1)を80×20mmに裁断し、剥離処理されたPETフィルムを剥がし、露出した粘着剤層を貼付け面積が50mm×20mmとなるように、表裏面が水平方向と平行を成すように配置されたPP(ポリプロピレン)板の下面側に、2kgローラー3往復にて貼り合わせた。次に、PP板に貼り付けられた試験片の長手方向の一端側の端部に、鉛直方向下方側に荷重を加えた状態で、60分間放置したときの試験片の長手方向における剥がれ距離(mm)又は落下までの時間(min)を測定した。また、荷重は測定温度が40℃のとき100g、80℃のとき50g、120℃のとき50g、150℃のとき16gとした。その結果を下記の基準で評価した。
AA:はがれ距離が5mm以下
BB:はがれ距離が5mmを超えて10mm以下
CC:はがれ距離が10mmを超えて50mm未満
DD:落下(はがれ距離50mm)
J.Dow法により以下の手順で測定した。
前記粘着シート(1)から剥離処理されたPETフィルムを剥がし、粘着剤層が露出するように傾斜角30度の傾斜面に取り付けた。次に、23℃/50%RH環境下でスチールボールを傾斜面の上側から助走させた後に、粘着面上を滑走させた(助走距離は10cm、滑走距離は10cm)。
アクリル重合体の種類、ロジン系樹脂の種類および架橋剤の量を、表2に記載したように変更した以外は、実施例1と同様に行い、粘着剤組成物および粘着シートを得た。
Claims (5)
- (メタ)アクリル重合体(A)と、
ガラス転移温度が85℃以上であり、水酸基価45mgKOH/gを超え、かつ、酸価が5~20mgKOH/gであるロジン系粘着付与樹脂(B)と、
架橋剤(C)と
を含み、非乳化型粘着剤組成物である、粘着剤組成物。 - 前記(メタ)アクリル重合体(A)の重量平均分子量が70万~200万である、請求項1に記載の粘着剤組成物。
- 前記(メタ)アクリル重合体(A)が、アルキル基の炭素数が4~8である(メタ)アクリル酸アルキルエステルを60~99.5質量%および、架橋性官能基含有モノマーを0.1~15質量%含むモノマー成分(a)の重合体である、請求項1または2に記載の粘着剤組成物。
- 前記粘着剤組成物より得られた厚さ25μmの粘着剤層のヘイズが1%未満である、請求項1~3のいずれか1項に記載の粘着剤組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の粘着剤組成物より作製された粘着剤層を有する粘着シート。
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