JP2009084367A - 両面粘着テープ - Google Patents

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Abstract

【課題】 高温及び低温の両環境下において優れた接着力を有するポリエチレン発泡体を基材とする両面粘着テープを提供する。
【解決手段】 ポリエチレン発泡体を基材とする両面粘着テープにおいて、アクリル共重合体と軟化点の異なる粘着付与樹脂を一定の割合で含有するアクリル系粘着剤からなる粘着剤層と、90℃下でも収縮率の低いポリエチレン発泡体を有することにより、低温及び高温の両環境下でも優れた接着力を有する両面接着テープが実現できる。
【選択図】 なし

Description

本発明は自動車分野等の外部環境変化が大きな用途に使用される両面粘着テープに関する。
発泡体を基材とする両面粘着テープは、自動車、家電製品、OA機器のプラスチック成型品固定に広く使用されている。この用途において両面粘着テープには成型品の三次曲面やエンボス状に表面加工された凹凸面等に追従し、高い接着力を発揮する性能が求められる。特に自動車の部品固定には、夏場の高温時から冬場の低温時まで季節を通して接着力が安定していることも求められる。
発泡体を基材とする両面粘着テープに関して、発泡体の長さ方向と平行に伸びた断面楕円状の独立発泡が設けられていることを特徴とすることが開示されている。(特許文献1)しかし、楕円状の発泡構造を得るために熱ロールで長さ方向に発泡体を延伸させるために、90℃程度の高温下では発泡体が大きく収縮し、層間強度も低下する。
一方、ガラスのミクロバブルが分散されたアクリル発泡体基材の粘着テープについても開示されている(特許文献2)。しかしアクリルフォーム粘着テープは低温下で凹凸面への追従性が低下し接着力が低下する。
特開平7−90932号公報 特公昭57−17030号公報
本発明の目的は、高温及び低温の両環境下において優れた接着力を有するポリエチレン発泡体を基材とする両面粘着テープを提供することにある。
本発明においては、ポリエチレン発泡体を基材とする両面粘着テープにおいて、アクリル共重合体と軟化点の異なる粘着付与樹脂を一定の割合で含有するアクリル系粘着剤からなる粘着剤層と、90℃下でも収縮率の低いポリエチレン発泡体を有することにより、低温及び高温の両環境下でも優れた接着力を有する両面接着テープが実現できる。
すなわち本発明は、アクリル共重合体と粘着付与樹脂とを含有するアクリル系粘着剤からなる粘着剤層と、ポリエチレン発泡体からなる基材とを有する両面粘着テープであって、前記アクリル系粘着剤中の粘着付与樹脂の含有量が、アクリル共重合体100質量部に対して10〜25質量部であり、前記粘着付与樹脂として、軟化点が80℃以上120℃未満のロジン系樹脂(a)と軟化点が120℃以上200℃以下のロジン系樹脂(b)とを含有し、両者の質量比(a)/(b)が1/3〜3/1であり、前記基材が、90℃の温度下に22時間静置した前後の加熱収縮面積比率が15%以下の基材であることを特徴とする両面粘着テープを提供するものである。
本発明の両面粘着テープは高温下及び低温下の両環境下で優れた接着力を有することから、大きな温度変化が想定される用途、例えば自動車部品の固定用途などに好適に使用できる。
本発明は、アクリル共重合体と粘着付与樹脂とを含有するアクリル系粘着剤からなる粘着剤層と、ポリエチレン発泡体からなる基材とを有する両面粘着テープであって前記アクリル系粘着剤中の粘着付与樹脂の含有量が、アクリル共重合体100質量部に対して10〜25質量部であり、前記粘着付与樹脂として、軟化点が80℃以上120℃未満の重合ロジンエステル樹脂(a)と軟化点が120℃以上200℃以下の重合ロジンエステル樹脂(b)とを含有し、両者の質量比(a)/(b)が1/3〜3/1であり、前記基材が90℃の温度下に22時間静置した前後の加熱収縮面積比率が15%以下の基材であることを特徴とする両面粘着テープである。
[粘着剤層]
(アクリル共重合体)
本発明の両面粘着テープにおける粘着剤層は、アクリル共重合体と粘着付与樹脂とを含有するアクリル系粘着剤組成物から溶媒を除去してなる粘着剤からなる層である。アクリル共重合体は(メタ)アクリレートと架橋剤と反応する官能基を有したビニルモノマーを共重合した樹脂である。
アクリル共重合体を構成するモノマー成分としては、一般的に粘着剤に使用される(メタ)アクリレートを使用でき、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート等のモノマーがあげられ、これらの1種または2種以上が用いられる。なかでも、アルキル基の炭素数が4〜18の(メタ)アクリレート、特にn−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートが好適であり、接着力及び凝集力が共に良好な範囲としやすいことから、当該モノマーを、アクリル共重合体を構成するモノマー成分中の80〜98質量%使用することが好ましく、90〜98質量%使用することがより好ましい。
また、本発明に使用するアクリル共重合体は高極性ビニルモノマーを共重合してもよく、高極性ビニルモノマーとしては、水酸基を有するモノマー、カルボキシル基を有するモノマー、アミノ基を有するモノマー等が挙げられる。水酸基を有するモノマーとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が、カルボキシル基を有するモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、(メタ)アクリル酸2量体、クロトン酸等が、アミノ基を有するモノマーとしては、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、アクリロイルモルホリン、ジメチルアミノエチルアクリレート、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、等が挙げられる。その他として、酢酸ビニル、エチレンオキサイド変性琥珀酸アクリレート、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルフォン酸等のスルホン酸基含有モノマー等がある。
高極性ビニルモノマーの含有量は、アクリル共重合体を構成するモノマー成分中の1〜15質量%であることが好ましく、1.5〜10質量%であることがより好ましく、2〜8質量%であることが更に好ましい。高極性ビニルモノマー成分が1質量%未満では粘着剤の凝集力が低下し、高温下での保持力が悪化する。また、15質量%を越えると、粘着剤の初期や低温下での接着性が悪化する。
また、アクリル系の共重合体樹脂の製造に使用する架橋剤と反応する官能基を有するビニルモノマーとしては、架橋剤の種類により上記の高極性ビニルモノマーの中から適宜選択して使用する。アクリル系粘着剤組成物中の架橋剤と反応する官能基を有するビニルモノマーの共重合比率は、好ましくは0.01〜2.0質量%である。より好ましくは0.03〜1.5質量%、更に好ましくは0.05〜1.0質量%である。0.01質量%未満では、架橋剤で架橋する場合に、架橋度の不足やばらつきを生じるため、高温下の保持力が悪化する場合がある。逆に2.0質量%を越えると、架橋剤で架橋する場合に、架橋度のコントロールが困難となるほか、架橋度が経時的に向上し、初期接着強度が低下する可能性がある。
アクリル系共重合体は、溶液重合法、隗状重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合方法で共重合させることにより得ることができる。重合の開始方法も、過酸化ベンゾイルや過酸化ラウロイル等の過酸化物系、アゾビスイソブチルニトリル等のアゾ系の熱重合開始剤を用いた熱による開始方法や、アセトフェノン系、ベンゾインエーテル系、ベンジルケタール系、アシルフォスフィンオキシド系、ベンゾイン系、ベンゾフェノン系の光重合開始剤を用いた紫外線照射による開始方法や、電子線照射による方法を任意に選択できる。
(粘着付与樹脂)
本発明においては、粘着付与樹脂として軟化点が80℃以上120℃未満のロジン系樹脂(a)と軟化点が120℃以上200℃以下のロジン系樹脂(b)とを、両者の質量比(a)/(b)が1/3〜3/1の比率、好ましくは1/2〜3/1、好ましくは1/2〜2.5/1で含有する。当該範囲とすることで低温下での接着力と高温下での保持力のバランスに優れた粘着剤となる。
ロジン系樹脂としてはロジン樹脂、ロジンエステル樹脂、不均化ロジン樹脂、重合ロジン樹脂、重合ロジンエステル樹脂、ロジンフェノール樹脂などがあげられる。なかでも、ロジン系樹脂(a)、(b)共に重合ロジンエステル樹脂が好ましく使用できる。前記のロジン系樹脂は、高温下及び低温下の両環境下で優れた接着力を発現させるために、80℃以上120℃未満のロジン系樹脂(a)と軟化点が120℃以上200℃以下の重合ロジンエステル樹脂(b)の総含有量がアクリル共重合体100質量部に対して10〜25質量部であることが好ましく、12〜23質量部がより好ましい。粘着剤付与樹脂の含有量がアクリル共重合体100質量部に対し10質量部未満の場合は、ポリオレフィン系樹脂への接着性が不十分であり、25質量部を越えた場合は初期接着性や低温下での接着性が低下する。
(架橋剤)
本発明の粘着テープにおいては、粘着剤の凝集力を向上させるために架橋剤を添加することが好ましい。粘着剤組成物中の架橋剤としては、公知のポリイソシアネート、エポキシ樹脂、アジリジン化合物、多価金属塩、金属キレート、有機過酸化物等が使用できる。耐熱性、耐剥がれ性、初期や低温の接着性のバランスを考慮した場合、ポリイソシアネート系架橋剤が好ましい。ポリイソシアネート系架橋剤としては、トリレンジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリメチロールプロパン変性トリレンジイソシアネート等が挙げられる。特に好ましいのは、3官能のポリイソシアネート系化合物である。3官能のイソシアネート系化合物としては、トリレンジイソシアネート及びこれらのトリメチロールプロパン付加体、トリフェニルメタンイソシアネート等が挙げられる。
架橋度合いの指標として、粘着剤層をトルエンに24時間浸漬した後の不溶分を測定するゲル分率の値が用いられる。ゲル分率は、好ましくは20〜50質量%である。より好ましくは25〜45質量%である。20質量%未満の場合は、凝集力が低下し高温下での保持力が悪化する。50質量%を越える場合は、初期及び低温下での接着性や、曲面部に貼付した場合の耐反発性が低下する。
(損失正接)
本発明の粘着テープに使用する粘着剤層の、周波数1Hzでの動的粘弾性スペクトルの損失正接は、95℃下で0.4〜0.6であることが好ましく、0.45〜0.55であることがより好ましい。損失正接を当該範囲とすることで、90℃下での粘着剤の凝集力が著しく損なわれることがなく良好な保持力が得られる。
また、損失正接のピーク温度は、−20〜0℃であることが好ましい。当該範囲とすることで低温、高温両条件下で接着力と保持力のバランスに優れた粘着剤となる。
本発明における粘着剤層の動的粘弾性は、粘弾性試験機(レオメトリックス社製、商品名:アレス2KSTD)を用いて、同試験機の測定部である平行円盤の間に試験片を挟み込み、周波数1Hzでの貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)を測定し、損失正接はtanδ=(G”)/(G’)で表される式により算出される。試験片は厚み0.5〜2.5mmの粘着剤を使用する。
[基材]
両面粘着テープの基材として使用するポリエチレン発泡体は、90℃の温度下に22時間静置した前後の加熱収縮面積比率が15%以下の発泡体を使用する。加熱収縮面積比率が15%を越えた場合は、高温下での接着力、保持力が低下する。
前記ポリエチレン発泡体は厚み0.1mm〜1.5mmであることが好ましい。
更に前記ポリエチレン発泡体の見掛け密度は0.1〜0.3g/ccであることが好ましい。より好ましくは0.08〜0.0.19g/ccである。見掛け密度が0.1g/cc未満では発泡体の層間強度が低く、0.3g/ccを上回る場合は、発泡体の柔軟性が低下し、凹凸面への追従性が低下する。
更に前記ポリエチレン発泡体の90℃下での切断強度が0.5MPa以上であることが好ましく、1〜1.5MPaであることがより好ましい。また、23℃下での切断時の伸びが200%以上であることが好ましく、300〜600%であることがより好ましい。また、25%圧縮強度が0.2MPa以下であることが好ましく、0.1〜0.01MPaであることがより好ましい。
この様な特徴を有するポリエチレン発泡体はポリエチレン樹脂に化学発泡剤、着色顔料などを配合しTダイでシート化したものを電子線にて架橋させた後、加熱発泡させて得られるが、これに限定されるものではない。更にポリエチレン発泡体はアクリル系粘着剤との密着性を向上させるためコロナ放電により表面処理を施すことが好ましい。
[両面粘着テープ]
本発明の両面粘着テープは、上記基材の両面に粘着剤層が設けられた構成であり、当該粘着剤層の少なくとも一方、好ましくは両方が上記のアクリル系粘着剤組成物からなる粘着剤層の両面粘着テープである。
本発明の両面粘着テープは少なくとも片面にセパレーターが設けられ、ロール状またはシート状に形成されることが好ましい。セパレーターは紙、プラスチックフィルムの少なくとも片面に剥離処理された公知公用の材料を使用できる。両面粘着テープを形成するには前記セパレーターに粘着剤をロールコーター、ダイコーターで塗工したのちドライヤーで乾燥させ粘着剤層を形成した後にポリエチレン発泡体に転写する方法を用いる。乾燥後の粘着剤層の好ましい厚さは30〜200μm、より好ましくは40〜100μmである。
本発明の両面粘着テープは、温度23℃、相対湿度50%の環境下で、ポリプロピレン板に対し2kgローラーで、圧着速さ5mm/s、圧着回数1往復で圧着した際の23℃下での90°接着力が30N/20mm以上であることが好ましく、35N/20mm以上であることがより好ましい。また、90℃下での90°接着力が好ましくは、10N/20mm以上、より好ましくは20N/20mm以上、−40℃下での90°接着力が好ましくは20N/mm、より好ましくは30N/20mm以上である。
詳細な接着力の測定条件は以下のとおりである。両面粘着シートの片面に厚さ0.5mmのポリカーボネート板をラミネートし20mm幅に切断する。ポリプロピレン板にプライマーとして3M社製K500を筆で塗布し23℃50%RH下で10分放置し乾燥させ被着体とする。両面粘着シートを被着体に2kgローラー1往復加圧をかけ圧着した。23℃50%RH下で24時間放置後に、90℃、23℃50%RH、−40℃雰囲気下に試料を1時間放置したのち同雰囲気下で90°方向に300mm/分の速度で両面テープを被着体から引き剥がした際の接着力を測定した。
また、下記測定条件下での90℃保持力が、15時間以上であることが好ましく、24時間以上であることがより好ましい。
詳細な90℃保持力の測定条件は以下のとおりである。両面粘着シートの片側に厚さ50μmの軟質アルミ箔をラミネートした後、20mm×70mm幅に切断する。ステンレス板に貼付面積が20mm×20mmになるように貼り付け2kgローラーで1往復加圧をかけ圧着した。23℃50%RH下で1時間放置後、90℃の乾燥機中で剪断方向に500gの荷重を掛け、落下時間を測定した。24時間落下しなかった場合は24時間以上と記録し試験を終了した。
(実施例1)
〔粘着剤溶液aの調製〕
(1) 攪拌機、寒流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器にブチルアクリレート74.7質量部(以下部)、2−エチルヘキシルアクリレート18.7部、酢酸ビニル4.5部、アクリル酸2.0部、β−ヒドロキシエチルアクリレート0.1部のモノマー100質量部と重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチルニトリル0.2部とを酢酸エチル100部に溶解し、80℃で8時間重合して、重量平均分子量70万のアクリル共重合体溶液を得た。
(2) 上記のアクリル共重合体固形分100部に対し、重合ロジンエステル系樹脂(荒川化学社製D−160)を10部、不均化ロジンエステル(荒川化学社製A−100)を10部、酢酸エチルで希釈混合し固形分40%の粘着剤溶液aを得た。
〔両面粘着シートの調製〕
上記粘着剤溶液aの固形分100質量部に対し、イソシアネート系架橋剤(大日本インキ化学工業社製バーノックNC−40、固形分40%)を1.0部添加した。このようにして得られた粘着剤溶液を剥離処理した厚さ75μmのポリエステルフィルム上に、乾燥後の厚さが75μmになるように塗工して、100℃で2分間乾燥して得た粘着剤層を、厚さ0.2mm、見掛け密度0.2g/cc、90℃雰囲気下で22時間放置後の面積収縮率11%のポリエチレン系発泡体(積水化学社製ボラーラH05002)に両面にコロナ放電処理した後に転写し、4kgf/cmの圧力でラミネートし両面粘着シートを得た。得られた両面粘着シートは、40℃のオーブンにて2日間エージングした後に試験に使用した。両面粘着シートの粘着剤層のゲル分率は35%、損失正接のピーク温度は−7℃、90℃での損失正接は0.5であった。
(実施例2)
〔粘着剤溶液bの調整〕
重合ロジンエステル系樹脂(荒川化学社製D−160)を14部、不均化ロジンエステル(荒川化学社製A−100)を6部にした以外は実施例1に記載の粘着剤溶液aと同様の方法で粘着剤溶液bを得た。
〔両面粘着シートの調製〕
粘着剤溶液bを使用した以外は実施例1と同様の方法で両面粘着シートを得た。両面粘着シートの粘着剤層のゲル分率は35%、損失正接のピーク温度は−7℃、90℃での損失正接は0.5であった。
(比較例1)
〔粘着剤溶液cの調整〕
重合ロジンエステル系樹脂(荒川化学社製D−160)を20部、不均化ロジンエステル(荒川化学社製A−100)を10部にした以外は実施例1に記載の粘着剤溶液aと同様の方法で粘着剤溶液cを得た。
〔両面粘着シートの調製〕
粘着剤溶液bを使用した以外は実施例1と同様の方法で両面粘着シートを得た。両面粘着シートの粘着剤層のゲル分率は35%、損失正接のピーク温度は−5℃、90℃での損失正接は0.65であった。
(比較例2)
ポリエチレン発泡体として厚さ0.2mm、見掛け密度0.2g/cc、90℃雰囲気下で22時間放置後の面積収縮率26%のポリエチレン系発泡体(東レペフ加工社製5S002)を使用した以外は、実施例1と同様の方法で両面粘着シートを得た。
(比較例3)
アクリル発泡体基材両面粘着シートとして3M社製GT−7104を使用した。
上記のポリエチレン発泡体及び両面粘着シートについて、下記の評価を行った。得られた結果を表1に示す。
[発泡体面積収縮率]
15cm×15cmに切断したポリエチレン発泡体の縦横に中央及び中央より50mm離れた場所、縦横各3本平行に線を引く。縦横の線が交差した試料内側10cm長さの線を縦横各3辺とも長さを測定する。縦横各3本の測定値の平均値を求める。求めた縦横の平均長さの積で面積を求める。90℃の乾燥機中に22時間放置後に同様に面積を求める。90℃放置後の面積を90℃放置前の面積で除して変化率を求める。
[切断強度]
10mm幅で切断した試料を引張り試験機に標線間隔40mm長さになるように設置し、90℃下で、500mm/分の速度で引張った際の切断強度及び切断時の伸びを測定した。
[25%圧縮強度]
50mm角に切断した試料を厚さ25mmになるまで重ね合わせる。試料より大きな面積の板で試料をはさみ、23℃下で10mm/分の速度で試料を圧縮させ厚み方向に25%圧縮させた際の強度を測定する。
[保持力]
両面粘着シートの片側に厚さ50μmの軟質アルミ箔をラミネートした後、20mm×70mm幅に切断する。ステンレス板に貼付面積が20mm×20mmになるように貼り付け2kgローラーで1往復加圧をかけ圧着した。23℃50%RH下で1時間放置後、90℃の乾燥中で剪断方向に500gの荷重を掛け、落下時間を測定した。24時間落下しなかった場合は24時間以上と記録し試験を終了した。
[接着力]
両面粘着シートの片面に厚さ0.5mmのポリカーボネート板をラミネートし20mm幅に切断する。ポリプロピレン板にプライマーとして3M社製K500を筆で塗布し23℃50%RH下で10分放置し乾燥させ被着体とする。両面粘着シートを被着体に2kgローラー1往復加圧をかけ圧着した。23℃50%RH下で24時間放置後に、90℃、23℃50%RH、−40℃雰囲気下に試料を1時間放置したのち同雰囲気下で90°方向に300mm/分の速度で両面テープを被着体から引き剥がした際の接着力を測定した。
Figure 2009084367
上記実施例及び比較例から明らかなように、本発明の両面粘着テープは高温下及び低温下の両環境下で優れた接着力、保持力を有するものであった。

Claims (5)

  1. アクリル共重合体と粘着付与樹脂とを含有するアクリル系粘着剤からなる粘着剤層と、ポリエチレン発泡体からなる基材とを有する両面粘着テープであって、
    前記アクリル系粘着剤中の粘着付与樹脂の含有量が、アクリル共重合体100質量部に対して10〜25質量部であり、
    前記粘着付与樹脂として、軟化点が80℃以上120℃未満のロジン系樹脂(a)と軟化点が120℃以上200℃以下のロジン系樹脂(b)とを含有し、両者の質量比(a)/(b)が1/3〜3/1であり、
    前記基材が、90℃の温度下に22時間静置した前後の加熱収縮面積比率が15%以下の基材であることを特徴とする両面粘着テープ。
  2. 前記基材の見掛け密度が、0.06〜0.31g/ccである請求項1に記載の両面粘着テープ。
  3. 前記基材の90℃下での切断強度が0.5MPa以上、23℃の25%圧縮強度が0.2MPa以下である請求項1又は2に記載の両面粘着テープ。
  4. 90℃下における保持力試験における落下時間が24時間以上である請求項1〜3のいずれかに記載の両面粘着テープ。
  5. 温度23℃、相対湿度50%の環境下で、ポリプロピレン板に対し2kgローラーで、圧着速さ5mm/s、圧着回数1往復で圧着し、
    被着体にステンレス板を使用し90℃雰囲気下で剥離速度300mm/minにおける90度引き剥がし接着力が20〜40N/20mm幅であり、
    被着体にポリプロピレン板を使用し−40℃雰囲気下で剥離速度300mm/minにおける90度引き剥がし接着力が30〜50N/mmである請求項1〜4のいずれかに記載の両面粘着テープ。
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