JP2010509439A - アクリルホットメルト接着剤 - Google Patents

Abstract

ＴＦＴ／ＬＣＤ用途における積層に用いる紫外線硬化性ＰＳＡ層を有する高耐久性の偏光フィルムであり、高い耐湿性と耐熱性を有する。一つの態様として、接着剤は、紫外線硬化性アクリルポリマーと、相溶性粘着性付与剤と、多官能不飽和オリゴマーと、長鎖アルキルアクリレートモノマーを含む。

Description

本発明は、放射線硬化性ホットメルト組成物及びその接着剤の使用に関し、特に、ＬＣＤ／ＴＦＴシステムの製造において有用な積層偏光フィルムを作製するための特別の紫外線硬化性アクリル接着剤に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、ありふれたものであり、ラップトップコンピュータ、計算機、デジタルの腕時計及び時計、電子レンジのディスプレイ、ハンドヘルドのゲーム、及び他の最終的な使用用途等、多くの用途に広く使用されている。それらの装置は液晶を使用しているが、その理由は、光路を制御するように電流に予想通りに反応するからである。

ＬＣＤの製造においては、液晶材料は２つのガラス基材の間に挟まれ、各基材の外面に偏光フィルムが設けられている。従来、偏光フィルムのアセンブリー又はラミネートの製造には、液状のアクリル接着剤が使用されている。これらの接着剤は製造速度を制限し、そして収縮等の別の問題をもたらしている。

偏光フィルム積層体の製造に使用できる別のタイプの接着剤に対する技術上のニーズは存在する。本発明は、このニーズに取り組むものである。

本発明は、放射線硬化性ホットメルト接着剤組成物と、放射線硬化させたホットメルト接着剤を含む物品を提供する。

本発明の一態様は、アクリルポリマー(acrylic polymer)と、長鎖アルキルアクリレートモノマー(long chain alkyl acrylate monomer)と、必要又は要求により、相溶性の粘着性付与樹脂、多官能不飽和オリゴマー及び／又は光開始剤を含む、放射線硬化性感圧性接着剤である。

本発明の別の態様は、物品の基材に永久的に接着し、その基材を第２の物品基材、又は別の物品に取り付けるのに使用できる接着剤を含む製造物品である。本発明の物品は、テープ、ラベル、転写フィルム等を含む。

一つの好ましい態様として、物品は偏光フィルムである。驚くべき事に、ＬＣＤパネルの組立に使用される偏光フィルムの積層に紫外線硬化性接着剤が好適に使用できることが見出された。偏光フィルムの製造に紫外線硬化性接着剤を用いることにより、高い耐湿性と耐熱性を有するフィルムが得られる。高い耐熱性と耐湿性を有する偏光フィルムが、紫外線硬化性接着剤を用いて得られることが見出された。

さらに、本発明の別の態様は、偏光フィルムを含む物品に向けられたものであり、その偏光フィルムが紫外線硬化性アクリル接着剤を含むものである。含まれるものは、ＬＣＤと、ＬＣＤ部品を含む物品である。

さらに、本発明の別の態様は、紫外線硬化性接着剤を用いた偏光フィルムの製造方法に向けられたものである。一つの好ましい態様として、接着剤は、紫外線硬化性アクリルポリマー、長鎖（炭素数６以上）アルキルアクリレートモノマー、相溶性の粘着性付与剤、そして多官能アクリルモノマーを含む。

図１は、ＴＦＴ／ＬＣＤ部品パネル内の偏光フィルムの位置を示す一つの一般的な模式図である。 図２は、偏光フィルムの一つの分解図である。

放射線硬化性アクリルポリマー、特に紫外線硬化性感圧性のホットメルト感圧性接着剤組成物を用いて作製された接着剤組成物が、ＬＣＤデバイスの製造に通常使用されているタイプの偏光フィルムの作製に好適に使用できることが見出された。

以降で使用する、「ホットメルト感圧性接着剤」又は「ホットメルト感圧性接着剤組成物」という用語は、紙、布又はプラスチックフィルム等のベース材料に接着剤又は接着剤組成物を塗布することにより接着剤製品を製造するに際して、ホットメルトとしてベース材料に塗布してベース材料上に感圧性接着剤又は感圧性接着剤組成物の層を形成することのできる接着剤又は接着剤組成物を意味する。

「感圧性接着剤」という用語は、本明細書では、僅かな力を加えることによりほとんどの基材に即座に接着し、永久的に粘着性が変化しない粘弾性材料を指すために使用される。

本明細書で使用される「粘着性付与剤」という用語は、ホットメルト接着剤組成物に粘着力(tack)を付与したり、又は所定の所望レベルに粘着力を増加させたり、又は引き剥がし粘着力を改良するのに有効なあらゆる組成物を意味する。ＡＳＴＭ Ｄ−１８７８−１Ｔは、粘着性を、「別の表面と接触すると測定可能な強度を有する結合を速やかに形成することを可能とする材料の特性」と定義している。

本明細書で使用される「放射線硬化性接着剤」という用語は、化学線放射線及び／又は電離放射線に曝すことにより硬化可能な接着剤組成物を意味する。本明細書で使用される「放射線」という用語は、紫外線等の化学線放射線や、電子放射、又は中性子、α粒子等の高速に加速された核粒子放射により発生した電離放射線を含む。

本発明の実施において有用な放射線硬化性接着剤は、一般的に、ベース樹脂としてアクリルポリマーを含む。本発明の組成物と予定されている硬化に応じて、組成物は光開始剤及び／又は粘着性付与剤を含むこともできる。

使用できる光開始剤の例としては、以下の１以上のものを含む：ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタール、イソプロピルチオキサントン、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）（２，４，４−トリメチルペンチル）ホスフィンオキサイド、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキサイド、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ベンジル−２−（ジメチルアミノ）−１−４−（４−モルホリニル）フェニル−１−ブタノン、α,α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２−メチル−１−４−（メチルチオ）フェニル−２−（４−モルホリニル）−１−プロパノン、２−ヒドロキシ−１−４−（ヒドロキシエトキシ）フェニル−２−メチル−１−プロパノン。

一つの好ましい放射線硬化性接着剤組成物は、ベース樹脂として、アクリルポリマーを含む。アクリルポリマーの混合物又は配合物を、本発明の実施に用いることができる。アクリルポリマーは、光反応性基に結合していることが望ましい（本明細書では、紫外線硬化性アクリルポリマーという。）。好ましい紫外線硬化性アクリルポリマーは、重合した光反応性基、例えば、アクリルポリマー鎖に化学的に結合した変性ベンゾフェノン基で変性されたアクリルポリマー骨格分子からなる。ポリマーは、紫外線照射による光開始剤の励起により開始される化学グラフトにより架橋される。結合した光開始剤の量は、通常、アクリルポリマーの重量に対し、約０．１〜約５重量％である。

特に好ましい紫外線アクリルコポリマーは、炭素数４から８のアルキルアクリレートを含み、それにペンダント基としてのベンゾフェノン基が結合している。そのような紫外線硬化性ポリマーは、ａｃＲｅｓｉｎ（登録商標）ＵＶの商品名でＢＡＳＦから入手可能である。これらの材料は、溶媒と水を含まないアクリル原材料である。これらのポリマーは、室温では高粘性の液体であり、紙やプラスチックの担体上への塗布プロセスにおいて十分な流動性を有するように（粘度は約４０Ｐａ・ｓ）、約１２０〜１３０℃の温度に加熱する必要がある。この温度で、通常のホットメルト塗布システムを用いて、裏用の基材又は担体に塗布することができる。このように、それらはホットメルトとして取り扱われる。担体上に塗布された後、ポリマーは紫外線照射により架橋し、所望の接着特性を得る。

一つの特に好ましい紫外線硬化性アクリルコポリマーは、ペンダント基としてのベンゾフェノン基が結合している２−エチルヘキシルアクリレートを含む。そのような紫外線アクリルコポリマーは、ａｃＲｅｓｉｎ（登録商標）Ａ２０３ ＵＶとａｃＲｅｓｉｎ（登録商標）Ａ２０４ ＵＶの商品名でＢＡＳＦから入手できる。ＢＡＳＦのａｃＲｅｓｉｎ（登録商標）Ａ２５８ ＵＶの製品は、主成分として、ブチルアクリレートを含み、ＤＳ３５３２（結合した光開始剤を有するポリエチルヘキシルアクリレート）と同様に、本発明の実施に用いることができる。他の有用な紫外線硬化性ポリマーにはＤＳ３５５２Ｘがあり、これもＢＡＳＦから入手できる。

本発明の接着剤は、通常、約５０重量％から約９５重量％までの紫外線硬化性ポリマーを含む。

本発明の接着剤は、長鎖アルキルアクリレートモノマーも含む。長鎖アルキルアクリレートとは、炭素数７以上のアルキル基を含むアルキルアクリレートを意味する。好ましいのは炭素数６から３０のアルキルアクリレートであり、より典型的には炭素数７から２０のアルキルアクリレート及びそれらの混合物である。本発明の実施に用いることのできる長鎖のアルキルアクリレートの例としては、限定するものはないが、ラウリルアクリレートとイソデシレートアクリレート(isodecylate acrylate)が含まれる。ラウリルアクリレートとイソデシレートは、サートマー（Sartomer）（例えば、それぞれ、ＳＲ３３５とＳＲ３９５）と、エターナルケミカルカンパニー（Eternal Chemical Company)（例えば、それぞれ、ＥＭ２１５とＥＭ２１９）から商業的に入手できる。

本発明の接着剤は、通常、約１重量％から約２０重量％までの長鎖アルキルアクリレートを含む。

本発明の接着剤は、例えば引き剥がし粘着力を改良する必要がある場合、相溶性の粘着性付与剤を含むこともできる。相溶性の粘着性付与剤とは、当業者には理解されるように、粘着性ポリマー、例えば、アクリルポリマーと混合することの可能な粘着性付与剤を意味する。一つの好ましい態様として、粘着性付与剤はロジン系の粘着性付与剤であり、より特別にはロジンエステル、ロジン酸及びそれらの水素化物である。例としては、ＢＡＳＦのルトナール（Lutonal）Ｍ４０グレード等のポリビニルエーテルだけでなく、フォーラル（Foral）ｌ８５（イーストマン）、パインクリスタル（Pine Crystal）ＫＥ３１１（荒川）、ステイベライト（Staybelite）エステル１０（ハーキュレス）が含まれる。他の有用な粘着性付与剤としては、脂肪族と芳香族の炭化水素樹脂、例えば、軟化点が約１１０℃より低いα−メチルスチレン樹脂を含む。例としては、約８５℃の軟化点を有するα−メチルスチレン樹脂でイーストマンケミカルから入手できる、クリスタレックス（Kristalex）３０８５（クリスタレックス（Kristalex）Ｆ８５）が含まれる。他の有用な粘着性付与剤には、ニカノール（Nikanol）Ｈが含まれ、それは商業的に入手可能なキシレン樹脂の粘着性付与剤である。

粘着性付与剤の量は、通常、約４０重量％まで、より典型的には０〜約３０重量％である。

一つの特に好ましい態様では、接着剤は多官能不飽和オリゴマーも含む。好ましいものとしては、アクリレート又はメタクリレートの官能性を有する多官能不飽和オリゴマーであり、例えば、サートマーから商業的に入手できるＳＲ２９５や、エターナルケミカルカンパニーから商業的に入手できるＥＭ２４１である。

本発明の接着剤は、典型的には、約０重量％から約１５重量％までの多官能オリゴマーを含む。

本発明の組成物は、当業者に知られている他の添加剤を含んでもよい。これらの添加剤としては、限定されるものではないが、ポリオレフィン、付加的な光開始剤、顔料、フィラー、蛍光添加剤、流動化用及びレベリング用添加剤、湿潤剤、界面活性剤、泡消剤、レオロジー改良剤、安定剤、及び酸化防止剤を挙げることができる。

一つの態様として、本発明の接着剤はポリオレフィンポリマーを含んでもよい。そのようなポリマーは、半結晶性又は非晶性のポリオレフィンと、エチレンを含むポリマー又はコポリマー、そしてそれらの配合物を含む。一つの態様として、接着剤は、少なくとも１種のエチレンコポリマーを含むものであり、そして２種以上のポリマーの配合物を含んでもよい。ここで用いる、エチレンコポリマーという用語は、エチレンのホモポリマー、コポリマー及び３元又は多元ポリマーを指す。エチレンコポリマーの例としては、エチレンと共重合可能な１以上の極性モノマー、例えば、ビニルアセテートあるいは他のモノカルボン酸の他のビニルエステル、あるいはアクリル酸、あるいはメタクリル酸、又はそれらのメタノール、エタノール又は他のアルコールとのエステル等とのコポリマーを含む。含まれるものは、エチレンビニルアセテート、エチレンメチルアクリレート、エチレンｎ−ブチルアクリレート、エチレンアクリル酸、エチレンメタクリレート、及びそれらの混合物と配合物である。他の例として、限定されるものではないが、ポリエチレン、エチレン／α−オレフィンのインターポリマー(interpolymers)、ポリ（ブテン−１−ｃｏ−エチレン）、アタクチックポリプロピレン、低密度ポリエチレン、均質線状エチレン／α−オレフィンコポリマー、エチレンｎ−ブチルアクリレートコポリマー、そしてエチレンビニルエステルコポリマーを含む。ランダム及びブロックコポリマー、及びそれらの配合物を、本発明の実施に用いることができる。特に有用なものは、ポリエチレン／ポリプロピレン リコセン（Licocene）コポリマー（クラリアント（Clariant）から供給される。）である。

用いる場合、ポリオレフィンは、典型的には約５０重量％まで、より典型的には約１０重量％〜約３０重量％までである。

酸化防止剤は、接着剤組成物の調製時及び使用時において成分が劣化するのを防ぐためと、ポリマーの放射線硬化を妨害しないが、長期間の安定性を確保するために通常添加される。

一般的に、接着剤組成物は、３重量％までの１種以上の酸化防止剤を含む。通常、０〜約３重量％、より典型的には約０．１〜約３重量％、さらにより典型的には約０．４重量％〜約２．０重量％である。

紫外線硬化性ポリマーと、他の望ましい成分、例えば、機能性モノマー、粘着性付与剤、及び酸化防止剤を、約１３０℃から１５０℃を超えない温度で、透明な混合物が形成されるまで一緒に混合する。取り込まれた空気は、減圧することにより除去することができる。

紙、シリコーン又は箔等の担体又は剥離ライナー上への組成物のコーティングに続いて、紫外線照射を行う。紫外光の作用により、紫外線硬化性ポリマーの光反応性基がポリマー骨格を架橋する。

本発明の接着剤を硬化させるために、本発明の実施において、紫外線波長を発光するＨバルブランプや中圧水銀蒸気ランプを用いることができる。

本発明の感圧性接着剤は、ＬＣＤの製造に用いる偏光フィルムを作製するのに好適に用いることができる。熟練した従業者にとってはＬＣＤの構造や機能は公知であり理解されているので、ここでは詳細は説明しない。しかし、一般的なＬＣＤは図１に示す一般的な構造を有している。アクティブ型ＬＣＤは、ガラス基材上のマトリックス内に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に依存する。

図１に示すように、光源はＬＣＤのすぐ後に配置されている。この光源から、光線は光を均一に偏光させるための光偏光子を通過し、液晶マトリックスによる作用を受けることができる。光線は、次いでＬＣマトリックス（例えばＴＦＴ）を通過し、ＬＣマトリックスがこの画素をオン又はオフのいずれにすべきかを決定する。画素がオンであれば、液晶セルが電気的に活性化され、液晶分子が単一の方向に配列する。これによって、光は変化しないで通過する。もし画素がオフであれば、液晶から電界が解除され、分子は分散する。これにより、その画素でディスプレイを通過する光が劇的に減少する。

カラーディスプレイでは、光が液晶マトリックスを通過した後、カラーフィルタ（通常はガラス）を通過する。このフィルタは、その画素の範囲内の波長の光以外は、すべての波長の光を遮断する。典型的なＲＧＢディスプレイでは、それぞれ個々の画素を赤、緑又は青のいずれかにするように微視的に着色された上部ガラスの中にカラーフィルタが一体化されている。光線はカラーフィルタを通過した後、さらに別の偏光子を通過し、画像をシャープにし、ギラギラを減らす。その後、その画像を見ることが可能となる。

ＬＣＤ／ＴＦＴディスプレイに使用される偏光子は、図２に示す一般的な構造を有する多層のフィルムアセンブリーである。典型的な層として、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムと帯電防止フィルム層、感圧性接着剤（ＰＳＡ）と剥離ライナーを有している。本発明の偏光フィルムの製造においては、紫外線硬化性感圧性接着剤がＰＳＡ層として使用され、通常、剥離ライナーに塗布され、硬化され、その後でフィルムアセンブリーに塗布される。剥離ライナーを取り除いた後で、偏光フィルムをＬＣＤの中に取り付ける。紫外線硬化性接着剤は、通常、塗布量５ｇ／ｍ^２〜６０ｇ／ｍ^２で塗布される。

接着剤はメルトとして塗布するだけでなく、必要により、接着剤を酢酸エチル等の有機溶媒に溶解させ、紫外線硬化性接着剤の溶液の状態で塗布することもできる。

優れた耐久性を有する偏光フィルムが紫外線アクリルポリマーを用いて製造できることが見出された。偏光フィルムの製造に使用するのに特に好ましいものは、長鎖アルキル（炭素数６以上）アクリルモノマーを含む接着剤フィルムであり、さらに、相溶性の粘着性付与剤と多官能アクリルモノマーも含むことが好ましい。ここに記載した接着剤を用いることにより、光学グレードの用途に必要とされる透明外観を有し、ガラスに対する剥離強度が１０００ｇ／インチより小さく、優れた耐湿性と耐熱性を有するフィルムを得ることができる。

本発明を以下の実施例を用いてさらに説明するが、それら実施例は例示的なものであり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。

以下の実施例において用いた試験法は、以下のようにして行った。

接着剤を含むフィルム（塗布量２０μｍ±２μｍ）を、ＵＶ−Ｃ光源を用い、照射量５０ｍＪ／ｍ^２で硬化させた。

ガラス剥離強度のデータは、引張り試験機を用い、伸長速度３００ｍｍ／分、剥離方向１８０度で測定した。

接着剤の高耐湿性と高耐熱性は、６５％ＲＨ／６５℃と８５５ＲＨ／８５℃で５００時間後に５００時間試験を行った。

実施例の接着剤を調製するために、以下の成分を用いた。
ａｃＲｅｓｉｎ（登録商標）Ａ２０４、結合したベンゾフェノン基を有する２−エチルヘキシルアクリレート含有ポリマー、ＢＡＳＦ。
ラウリルアクリレート、ＳＲ−３３５、サートマー。
イソデシルアクリレート、ＳＲ−３９５、サートマー。
ペンタエリスリトールテトラクリレート（多官能モノマー）、ＳＲ−２９５、サートマー。
１５％ＥＯＥＯＥＡに希釈された脂肪族ウレタンアクリレート、６１４８Ｊ−７５、エターナルケミカルカンパニー。
１５％ＨＤＤＡに希釈された脂肪族ウレタンアクリレート、６１１Ｂ−８５、エターナルケミカルカンパニー。
イルガキュア（Irgacure）８１９、ビス−アシルホスフィン光開始剤、チバスペシャリティケミカルズ。
クリスタレックス（Kristalex）３０８５、炭化水素ロジン、イーストマンケミカルカンパニー。
フォーラル（Foral）８５、水素化ロジン、イーストマンケミカルカンパニー。

実施例１．
接着剤組成物を調製し、試験特性の結果を表示する。組成と特性を表１に示す。

Claims (20)

1. アクリルポリマーと長鎖アルキルアクリレートモノマーを含む、放射線硬化性ホットメルト接着剤組成物。
2. さらに相溶性の粘着性付与剤を含む請求項１記載の組成物。
3. 上記アルキルアクリレートモノマーが、ラウリルアクリレート、イソデシレートアクリレート、及びそれらの混合物からなる群から選択される請求項１記載の組成物。
4. 光開始剤を含む請求項１記載の組成物。
5. 上記光開始剤が上記アクリルポリマーに結合している請求項４記載の組成物。
6. 上記アクリルポリマーが、炭素数４から８のアルキルアクリレートからなる請求項５記載の組成物。
7. 上記紫外線硬化性アクリルポリマーが、２−エチルヘキシルアクリレートからなる請求項６記載の組成物。
8. 上記光開始剤がベンゾフェノン基を含む請求項７記載の組成物。
9. さらに、多官能不飽和オリゴマーを含む請求項１記載の組成物。
10. １〜２０重量％のアルキルアクリレートモノマーと、０〜３０重量％の非反応性の粘着性付与剤と、０〜１５重量％の多官能不飽和オリゴマーと、０〜２重量％の添加された光開始剤と、０〜２％の安定化剤を含む請求項５記載の組成物。
11. 紫外線照射により硬化された請求項１から１０のいずれか一つに記載の組成物。
12. 請求項１１の硬化されたホットメルト接着剤組成物を含む製造物品。
13. 紫外線硬化された感圧性接着剤組成物を含む偏光フィルム。
14. 上記接着剤組成物が、紫外線硬化性アクリルポリマーと長鎖アルキルアクリレートモノマーを含む組成物を硬化させることにより作製された、請求項１３記載の偏光フィルム。
15. 上記組成物が、さらに、相溶性の粘着性付与剤と多官能不飽和オリゴマーを含む請求項１４記載の偏光フィルム。
16. 上記組成物が、軟化点が約１０５℃である、水素化ロジンエステル粘着性付与剤を含む請求項１５記載の偏光フィルム。
17. 上記組成物が、ラウリルアクリレート、イソデシレートアクリレート、及びそれらの混合物からなる群から選択されるアルキルアクリレートモノマーを含む請求項１６記載の偏光フィルム。
18. さらに、剥離ライナーを含む請求項１７記載の偏光フィルム。
19. 上記接着剤がメルトとして塗布される請求項１３から１８のいずれか一つに記載の偏光フィルム。
20. 上記接着剤が溶液の状態で塗布される請求項１３から１８のいずれか一つに記載の偏光フィルム。

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