JP5654192B2 - 粘着剤組成物及び光学部材 - Google Patents
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Description
水酸基を含有するモノマーを含むアクリル樹脂を架橋させるためには、イソシアネート系の架橋剤が好適に用いられている。しかし、イソシアネート系の架橋剤は、粘着剤組成物中の残留水分と反応しやすいため、架橋反応に関わるイソシアネート系架橋剤が相対的に少なくなって、架橋化度を精密に制御することが難しいという問題があった。このため、水分に敏感なイソシアネート系架橋剤に代えて、別の種類の架橋剤を使用する必要がある。しかし、別の架橋剤を使用すると、それに対応する官能基を有する別のモノマーを添加する必要があり、このため、1級水酸基含有モノマーの配合比を相対的に少なくする必要があった。しかし、1級水酸基含有モノマーの配合比を相対的に少なくすると、当然のことながらリワーク性を十分に確保できない。このように、従来の粘着剤組成物では、リワーク性、耐熱性及び耐湿熱性とを同時に向上することが困難であった。
本発明の粘着剤組成物は、アクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステルと、分子内に1級の水酸基を有する1級水酸基含有モノマーと、分子内に2級の水酸基を有する2級水酸基含有モノマー及び/または3級の水酸基を有する3級水酸基含有モノマーとが少なくとも共重合され、かつ架橋剤によって架橋されてなる共重合体ポリマーが含有されてなることを特徴とする。
また、本発明の粘着剤組成物においては、1級水酸基含有モノマーと、2級水酸基含有モノマー及び/または3級水酸基含有モノマーとの質量比[(2級水酸基含有モノマー及び/または3級水酸基含有モノマー)/(1級水酸基含有モノマー)]が、2以上とされていることが好ましい。
更に、本発明の粘着剤組成物においては、前記共重合体ポリマーに、カルボキシル基、エポキシ基、アミン基のうちの何れかの官能基を有するアクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステルが含有されていることが好ましい。
「粘着剤組成物」
本実施形態の粘着剤組成物は、アクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステル(A成分)と、分子内に1級の水酸基を有する1級水酸基含有モノマー(B成分)と、分子内に2級の水酸基を有する2級水酸基含有モノマー及び/または3級の水酸基を有する3級水酸基含有モノマー(C成分)とが少なくとも共重合され、かつ架橋剤によって架橋されてなる共重合体ポリマーが含有されてなるものである。
また、B成分は、1級の水酸基を含有するモノマーであり、このモノマーに含まれる1級の水酸基は、架橋剤との間で架橋反応し易い。従って、B成分を添加することで、粘着剤組成物の架橋度を高めることができ、耐熱性及び耐湿熱性を向上できる。
一方、C成分は、B成分と同様に水酸基を有するモノマーであるが、このC成分の水酸基は、2級または3級の水酸基であって、架橋剤と反応しにくい。従って、C成分を添加することで、粘着剤組成物中にC成分に由来する水酸基が残存し、これによりリワーク性を確保できる。このように、本実施形態の粘着剤組成物によれば、耐熱性、耐湿熱性及びリワーク性を同時に向上することができる。
また、粘着剤組成物中に水酸基が残存すると、応力緩和性が高くなる。これにより、本実施形態の粘着剤組成物を例えば偏光板の粘着層に適用した場合には、偏光板の光漏れを防止することができる。
以下、A成分〜D成分、架橋剤並びにその他の添加成分について説明する。
A成分であるアクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステルは、架橋点となる官能基を有しないものが好ましく、また、エステル化された置換基の炭素数が1〜14程度のアクリレートおよび/またはメタクリレート{以下(メタ)アクリレートと称す。}が、透明性に優れるとともに優れた粘着特性が得られることから好ましい。
共重合体ポリマーにおけるA成分の配合比は、80質量%〜98.9質量%の範囲が好ましく、88質量%〜97.5質量%の範囲がより好ましい。
B成分である1級水酸基含有モノマーは、架橋剤と架橋反応する際の架橋点となる1級水酸基を分子中に有しているものである。1級水酸基含有モノマーの具体例としては、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、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、10−ヒドロキシデシル(メタ)アクリレート、12−ヒドロキシラウリル(メタ)アクリレート、(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチルアクリレート、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、ビニルアルコール、アリルアルコール、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテルなどがあげられる。特に、1級水酸基含有モノマーとしては(メタ)アクリレート化合物が好ましい。
C成分である2級水酸基含有モノマー及び/または3級水酸基含有モノマーは、架橋剤と架橋反応しにくい2級水酸基または3級水酸基を分子中に有しているものである。2級水酸基含有モノマーと3級水酸基含有モノマーとは、いずれか一方を添加してもよく、両方を同時に添加してもよい。
2級水酸基含有モノマーとしては、2−ヒドロキシプロパン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブタン(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブタン(メタ)アクリレート、2ヒドロキシ−1−エチルプロパン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシヘキサン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシシクロヘキサン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシペンタン(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ−2−エチルヘキサン(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、脂肪族エポキシアクリレートを例示できる。
また、3級水酸基含有モノマーとしては、3−ヒドロキシ−1,3−ジエチルブタン(メタ)アクリレートを例示できる。
D成分であるカルボキシル基、エポキシ基、アミン基のうちの何れかの官能基を有するアクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステル{以下(メタ)アクリル酸エステルと称す。}は、任意成分であって、共重合体ポリマーの架橋度を更に向上する場合に添加する。
本実施形態の粘着剤組成物は、共重合体ポリマーが架橋剤によって架橋されていることが好ましい。架橋剤としては、イソシアネート化合物または金属キレート化合物のうちの1種以上を用いることが好ましい。
また、共重合体ポリマーにD成分が添加される場合は、イソシアネート化合物または金属キレート化合物に加えて、別の種類の架橋剤を添加してもよい。すなわち、D成分が水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルの場合は、イソシアネート化合物または金属キレート化合物からなる架橋剤のみを用いるとよい。また、D成分がカルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステルの場合は、エポキシ化合物からなる架橋剤を更に添加するとよい。更に、D成分がエポキシ基を有する(メタ)アクリル酸エステルの場合は、カルボキシル基含有化合物またはアミン基含有化合物からなる架橋剤を更に添加するとよい。更にまた、D成分がアミン基を有する(メタ)アクリル酸エステルの場合は、エポキシ化合物からなる架橋剤を更に添加するとよい。
金属キレート化合物としては、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のアセチルアセトンやアセト酢酸エステル配位化合物などが挙げられる。
アミン基含有化合物としては、ヘキサメチレンジアミン、トリエチルジアミン、ポリエチレンイミン、ヘキサメチレンテトラミン、ジエチレントリアミン、トリエチルテトラミン、イソフォロンジアミン、アミノ樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。
さらに本実施形態の粘着剤組成物には、従来公知の各種の帯電防止剤、粘着付与剤、表面潤滑剤、レベリング剤、酸化防止剤、腐食防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、シランカップリンング剤、無機または有機の充項剤、金属粉、顔料などの粉体、粒子状、箔状物などの従来公知の各種の添加剤を使用する用途に応じて適宜添加することが出来る。特に帯電防止剤としては、共重合体ポリマーと相溶性のあるイオン性化合物やイオン性液体を用いることができる。
また、本実施形態の粘着剤組成物には、2級水酸基及び/または3級水酸基が残存しており、これら水酸基には孤立電子対がある。この孤立電子対によって本実施形態の粘着剤組成物には極性が発現される。従って例えば、イオン性化合物またはイオン性液体を添加した場合に、表面抵抗が著しく低減して導電性を発現させることも可能になる。
本実施形態の粘着剤組成物の製造方法としては例えば、共重合体ポリマーの原料であるA成分〜C成分及び必要に応じてD成分の各種モノマーを、酢酸エチル、トルエン、アセトン、ヘキサン類、ケトン類、アルコール類等の沸点が120℃以下程度の有機溶媒に混合し、更に重合開始剤等を添加してモノマーを重合反応させることによって、共重合体ポリマーを調製する。得られた共重合体ポリマーは、有機溶媒に溶解した状態か、あるいは有機溶媒に膨潤された状態で得られる。
次に、共重合体ポリマーが含まれる有機溶媒に架橋剤及びその他の添加剤を添加し、その後熟成させることによって共重合体ポリマーを架橋させる。このようにして粘着剤組成物が得られる。
得られた粘着剤組成物は、例えば基材上に塗布した後に乾燥することによって粘着層となる。なお、熟成による架橋化は、粘着剤組成物を基材上に塗布した後に行ってもよい。
本実施形態の光学部材は、以上のごとき粘着剤組成物を含有する粘着層を、通常厚み3〜200μm、好ましくは10〜100μm程度となるように、光学シートの片面又は両面に形成したものである。粘着層の形成は、光学シートに粘着剤組成物を直接塗布する方法や、一旦別の基材(例えば剥離ライナーなど)に粘着層を塗布形成したものを転写する方法等によって行うことができる。
また、本実施形態の光学部材によれば、上記の粘着剤組成物からなる粘着層を備えているので、光学部材のリワーク性、耐熱性及び耐湿熱性を向上できる。
ブチルアクリレート(A成分)を94.5質量部と、1級水酸基含有モノマー(B成分)として4−ヒドロキシルブチルアクリレートを0.5質量部と、2級水酸基含有モノマー(C成分)として2−ヒドロキシルプロピルアクリレートを5質量部と、溶媒として酢酸エチルを140質量部とを、還流器及び攪拌機が装着されたフラスコに仕込み、窒素置換を行いながら65℃まで加熱した。次いで、重合開始剤としてAIBNを0.075質量部加え、65℃を維持しつつ6時間をかけて重合反応を行った。重合反応の終了後、粘度調整のために酢酸エチルを更に260質量部添加し、室温まで冷却した。
次に、冷却後の溶液に、架橋剤としてトリメチロールプロパン/トリレンジイソシアネート3量体付加物(イソシアネレート型架橋剤、日本ポリウレタン工業(株)製、商品名コロネートL)を0.25質量部添加し、更に、シランカップリング剤として3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名信越シリコーンKBM−403)を0.1質量部添加して充分に混合して粘着剤組成物溶液とした。
得られた粘着剤組成物溶液を剥離PETフィルム(三菱化学ポリエステルフィルム(株)製、商品名MRF38)に乾燥後の厚さが25μmになるように塗布し、室温で7時間熟成して架橋反応を進行させて、粘着剤組成物からなる粘着層を形成した。そして、粘着層及び剥離PETフィルムを偏光板((株)美舘イメージング製、商品名MLPH)に貼り合わせることにより、表1に示す組成の粘着剤組成物からなる粘着層を備えた実施例1の光学部材を製造した。
ブチルアクリレート(A成分)、1級水酸基含有モノマー(B成分)として4−ヒドロキシルブチルアクリレート、2級水酸基含有モノマー(C成分)として2−ヒドロキシルプロピルアクリレート、水酸基等の官能基を有するアクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステル(D成分)としてアクリル酸を適宜混合したもの100質量部に、溶媒として酢酸エチルを140質量部を加え、還流器及び攪拌機が装着されたフラスコに仕込み、窒素置換を行いながら65℃まで加熱した。次いで、重合開始剤としてAIBNを0.075質量部加え、65℃を維持しつつ6時間をかけて重合反応を行った。重合反応の終了後、粘度調整のために酢酸エチルを更に260質量部添加し、室温まで冷却した。
次に、冷却後の溶液に、架橋剤として、トリメチロールプロパン/トリレンジイソシアネート3量体付加物(イソシアネレート型架橋剤、日本ポリウレタン工業(株)製、商品名コロネートL)を添加し、更に、シランカップリング剤として3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名信越シリコーンKBM−403)を添加し、更にまた、実施例6には帯電防止剤として1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート(東京化成工業(株)製)を添加し、充分に混合して粘着剤組成物溶液とした。
得られた粘着剤組成物溶液を剥離PETフィルム(三菱化学ポリエステルフィルム(株)製、商品名MRF38)に乾燥後の厚さが25μmになるように塗布し、室温で7時間熟成して架橋反応を進行させて、粘着剤組成物からなる粘着層を形成した。そして、粘着層及び剥離PETフィルムを偏光板((株)美舘イメージング製、商品名MLPH)に貼り合わせることにより、表1に示す組成の粘着剤組成物からなる粘着層を備えた実施例2〜6の光学部材を製造した。
ブチルアクリレート(A成分)、1級水酸基含有モノマー(B成分)として4−ヒドロキシルブチルアクリレート、2級水酸基含有モノマー(C成分)として2−ヒドロキシルプロピルアクリレートを適宜混合したもの100質量部に、溶媒として酢酸エチルを140質量部を加えるとともに、架橋剤として、トリメチロールプロパン/トリレンジイソシアネート3量体付加物(イソシアネレート型架橋剤、日本ポリウレタン工業(株)製、商品名コロネートL)と、シランカップリング剤として3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越化学工業(株)製、商品名信越シリコーンKBM−403)とを適宜添加したこと以外は上記実施例2〜6と同様にして、表1に示す組成の粘着剤組成物からなる粘着層を備えた比較例1〜3の光学部材を製造した。
「耐熱性」
光学部材を120mm(偏光板MD方向)×60mmの大きさに裁断し、ガラス板に貼り合わせし、50℃×5kg/cm2×20分オートクレーブ処理を行なった。その後、80℃雰囲気下で120時間放置した後の外観を観察し、発泡、浮き、または剥がれの有無を評価した。発泡等がない場合は良好とした。
「耐湿熱性」
オートクレーブ処理後に、60℃、90%RHの雰囲気下で120時間放置したこと以外は上記の耐熱性試験と同様にして、放置後の外観を観察し、発泡、浮き、または剥がれの有無を評価した。発泡等がない場合は良好とした。
光学部材を120mm(偏光板MD方向)×60mm及び120mm(偏光板TD方向)×60mmの大きさにそれぞれ裁断し、ガラス板の両面に重なり合うように貼り合わせし、50℃、5kg/cm2×20分オートクレーブ処理を行った。その後、80℃雰囲気下で120時間放置後の外観を観察した。光漏れが観察されなかった場合は良好とし、光漏れが観察された場合を不良とした。
光学部材を25mm幅に裁断し、これをガラス板に貼り合わせ、50℃×5kg/cm2×20分オートクレーブ処理を行った。その後、引っ張り試験機を用いて、23℃、50%RHの雰囲気下で、剥離角90度、剥離速度0.3m/分の条件でJIS Z0237(粘着テープ・粘着シート試験方法)に準じて粘着力の測定を行った。
また、上記粘着力測定時に、剥離状態を観察してガラス基板に対する粘着層の転着の有無を評価した。
光学部材の粘着層の表面抵抗値を、マイクロエレクトロメーター((株)川口電機製作所製)を使用して20℃、50%RHの雰囲気下で測定した。
BA:ブチルアクリレート、4HBA:4−ヒドロキシルブチルアクリレート、2HPA:2−ヒドロキシルプロピルアクリレート、AA:アクリル酸、帯電防止剤:1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロフォスフェート(東京化成工業(株)製)
Claims (4)
- アクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステルと、分子内に1級の水酸基を有する1級水酸基含有モノマーと、分子内に2級の水酸基を有する2級水酸基含有モノマーとが少なくとも共重合され、かつ架橋剤によって架橋されてなる共重合体ポリマーが含有されてなる粘着剤組成物であって、
前記共重合体ポリマーにおける前記アクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステルの配合比は88質量%〜97.5質量%であり、前記分子内に1級の水酸基を有する1級水酸基含有モノマーの配合比は0.5質量%〜2質量%であり、前記分子内に2級の水酸基を有する2級水酸基含有モノマーの配合比は2質量%〜10質量%であり、
前記アクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステルは、エステル化された置換基の炭素数が1〜14のアクリレートおよび/またはメタクリレートであり、
前記1級水酸基含有モノマーは、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、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、10−ヒドロキシデシル(メタ)アクリレート、12−ヒドロキシラウリル(メタ)アクリレート、(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチルアクリレートであり、
前記2級水酸基含有モノマーは、2−ヒドロキシプロパン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブタン(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブタン(メタ)アクリレート、2ヒドロキシ−1−エチルプロパン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシヘキサン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシシクロヘキサン(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシペンタン(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシ−2−エチルヘキサン(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートであり、
前記架橋剤は、ブチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロペンチレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリメチロールプロパン/トリレンジイソシアネート3量体付加物、トリメチロールプロパン/ヘキサメチレンジイソシアネート3量体付加物、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体、トリレンジイソシアネート、水素化トリレンジイソシアネート、トリメチロールプロパンのトリレンジイソシアネートアダクト、トリメチロールプロパンのキシリレンジイソシアネートアダクト、トリフェニルメタントリイソシアネート、メチレンビス(4−フェニルメタン)トリイソシアネートであり、
前記架橋剤の配合比は前記共重合ポリマー100重合部に対して0.05質量部〜5質量部であることを特徴とする粘着剤組成物。 - 1級水酸基含有モノマーと、2級水酸基含有モノマーとの質量比[(2級水酸基含有モノマー)/(1級水酸基含有モノマー)]が、2以上とされていることを特徴とする請求項1に記載の粘着剤組成物。
- 前記共重合体ポリマーに、カルボキシル基、エポキシ基、アミン基のうちの何れかの官能基を有するアクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステルが含有されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粘着剤組成物。
- 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の粘着剤組成物が、光学シートの一面または両面に塗布されてなることを特徴とする光学部材。
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