JP6038660B2 - 硬化性粘着剤組成物、粘着剤および粘着シート - Google Patents

硬化性粘着剤組成物、粘着剤および粘着シート Download PDF

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Description

本発明は、硬化性粘着剤組成物、粘着剤および粘着シートに関する。
プラズマディスプレイパネル(PDP)や液晶ディスプレイ(LCD)等のフラットディスプレイパネルでは、偏光フィルムやカバーガラス等の部材の貼り合わせにアクリル系粘接着剤や粘着シートが使用されている。また、タッチパネルの場合も、タッチセンサーとディスプレイが同様な粘接着剤等によって貼り合わされている。
例えば、特許文献1には、(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステルにカルボキシル基含有モノマーを共重合させたポリマーと、特定のモノマーとアミノ基含有モノマー又はアミド基含有モノマーとを共重合させて得られるポリマー及び架橋剤を含有する粘着剤組成物が記載されている。
特開2002−327160号公報
ところで、アクリル系粘着剤は、高温高湿条件下においてフィルム貼り付け面の側端部から水分が浸入することにより、粘接着剤層の白濁や発泡が起こり易い。このような粘接着剤層の白濁や発泡が生じると、例えば、LCD等のITOが腐食する問題がある。また、比較的硬い粘着シートを使用すると、前述した発泡やITOの腐食が減少するものの、シートを貼り付ける際に、凹凸を有する被着面の段差に追従できず、気泡が生じるという問題もある。
本発明は、高温高湿条件下においても、白濁や発泡を生じない粘着シート用の硬化性粘着剤組成物を提供することを目的としている。
すなわち、本発明によれば、(A)平均分子量30万〜250万を有し、且つ下記化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーから得られる(メタ)アクリレート系ポリマーと、(B)前記化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーと、(C)水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーと、(D)多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマーと、(E)(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤と、を含有する硬化性粘着剤組成物において、前記(C)水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーは、前記硬化性粘着剤組成物の水酸基価が30mgKOH/g〜55mgKOH/gの範囲になるように添加され、前記成分(B)、成分(C)、成分(D)及び成分(E)の合計量(B+C+D+E)に対し、前記(D)多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマーの濃度が0.5質量%〜1.3質量%であり、前記(E)(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤の濃度が0.5質量%〜5質量%であることを特徴とする硬化性粘着剤組成物が提供される。
Figure 0006038660
化学式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を、Rは、炭素数2又は3のアルキレン基を、Rは、炭素数1乃至12のアルキル基、イソボロニル基又はフェニル基をそれぞれ表し、nは、0乃至12の整数を表す。
ここで、前記(A)(メタ)アクリレート系ポリマーの前記硬化性粘着剤組成物中の濃度が5質量%〜50質量%であることが好ましい。
さらに、前記(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及び(E)成分の合計量(A+B+C+D+E)100重量部に対し、硬化剤0.5重量部〜5重量部の範囲で含有することが好ましい。
次に、本発明によれば、前述した硬化性粘着剤組成物を硬化してなることを特徴とする粘着剤が提供される。
さらに、本発明によれば、シート状の第1の基材と、粘着層と、シート状の第2の基材と、を順に積層した粘着シートであって、前記粘着層は、上記の粘着剤から構成されることを特徴とする粘着シートが提供される。
本発明によれば、高温高湿条件下においても、白濁や発泡を生じない粘着シート用の硬化性粘着剤組成物が得られる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
<硬化性粘着剤組成物>
本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物は、成分(A)(メタ)アクリレート系ポリマーと、成分(B)(メタ)アクリレート系モノマーと、成分(C)水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーと、成分(D)多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマーと、成分(E)(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤と、を含有するものである。以下、各成分について説明する。
尚、本明細書において、化合物中「(メタ)アクリル」は、アクリルまたはメタクリルを表し、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートまたはメタクリレートを表す。同様に「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイルまたはメタクリロイル、「(メタ)アクリロニトリル」は、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリル、「(メタ)アリル」は、アリルまたはメタリルを表している。
((A)(メタ)アクリレート系ポリマー)
本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物の成分(A)である(メタ)アクリレート系ポリマーは、平均分子量30万〜平均分子量250万を有し、且つ下記化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーから得られるものである。
Figure 0006038660
ここで、化学式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を、Rは、炭素数2又は3のアルキレン基を、Rは、炭素数1乃至12のアルキル基、イソボロニル基又はフェニル基をそれぞれ表し、nは、0乃至12の整数を表す。
化学式(1)中、Rの炭素数1乃至12のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、ヘキシル、イソヘキシル、ネオヘキシル、n−オクチル、イソオクチル、2−エチルヘキシル、デシル、ドデシル等が挙げられる。より好ましくは炭素数1個〜炭素数10個の直鎖または分岐鎖のアルキル基、さらに好ましくは炭素数1個〜炭素数8個の直鎖または分岐鎖のアルキル基が挙げられる。
化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーとして、n=0の場合であって、Rの炭素数1乃至12のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしては、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、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(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、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、等が挙げられる。これらの中でも、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートが好ましい。
また、Rが、イソボロニル基であるイソボニル(メタ)アクリレート、Rが、フェニル基であるフェニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーとして、nが1以上の場合であるアルコキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、3−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、2−メトキシブチル(メタ)アクリレート、4−メトキシブチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、3−エトキシプロピル(メタ)アクリレート、4−エトキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
さらに、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシトリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテル(メタ)アクリレートが挙げられる。
これら(メタ)アクリレート系モノマーは、それぞれ単独でまたは2種類以上併用して使用しても良い。
((メタ)アクリレート系ポリマーの調製)
本実施の形態において、成分(A)である(メタ)アクリレート系ポリマーは、上述した化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーを重合することによって得られる。(メタ)アクリレート系モノマーを重合する場合、重合開始剤、重合調整剤、連鎖移動剤等が使用される。
このような重合開始剤としては、熱分解型の重合開始剤が挙げられる。例えば、有機パーオキサイド類、有機ハイドロパーオキサイド類、有機パーオキシケタール類及びアゾ化合物類等が挙げられる。
重合開始剤としての有機パーオキサイド類としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジアセチルパーオキサイド、ジデカノイルパーオキサイド、ジイソノナイルパーオキサイド、2−メチルペンタノイルパーオキサイド等が例示できる。また有機ハイドロパーオキサイド類としては、tert−ブチルハイドロパ−オキサイド、クミルハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジハイドロパーオキシヘキサン、p−メタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパ−オキサイド等が挙げられる。
有機パーオキシケタール類としては、1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。アゾ化合物類としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、2,2’−アゾビスシクロヘキシルニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2−フェニルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート等が例示される。
これらの重合開始剤は、上記(メタ)アクリレート系モノマー100重量部に対して、通常、0.0001重量部〜0.5重量部の範囲で用いることができる。
本実施の形態では、成分(A)の(メタ)アクリレート系ポリマーを調製する方法としては、前述した化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーを含有するモノマーに上記重合開始剤を添加し、当該モノマーを部分的に重合させたアクリルシロップを調製する方法と、又は化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーを含有するモノマーの一部を重合して得られるアクリルシロップ中のポリマーを、当該モノマーのそれ以外の部分を含有するモノマー溶液に溶解させることによって得る方法とが挙げられる。
このようなアクリルシロップに含有される(メタ)アクリル系ポリマーと(メタ)アクリル系モノマーにおいて、(メタ)アクリル系ポリマーを構成するモノマーと前記(メタ)アクリル系モノマーとは同一のモノマーであっても、異なるモノマーであっても良い。本実施の形態では、(メタ)アクリル系ポリマーの(メタ)アクリル系モノマーへの相溶性、粘着剤層を形成したときの透明性が良好である点から、1種以上の同一のモノマーを使用することが好ましい。この場合、アクリルシロップ中の(メタ)アクリル系ポリマーのポリマー濃度(固形分)は30質量%〜70質量%であることが好ましい。
本実施の形態では、成分(A)である(メタ)アクリレート系ポリマーは、平均分子量30万〜平均分子量250万の範囲を有する。好ましくは、平均分子量30万〜平均分子量100万の範囲である。平均分子量が過度に小さいと、高温高湿条件下で粘着シートに発泡が生じる傾向がある。平均分子量が過度に大きいと、液晶ディスプレイ(LCD)等の粘着シートとして使用される際に、段差に気泡が生じやすい傾向がある。また、アクリルシロップの粘度が高くなり、塗工性の低下、塗工時のハンドリング性を著しく損なう傾向がある。
尚、(メタ)アクリレート系ポリマーの平均分子量は、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography))を使用して測定する。
本実施の形態では、硬化性粘着剤組成物(硬化前)中の成分(A)(メタ)アクリレート系ポリマーの濃度が5質量%〜50質量%の範囲になることが好ましい。より好ましくは、10質量%〜40質量%の範囲である。硬化性粘着剤組成物中の(メタ)アクリレート系ポリマーの濃度が過度に低いと、高温高湿の条件下で発泡を生じる傾向がある。また、(メタ)アクリレート系ポリマーの濃度が過度に高いと高粘度化し、塗工設備によっては基材に塗工する際、十分な塗布量を供給出来ず厚みが出ないことや、均一に塗工できなくなる傾向がある。
((B)(メタ)アクリレート系モノマー)
本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物の成分(B)である(メタ)アクリレート系モノマーは、前述した化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーと同様なものが挙げられる。
本実施の形態では、成分(B)である(メタ)アクリレート系モノマーは、硬化性粘着剤組成物を調製する際に、成分(A)である(メタ)アクリレート系ポリマーを溶解し、粘着剤組成物の粘度を調整する希釈液としても使用される。
このため、成分(B)である(メタ)アクリレート系モノマーの使用量は、硬化性粘着剤組成物中の成分(A)(メタ)アクリレート系ポリマーの濃度が5質量%〜50質量%の範囲になるように適宜選択される。本実施の形態では、成分(B)の添加量は、通常、成分(B)、成分(C)、成分(D)及び成分(E)の合計量(B+C+D+E)に対し、成分(B)の濃度が10質量%〜95質量%の範囲になるように適宜選択される。
尚、この場合、成分(B)である(メタ)アクリレート系モノマーと、前述した成分(A)である(メタ)アクリレート系ポリマーを得る際に使用するモノマーとは同一のモノマーであっても、異なるモノマーであっても良い。本実施の形態では、相溶性等の観点から、1種以上の同一のモノマーを使用することが好ましい。
((C)水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマー)
本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物の成分(C)である水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーとしては、2−ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、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、フェニルグリシジルエーテル(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、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、アクリル酸又はメタクリル酸とポリプロピレングリコール又はポリエチレングリコールとのモノエステル、ラクトン類と2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの付加物等が挙げられる。これら水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーは、それぞれ単独でまたは2種類以上併用して使用しても良い。
本実施の形態において、成分(C)水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーの使用量は、硬化性粘着剤組成物の水酸基価が30mgKOH/g〜55mgKOH/gの範囲になるように適宜選択される。本実施の形態では、成分(C)の添加量は、通常、成分(B)、成分(C)、成分(D)及び成分(E)の合計量(B+C+D+E)に対し、成分(C)の濃度が3質量%〜10質量%の範囲になるように適宜選択される。
成分(C)水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーの使用量が過度に少ないと、高温高湿条件下で粘着シートに白濁が生じる傾向がある。また、成分(C)の使用量が過度に多いと、液晶ディスプレイ(LCD)等に使用されるITOが腐食する傾向がある。
((D)多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマー)
本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物の成分(D)である多官能(メタ)アクリレート系モノマーとしては、例えば、1,3−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコール(#200)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(#400)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(#600)ジアクリレート、ジエチレンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコール(#400)ジアクリレート、2,2’−ビス〔4−(アクリロキシジエトキシ)フェニル〕プロパン、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ビス(アクリロキシエトキシ)ビスフェノールA、ビス(アクリロキシエトキシ)テトラブロモビスフェノールA、1,3−ビス(ヒドロキシエチル)5,5−ジメチルヒダントイン3−メチルペンタンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリ(ジヒドロキシエチル)イソシアネートペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートまたはこれらに相当するメタクリレート類等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、およびこれらに相当するメタクリレート類が挙げられる。
成分(D)における多官能オリゴマーとしては、例えば、二官能ウレタンアクリレート、四官能ウレタンアクリレート、六官能ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートまたはこれらに相当する(メタ)アクリレート類等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、二官能ウレタンアクリレート、四官能ウレタンアクリレートが挙げられる。これら多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマーは、それぞれ単独でまたは2種類以上併用して使用しても良い。
本実施の形態において、成分(D)の使用量は、前述した成分(B)、成分(C)、成分(D)及び成分(E)の合計量(B+C+D+E)に対し、成分(D)多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマーの濃度が0.4質量%〜1.3質量%の範囲になるように適宜選択される。また、成分(D)の使用量の好ましい範囲は、0.5質量%〜1質量%である。
成分(D)多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマーの使用量が過度に少ないと、高温高湿条件下で粘着シートに発泡が生じる傾向がある。また、液晶ディスプレイ(LCD)等に使用される粘着シートとして使用する場合、被着体を汚染しやすい傾向がある。一方、成分(D)の使用量が過度に多いと、液晶ディスプレイ(LCD)等の粘着シートとして使用される際に、段差に気泡が生じやすい傾向がある。
((E)(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤)
本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物の成分(E)である(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤の具体例としては、例えば、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらの中でも、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。これら(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤は、それぞれ単独でまたは2種類以上併用して使用しても良い。
成分(E)の使用量は、前述した成分(B)、成分(C)、成分(D)及び成分(E)の合計量(B+C+D+E)に対し、成分(E)(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤の濃度が0.5質量%〜5質量%の範囲になるように適宜選択される。また、成分(E)の使用量の好ましい範囲は、1質量%〜3質量%である。
成分(E)(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤の使用量が過度に少ないと、高温高湿条件下で粘着シートに発泡が生じる傾向がある。また、成分(E)の使用量が過度に多いと、粘着シートに生じた白濁が解消しにくい傾向がある。
本実施の形態において、成分(E)(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤の役割は明確ではないが、例えば、(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤の架橋反応、(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤と水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーとの反応、(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤と水分との反応等により、粘着剤組成物における架橋反応が進行し、高温耐湿性及び凝集力が向上することが考えられる。
(硬化剤)
本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物は、紫外線等の光を照射することにより硬化可能となる硬化剤が添加される。硬化性粘着剤組成物の硬化反応に使用する硬化剤としては、例えば、照射された光により分解してラジカル種を発生する、いわゆる光ラジカル重合開始剤が挙げられる。このような光ラジカル重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、ケトン系化合物、イミダゾール系化合物、アシルホスフィンオキサイド系化合物、カルバゾール系化合物等が挙げられる。
具体的な化合物としては、例えば、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチルージクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−トリクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−フェニル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物;
ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系化合物;α−アシロキシムエステル、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、ジベンゾスベロン、2−エチルアントラキノン、4’,4’−ジエチルイソフタロフェノン等のケトン系化合物;2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−イミダゾール等のイミダゾール系化合物;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド系化合物等が挙げられる。
硬化剤としての光ラジカル重合開始剤は、それぞれ単独でまたは2種類以上併用して使用しても良い。
本実施の形態では、硬化剤の使用量は、前述した(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及び(E)成分の合計量(A+B+C+D+E)100重量部に対し、硬化剤0.2重量部〜5重量部の範囲で使用する。硬化剤の好ましい使用量は、0.5重量部〜3重量部の範囲である。硬化剤の使用量が過度に少ないと、硬化性粘着剤組成物の硬化反応が著しく遅くなる傾向がある。使用量が過度に多いと、粘着シートが着色する傾向がある。
本実施の形態では、硬化性粘着剤組成物の硬化反応を更に向上させるため、必要に応じて増感剤、熱ラジカル発生剤を添加してもよい。増感剤としては、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジエタノールアミン、エタノールアミン、ジメチルアミノ安息香酸、ジメチルアミノ安息香酸メチル、チオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、アセチルアセトン等が挙げられる。熱ラジカル発生剤は、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。
また、必要に応じて従来公知の紫外線吸収剤を配合することも可能である。紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール類、ベンゾエート類、シアノアクリレート類、ベンゾフェノン類、サリチル酸エステル類等が挙げられる。
尚、本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物に、所定の条件で電子線を照射することにより、硬化剤を使用することなく硬化させることも可能である。電子線を照射による硬化処理は、前述した紫外線等の光を照射することによる硬化反応と比較して、処理時間が短縮され、さらに、硬化物から発生する臭気が抑制される傾向がある。電子線は紫外線等より照射熱が少ないが、電子線の減退が著しいため、照射条件は慎重に選択する必要がある。
(硬化性粘着剤組成物の調製方法)
本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物は、上述した成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)及び成分(E)の各成分に、硬化剤を添加し、さらに、必要に応じその他の添加剤を添加して、常法により、混合・脱泡処理することによって調製する。
本実施の形態では、前述したように、化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーを含有するモノマーに重合開始剤を添加し、モノマーの一部を重合して得られたポリマーと未反応モノマーとを含むアクリルシロップを調製し、このアクリルシロップ中の成分(A)の(メタ)アクリレート系ポリマーの固形分濃度に応じて、成分(B)の(メタ)アクリレート系モノマーを添加し、硬化性粘着剤組成物に含まれる(メタ)アクリレート系ポリマーの濃度を調整してもよい。
<粘着剤>
本実施の形態において、上述した硬化性粘着剤組成物は、従来公知の方法により硬化させ、粘着剤を得ることができる。例えば、紫外線を照射することにより硬化反応させる場合は、粘着剤組成物を所定の基材に塗布し、中圧水銀ランプ等を光源として一定時間露光し硬化させる。基材への塗布方法、光源の種類、露光方法等については特に限定されない。また、光硬化後の塗膜物性をさらに高めるため、適切な温度に再加熱する、いわゆるポストベーク工程を行うことも可能である。紫外線の他、可視光線、近赤外線等の活性光線によって硬化させることも可能である。
<粘着シート>
本実施の形態において、上述した硬化性粘着剤組成物を、所定の基材の表面に塗布し、光、特に紫外線を照射して重合硬化させることによって、粘着シートが得られる。この場合、第1の基材の塗布面に第2の基材を貼り合せ、光照射することもできる。光照射は、第1の基材側又は第2の基材側のいずれからでも良い。但し、第1の基材又は第2の基材のいずれかが透明である必要がある。
粘着シートに使用する基材としては特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、二軸延伸ポリプロピレン、ポリイミド、アラミド、ポリシクロオレフィン、フッ素系樹脂等の樹脂フィルム;ステンレススチール、軟質アルミニウム等の金属箔;アルミニウム箔と樹脂フィルムとをラミネートした複合フィルム、アルミナや二酸化ケイ素等の金属酸化物薄膜を樹脂フィルムの表面に形成したフィルムと樹脂フィルムとをラミネートした複合フィルム等が挙げられる。
粘着シートに使用する基材の厚さは特に限定されない。本実施の形態では、ディスプレイの粘着シートとして用いられる場合、組み立て作業性や粘着シートの捲き具合等の観点から、通常、10μm〜200μmの範囲であり、好ましくは、25μm〜125μmの範囲である。基材が過度に厚いと、抜き型の抜き加工性が低下する傾向がある。また、過度に薄いと、UV照射による照射熱及び硬化時の重合熱による熱収縮の影響が大きくなる傾向がある。
具体的には、基材としてポリエチレンテレフタレートを使用する場合、硬化性粘着剤組成物を、両面剥離処理された所定の厚さのポリエチレンテレフタレート(PET)セパレータ(第1の基材)上に所定の厚さになるように塗布し、この塗布表面上に剥離処理された所定の厚さのPETセパレータ(第2の基材)を貼着し、塗布された硬化性粘着剤組成物の上下にPETセパレータを配置してサンドイッチ状に密閉した後、ブラックライトにより光を所定の時間照射して、シート状の第1の基材と、接着層と、シート状の第2の基材と、を順に積層した粘着シートが得られる。
基材に硬化性粘着剤組成物を塗工する方法としては、従来公知の方法が挙げられる。例えば、リップコーター、スロットダイ、スクリーン印刷、ナチュラルコーター、ナイフベルトコーター、フローティングナイフ、ナイフオーバーロール、ナイフオンブランケット、スプレー、ディップ、キスロール、スクイーズロール、リバースロール、エアブレード、カーテンフローコーター、グラビアコーター等の方法が挙げられる。
この場合、基材に塗布する硬化性粘着剤組成物の厚さとしては、使用する基材、用途及び目的等に応じて適宜設定され、特に限定されない。本実施の形態では、通常、10μm〜500μmの範囲であり、好ましくは、25μm〜350μmの範囲である。
照射する光としては、可視光線及び紫外線が挙げられ、硬化性に優れるため紫外線が好ましい。光源としては、例えば、ケミカルランプ、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、マイクロ波励起無電極水銀ランプ、キセノンランプ及び紫外線LED等が挙げられる。光照射条件としては、使用する成分(B)〜成分(E)及び硬化剤の種類、使用量等に応じて適宜設定する。
最終的に得られる粘着シートにおける粘着層の厚さは、光照射条件、基材、用途及び目的等に応じて適宜設定すれば良い。本実施の形態では、通常、10μm〜500μmの範囲であり、好ましくは、25μm〜350μmの範囲である。
以下に、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。尚、本発明は実施例に限定されるものではない。尚、実施例及び比較例中の部及び%は、特に断らない限り総て重量基準である。
(1)アクリルシロップの調製
撹拌機、温度計、冷却管および窒素ガス導入管を備えた2L容器に、2―エチルへキシルアクリレート(2−EHA)93部、2−ヒドロキシメタアクリレート(2−HEMA)7部と、重合開始剤として2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4’−ジメチルバレロニトリル)(V−70)0.01部を仕込み、重合反応を開始する。
反応系の温度が70℃に達したら50℃迄冷却し、反応系に(2−EHA)23、3部、(2−HEMA)1.7部、(V−70)0.005部を追加し、重合反応を継続させる。反応温度が70℃に達したら50℃まで冷却し、(2−EHA)23.3部、(2−HEMA)1.7部、(V−70)0.005部を追加し、再び、重合反応を継続させる。反応温度が70℃に達したら50℃迄冷却し、(2−EHA)23.3部、(2−HEMA)1.7部、(V−70)0.005部を追加し、重合反応を継続させる。次に、反応系の温度が70℃に達したら50℃迄冷却する。
その後、(2−EHA)302.25部、(2−HEMA)22.75部、重合停止剤としてハイドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ)0.1部を投入し、(メタ)アクリレート系ポリマーを含む固形分50%、粘度120,000mpas/25℃、平均分子量(Mw)240万(GPC法)のアクリルシロップを調製した(シロップ名:シロップB)。
同様な操作を行い、表1に示すように、合計5種類(シロップA〜シロップE)のアクリルシロップを調製した。尚、表1では、使用したモノマーの合計量(重量)を200部に換算したときの各モノマーの割合を示している。また、重合開始剤(V−70)の使用量は、使用したモノマーの合計量(200部)に対する使用量(部)として示した。
Figure 0006038660
尚、表1中、粘着剤組成物の各成分の記述は以下の通りである。
2−EHA(2−エチルヘキシルアクリレート)
2−HEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)
IBXA(イソボルニルアクリレート)
V−70(2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4’−ジメチルバレロニトリル):和光純薬株式会社製
また、アクリルシロップの固形分(%)は、調製したアクリルシロップ1gをアルミ皿に採取し、HEHQ0.001gを添加後、120℃×2時間の条件で乾燥し、残留物の重量と、乾燥前の重量に基づき算出した。
アクリルシロップの粘度(mPas/25℃)は、B型粘度計を用い、25℃における粘度を測定した。
(メタ)アクリレート系ポリマーの平均分子量(MW)×10−4は、GPC(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、ポンプユニット:L−2130、カラムオープン:L−2350、検出器:L−2435)を使用し、カラムとして、日立化成工業株式会社製GL−G−A100(ガードカラム)、GL−A150(カラム)を用い、測定温度40℃、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)、流速1ml/分の条件で測定した。
(2)粘着シートの粘着力
粘着シートから切り出した短冊状の試験片(寸法25mm×120mm以上)の片側の剥離ライナーを剥がし、これに厚さ125μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)シートを貼り付け、次いで、反対側の剥離ライナーを剥がした後、表2及び表3に示した4種類の被着体(ガラス板、PETシート、PC(ポリカーボネート)シート、PMMA(ポリメチルメタクリレート)シート)にそれぞれ貼り付け、2kgの圧着ローラで圧着し、20分間放置した後、23℃×50%RHにおいて、90°ピール試験を行った(JIS Z 0237:2009準拠)。数値が大きいほど、粘着性が優れていることを示す(単位:N/10mm)。
(3)粘着シートの被着体汚染性
前述した粘着力を測定した後、使用した被着体の表面を目視にて観察し、以下の基準に基づき、被着体汚染性を評価した。
○:被着体の表面に糊残りを確認できない。
×:被着体の表面に糊残りを確認できる。
(4)粘着シートの白濁性
粘着シートから切り出した短冊状のシート(寸法25mm×25mm以上)の片側の剥離ライナーを剥がし、これを厚さ2mmのガラスにハンドローラを用いて貼り付け、次いで、反対側の剥離ライナーを剥がし、これに厚さ125μmのPETシートを貼り付け、試験片を調製した。
次に、(ガラス板/粘着層/PETシート)の構成を有する試験片について分光光度計を用いてヘイズ値(ヘイズ値A(%))を測定し、次いで、80℃×95%RHの条件下で24時間放置し、その後、試験片を常温下に取り出し、再度ヘイズ値を測定した。
試験片を常温下に取り出し後、5分間〜10分間以内に測定したヘイズ値をヘイズ値B(%)として「湿熱白濁性」の評価を行った。また、常温下に取り出し後、6時間静置し、その後測定したヘイズ値をヘイズ値C(%)として「白濁抜け性」の評価を行った。
尚、「湿熱白濁性」及び「白濁抜け性」は、以下の基準に基づき評価した。
○:(ヘイズ値B−ヘイズ値A)又は(ヘイズ値C−ヘイズ値A)が5%未満
△:(ヘイズ値B−ヘイズ値A)又は(ヘイズ値C−ヘイズ値A)が5%以上10%未満
×:(ヘイズ値B−ヘイズ値A)又は(ヘイズ値C−ヘイズ値A)が10%以上
(5)粘着シートのITO腐食性
粘着シートから切り出した短冊状のシート(寸法30mm×50mm以上)の片側の剥離ライナーを剥がし、これに厚さ125μmのPETシートを貼り付け、次いで、反対側の剥離ライナーを剥がし、これを、ITOフィルムのITO処理面であってその中心部に貼り付け、ITO処理面が幅10mm以上曝露した試験片を調製した。このとき、短冊状のシートの縦方向が、ITOフィルムから5mm程度はみ出すようにしてITO処理面に貼り付けた。次いで、テスターを用いて、この試験片の抵抗値(R0)を測定した。
続いて、この試験片を80℃×95%RHの条件下で240時間放置し、その後、試験片を常温下に取り出し、テスターを用いて、試験片の湿熱条件後の抵抗値(R1)を測定した。そして、試験片の抵抗値(R0)及び抵抗値(R1)を用いて下記計算式により計算した結果(変化率:ITO腐食性(%))を、下記の基準に基づき評価した。
○:変化率が10%未満である。
×:変化率が10%以上である。
(6)粘着シートの発泡試験
粘着シートから切り出した短冊状の試験片(寸法25mm×120mm以上)の片側の剥離ライナーを剥がし、これに厚さ125μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)シートを貼り付け、次いで、反対側の剥離ライナーを剥がした後、表2及び表3に示した2種類の被着体(ガラス板、PETシート(厚さ125μm))にそれぞれハンドローラを用いて貼り付けた。次に、これらを80℃×95%RHの条件下で240時間放置し、その後、常温下に取り出し、試験片の表面を目視にて観察し、以下の基準に基づき、発泡の有無を評価した。
○:試験片に気泡が確認されない。
×:試験片に気泡が確認される。
(7)粘着シートの段差追従性
幅25mm以上×長さ50mm以上×厚さ125μmのPETシート上に、幅10mm×長さ25mm×厚さ25μm(又は50μm)の段差形成物を置いた。次に、粘着シートから切り出した短冊状のシート(寸法25mm×50mm以上)の片側の剥離ライナーを剥がし、ハンドローラを用いて、前述した段差形成物の上からシートを貼り付けた。続いて、反対側の剥離ライナーを剥がした後、ハンドローラを用いて、厚さ2mmのガラス板を貼り付けた。そして、PETシート上に置いた段差形成物の周囲に生じる気泡の有無とその様子を目視にて観察し、以下の基準に従い段差追従性を評価した。
○:段差形成物の周囲に気泡が確認されない。
△:段差形成物の周囲の一部に気泡が確認される。
×:段差形成物の周囲を取り囲むように気泡が生じている。
(実施例1〜実施例9,比較例1〜比較例8)
表1に示した5種類のアクリルシロップ(シロップA〜シロップE)を(A)成分としてそれぞれ使用し、表2に示す組成、水酸基価(mgKOH/g)及びポリマー濃度(質量%)になるように、(B)成分((メタ)アクリレート系モノマー)、(C)成分(水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマー)、(D)成分(多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマー)および(E)成分((メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤)を添加した。尚、(B)成分、(C)成分、(D)成分及び(E)成分の合計量(B+C+D+E)は100重量部である。
さらに、表2に示す硬化剤(Irg184/ルシリアンTPO)をそれぞれ添加し、硬化性粘着剤組成物を調製した。尚、硬化剤の添加量は、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及び(E)成分の合計量(A+B+C+D+E)100重量部に対する重量部である。
次に、上述した硬化性粘着剤組成物について、前述した評価試験(粘着シートの粘着力、被着体汚染性、白濁性、ITO腐食性、発泡試験及び段差追従性)を行い、粘着シートを評価した。実施例1〜実施例9の結果を、表2に示す。
また、実施例と同様な操作により、表3に示す組成、水酸基価(mgKOH/g)及びポリマー濃度(質量%)になるように、粘着剤組成物を調製し、実施例と同様に、前述した評価試験を行い、粘着シートを評価した。比較例1〜比較例8の結果を、表3に示す。
Figure 0006038660
Figure 0006038660
尚、表2及び表3中、粘着剤組成物の各成分の表示は以下の通りである。
(B)成分:2−EHA(2−エチルヘキシルアクリレート)
(B)成分:IBXA(イソボルニルアクリレート)
(C)成分:2−HEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)
(D)成分:1,6−HXA(1,6−ヘキサンジオールジアクリレート)
(E)成分:KBM−5103(3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン)
硬化剤:Irg184(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)
硬化剤:ルシリンTPO(2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド)
また、評価結果における各表示は以下の通りである。
PET:ポリエチレンテレフタレート樹脂板
PC:ポリカーボネート樹脂板
PMMA:ポリメチルメタクリレート樹脂板
表2に示す結果から、実施例1〜実施例9において調製した硬化性粘着剤組成部を使用することにより、高温高湿条件下においても、白濁や発泡を生じない粘着シートが得られることが分かる。すなわち、本実施の形態が適用される硬化性粘着剤組成物を用いて形成された粘着シートは、粘着層を厚くしても、被着体を破損、汚染することなく容易に再剥離が可能となり、さらに高温高湿条件下において白濁を生じにくく、また、白濁が生じても直ぐに戻る性能を有することが分かる。
また(D)成分(多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマー)と(E)成分((メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤)を併用することにより、粘着剤の架橋密度を調整し、さらに、系中に親油成分を導入することによりITO腐食性、段差追従性を大幅に改善することが可能になった。
これに対し、表3に示す結果から、以下のことが分かる。
使用する(メタ)アクリレート系ポリマーの平均分子量が過度に大きい(300万)場合(比較例1)、粘着シートの50μm段差における段差追従性が不良である。
使用する(メタ)アクリレート系ポリマーの平均分子量が過度に小さい(20万)場合(比較例2)、粘着シートの発泡試験において気泡が生じることが分かる。
粘着剤組成物の水酸基価(mgKOH/g)が過度に小さい(28.5mgKOH/g)場合(比較例3)、湿熱白濁性及び白濁抜け性が不良である。
粘着剤組成物の水酸基価(mgKOH/g)が過度に大きい(55.9mgKOH/g)場合(比較例4)、ITO腐食性が不良である。
(E)成分((メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤)を含まない場合(比較例5)は、粘着シートの発泡試験において気泡が生じることが分かる。
(E)成分((メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤)の添加量が過度に多い(8部)場合(比較例6)は、粘着シートの白濁抜け性及び50μm段差における段差追従性が不良である。
(D)成分(多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマー)の添加量が過度に少ない(0.3部)場合(比較例7)、粘着シートの発泡試験において気泡が生じ、さらに、被着体の表面に糊残りを確認できる程度に被着体汚染が不良であることが分かる。
(D)成分(多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマー)の添加量が過度に多い(1.4部)場合(比較例8)は、粘着シートの50μm段差における段差追従性が不良であることが分かる。

Claims (5)

  1. (A)平均分子量30万〜250万を有し、且つ下記化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーから得られる(メタ)アクリレート系ポリマーと、
    (B)前記化学式(1)で表される(メタ)アクリレート系モノマーと、
    (C)水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーと、
    (D)多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマーと、
    (E)(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤と、を含有する硬化性粘着剤組成物において、
    前記(C)水酸基含有(メタ)アクリレート系モノマーは、前記硬化性粘着剤組成物の水酸基価が30mgKOH/g〜55mgKOH/gの範囲になるように添加され、
    前記成分(B)、成分(C)、成分(D)及び成分(E)の合計量(B+C+D+E)に対し、前記(D)多官能(メタ)アクリレート系モノマー又は多官能オリゴマーの濃度が0.5質量%〜1.3質量%であり、前記(E)(メタ)アクリロキシ基含有シランカップリング剤の濃度が0.5質量%〜5質量%であることを特徴とする硬化性粘着剤組成物。
    Figure 0006038660
    (化学式(1)中、Rは、水素原子又はメチル基を、Rは、炭素数2又は3のアルキレン基を、Rは、炭素数1乃至12のアルキル基、イソボロニル基又はフェニル基をそれぞれ表し、nは、0乃至12の整数を表す。)
  2. 前記(A)(メタ)アクリレート系ポリマーの前記硬化性粘着剤組成物中の濃度が5質量%〜50質量%であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性粘着剤組成物。
  3. さらに、前記(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分及び(E)成分の合計量(A+B+C+D+E)100重量部に対し、硬化剤0.5重量部〜5重量部の範囲で含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の硬化性粘着剤組成物。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の硬化性粘着剤組成物を硬化してなることを特徴とする粘着剤。
  5. シート状の第1の基材と、粘着層と、シート状の第2の基材と、を順に積層した粘着シートであって、
    前記粘着層は、請求項4に記載の粘着剤から構成されることを特徴とする粘着シート。
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