JP6482463B2 - 活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物、粘着剤及び粘着シート - Google Patents
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Description
これは、従来のポリブタジエン系ポリオール含有ウレタン(メタ)アクリレート系化合物を用いた粘着剤においては、ポリブタジエン系ポリオールとして、ブタジエンが1,2結合して得られるポリブタジエン構造を多く有するブタジエン系ポリオールが用いられており、粘着力や密着力には優れるものの、比較的結晶性が低いため、高温環境下にさらされると、被着体からの剥離性が低下し、また糊残りが生じるものであったところ、ポリブタジエン系ポリオールとして、ブタジエンが1,4結合して得られるポリブタジエン構造を用い、更にその構造を通常より多めに含有させたポリブタジエン系ポリオールを用いることにより、結晶性が高くなり、粘着力と剥離性の両方ともに優れた粘着剤が得られたものである。
また、本発明の要旨は、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を活性エネルギー線照射により硬化して得られる粘着剤層の23℃における貯蔵弾性率が1.0×10 6 以上、かつ、粘着剤層のガラス転移温度が−30℃以下であることを特徴とする活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物にも関するものである。
なお、本発明において、(メタ)アクリル酸とはアクリル酸あるいはメタクリル酸を、(メタ)アクリルとはアクリルあるいはメタクリルを、(メタ)アクリロイルとはアクリロイルあるいはメタクリロイルを、(メタ)アクリレートとはアクリレートあるいはメタクリレートをそれぞれ意味するものである。また、アクリル系樹脂とは、(メタ)アクリレート系モノマーを少なくとも1種含有する重合成分を重合して得られる樹脂である。
活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を、膜厚175μmとなるように剥離ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ50μm)にアプリケーターを用いて塗布し、卓上UV照射装置(岩崎電気社製、「コンベア式卓上照射装置」)にて80W/cm(高圧水銀ランプ)×18cmH×2.04m/min×3Pass(積算2,400mJ/cm2)の条件下で紫外線を照射し、硬化させ粘着シートとする。該粘着シートを長さ20mm×幅3mmに切り出し試験片とし、該試験片について、アイティー計測制御社製動的粘弾性測定装置「DVA−225」の引っ張りモードを用いて、周波数1Hz、昇温速度3℃/分、歪0.1%の条件下で測定することにより得られる複素弾性率の実数部を、本発明の貯蔵弾性率とする。
上記貯蔵弾性率の測定により得られる複素弾性率の実数部(貯蔵弾性率)に対する虚数部(損失弾性率)の比(tanδ)を求め、このtanδの最大ピーク温度をガラス転移温度(℃)とする。
これらの中でも、貯蔵弾性率が高くなる点で、1,3−ブタジエンがトランスおよびシス1,4結合したポリブタジエン構造を15〜50モル%含有することが好ましく、更に好ましくは20〜45モル%、殊に好ましくは25〜40モル%である。
かかる1,3−ブタジエンが1,4結合したポリブタジエン構造の含有割合が少なすぎると粘着剤層の貯蔵弾性率が低下する傾向があり、多すぎると粘着剤層の結晶性が高くなり、被着体との密着性が低下する傾向がある。
上記水酸基価は、JIS K 0070−1992に基づき測定することができる。
また、多価イソシアネート系化合物は1種または2種以上組み合わせて使用することができる。
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、2−ヒドロキシブチル(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)アクリレート等のアルキル基の炭素数が2〜20(好ましくは2〜18)であるヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;
ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール-テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等の水酸基含有ポリオキシアルキレンモノ(メタ)アクリレート;
2−ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、脂肪酸変性−グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレート等のエチレン性不飽和基を1つ含有する(メタ)アクリレート系化合物;
グリセリンジ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイル−オキシプロピルメタクリレート等のエチレン性不飽和基を2つ含有する(メタ)アクリレート系化合物;
ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等のエチレン性不飽和基を3つ以上含有する(メタ)アクリレート系化合物;
が挙げられる。水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物(a3)は単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
上記一般式(1)で表される化合物の中でも、Aが炭素原子数1〜6のアルキレン基が好ましく、Aがプロピレン基であるポリオキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート、Aがエチレン基であるポリオキシエチレンモノ(メタ)アクリレートがより好ましく、特には、ポリオキシプロピレンモノ(メタ)アクリレートが好ましい。
さらに、上記一般式(1)中、オキシアルキレンの平均繰り返し数nは、3〜14が好ましく、4〜13がより好ましい。
例えば、(1)上記の水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物(a3)、多価イソシアネート系化合物(a2)、ポリブタジエン系ポリオール(a1)を、反応器に一括又は別々に仕込み反応させる方法、(2)ポリブタジエン系ポリオール(a1)と多価イソシアネート系化合物(a2)とを予め反応させて得られる反応生成物に、水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物(a3)を反応させる方法などが挙げられるが、反応の安定性や副生成物の低減等の点から(2)の方法が好ましい。
なお、粘度の測定法はE型粘度計による。
上記2−アクリロイルオキシエチルジカルボン酸モノエステルとしては、特定の置換基をもつカルボン酸であり、例えば2−アクリロイルオキシエチルコハク酸モノエステル、2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸モノエステル、2−アクリロイルオキシエチルフタル酸モノエステル、2−メタクリロイルオキシエチルフタル酸モノエステル、2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸モノエステル、2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸モノエステル等が挙げられる。更に、その他オリゴエステルアクリレートも挙げられる。
ポリチオール化合物(D)としては、分子内にメルカプト基を2〜6個有する化合物が好ましく、例えば、炭素数2〜20程度のアルカンジチオール等の脂肪族ポリチオール類、キシリレンジチオール等の芳香族ポリチオール類、アルコール類のハロヒドリン付加物のハロゲン原子をメルカプト基で置換してなるポリチオール類、ポリエポキシド化合物の硫化水素反応生成物からなるポリチオール類、分子内に水酸基2〜6個を有する多価アルコール類と、チオグリコール酸、β−メルカプトプロピオン酸、又はβ−メルカプトブタン酸とのエステル化物からなるポリチオール類等を挙げることができ、これらのうち1種類または2種類以上を使用できる。
なお、実質的に溶剤を含まないとは、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物全体に対して通常1重量%以下、好ましくは0.5重量%以下、更に好ましくは0.1重量%以下であることを指す。
上記活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物の塗工方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、スプレー、シャワー、ディッピング、ロール、スピン、スクリーン印刷、インクジェット印刷等のようなウェットコーティング法が挙げられる。
紫外線照射後は、必要に応じて加熱を行って硬化の完全を図ることもできる。
また、かかるガラス転移温度は−60〜−30℃であることが好ましく、特には−55〜−31℃、更には−50〜−32℃であることが好ましい。ガラス転移温度が上限値より大きすぎると粘着力が高くなり、剥離性が悪化する。
以下の通りウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A)を製造した。
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネート(a2−1)100.0g(0.59モル)、1,4結合したポリブタジエン構造を35モル%含む水添ポリブタジエンポリオール(数平均分子量2,200、水酸基価49.9mgKOH/g)(a1−1)890.5g(0.40モル)を仕込み、70℃で反応させ、残存イソシアネート基が1.7%となった時点で、温度を60℃に下げ、4−ヒドロキシブチルアクリレート(a3−1)88.6g(0.41モル)を加え反応させ、残存イソシアネート基が0.2%となった時点で反応を終了し、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−1)(重量平均分子量22,000)を得た。
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート(a2−2)100.0g(0.45モル)、1,4結合したポリブタジエン構造を35モル%含む水添ポリブタジエンポリオール(数平均分子量2,200、水酸基価49.9mgKOH/g)(a1−1)673.7g(0.30モル)を仕込み、70℃で反応させ、残存イソシアネート基が1.6%となった時点で、温度を60℃に下げ、4−ヒドロキシブチルアクリレート(a3−1)44.3g(0.31モル)を加え反応させ、残存イソシアネート基が0.2%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート系化合物(A−2)(重量平均分子量20,000)を得た。
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、ジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアナート(a2−3)100.0g(0.38モル)、1,4結合したポリブタジエン構造を35モル%含む水添ポリブタジエンポリオール(数平均分子量2,200、水酸基価49.9mgKOH/g)(a1−1)571.0g(0.25モル)を仕込み、70℃で反応させ、残存イソシアネート基が1.6%となった時点で、温度を60℃に下げ、4−ヒドロキシブチルアクリレート(a3−1)37.6g(0.26モル)を加え反応させ、残存イソシアネート基が0.2%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート系化合物(A−3)(重量平均分子量16,500)を得た。
製造例1において、4−ヒドロキシブチルアクリレート(a3−1)をオキシプロピレンの平均繰り返し単位数n=6であるポリプロピレングリコールモノアクリレート(数平均分子量449、水酸基価125.0mgKOH/g)(a3−2)182.4g(0.41モル)に変えた以外は同様に反応し、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−4)(重量平均分子量21,000)を得た。
製造例2において、4−ヒドロキシブチルアクリレート(a3−1)をオキシプロピレンの平均繰り返し単位数n=6であるポリプロピレングリコールモノアクリレート(数平均分子量449、水酸基価125.0mgKOH/g)(a3−2)138.0g(0.31モル)に変えた以外は同様に反応し、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−5)(重量平均分子量20,800)を得た。
製造例3において、4−ヒドロキシブチルアクリレート(a3−1)をオキシプロピレンの平均繰り返し単位数n=6であるポリプロピレングリコールモノアクリレート(数平均分子量449、水酸基価125.0mgKOH/g)(a3−2)117.0g(0.26モル)に変えた以外は同様に反応し、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−6)(重量平均分子量20,400)を得た。
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート(a2−2)100.0g(0.45モル)、1,4結合したポリブタジエン構造を9モル%含む水添ポリブタジエンポリオール(数平均分子量2,400、水酸基価47.4mgKOH/g)(a’1−1)709.7g(0.30モル)を仕込み、70℃で反応させ、残存イソシアネート基が1.6%となった時点で、温度を60℃に下げ、4−ヒドロキシブチルアクリレート44.3g(0.31モル)を加え反応させ、残存イソシアネート基が0.2%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート系化合物(A’−1)(重量平均分子量17,000)を得た。
・a1−1:1,4−結合したポリブタジエン構造を35モル%含む水添ポリブタジエンポリオール(数平均分子量2,200、水酸基価49.9mgKOH/g)
・a’1−1:1,4−結合したポリブタジエン構造を9モル%含む水添ポリブタジエンポリオール(数平均分子量2,400、水酸基価47.4mgKOH/g
・a2−1:ヘキサメチレンジイソシアネート
・a2−2:イソホロンジイソシアネート
・a2−3:ジシクロヘキシルメタン4,4−ジソシアナート
・a3−1:4−ヒドロキシブチルアクリレート
・a3−2:ポリプロピレングリコールモノアクリレート(オキシプロピレンの平均繰り返し単位数n=6、数平均分子量449、水酸基価125.0mgKOH/g)
・(B−1):イソデシルアクリレート(サートマー製;商品名「SR−395」)
・(C−1):1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(BASFジャパン株式会社製;商品名「イルガキュア184」)
・(D−1):ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)
・(D−2):ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)
上記製造例1で製造したウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−1)100部に対し、エチレン性不飽和モノマー(B−1)43部、光重合開始剤(C−1)4部を均一に混合し、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
実施例1において、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−1)に代えて上記製造例2で製造したウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−2)を用いた以外は同様にして、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
実施例1において、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−1)に代えて上記製造例3で製造したウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−3)を用いた以外は同様にして、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
実施例1において、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−1)に代えて上記製造例4で製造したウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−4)を用いた以外は同様にして、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
実施例1において、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−1)に代えて上記製造例5で製造したウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−5)を用いた以外は同様にして、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
実施例1において、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−1)に代えて上記製造例6で製造したウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−6)を用いた以外は同様にして、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
実施例5において、更にポリチオール化合物(D−1)を0.5部配合した以外は同様にして、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
実施例7において、ポリチオール化合物(D−1)に代えて(D−2)を用いた以外は同様にして、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
実施例6において、更にポリチオール化合物(D−2)を0.5部配合した以外は同様にして、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
実施例1において、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A−1)に代えて上記製造例7で製造したウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A’−1)を用いた以外は同様にして、活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を得た。
上記実施例1〜9、比較例1で得られた活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を、膜厚175μmとなるように剥離ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ50μm)にアプリケーターを用いて塗布し、卓上UV照射装置(岩崎電気社製、「コンベア式卓上照射装置」)にて80W/cm(高圧水銀ランプ)×18cmH×2.04m/min×3Pass(積算2,400mJ/cm2)の条件下で紫外線を照射し、硬化させることにより弾性率測定用粘着シートを得た。
(測定方法)
上記方法により得られた粘着シートから長さ20mm×幅3mmの試験片を切り出し、得られた試験片を用いて、アイティー計測制御社製動的粘弾性測定装置「DVA−225」の引っ張りモードを用いて、周波数1Hz、昇温速度3℃/分、歪0.1%で測定を行なった。
(測定方法)
上記貯蔵弾性率の測定により得られた複素弾性率の実数部(貯蔵弾性率)に対する虚数部(損失弾性率)の比(tanδ)を求め、このtanδの最大ピーク温度をガラス転移温度(℃)とした。
上記実施例1〜9、比較例1で得られた活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を、膜厚175μmとなるように易接着処理ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ125μm)にアプリケーターを用いて塗布し、卓上UV照射装置(岩崎電気社製、「コンベア式卓上照射装置」)にて80W/cm(高圧水銀ランプ)×18cmH×2.04m/min×3Pass(積算2,400mJ/cm2)の条件下で紫外線を照射し、硬化させることにより粘着力測定用粘着シートを得た。
(1)初期粘着力
得られた粘着シートを25mm×100mmに切断した後、これを、被着体としてのガラス板に、23℃、相対湿度50%の雰囲気下で2kgゴムローラーを用いて2往復させることにより圧着し、試験片を作製した。この試験片を、同雰囲気下で、30分放置した後、剥離速度0.3m/分により、180度剥離試験を行い、初期粘着力(N/25mm)を測定した。また、被着体への糊残りの有無を目視にて確認した。評価基準は下記の通りである。
(評価基準)
◎・・・粘着力が9N以上、かつ糊残りは確認されなかった
○・・・粘着力が5N以上、9N未満であるが、糊残りは確認されなかった
△・・・粘着力が5N未満であるが、糊残りは確認されなかった
×・・・基材界面剥離がおこった
上記初期粘着力測定で作製した試験片と同様の方法により試験片を作製し、この試験片を、80℃、ドライ雰囲気下で、100時間放置した。その後、23℃、相対湿度50%の雰囲気下で、剥離速度0.3m/分により、180度剥離試験を行い、耐熱粘着力(N/25mm)を測定した。また、被着体への糊残りの有無を目視にて確認した。評価基準は下記の通りである。 (評価基準)
○・・・糊残りは確認されなかった
△・・・僅かに糊残りが確認された
×・・・基材界面剥離がおこった
また、水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物(a3)として、水酸基含有ポリオキシアルキレンモノ(メタ)アクリレートを用いたウレタン(メタ)アクリレート系化合物を含有する実施例4〜9の活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物は、粘着剤として使用した際に、初期粘着力により優れることがわかる。
さらに、チオール化合物を含有してなる実施例7〜9の活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物は、粘着剤として使用した際に、耐熱性に非常に優れることがわかる。
一方、貯蔵弾性率、ガラス転移温度が共に所望の範囲を外れる比較例1の活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物を用いてなる粘着剤層は、高温環境下にさらされると剥離性に劣るものであることがわかる。
なお、本願は、2014年6月30日付で出願された日本国特許出願(特願2014−134175)に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。
Claims (6)
- ポリブタジエン系ポリオール(a1)、多価イソシアネート系化合物(a2)、水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物(a3)を反応させてなるウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A)、およびエチレン性不飽和モノマー(B)(但し、(A)を除く。)を含有してなる活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物であり、
前記ポリブタジエン系ポリオール(a1)が、ブタジエンが1,4結合して得られるポリブタジエン構造を15〜50モル%含有するポリブタジエン系ポリオールであることを特徴とする活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物。 - 前記組成物を活性エネルギー線照射により硬化して得られる粘着剤層の23℃における貯蔵弾性率が1.0×106以上、かつ、粘着剤層のガラス転移温度が−30℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物。
- ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(A)の重量平均分子量が5,000〜100,000であることを特徴とする請求項1または2に記載の活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物。
- 実質的に溶剤を含有しないことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性粘着剤組成物。
- 請求項1〜4いずれか1項に記載の活性エネルギー線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。
- 請求項5記載の粘着剤からなる粘着剤層を有することを特徴とする粘着シート。
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