JP7227691B2 - 粘着剤組成物、およびそれを用いてなる粘着剤、偏光板用粘着剤、ならびに画像表示装置 - Google Patents
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Description
また、湿熱環境下におけるヘイズについても考慮されていないものであった。
さらに本発明は、上記粘着剤組成物を用いてなる粘着剤および偏光板用粘着剤並びに画像表示装置も提供するものである。
なお、本発明において、(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、少なくとも1種の(メタ)アクリレート系モノマーを含む重合成分を重合して得られる樹脂である。
本発明で用いられるアクリル系樹脂(A)は、上記のように、水酸基含有モノマー(a1)を含有する共重合成分(a)を重合してなるものである。そして、アクリル系樹脂(A)は、通常、(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー(a2)を主成分とし、上記水酸基含有モノマー(a1)を含有する共重合成分を重合する重合体からなる。かかる主成分とは、その材料の特性に大きな影響を与える成分の意味であり、その成分の含有量が、通常、共重合成分(a)全体の40重量%以上であることをいう。
上記水酸基含有モノマー(a1)としては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(a1-1)、および、炭素数4以上のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリレート(a1-2)を含有するものであり、さらに必要に応じて、その他の水酸基含有モノマー(a1-3)を含有してもよい。
上記の(a1)成分中の(a1-1)成分は、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートであるが、この2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(a1-1)の含有割合としては、共重合成分(a)全体に対して2~10重量%であることが耐久性の点から好ましく、さらに3~9重量%、特に4~8重量%であることが好ましい。かかる含有割合が少なすぎると耐湿熱ヘイズ性が劣る傾向があり、多すぎると耐久性が低下する傾向がある。
上記の(a1)成分中の(a1-2)成分は、炭素数4以上のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリレートであるが、炭素数4以上であり、好ましくは4~10、特に好ましくは4~8、さらに好ましくは4~6のヒドロキシアルキル基を有するものである。また、ヒドロキシアルキル基のアルキルは、直鎖状であっても分枝鎖状であってもよいが、好ましくは直鎖であることが、得られる粘着剤の柔軟性・リワーク性の点から好ましい。
また、必要に応じて用いられる、上記その他の水酸基含有モノマー(a1-3)としては、例えば、カプロラクトン変性2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のカプロラクトン変性モノマー、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のオキシアルキレン変性モノマー;その他、2-アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチルフタル酸、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド等の1級水酸基含有モノマー;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、3-クロロ2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等の2級水酸基含有モノマー;2,2-ジメチル2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の3級水酸基含有モノマー等があげられる。
また、共重合成分(a)としては、主成分として(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー(a2)を含有することが粘着物性の点から好ましい。上記(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー(a2)におけるアルキル基の炭素数は、通常1~20であることが好ましく、さらに1~18、特に1~12、殊に1~6であることが粘着物性の点から好ましい。
かかる含有量が少なすぎても多すぎても、粘着物性のバランスを取りにくくなる傾向がある。
本発明では必要に応じて、その他官能基含有モノマー(a3)を用いてもよく、その他官能基含有モノマー(a3)としては、例えば、カルボキシル基含有モノマー、窒素原子含有モノマー(アミノ基含有モノマー、アミド基含有モノマー)、アセトアセチル基含有モノマー、イソシアネート基含有モノマー、グリシジル基含有モノマー等があげられる。
なかでも、架橋促進効果が高い点、エージング特性に優れる点、アクリル系樹脂の保存安定性が高い点等から、3級アミノ基含有モノマーが好ましく、特にはジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
また耐久性に優れる点、金属や金属酸化物との密着性に優れる点で、(メタ)アクリロイルモルホリン等の複素環式アミンモノマーが好ましい。
なかでも、樹脂溶液の安定性の点や、帯電防止剤の移行を抑制する点で、アルコキシアルキル(メタ)アクリルアミド系モノマー、アルキルアミドモノマーが好ましい。
かかる含有量が多すぎるとポットライフが低下する傾向がある。
なお、本発明においてはリワーク性の点からカルボキシル基含有モノマーは含まないほうが好ましい。
本発明では必要に応じて、その他の共重合性モノマー(a4)を用いてもよく、その他の共重合性モノマー(a4)としては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、オルトフェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート等の芳香環含有モノマー;シクロへキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシルオキシアルキル(メタ)アクリレート、t-ブチルシクロヘキシルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等の脂環含有モノマー;2-メトキシエチル(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-メトキシブチル(メタ)アクリレート、2-ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2-ブ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、エトキシジ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、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、オクトキシ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、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のエーテル鎖含有モノマー等があげられる。
また、屈折率の調整および複屈折の調整をしやすく、被着体への密着性に優れる点からは、その他の共重合性モノマー(a4)として、アルキル基の炭素数が1~6である(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマーとベンジル(メタ)アクリレートを併用することが好ましい。
かかる含有量が多すぎても耐光漏れ性が低下する傾向がある。
これらの溶媒の中でも、重合反応のしやすさや連鎖移動の効果や粘着剤塗工時の乾燥のしやすさ、安全上から、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、トルエン、メチルイソブチルケトンが好ましく、特に好ましくは、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトンである。
溶媒の配合量としては、通常、共重合成分(a)全体の0.1~5倍を配合する。
重合開始剤の含有量としては、通常、共重合成分(a)100重量部に対して0.01~10重量部、更には0.03~2重量部であることが好ましい。
かかる重量平均分子量が小さすぎると耐久性が低下する傾向があり、大きすぎると粘度が高いため製造時に希釈溶剤を大量に必要とし、乾燥性が低下し、粘着剤層中に残溶剤が多くなり、耐熱性が低下する傾向がある。
かかるガラス転移温度が高すぎるとタックが低下しやすくなる傾向があり、低すぎると耐熱性が低下する傾向がある。
ガラス転移温度は下記のFoxの式より算出されるものである。
Tga:モノマーAのホモポリマーのガラス転移温度(K) Wa:モノマーAの重量分率
Tgb:モノマーBのホモポリマーのガラス転移温度(K) Wb:モノマーBの重量分率
Tgn:モノマーNのホモポリマーのガラス転移温度(K) Wn:モノマーNの重量分率
(Wa+Wb+・・・+Wn=1)
本発明の粘着剤組成物は、上記アクリル系樹脂(A)に加え、架橋剤(B)を含有する。ここで上記架橋剤(B)とは、アクリル系樹脂(A)中の官能基と反応し、架橋構造を形成させるものであり、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、アジリジン系架橋剤、メラミン系架橋剤、アルデヒド系架橋剤、アミン系架橋剤、金属キレート系架橋剤等があげられる。なかでも、耐湿熱性の点から、イソシアネート系架橋剤を用いることが好ましい。
上記架橋剤(B)の中でも基材との粘着性を向上させる点やアクリル系樹脂との反応性の点で、イソシアネート系架橋剤が好ましい。なかでも、トリレンジイソシアネート系化合物がポットライフや、樹脂との相溶性、耐久性のバランスに優れる点から好ましく、なかでも特に、2,4-トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとのアダクト体が好ましい。
かかる架橋剤の含有量が少なすぎると、耐久性が低下しやすい傾向があり、多すぎると応力緩和性が低下して基板が反りやすくなったり、長時間のエージングが必要となったりする傾向がある。
シランカップリング剤(C)は、構造中に、反応性官能基とケイ素原子と結合したアルコキシ基をそれぞれ1つ以上含有する有機ケイ素化合物であり、本発明の粘着剤組成物に含有されていることが好ましい。
これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
かかる含有量が少なすぎると耐久性が低下する傾向があり、多すぎると離型シート(フィルム)の剥離性が低下したり、シランカップリング剤がブリードして耐久性が低下したりする傾向がある。
本発明の粘着剤組成物には、さらに帯電防止剤(D)を含有することが静電対策の点から好ましい。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
かかる帯電防止剤(D)の含有量が少なすぎると、帯電防止性能が得られず静電気による表示ムラが発生しやく、また帯電防止性能の経時安定性が低下する傾向があり、多すぎるとブリードアウトして、偏光板の偏光度が低下したり、耐久性が低下したりする傾向がある。
かかる含有量が多すぎるとアクリル系樹脂(A)との相溶性が低下し、耐久性が低下する傾向にある。
本発明の粘着剤組成物は、架橋剤で架橋させることにより粘着剤とすることができる。また、かかる粘着剤は偏光板用粘着剤として用いることができ、かかる粘着剤からなる粘着剤層を偏光板(光学積層体)上に積層形成することにより、粘着剤層付き偏光板を得ることができる。
一方、調液した粘着剤組成物溶液を、離型シート上に塗工、乾燥して粘着剤層を形成し、その粘着剤層面を、偏光板に貼り合わせることで、粘着剤層付き偏光板を得ることもできる。
かかる厚みが厚すぎると粘着剤の塗工が困難になる傾向があり、薄すぎると充分な粘着力が得られない傾向がある。
かかるゲル分率が好ましい範囲より高すぎると粘着力が低下する傾向があり、好ましい範囲より低すぎると凝集力が低下し、所望の粘着力が得られにくい傾向がある。
上記粘着力が高すぎると貼り直し等のリワーク性が低下する傾向があり、低すぎると初期の目的を達成する粘着力が得られない傾向がある。
かかるヘイズ値が高すぎると、ディスプレイ等の光学部品に使用した時に視認性が低下する傾向がある。なお、ヘイズ値の下限は通常0%である。
なお、粘度の測定に関しては、JIS K5400(1990)の4.5.3 回転粘度計法に準じて測定した。
〔アクリル系樹脂(A-1)の製造〕
還流冷却器、撹拌器、窒素ガスの吹き込み口および温度計を備えた4ツ口丸底フラスコに、2-ヒドロキシエチルアクリレート(a1-1)7.5部、4-ヒドロキシブチルアクリレート(a1-2)0.5部、n-ブチルアクリレート57部(a2)、メチルアクリレート(a2)20部、ベンジルアクリレート(a4)15部、酢酸エチル83.6部、アセトン16.4部、重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.05部を仕込み、反応開始から30分後に重合開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(ADVN)を0.1部含有する酢酸エチル溶液を滴下しながら還流温度で1時間反応させ、さらにその15分後に酢酸エチルを1時間滴下、さらに30分反応させた後、酢酸エチルにて希釈してアクリル系樹脂(A-1)溶液〔固形分23.1%、粘度6,100mPa・s/25℃、アクリル系樹脂(A-1)の重量平均分子量123万、分散度5.5、ガラス転移温度(計算Tg)-34.2℃〕を得た。
表1に記載の共重合成分を用いて、上記アクリル系樹脂(A-1)の製造方法に準じて行い、アクリル系樹脂溶液を得た。得られたアクリル系樹脂溶液は下記表1に記載の通りのものである。
架橋剤(B)として以下のものを用意した。
(B-1):トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンのアダクト体(東ソー社製、「コロネートL55E」)
シランカップリング剤(C-1)として、以下のものを用意した。
信越化学工業社製「X-24-9590」(重量平均分子量;13,700、含有官能基:エポキシ基、含有ケイ素原子結合アルコキシ基:メトキシ基、有機置換基当量:590g/mol)
帯電防止剤(D-1)として、以下のものを用意した。
メチルトリ-n-ブチルアンモニウムN,N-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド〔スリーエム社製「FC-4400」、融点27.5℃(メーカー公表値)〕
上記のようにして調製、準備した各配合成分を下記表2の通りに配合し、これを酢酸エチルにて固形分濃度を15%に調液し、粘着剤組成物溶液を得た。
上記粘着剤組成物溶液を重剥離38μmポリエステル系離型シート(三井化学東セロ社製、ルミラーSP03-38BU)に乾燥後の厚みが20μmとなるように塗工し、100℃で3分間乾燥した後、軽剥離38μmポリエステル系離型シート(三井化学東セロ社製、ルミラーSP01-38BU)に貼り合わせし、23℃×50%RH環境下で7日間養生し、粘着シートを得た。
なお、上記実施例1~5に示すような、(a1-1)成分および(a1-2)成分をともに有する本発明の粘着剤では、架橋速度が速く充分な架橋が完了するまでの養生時間が7日間であった。これに対し、比較例1のような(a1-2)成分を有しない系では、架橋速度が比較的遅く、養生時間が7日間では架橋が完了しないものであった。
上記得られた粘着シートを40×40mmに裁断した後、軽剥離38μmポリエステル系離型シートを剥がし、粘着剤層側を50×100mmのSUSメッシュシート(200メッシュ)に貼り合わせしてから、重剥離38μmポリエステル系離型シートを剥がしSUSメッシュシートの長手方向に対して中央部より折り返してサンプルを包み込んだ後、酢酸エチル250gの入った密封容器にて23℃×24時間浸漬した際の、酢酸エチル浸漬前後の粘着剤層の重量変化にてゲル分率(%)の測定を行なった。
上記粘着剤組成物溶液を軽剥離38μmポリエステル系離型シートに乾燥後の厚みが25μmとなるように塗工し、100℃で3分間乾燥したのち、保護フィルムとしてトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを両面に積層した偏光板の一方のTACフィルム表面に、離型シートと反対側の粘着剤層面を貼り合わせ、23℃×50%RH環境下で7日間養生し、粘着剤層付き偏光板を得た(層構成:離型シート/粘着剤層/TACフィルム/偏光板/TACフィルム)。
得られた粘着剤層付き偏光板を用いて、以下の評価を行った。
上記で得られた粘着剤層付き偏光板を25mm幅にカットし、離型シートを剥離して粘着剤層面を無アルカリガラス(コーニング社製、イーグルXG、厚み1.1mm)に押しつけ2kgローラーにて貼り合わせ、オートクレーブ処理(0.5MPa×50℃×20分間)を行ったのち、23℃×50%RH環境下で20日間静置し、その後、180°に引き剥がした時の粘着力を測定し、以下の基準にて評価した。
(評価基準)
○・・・1N/25mm以上、10N/25mm未満
×・・・1N/25mm未満もしくは10N/25mm以上
離型シートおよび粘着剤層付き偏光板の離型シートを剥離して、粘着剤層側を無アルカリガラス板(コーニング社製、イーグルXG)に押圧して、偏光板とガラス板とを貼り合わせした後、オートクレーブ処理(50℃、0.5MPa、20分)を行ない、その後、下記の耐久性試験を行い、発泡、剥がれ等の有無により、下記の通り評価した。なお、試験に使用した試験片のサイズは200mm×150mmである。また、発泡、剥がれ等の有無は目視とルーペ(東海産業社製、PEAK LUPE 15×)で観察した。
100℃×100時間の耐久性試験にて、下記の通り評価した。
(2)耐湿熱試験
60℃×90%RH×100時間の耐久性試験にて、下記の通り評価した。
(評価基準)
◎・・・剥がれ等の外観上の変化が全く無し。
○・・・端部にわずかな浮き等が見られるものの、実用上問題なし。
×・・・端部に顕著な浮きもしくは剥がれがあり、実用上問題あり。
上記離型シートおよび粘着剤層付き偏光板の離型シートを剥離して、無アルカリガラス板(コーニング社製、イーグルXG)に貼り合わせした後、オートクレーブ処理(50℃、0.5MPa、20分)を行ない、粘着剤層および偏光板付き無アルカリガラス板を得た。
得られたこの粘着剤層および偏光板付き無アルカリガラス板を60℃×90%RH×175時間の環境下で耐久性試験を行い、その後、23℃×50%RH環境下で1時間放置した後、ヘイズ値を測定し、耐久性試験後のヘイズ値を求めた。
上記粘着剤層付き無アルカリガラス板の拡散透過率および全光線透過率を、HAZE MATER NDH2000(日本電色工業社製)を用いて測定した。なお、本機はJISK7361-1に準拠している。
得られた拡散透過率と全光線透過率の値を下記式に代入して、ヘイズを算出し、下記の基準にて評価した。
〔式〕
ヘイズ(%)=(拡散透過率/全光線透過率)×100
(評価基準)
○・・・1.0%以下
×・・・1.0%より大きい
Claims (8)
- 水酸基含有モノマー(a1)、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(a2)を含有する共重合成分(a)を重合してなるアクリル系樹脂(A)、架橋剤(B)および帯電防止剤(D)を含有する粘着剤組成物であって、水酸基含有モノマー(a1)として2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(a1-1)および炭素数4以上のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリレート(a1-2)を含有し、水酸基含有モノマー(a1)の含有割合が共重合成分(a)全体に対して6~13重量%であり、上記(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(a2)の含有割合が共重合成分(a)全体に対して40重量%以上であり、上記共重合成分(a)全体に対する、その他の官能基含有モノマー(a3)の含有量が2重量%以下であり、かつ、上記共重合成分(a)がカルボキシル基含有モノマーを含まず、アクリル系樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)が-50℃以上であり、上記帯電防止剤(D)がアンモニウム系帯電防止剤を含有することを特徴とする粘着剤組成物。
- 2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(a1-1)の含有割合が、共重合成分(a)全体に対して2~10重量%であることを特徴とする請求項1記載の粘着剤組成物。
- 炭素数4以上のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリレート(a1-2)の含有割合が、共重合成分(a)全体に対して0.05~4重量%であることを特徴とする請求項1または2記載の粘着剤組成物。
- 共重合成分(a)全体に対する2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート(a1-1)の含有割合(重量基準)が、炭素数4以上のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリレート(a1-2)の含有割合(重量基準)よりも大きいことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の粘着剤組成物。
- シランカップリング剤(C)を含有することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の粘着剤組成物。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の粘着剤組成物が、架橋剤(B)により架橋されてなることを特徴とする粘着剤。
- 請求項6記載の粘着剤を用いてなることを特徴とする偏光板用粘着剤。
- 請求項7記載の偏光板用粘着剤で、偏光板と液晶セルを貼り合わせてなることを特徴とする画像表示装置。
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