JP7259327B2 - 活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物 - Google Patents
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Description
ところが、近年では加工の微細化や加工部材の薄膜化等の理由で被加工部材に対して適度な粘着力が求められる一方、表面保護の役目を終えた後には表面保護用の粘着フィルムを剥離する必要があり、剥離する際には軽い力で糊残りなく剥離できることが求められている。
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。
なお、本発明において、「フィルム」とは、特に「シート」、「テープ」と区別するものではなく、これらも含めた意味として記載するものである。
本発明で用いられるアクリル系樹脂(A)は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー(a1)、水酸基含有モノマー(a2)およびカルボキシル基含有モノマー(a3)を含有する重合成分を重合して得られるものである。
具体的には、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、iso-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、iso-オクチルアクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、iso-ステアリル(メタ)アクリレート等の脂肪族の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等の脂環族の(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。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。
上記(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー(a1)の中でも、共重合性、粘着物性、取り扱いやすさおよび原料入手しやすさの点で、メチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(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く用いられる。
上記水酸基含有モノマーの中でも、後述の架橋剤(D)との反応性に優れる点で、1級水酸基含有モノマーがより好ましく、特には2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが好ましい。
上記アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量は、通常10万~200万、好ましくは15万~150万、特に好ましくは20万~120万、殊に好ましくは、30万~100万である。重量平均分子量が小さすぎると、被加工部材の汚染性が増大する傾向があり、大きすぎると塗工性が低下したりコストの面で不利となる傾向がある。
なお、アクリル系樹脂(A)を構成するモノマーをホモポリマーとした際のガラス転移温度は、通常、示差走査熱量計(DSC)により測定されるものであり、JIS K 7121-1987や、JIS K 6240に準拠した方法で測定することができる。
本発明で用いられるウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)は、ウレタン結合および(メタ)アクリロイル基を有する化合物である。
なお、本発明においてウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物(b1)は単独でもしくは2種以上併せて用いることができる。
ポリブタジエン系ポリオールは、その構造中に含まれるエチレン性不飽和基の全部または一部が水素化された水添化ポリブタジエンポリオールであってもよい。
ポリイソプレン系ポリオールは、その構造中に含まれるエチレン性不飽和基の全部または一部が水素化された水添化ポリイソプレンポリオールであってもよい。
通常、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B1)を製造する場合には、上記水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物(b1)と多価イソシアネート系化合物(b2)とを、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B2)を製造する場合にはさらにポリオール系化合物(b3)を、反応器に一括または別々に仕込み公知の反応手段によりウレタン化反応させて製造することができる。また、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B2)を製造する場合には、ポリオール系化合物(b3)と多価イソシアネート系化合物(b2)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(b1)を反応させる方法が、ウレタン化反応の安定性や副生成物の低減等の点で有用である。
かかるエチレン性不飽和基数が多すぎると活性エネルギー線照射後の架橋密度が大きくなりすぎて、粘着剤層にクラックが発生しやすくなる傾向があり、少なすぎると充分な架橋密度が得られないため、活性エネルギー線照射後の剥離性が低下しやすくなる傾向がある。
また、本発明において、かかるウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)は、金属系化合物およびアミノ基含有化合物の少なくとも一方を、重量基準で通常1~1,000ppm、特には5~500ppm含む場合に、顕著な効果を有する。
上記活性エネルギー線重合開始剤(C)としては、光の作用によりラジカルを発生するものであればよく、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール、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、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-メチル-2-モルホリノ(4-チオメチルフェニル)プロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノンオリゴマー等のアセトフェノン類;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等のベンゾイン類;ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’-テトラ(tert-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-N,N-ジメチル-N-[2-(1-オキソ-2-プロペニルオキシ)エチル]ベンゼンメタナミニウムブロミド、(4-ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド等のベンゾフェノン類;2-イソプロピルチオキサントン、4-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、2,4-ジクロロチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2-(3-ジメチルアミノ-2-ヒドロキシ)-3,4-ジメチル-9H-チオキサントン-9-オンメソクロリド等のチオキサントン類;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、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフォンオキサイド類;等が挙げられる。中でも、アセトフェノン類が好ましく、特に好ましくは1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンである。なお、これら活性エネルギー線重合開始剤(C)は、単独で用いるか、または2種以上を併用することができる。
活性エネルギー線重合開始剤(C)の含有量が少なすぎると活性エネルギー線照射後の剥離性が低下しやすくなる傾向があり、多すぎると活性エネルギー線照射後に粘着剤層にクラックが発生しやすくなる傾向がある。
上記架橋剤(D)としては、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、オキサゾリン系架橋剤、メラミン系架橋剤、アルデヒド系架橋剤、アミン系架橋剤が挙げられる。これらの中でも、基材との接着性を向上させる点やアクリル系樹脂(A)との反応性の点から、イソシアネート系架橋剤を用いることが好ましい。
また、これらの架橋剤(D)は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも薬剤耐性や官能基との反応性の点で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、2,4-トリレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネートおよび2,6-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、2,4-トリレンジイソシアネートおよび2,6-トリレンジイソシアネートのイソシアヌレート体、テトラメチルキシ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。
本発明の活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、さらに例えば、少量の多官能モノマー、単官能モノマー、帯電防止剤、酸化防止剤、可塑剤、充填剤、顔料、希釈剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、粘着付与樹脂等の添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤は1種を単独でまたは2種以上を併せて用いることができる。特に酸化防止剤は、粘着剤層の安定性を保つのに有効である。酸化防止剤を配合する場合の含有量は、特に制限はないが、好ましくは0.01~5重量%である。なお、添加剤の他にも、活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物の構成成分の製造原料等に含まれる不純物等が少量含有されていてもよい。
本発明においては、上記アクリル系樹脂(A)、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)、活性エネルギー線重合開始剤(C)および架橋剤(D)を含有してなる活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物が、架橋剤(D)により架橋され粘着剤としての性能を発揮するのであるが、その後、活性エネルギー線照射することにより、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)が重合して粘着剤が硬化し、粘着力の低下が起こることで剥離性を発揮することとなる。
以下、上記粘着フィルムについて説明する。
〔アクリル系樹脂(A-1)〕
温度調節機、温度計、撹拌機、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた反応器内に、酢酸エチル29部を仕込み、撹拌しながら昇温し、内温が78℃で安定した段階でn-ブチルアクリレート(a1)77.3部、メチルメタクリレート(a1)17.5部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(a2)4部、アクリル酸(a3)0.2部、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.037部を混合溶解させた混合物を2時間にわたって滴下し、還流下で反応させた。次いで、反応開始から3時間後に酢酸エチル7部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート(a2)0.7部を投入し、反応開始から3.5時間後に酢酸エチル1.5部とAIBN0.025部を溶解させた液を添加した。さらに、反応開始から5時間後にトルエン20部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート(a2)0.3部を投入し、反応開始から5.5時間後にトルエン4部とAIBN0.05部を溶解させた液を添加した。反応開始から7.5時間後に酢酸エチル87.5部とトルエン101部を投入し反応を終了させ、アクリル系樹脂(A-1)溶液(重量平均分子量52万、ガラス転移温度-32℃、樹脂分40%、粘度9,100mPa・s(25℃))を得た。
上記アクリル系樹脂(A-1)において、(a1)成分としてn-ブチルアクリレート64.85部およびメチルメタクリレート30部、(a2)成分として2-ヒドロキシエチルメタクリレート5部、(a3)成分としてアクリル酸0.15部を用いたこと以外はアクリル系樹脂(A-1)と同様にしてアクリル系樹脂(A-2)溶液(重量平均分子量48万、ガラス転移温度-17℃、樹脂分40%、粘度12,400mPa・s(25℃))を得た。
上記アクリル系樹脂(A-1)において、(a1)成分としてn-ブチルアクリレート81.9部およびメチルメタクリレート10部、(a2)成分として2-ヒドロキシエチルメタクリレート0.1部、(a3)成分としてアクリル酸8部を用いたこと以外はアクリル系樹脂(A-1)と同様にしてアクリル系樹脂(A’-1)溶液(重量平均分子量39万、ガラス転移温度-35℃、樹脂分40%、粘度8,100mPa・s(25℃))を得た。
上記アクリル系樹脂(A-1)において、(a1)成分としてn-ブチルアクリレート62部およびメチルメタクリレート10部、(a2)成分として2-ヒドロキシエチルメタクリレート28部を用い、(a3)成分を用いなかったこと以外は、アクリル系樹脂(A-1)と同様にしてアクリル系樹脂(A’-2)溶液(重量平均分子量62万、ガラス転移温度-34℃、樹脂分40%、粘度6,600mPa・s(25℃))を得た。
<ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)の調製>
〔ウレタンアクリレート(B1-1)〕
温度調節機、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6.6部、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(水酸基価48mgKOH/g)93.4部、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール0.06部、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.02部を仕込み、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.3%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(B1-1)(重量平均分子量2,000)混合物を得た。このウレタンアクリレート(B1-1)の金属系化合物の含有量は200ppmであった。
・イルガキュア184(BASF社製)
・コロネートL-55E(イソシアネート系架橋剤、東ソー社製)
〔粘着剤組成物の調製〕
上記で得られたアクリル系樹脂(A-1)溶液100部(樹脂分40部)、ウレタンアクリレート(B1-1)20部、活性エネルギー線重合開始剤(C-1)1.4部、架橋剤(D-1)2部、希釈溶剤としてトルエン30部を混合し、活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物を得た。
得られた活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物を、基材シートとして、易接着ポリエチレンテレフタレートフイルム(膜厚50μm)(東レ社製、「ルミラーT60」)上に、アプリケーターで塗工した後、80℃で3分間乾燥し、離型フィルム(三井化学東セロ社製、「SP-PET 38 01-BU」)に貼付し、40℃にて3日間エージングすることにより、粘着フィルム(粘着剤層の厚み25μm)を得た。
得られた粘着フィルムを用いて下記の評価を行った。
上記で得られた粘着フィルムから25mm×100mmの大きさの試験片を作製し、離型フィルムを剥がしたうえで、ステンレス板(SUS304BA板)に23℃、相対湿度50%の雰囲気下にて質量2kgのゴムローラーを2往復させて加圧貼付し、同雰囲気下で30分放置した後、剥離速度300mm/minで180度剥離強度(N/25mm)を測定した。
上記で得られた粘着フィルムから25mm×100mmの試験片を作製し、離型フィルムを剥がしたうえで、ステンレス板(SUS304BA板)に23℃、相対湿度50%の雰囲気下にて質量2kgのゴムローラーを2往復させて加圧貼付し、同雰囲気下で30分放置した後、80Wの高圧水銀灯、1灯を用いて、18cmの高さから5.1m/minのコンベア速度で紫外線照射(積算照射量200mJ/cm2)を行った。さらに23℃、相対湿度50%の雰囲気下で30分放置した後、剥離速度300mm/minで180度剥離強度(N/25mm)を測定した。
表面を磨き上げた銅板に粘着フィルムを貼り付け、85℃、相対温度85%の雰囲気下に3日間放置した。試験後の銅板の変色を目視にて確認した。評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
○・・・銅板の変色が全くなし
×・・・銅板の変色あり、または腐食あり
アクリル系樹脂(A-1)溶液100部、ウレタンアクリレート(B1-1)20部、活性エネルギー線重合開始剤(C-1)1.4部、架橋剤(D-1)2部、希釈溶剤としてトルエン30部を混合し、粘着剤組成物を調製した。そして、この粘着剤組成物の調製直後から24時間後までの25℃における粘度を、E型粘度計を用いて経時的に測定した。評価基準は以下の通りである。
(評価基準)
○・・・[調製24時間後の粘度]/[調製直後の粘度]=3未満で24時間後の配合液が透明
△・・・[調製24時間後の粘度]/[調製直後の粘度]=3未満であるが24時間後の配合液が白濁する
×・・・[調製24時間後の粘度]/[調製直後の粘度]=3以上
アクリル系樹脂(A-1)溶液の代わりにアクリル系樹脂(A-2)溶液を配合した以外は実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物を得、実施例1と同様の評価を行った。
ウレタンアクリレート(B1-1)を12部とした以外は実施例2と同様にして活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物を得、実施例1と同様の評価を行った。
アクリル系樹脂(A-1)溶液の代わりにアクリル系樹脂(A’-1)溶液を配合した以外は実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物を得、実施例1と同様の評価を行った。
アクリル系樹脂(A-1)溶液の代わりにアクリル系樹脂(A’-2)溶液を配合した以外は実施例1と同様にして活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物を得、実施例1と同様の評価を行った。
また、アクリル系樹脂(A)の重合成分中にカルボキシル基含有モノマーを含まない比較例2の活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物は、調製後3時間で硬化してしまいポットライフが非常に短いものであった。
Claims (6)
- アクリル系樹脂(A)、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)、活性エネルギー線重合開始剤(C)および架橋剤(D)を含有してなる活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物であって、上記アクリル系樹脂(A)が、(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー(a1)、水酸基含有モノマー(a2)およびカルボキシル基含有モノマー(a3)を含む重合成分を重合してなるアクリル系樹脂であり、
上記水酸基含有モノマー(a2)の含有割合が重合成分の0.1~30重量%であり、上記カルボキシル基含有モノマー(a3)の含有割合が重合成分の0.01~0.15重量%であり、
上記ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)が、金属系化合物およびアミノ基含有化合物の少なくとも一方を、重量基準で1~1,000ppm含み、上記ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)の含有量が、アクリル系樹脂(A)100重量部に対して25~100重量部であることを特徴とする活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物。 - 上記ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)がエチレン性不飽和基を有し、上記エチレン性不飽和基の数が3~20個であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物。
- 上記ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)が、分子内にエチレン性不飽和基を3個以上含有する水酸基含有(メタ)アクリレート系化合物(b1)と多価イソシアネート系化合物(b2)との反応物であることを特徴とする請求項1または2記載の活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物。
- 上記ウレタン(メタ)アクリレート系化合物(B)の重量平均分子量が500~10,000であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物。
- 上記アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量が10万~200万であり、ガラス転移点温度が-80~50℃であ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活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物。
- 一時的に表面を保護するための保護用粘着フィルムの粘着剤に用いることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化性剥離型粘着剤組成物。
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