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特開2024-173776粘着剤組成物、粘着剤及び粘着シート
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024173776
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】粘着剤組成物、粘着剤及び粘着シート
(51)【国際特許分類】
   C09J 133/00 20060101AFI20241205BHJP
   C09J 11/06 20060101ALI20241205BHJP
   C09J 7/38 20180101ALI20241205BHJP
【FI】
C09J133/00
C09J11/06
C09J7/38
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024086358
(22)【出願日】2024-05-28
(31)【優先権主張番号】P 2023089826
(32)【優先日】2023-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079382
【弁理士】
【氏名又は名称】西藤 征彦
(74)【代理人】
【識別番号】100123928
【弁理士】
【氏名又は名称】井▲崎▼ 愛佳
(74)【代理人】
【識別番号】100136308
【弁理士】
【氏名又は名称】西藤 優子
(74)【代理人】
【識別番号】100207295
【弁理士】
【氏名又は名称】寺尾 茂泰
(72)【発明者】
【氏名】浅野 鉄也
(72)【発明者】
【氏名】野原 一樹
(72)【発明者】
【氏名】島中 遼太
【テーマコード(参考)】
4J004
4J040
【Fターム(参考)】
4J004AA10
4J004AB01
4J004AB07
4J004BA03
4J004DB03
4J004EA06
4J040DF001
4J040FA132
4J040FA282
4J040GA05
4J040GA22
4J040HD35
4J040JB08
4J040JB09
4J040KA13
4J040KA16
4J040KA17
4J040KA23
4J040KA26
4J040KA28
4J040KA29
4J040KA32
4J040KA35
4J040LA01
4J040LA02
4J040LA06
4J040MA05
4J040MA10
4J040NA17
(57)【要約】
【課題】多段硬化させるために用いることができる粘着剤組成物であって、一次硬化後の低架橋状態において優れた粘着物性が得られ、また、硬化時において可視光領域の活性エネルギー線で効率よく多段硬化することが可能であり、最終硬化した後においては、粘着層の高弾性化が可能であり、さらに優れた粘着物性、信頼性、及び形状安定性が得られる粘着剤組成物を提供する。
【解決手段】アクリル系樹脂(A)と光重合開始剤(B)を含有する粘着剤組成物であって、
前記アクリル系樹脂(A)の動的粘弾性から算出されるガラス転移温度が12~40℃であり、
前記アクリル系樹脂(A)が、炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)由来の構造単位を有し、
前記光重合開始剤(B)が、波長380~450nmの範囲内に30~5,000(L/mol・cm)のモル吸光係数を有する光重合開始剤(b1)を含有する、粘着剤組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アクリル系樹脂(A)と光重合開始剤(B)を含有する粘着剤組成物であって、
前記アクリル系樹脂(A)の動的粘弾性から算出されるガラス転移温度が12~40℃であり、
前記アクリル系樹脂(A)が、炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)由来の構造単位を有し、
前記光重合開始剤(B)が、波長380~450nmの範囲内に30~5,000(L/mol・cm)のモル吸光係数を有する光重合開始剤(b1)を含有する、粘着剤組成物。
【請求項2】
前記炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)由来の構造単位の含有量が、アクリル系樹脂(A)全体に対し20~70質量%である、請求項1記載の粘着剤組成物。
【請求項3】
前記アクリル系樹脂(A)が、炭素数1~4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a2)由来の構造単位を有する、請求項1記載の粘着剤組成物。
【請求項4】
前記アクリル系樹脂(A)が、アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)由来の構造単位を有する、請求項1記載の粘着剤組成物。
【請求項5】
前記アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)由来の構造単位の含有量がアクリル樹脂(A)全体に対し5~40質量%である、請求項1記載の粘着剤組成物。
【請求項6】
前記アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量が5万~60万である、請求項1記載の粘着剤組成物。
【請求項7】
架橋剤(C)をさらに含有する、請求項1記載の粘着剤組成物。
【請求項8】
請求項1~7のいずれか一項に記載の粘着剤組成物が架橋されてなる、粘着剤。
【請求項9】
架橋が活性エネルギー線の照射により行われる、請求項8記載の粘着剤。
【請求項10】
請求項8記載の粘着剤からなる粘着剤層を有する、粘着シート。
【請求項11】
請求項9記載の粘着剤からなる粘着剤層を有する、粘着シート。
【請求項12】
前記粘着剤層が、複数の段階で硬化する多段硬化性を示す、請求項10記載の粘着シート。
【請求項13】
前記粘着剤層が、複数の段階で硬化する多段硬化性を示す、請求項11記載の粘着シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、粘着剤組成物、粘着剤及び粘着シートに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、テレビやパソコン用モニター、ノートパソコンや携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等のモバイル機器において、ディスプレイと位置入力装置を組み合わせたタッチパネルが広く用いられている。なかでも、静電容量式タッチパネルが一般的に普及している。
タッチパネルは、通常、有機EL又は液晶からなるディスプレイ、透明電導膜基板(ITO基板)、保護フィルム(保護ガラス)等の部材から構成される。これらのタッチパネルの部材の貼り合せには透明粘着シートが用いられている。
【0003】
近年、有機ELディスプレイのように、形状の設計自由度が向上したために、曲面等の複雑な形状のディスプレイが開発されている。このような曲面などの複雑な形状のディスプレイから構成される積層体を貼り合わせる透明粘着シート用の粘着剤においては、最終硬化する前の低架橋状態(一次硬化)において貼り合わせられ、その後、最終硬化させられる。そのため、低架橋状態(一次硬化)の粘着層を最終硬化させるまでの間において、十分な粘着物性が要求される。
例えば、透明粘着シートを複雑な形状の部材に貼り合わせる場合においては、目的とする箇所以外への貼りつき等による貼り合わせ不良が発生しやすい。そのため、タック性が低い透明粘着シートの要求がある。同時に複雑な形状の部材同士を固定するためには、応力がかかった状態で部材から透明粘着シートの剥がれを抑制することが求められる。そのため、低架橋状態(一次硬化)においても定荷重保持力が高い透明粘着シートの要求もある。
【0004】
また近年の傾向として、モバイル端末の軽量化や省電力を目的に各部材の薄型化や省略が進められており、その結果として積層体全体としての機械的強度が低下する傾向がある。
さらに偏光板等の部材の薄膜化や省略の影響により、内部の有機EL素子などの部材は紫外線に曝されやすくなる。そこで、劣化抑制のために紫外線吸収剤を粘着剤層等の各部材に配合することが検討されている。
【0005】
また、透明粘着シート用の粘着剤には、最終硬化後に積層体全体の機械的強度を高めると同時に、粘着力等の粘着物性や偏光板やガラス等の様々な部材を貼合した際の耐久性においても優れた性能が求められる。
さらには粘着剤組成物を活性エネルギー線照射により硬化する際に、紫外光領域以外の光、例えば可視光領域の光により硬化する粘着剤組成物が求められている。
また、最終硬化後の優れた耐久性を得るためには、被着体に貼合するまでは低架橋度であることが求められ、また、最終硬化時に効率的に架橋度を上げることが求められる。
【0006】
そこで、低架橋状態(一次硬化)で被着体に貼合することで十分に被着体に密着することが可能である透明粘着シートが求められている。そして、この透明粘着シートは、低架橋状態(一次硬化)で被着体に貼合した状態で最終硬化することで粘着シートが高架橋度になり、耐久性が向上すると期待される。
【0007】
透明粘着シートは、一般的に熱架橋又は活性エネルギー線の照射により架橋して一次硬化させ、その後、活性エネルギー線の照射により架橋して最終硬化させる。かかる多段硬化性の粘着剤を用いた粘着シートとして、例えば特許文献1~3に記載の粘着シートが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特表2013-522393号公報
【特許文献2】特開2022-063964号公報
【特許文献3】国際公開第2021/181767号
【0009】
また、積層体の機械的強度向上のためには、粘着剤層の高弾性化が有効であると考えられるが、高弾性化のために架橋成分を多量導入し、架橋密度を上げてしまうと粘着力が維持できないため、粘着剤に用いられるアクリル系樹脂自体の弾性率が高いことが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら特許文献1~3のいずれにおいても、一次硬化時の低架橋状態における粘着物性について考慮されていない。そのため、特許文献1~3に開示の粘着シートは、一次硬化時の低架橋状態における粘着物性が不十分であり、改良の余地がある。また、最終硬化後に構成全体の強度を高めるため、粘着剤層の高弾性化が求められており、同時に粘着物性、信頼性にも優れること、さらに最終硬化時の優れた可視光硬化性が求められている。
【0011】
そこで、本発明は、多段硬化させるために用いることができる粘着剤組成物であって、一次硬化後の低架橋状態において優れた粘着物性が得られ、また、硬化時において可視光領域の活性エネルギー線で効率よく多段硬化することが可能であり、最終硬化した後においては、粘着層の高弾性化が可能であり、さらに優れた粘着物性、信頼性、及び形状安定性が得られる粘着剤組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、前記粘着剤組成物が架橋されてなる粘着剤、及び前記粘着剤からなる粘着剤層を有する粘着シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
前記の課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、特定の構造単位を有するアクリル系樹脂と特定の光重合開始剤を含有する粘着剤組成物を用いることで、一次硬化後の低架橋状態においてもタック性が低く、定荷重保持力が高いといった優れた粘着物性を実現でき、硬化時において可視光領域の活性エネルギー線で効率よく硬化することができ、さらに最終硬化後には、粘着物性、信頼性及び形状安定性に優れる粘着剤組成物が得られることを見出した。そして、かかる粘着剤組成物が架橋されてなる粘着剤からなる粘着剤層を有する粘着シートを用いて貼り合わせた積層体は機械的強度に優れることを見出した。
【0013】
すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
[1] アクリル系樹脂(A)と光重合開始剤(B)を含有する粘着剤組成物であって、
前記アクリル系樹脂(A)の動的粘弾性から算出されるガラス転移温度が12~40℃であり、
前記アクリル系樹脂(A)が、炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)由来の構造単位を有し、
前記光重合開始剤(B)が、波長380~450nmの範囲内に30~5,000(L/mol・cm)のモル吸光係数を有する光重合開始剤(b1)を含有する、粘着剤組成物。
[2] 前記炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)由来の構造単位の含有量が、アクリル系樹脂(A)全体に対し20~70質量%である、[1]に記載の粘着剤組成物。
[3] 前記アクリル系樹脂(A)が、炭素数1~4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a2)由来の構造単位を有する、[1]又は[2]に記載の粘着剤組成物。
[4] 前記アクリル系樹脂(A)が、アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)由来の構造単位を有する、[1]~[3]のいずれかに記載の粘着剤組成物。
[5] 前記アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)由来の構造単位の含有量がアクリル樹脂(A)全体に対し5~40質量%である、[1]~[4]のいずれかに記載の粘着剤組成物。
[6] 前記アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量が5万~60万である、[1]~[5]のいずれかに記載の粘着剤組成物。
[7] 架橋剤(C)をさらに含有する、[1]~[6]のいずれかに記載の粘着剤組成物。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載の粘着剤組成物が架橋されてなる、粘着剤。
[9] 架橋が活性エネルギー線の照射により行われる、[8]に記載の粘着剤。
[10] [8]に記載の粘着剤からなる粘着剤層を有する、粘着シート。
[11] [9]に記載の粘着剤からなる粘着剤層を有する、粘着シート。
[12] 前記粘着剤層が、複数の段階で硬化する多段硬化性を示す、[10]に記載の粘着シート。
[13] 前記粘着剤層が、複数の段階で硬化する多段硬化性を示す、[11]に記載の粘着シート。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、多段硬化させるために用いることができる粘着剤組成物であって、一次硬化後の低架橋状態において優れた粘着物性が得られ、硬化時において可視光領域の活性エネルギー線で効率よく硬化することができ、さらに最終硬化後においても粘着物性、信頼性及び形状安定性に優れる粘着剤組成物とすることができる。また、前記粘着剤組成物が架橋されてなる粘着剤からなる粘着剤層を有する粘着シートを用いて貼り合わせた積層体は、機械的強度に優れる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を詳細に説明するが、これらは望ましい実施態様の一例を示すものである。
また、本明細書における下記の用語の意味を以下に示す。
「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/又はメタクリルを意味する。
「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイル及び/又はメタクリロイルを意味する。
「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。
「アクリル系樹脂」とは、(メタ)アクリル系モノマーを少なくとも1種含有するモノマー成分を重合して得られる樹脂であり、(メタ)アクリル系モノマーを少なくとも1種含有するモノマー成分は、重合成分全体に対して主成分となることが好ましい。ここで主成分とは、重合成分全体に対して通常50重量%以上であり、好ましくは60重量%以上、特に好ましくは70重量%以上である。
「シート」とは、シート、フィルム、テープを概念的に包含する用語である。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
本明細書において「x及び/又はy(x,yは任意の構成)」とは、x及びyの少なくとも一方を意味するものであって、xのみ、yのみ、x及びy、の3通りを意味するものである。
本明細書において段階的に記載されている数値範囲については、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値を、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値と任意に組み合わせることができる。また、本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えることもできる。
【0016】
<<粘着剤組成物>>
本発明の一実施形態に係る粘着剤組成物(以下、「本粘着剤組成物」と称する)は、アクリル系樹脂(A)と光重合開始剤(B)とを含有する。
また、本粘着剤組成物は、アクリル系樹脂(A)、光重合開始剤(B)に加えて、架橋剤(C)、シランカップリング剤(D)、その他の任意成分を必要に応じてさらに含有してもよい。
以下、各成分について順に説明する。
【0017】
<アクリル系樹脂(A)>
前記アクリル系樹脂(A)は、炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)由来の構造単位、好ましくは、炭素数1~4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a2)由来の構造単位、アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)由来の構造単位、必要に応じて、及びその他の重合性モノマー(a4)由来の構造単位を有する。
また、前記アクリル系樹脂(A)は、炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)、好ましくは、炭素数1~4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a2)、アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)、必要に応じて、その他の重合性モノマー(a4)〔以下、これらをまとめて「共重合成分」と称する場合がある〕を共重合することによって得られる。
前記共重合成分とは、重合性二重結合を有するモノマー成分の総称であり、共重合成分には、重合開始剤、重合溶媒を含めないものとする。
以下に順番に各共重合成分を説明する。
【0018】
〔炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)〕
本発明で用いられる炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)〔以下、「アルキル(メタ)アクリレート(a1)」と称する場合がある〕としては、例えば、炭素数5以上の直鎖アルキル基を含有するアルキル(メタ)アクリレート(a1-1)〔以下、「直鎖アルキル(メタ)アクリレート(a1-1)」と称する場合がある〕、炭素数5以上のアルキル基を有する分岐鎖アルキル(メタ)アクリレート(a1-2)〔以下、「分岐鎖アルキル(メタ)アクリレート(a1-2)」と称する場合がある〕が挙げられる。
また前記アルキル(メタ)アクリレート(a1)のアルキル基の炭素数は、好ましくは8以上である。上限としては、24以下、好ましくは18以下である。
【0019】
前記直鎖アルキル基を含有するアルキル(メタ)アクリレート(a1-1)としては、例えば、n-ペンチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-ヘプチル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、n-トリデシル(メタ)アクリレート、n-ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
また、前記分岐鎖アルキル(メタ)アクリレート(a1-2)としては、例えば、イソアミル(メタ)アクリレート、1-メチルヘプチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート(Tg=-70℃)、2-エチルヘキシルメタクリレート(Tg=-10℃)イソノニルアクリレート(Tg=-58℃)、イソノニルメタクリレート、イソデシルアクリレート(Tg=-62℃)、イソデシルメタクリレート(Tg=-41℃)、イソトリデシル(メタ)アクリレート、イソミリスチル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これらは1種または2種以上併せて用いることができる。 なかでも、アルキル(メタ)アクリレート(a1)としては、分岐鎖アルキル(メタ)アクリレート(a1-2)が、活性エネルギー線により効率よく硬化可能な点で好ましい。
また、硬化時における活性エネルギー線硬化性が優れる点から、分岐鎖アルキル(メタ)アクリレート(a1-2)のなかでも、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレートが好ましい。
【0020】
前記アルキル(メタ)アクリレート(a1)は、ホモポリマーを形成した際のガラス転移温度(Tg)が-80~0℃であることが好ましく、特に好ましくは-75~-20℃である。ガラス転移温度(Tg)が、前記範囲のアルキル(メタ)アクリレート(a1)を使用することで粘着剤とした際に活性エネルギー線硬化性や硬化後の粘着物性を向上させることができる傾向がある。
【0021】
〔炭素数1~4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a2)〕
前記炭素数1~4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a2)〔以下、「アルキル(メタ)アクリレート(a2)」と称する場合がある〕としては、例えば、メチルアクリレート(Tg=8℃)、メチルメタクリレート(Tg=105℃)、エチルアクリレート(Tg=-22℃)、エチルメタクリレート(Tg=65℃)、n-ブチルアクリレート(Tg=-55℃)、n-ブチルメタクリレート(Tg=20℃)、イソブチルアクリレート(Tg=-26℃)、イソブチルメタクリレート(Tg=48℃)、t-ブチルアクリレート(Tg=14℃)、t-ブチルメタクリレート(Tg=107℃)等が挙げられる。これらは1種または2種以上併せて用いることができる。
なかでも、前記アルキル(メタ)アクリレート(a2)は、炭素数1~2のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクレリートが好ましい。かかるアルキル基の炭素数が前記範囲のアルキル(メタ)アクリレート(a2)を使用することでアクリル系樹脂(A)の極性を上げることができ、粘着剤とした際にガラス等の高極性被着体への粘着力が向上する傾向がある。
【0022】
また、前記アルキル(メタ)アクリレート(a2)は、ホモポリマーを形成した際のガラス転移温度(Tg)が-30~150℃であることが好ましく、さらに好ましくは0~120℃、特に好ましくは5~105℃である。ガラス転移温度(Tg)が、前記範囲のアルキル(メタ)アクリレート(a2)を使用することでアクリル系樹脂(A)の弾性率を向上させることができ、粘着剤とした際、一次硬化時のタック性を低くすることや最終硬化後の形状安定性を向上させることができる傾向がある。
【0023】
〔アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)〕
前記アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等の1級及び2級アミド基含有モノマー、N,N’-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-メチル-N’-エチル(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジブチル(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジヘキシル(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジオクチル(メタ)アクリルアミド等のN,N’-二置換(メタ)アクリルアミドやアクリロイルモルフォリン、メタクリロイルモルフォリン等を挙げることができる。
なかでも、粘着剤とした際、一次硬化時のタック性に優れる点、硬化時における活性エネルギー線硬化性が優れる点、さらには硬化後の形状安定性に優れる点でN,N’-二置換(メタ)アクリルアミドが好ましく、より好ましくはN,N’-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-メチル-N’-エチル(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジエチル(メタ)アクリルアミド、さらに好ましくはN,N’-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N’-ジエチル(メタ)アクリルアミド、特に好ましくはN,N’-ジメチル(メタ)アクリルアミドである。
【0024】
〔その他の重合性モノマー(a4)〕
前記その他の重合性モノマー(a4)としては、例えば、エチレン性不飽和基を1つ有するエチレン性不飽和モノマー、エチレン性不飽和基を2つ以上有するエチレン性不飽和モノマー等が挙げられる。
【0025】
前記エチレン性不飽和基を1つ有するエチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、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、5-ヒドロキシペンチル(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、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、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、2,2-ジメチル2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有モノマー;フェニル(メタ)アクリレート、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、フェニルジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノ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-(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、ノニルフェノールエチレンオキサイド付加物(メタ)アクリレート等の芳香環含有モノマー;シクロヘキシルオキシアルキル(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;(メタ)アクリル酸、β-カルボキシエチルアクリレート等のアクリル酸ダイマー、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、グルタコン酸、イタコン酸、N-グリコール酸、ケイ皮酸等のカルボキシ基含有モノマー;4-(メタ)アクリロイルオキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン含有モノマー;その他、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、α-メチルスチレン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アルキルビニルエーテル、ビニルトルエン、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、イタコン酸ジアルキルエステル、フマル酸ジアルキルエステル、アクリルクロライド、メチルビニルケトン、N-アクリルアミドメチルトリメチルアンモニウムクロライド、アリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルアリルビニルケトン等が挙げられる。
また、前記エチレン性不飽和基を2つ以上有するエチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
これらのその他の重合性モノマー(a4)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0026】
〔アクリル系樹脂(A)の組成〕
アクリル系樹脂(A)における炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)由来の構造単位の含有量は、アクリル系樹脂(A)全体(100質量%)に対し、20~70質量%であることが好ましく、より好ましくは25~65質量%、特に好ましくは30~55質量%である。かかるアルキル(メタ)アクリレート(a1)由来の構造単位の含有量が少なすぎると、活性エネルギー線硬化性が低下する傾向があり、含有量が多すぎると、粘着剤とした際に一次硬化時のタック性等の粘着物性や硬化後の形状安定性が低下する傾向がある。
【0027】
また、アクリル系樹脂(A)が、分岐鎖アルキル(メタ)アクリレート(a1-2)由来の構造単位を含有する場合、その含有量は、アルキル(メタ)アクリレート(a1)由来の構造単位中、通常50質量%以上であり、好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上である。かかる含有量を前記範囲とすることで、粘着剤とした際に活性エネルギー線硬化性や最終硬化後の粘着物性が優れる傾向がある。
【0028】
アクリル系樹脂(A)が、炭素数1~4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a2)由来の構造単位を有する場合、その含有量は、アクリル系樹脂(A)全体(100質量%)に対し、通常15~70質量%であり、好ましくは20~60質量%、さらに好ましくは25~55質量%、特に好ましくは30~50質量%である。かかる含有量が少なすぎると、粘着剤とした際に一次硬化時のタック性等の粘着物性が低下する傾向があり、含有量が多すぎると、活性エネルギー線硬化性が低下する傾向がある。
【0029】
アクリル系樹脂(A)が、アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)由来の構造単位を有する場合、その含有量は、アクリル系樹脂(A)全体(100質量%)に対し、5~40質量%であることが好ましく、より好ましくは10~35質量%、特に好ましくは15~30質量%である。かかる含有量が少なすぎると、粘着剤とした際に活性エネルギー線硬化性や一次硬化時のタック性等の粘着物性や硬化後の形状安定性が低下する傾向があり、含有量が多すぎると、密着性の低下に伴っての粘着力が低下する傾向がある。
【0030】
アクリル系樹脂(A)が、その他の重合性モノマー(a4)由来の構造単位を有する場合、その他の重合性モノマー(a4)由来の構造単位の含有量は、アクリル系樹脂(A)全体(100質量%)に対し、通常20質量%以下であり、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。その他の重合性モノマー(a4)の含有量が多すぎると粘着物性のバランスが低下する傾向がある。
【0031】
アクリル系樹脂(A)におけるのアルキル(メタ)アクリレート(a2)由来の構造単位の含有量と、アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)由来の構造単位の含有量との質量比〔(a2):(a3)〕は、通常80:20~30:70であり、好ましくは75:25~35:65、特に好ましくは65:35~45:55である。含有量の質量比を前記範囲とすることで、粘着剤とした際に活性エネルギー線硬化性と最終硬化後の形状安定性に優れる傾向がある。
【0032】
〔アクリル系樹脂(A)の物性〕
アクリル系樹脂(A)の動的粘弾性に基づくガラス転移温度(Tg)、すなわち動的粘弾性の損失正接が最大となる温度は、12~40℃であり、好ましくは14~35℃、より好ましくは16~30℃、特に好ましくは18~27℃である。
アクリル系樹脂(A)のガラス転移温度が高すぎると、粘着剤とした際に密着性の低下に伴って粘着力が低下する傾向がある。また、アクリル系樹脂(A)のガラス転移温度が低すぎると、粘着剤とした際に一次硬化時の低架橋状態においてタック性等の粘着物性や硬化後の形状安定性が低下する傾向がある。
【0033】
前記動的粘弾性に基づくガラス転移温度(Tg)は、下記の測定法により求められる。
アクリル系樹脂(A)を適当な有機溶媒を添加することにより、アクリル系樹脂(A)と有機溶媒のみを含有するアクリル系樹脂溶液を作製する。このアクリル系樹脂溶液を、離型シート上に乾燥後の厚みが50μmになるように塗工する。その後、90~105℃、5~10分間加熱処理等により乾燥させることで、有機溶媒を除去した後、これを離型シートに貼付し、アクリル系樹脂(A)を99質量%以上含有するアクリル系樹脂シートを作製する。その後、このアクリル系樹脂シートを複数枚積層して、厚み約800μmのアクリル系樹脂シートを作製する。
作製したアクリル系樹脂シートの動的粘弾性を以下の条件にて測定し、損失正接(損失弾性率G”/貯蔵弾性率G'=tanδ)が最大となった温度を読み取り、動的粘弾性に基づくアクリル系樹脂(A)のガラス転移温度とする。
【0034】
(動的粘弾性の測定条件)
測定機器:動的粘弾性測定装置(商品名:DVA-225、アイティー計測制御社製) 変形モード:せん断
歪み:0.1%
測定温度:-80~60℃
測定周波数:1Hz
【0035】
これに対し、計算ガラス転移温度(計算Tg)とは、下記のFoxの式より算出されるものである。本発明における「アクリル系樹脂(A)の動的粘弾性に基づくガラス転移温度(Tg)」は計算Tgとは異なる。
【0036】
【数1】
【0037】
Tg:共重合体のガラス転移温度(K)
Tga:モノマーAのホモポリマーのガラス転移温度(K)
Wa:共重合体中のモノマーA由来の構造単位の質量分率
Tgb:モノマーBのホモポリマーのガラス転移温度(K)
Wb:共重合体中のモノマーB由来の構造単位の質量分率
Tgn:モノマーNのホモポリマーのガラス転移温度(K)
Wn:共重合体中のモノマーN由来の構造単位の質量分率
(Wa+Wb+・・・+Wn=1)
【0038】
アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は5万~60万が好ましく、より好ましくは10万~50万、特に好ましくは15万~40万である。アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量が大きすぎると粘度が高くなりすぎて、塗工性やハンドリングが低下する傾向がある。また、アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量が小さすぎると凝集力が低下し、粘着物性が低下したり、最終硬化後の耐久性が低下する傾向がある。
前記アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量は、製造完了時の重量平均分子量である。重量平均分子量は、製造後に加熱等がされていないアクリル系樹脂(A)について測定される。
【0039】
アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量は、標準ポリスチレン分子量換算による重量平均分子量であり、高速液体クロマトグラフ(日本Waters社製、「Waters2695(本体)」と「Waters2414(検出器)」)に、カラム:Shodex GPC KF-806L(排除限界分子量:2×107、分離範囲:100~2×107、理論段数:10000段/本、充填剤材質:スチレン-ジビニルベンゼン共重合体、充填剤粒径:10μm)の3本を直列にして用いることにより測定される。
また、アクリル系樹脂(A)の数平均分子量も同様の方法を用いて測定することができる。また、分散度は、重量平均分子量と数平均分子量より求められる。
【0040】
アクリル系樹脂(A)の分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、15以下が好ましく、より好ましくは10以下、さらに好ましくは7以下、特に好ましくは5以下である。アクリル系樹脂(A)の分散度が高すぎると粘着剤層の耐久性能が低下し、発泡等が発生しやすくなる傾向がある。アクリル系樹脂(A)の分散度が低すぎると取り扱い性が低下する傾向がある。分散度の下限は、製造の限界の点から、通常1.1である。
【0041】
〔アクリル系樹脂(A)の製造方法〕
アクリル系樹脂(A)は、上述した炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)、好ましくは、炭素数1~4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a2)、アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)、必要に応じて、エチレン性不飽和モノマー(a4)を重合させることで製造できる。
【0042】
アクリル系樹脂(A)の重合方法としては、例えば、溶液重合、懸濁重合、塊状重合、乳化重合等の従来公知の重合方法が挙げられる。反応の安全性及び安定性、任意のモノマー組成でアクリル系樹脂(A)を製造できる点で溶液重合が好ましい。
以下、アクリル系樹脂(A)の好ましい製造方法の一例を示す。
【0043】
まず、有機溶媒中に、共重合成分、重合開始剤を混合又は滴下し、溶液重合を行う。
重合反応に用いられる有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;n-ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等の脂肪族アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル等の脂肪族エーテル類;塩化メチレン、塩化エチレン等の脂肪族ハロゲン化炭化水素類;テトラヒドロフラン等の環状エーテル類等が挙げられる。
これらの有機溶媒のなかでも、エステル類、ケトン類が好ましく、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトンが特に好ましい。
有機溶媒は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0044】
重合反応に用いられる重合開始剤としては、通常のラジカル重合開始剤であるアゾ系重合開始剤や過酸化物系重合開始剤等を用いることができる。
アゾ系重合開始剤としては、例えば、2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル、(1-フェニルエチル)アゾジフェニルメタン、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(2-シクロプロピルプロピオニトリル)、2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。
過酸化物系重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、tert-ブチルペルオキシピバレート、tert-ヘキシルペルオキシピバレート、tert-ヘキシルペルオキシネオデカノエート、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、ジイソブチリルパーオキサイド等が挙げられる。
なかでもアゾ系重合開始剤が好ましく、より好ましくは2,2'-アゾビスイソブチロニトリル、2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)である。
重合開始剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0045】
重合開始剤の使用量は共重合成分100質量部に対して、通常0.001~10質量部であり、好ましくは0.1~8質量部、より好ましくは0.5~6質量部、特に好ましくは1~4質量部、さらに好ましくは1.5~3質量部、最も好ましくは2~2.5質量部である。重合開始剤の使用量が少なすぎると、アクリル系樹脂(A)の重合率が低下し、残存モノマーが増加する傾向がある。また、アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量が高くなる傾向がある。重合開始剤の使用量が多すぎると、アクリル系樹脂(A)がゲル化する傾向がある。
【0046】
溶液重合の重合条件については特に限定されず、従来公知の重合条件にしたがって重合することができる。例えば、有機溶媒中に、共重合成分、重合開始剤を混合又は滴下して重合することができる。
【0047】
重合反応における重合温度は、通常40~120℃であるが、本発明においては、安定的に反応できる点から50~90℃が好ましい。重合温度が高すぎるとアクリル系樹脂(A)がゲル化しやすくなる傾向があり、低すぎると重合開始剤の活性が低下するため、重合率が低下し、残存モノマーが増加する傾向がある。
重合反応における重合時間は特に制限はないが、最後の重合開始剤の添加から0.5時間以上、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上、特に好ましくは5時間以上である。
重合反応は、除熱しやすい点で溶媒を還流しながら行うことが好ましい。
【0048】
<光重合開始剤(B)>
本粘着剤組成物は、アクリル系樹脂(A)のほかに光重合開始剤(B)を含有する。
光重合開始剤(B)は、波長380~450nmの範囲内に30~5,000(L/mol・cm)のモル吸光係数を有する光重合開始剤(b1)〔以下、「光重合開始剤(b1)」と称する〕を含有する。
光重合開始剤(b1)としては、波長380~450nmの範囲内に30~5,000(L/mol・cm)のモル吸光係数を有する分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)〔以下、「分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)」と称する〕、波長380~450nmの範囲内に30~5,000(L/mol・cm)のモル吸光係数を有する分子間水素引抜型光重合開始剤(b1-2)〔以下、「分子間水素引抜型光重合開始剤(b1-2)」と称する〕及び、波長380~450nmの範囲内に30~5,000(L/mol・cm)のモル吸光係数を有する分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)〔以下、「分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)」と称する〕が挙げられ、分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)が好ましい。光重合開始剤(B)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0049】
〔分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)〕
分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)は、波長380~450nmの活性エネルギー線により、光重合開始剤自身の水素を引き抜くことでラジカルを発生させることが可能な構造、具体的にはフェニルグリオキシレート構造等を有するものである。
【0050】
前記分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)としては、例えば、[4-(4-メトキシオキサリル-フェニルスルファニル)-フェニル]-オキソ酢酸メチルエステル、[4-(4-エトキシオキサリル-フェニルスルファニル)-フェニル]-オキソ酢酸メチルエステル、[4-(4-ブトキシオキサリル-フェニルスルファニル)-フェニル]-オキソ酢酸メチルエステル等が挙げられ、なかでも[4-(4-メトキシオキサリル-フェニルスルファニル)-フェニル]-オキソ酢酸メチルエステルが好ましい。
前記分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0051】
〔分子間水素引抜型光重合開始剤(b1-2)〕
分子間水素引抜型光重合開始剤(b1-2)は、波長380~450nmの活性エネルギー線により、光重合開始剤自身以外から水素を引き抜くことでラジカルを発生させることが可能な構造、具体的にはベンゾフェノン構造、チオキサントン構造等を有するものである。
【0052】
前記分子間水素引抜型光重合開始剤(b1-2)としては、例えば、2,4-ジエチルチオキサンソン、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサンソン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン等が挙げられる。
前記分子間水素引抜型光重合開始剤(b1-2)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0053】
〔分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)〕
分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)は、波長380~450nmの活性エネルギー線により、光重合開始剤自身が開裂することによりラジカルを発生させることが可能な構造、具体的にはアシルフォスフォンオキサイド構造、α-アミノアセトフェノン構造等を有するものである。
【0054】
前記分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)としては、例えば、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(2,4,6-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、2,4,6-トリメチルベンゾイル-エトキシフェニルホスフィンオキサイド、2-(N,N-ジメチルアミノ)-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルホリノフェニル)ブタン-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)-1-ブタノン等が挙げられる。
前記分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0055】
前記光重合開始剤(B)は、発明の効果を損なわない範囲内であれば、波長380~450nmの範囲内に30~5,000(L/mol・cm)のモル吸光係数を有する光重合開始剤(b1)以外の他の光重合開始剤(b2)をさらに含有してもよい。
【0056】
〔他の光重合開始剤(b2)〕
他の光重合開始剤(b2)としては、例えば、オキシ-フェニル-酢酸2-[2-オキソ-2-フェニル-アセトキシ-エトキシ]-エチルエステル、フェニルグリオキシル酸メチル、ベンゾフェノン、4-メチル-ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、3,3'-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、4-(メタ)アクリロイルオキシベンゾフェノン、4-[2-((メタ)アクリロイルオキシ)エトキシ]ベンゾフェノン、4-(メタ)アクリロイルオキシ-4'-メトキシベンゾフェノン、カルボキシメトキシメトキシベンゾフェノン-ポリエチレングリコール250ジエステル、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、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が挙げられる。他の光重合開始剤(b2)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0057】
光重合開始剤(B)の助剤として、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4,4'-ジメチルアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、4,4'-ジエチルアミノベンゾフェノン、2-ジメチルアミノエチル安息香酸、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸(n-ブトキシ)エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4-ジメチルアミノ安息香酸2-エチルヘキシル等を併用することも可能である。
光重合開始剤(B)の助剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0058】
<架橋剤(C)>
本粘着剤組成物は、アクリル系樹脂(A)及び光重合開始剤(B)に加えて、架橋剤(C)をさらに含有することが好ましい。
架橋剤(C)としては、活性エネルギー線架橋剤(c1)、熱架橋剤(c2)が挙げられる。架橋剤(C)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0059】
架橋剤(C)として活性エネルギー線架橋剤(c1)のみを含有する場合は、活性エネルギー線量を制御することのみで多段硬化が可能となる。また架橋剤(C)として活性エネルギー線架橋剤(c1)と熱架橋剤(c2)とを含有する場合は、熱硬化と活性エネルギー線硬化を併用することでも多段硬化が可能となる。
このように架橋反応を制御することで、粘着剤層全体の凝集力を調整し、一次硬化後や最終硬化後において安定した粘着物性を得ることができる。
【0060】
〔活性エネルギー線架橋剤(c1)〕
活性エネルギー線架橋剤(c1)としては、1分子内に2つ以上のエチレン性不飽和基を含有する多官能性架橋剤が挙げられる。
例えば、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(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)ブチ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ジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)ペンタメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)ヘキサメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、EO変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、多官能ウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なかでも、硬化後の粘着物性と形状安定性のバランスの点で、2~6個のエチレン性不飽和基を含有する(メタ)アクリレートが好ましく、更には2~4個のエチレン性不飽和基を含有する(メタ)アクリレートが好ましい。特には、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが好ましい。
活性エネルギー線架橋剤(c1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0061】
〔熱架橋剤(c2)〕
熱架橋剤(c2)は、主としてアクリル系樹脂(A)の構成モノマーである官能基含有モノマー由来の官能基と反応することで、優れた粘着力を発揮できる。
熱架橋剤(c2)としては、例えば、イソシアネート系架橋剤(c2-1)、エポキシ系架橋剤(c2-2)、アジリジン系架橋剤(c2-3)、メラミン系架橋剤(c2-4)、アルデヒド系架橋剤(c2-5)、アミン系架橋剤(c2-6)、金属キレート系架橋剤(c2-7)が挙げられる。これらのなかでも、基材との密着性を向上させる点やアクリル系樹脂(A)との反応性の点で、イソシアネート系架橋剤(c2-1)が好適に用いられる。
熱架橋剤(c2)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0062】
イソシアネート系架橋剤(c2-1)としては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート等のトリレンジイソシアネート系化合物、1,3-キシリレンジイソシアネート、1,4-キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等のキシリレンジイソシアネート系化合物、1,5-ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート等の芳香族イソシアネート系化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等のヘキサメチレンジイソシアネート系化合物やリジンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート系化合物;イソホロンジイソシアネート等の脂環式イソシアネート系化合物;及びこれらのイソシアネート系化合物とトリメチロールプロパン等のポリオール化合物とのアダクト体;これらイソシアネート系化合物のビュレット体やイソシアヌレート体;等が挙げられる。
イソシアネート系架橋剤(c2-1)のなかでも、反応性に優れる点からは芳香族イソシアネート系化合物が好ましく、特に好ましくはトリレンジイソシアネート系化合物である。また、黄変を抑制する点からは脂肪族イソシアネート系化合物が好ましく、特に好ましくはヘキサメチレンジイソシアネート系化合物である。
【0063】
エポキシ系架橋剤(c2-2)としては、例えば、ビスフェノールA・エピクロルヒドリン型のエポキシ樹脂、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエリスリトール、ジグリセロールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
【0064】
アジリジン系架橋剤(c2-3)としては、例えば、テトラメチロールメタン-トリ-β-アジリジニルプロピオネート、トリメチロールプロパン-トリ-β-アジリジニルプロピオネート、N,N'-ジフェニルメタン-4,4'-ビス(1-アジリジンカルボキシアミド)、N,N'-ヘキサメチレン-1,6-ビス(1-アジリジンカルボキシアミド)等が挙げられる。
【0065】
メラミン系架橋剤(c2-4)としては、例えば、へキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサプトキシメチルメラミン、ヘキサペンチルオキシメチルメラミン、ヘキサヘキシルオキシメチルメラミン、メラミン樹脂等が挙げられる。
【0066】
アルデヒド系架橋剤(c2-5)としては、例えば、グリオキザール、マロンジアルデヒド、スクシンジアルデヒド、マレインジアルデヒド、グルタルジアルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。
【0067】
アミン系架橋剤(c2-6)としては、例えば、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アミン、ジエチレントリアミン、トリエチルテトラアミン、イソフォロンジアミン、アミノ樹脂、ポリアミド等が挙げられる。
【0068】
金属キレート系架橋剤(c2-7)としては、例えば、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、パナジウム、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アセチルエステル配位化合物等が挙げられる。
【0069】
<シランカップリング剤(D)>
本粘着剤組成物は、アクリル系樹脂(A)、光重合開始剤(B)及び架橋剤(C)以外の化合物としてシランカップリング剤(D)をさらに含有することが耐久性を向上させる点で好ましい。
【0070】
シランカップリング剤(D)は、その構造中に、反応性官能基と、ケイ素原子に結合したアルコキシ基とをそれぞれ1つ以上含有する有機ケイ素化合物である。シランカップリング剤(D)としては、モノマー型とオリゴマー型が挙げられる。
シランカップリング剤(D)中の反応性官能基としては、例えば、エポキシ基、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、水酸基、カルボキシ基、アミノ基、アミド基、イソシアネート基等が挙げられる。これらのなかでも、耐久性、リワーク性に優れる点からエポキシ基、メルカプト基が好ましい。
【0071】
シランカップリング剤(D)中の反応性官能基の含有割合は、通常3,000g/mol以下であり、好ましくは1,500g/mol以下、より好ましくは1,000g/mol以下である。なお、下限値は、200g/molである。反応性官能基の含有割合が前記数値範囲内であると、耐久性及びリワーク性のバランスが向上する傾向がある。シランカップリング剤(D)中の反応性官能基の含有割合の下限値は、200g/molである。
【0072】
シランカップリング剤(D)中のケイ素原子に結合したアルコキシ基としては、耐久性と保存安定性の点から、炭素数1~8のアルコキシ基が好ましく、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
また、シランカップリング剤(D)は、反応性官能基及びケイ素原子と結合したアルコキシ基以外の有機官能基、例えば、アルキル基、フェニル基等を有していてもよい。
【0073】
シランカップリング剤(D)としては例えば、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリ(グリシジル)シラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。なかでも、耐熱性の点からγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
シランカップリング剤(D)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0074】
<任意成分>
本粘着剤組成物は、必要に応じて、その他の任意成分としての粘着剤を含有してもよい。本粘着剤組成物は、カルボジイミド、酸化防止剤、紫外線吸収剤、架橋促進剤、帯電防止剤、粘着付与剤、機能性色素等の従来公知の添加剤を含有してもよい。
【0075】
<粘着剤組成物の組成>
本粘着剤組成物におけるアクリル系樹脂(A)の含有量は、粘着剤組成物全体に対して、通常80質量%以上であり、好ましくは90~99.9質量%、さらに好ましくは92~99.9質量%である。アクリル系樹脂(A)の含有量が前記数値範囲内であると、一次硬化後の低架橋状態において優れた粘着物性が得られる傾向がある。
【0076】
光重合開始剤(B)の含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常0.1~5質量部であり、好ましくは0.5~4質量部、さらに好ましくは1.0~3質量部である。光重合開始剤(B)の含有量が前記数値範囲内であると、硬化を行う際に十分な硬化性を得ることができる傾向がある。
【0077】
本粘着剤組成物における、光重合開始剤(b1)の含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常0.1~5質量部であり、好ましくは0.5~4質量部、さらに好ましくは1.0~3質量部である。光重合開始剤(b1)の含有量が前記数値範囲内であると、硬化を行う際に十分な硬化性を得ることができる傾向がある。
【0078】
光重合開始剤(B)として、分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)を用いる場合、その含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常0.1~5質量部であり、好ましくは0.5~3質量部である。分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)の含有量が多すぎると、ブリードアウトにより耐久性が低下する傾向がある。また、分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)の含有量が少なすぎると、架橋度が上がらないことに起因して一次硬化時の粘着物性や、最終硬化後の耐久性が低下する傾向がある。
【0079】
光重合開始剤(B)として、分子間水素引抜型光重合開始剤(b1-2)を用いる場合、その含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常0.1~5質量部であり、好ましくは0.5~3質量部である。分子間水素引抜型光重合開始剤(b1-2)の含有量が多すぎると、ブリードアウトにより耐久性が低下する傾向がある。また、分子間水素引抜型光重合開始剤(b1-2)の含有量が少なすぎると、架橋度が上がらないことに起因して一次硬化時の粘着物性や、最終硬化後の耐久性が低下する傾向がある。
【0080】
光重合開始剤(B)として、分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)を用いる場合、その含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常0.1~5質量部であり、好ましくは0.5~3質量部である。分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)の含有量が多すぎると、ブリードアウトにより耐久性が低下する傾向がある。また、分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)の含有量が少なすぎると、架橋度が上がらないことに起因して一次硬化時の粘着物性や、最終硬化後の耐久性が低下する傾向がある。
【0081】
光重合開始剤(B)が他の光重合開始剤(b2)を含有する場合、他の光重合開始剤(b2)の含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して2質量部以下が好ましく、1質量部以下がより好ましい。
【0082】
本粘着剤組成物が架橋剤(C)を含有する場合、架橋剤(C)の含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常30質量部以下であり、好ましくは0.001~10質量部、さらに好ましくは0.1~7.5質量部である。架橋剤(C)の含有量が多すぎると、粘着力が低下する傾向がある。また、架橋剤(C)の含有量が少なすぎると、耐久性が低下する傾向がある。
【0083】
架橋剤(C)として活性エネルギー線架橋剤(c1)を用いる場合、活性エネルギー線架橋剤(c1)の含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常0.1~20質量部であり、好ましくは0.5~15質量部、さらに好ましくは1.0~10質量部である。活性エネルギー線架橋剤(c1)の含有量が少なすぎると、凝集力が低下し、十分な耐久性が得られない傾向がある。また、活性エネルギー線架橋剤(c1)の含有量が多すぎると一次硬化時における粘着物性が低下する傾向がある。
【0084】
架橋剤(C)として熱架橋剤(c2)を用いる場合場合、熱架橋剤(c2)の含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常0.001~5質量部であり、好ましくは0.02~1質量部、さらに好ましくは0.05~0.5質量部である。熱架橋剤(c2)の含有量が少なすぎると、凝集力が低下し、一次硬化時において粘着物性が低下する傾向がある。また、熱架橋剤(c2)の含有量が多すぎると、最終硬化時において粘着力が低下する傾向がある。
【0085】
本粘着剤組成物が、シランカップリング剤(D)を含有する場合、シランカップリング剤(D)の含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常0.001~3質量部であり、好ましくは0.005~1質量部、さらに好ましくは0.01~0.5質量部、特に好ましくは0.015~0.3質量部である。シランカップリング剤(D)の含有量が少なすぎると耐久性を向上させる効果が得られにくい傾向がある。また、シランカップリング剤(D)の含有量が多すぎるとブリードアウト等の影響で粘着力が低下する傾向がある。
【0086】
本粘着剤組成物が、他の粘着剤や添加剤を含有する場合、他の粘着剤や添加剤の含有量は、アクリル系樹脂(A)100質量部に対して、通常10質量部以下であり、好ましくは5質量部以下である。
【0087】
<粘着剤組成物の調製>
本粘着剤組成物は、アクリル系樹脂(A)、光重合開始剤(B)、必要に応じて、架橋剤(C)、シランカップリング剤(D)、その他の任意成分を混合することにより得ることができる。混合方法については、特に限定されるものではなく、各成分を一括で混合する方法や、任意の成分を混合した後、残りの成分を一括又は順次混合する方法等、種々の方法を採用することができる。
【0088】
<用途>
本粘着剤組成物は、複数の段階で硬化する多段硬化性を示す粘着シートの粘着剤に好適に用いることができる。前記粘着剤は、一次硬化後の低架橋状態においても優れた粘着物性が得られ、さらに最終硬化後には、通常の粘着力等の粘着物性のみならず、偏光板やガラスなど様々な種類、形状の部材を貼合した際において優れた耐久性が発現する。
本粘着剤組成物は、一次硬化後の低架橋状態においてもタック性が低く、定荷重保持力が高いといった粘着物性に優れるため、作業性や信頼性が向上する。そのため、特にタッチパネル及び画像表示装置等に用いられる粘着剤や粘着シートの用途に好適に適用できる。
【0089】
<粘着剤>
本発明の一実施形態に係る粘着剤(以下、「本粘着剤」と称する)は、上述した本粘着剤組成物が架橋されてなるものである。本粘着剤組成物が架橋(硬化)することにより、本粘着剤組成物に含まれるアクリル系樹脂(A)が分子内及び分子間の少なくとも一方で架橋構造を形成する。その結果、本粘着剤組成物が架橋されて本粘着剤となる。
また、アクリル系樹脂(A)が活性エネルギー線架橋性構造部位を有する場合は活性エネルギー線の照射により、架橋構造を形成できる。
【0090】
本粘着剤は、複数の段階で硬化させることができる多段硬化性を示す。本粘着剤は、一次硬化により低架橋状態となり、さらに架橋(硬化)させることにより最終硬化となる。最終硬化と一次硬化は、必ずしも明確に区別できるものではないが、ゲル分率や動的粘弾性の相違により区別することができる。
【0091】
一次硬化及び最終硬化を行う手段は特に限定されず、例えば、加熱や活性エネルギー線の照射のいずれであってもよい。前記一次硬化は、複数回に分けて多段硬化を行ってもよく、また、最終硬化も複数回に分けて多段硬化を行ってもよい。
本粘着剤は、一次硬化後の粘着物性に優れるため、タッチパネルや画像表示装置等を構成する光学部材の貼り合せに好適に用いられる。
【0092】
本粘着剤は、アクリル系樹脂(A)の架橋物を少なくとも含むともいえる。架橋物は、アクリル系樹脂(A)の少なくとも一部が部分的に架橋した部分架橋物であってもよく、アクリル系樹脂(A)の全てが全体的に架橋した完全架橋物であってもよい。また、本粘着剤は、アクリル系樹脂(A)の部分架橋物及び完全架橋物の両方を含んでもよい。
【0093】
<<粘着シート>>
本発明の一実施形態に係る粘着シート(以下、「本粘着シート」と称する)は、本粘着剤からなる粘着剤層を有する。本粘着シートは、粘着剤層が複数の段階で硬化する多段硬化性を示し得る。
本粘着剤からなる粘着剤層を基材シート上に設けることにより粘着シートとすることができる。また、本粘着シートは、粘着剤層を離型シート上に設けることにより両面粘着シートとすることができる。さらに、本粘着シートは、基材シートに替えて離型シート上に粘着剤層を形成し、反対側の粘着剤層面に離型シートを貼り合わせることにより、基材レスの両面粘着シートとすることもできる。また、本粘着シートは、形成された粘着剤層上に、粘着剤層をさらに形成して、厚みの大きい粘着剤層としてもよい。
得られた粘着シートや両面粘着シートは、使用時には離型シートを粘着剤層から剥離して使用に供される。
【0094】
本粘着シートの作製方法として、例えば、以下の(i)、(ii)等の方法が挙げられる。
(i)本粘着剤組成物を溶媒に溶解して塗工し粘着シートとする方法。
(ii)本粘着剤組成物を加熱により溶融し粘着シートとする方法。
【0095】
(i)の方法について説明する。
本粘着剤組成物を溶媒に溶解して塗工し粘着シートとする際には、適当な有機溶剤により、本粘着剤組成物を含有する塗工液の濃度を調整し、基材シート上に直接塗工する。その後、例えば80~105℃、0.5~10分間加熱処理等により乾燥させ、これを基材シート又は離型シートに貼付する。その後、活性エネルギー線照射又はエージングすることによって粘着剤組成物を架橋(硬化)させ、粘着剤からなる粘着剤層を有する粘着シートを作製することができる。
【0096】
濃度調整に用いられる有機溶剤としては、アクリル系樹脂(A)の重合反応に用いられる有機溶媒として挙げられたものを使用することができる。粘着剤組成物の濃度は、固形分として、通常20~60質量%であり、好ましくは30~50質量%である。
【0097】
(ii)の方法について説明する。
本粘着剤組成物を加熱により溶融し粘着シートとする場合、本粘着剤組成物を溶融した状態で基材シートの片面又は両面に塗工し、その後に冷却する方法や、本粘着剤組成物をTダイ等により基材シート上に押出しラミネートする方法等によって、基材シート上の片面又は両面に所望の厚みとなるように粘着剤層を形成する。次いで、必要に応じて粘着剤層面に離型シートを貼り合わせることにより粘着シートを作製することができる。
また、基材シート上に粘着剤層を形成した後、必要に応じて活性エネルギー線照射処理を行ない、さらにエージングすることで粘着剤組成物が硬化(架橋)してなる粘着剤層を有する粘着シートを作製することができる。
さらに、離型シート上に粘着剤層を形成し、反対側の粘着剤層面に離型シートを貼り合わせることにより、基材レスの両面粘着シートを作製することもできる。
【0098】
前記基材シートとしては、例えば、ポリエチレンナフタート、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、ポリエチレンテレフタレート/イソフタレート共重合体等のポリエステル系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂;ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化エチレン等のポリフッ化エチレン樹脂;ナイロン6、ナイロン6,6等のポリアミド;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ビニロン等のビニル重合体;三酢酸セルロース、セロファン等のセルロース系樹脂;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系樹脂;ポリスチレン;ポリカーボネート;ポリアリレート;ポリイミド等の合成樹脂シート,アルミニウム、銅、鉄等の金属箔,上質紙、グラシン紙等の紙,硝子繊維、天然繊維、合成繊維等からなる織物や不織布が挙げられる。これらの基材シートは、単層体として又は2種以上が積層された複層体として用いることができる。これらのなかでも軽量化等の点から、合成樹脂シートが好ましい。
【0099】
前記離型シートとしては、例えば、基材シートで例示した各種の合成樹脂シート、紙、織物、不織布等に離型処理したものを使用することができる。離型シートとしては、例えば、シリコン系の離型シートを用いることが好ましい。
【0100】
本粘着剤組成物の塗工方法は特に限定されないが、例えば、ロールコーティング、ダイコーティング、グラビアコーティング、コンマコーティング、スロットコーティング、スクリーン印刷等の方法が挙げられる。
【0101】
前記活性エネルギー線としては、遠紫外線、紫外線、近紫外線、赤外線等の光線;X線、γ線等の電磁波の他;電子線;プロトン線;中性子線等が利用できる。硬化速度、照射装置の入手のしやすさ、価格等から紫外線による硬化が好ましい。
【0102】
本粘着シートの粘着剤層の一次硬化後のゲル分率については、被着体の形状に依らず、容易に貼り合わせることが可能な点と、貼り合わせた後に粘着剤層が被着体を保持できる点から、通常0.1~60質量%であり、好ましくは0.5~55質量%、特に好ましくは1~50質量%である。
【0103】
粘着シートの粘着剤層の最終硬化後のゲル分率については、耐久性能と粘着力の点から、60~90質量%であることが好ましく、より好ましくは65~87質量%、特に好ましくは70~85質量%である。ゲル分率が低すぎると凝集力が低下することにより耐久性が低下する傾向がある。なお、ゲル分率が高すぎると凝集力の上昇により粘着力が低下する傾向がある。
【0104】
前記ゲル分率は、例えば、以下の手法で適宜調整できる。
(1)活性エネルギー線照射量を調整する手法。
(2)アクリル系樹脂(A)中の活性エネルギー線架橋性構造部位の含有量を調整する手法。
(3)光重合開始剤(B)、架橋剤(C)の種類や量を調整する手法。
【0105】
前記ゲル分率は、架橋度(硬化度合い)の目安となるもので、例えば、以下の方法にて算出される。すなわち、基材となる高分子シート(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等)に粘着剤層が形成されてなる粘着シート(離型シートを設けていないもの)を200メッシュのSUS製金網で包み、23℃に保持したトルエン中に24時間浸漬し、金網中に残存した不溶解の粘着剤成分の質量百分率をゲル分率とする。ただし、トルエン溶解の前後における質量から基材の質量は差し引いて算出する。
【0106】
本粘着シートの粘着剤層の厚みは、50~3000μmが好ましく、より好ましくは75~1000μm、特に好ましくは100~350μmである。粘着剤層の厚みが薄すぎると衝撃吸収性が低下する傾向がある。粘着剤層の厚みが厚すぎると、例えば光学部材に貼り付けた際に全体の厚みが増して実用性が低下する傾向がある。
【0107】
本粘着シートにおける粘着剤層の厚みは、ミツトヨ社製「ID-C112B」を用いて、粘着剤層含有積層体の全体の厚みの測定値から、粘着剤層以外の構成部材の厚みの測定値を差し引くことにより求めた値である。
【0108】
本粘着シートの粘着剤層の最終硬化後の貯蔵弾性率G’は、25℃において、通常400kPa以上であり、好ましくは600kPa以上、さらに好ましくは700kPa以上、特に好ましくは800kPa以上、殊に好ましくは1000kPa以上である。貯蔵弾性率G’が前記範囲内であると、粘着剤層の形状安定性に優れ、かかる粘着剤層からなる粘着シートを用いて貼り合わせた積層体は機械的強度に優れる傾向がある。なお、上限値は通常5000kPaである。
前記貯蔵弾性率G’は、動的粘弾性装置を用いて周波数1Hzにて粘着剤層を測定することで得られる。
【0109】
また、本粘着シートの粘着剤層の最終硬化後の引張弾性率は、23℃、50%RHにおいて、通常0.45MPa以上であり、好ましくは0.55MPa以上、さらに好ましくは0.70MPa以上である。引張弾性率が前記範囲内であると、粘着剤層の形状安定性に優れ、かかる粘着剤層からなる粘着シートを用いて貼り合わせた積層体は機械的強度に優れる傾向がある。なお、上限値は通常10MPaである。
前記引張弾性率は、引張試験機を用いて引張速度10mm/minで粘着剤層を測定し、引張ひずみと引張応力の変化割合から得られる。
【0110】
本粘着シートの粘着剤層(厚み100μm)のヘイズ値は、通常2%以下であり、好ましくは0~1.5%、特に好ましくは0~1%である。ヘイズ値が高すぎると粘着剤層が白化して透明性が低下する傾向がある。
前記ヘイズ値は、拡散透過率及び全光線透過率を、HAZE MATER NDH4000(日本電色工業社製)を用いて測定し、得られた拡散透過率(DT)と全光線透過率(TT)の値を下記[式1]に代入して算出する。本機はJIS K7361-1に準拠している。
ヘイズ値(%)=(DT/TT)×100 ・・・[式1]
【0111】
本発明においては、本粘着剤組成物を用いて、粘着剤層を光学部材上に積層形成することにより、粘着剤層付き光学部材を得ることができる。例えば、離型シート上に粘着剤層が形成された本粘着シートの粘着剤層面を光学部材に貼り付けた後、離型シートを剥離することによって、粘着剤層付き光学部材を得ることができる。また、上記の両面粘着シートを用いて光学部材同士を貼合することもできる。
【0112】
光学部材としては、タッチパネルや画像表示装置を構成する部材が挙げられる。例えば、ディスプレイ(有機EL、液晶)、透明電導膜基板(ITO基板)、保護フィルム(ガラス)、透明アンテナ(フィルム)、透明配線等が挙げられる。
【実施例0113】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載に限定されない。例中、「部」、「%」とあるのは、質量基準を意味する。また、アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量、動的粘弾性に基づくガラス転移温度、粘着剤層の厚み、ヘイズ値(%)に関しては、上述の実施形態に記載の方法に従って測定した。
【0114】
実施例に先立って、下記の原料を準備した。
【0115】
<アクリル系樹脂(A)>
〔炭素数5以上のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a1)〕
・2EHA:2-エチルヘキシルアクリレート(ホモポリマーのTg:-70℃)
・IDMA:イソデシルメタクリレート(ホモポリマーのTg:-41℃)
【0116】
〔炭素数1~4のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート(a2)〕
・MA:メチルアクリレート(ホモポリマーのTg:8℃)
・MMA:メチルメタクリレート(ホモポリマーのTg:105℃)
【0117】
〔アミド基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)〕
・DMAA:ジメチルアクリルアミド(ホモポリマーのTg:119℃)
【0118】
〔その他の重合性モノマー(a4)〕
・HEA:ヒドロキシエチルアクリレート(ホモポリマーのTg:-15℃)
【0119】
〔重合開始剤〕
・ADVN:2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(10時間半減期温度52℃)
【0120】
<光重合開始剤(B)>
〔分子内水素引抜型光重合開始剤(b1-1)〕
・b1-1(1):[4-(4-メトキシオキサリル-フェニルスルファニル)-フェニル]-オキソ酢酸メチルエステル
〔分子内開裂型光重合開始剤(b1-3)〕
・b1-3(1):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、IGM Resins B.V.社製品「OmniradTPO」
【0121】
<架橋剤(C)>
・c1-1:ポリプロピレングリコール♯400ジアクリレート、新中村化学工業社製「NKエステルAPG400」
・c1-2:トリメチロールプロパントリアクリレート、「東亜合成社製アロニックスM-309」
【0122】
<シランカップリング剤(D)>
・D-1:3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業社製「KBM403」
【0123】
<製造例:アクリル系樹脂(A-1)の製造>
冷却器付きの2Lフラスコに、重合溶媒として酢酸エチル:24部(沸点77℃)、メチルエチルケトン:16部(沸点80℃)、ADVN:0.01部、2EHA:4.5部、MA:1.7部、MMA:1.8部、DMAA:2部を入れ、フラスコ内で加熱還流させた後、酢酸エチル:10部、ADVN:0.18部、2EHA:40.5部、MA:15.3部、MMA:16.2部、DMAA:18部を3時間かけて滴下した。さらに、滴下30分後、酢酸エチル:10部、ADVN:0.13部の混合物を1時間かけて滴下し、反応させ、アクリル系樹脂(A-1)の溶液を得た。アクリル系樹脂(A-1)のポリマー組成、重量平均分子量(Mw)、動的粘弾性に基づくガラス転移温度、25℃の貯蔵弾性率を表1に示す。
【0124】
<製造例:アクリル系樹脂(A-2)、(A-3)の製造>
アクリル系樹脂の共重合成分を下記の後記の表1の通りとした以外は製造例1と同様にしてアクリル系樹脂(A-2)、(A-3)を製造した。得られたアクリル系樹脂(A-2)、(A-3)の物性を後記の表1に示す。
【0125】
<比較製造例:アクリル系樹脂(A'-1)の製造>
冷却器付きの2Lフラスコに、重合溶媒として酢酸エチル:50部(沸点77℃)、ADVN:0.01部、2EHA:7部、MA:1部、HEA:2部を入れ、フラスコ内で加熱還流させた後、酢酸エチル:10部、ADVN:0.16部、2EHA:63部、MA:9部、HEA:18部を3時間かけて滴下した。さらに、滴下30分後、酢酸エチル:10部、ADVN:0.15部の混合物を1時間かけて滴下し、反応させ、アクリル系樹脂(A'-1)の溶液を得た。アクリル系樹脂(A'-1)のポリマー組成、重量平均分子量(Mw)、動的粘弾性に基づくガラス転移温度、25℃の貯蔵弾性率を後記の表1に示す。
【0126】
<比較製造例:アクリル系樹脂(A'-2)の製造>
冷却器付きの2Lフラスコに、重合溶媒として酢酸エチル:32部(沸点77℃)、メチルエチルケトン:8部(沸点80℃)、ADVN:0.01部、2EHA:5部、MA:2.5部、MMA:1部、DMAA:1.5部を入れ、フラスコ内で加熱還流させた後、酢酸エチル:10部、ADVN:0.17部、2EHA:45部、MA:22.5部、MMA:9部、DMAA:13.5部を3時間かけて滴下した。さらに、滴下55分後、酢酸エチル:5部、ADVN:0.07部の混合物を追加し、その120分後に酢酸エチル:5部、ADVN:0.07部の混合物を追加し、反応させ、アクリル系樹脂(A'2-2)の溶液を得た。アクリル系樹脂(A'2-2)のポリマー組成、重量平均分子量(Mw)、動的粘弾性に基づくガラス転移温度、25℃の貯蔵弾性率を後記の表2に示す。
【0127】
【表1】
【0128】
<実施例1>
アクリル系樹脂(A-1)100部(固形分換算)の溶液に対して、[4-(4-メトキシオキサリル-フェニルスルファニル)-フェニル]-オキソ酢酸メチルエステル(b1-1(1)):2.5部(固形分換算)、ポリプロピレングリコール♯400ジアクリレート(c1-1):2部(固形分換算)、KBM403(D-1):0.1部(固形分換算)を混合し、粘着剤組成物を得た。得られた粘着剤組成物をトルエンにて固形分濃度45%に調整し、ポリエステル系離型シートに、乾燥後の厚みが約50μmとなるように塗布し、100℃で5分間乾燥し、粘着剤組成物層を形成した。
【0129】
このようにしてポリエステル系離型シート上に粘着剤組成物層が形成された粘着シートを2枚用意し、両粘着剤組成物層を対向させて積層した。積層した粘着剤組成物層の両側をポリエステル系離型シートで挟んだ状態(離型シート/積層した粘着剤組成物層/離型シート)で、高圧水銀UV照射装置にて、ピーク照度:150mW/cm2、積算露光量:2000mJ/cm2(1000mJ/cm2×2パス)でUVカットフィルム(透過率:波長200nm~380nmの範囲で1%以下、波長410nm~500nmの範囲で80%以上)を貼合したガラス越しに紫外線照射を行うことで粘着剤層を形成し(一次硬化)、粘着剤層の厚みが100μmの基材レス両面粘着シートを得た。
次いで、得られた基材レス両面粘着シートの粘着剤層から一方の面の離型シートを剥がし、露出した粘着剤層側を易接着処理ポリエチレンテレフタレート(PET)シート(厚み125μm)に押圧し、粘着剤層の厚みが100μmの粘着剤層付きPETシートを得た。
【0130】
<実施例2~4、比較例1~3>
下記の表2に示す通りに、粘着剤組成物の組成を変更した以外は実施例1と同様にして各例の粘着剤組成物を調製した。次いで、実施例1と同様にして粘着剤層の厚みが100μmの基材レス両面粘着シート、粘着剤層付きPETシートを順次作製した。各例の粘着剤組成物の組成を下記の表2に示す。
【0131】
【表2】
【0132】
<測定方法、評価方法>
実施例、比較例の基材レス両面粘着シート、粘着剤層付きPETシートを用いて、以下の評価を行った。結果を後記の表3~5に示す。
【0133】
(ゲル分率:最終硬化前(一次硬化後))
各例の基材レス両面粘着シートを40mm×40mmに裁断し、23℃×50%RHの条件下で30分静置した後、一方の離型シートを剥がし、露出した粘着剤層側を50mm×100mmのSUSメッシュシート(200メッシュ)に貼合した。残りの離型シートを剥離し、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粘着剤層をSUSメッシュシートで包み込んだ。これを23℃に保持したトルエン250gの入った密封容器にて24時間浸漬したときの質量変化からゲル分率(%)を算出した。
【0134】
(定荷重保持力(40℃):最終硬化前(一次硬化後))
各例の粘着剤層付きPETシートについて、幅25mm×長さ75mm(粘着剤層部の幅25mm×長さ50mm+非粘着層部の幅25mm×長さ25mm)の大きさに裁断し、離型シートを剥離した。露出した粘着剤層側をステンレス鋼板(SUS304)に2kgローラーを往復させ加圧して貼付(貼り付け面積25mm×50mm)して、40℃雰囲気下で20分間静置した。その後、非貼付部(面積25mm×25mm)の長さ方向端部に50gのおもりを吊るし、ステンレス鋼板の平面に対して90°の方向に50gの荷重を加え、その状態で60分間静置し、PETシートが剥離した距離を測定した。評価基準は下記の通りである。
◎・・・剥離距離が5mm未満である。
〇・・・剥離距離が5mm以上、10mm未満である。
×・・・剥離距離が10mm以上、もしくはPETシートが完全に剥離して落下した。
【0135】
(プローブタック:一次硬化後)
各例の粘着剤層付きPETシートについて、幅12mm×長さ12mmの大きさに裁断し、離型シートを剥離し、プローブタックテスター(テスター産業社製、プローブタックテスターTE-6001)を用いて、加圧時間5秒、貼り付け圧力1000gf、押し込み速度600mm/min、引き上げ速度600mm/min、プローブ径5.1mm(直径)の条件にてプローブタック(単位:N)を測定した。評価基準は下記の通りである。
◎・・・プローブタック(単位:N)が5未満である。
〇・・・プローブタック(単位:N)が5以上、7.5未満である。
×・・・プローブタック(単位:N)が7.5以上、10以上である。
【0136】
(ゲル分率:最終硬化後)
各例の基材レス両面粘着シートを高圧水銀UV照射装置にて、ピーク照度:150mW/cm2、積算露光量:8000mJ/cm2(1000mJ/cm2×8パス)でUVカットフィルムを貼合したガラス越しに紫外線照射を行った後、40mm×40mmに裁断し、23℃×50%RHの条件下で30分静置した。その後、一方の離型シートを剥がし、露出した粘着剤層側を50mm×100mmのSUSメッシュシート(200メッシュ)に貼合した。残りの離型シートを剥離し、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粘着剤層をSUSメッシュシートで包み込んだ。これを23℃に保持したトルエン250gの入った密封容器にて24時間浸漬したときの質量変化からゲル分率(%)を算出した。
【0137】
(180度剥離強度(23℃):最終硬化後)
各例の粘着剤層付きPETシートについて、幅25mm×長さ100mmの大きさに裁断し、高圧水銀UV照射装置にて、ピーク照度:150mW/cm2、積算露光量:8000mJ/cm2(1000mJ/cm2×8パス)でUVカットフィルムを貼合したガラス越しに紫外線照射を行った後、離型シートを剥離した。露出した粘着剤層側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、23℃、50%RHの雰囲気下、2kgゴムローラーを用いて貼り合わせたのち、オートクレーブ処理(0.5MPa×50℃×20分間)を行い、23℃、50%RHの雰囲気下で24時間静置した。この後、常温(23℃)下、剥離速度60mm/minで180度剥離強度(N/25mm)を測定した。
【0138】
180度剥離強度の評価基準は下記の通りである。
○・・・剥離強度が30(N/25mm)以上であり、被着体界面で剥離した。
△・・・剥離強度が30(N/25mm)以上であり、被着体界面以外で剥離した。
×・・・剥離強度が30(N/25mm)未満である。
【0139】
(形状安定性:貯蔵弾性率G'及び引張弾性率:最終硬化後)
各例の基材レス両面粘着シートを高圧水銀UV照射装置にて、ピーク照度:150mW/cm2、積算露光量:8000mJ/cm2(1000mJ/cm2×8パス)でUVカットフィルムを貼合したガラス越しに紫外線照射を行った後、粘着剤層のみを8枚積層することで、粘着剤層の厚さ約800μmの基材レス両面粘着シートを作製した。
作製した基材レス両面粘着シートの両面の離型シートを剥離し、露出した粘着剤層について下記条件で貯蔵弾性率G'を測定し、25℃における貯蔵弾性率G'を求めた。
【0140】
(貯蔵弾性率G'の測定条件)
測定機器:動的粘弾性測定装置(商品名:DVA-225、アイティー計測制御社製)
変形モード:せん断
歪み:0.1%
測定温度:-80~80℃
測定周波数:1Hz
【0141】
また、各例の基材レス両面粘着シートを高圧水銀UV照射装置にて、ピーク照度:150mW/cm2、積算露光量:8000mJ/cm2(1000mJ/cm2×8パス)でUVカットフィルムを貼合したガラス越しに紫外線照射を行った後、粘着剤層のみを2枚積層することで、粘着剤層の厚さ約200μmの基材レス両面粘着シートを作製した。
そして、作製した基材レス両面粘着シートの両面の離型シートを剥離し、露出した粘着剤層について下記条件で引張弾性率を測定した。
【0142】
(引張弾性率の測定条件)
測定機器:引張試験機(商品名:オートグラフAG-X、島津製作所製)
測定環境:23℃、50%RH
引張速度:10mm/min
チャック間距離:20mm
サンプル幅:10mm
ここで、引張弾性率は、引張ひずみ(変位1%のひずみ~変位2%のひずみ)と引張応力(変位1%の引張応力~変位2%の引張応力)の変化割合により算出される。
【0143】
測定により得られた貯蔵弾性率G'及び引張弾性率の値から、下記の評価基準により形状安定性の評価を行った。
◎・・・25℃の貯蔵弾性率G’が700kPa以上、及び、引張弾性率が0.70MPa以上である。
〇・・・25℃の貯蔵弾性率G’が700kPa以上、及び、引張弾性率が0.45MPa以上0.70MPa未満である。
〇・・・25℃の貯蔵弾性率G’が400kPa以上700kPa未満、及び、引張弾性率が0.70MPa以上である。
〇・・・25℃の貯蔵弾性率G’が400kPa以上700kPa未満、及び、引張弾性率が0.45MPa以上0.70MPa未満である。
×・・・25℃の貯蔵弾性率G’が400kPa未満、又は、引張弾性率が0.45MPa未満である。
【0144】
(保持力(80℃):最終硬化後)
各例の粘着剤層付きPETシートについて、25mm×50mmの大きさに裁断し、高圧水銀UV照射装置にて、ピーク照度:150mW/cm2、積算露光量:8000mJ/cm2(1000mJ/cm2×8パス)でUVカットフィルムを貼合したガラス越しに紫外線照射を行った後、離型シートを剥離した。露出した粘着剤層側にステンレス鋼板(SUS304)を静置し、2kgローラーを往復させて加圧して貼付(貼り付け面積25mm×25mm)し、クリープテスター(テスター産業社製、恒湿槽付保持力試験機BE-501)を用いて、80℃雰囲気下で24時間、荷重1kgを加えて保持力を測定した。評価基準は下記の通りである。
◎・・・ズレなし(N.C.)。
〇・・・ズレが0.1mm未満である。
×・・・ズレが0.1mm以上であるか、PETシートが落下した。
【0145】
(光学特性:最終硬化後)
各例の基材レス両面粘着シートを30mm×50mmの大きさに裁断し、高圧水銀UV照射装置にて、ピーク照度:150mW/cm2、積算露光量:8000mJ/cm2(1000mJ/cm2×8パス)でUVカットフィルムを貼合したガラス越しに紫外線照射を行った後、一方の離型シートを剥離した。露出した粘着剤層側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)に貼り合わせた。その後、50℃、0.5MPa、20分間の条件でオートクレーブ処理を行い、23℃、50%RHの雰囲気下で30分間静置し、残りの離型シートを剥離することで「無アルカリガラス/粘着剤層」の層構成を有する試験片を作製した。
得られた試験片を用いてヘイズ値を測定した。
【0146】
[ヘイズ値]
ヘイズ値(%)は、拡散透過率及び全光線透過率を、HAZE MATER NDH4000(日本電色工業社製)を用いて測定し、得られた拡散透過率(DT)と全光線透過率(TT)の値を下記式2に代入して算出した。本機はJIS K7361-1に準拠している。
ヘイズ値(%)=(DT/TT)×100 ・・・[式2]
なお、本発明における、ヘイズ値の測定は、粘着剤層のみを、無アルカリガラス(ヘイズ=0.06)に貼着し測定した値である。
【0147】
(耐湿熱性:最終硬化後)
各例の粘着剤層付きPETシートについて、30mm×50mmの大きさに裁断し、高圧水銀UV照射装置にて、ピーク照度:150mW/cm2、積算露光量:8000mJ/cm2(1000mJ/cm2×8パス)でUVカットフィルムを貼合したガラス越しに紫外線照射を行った後、離型シートを剥離した。露出した粘着剤層側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)に貼り合わせた。その後、50℃、0.5MPa、20分間の条件でオートクレーブ処理を行い、23℃、50%RHの雰囲気下で30分間静置し、「無アルカリガラス/粘着剤層/PET」の層構成を有する試験片を作製した。
得られた試験片を用いて85℃、85%RHの雰囲気下で7日間(168時間)の耐湿熱性試験を行い、耐湿熱性試験前のヘイズ値(初期ヘイズ値)と、耐湿熱性試験後のヘイズ値(耐久後ヘイズ値)を測定した。
なお、耐久後ヘイズ値は、耐湿熱試験後23℃、50%RHの雰囲気下で2時間静置した後に測定した。
【0148】
ヘイズ値(%)は、拡散透過率及び全光線透過率を、HAZE MATER NDH4000(日本電色工業社製)を用いて測定し、得られた拡散透過率(DT)と全光線透過率(TT)の値を下記式3に代入して算出した。さらに、下記式4からヘイズ値差(%)を算出した。本機はJIS K7361-1に準拠している。
ヘイズ値(%)=(DT/TT)×100 ・・・[式3]
ヘイズ値差(%)=耐久後ヘイズ値-初期ヘイズ値 ・・・[式4]
【0149】
耐湿熱性試験の評価基準は下記の通りである。
◎・・・ヘイズ値差が2.0%未満である。
○・・・ヘイズ値差が2.0%以上3.0%未満である。
×・・・ヘイズ値差が3.0%以上である。
【0150】
(偏光板耐久性:最終硬化後)
各例の基材レス両面粘着シートについて、60mm×100mmの大きさに裁断し、一方の離型シートを剥離した。露出した粘着剤層側を、偏光子の両面にTAC系フィルムが積層された偏光板の一方のTAC系フィルム表面偏光板に加圧貼合した。次にもう一方の離型シートを剥離し、露出した粘着剤層側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)に貼り合わせ、オートクレーブ処理(50℃、0.5MPa、20分間)を行った。その後、高圧水銀UV照射装置にて、ピーク照度:150mW/cm2、積算露光量:8000mJ/cm2(1000mJ/cm2×8パス)でUVカットフィルムを貼合したガラス越しに紫外線照射を行い、偏光板耐久性評価用サンプルを作製した。
偏光板耐久性評価用サンプルを23℃、50%RHの雰囲気下で1日間静置した後、60℃、90%RHの雰囲気下で7日間(168時間)の耐久試験を行い、以下の基準にて評価を行った。尚、耐久性評価は無アルカリガラスに貼り合わせた際に混入した気泡を除外し耐久試験で発生した浮き、気泡を評価した。
〇・・・偏光板に浮き、直径1mm以上の気泡の両方が見られない。
×・・・偏光板に浮き、直径1mm以上の気泡のいずれかが見られる、または両方が見られる。
【0151】
【表3】
【0152】
【表4】
【0153】
【表5】
【0154】
本発明の粘着剤組成物を用いた実施例1~4は、一次硬化後の低架橋状態において優れた粘着物性が得られ、また硬化時に可視光でも効率よく硬化することが可能であり、最終硬化後においても形状安定性に優れる粘着剤が得られ、かかる粘着剤は粘着物性及び信頼性が得られる粘着剤、及び前記粘着剤からなる粘着剤層を有する粘着シートを得ることができた。
一方、本発明で特定するアクリル系樹脂(A)を用いなかった比較例1~3では、一次硬化時の粘着物性や、最終硬化後時の形状安定性や粘着物性に劣るものであった。
【産業上の利用可能性】
【0155】
本粘着剤組成物を用いてなる粘着剤は一次硬化後の低架橋状態において優れた粘着物性が得られ、また硬化時に可視光でも効率よく硬化することが可能であり、最終硬化後においても形状安定性に優れる粘着剤が得られ、かかる粘着剤は優れた粘着物性及び信頼性が得られるものである。そして、本粘着剤組成物を用いてなる粘着剤は、特にタッチパネルや画像表示装置等を構成する光学部材の貼り合せや有機ELディスプレイ封止用途等に用いられる粘着剤として有用である。