JP3846471B2 - 粘着剤及び該粘着剤を用いてなる粘着加工品 - Google Patents
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Description
しかし、近年、環境面等からトルエンを含有しない粘着剤が求められるようになってきた。
しかし、トルエンを用いないで他の有機溶剤中で重合すると、トルエンを用いて重合した場合に比して得られる共重合体の重量平均分子量や数平均分子量が大きくなってしまう。その結果、トルエン以外の有機溶剤中で重合した重合体を用いた粘着剤は、トルエンを用いて重合した従来の重合体を用いる場合に比して、従来と同等の固形分では粘度が大きくなり、塗工性能が著しく劣る。また、塗工性能を向上するために、重合時の固形分を下げたり、重合後に希釈したりすることはできる。しかし、そのようにして塗工性能を向上しても、粘着力やタック性能の低下した粘着加工品しか得られない。
しかし、イソシアネート化合物を用いるタイプの溶剤型粘着剤の分野では、従来から粘着剤の主剤にとって水酸基やアミノ基は必須というわけではなく、水酸基やアミノ基を有さず、カルボキシル基を有する主剤に対して、硬化剤としてイソシアネート化合物が用いられることも多い。
主剤と配合した後、塗工性や塗工物の性能に影響を与えない時間を、一般に「可使時間」と呼び、この可使時間をできるだけ長く確保することが極めて重要である。要求され、許容される可使時間は、実際に塗工・乾燥する各粘着加工品メーカーによっても相違するが、おおむね、硬化剤配合後、少なくとも2時間程度は粘着剤の外観や性状が変化せず、塗工物の性能も変化しないことが求められる。
しかし、近年、環境面等からハロゲン化合物を含有しないことが要求されるようになってきた。即ち、ハロゲン化合物を含有する粘着剤の場合と同等以上の可使時間を有し、かつハロゲン化合物を含有しない粘着剤が求められるようになってきた。
しかし、ホルムアルデヒドの発生原因と思われるような物質を使用しなくとも、ホルムアルデヒドは大気中にも含まれ、一部粘着剤中に入り込む可能性もあり、また加熱によりホルムアルデヒドが発生する可能性もあり、コントロールが難しいという問題がある。
そこで、環境面からはホルムアルデヒドを含有しない粘着剤を用いてなる粘着加工品であって、ホルムアルデヒドの発生を抑制した粘着加工品が求められている。
しかし、尿素類は、溶剤系粘着剤では溶解性に乏しい。一方、ジシアンジアミドやアミン類は溶剤型粘着剤のいわゆる主剤と反応し易く、これらを用いた場合粘着剤の経時安定性に欠けるといった問題があった。
さらに、本発明は、アセチルアセトンを含有することを特徴とする上記発明に記載の粘着剤に関する。
さらに本発明の上記粘着剤にアセチルアセトンを含有することによって、粘着加工品から発生し得るホルムアルデヒド量も低減することが出来た。
これらはトルエンフリー、ハロゲンフリー、ホルムアルデヒドフリーという社会的要求に答えるものである。
背景技術の項でも述べたように、トルエンの代わりに、これらの有機溶剤の存在下にカルボキシル基含有ラジカル重合性モノマーを必須とするラジカル重合性モノマーを共重合しただけは、トルエン存在下で重合する場合に比して得られる共重合体の重量平均分子量等が大きくなり、結果、粘着剤の粘度が増大してしまい、塗工性低下を引き起こすと共に、粘着性能の低下をも引き起こす。
本発明は、トルエン以外の有機溶剤を使用するだけでなく、重合の際に、連鎖移動剤として、αピネン、リモネン、ターピノーレンのうち少なくとも一種を用いることによって、従来のトルエン存在下で重合した場合と大差ない重量平均分子量等の共重合体を得ることができるようになったものである。
αピネン等は、その使用量によっても得られる共重合体の分子量を調節することができる。αピネンおよびリモネンは、ラジカル重合性モノマー100重量部に対して、0.1〜5.0重量部用いることが好ましく0.3〜3.0重量部用いることがより好ましく、0.5〜1.3重量部用いることがさらに好ましい。また、ターピノーレンは、ラジカル重合性モノマー100重量部に対して、0.001〜1.0重量部用いることが好ましく、0.01〜0.05重量部用いることがより好ましい。
尚、チオール基を有する化合物のような強烈かつ独特な不快臭ではないが、リモネンは、柑橘系の香りがする。従って、香性の少ない粘着剤が求められる場合には、リモネンよりもαピネンの方がやや好ましい。
カルボキシル基含有ラジカル重合性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸等が挙げられる。
カルボキシル基含有ラジカル重合性モノマーと共重合し得る他のモノマーとしては、水酸基含有ラジカル重合性モノマーやカルボキシル基や水酸基を有しない他のラジカル重合性モノマーが挙げられる。水酸基含有ラジカル重合性モノマーとしては、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)アクリレート等が挙げられる。カルボキシル基や水酸基を有しない他のラジカル重合性モノマーとしては、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、スチレン等が挙げられる。
これら重合開始剤は、モノマー100重量部に対して、0.05〜1.0重量部用いることが好ましく、0.15〜0.5重量部用いることがより好ましい。
芳香族ジイソシアネートとしては、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4'−ジベンジルイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等が、
脂肪族ジイソシアネートとしては、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ−ト、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート等が、
脂環族ジイソシアネートとしては、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4、4'−ジイソシアネート、1,3ービス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等が、それぞれ挙げられる。
これらイソシアネート化合物は、前記共重合体100重量部に対して、1.0〜5.0重量部用いることが好ましく、1.5〜3.0重量部用いることがより好ましい。
上記したようにトルエンの代わりに酢酸エチル等の存在下に、αピネン等を用いて得られたカルボキシル基含有共重合体を用いる場合、その予期せぬ副次的効果として、塩化ベンゾイル等のハロゲン化合物を粘着剤中に含有しなくても十分な可使時間を確保することができるようになった。
何故、そのような効果が発現するのかその詳細な機構はまだ不明ではあるが、以下のように考察される。即ち、トルエンは酢酸エチル等に比して親水性に乏しいので、有機溶剤中の水や空気中の水分は相対的にトルエンよりもイソシアネート化合物と親和し易いのに対し、酢酸エチル等は親水性に富むので、有機溶剤中の水や空気中の水は相対的にイソシアネート化合物よりも酢酸エチル等とより親和し易い。その結果、トルエンを溶剤として用いた場合は、水分捕捉剤の使用が不可欠であったが、酢酸エチル等を用いた場合は、水分捕捉剤を使用することなく、十分な可使時間を確保することができたものと考えられる。
粘着剤中にアセチルアセトンを含有しておくことによって、粘着加工品から発生するホルムアルデヒド量を抑制できる。アセチルアセトンは、酢酸エチル等の有機溶剤中でαピネン等の存在下に重合してなる上述の共重合体、即ち粘着剤の主剤成分に添加、配合しておいても良いし、粘着剤の主剤成分にイソシアネート化合物を添加、配合する際に、添加、配合してもよい。いずれの場合も主剤成分、即ち共重合体100重量部に対して、アセチルアセトンは0.01〜2重量部添加することが好ましく、0.05〜1重量部添加することがより好ましい。0.01重量部未満では、ホルムアルデヒドを捕集する効果が薄く、2重量部を超えると捕集効果は高まるものの、粘着剤を後述する基材に塗布、乾燥し、粘着加工品を得た場合に粘着剤層中に残留してしまい、凝集力不足となることがある。
即ち、本発明にかかる粘着剤は、例えば、粘着シート、粘着テープ、粘着ラベル、両面テープ等の各種粘着加工の製造に好適に用いることができる。上記粘着加工品の基材としては、具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、セロファン等のプラスチック;上質紙、クラフト紙、クレープ紙、グラシン紙等の紙;織布、不織布等の布;等が挙げられるが、特に限定されるものではない。基材の形状は、例えば、フィルム状、シート状、テープ状、板状等が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、基材がプラスチックである場合には、発泡体であってもよい。
攪拌器、温度計、滴下ロート、還流器を備えた重合装置を用い、アクリル酸ブチル64.9部、アクリル酸2エチルヘキシル25部、アクリル酸エチル7部、アクリル酸3部、アクリル酸ヒドロキシエチル0.1部、酢酸エチル120部、αピネン0.85部、及び過酸化ベンゾイルパーオキサイド0.03部を還流下で2時間共重合させ、反応温度を保ったまま、1時間後、2時間後に過酸化ベンゾイルパーオキサイドを0.023部ずつ添加した。添加後、2時間反応させ、さらに、その後1時間後、2時間後、3時間後にt−ブチル−オキシ−2−エチルヘキサノエートを各0.022部ずつ添加した。最後の添加後、さらに2時間反応させ、冷却後、酢酸エチルで希釈、液温が60℃以下になったら、ハイドロキノン誘導体(精工化学社製ノンフレックスアルバー)を0.1部添加し、充分攪拌後、共重合体溶液を取り出した。ゲルパーミェーションクロマトグラフィー(以下GPC)の分析によるポリスチレン換算の前記共重合体の重量平均分子量は、約65万であり、前記共重合体溶液の固形分は45%、粘度は25000mPa・sであった。
前記共重合体36部を含む溶液に粘着付与樹脂9部及び酢酸エチルを添加し、固形分を45%、粘度を8000mPa・sとし、そこにアセチルアセトンを0.1部添加配合し、粘着剤の主剤を得た。
尚、不揮発分の測定は電気オーブンで150℃−20分後の乾燥前後の重量比から求めた。粘度は25℃、B型粘度計(♯3ローター.12rpm)で測定した値である。
実施例1において用いたαピネンに代え、リモネンを0.8部使用した以外は実施例1と同様にして、重量平均分子量が約65万のアクリル共重合体溶液を得た。以下同様にして、粘着付与樹脂及び酢酸エチルを添加し、固形分45%、粘度8000mPa・sとした後、アセチルアセトンを0.1部添加配合し、粘着剤の主剤を得た。
実施例1において用いたαピネンに代えて、0.025部のターピノーレンを使用した以外は実施例1と同様にして、重量平均分子量が約65万のアクリル共重合体溶液を得た。以下同様にして、粘着付与樹脂及び酢酸エチルを添加し、固形分45%、粘度8000mPa・sとした後、アセチルアセトンを0.1部添加配合し、粘着剤の主剤を得た。
実施例1においては添加したアセチルアセトンを配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、粘着剤の主剤を得た。
実施例1では酢酸エチルを120部用いていたが、これを酢酸エチル100部及びトルエン20部とし、実施例1では用いたαピネンを用いなかった以外は、実施例1と同様にして、重量平均分子量約63万、固形分45%、粘度25000mPa・sのアクリル共重合体溶液を得た。
前記アクリル共重合体36部を含む溶液に、粘着付与樹脂9部及び酢酸エチルを添加し、固形分を45%、粘度を8000mPa・sとし、そこに粘着剤とした際の可使時間延長のための水分捕捉剤として、塩化ベンゾイル0.01部を配合し、粘着剤の主剤を得た。
水分捕捉剤となる塩化ベンゾイルを配合しなかった以外は、比較例1と同様にして、粘着剤の主剤を得た。
比較例1において使用していたαピネンを使用せず、重合溶媒を酢酸エチル120部のみに代えた以外は、比較例1と同様にして、重量平均分子量約95万、固形分45%のアクリル共重合体溶液を得、以下同様にして該共重合体36部を含む溶液に、粘着付与樹脂9部及び酢酸エチルを添加し、固形分を45%、粘度を12000mPa・sとし、そこに粘着剤とした際の可使時間延長のための水分捕捉剤として、塩化ベンゾイル0.01部を配合し、粘着剤の主剤を得た。
塩化ベンゾイルを配合しなかった以外は比較例3と同様にして、粘着剤の主剤を得た。
各実施例及び比較例で得られた粘着剤の主剤100重量部に対し、芳香族系ジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体の酢酸エチル溶液(固形分37.5%)を2.5重量部を配合し、各粘着剤を得た。
予め窒素ガスを吹き込んでおいた225mlの広口瓶に、各粘着剤を調整後直ちに約7分目まで充填密封し、40℃の電気オーブン内に保管し、目視評価を行った。
目視評価は粘着剤の外観(主に白濁不溶物の発生)の異状を観察し、配合後、僅かにでも異状が見られた時間=可使時間とする。
各粘着剤をテストコーターで市販の離型紙に乾燥膜厚が25g/m2になるよう塗工し、電気オーブンで100℃−2分、乾燥し、溶剤を除去した後に、50μPETフィルムをラミネートして巻き取り、粘着塗工物を得た。これを23℃−50%RHの恒温恒湿室にて、所定のプレスを施して、7日間養生し、以下に示す物性(粘着力、保持力、タック)評価用の塗工物試験片とした。
10cm×25mmの塗工物試験片から離型紙を剥がし、研磨したステンレス板、またはポリエチレン板に粘着剤層を貼着し、2kgロールで1往復圧着した後、24時間後の180°剥離試験で計測した。
10cm×25mmの塗工物試験片から離型紙を剥がし、研磨したステンレス板に25mm×25mmの面積で粘着剤層を貼着し、2kgロールで1往復圧着した後、40℃雰囲気で1kgの荷重をかけ、7万秒経時させ、貼付位置のズレの距離(mm)を計測した。
JIS Z 0237 傾斜式ボールタックに準拠して試験した。
比較例3の場合は、トルエンを含有しないものではあるが、重合の際にαピネン等を用いなかったので、粘着剤の主剤を構成する共重合体の重量平均分子量が大きくなり、粘着加工品の物性も著しく劣る。
比較例4の場合は、トルエンを含有せず酢酸エチルのみを含有するので、ハロゲン化合物を含有しなくとも、十分な可使時間を確保できる。しかし、比較例3と同様に重合の際にαピネン等を用いなかったので、粘着剤の主剤を構成する共重合体の重量平均分子量が大きくなり、粘着加工品の物性が著しく劣る。しかも、粘着加工品からホルムアルデヒドが発生する。
Claims (4)
- トルエンの不存在下であって、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンからなる群より選ばれる少なくも1種の有機溶剤の存在下に、αピネン、リモネン及びターピノーレンからなる群より選ばれる少なくも1種の化合物を用いて、カルボキシル基含有ラジカル重合性モノマーを必須とするラジカル重合性モノマーを共重合してなる共重合体、及びイソシアネート化合物を含有し、ハロゲン化合物を含有しないことを特徴とする粘着剤。
- ラジカル重合性モノマー100重量部に対して、αピネン、リモネン及びターピノーレンからなる群より選ばれる少なくも1種の化合物を0.001部〜5.0重量部用いることを特徴とする請求項1記載の粘着剤。
- アセチルアセトンを含有することを特徴とする請求項1又は2記載の粘着剤。
- 基材上に、請求項1ないし3いずれか記載の粘着剤から形成される粘着剤層を設けてなる粘着加工品。
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