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技術 感圧接着剤

出願人 スリーエムイノベイティブプロパティズカンパニー
発明者 依田真樹
出願日 2014年2月17日 (5年9ヶ月経過) 出願番号 2014-027478
公開日 2015年8月24日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2015-151485
状態 特許登録済
技術分野 接着剤、接着方法
主要キーワード アクリルフォームテープ アクリルフォーム 低温室内 粘着性高分子 初期粘着強度 低表面エネルギー基材 オレフィン系熱可塑性ゴム 適用温度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年8月24日)のものです。
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課題

低表面エネルギー基材に対して様々な条件下で十分な接着強度を有する感圧接着剤を提供すること。

解決手段

粘着性高分子及び塩素化ポリオレフィンを含有する感圧接着剤であって、塩素化ポリオレフィンの融解熱が0〜5J/gであり、塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量が16〜25質量%である、感圧接着剤。

概要

背景

ポリプロピレン等のポリオレフィンは、自動車部品建築材料電子部品及びOA機器等の様々な用途に用いられており、使用される環境も多岐に亘る。このように、ポリオレフィンは汎用性が高いにもかかわらず、低表面エネルギー(LSE)基材であることから強固に接着することが困難である。そこで、このような素材を接着できるものとして、感圧接着剤が提案されている(例えば特許文献1,2参照)。

概要

低表面エネルギー基材に対して様々な条件下で十分な接着強度を有する感圧接着剤を提供すること。粘着性高分子及び塩素化ポリオレフィンを含有する感圧接着剤であって、塩素化ポリオレフィンの融解熱が0〜5J/gであり、塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量が16〜25質量%である、感圧接着剤。なし

目的

本発明は、一つの態様として、粘着性高分子及び塩素化ポリオレフィンを含有する感圧接着剤であって、塩素化ポリオレフィンの融解熱が0〜5J/gであり、塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量が16〜25質量%である、感圧接着剤を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

粘着性高分子及び塩素化ポリオレフィンを含有する感圧接着剤であって、前記塩素化ポリオレフィンの融解熱が0〜5J/gであり、前記塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量が16〜25質量%である、感圧接着剤。

請求項2

前記粘着性高分子は、アルキル基炭素数が4〜20である非第三級アルコールの(メタアクリル酸エステルの少なくとも1種からなる第1のモノマー50〜100質量部と、前記第1のモノマーと共重合する第2のモノマー0〜50質量部と、を重合して得られるものである、請求項1に記載の感圧接着剤。

請求項3

前記粘着性高分子100質量部に対して10質量部以下の粘着付与剤を更に含有する、請求項1又は2に記載の感圧接着剤。

請求項4

前記粘着性高分子100質量部に対して0.05〜5.0質量部の前記塩素化ポリオレフィンを含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の感圧接着剤。

請求項5

前記粘着性高分子100質量部に対して0.1〜3.0質量部のポリエーテル変性シリコーンを更に含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の感圧接着剤。

技術分野

0001

本発明は、感圧接着剤に関する。

背景技術

0002

ポリプロピレン等のポリオレフィンは、自動車部品建築材料電子部品及びOA機器等の様々な用途に用いられており、使用される環境も多岐に亘る。このように、ポリオレフィンは汎用性が高いにもかかわらず、低表面エネルギー(LSE)基材であることから強固に接着することが困難である。そこで、このような素材を接着できるものとして、感圧接着剤が提案されている(例えば特許文献1,2参照)。

先行技術

0003

国際公開第96/34066号
国際公開第2011/071477号

発明が解決しようとする課題

0004

ポリオレフィンとしては、ポリプロピレンのようなオレフィン単独重合体の他、エチレンαオレフィン共重合体やその変性物なども実用途では多用されており、このような種々のポリオレフィンに対しても高い接着性が求められる。また、接着後の部品には、様々の外力が作用し、用いられる環境も低温から高温まで幅広い。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、一つの態様として、粘着性高分子及び塩素化ポリオレフィンを含有する感圧接着剤であって、塩素化ポリオレフィンの融解熱が0〜5J/gであり、塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量が16〜25質量%である、感圧接着剤を提供する。

発明の効果

0006

本発明によれば、ポリプロピレンのようなオレフィン単独重合体の他、エチレンとαオレフィンの共重合体、オレフィン系熱可塑性エラストマーTPO)やオレフィン系熱可塑性ゴム架橋体(TPV)に対して、高い接着性を示す感圧接着剤が提供される。この感圧接着剤は、接着後のポリオレフィン部品に作用する様々な外力(例えば、静的なせん荷重や動的な剥離荷重)に対して実用上充分な強度を発揮し、初期的にも経時後も低温から高温に亘って(例えば5℃程度から80℃程度の間)、高接着性を示す。

0007

本実施形態に係る感圧接着剤は、粘着性高分子及び塩素化ポリオレフィンを含有する感圧接着剤であって、塩素化ポリオレフィンの融解熱が0〜5J/gであり、塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量が16〜25質量%であることを特徴とする。

0008

ここで、「感圧接着剤」とは、適用温度(典型的には−20℃〜60℃)で粘着性を示す接着剤をいい、「粘着性」とは、適用温度(20℃〜22℃で測定することが好ましい)において10ラジアン/秒で測定した貯蔵弾性率(G’)が3×105パスカル未満であることを意味する(ダールキスト基準)。また、「粘着性高分子」とは、前述の「粘着性」を有した高分子であり、高分子の語は、国際純正応用化学連合(IUPAC)高分子命名法委員会による、「高分子」又は「ポリマー」の定義に従う(http://main.spsj.or.jp/c19/iupac/Recommendations/glossary36.html)。また、「質量%」は「重量%」と表されることもあり、「質量%」と「重量%」とは同義である。

0009

粘着性高分子としては、アルキル基炭素数が4〜20である非第三級アルコールの(メタアクリル酸エステルの少なくとも1種からなる第1のモノマーと、第1のモノマーと共重合する第2のモノマーとを重合して得られるポリマーを用いることができる。ここで、「(メタ)アクリル」とは、アクリル又はメタクリルメタアクリル表記する場合もある)をいい、同様の化合物も同義である。また、第2のモノマーは、第1のモノマーとは異なるモノマーである。

0010

第1のモノマーとしては、単独重合した場合にガラス転移温度が0℃未満のポリマーを与えるモノマーを用いることが好ましい。ここでガラス転移温度は、動的粘弾性測定における(周波数は1.0Hz、昇温速度は5℃/minが好ましい)、Tanδのピーク位置の温度をいう(以下同様)。また、第1のモノマーとしては、アルキル基の炭素数が好ましくは4〜20、より好ましくは4〜18である非第三級アルキルアルコール単官能(メタ)アクリル酸エステルである。好適な第1のモノマーの例としては、n−ブチルアクリレートn−ヘキシルアクリレートn−オクチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソノニルアクリレート、n−デシルアクリレート、n−ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに制限されるものではない。

0011

第2のモノマーとしては、少なくとも1つのエチレン性不飽和基を有し、単独重合した場合にガラス転移温度が0℃を超えるポリマーを与えるモノマーを用いることが好ましい。好適な第2のモノマーの例としては、メタ(アクリル)酸、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N,N−ジメチルアクリルアミドなどの置換(メタ)アクリルアミドアクリロニトリルイソボルニルアクリレート、アルキル基の炭素数が1〜3であるアクリレート、カルボキシエチルアクリレート及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに制限されるものではない。第2のモノマーとしては、N,N−ジメチルアクリルアミド、イソボルニルアクリレートが好ましい。また、第2のモノマーとして、置換(メタ)アクリルアミド等の塩基性のモノマーを用いる場合には、弱塩基性三級アミン化合物等を用いることが好ましい。

0012

第1のモノマーと第2のモノマーとの質量比(第1のモノマー/第2のモノマー)は、低温下における初期接着力と高温下における静的せん断強度バランスの観点から、50〜100質量部/0〜50質量部であることが好ましい。

0013

感圧接着剤に含有される塩素化ポリオレフィンは、ポリオレフィンの炭素原子塩素原子が付加した化合物である。塩素化ポリオレフィンとしては、融解熱が0〜5J/gであり、塩素含有量が16〜25質量%であるものであれば特に制限されず、例えば、プロピレンと、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン1−ヘキセン、1−ヘプテン1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィンとの共重合体を塩素化したものが挙げられる。また、塩素化ポリオレフィンは、上記のような共重合体にマレイン酸無水マレイン酸フマル酸シトラコン酸無水シトラコン酸、メサコン酸イタコン酸無水イタコン酸アコニット酸、無水アコニット酸、無水ハイミック酸等のα,β−不飽和カルボン酸を更にグラフト重合した共重合体を塩素化したものであってもよい。

0014

なお、「塩素化ポリオレフィンの融解熱」とは、JIS K7121(1987年度版)に準拠して示差走査熱量測定DSC)により測定された融解熱をいう。具体的には、熱履歴消去するために、窒素雰囲気下、23℃から180℃まで10℃/minで昇温した後に180℃から−100℃まで10℃/minで降温し、その後、−100℃から180℃まで10℃/minで昇温しながら測定した融解熱である。

0015

融解熱が0〜5J/gであり、塩素含有量が16〜25質量%である塩素化ポリオレフィンは、例えば、特開2004−217807号公報に記載の方法を用いて製造することができる。例えば、上記のプロピレンとα−オレフィンとの共重合体においては、プロピレンとα−オレフィンとの比率及び付加する塩素の量を適宜調整することによって、融解熱が0〜5J/gであり、塩素含有量が16〜25質量%である塩素化ポリオレフィンを製造することができる。また、このような塩素化ポリオレフィンは、例えば、日本製紙(株)(東京都千代田区)製のSuperchlon 930S、Superchlon 3221Sとして入手可能である。

0016

塩素化ポリオレフィンの融解熱は、粘着性高分子との相溶性の観点から、0〜5J/gであり、0〜3J/gであることが好ましく、0〜2J/gであることがより好ましい。ここで、粘着性高分子との相溶性が低い場合には、十分な接着力を得ることが難しい。なお、塩素化ポリオレフィンは複数種を所定の比で混合させて用いることもできるが、この場合の融解熱は、所定の比で混合した塩素化ポリオレフィンを用いて測定する。

0017

塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量は、ポリオレフィン基材に対する接着力の観点から、16〜25質量%であり、17〜24質量%であることが好ましく、17〜23質量%であることがより好ましい。なお、塩素化ポリオレフィンにおける塩素含有量は、例えば酸素フラスコ燃焼法(JIS K 7229(1995年度版)に準拠)によって測定することができる。

0018

塩素化ポリオレフィンの含有量は、ポリオレフィン基材に対する接着力の観点から、粘着性高分子100質量部に対して、0.05〜5.0質量部であることが好ましく、0.1〜3.0質量部であることがより好ましく、0.1〜1.0質量部であることが更に好ましい。

0019

本実施形態に係る感圧接着剤は、粘着付与剤を更に含有することができる。粘着付与剤としては、炭化水素樹脂テルペンフェノール樹脂ロジン樹脂ロジンエステル樹脂及びこれらの水素化物等が挙げられる。入手可能な粘着付与剤の好適な例としては、イーストマンケミカルジャパン社(東京都区)製のRegalrezTM1085、RegalrezTM1094、RegalrezTM6108及びGegalrezTM3102、荒川化学工業(株)(大阪府大阪市)製のArkon P−140などが挙げられる。

0020

粘着付与剤の含有量は、併用する塩素化ポリオレフィンの相溶性の観点から、粘着性高分子100質量部に対して10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましい。この範囲よりも粘着付与剤の含有量が多いと、塩素化ポリオレフィンの相溶性が低下し、十分な接着力を得ることが難しくなることがある。また、粘着付与剤の含有量の下限は、特に制限されないが、例えば粘着性高分子100質量部に対して0.5質量部以上とすることができる。

0021

本実施形態に係る感圧接着剤は、ポリエーテル変性シリコーンを更に含有することができる。ポリエーテル変性シリコーンとは、有機部分の少なくとも一部がポリオキシアルキレンを有する有機基となったポリオルガノシロキサンをいう。ポリオキシアルキレンとしては、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオキシエチレンオキシプロピレン)が好ましい。ポリエーテル変性シリコーンとしては、例えば下記一般式(1)で表される化合物を用いることができる。ポリエーテル変性シリコーンは、例えば東レ・ダウコーニング(株)(東京都千代田区)製のSH 192として入手可能である。

0022

[ただし、m、n、a及びbはそれぞれ独立に1以上の数であり、R1は2価の有機基(炭素数1〜6のアルキレン基が好ましい。)、R2は水素原子又は1価の有機基(炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。)を意味する。]

0023

ポリエーテル変性シリコーンの含有量は、低温下における初期接着力と高温下における静的せん断強度のバランスの観点から、粘着性高分子100質量部に対して、0.1〜3.0質量部であることが好ましく、0.1〜2.0質量部であることがより好ましく、0.1〜1.0質量部であることが更に好ましい。

0024

本実施形態に係る本開示の感圧接着剤は、重合開始剤架橋剤、可塑剤充填剤、耐エージング剤、紫外線吸収剤色素等の感圧接着剤に使用される公知の添加剤を更に含有していてもよい。

0025

本実施形態に係る感圧接着剤に含まれる粘着性高分子の製造方法としては、(1)粘着性高分子を得るためのモノマー(必要に応じて各種添加剤が添加されていてもよい。)を重合する方法、(2)粘着性高分子を得るためのモノマー(必要に応じて各種添加剤が添加されていてもよい。)を2種調製し(以下「第1の原料」、「第2の原料」という。)、第1の原料のモノマーを一部(例えば10質量%程度)重合したものに、第2の原料を加え、その後全てのモノマーを重合させる方法が挙げられる。なお、本実施形態に係る感圧接着剤を得るには、上述のようにして得られた粘着性高分子に、融解熱が0〜5J/gであり塩素含有量が16〜25質量%の塩素化ポリオレフィンを添加するか、上記モノマーや第1又は第2の原料に当該塩素化ポリオレフィンを添加した状態で重合を行えばよい。なお、重合溶媒を使用した場合は、最終的にこれを揮発させることが好ましい。

0026

本実施形態に係る感圧接着剤は、アクリルフォームテープ等の基材上に積層することにより、感圧接着テープとして好適に使用される。この感圧接着テープは、自動車部品、建築材料、電子部品及びOA機器などの様々な条件下で使用される製品を接着するための接着テープとして好適に使用される。

0027

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

0028

[感圧接着剤の作製]
実施例及び比較例で用いた塩素化ポリオレフィン、粘着付与剤、ポリエーテル変性シリコーン及び光重合開始剤は、以下のとおりである。

0029

(塩素化ポリオレフィン)
表1に示す性状を有する塩素化ポリオレフィンを用いた。なお、融解熱は、JIS K7121(1987年度版)に準拠したDSC測定により求めた。具体的には、まず、試料の熱履歴を消去するために、窒素雰囲気下、23℃から180℃まで10℃/minで昇温した。続いて、180℃から−100℃まで10℃/minで降温した。そして、−100℃から180℃まで10℃/minで昇温し、このときの熱記録から融解熱を求めた。

0030

0031

(粘着付与剤)
Arkon P−140:荒川化学工業(株)製
(ポリエーテル変性シリコーン)
SH 192:東レ・ダウコーニング(株)製
(光重合開始剤)
Irgacure 651:BASFジャパン(株)(東京都港区)製

0032

窒素雰囲気下で、低圧水銀ランプを用いて3mW/cm2の紫外光を表2〜6に示す組成(単位:質量部)の混合物1に3分間照射してモノマーの一部を重合させ、粘度が約2200mPa・sである混合物を得た。得られた混合物に、表2〜6に示す組成(単位:質量部)の混合物2を加えた後、撹拌しながら約65℃で45分間加熱し、続いて、室温まで冷却した。そして、この混合物をシリコーン離型剤表面処理された2枚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの間に挟み、カレンダー成形によってシート成形した。このシートの両面に対して、低圧水銀ランプを用いて0.3mW/cm2の紫外光を3分間照射した後、更に7.0mW/cm2の紫外光を3分間照射した。以上のようにして、0.08mmの厚さを有するテープ状の感圧接着剤を得た。なお、感圧接着剤中の「粘着性高分子」は、モノマーと光重合開始剤のみから得られる成分をいう。

0033

このテープ状の感圧接着剤を1.0mm厚のアクリルフォームテープ(住友スリエム(株)(東京都品川区)製、商品名「3M(登録商標) アクリルフォームテープGT7110」)の両面にラミネートした感圧接着テープについて、以下に示すように静的せん断強度、180°剥離強度及び初期粘着強度を測定した。なお、実施例5及び比較例6については、感圧接着剤をアクリルフォームテープにラミネートする際に、アクリルフォーム表面をプライマー(住友スリーエム製、商品名「3M(登録商標)PAC プライマー K−500」)で処理してからラミネートした。また、実施例9,10については、感圧接着テープに代えて、アクリルフォームテープを用いないテープ状の感圧接着剤のみで各測定を行った。結果を表2〜6に示す。

0034

[静的せん断強度]
まず、12mm×25mmの感圧接着テープを30mm×60mm×0.127mm厚の酸化処理されたアルミニウム基板にラミネートした。次に、アルミニウム基板と同じ大きさの第2の基板を、アルミニウム基板上の感圧接着テープと25mm重なるように感圧接着テープ上に配置した。このとき、アルミニウム基板と第2の基板とは、端部が重ならないように配置された。このようにして得られた試料に対して、基板間における感圧接着テープの接着領域が12mm×25mmとなるように、6.8kgの鋼鉄製のローラーを1回前後させた。第2の基板としては、動的架橋したエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)とポリプロピレン(PP)樹脂との複合体であるオレフィン系熱可塑性ゴム架橋体(TPV)又はポリプロピレン(PP)基板を、使用前にイソプロパノール洗浄したものを用いた。

0035

続いて、試料を23℃で24時間静置した後、80℃のオーブン内で鉛直方向に配置し、試料の下端に0.3kgのおもりぶら下げた。この状態でおもりが落下するまでの時間を記録した。なお、10,000分以内におもりが落下しない場合には、その時点で試験中止し、10,000分として記録した。なお、実施例9,10については、0.4kgのおもりを用いた場合についても、同様の測定を行った。

0036

[180°剥離強度]
0.05mm厚のPETフィルムコロナ処理された表面)に12mm×100mmの感圧接着テープをラミネートしたものを、イソプロパノールで洗浄したTPV基板に室温(23℃)で貼付した。このとき、2kgの金属ローラーを1回前後させた。このようにして得られた試料を以下の3条件で保存した。
30minRT:23℃で30分
24H RT:23℃で24時間
2W 80℃:80℃で2週間

0037

保存後の試料を張力試験機に配置し、180°方向に50mm/minの速度で感圧接着テープを基板から剥離し、そのときの剥離強度を測定した。なお、80℃で保存した試料については、試験前に室温まで冷却した。

0038

[低温初期粘着強度]
0.025mm厚のPETフィルム(コロナ処理された表面)に12mm×100mmの感圧接着テープをラミネートしたものと、イソプロパノールで洗浄したTPV基板と、2kgの金属ローラーとを5℃の低温室内に2時間保存した。そして、5℃の低温室内で、TPV基板にPETにラミネートされた感圧接着テープを貼付し、2kgの金属ローラーを1回前後させた。その直後に、試料を張力試験機に配置し、90°方向に300mm/minの速度で感圧接着テープを基板から剥離し、そのときの剥離強度を測定して初期粘着強度とした。

0039

0040

0041

0042

実施例

0043

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