JP7608169B2 - 粘着シート - Google Patents
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Description
本出願は、2019年2月6日に出願された日本国特許出願2019-019830号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
粘着力減少率(%)=(1-B/A)×100
上式中、Aは、ステンレス鋼板に対する初期180度剥離強度([N/20mm])である。Bは、ステンレス鋼板に貼り合わせ、180℃で1時間加熱し、25℃で30分間放置し、照度60mW/cm2で紫外線を照射した後に測定されるステンレス鋼板に対する加熱-硬化処理後180度剥離強度([N/20mm])である。
なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明することがあり、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、図面に記載の実施形態は、本発明を明瞭に説明するために模式化されており、製品として実際に提供される粘着シートのサイズや縮尺を必ずしも正確に表したものではない。
ここに開示される粘着シートは粘着剤層を備える。この粘着剤層は、典型的には粘着シートの少なくとも一方の表面を構成している。粘着シートは、粘着剤層を基材(支持体)の片面または両面に有する形態の基材付き粘着シートであってもよく、上記粘着剤層が剥離ライナー(剥離面を備える基材としても把握され得る。)に保持された形態等の基材レスの粘着シートであってもよい。この場合、粘着シートは粘着剤層のみからなるものであり得る。ここでいう粘着シートの概念には、粘着テープ、粘着ラベル、粘着フィルム等と称されるものが包含され得る。また、上記粘着剤層は典型的には連続的に形成されるが、かかる形態に限定されるものではなく、例えば点状、ストライプ状等の規則的あるいはランダムなパターンに形成された粘着剤層であってもよい。また、本明細書により提供される粘着シートは、ロール状であってもよく、枚葉状であってもよい。あるいは、さらに種々の形状に加工された形態の粘着シートであってもよい。
ここに開示される粘着シートの初期粘着力は、使用態様や目的に応じて設定され得るので、特定の範囲に限定されない。いくつかの好ましい態様では、粘着シートは、JIS Z 0237:2000に基づいて、23℃の環境下にて、剥離角度180度、速度300mm/分の条件で測定されるステンレス鋼板に対する初期180度剥離強度(初期粘着力)が凡そ1N/20mm以上(典型的には1.0N/20mm超)であり得る。所定値以上の初期粘着力を示す粘着シートは被着体によく接着することができる。そのような観点から、上記初期粘着力は、凡そ2N/20mm以上であることが適当であり、好ましくは凡そ3N/20mm以上、より好ましくは凡そ5N/20mm以上(例えば凡そ7N/20mm以上、典型的には凡そ9N/20mm以上)である。上記初期粘着力の上限は特に限定されず、30N/20mm未満であってもよく、20N/20mm未満(例えば15N/20mm未満)であってもよい。なお、上記初期粘着力は、硬化処理前に測定される剥離強度である。初期粘着力は、具体的には後述の実施例に記載の方法で測定される。
粘着力減少率(%)=(1-B/A)×100
(上式中、Aはステンレス鋼板に対する初期180度剥離強度([N/20mm])であり、Bはステンレス鋼板に対する加熱-硬化処理後180度剥離強度([N/20mm])である。);より求められる粘着力減少率が17%以上であることによって特徴づけられる。所定値以上の粘着力減少率を示す粘着シートは、硬化処理前は被着体に接着することが可能であり、高温に曝された場合であっても、硬化処理後は、粘着力減少により被着体から分離しやすく、また、糊残りが防止され得る。例えば、回路基板の製造において、粘着シート上にチップを配置し、その上にさらに封止樹脂を硬化するような態様において、封止樹脂硬化時の加熱後に、チップ表面の電極(金属)から良好に分離できるだけでなく、封止樹脂(硬化樹脂)に対しても負荷少なく良好に分離することができる。そのため、樹脂等を含む被着体の割れや欠け、折れ等の不具合の発生を防止することができる。ここに開示される技術における被着体からの分離性には、上記のような分離性(剥離性)が包含される。
また、ここに開示される粘着シートは、特性:180℃で1時間加熱し、25℃で30分間放置した後に照度60mW/cm2で紫外線を照射する加熱-硬化処理後、ナノインデンテーション法によって測定される粘着剤層の弾性率が22MPa以上である;を満足することが好ましい。より詳しくは、上記特性を満足する粘着剤層は、乾燥等の粘着剤層形成処理によって形成されたものであるが、上記の加熱-硬化処理前の状態であり、その状態において、加熱-硬化処理後のナノインデンテーション法による弾性率が22MPa以上となるように構成されている。上記特性を満足することにより、粘着剤層は、硬化処理前は所定の柔らかさを有して、所定以上の粘着力で被着体によく接着することが可能である。また、上記特性を満足する粘着剤層は、加熱-硬化処理によって所定以上の弾性率を有するように設計されているので、高温に曝された場合であっても、被着体と分離する際に糊残りが高度に防止され得る。
ここに開示される粘着剤層は、室温付近の温度域において柔らかい固体(粘弾性体)の状態を呈し、圧力により簡単に被着体に接着する性質を有する材料であることが好ましい。ここでいう粘着剤は、「C. A. Dahlquist, “Adhesion : Fundamental and Practice”, McLaren & Sons, (1966) P. 143」に定義されているとおり、一般的に、複素引張弾性率E*(1Hz)<107dyne/cm2を満たす性質を有する材料(典型的には、25℃において上記性質を有する材料)であり得る。
ここに開示される粘着剤層に含まれるポリマー(典型的にはベースポリマー)のガラス転移温度(Tg)は、-63℃以上である。これによって、粘着剤は、所定以上の凝集性を有し、硬化処理後の被着体からの分離除去時に糊残りが防止され得る。上記ポリマーのTgは、糊残り防止の観点から、-60℃以上であることが適当であり、好ましくは-55℃以上、より好ましくは-50℃以上であり、-40℃以上であってもよく、-30℃以上でもよく、-20℃以上でもよく、-15℃以上でもよい。粘着剤層中のポリマーのTgの上限は特に限定されず、被着体に対する接着性の観点から、15℃以下であることが適当であり、例えば5℃以下であってもよい。被着体への密着性を向上し、良好な保持性を発揮する観点から、上記Tgは、0℃以下が好ましく、-5℃以下がより好ましい。いくつかの態様では、上記ポリマーのTgは、-10℃以下であってもよく、-15℃以下でもよく、-20℃以下でもよく、-30℃以下でもよい。
1/Tg=Σ(Wi/Tgi)
なお、上記Foxの式において、Tgは共重合体のガラス転移温度(単位:K)、Wiは該共重合体におけるモノマーiの重量分率(重量基準の共重合割合)、Tgiはモノマーiのホモポリマーのガラス転移温度(単位:K)を表す。
2-エチルヘキシルアクリレート -70℃
n-ブチルアクリレート -55℃
エチルアクリレート -22℃
ラウリルアクリレート -3℃
N-アクリロイルモルホリン 145℃
2-ヒドロキシエチルアクリレート -15℃
4-ヒドロキシブチルアクリレート -40℃
なお、粘着剤層の「ベースポリマー」とは、該粘着剤層に含まれるポリマーの主成分をいい、このこと以外、何ら限定的に解釈されるものではない。上記ポリマーは、室温付近の温度域においてゴム弾性を示すゴム状ポリマーであることが好ましい。また、この明細書において「主成分」とは、特記しない場合、50重量%を超えて含まれる成分を指す。
なお、「アクリル系ポリマー」とは、該ポリマーを構成するモノマー単位として、1分子中に少なくとも一つの(メタ)アクリロイル基を有するモノマーに由来するモノマー単位を含む重合物をいう。以下、1分子中に少なくとも一つの(メタ)アクリロイル基を有するモノマーを「アクリル系モノマー」ともいう。この明細書におけるアクリル系ポリマーは、アクリル系モノマーに由来するモノマー単位を含むポリマーとして定義される。かかるアクリル系ポリマーの典型例として、該アクリル系ポリマーのモノマー組成のうちアクリル系モノマーの割合が50重量%より多いアクリル系ポリマーが挙げられる。
また、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイルおよびメタクリロイルを包括的に指す意味である。同様に、「(メタ)アクリレート」とはアクリレートおよびメタクリレートを、「(メタ)アクリル」とはアクリルおよびメタクリルを、それぞれ包括的に指す意味である。
CH2=C(R1)COOR2 (A)
ここで、上記式(A)中のR1は水素原子またはメチル基である。また、R2は炭素原子数1~20の鎖状アルキル基(以下、このような炭素原子数の範囲を「C1-20」と表すことがある。)である。粘着剤層の貯蔵弾性率等の観点から、R2がC1-14(例えばC1-12)の鎖状アルキル基であるアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、R1が水素原子でR2がC1-20(例えばC1-14、典型的にはC1-12)の鎖状アルキル基であるアルキルアクリレートがより好ましい。
カルボキシ基含有モノマー:例えばアクリル酸(AA)、メタクリル酸(MAA)、クロトン酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸等のエチレン性不飽和ジカルボン酸およびその無水物(無水マレイン酸、無水イタコン酸等)。
水酸基含有モノマー:例えば2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;ビニルアルコール、アリルアルコール等の不飽和アルコール類;2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングルコールモノビニルエーテル等のエーテル系化合物。
アミド基含有モノマー:例えば(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メチロールプロパン(メタ)アクリルアミド、N-メトキシメチル(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。
アミノ基含有モノマー:例えばアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート。
エポキシ基含有モノマー:例えばグリシジル(メタ)アクリレート、メチルグリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル。
シアノ基含有モノマー:例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル。
ケト基含有モノマー:例えばジアセトン(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリレート、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、アリルアセトアセテート、ビニルアセトアセテート。
窒素原子含有環を有するモノマー:例えばN-ビニル-2-ピロリドン、N-メチルビニルピロリドン、N-ビニルピリジン、N-ビニルピペリドン、N-ビニルピリミジン、N-ビニルピペラジン、N-ビニルピラジン、N-ビニルピロール、N-ビニルイミダゾール、N-ビニルオキサゾール、N-ビニルモルホリン、N-ビニルカプロラクタム、N-(メタ)アクリロイルモルホリン。
アルコキシシリル基含有モノマー:例えば3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン。
イソシアネート基含有モノマー:(メタ)アクリロイルイソシアネート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、m-イソプロペニル-α,α-ジメチルベンジルイソシアネート。
また、ここに開示されるアクリル系ポリマーは、加熱-硬化処理後の粘着力減少や、粘着剤層弾性率上昇性の観点から、炭素-炭素二重結合を有するアクリル系ポリマーであることが好ましい。アクリル系ポリマーは、モノマー原料選択の自由度が高く、物性の制御が容易である点でも有利である。なお、上記炭素-炭素二重結合を有するアクリル系ポリマーを用いる方法は、後述の粘着剤層中に炭素-炭素二重結合を存在させる方法(1)に該当する。
また、ここに開示される技術は、炭素-炭素二重結合を有するモノマー/オリゴマーを含む粘着剤層を備える態様でも好ましく実施され得る。上記モノマー/オリゴマーとしては、上述のものを好ましく用いることができる。ポリマーとしてアクリル系ポリマーを用いる態様では、上述の(メタ)アクリロイル基含有化合物や、該(メタ)アクリロイル基含有化合物の多量体(例えば2~5量体)の1種または2種以上を用いることが好ましい。上記多量体は、例えば多官能(典型的には2~5官能)の化合物であり得る。なお、上記炭素-炭素二重結合を有するモノマー/オリゴマーを用いる方法は、後述の粘着剤層中に炭素-炭素二重結合を存在させる方法(2)に該当する。
ここに開示される粘着剤層がアクリル系ポリマーを含む場合、アクリル系ポリマーに加えて上記アクリル系ポリマー以外のポリマーを含んでもよい。上記アクリル系ポリマー以外のポリマーとしては、粘着剤層に含まれ得るポリマーとして例示した各種ポリマーのうちアクリル系ポリマー以外のものが好適例として挙げられる。そのようなポリマーは、炭素-炭素二重結合を有するポリマーであり得る。ここに開示される粘着剤層がアクリル系ポリマーに加えて上記アクリル系ポリマー以外のポリマーを含む場合、該アクリル系ポリマー以外のポリマーの含有量は、アクリル系ポリマー100重量部に対して100重量部以下とすることが適当であり、50重量部以下が好ましく、30重量部以下がより好ましく、10重量部以下がさらに好ましい。アクリル系ポリマー以外のポリマーの含有量は、アクリル系ポリマー100重量部に対して5重量部以下であってもよく、1重量部以下であってもよい。ここに開示される技術は、例えば、粘着剤層に含まれるポリマーの99.5~100重量%がアクリル系ポリマーである態様で好ましく実施され得る。
いくつかの好ましい態様では、粘着剤層は、炭素-炭素二重結合を含む。この態様では、粘着剤層に硬化処理を施すことで、粘着剤層内に存在する炭素-炭素二重結合が反応して粘着力が減少し、また弾性率が向上する。炭素-炭素二重結合は、工業的に適用され得る通常の保管環境では空気中の湿気や酸度等と反応せず化学的に安定である。その一方で、例えば、粘着剤層内に光重合開始剤を含ませて活性エネルギー線を照射したり、熱重合開始剤を含ませて加熱してラジカルが発生すると、反応(例えば重合反応や架橋反応)する。炭素-炭素二重結合が存在する粘着剤層を採用することで、所定の硬化処理条件において、速やかに粘着力を減少させ得る。
なお、この明細書においてポリマーまたはオリゴマーの主鎖とは、当該ポリマーまたはオリゴマーの骨格をなす鎖状構造のことを指すものとする。また、ポリマーまたはオリゴマーの側鎖とは、上記主鎖と結合する基(ペンダント、側基)や、ペンダントとみなされ得る分子鎖を指すものとする。
(1)粘着剤層を形成するポリマーとして、炭素-炭素二重結合を有するポリマーを用いる方法。この方法は、具体的には、炭素-炭素二重結合を有するポリマーを粘着剤組成物に含ませて、該粘着剤組成物を用いて粘着剤層を形成する。
(2)粘着剤層中に、粘着剤層を形成するポリマーに加えて、炭素-炭素二重結合を有するポリマー、オリゴマーおよび/またはモノマーを含ませる方法。この方法は、具体的には、粘着剤組成物中に上記ポリマー、オリゴマーおよび/またはモノマーを適当量添加し、該粘着剤組成物を用いて粘着剤層を形成する。
上記(1)と(2)は併用してもよい。
また、ここに開示される粘着剤層は、ラジカル発生剤を含むことが好ましい。炭素-炭素二重結合の有無にかかわらず、加熱を行うとポリマー等の分子結合の開裂や、空気中の酸素酸化等によってラジカルが生成することが知られている(「高分子劣化・崩壊の<樹脂別>トラブル対策と最新の改質・安定化技術」 高分子物性研究会 1981年発行)。したがって、硬化処理条件によっては、ラジカル発生剤は必須成分ではないと考えることができる。しかし、硬化処理によって速やか、かつ確実に粘着力を減少させる観点から、ラジカル発生剤を粘着剤層に積極的に含ませることが好ましい。ラジカル発生剤を粘着剤層に含ませることで、硬化処理時にラジカル発生剤からラジカルが生成し、これが粘着剤層中に存在する炭素-炭素二重結合と反応し、粘着剤層の硬化が速やかに進行する。
ベンゾフェノン誘導体としては、例えば、o-アクリルオキシベンゾフェノン、p-アクリルオキシベンゾフェノン、o-メタクリルオキシベンゾフェノン、p-メタクリルオキシベンゾフェノン、p-(メタ)アクリルオキシエトキシベンゾフェノンが挙げられる。また、1,4-ブタンジオールモノ(メタ)アクリラート、1,2-エタンジオールモノ(メタ)アクリラート、1,8-オクタンジオールモノ(メタ)アクリラート等のアクリラートのベンゾフェノン-4-カルボン酸エステル等も用いることが可能である。アルキルフェノン誘導体としては、例えば、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-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オンが挙げられる。アセトフェノン誘導体としては、1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニル-ケトン等が挙げられる。上記光重合開始剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、硬化速度や厚膜硬化性に優れるという理由から、1-ヒドロキシシクロヘキシル-フェニル-ケトン、2-ヒドロキシ-1-{4-〔4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル〕フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オンが好ましい。
他の好ましい例としては、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-2,4-ジ-n-ブトキシフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、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ホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤が挙げられる。
また、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-2-(o-ベンゾイルオキシム)、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(o-アセチルオキシム)等のオキシムエステル系光重合開始剤も好ましく用いられ得る。
粘着剤層を形成するために用いられる粘着剤組成物は、粘着剤層の凝集性向上の観点から、上記ポリマーに加えて架橋剤を含むことが好ましい。架橋剤の種類は特に制限されず、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、アジリジン系架橋剤、メラミン系架橋剤、過酸化物系架橋剤、尿素系架橋剤、金属アルコキシド系架橋剤、金属キレート系架橋剤、金属塩系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、アミン系架橋剤等が挙げられる。これら架橋剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、イソシアネート系架橋剤、金属キレート系架橋剤が好ましい。
ここに開示される粘着剤層は、保存安定性の観点から、酸化防止剤等のラジカル捕捉剤を含み得る。ラジカル捕捉剤は、文字どおり粘着剤層中のラジカルを捕捉する機能を発揮する剤であるため、硬化処理前の状態において、粘着剤層中に存在する炭素-炭素二重結合にラジカルが付加することを阻害し得る。
硫黄系酸化防止剤の例としては、ジラウリル-3,3’-チオジプロピオネート、ジミリスチル-3,3’-チオジプロピオネート、ジステアリル-3,3’-チオジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトララウリルチオプロピオネート等が挙げられる。
アミン系酸化防止剤の例としては、フェニル-α-ナフチルアミン、ジフェニルアミン等が挙げられる。
上記粘着剤組成物は、粘着付与剤やシランカップリング剤を含み得る。ここに開示される技術では、硬化処理後の剥離性の観点から、粘着剤層における粘着付与剤の含有量を10重量%未満(例えば凡そ3重量%未満、さらには1重量%未満)とすることが適当であり、粘着剤層が実質的に粘着付与剤を含まない態様で好ましく実施され得る。なお、シランカップリング剤は、被着体(典型的にはガラス)への接着性を改善すること等を目的として添加され得る。
ここに開示される粘着剤層は、水系粘着剤組成物、溶剤型粘着剤組成物、ホットメルト型粘着剤組成物、活性エネルギー線硬化型粘着剤組成物から形成された粘着剤層であり得る。水系粘着剤組成物とは、水を主成分とする溶媒(水系溶媒)中に粘着剤を含む形態の粘着剤組成物のことをいい、ここでいう水系粘着剤組成物の概念には、水分散型の粘着剤組成物(粘着剤が水に分散した形態の組成物)、水溶性の粘着剤組成物(粘着剤が水に溶解した形態の組成物)等と称されるものが含まれ得る。また、溶剤型粘着剤組成物とは、有機溶媒中に粘着剤を含む形態の粘着剤組成物のことをいう。ここに開示される技術は、溶剤型粘着剤組成物から形成された粘着剤層を備える態様で好ましく実施され得る。
片面粘着タイプまたは両面粘着タイプの基材付き粘着シートにおいて、粘着剤層を支持(裏打ち)する基材(層)として、各種のシート状基材を用いることができる。上記基材としては、樹脂フィルム、紙、布、ゴムシート、発泡体シート、金属箔、これらの複合体等を用いることができる。樹脂フィルムの例としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン製フィルム;ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステルフィルム;塩化ビニル樹脂フィルム;酢酸ビニル樹脂フィルム;ポリアミド樹脂フィルム;フッ素樹脂フィルム;セロハン;等が挙げられる。樹脂フィルムの他の例として、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂等の1種または2種以上のエンジニアリングプラスチック(スーパーエンジニアリングプラスチックであり得る。)から形成された樹脂フィルムが挙げられる。エンジニアリングプラスチックの使用は耐熱性の観点から好ましい。紙の例としては、和紙、クラフト紙、グラシン紙、上質紙、合成紙、トップコート紙等が挙げられる。布の例としては、各種繊維状物質の単独または混紡等による織布や不織布等が挙げられる。上記繊維状物質としては、綿、スフ、マニラ麻、パルプ、レーヨン、アセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維等が例示される。ゴムシートの例としては、天然ゴムシート、ブチルゴムシート等が挙げられる。発泡体シートの例としては、発泡ポリウレタンシート、発泡ポリクロロプレンゴムシート等が挙げられる。金属箔の例としては、アルミニウム箔、銅箔等が挙げられる。
剥離ライナーとしては、慣用の剥離紙等を使用することができ、特に限定されない。例えば、樹脂フィルムや紙等のライナー基材の表面に剥離処理層を有する剥離ライナーや、フッ素系ポリマー(ポリテトラフルオロエチレン等)やポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン等)の低接着性材料からなる剥離ライナー等を用いることができる。上記剥離処理層は、例えば、シリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、硫化モリブデン等の剥離処理剤により上記ライナー基材を表面処理して形成されたものであり得る。
ここに開示される粘着シートの用途は特に限定されず、硬化処理後、被着体から良好に分離することができ、かつ被着体からの分離時に糊残りを防止し得る性能を利用して、被着体に貼り付けた後、剥離される用途で好ましく用いられ得る。そのような用途としては、仮固定用シートや保護シートが挙げられる。また例えば、電子機器、電子部品の製造プロセスにおいて被着体に固定され、剥離されるプロセス材として好ましく用いられ得る。
〔1〕 粘着剤層を備える粘着シートであって、
前記粘着剤層に含まれるポリマーのガラス転移温度は-63℃以上であり、
下式より求められる粘着力減少率が17%以上である、粘着シート。
粘着力減少率(%)=(1-B/A)×100
(式中、Aは、ステンレス鋼板に対する初期180度剥離強度([N/20mm])であり、Bは、ステンレス鋼板に貼り合わせ、180℃で1時間加熱し、25℃で30分間放置し、照度60mW/cm2で紫外線を照射した後に測定されるステンレス鋼板に対する加熱-硬化処理後180度剥離強度([N/20mm])である。)
〔2〕 ステンレス鋼板に対する初期180度剥離強度が1.0N/20mmよりも大きい、上記〔1〕に記載の粘着シート。
〔3〕 特性:180℃で1時間加熱し、25℃で30分間放置した後に照度60mW/cm2で紫外線を照射する加熱-硬化処理後、ナノインデンテーション法によって測定される前記粘着剤層の弾性率が22MPa以上である;を満足する、上記〔1〕または〔2〕に記載の粘着シート。
〔4〕 前記粘着剤層は炭素-炭素二重結合を含む、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の粘着シート。
〔5〕 前記ポリマーは、炭素-炭素二重結合を有するポリマーを含む、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の粘着シート。
〔6〕 前記ポリマーはアクリル系ポリマーである、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の粘着シート。
〔7〕 前記アクリル系ポリマーは、アルキル(メタ)アクリレートを含むモノマー成分の重合物であり、
前記アルキル(メタ)アクリレートは、アルキル基の炭素原子数が9以下であるアルキル(メタ)アクリレートA1を含む、上記〔6〕に記載の粘着シート。
〔8〕 前記アルキル(メタ)アクリレートA1は、アルキル基の炭素原子数が7以下であるアルキル(メタ)アクリレートを含む、上記〔7〕に記載の粘着シート。
〔9〕 前記モノマー成分における前記アルキル(メタ)アクリレートA1の含有割合は20重量%以上である、上記〔7〕または〔8〕に記載の粘着シート。
〔10〕 前記アルキル(メタ)アクリレートは、アルキル基の炭素原子数が7以上であるアルキル(メタ)アクリレートA2を、前記アルキル(メタ)アクリレートA1として、あるいは前記アルキル(メタ)アクリレートA1とは異なるモノマーとして含む、上記〔7〕~〔9〕のいずれかに記載の粘着シート。
〔11〕 基材層をさらに備え、該基材層の少なくとも一方の面に前記粘着剤層が設けられている、上記〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の粘着シート。
〔12〕 前記基材層の一方の面に前記粘着剤層が設けられた片面接着性粘着シートである、上記〔11〕に記載の粘着シート。
〔13〕 前記基材層の両面に前記粘着剤層が設けられた両面接着性粘着シートである、上記〔11〕に記載の粘着シート。
〔14〕 前記基材層の一方の面に前記粘着剤層として第1粘着剤層が設けられ、該基材層の他方の面に該第1粘着剤層とは異なる第2粘着剤層が設けられた両面接着性粘着シートである、上記〔11〕に記載の粘着シート。
〔15〕 前記粘着剤層のみから実質的に構成された基材レス両面接着性粘着シートである、上記〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の粘着シート。
[加熱-硬化処理後の粘着剤層の弾性率]
加熱-硬化処理後における粘着剤層の弾性率は、ナノインデンテーション法に基づいて測定される。ナノインデンテーション法による弾性率とは、圧子を試料(粘着剤層表面)に押し込んだときの、圧子への負荷荷重と押し込み深さとを負荷時、除荷時にわたり連続的に測定し、得られた負荷荷重-押し込み深さ曲線から求められる弾性率をいう。
加熱-硬化処理条件およびナノインデンテーション法の測定条件は以下のとおりである。
加熱処理:温度180℃、1時間
放冷:常温(25℃)環境、30分間
UV照射:加熱処理、放冷後、下記の条件で実施。
UV照射機:日東精機社製の商品名「NEL SYSTEM UM810」、高圧水銀灯光源
照射量:照度60mW/cm2、時間8秒
ナノインデンター :Hysitron社製の「Triboindenter」
使用圧子:Berkovich(三角錐)型ダイヤモンド圧子
測定方法:単一押し込み測定
測定温度:室温(25℃)
押込み深さ設定:3000nm
押込み引き抜き速度:500nm/秒
粘着シートを幅20mm、長さ140mmのサイズにカットして測定サンプルを作製し、ステンレス鋼板(SUS304BA板)に、JIS Z 0237:2000年に準じて貼り合わせを行う。具体的には、温度23±2℃および湿度65±5%RHの雰囲気下で、測定サンプルを上記SUS304BA板に2kgのローラーを1往復させて圧着して貼り合わせる。次いで、23℃に設定された恒温槽付き引張試験機にセットし、30分間放置する。放置後、23℃の環境下にて、剥離角度180度、速度300mm/分の条件で測定サンプルをステンレス鋼板から引き剥がしたときの荷重を測定し、その際の凹凸平均荷重を求め、これを初期粘着力(対SUS板初期180度剥離強度)[N/20mm幅]とする。引張試験機としては、島津製作所社製の商品名「島津オートグラフAG-120kN」またはその相当品を用いることができる。また、測定サンプルが両面粘着シートの場合は、非測定面をPETフィルムで裏打ちして測定を実施すればよい。
粘着シートを幅20mm、長さ140mmのサイズにカットして測定サンプルを作製し、ステンレス鋼板(SUS304BA板)に、JIS Z 0237:2000年に準じて貼り合わせを行う。具体的には、温度23±2℃および湿度65±5%RHの雰囲気下で、測定サンプルを上記SUS304BA板に2kgのローラーを1往復させて圧着して貼り合わせる。貼り合わせ後、測定サンプルを温度180℃、1時間の条件で加熱する。加熱後、常温(25℃)環境で30分放冷する。放冷後、下記の条件で粘着シートの基材層側(測定粘着面の反対面側、背面ともいう。)からUVを照射する。
UV照射後、23℃に設定された恒温槽付き引張試験機にセットし、30分間放置する。放置後、23℃の環境下にて、剥離角度180度、速度300mm/分の条件で測定サンプルをSUS304BA板から引き剥がしたときの荷重を測定し、その際の凹凸平均荷重を求め、これを加熱-硬化処理後粘着力(対SUS板加熱-硬化処理後180度剥離強度)[N/20mm幅]とする。引張試験機としては、島津製作所社製の商品名「島津オートグラフAG-120kN」またはその相当品を用いることができる。また、測定サンプルが両面粘着シートの場合は、非測定面をPETフィルムで裏打ちして測定を実施すればよい。
(UV照射条件)
UV照射機:日東精機社製の商品名「NEL SYSTEM UM810」、高圧水銀灯光源
照射量:照度60mW/cm2、時間8秒
式:粘着力減少率(%)=(1-B/A)×100;から、粘着力減少率(%)を求める。
上式中、Aは上記初期粘着力であり、Bは上記加熱-硬化処理後粘着力である。
ナフタレン型2官能エポキシ樹脂(DIC社製、商品名「HP4032D」、エポキシ当量:144)100部と、フェノキシ樹脂(三井化学社製、商品名「EP4250」)40部と、フェノール樹脂(明和化成社製、商品名「MEH-8000」)129部と、球状シリカ(アドマテックス社製、商品名「SO-25R」)1137部と、染料(オリエント化学工業社製、商品名「OIL BLACK BS」)14部と、硬化触媒(四国化成社製、商品名「2PHZ-PW」)1部と、メチルエチルケトン30部とを混合して、樹脂溶液(固形分濃度:23.6%)を調製する。
粘着シートの粘着剤層上に上記樹脂溶液を塗布し、上記樹脂溶液を170℃で10分間加熱して硬化させることにより、樹脂硬化物(硬化封止樹脂)を上記粘着剤層上に形成する。上記樹脂溶液の塗布は、塗布サイズが3cm×3cm、厚さが1mmとなるように行う。冷却後、粘着シートを樹脂硬化物から一定の条件で剥離し、その際の剥離性について、以下の基準で判定する。
○:樹脂硬化物に割れ、欠けまた折れが生じることなく、剥離できる。
×:剥離の際に樹脂硬化物に割れ、欠けまたは折れが生じる。
上記初期粘着力の測定結果に基づき、以下の基準で判定する。
◎:4.0N/20mm以上
○:1.0N/20mm超4.0N/20mm未満
×:1.0N/20mm以下
ステンレス鋼板(SUS304BA版)に、所定幅を有する帯状PETテープ(厚さ5μm)を貼り付け、SUS板の平面上に段差を形成する。粘着シートを所定幅の帯状にカットし、その粘着シートの長手方向が上記帯状PETテープの長手方向と直交するように粘着シートをPETテープの上からPETテープによる段差も含めて上記SUS板に貼り付ける。貼り付けによる圧着は、2kgのローラーを1往復させて行う。そして、上記加熱-硬化処理後粘着力における加熱、UV照射および剥離と同じ条件で、加熱、UV照射を行い、粘着シートをPETテープ付きSUS板から引き剥がす。粘着シート剥離後の被着体の段差部を中心にレーザー顕微鏡(108倍)で観察し、以下の基準で糊残り状態を判定する。
◎:被着体に残った粘着剤成分(糊残り)のサイズが10μm未満であるか、糊残りが観察されなかった(界面剥離)。
○:10μm以上100μm未満のサイズの糊残りが認められた。わずかに凝集破壊が認められた。
×:100μm以上のサイズの糊残りが認められた(凝集破壊)。
温度計、撹拌機、窒素導入管等を備えた反応容器に、エチルアクリレート(EA)65部、ラウリルアクリレート(LA)17部、2-ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)18部の配合比でモノマー混合物を用意し、このモノマー混合物100部に対して、重合開始剤としてのBPO(日油社製の商品名「ナイパーBW」)を固形分で0.225部と、重合溶媒としての酢酸エチルを投入して、窒素ガス気流下約60℃で重合反応を行い、アクリル系ポリマーの約30%の酢酸エチル溶液を得た。これにメタクリロイルオキシエチルイソシアネート(MOI)23部を付加反応させ、炭素-炭素二重結合を有するアクリル系ポリマーを調製した。このアクリル系ポリマーのTgは、-18.0℃であった。また、上記アクリル系ポリマーの酢酸エチル溶液に、アクリルポリマーの固形分100部に対して、イソシアネート系架橋剤(日本ポリウレタン工業社製の商品名「コロネートL」)を固形分で0.2部と、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製の商品名「イルガキュア127」(Irg127):2-ヒドロキシ-1-{4-〔4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル〕フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン)を固形分で3部となる割合で添加した。また、酸化防止剤(チバ・ジャパン社製の商品名「IRGANOX1010」;ペンタエリスリトール・テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート])を粘着剤層中0.1%となる割合で添加した。このようにして、本例に係る粘着剤組成物を得た。
上記粘着剤組成物を易接着処理PETフィルム上に塗布して120℃で3分間乾燥し、さらに50℃で24時間のエージングを行うことにより、厚さ50μmのPET樹脂基材層の片面に厚さ30μmの粘着剤層が設けられた片面粘着シートを作製した。
アクリル系ポリマーのモノマー組成を表1に示す内容に変更した他は例1と同様にして、各例に係る粘着剤組成物を調製し、得られた粘着剤組成物を用いて例1と同様にして各例に係る片面粘着シートを作製した。なお、表1中、2EHAは2-エチルヘキシルアクリレートであり、BAはn-ブチルアクリレートであり、ACMOはN-アクリロイルモルホリンである。
イソシアネート系架橋剤の使用量を1.0部に変更した他は例14と同様にして、本例に係る粘着剤組成物を調製し、得られた粘着剤組成物を用いて例14と同様にして本例に係る片面粘着シートを作製した。
上記の結果から、粘着剤層に含まれるポリマーのガラス転移温度が-63℃以上であり、かつ粘着力減少率が17%以上である粘着シートによると、高温に曝された場合であっても、硬化処理後は、被着体から良好に分離することができ、かつ糊残りが防止され得ることがわかる。
10 基材層
21,22 粘着剤層
31,32 剥離ライナー
Claims (8)
- 粘着剤層を備える粘着シートであって、
前記粘着剤層は、ガラス転移温度が-63℃以上であるポリマーを含み、
前記ポリマーは、炭素-炭素二重結合を有するアクリル系ポリマーであり、
前記アクリル系ポリマーは、アルキル(メタ)アクリレートを含むモノマー成分の重合物であり、
前記モノマー成分は、水酸基含有モノマーとしてヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートをさらに含み、
前記水酸基含有モノマーの含有量は、前記モノマー成分中、1重量%以上30重量%以下であり、
前記アクリル系ポリマーの前記炭素-炭素二重結合は、該アクリル系ポリマーに、炭素-炭素二重結合を有するイソシアネート基含有モノマーが組み込まれることにより導入されており、
前記イソシアネート基含有モノマーの含有量は、前記炭素-炭素二重結合が導入される前の前記アクリル系ポリマー100重量部に対して1重量部以上35重量部以下であり、
前記アルキル(メタ)アクリレートは、アルキル基の炭素原子数が2以下であるアルキル(メタ)アクリレートを、該アルキル(メタ)アクリレートの総量中、35重量%以上含み、
前記アルキル(メタ)アクリレートは、アルキル基の炭素原子数が7以上であるアルキル(メタ)アクリレートをさらに含み、
前記粘着剤層を形成するために用いられる粘着剤組成物は、イソシアネート系架橋剤を含み、
前記イソシアネート系架橋剤の含有量は、前記アクリル系ポリマー100重量部に対して0.5重量部未満であり、
下式より求められる粘着力減少率が17%以上である、粘着シート。
粘着力減少率(%)=(1-B/A)×100
(式中、Aは、ステンレス鋼板に対する初期180度剥離強度([N/20mm])であり、Bは、ステンレス鋼板に貼り合わせ、180℃で1時間加熱し、25℃で30分間放置し、照度60mW/cm2で紫外線を照射した後に測定されるステンレス鋼板に対する加熱-硬化処理後180度剥離強度([N/20mm])である。) - ステンレス鋼板に対する初期180度剥離強度が1.0N/20mmよりも大きい、請求項1に記載の粘着シート。
- 特性:180℃で1時間加熱し、25℃で30分間放置した後に照度60mW/cm2で紫外線を照射する加熱-硬化処理後、ナノインデンテーション法によって測定される前記粘着剤層の弾性率が22MPa以上である;を満足する、請求項1または2に記載の粘着シート。
- 基材層をさらに備え、該基材層の少なくとも一方の面に前記粘着剤層が設けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の粘着シート。
- 前記基材層の一方の面に前記粘着剤層が設けられた片面接着性粘着シートである、請求項4に記載の粘着シート。
- 前記基材層の両面に前記粘着剤層が設けられた両面接着性粘着シートである、請求項4に記載の粘着シート。
- 前記基材層の一方の面に前記粘着剤層として第1粘着剤層が設けられ、該基材層の他方の面に該第1粘着剤層とは異なる第2粘着剤層が設けられた両面接着性粘着シートである、請求項4に記載の粘着シート。
- 前記粘着剤層のみから実質的に構成された基材レス両面接着性粘着シートである、請求項1~3のいずれか一項に記載の粘着シート。
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