JP3904129B2 - 発泡粘着テープ又はシートの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細な気泡を有する発泡粘着剤層を備えた発泡粘着テープ又はシートの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粘着テープや粘着シートの粘着剤層を微細な発泡構造とすることにより、見かけの弾性率を低下させて、初期粘着性、粗面接着性、耐反撥性などの特性を向上させたり、粘着剤使用量の低減により材料費を削減することが行われている。
【０００３】
上記のような発泡粘着テープ又はシートを製造する方法として、熱分解型化学発泡剤を粘着剤層中に含有させて加熱する方法（特開昭６２−２６３２７８号公報等）、粘着剤層中にマイクロカプセルのような微小中空粒子を混合する方法（特開平２−２４０１８２号公報）などが知られている。しかし、これらの方法では、発泡剤や微小中空粒子が均一に分散しにくい、微細セルが得られにくい、発泡セル構造の制御が困難である、コスト高となるなどの多くの問題があった。
【０００４】
特開平８−１９９１２５号公報には、既存の粘着シートを高圧力のガス雰囲気下において該雰囲気ガスを溶解させた後、圧力を開放することで粘着剤層を発泡させる方法が開示されている。しかしながら、この方法では、微細なセル構造を形成できるものの、粘着剤の塗工、乾燥といった従来の粘着シート製造工程は何ら変わらず、さらにこれに加えて発泡工程が必要となるため、工程が複雑となり、従来の粘着シートの製造コストに比べてコストアップは免れない。また、この発泡工程は主にバッチ式の圧力室内で行われるため、連続生産性という観点からは非常に不利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、微細セル構造を有する発泡粘着テープ又はシートを、複雑な工程を経ることなく、生産効率よく製造できる方法及び製造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、粘着剤層を構成するポリマーの単量体を特定条件下で重合させ、且つ特定条件下で支持体上に積層すると、従来の化学発泡剤等を用いる方法の有する課題を克服できるのみならず、上記公報記載の高圧ガスを用いる方法よりもシンプルな工程で生産性よく発泡粘着テープ又はシートが得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、発泡粘着剤層を備えた粘着テープ又はシートの製造方法であって、発泡粘着剤層を構成するポリマーの単量体を含む混合物を、加圧下、超臨界状態又は液体状態の不活性流体中で重合に付した後、得られた重合組成物を、前記圧力よりも低圧力下の支持体上に吐出、積層して発泡粘着剤層を形成することを特徴とする発泡粘着テープ又はシートの製造方法を提供する。
前記発泡粘着剤層を構成するポリマーとして、例えばアクリル酸エステル共重合体が挙げられる。また、前記不活性流体には二酸化炭素が含まれる。
本発明は、また、発泡粘着剤層を構成するポリマーの単量体を加圧下で重合させるための耐圧容器、該耐圧容器に超臨界状態又は液体状態の不活性流体を供給するための不活性流体供給手段、及び重合して得られた重合組成物を吐出するための吐出手段を有する発泡粘着テープ又はシート製造装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の方法では、発泡粘着剤層を構成するポリマーの単量体を含む混合物を、加圧下、超臨界状態又は液体状態の不活性流体中で重合に付す。
【０００９】
前記ポリマーとしては、粘着剤として使用できるポリマーであれば特に限定されず、例えば、アクリル系ポリマー、ゴム系ポリマーなどが例示できる。中でも、アクリル系ポリマー、例えば、２種以上のアクリル酸エステルモノマーの共重合体、少なくともアクリル酸エステルモノマーと官能基含有不飽和モノマーとをモノマー成分とする共重合体などのアクリル酸エステル共重合体が好ましい。
【００１０】
前記アクリル酸エステルモノマーとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソノニルアクリレートなどのアクリル酸Ｃ_1-10アルキルエステルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１１】
前記官能基含有不飽和モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸などのカルボキシル基含有モノマー；無水マレイン酸などの酸無水物基含有モノマー；アクリルアミド、アクリロニトリル、ジメチルアミノエチルメタクリレートなどの窒素含有基（アミド基、シアノ基、アミノ基など）を有するモノマー；ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレートなどのヒドロキシル基含有モノマー；グリシジルアクリレートなどのエポキシ基含有モノマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１２】
前記アクリル酸エステル共重合体は、前記以外のモノマー成分として、酢酸ビニルなどのビニルエステル類；スチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル化合物；メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどのメタクリル酸エステルなどを含んでいてもよい。
前記単量体を含む混合物には、粘着剤に通常添加する添加剤、例えば、粘着付与剤樹脂、軟化剤、老化防止剤、充てん剤などが含まれていてもよい。
【００１３】
重合方法としては、不活性流体中で重合可能な方法であれば特に限定されず、例えば、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系ラジカル開始剤、ベンゾイルパーオキサイド等の過酸化物系ラジカル開始剤等の公知のラジカル開始剤を用いたフリーラジカル重合法などが挙げられる。
【００１４】
本発明において使用する不活性流体としては、常温、常圧では気体であり且つ重合条件下で不活性な広範囲の物質を使用でき、その代表的な例として、ヘリウム、アルゴン等の希ガス類、窒素、二酸化炭素等の無機性ガス類などが挙げられる。これらの中でも、二酸化炭素は、超臨界状態又は液体状態において高分子材料に対する親和性が比較的高く、かつ環境への影響が少なく、コスト的にも有利であることから、最も好適に使用できる。
【００１５】
重合する際の圧力は、加圧下（特に高圧下）であればよく、用いる不活性流体の種類により、例えば１ＭＰａ〜４０ＭＰａ程度の範囲から適宜選択できる。例えば、不活性流体として二酸化炭素などを使用する場合、圧力は５ＭＰａ〜４０ＭＰａ程度の範囲が好ましい。
【００１６】
また、重合温度も不活性流体の種類に応じて適当に選択できる。不活性流体として二酸化炭素などを使用する場合の温度は、例えば２０℃〜１００℃程度の範囲が好ましい。また、温度は、同一装置内で部分ごとに変化させてもよい。例えば、不活性流体として二酸化炭素などを用いる場合、重合部分の温度は２０℃〜１００℃、重合組成物の吐出部分の温度は１０℃〜１００℃程度の範囲が好適である。
【００１７】
本発明では、重合して得られた重合組成物を、前記重合時の圧力よりも低圧力下の支持体上に薄層に吐出し、積層して発泡粘着剤層を形成する。
支持体としては、粘着テープに通常用いられる支持体であればよく、例えば、和紙、クラフト紙などの紙類；不織布；ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂などからなるプラスチックフィルムなどが挙げられる。支持体の厚みは特に限定されず、取扱性等を考慮して適宜選択できる。
重合組成物を支持体上に積層する際の圧力は、前記重合時の圧力よりも低ければよいが、操作性の点から大気圧が好ましい。
【００１８】
粘着剤層の発泡は、重合組成物（粘着剤）を支持体上へ積層するに際し、高圧力下から吐出した瞬間、重合時に重合組成物中に含浸、飽和した不活性流体が気泡核を生成し、直後に気泡に成長することによって起こる。したがって、本発明の方法によれば、粘着剤の積層と発泡を同時に行うことが可能であり、製造工程が簡略化される。
【００１９】
本発明の方法は、発泡粘着剤層を構成するポリマーの単量体を加圧下で重合させるための耐圧容器（高圧装置）、該耐圧容器に超臨界状態又は液体状態の不活性流体を供給するための不活性流体供給手段、及び重合して得られた重合組成物（粘着剤）を吐出するための吐出手段を有する発泡粘着テープ又はシート製造装置により実施できる。
【００２０】
前記耐圧容器としては、加圧下で重合可能な容器であれば特に限定されず、バッチ式の圧力容器、耐圧性を有する押出装置等の何れであってもよい。不活性流体供給手段は、ポンプ、配管、バルブなどで構成できる。前記吐出手段としては、例えば、Ｔダイ、フィッシュテールダイなどのダイスが挙げられるが、粘着剤を薄層で吐出できる構造のものであれば、特に限定されるものではない。
【００２１】
本発明において使用する装置として、バッチ式の圧力容器を用いた場合は、さらに、ダイスなどの吐出手段開閉用のバルブを設置するのが好ましい。この場合、バルブを閉じた状態で粘着剤を調製した後、バルブの開放操作により、装置内外の圧力差を推進力として粘着剤をダイスなどの吐出手段から吐出させ、発泡した粘着剤を支持体上に積層する。粘着剤の吐出速度はバルブの開閉度合いにより調整できる。
【００２２】
本発明において使用する装置として、押出装置を用いる場合は、例えば、原料モノマー、開始剤などの粘着剤原材料と加圧された不活性流体とを連続的に供給して、押出装置内でモノマーを連続的に重合させ、得られた粘着剤を押出装置先端に取り付けたダイスなどの吐出手段より連続的に薄層に押出して、発泡した粘着剤を支持体上に積層する。このように押出装置を用いる場合には、原料供給−重合−発泡−積層の工程を一貫して行うことのできる連続生産プロセスが可能となるため、発泡粘着テープ又はシート製造方法として好適である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、耐圧容器内で重合により粘着剤を調製した後、そのままその容器に取り付けられたダイスなどの吐出手段を用いて、粘着剤の発泡と支持体上への積層を同時に行うことができるため、従来のように新たな発泡工程を追加する必要がない。
また、本発明の方法を従来の溶剤系やエマルション系粘着テープの製造工程と比較しても、従来必要であった粘着剤の加熱乾燥工程を省略することができるため、製造工程を大幅に簡略化することが可能である。
【００２４】
さらに、本発明の方法によれば、粘着剤を低圧力域に吐出する際に、不活性流体が揮発するのと同時に、粘着特性を低下させるおそれのある残存モノマーや低分子量成分も揮発除去することができるので、特別な精製工程を実施することなく高性能な粘着特性を実現することができる。
本発明の方法により得られる発泡粘着テープは、粘着剤層が微細な発泡構造を有するため、見かけの弾性率が低下し、初期粘着性、粗面接着性、耐反撥性などの特性に優れる。また、粘着剤の使用量を低減できるため、材料費の低減も可能である。
【００２５】
【実施例】
以下実施例に基づき本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
容器下部にＴダイとバルブとを設置したバッチ式圧力容器内に、ブチルアクリレートモノマー１００重量部、アクリル酸モノマー５重量部、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル０．１重量部を投入して攪拌した後、加圧した二酸化炭素を入れ、圧力２５ＭＰａ、温度６５℃の条件で４時間、フリーラジカル重合を行った。
得られた粘着剤を、圧力容器下部に設置したバルブを開放することにより、Ｔダイより薄層で吐出させ、これを厚さ４０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に積層し、厚さ２５０μｍの発泡粘着剤層を有する発泡粘着テープを作製した。
作製した粘着テープを、ステンレス板上に１ｋｇのローラー１往復で圧着し、室温で３０分放置後、１８０°剥離試験を実施し、粘着テープの対ステンレス板接着力を評価した。また同様に、作製した粘着テープを、＃４００サンドペーパー上に１ｋｇのローラー１往復で圧着し、室温で３０分放置後、１８０°剥離試験を実施し、粘着テープの粗面接着力を評価した。評価結果を表１に示す。
【００２７】
比較例１
実施例１と同様の方法で粘着剤を調製し、これをダイスより吐出させずに圧力を大気圧まで減圧し、粘着剤を取り出した。この粘着剤をトルエンに溶解させて粘着剤溶液とし、これを厚さ４０μｍのＰＥＴフィルム上に塗工し、オーブン中、８０℃で１０分乾燥させて、厚さ２５０μｍの気泡の無い粘着剤層を有する粘着テープを作製した。
作製した粘着テープを実施例１と同様の方法により、対ステンレス板接着力、及び粗面接着力を評価した。評価結果を表１に示す。
【表１】

【００２８】
実施例２
容器下部にＴダイとバルブとを設置したバッチ式圧力容器内に、ブチルアクリレートモノマー１００重量部、アクリル酸モノマー５重量部、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル０．２重量部を投入して攪拌した後、加圧した二酸化炭素を入れ、圧力２０ＭＰａ、温度６５℃の条件で４時間、フリーラジカル重合を行った。
得られた粘着剤を、圧力容器下部に設置したバルブを開放することにより、Ｔダイより薄層で吐出させて、これを表面にシリコーンコーティングを施した剥離用ＰＥＴフィルム上に積層して、厚さ３００μｍの発泡粘着剤層を形成した。さらに、これに厚さ４００μｍのアルミニウム板を貼り合わせて、アルミニウム板を支持体とする発泡粘着テープを作製した。
作製したアルミ発泡粘着テープについて、以下に記す手順で耐反撥性評価試験を実施した。すなわち、アルミ発泡粘着テープを、１０ｍｍ×９０ｍｍのサイズに切り、粘着剤層を外側にしてＲ５０の曲率で湾曲させた後、剥離用ＰＥＴフィルムを剥がし、ラミネータを用いてアクリル板上に浮きのないように圧着した。これを室温で２４時間放置後、７０℃のオーブンで２時間加熱し、テープ両端におけるアクリル板からの浮き距離を測定した。評価結果を表２に示す。
【００２９】
比較例２
実施例２と同様の方法で粘着剤を調製し、これをダイスより吐出させずに圧力を大気圧まで減圧し、粘着剤を取り出した。この粘着剤をトルエンに溶解させて粘着剤溶液とし、これを表面にシリコーンコーティングを施した剥離用ＰＥＴフィルム上に塗工し、オーブン中、８０℃で１０分乾燥させて、厚さ３００μｍの気泡の無い粘着剤層を形成した。さらに、これに厚さ４００μｍのアルミニウム板を貼り合わせて、アルミニウム板を支持体とする粘着テープを作製した。
作製したアルミ粘着テープについて、実施例２と同様の方法で耐反撥性評価試験を実施した。評価結果を表２に示す。
【表２】

Claims (4)

1. 発泡粘着剤層を備えた粘着テープ又はシートの製造方法であって、発泡粘着剤層を構成するポリマーの単量体を含む混合物を、加圧下、超臨界状態又は液体状態の不活性流体中で重合に付した後、得られた重合組成物を、前記圧力よりも低圧力下の支持体上に吐出、積層して発泡粘着剤層を形成することを特徴とする発泡粘着テープ又はシートの製造方法。
2. 発泡粘着剤層を構成するポリマーがアクリル酸エステル共重合体である請求項１記載の発泡粘着テープ又はシートの製造方法。
3. 不活性流体が二酸化炭素である請求項１記載の発泡粘着テープ又はシートの製造方法。
4. 発泡粘着剤層を構成するポリマーの単量体を加圧下で重合させるための耐圧容器、該耐圧容器に超臨界状態又は液体状態の不活性流体を供給するための不活性流体供給手段、及び重合して得られた重合組成物を吐出するための吐出手段を有する発泡粘着テープ又はシート製造装置。