－新技術紹介－●タッキファイヤーを表面偏析させた粘着剤における粘着力の角度依存性
Peel Angle Dependence of Adhesion for Pressure-Sensitive Adhesive Based on Surface
Segregation of Tackifier.
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竹谷伸幸

Nobuyuki Takeya
Key Word : Adhesion, Peel Angle, Extension Angle, PSA, Surface Segregation, Tackifier１ 緒 言

そこで本報では、角度可変剥離試験機を使用してTF偏析粘着剤の粘着力の角度依存性を調べ、TF未添加粘着剤と比

これまでに当社では、溶剤型アクリル系粘着剤のベースポ較した。さらに光学顕微鏡により剥離過程を側面から観察す

リマー（BP）に特定のタッキファイヤー（TF）を添加するることで、剥離角度に対する粘着剤剥離先端部の伸長角度のことで、BPよりもガラス転移温度（Tg）の高いTFを粘着シ可視化を試みた。

ート表面にナノメートルオーダーで偏析させる技術を見出した 1）。TFを表面偏析させた粘着剤（TF偏析粘着剤）は、柔２ 実 験

軟なバルク特性を維持しつつ、被着体との界面接着力が向上

２.１ 粘着シートの作製方法するという特長をもつ。
図１にガラスに対し、速度３ mm/min、角度90°、室温で粘着剤のベースポリマー（BP）はアクリル系ポリマー剥離した際の側面観察像を示す。TF偏析粘着剤は、TF未添（重量平均分子量 約500,000、Tg =－35℃）を用いた。TF

加粘着剤に比べて、大きく伸長している。このような大きなは、メタクリル酸メチルとスチレンの共重合体で、ラジカル伸長は、バルクの柔軟性と高い界面接着力を両立したTF偏重合により合成した（重量平均分子量 約5,500、Tg =80℃）。

析粘着剤ならではの現象と言える。

BP お よ び BP/TF （ TF 添 加 量 3.8 wt ％ ） の 酢 酸 エ チ ル 30wt％溶液に、イソシアネート架橋剤を配合し、剥離フィルム上にドクターブレードで塗工し、80℃、４分で酢酸エチルを蒸発させた。乾燥後、剥離力の異なる剥離フィルムを貼り合せ、40℃で５日間養生し、厚さ50μmの基材レス両面粘着シートを作製した。

２.２ 剥離試験条件
２．１で作製した基材レス両面粘着シートを各種支持体と
図１

側面観察像の比較

粘着剤：アクリル系粘着剤

被着体に転写し、支持体/粘着剤/被着体から成る積層体を作(左)TFなし、(右)TF偏析製した。圧着は卓上加圧脱泡装置TBR－200（千代田電気工

構成：ガラス(1mm厚)/粘着剤(50μm厚)/PETフィルム業社製）を用いて50℃、0.5 MPa、20分の条件で行った。支
持体は、PETフィルム（厚さ100μm、弾性率 2×109 Pa）お(100μm厚)

よびポリウレタンフィルム（厚さ100μm、弾性率 7×107 Pa）
一般的に粘着剤の粘着力は、180°引き剥がし法あるいはを用いた。被着体は、ガラス（FL11A、AGCファブリテッ

90°引き剥がし法によって評価されるが2）、剥離角度に大きク社製、厚さ１ mm）およびPP（住友ノーブレンMH8、住く依存することが知られている

3～5）。また実際のユーザーの友化学社製、厚さ２ mm）を用いた。

使用状況を考慮すると、応力のかかる角度は様々であるため、粘着力は、VPA-2S（協和界面科学(株)製、図２）を使用

TF偏析粘着剤においても剥離角度が粘着力に与える影響をし、剥離速度３ mm/min、剥離角度60°～180°の範囲で30°理解することは重要である。

刻み、剥離距離20 mmで測定した。また装置搭載の光学顕微鏡により粘着積層体側面から剥離過程の観察を行った。

東亞合成株式会社 Ｒ＆Ｄ総合センター 応用研究所
Applied Research Laboratory, General Center of R&D, Toagosei Co., Ltd.

東亞合成グループ研究年報3-1 TREND 2017 第20号

図２

角度可変剥離試験機（VPA-2S）

図３に側面から見た粘着剤剥離過程の模式図を示す。図中に示すように、被着体水平面に対し支持体を引っ張る角度を剥離角度とし、被着体水平面に対し粘着剤の剥離先端部が伸図４長する角度を伸長角度とした。

粘着力の剥離角度依存性

この角度依存性の差異の原因を探るため、剥離角度120°以降における剥離先端部の伸長角度に着目した。図６に剥離角度と剥離先端部の伸長角度の関係を示す。TF偏析粘着剤は、剥離角度が大きくなるにつれて伸長角度が大きくなった。
これは、界面接着力が高いことで支持体が変形し、支持体の湾曲部の曲率が大きくなったためと考えられる。それに対し、界面接着力の低いTF未添加粘着剤では、剥離角度が大きくなっても伸長角度はほとんど変化していなかった。この伸長
図３

粘着剤剥離過程の模式図

角度の違いが粘着力の角度依存性に関与していると考えられる。

３ 結果と考察
３.１ 粘着力の角度依存性
図４にTF偏析粘着剤およびTF未添加粘着剤の粘着力の角度依存性を示す。また図５に各剥離角度における側面観察像を示す。構成はPETフィルム/粘着剤/ガラスであり、剥離モードはすべての角度において界面剥離であった。どちらの粘着剤においても粘着力は、剥離角度が大きくなるにつれて低下していき、120°近傍で最小となった。剥離角度120°以降では、粘着力は徐々に上昇していくが、TF偏析粘着剤の方が顕著に上昇した（角度依存性が大きい）。

図６

図５

剥離角度と剥離先端部の伸長角度

各剥離角度における側面観察像

東亞合成グループ研究年報

3-2 TREND 2017 第20号

３.２ 支持体の弾性率と伸長角度の関係

５ 謝 辞

前節で、同じ剥離角度であっても界面接着力の違いによって、支持体湾曲部の曲率が変わり、伸長角度に大きく影響す

角度可変の粘着力測定は、早稲田大学 理工学術院 山崎研

ることが明らかとなったが、支持体湾曲部の曲率は、「支持究室の装置を利用し実施した。測定のご協力およびご助言を体の弾性率」や「支持体の厚み」にも影響される。

頂きました同研究室の山崎義弘 教授には感謝の意を表しま

そこで、TF偏析粘着剤の支持体に、同一厚みで弾性率のす。

異なるPETフィルムおよびポリウレタンフィルムを用いて、引用文献

PPに対する180°剥離測定を行った。図７にそれらの剥離過程の側面観察像を示す。弾性率が高いPETフィルムでは、曲率が小さく、Stick-Slip破壊（剥れる速度が遅いstick状態と速いslip状態が周期的に現れ、それに伴い粘着力が変動する剥離現象）となり、粘着力は０～４ N/25mmとなった。一方、弾性率が低いポリウレタンフィルムでは、曲率が大きく、界面剥離し、粘着力は4.3 N/25mmとなった。
Stick-Slip破壊のslip状態は、粘着剤伸長部が面として一気に剥れる現象である。被着体が接着しにくいPPであるこ

1) 中村賢一, 森穂高, 東亞合成グループ研究年報, 18,13(2015).
2) 日本粘着テープ工業会編, “粘着ハンドブック”, 第3版,(2005) p.232.
3) 浦濱圭彬, 接着の技術, 16, 2, 22(1996).
4) 田中良和, コンバーテック, 10, 124(2007).
5) 稲男洋一, 日本接着学会誌，48, 9, 308(2012).とに加え、PETフィルムが支持体の場合では、伸長角度が90°に近いので、剥離の力が接着面に対して垂直方向に働き、かつ粘着剤伸長部全体に分散したことで、slipしやすくなったと考えられる。一方、湾曲部の曲率が大きいポリウレタン
フィルムでは、伸長角度が130°程度となり、剥離の力が接着面に対し水平方向にも働くため、粘着剤剥離先端部に力が集中したことで界面剥離したと考えられる。
このように、支持体の弾性率の違いによっても粘着剤の伸長角度が変わり、剥離モードや粘着力に影響を与えることを確認した。

図７

異なる支持体を用いた際の側面観察像

４ まとめ
TF偏析粘着剤の粘着力の角度依存性を調べたところ、120°近傍が最小となるすり鉢型の依存性を示した。
また剥離過程の側面観察によって、同じ剥離角度であっても粘着剤の界面接着力や支持体の弾性率の違いによって、粘着剤剥離先端部の伸長角度は大きく異なった。伸長角度の違いは、粘着剤の粘着力や剥離モードに影響を与えた。以上の結果より、粘着力測定時には、剥離過程の伸長角度を観察することが重要である。

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