PCerformance

活 躍する三洋化成グループのパフォーマンス・ケミカルス

140

hemicals
事業研究第一本部
ウレタン樹脂研究部 ユニットマネージャー

島田 哲也

高 機 能粘 着 剤［お問い合わせ先］
電子・樹脂・色材本部 樹脂産業部

粘着剤は、すぐに貼り合わせり、粘着力や保持力を増加させができ、必要な時に剥がすことるためには粘着剤の貯蔵弾性率ができる接着剤の一種である。

（G ）は高いほうが好ましい。しその利便性から、梱包、エレクかし弾性率が高くなりすぎる

粘着剤は、一般的にアクリル

トロニクス、光学、自動車、建と、粘着剤として硬くなりすぎ系、ゴム系、シリコーン系、ウ築建材、医療などさまざまな用て粘性の寄与が低くなり、被着レタン系などがある。アクリル

途や分野で幅広く利用されてい体との界面における粘着性が不系・ゴム系粘着剤は、微粘着かる。エレクトロニクス・光学分足するため、保持力と弾性率にら強粘着まで幅広い設計が可能

野や医療分野において、特に高は そ の ピ ー ク が 存 在 す る。まであり、比較的安価なため、最機能性の粘着剤が求められておた、再剥離性が重視される場合も 広 く 使 用 さ れ て い る が、時り、中でも軽い力でしなやかには、粘着体と被着体の界面のみ間・温度・剥離速度などの外的剥がせる再剥離性や、粘着特性で剥離が起こり、のり残りや被要因への依存性が大きい。これの安定性などは重要な機能の一着体のダメージがないよう、粘に対し、シリコーン系・ウレタつである。本稿では、これらの着剤は凝集力が高い方がよく、ン系は、これらの依存性が比較ニーズに応えるべく開発中のウ目的に応じた粘着特性を発揮で的小さく、幅広い環境で安定しレ タ ン 系 粘 着 剤『ポ リ シ ッ ク

きるように組成設計される。

た粘着力が得られる。しかし、特に電子・電気・光学用途やシリコーン系は、高価であり、医療用途などでは、デリケート低分子のシリコーン成分が被着な部材や皮膚などの組織に対し体に移行し汚染の原因となると粘着剤がくっつくためには、て悪影響を及ぼさないよう、精いった短所も抱えている。

触れた時の粘着性「タック」や、密に粘着特性が制御されてい一方、ウレタン系粘着剤は、目的に応じた「粘着力」が求める。それが時間、温度、剥離速時間・温度・剥離速度などへのられる。接着を維持するために度などの外的要因により変化し依存性が小さいことに加えて、は、接着状態を保持してせん断てしまうと本来の粘接着性を発

耐 油 性・耐 摩 耗 性 に 優 れ る ほに耐える「保持力」も求められ揮できなかったり、剥離時に被か、ウレタン基の極性が高いこる。一方で、きれいに剥がせる着体にダメージを与えたり、のとから、被着体へのぬれ性・接機能（再剥離性）も求められる。

り残りを生じるといった問題が着性に優れる、透湿性が高い、このような一見相反する機能起こる。そのため、粘着剤には帯電防止性を発現させやすい、は、粘着剤が粘弾性体であるこもともとの粘着特性に加えて、といった特長もあり、特に再剥とにより実現できる。粘着特性その外的要因への依存性が小さ離性を重視する微粘着系の用途UP』シリーズを紹介する。

粘着剤に求められる物性は動的粘弾性の挙動と関係があ1）いことが求められる 。

三洋化成ニュース ❶ 2019 秋 No.516

粘着剤の種類とそれぞれの特徴で強みを発揮する。

図 1 にアクリル系とウレタン係は、周波数変化に対する粘弾系、それぞれの動的粘弾性測定性の応答と相関があることが知による粘弾性の温度への依存性られているを示す。アクリル系は温度が上数領域の粘弾性の応答は、粘着ウレタン系粘着剤は、主剤で昇すると軟らかくなり粘着力が剤を速く剥がす時の挙動に対応あるポリオール（OH）成分と、低下したり、のり残りが発生すし、低 周 波 数 領 域 は せ ん 断 ク

硬化剤であるポリイソシアネーる。逆に温度が低下すると硬くリープなどのゆっくりとした動ト（NCO）成分に、添加剤等をなり、貼り付けができなくなっきに対する挙動に対応する。図混合した溶液をフィルム等の基たり剥がしづらくなったりする

2に示すように、アクリル系では材に塗工し、加熱して架橋・硬傾向にある。ウレタン系は、粘高速剥離時は硬くなって粘着力化させることで粘着層を形成す弾性曲線が比較的平坦であり、が増加し、せん断のような動きる。前述のように時間・温度・粘着剤の硬さが変化しにくく温に対しては軟らかくなって保持剥離速度などへの依存性が小さ

度依存性が小さいことがわか力が低下するが、ウレタン系でいことに加え、ウレタンならでる。

は周波数依存性が小さいため、はの耐油性や耐摩耗性に優れる

剥離速度による粘着力の変化がといった特長がある。主剤、硬また、粘着力と剥離速度の関

1.0E+07

GGtanδ

1.0E+06
G ,G（Pa）
1.0E+05

1.0E+03-35.0

1.0E+08100

1.0E+07

11.0E+06
G ,G（Pa）
1.0E+050.1

1.0E+04

-15.0

5.0

25.0

45.0

65.0

85.0

105.00.01

1.0E+03

弾性率の温度依存性（ウレタン系）
1000
GGtanδ

100
10tanδ
10.1

-35.0

-15.0

5.0

25.0（10Hz）

45.0

65.0

85.0

温度（℃）

105.00.01（10Hz）

アクリル系（左）とウレタン系（右）の弾性率の温度依存性

弾性率の周波数依存性（アクリル系）

1.0E+08
1.0E+07

GGtanδ

1.0E+06
G ,G（Pa）
1.0E+05

1.0E+031000

1.0E+08100

1.0E+07

11.0E+06
G ,G（Pa）
1.0E+050.1

1.0E+040.01
1000

1.0E+0310tanδ

1.0E+040.010.1

110

周波数（Hz）

図21000tanδ

温度（℃）

図1。例えば高周波

101.0E+04

ウレタン系粘着剤2）〜3）

弾性率の温度依存性（アクリル系）

1.0E+08

少なく、保持力に優れている。

100

弾性率の周波数依存性（ウレタン系）
1000
GGtanδ

10010tanδ10.10.01（25℃）

アクリル系（左）とウレタン系（右）の弾性率の周波数依存性

三洋化成ニュース ❷ 2019 秋 No.516

0.1110周波数（Hz）

1000.011000（25℃）

化剤の 2 成分からなるため、反性に悪影響を与える成分を大幅とができる。

応性や硬度、弾性率などの物性に低減することで、従来のウレ②実質官能基数の増加を制御しやすく、幅広い用途へタン系粘着剤の問題点を解決しの適用が見込める高いポテンた。

実質的に反応に関与できる実質シャルを持つ材料である。

『ポリシック UP』シリーズは、官能基数が減少する副反応が起しかしこのような優れた特長

この特殊ポリオールを使用すこる。ポリオールの末端の水酸にもかかわらず、いくつかの問ることにより、主に三つの特長基はイソシアネートと反応し、題点のために現状では使用されを実現した。そのメリットを図架橋するため、実質官能基数がている用途は限られている。問3 にまとめた。以下に詳細を解減少することは粘着剤の架橋密

題点としては、①ウレタン基の説する。

度の減少の原因となっていた。

高凝集力により粘着力の調整が①プレポリマーの高分子量化『ポリシック UP』シリーズで難しい、②ハードセグメントのプレポリマーの高分子量化には、従来のポリオールよりも実凝集力や架橋密度を下げて粘着よって、分子鎖の絡み合い効果質官能基数を増加できるため、力を出そうとすると、粘着層のが強くなる。分子鎖の絡み合い

図 4 のように、ウレタン系粘着強度が低下してのり残りにつなは疑似的な物理架橋点として振剤を硬化させた際の架橋密度をがってしまう、③高分子量化がる舞うことが知られているが、高 く す る こ と が で き る。こ れ

難しいために適切な粘度に調整

化学架橋よりも流動性があるたは、高分子量化と同様に、粘着しづらいなどが挙げられる。

め、粘性を維持しながら弾性率剤層の凝集力や膜強度の向上にを向上させることが可能である。

寄与する。また、粘度の観点か

これにより、比較的架橋密度のら、プレポリマーの分子量を高低い中〜強粘着系においても十くすることが難しい無溶剤系ウ当社の『ポリシック UP』シ分な膜強度を保つことが可能とレタン粘着剤であっても、『ポリーズ（開発品）は、このようなり、のり残りがなく、粘着力・リシック UP』シリーズでは硬な問題点を解決したウレタン系保持力のより高いウレタン系粘化後の高い架橋密度によって十粘着剤である。そのキーとなる着剤が設計できるようになる。

分な膜強度を確保することがでのが当社独自の高分子設計技術

また、分子鎖の絡み合い効果きるので、粘着剤の無溶剤化がにより開発した専用の特殊ポリは高い増粘効果を発揮し、従来可能になる。また、高い架橋密オールである。原料となるポリのウレタン系粘着剤では困難で度により粘弾性の温度・周波数オール中に存在する粘着剤の物

あった粘度調整を容易に行うこへの依存性を小さくでき、保持『ポリシック UP』
シリーズ

ポリオールは、その製造時に粘度アップ
塗工性向上
プレポリマー
高分子量化
膜強度アップ
凝集破壊防止特殊ポリオール導入

実質官能基数増加
安定した粘着力
不純物・低分子量成分低減
被着体汚染低減

図3

特殊ポリオール導入がウレタン系粘着剤に与えるメリット

三洋化成ニュース ❸ 2019 秋 No.516

従来のウレタン樹脂『ポリシック UP』
シリーズ

架橋不足な部分があり膜強度が低い

実質官能基数増加で架橋密度アップ

図4

架橋後のウレタン樹脂のイメージ

きく貢献することを期待する。

力に優れた粘着剤が得られる。

シリコーン系に比べてまだ認知③不純物・低分子量成分の低減度が低い。
『ポリシック UP』シ

ポリオール中の不純物・低分

リーズは、アクリル系、ゴム系

子量成分は時間の経過に伴う粘粘着剤では発現できなかった機着力の増加や、被着体汚染、の能を付与したり高価なシリコーり残りの発生の原因と考えられン系粘着剤を代替するなどさまて い る。『ポ リ シ ッ ク UP』シ

ざまな展開が考えられる。今後

リーズは、不純物・低分子量成『ポ リ シ ッ ク UP』シ リ ー ズ が分を低減しているため、これら広く使用され末端製品の性能、の 現 象 を 抑 制 で き る。そ の た

品質の向上や生産性の改善に大

参考文献
1）重森一範、越智光一：日本接着学会
誌，38（10），2（2002）
2）L.H.Lee：Adhesive Bonding，97（1991）
3）佐藤弘三：日本ゴム協会誌，69（12），44（1996）4）大槻司、重森一範：日本接着学会誌，36（6），15（2000）

め、長期にわたって安定した粘着特性を発揮することが可能とシリーズの基本物性
表1 『ポリシック UP』『ポリシック UP』
シリーズ（開発品）

なる。

微粘着タイプ（溶剤系）

中粘着タイプ（無溶剤）

主剤

ポリシック UPW-1（OH末端プレポリマー）

ポリシック UPS-1A（OH末端プレポリマー）

着特性や高い耐油性、耐摩耗性硬化剤

ポリイソシアネート

ポリシック UPS-1B（NCO末端プレポリマー）などのウレタン系粘着剤の良さ

主剤／硬化剤（重量比）

以上のように、『ポリシックUP』シリーズは、安定した粘剤特有の問題点を解決した。さ

主剤物性を残しながら、ウレタン系粘着外観

約10,000

約20,000

純分（％）

50（酢酸エチル）

100（無溶剤）

分子量Mw

約60,000

約20,000

0.0412粘着力（N/25mm）
対ガラス（粘着膜厚40μm）ことができた。

保持力（mm/24h）

硬化物性

リ シ ッ ク UPW』シ リ ー ズ と、

Tg
（℃）

0.0
−35℃以下2透湿度（A-1法）（g/m ・day）

約3,000（40μm）

透明性
（ヘイズ）

UPS』シリーズの 2 グレードを
本物性を表 1 に示す。
『ポリシッ

0.0−20℃以下

810（帯電防止剤あり）/1012（帯電防止剤なし）

表面固有抵抗値（Ω）

無溶剤・中粘着の『ポリシック開発中である。各グレードの基60／40
無色〜淡黄色液状

粘度（mPa・s）

らに、具備性能をも向上させる
現在は、溶剤系・微粘着の『ポ98／2
無色〜淡黄色液状

0.3（100μm）

0.3（40μm）

1.47

1.46

屈折率

お取り扱いいただく際は、当社営業までお問い合わせください。
また必ず「安全データシート」（SDS）を事前にお読みください。
使用される用途における適性および安全性は、使用者の責任においてご判断ください。

ク UP』シリーズは、幅広い粘着力で安定して接着状態を維持でき、温度や時間、剥離速度へ

表2期待される用途

粘着力※の依存性が少なく、のり残りを起こしにくい。このような粘着微〜弱粘着特性を活かして期待される用途を表 2 にまとめた。

今後の展望
ウレタン系粘着剤は用途によっては使用される機会が増えてきたが、アクリル系、ゴム系、用途活かせる『ポリシック UP』の特長

電子材料・光学フィルム等の製造・出荷時の傷、 粘着特性の安定性、再剥離性、低汚染性
汚れ防止をするための保護フィルム
ウレタン膜強度、帯電防止性

中〜強粘着

自動車用や建築用などの部材の貼り合わせやマスキング

粘着特性の安定性、耐久性・耐候性

タッチパネルやディスプレイ部材などの貼り合わせ

粘着特性の安定性、低汚染性
温度依存性小

電気電子部材や光学部材を次工程で加工するための部材保持・搬送

粘着特性の安定性、低汚染性、再剥離性
剥離速度依存性小、帯電防止性医療用チューブ・カテーテル固定用の粘着テープや褥瘡治療などに用いる医療用フィルムドレッシング材やサージカルテープ、絆創膏、ウェアラブル用途など

アクリル系に比べて残存モノマー、残存溶剤をほとんど含まず、低臭気かつ低皮膚刺激性であり、高透湿性4）のため快適性が向上※粘着力の表記については特に決まりがあるわけではないが、本稿ではガラスへの粘着力は下記領域を目安に定義する。微粘着：0.1N/25mm以下、弱粘着：0.1〜5N/25mm、中粘着：5〜10N/25mm、強粘着：10N/25mm以上。参考までに一般的な付箋紙は弱粘着、セロハンテープは中粘着、ガムテープは強粘着領域になる。

三洋化成ニュース ❹ 2019 秋 No.516