感圧接着剤

感圧接着剤( PSA、自己接着性、自己粘着性接着剤) は、非反応性接着剤の一種で、圧力を加えると接着剤が表面に接着します。接着剤を活性化するのに溶剤、水、熱は必要ありません。感圧テープ、ラベル、グルー ドット、ステッカー、付箋パッド、自動車のトリム、その他さまざまな製品に使用されます。

「感圧性」という名前が示すように、接着の程度は、接着剤を表面に塗布するために使用される圧力の量によって影響を受けます。

滑らかさ、表面エネルギー、汚染物質の除去などの表面要因も適切な接着に重要です。

PSA は通常、室温で接着し、適切に保持されるように設計されています。PSA は通常、低温では粘着性が低下したり失われ、高温ではせん断保持力が低下します。そのため、特殊な接着剤は高温または低温で機能するように作られています。

接着剤は、構造用接着剤と感圧接着剤の 2 つのクラスに大別できます。構造用接着剤は、永久的な結合を形成するために、溶剤の蒸発(白接着剤など)、紫外線との反応 (歯科用接着剤など)、化学反応(2 成分エポキシなど)、または冷却 (ホットメルトなど) などのプロセスを経て硬化します。対照的に、感圧接着剤 (PSA) は、接着剤と被着体を結合させるために軽い圧力を加えるだけで結合を形成します。

感圧接着剤は、流動性と流動抵抗性のバランスを考慮して設計されています。接着剤が被着体を流動させる、つまり濡らすのに十分な柔らかさがあるため、接着が形成されます。接着剤は、応力が加わったときに流動に抵抗するのに十分な硬さがあるため、接着は強くなります。接着剤と被着体が近接すると、結合に関与するファンデルワールス力などの分子相互作用も発生し、最終的な接着強度に大きく貢献します。PSA は粘弾性(粘性と弾性) 特性を示し、どちらも適切な接着に使用されます。

強度がラップせん断強度として評価される構造用接着剤とは対照的に、感圧接着剤はせん断および剥離抵抗と初期粘着力によって特徴付けられます。これらの特性は、特に配合、コーティングの厚さ、擦り減り、温度に依存します。

「永久」感圧接着剤は、最初は感圧性があり、取り外し可能です（たとえば、ラベルが誤って貼られた商品を回収するため）が、数時間または数日後には、粘性が低下したり、接着力が増したりして特性が変化し、接着が永久的になります。^[要出典]

テープやラベルの接着力は、その形状によって左右されます。角が尖ったテープは、角の部分から剥がれ始めます。^[1]角を丸くすることで接着力を高めることができます。^[2]

感圧接着剤は、永久的または取り外し可能な用途向けに設計されています。永久的な用途の例としては、電力機器の安全ラベル、HVACダクト作業用のホイルテープ、自動車の内装トリムアセンブリ、防音/防振フィルムなどがあります。高性能の永久PSAの中には、高い接着値を示すものがあり、高温でも接触面積1平方センチメートルあたり数キログラムの重量を支えることができます。^[3]これらは数時間または数日後には永久的な接着力を形成します。

再剥離可能な接着剤は一時的な接着を形成するように設計されており、理想的には数か月または数年後に被着体に跡を残さずに剥がすことができます。再剥離可能な接着剤は、表面保護フィルム、マスキングテープ、ブックマークやメモ用紙、値札ラベル、販促用グラフィック素材、皮膚接触用（創傷ケア用包帯、心電図電極、運動用テープ、経皮薬物パッチなど）などの用途に使用されます。再剥離可能な接着剤の中には、繰り返し接着したり剥がしたりできるものがいくつかあります。接着力が低く、一般に大きな重量を支えることはできません。

粘着テープを、それが接着されている基材を傷つけずにきれいに剥がすのは難しい場合があります。ゆっくりと引っ張り、低い角度で剥がすと、表面の損傷を減らすことができます。PSA残留物は、特定の有機溶剤または熱で柔らかくすることができます。極度の低温（ドライアイス、凍結スプレーなど）は粘弾性材料をガラス相に変化させる可能性があるため、多くの種類のPSAの除去に役立ちます。^[4]

感圧接着剤は、液体キャリアまたは 100% 固体の形で製造されます。テープやラベルなどの製品は、接着剤を支持体に塗布し、通常は熱風乾燥機で有機溶剤または水キャリアを蒸発させることによって液体 PSA から製造されます。乾燥した接着剤は、架橋反応を開始して分子量を増加させるためにさらに加熱される場合があります。100% 固体 PSA は、塗布された後に放射線と反応して分子量を増加させて接着剤を形成する低粘度ポリマーである場合 (放射線硬化 PSA)、または塗布できる程度に粘度を下げるために加熱され、最終形状に冷却される高粘度材料である場合もあります (ホットメルト PSA、HMPSA)。

PSA は通常、適切な粘着付与剤(ロジンエステルなど)を配合したエラストマーをベースにしています。エラストマーは アクリルをベースにすることもできますが、アクリル自体に十分な粘着性があり、粘着付与剤は必要ありません。

スチレン ブロック共重合体（SBC）は、スチレン共重合体接着剤やゴム系接着剤とも呼ばれ、低温柔軟性、伸び、耐熱性に優れています。ホットメルト接着剤の用途でよく使用され、固化しても粘着性を維持しますが、非感圧性配合も使用されます。^[5]通常、2つの硬質プラスチックエンドブロックの間に弾性ゴムセグメントがあるABA構造です。高強度フィルム形成剤は単独で使用し、添加剤として凝集力と粘度を高めます。耐水性で、一部の有機溶剤に溶けます。架橋により溶剤耐性が向上します。エンドブロック（クマロンインデン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、芳香族炭化水素など）と結合した樹脂は、接着性を向上させ、粘度を変えます。ミッドブロック（脂肪族オレフィン、ロジンエステル、ポリテルペン、テルペンフェノール）と結合した樹脂は、接着性、加工性、感圧性を向上させます。可塑剤を添加するとコストが削減され、感圧粘​​着性が向上し、溶融粘度が低下し、硬度が低下し、低温柔軟性が向上します。ABA構造はポリマーの相分離を促進し、エンドブロックを結合し、中央の弾性部分が架橋として機能します。SBCには追加の架橋は必要ありません。^[6]

スチレン-ブタジエン-スチレン (SBS) は高強度 PSA 用途に使用され、スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン (SEBS) は低粘着性不織布用途に使用され、スチレン-エチレン/プロピレン (SEP) およびスチレン-イソプレン-スチレン (SIS) は低粘度高粘着性 PSA 用途に使用されます。

感圧接着剤の特性は、温度によって大きく左右されます。粘着性または「クイック スティック」特性は、対象基材への最初の接着に重要です。低温では PSA が固くなりすぎて粘着性が失われることがあります。塗布後は、温度が用途に応じた性能に影響します。熱により接着剤が柔らかくなり、せん断保持力が低下します。低温は早期剥離の原因にもなります。ほとんどの PSA およびテープ テスト方法は、23 (°C) および 50% 相対湿度で実施されますが、エンド ユーザーの要件に PSA の性能をよりよく合わせるために、他の温度 (およびより軽い擦り込み圧力) でもテストを実施するのが一般的です。

接着剤製造者は、動的機械分析や示差走査熱量測定などの高度な方法を使用して、より基本的な温度特性をよく使用します。^{[7]特に重要なのは、「}ガラス転移温度」、''T'' _{g を} 特定することです。

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