感圧接着剤（PSA）とは？

How PSAs work

PSAの決定的な特徴は、その常時発揮されるタックです。基材に接着する際に永久的な化学変化を起こす構造用接着剤とは異なり、感圧接着剤はそのタック（粘着性）によって表面に接着します。

構造用接着剤のしくみ

構造用接着剤は、化学的接着（基材との新たな化学結合の形成）、機械的接着（固化して基材表面の穴を介して固定、アンカー効果としても知られる）、または拡散性接着（相互拡散による接着性ポリマーの基材深部への浸透）によって機能します。このような永久的な変化は、基材を変化させ、接着剤の除去を困難にし、再利用を不可能にする可能性があります。

PSAの種類

感圧接着剤は各業界全体での用途に合わせて、いくつかの形態で製造されています。

粘着テープ

粘着テープは、片面または両面にPSAを塗布したキャリア（基材）をロール状にしたものです。これらのテープはPSA用途の最も一般的な例で、卓上で用いるテープ、ダクトテープ、絶縁テープなどです。接着剤とキャリアの組成は、テープの用途に合わせて調整されます。

片面と両面の粘着製品

片面粘着テープは、片面だけに粘着剤が塗布され、もう片面はキャリアの素材のままになっています。これにより、貼付後は粘着剤ではなくキャリアが露出し、湿気やほこり、紫外線などの風化要因からテープを効果的に保護することができます。

両面粘着テープは、キャリアの両面に感圧粘着剤を塗布したもので、2つの表面を接着しながら、その隙間にテープが隠れるようにできる多用途のソリューションです。

粘着ラベル

粘着ラベルは、ほとんどの製品やパッケージに使用されており、市場で最も一般的なPSAの用途となっています。ステッカー、グラフィック、印刷用フィルム、オーバーラミネートなどを含むこれらの製品は、ライナーで保護されたキャリアと塗布されたPSAで構成されています。

印刷用フィルム

印刷用フィルムは片面テープで、PE、PP、PET、PVCなどの印刷用キャリアとその裏面に形成されたPSA層から構成されています。グラフィックデザイン業界で使われる場合、最終製品に貼り付ける前にフィルム上にデザインを印刷することができます。PE、PP、PETは包装やラベル用途に広く使用され、PVCは屋外広告や車両ラッピングによく使用されます。

永久接着用途と一時（剥離可能な）接着用途

ほとんどのPSAは剥離可能として設計されていますが、中には永久的とされるものもあります。これらの製品は、通常数時間から数日かけてゆっくりと接着強度を増していきます。最初は剥離可能で、静電気力で接着していますが、時間の経過とともに、化学的、機械的、または拡散作用によって永久的な接着となります。

PSAの材料

ほとんどのPSAは、エラストマー (または弾性ポリマー）とタッキファイヤー（粘着付与樹脂）を組み合わせることによって、室温で弾性と粘着性を有する製品として製造されます。一般的な添加剤として、柔らかさと粘度を調整するための可塑剤や、耐候性を高めるための酸化防止剤も用いられます。

クラレのPSA用素材

感圧接着剤に使用される柔軟なタッキファイヤーや可塑剤などの〈クラレ液状ゴム〉に加え、クラレはPSAの性能を向上させるいくつかのポリマーも提供しています。

〈セプトン®〉

スチレン系熱可塑性エラストマーである〈セプトン®〉は、スチレン含有量と分子量のバリエーションが豊富で、PSA配合におけるタック、耐熱性、柔軟性の最適化を可能にします。ホットメルト接着剤や溶剤系接着剤に使用可能で、ラベル、テープ、保護フィルム、医療用接着剤など様々な用途で強力な接着力と優れた耐久性を発揮します。クラレでは〈セプトン®〉2000シリーズおよび〈セプトン®〉4000シリーズをご用意しています。

〈ハイブラー®〉

クラレでは、優れた制振性を必要とする用途、例えば自動車、鉄道、船舶、航空用接着剤など、優れた制振性が要求される用途向けに〈ハイブラー®〉5000シリーズをご用意しています。この非水素化スチレン系ブロック共重合体は接着剤、自動車部品、エレクトロニクス、シーラントなどの用途に適しています。さらに〈ハイブラー®〉7000シリーズ(水添グレード)は、オレフィン系接着剤の性能を向上させます。再剥離性、凝集性、耐熱性、さらには制振性を高める柔軟性を付与することができ、高機能接着剤や特殊機能性接着剤の配合に非常に適しています。

製造方法

ほとんどすべてのPSA製品は、室温で固体、粘着性のあるすぐに使える状態で市場で流通しますが、製造されたばかりの接着剤は、いくつかの方法でキャリアに塗布することができます。

水ベース

この塗布方法では、接着剤は水に分散させて基材に塗布します。その後、水は蒸発し、接着剤だけが残ります。この方法は、溶剤系の塗布に代わる、低コストで高性能、かつ環境に優しい方法として人気が高まっています。薄いコーティングが可能で、様々なPSAとの相性も良いのですが、しばしば耐湿性に劣ることがあります。

溶剤ベース

水ベースの塗布と同様に、接着剤は製品に塗布された溶剤中に溶解しており、溶剤を強制的に蒸発させるとPSAのみが残ります。この方法を用いると、塗布可能な接着剤の種類は増えますが、溶剤ベースの塗布はやや高価であり、しばしば揮発性有機化合物（VOC）を工程に持ち込むため、環境に悪影響を与え、作業員に危険をもたらし、火災の危険性もあります。

ホットメルト

高い粘度とタックを持つホットメルトPSAは、溶融して製品に塗布した後、冷却して元の状態に戻すことができます。この安価な方法によって、ほとんどの基材をコーティングすることができ、接着剤の厚い層を塗布することができます。しかし、薄いコーティングには適しておらず、耐熱性の低い製品になってしまいます。これらのホットメルト接着剤は、テープやラベルの製造工程で使用されるものもあれば、組立工程で使用されるものもあります。

表面エネルギー

PSAの表面に対する適合性は、PSAの種類と基材の表面エネルギーの両方によって決まります。PSA製剤のエラストマーベースを選ぶ際には、接着剤がどのような素材に強く接着する必要があるのかを見極める必要があります。

タック強度

接着剤にかかる重量や機械的な力によっては、PSAはより高いタック強度を必要とする場合があります。さまざまな配合により、ほとんどすべてのタックに対応できるオプションがあり、ゴム系PSA製品は通常、最も高いタックを提供します。

接着剤の厚さ

一般的に、PSAの層が厚いほど、より効果的に接着することができ、より強力な最終製品を提供します。他の製品では、接着剤の層を薄くする必要があるかもしれません。UV硬化やホットメルトなどの塗布方法は、接着剤を厚い層として塗布するのに適していますが、溶剤ベースや水ベースの方法は、より薄く正確な層を作ることができます。

温度への配慮

用途によっては、PSAは高温または低温下でも粘着力を維持する必要があります。ほとんどのPSAは低温でタックを失い、高温では軟化してスリップし始めますが、中には-60℃から250℃までの温度範囲で機能するように設計されているものもあります。

耐候性

用途によっては、PSAは紫外線、水、溶剤、油、酸化、その他の化学作用に対する耐性を高める必要があります。

Carrier compatibility

PSAを使用する前にそれを保持する表面、つまりキャリアにも配慮が必要です。キャリアによっては、塗布されたPSAがホットメルトの熱に耐えられない場合や、水性エマルジョンで塗布されたPSAが湿気に耐えられない場合があります。

必要な圧力

非常に強力なタックを持つPSA製剤の中には、可能な限り強力な接着を達成するために、初期圧力をより長く、あるいはより強くかける必要があるものもあります。ゴム系PSAは、最大のタックに素早く到達する必要がある用途に最も適しています。

表面処理

表面によっては、用途のすべてのニーズを満たすPSAに適合するように表面処理することができます。PSAの接着性は、ターゲット表面の濡れ性を高めることで改善できます。

応用産業

感圧接着剤は、特に包装を中心に、業界を問わず様々な用途で使用されています。

電子機器

電子機器の高密度化、高性能化に伴う小型化ニーズに対応するため、より薄い接着剤が必要とされています。ハイタックPSAフィルムは、プリント基板の固定や電子機器の組み立てのために正確にカットすることができます。このような用途に選ばれるPSAは、より高温に耐えるものでなければなりません。別の例として、ダイシングテープは、ダイシングおよびハンドリングプロセス中に半導体ウェハを所定の位置に保持するために広く使用されています。

モビリティ

感圧接着剤は、内装パネルや防音材から電子機器やシールに至るまで、ほとんどすべての自動車の構造物に使用されています。