JP2019173001A - 硬化性接着剤組成物、及びそれを用いた接着シート、その接着シートを含む積層体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記液晶表示装置としては、一般に、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に重ねて配置され液晶表示パネルを照明する面状照明装置(バックライト装置)、サーキットボード(基板)やその他電子部品が装着されるシャーシ、部品から生じる熱を拡散するヒートシンク等の部材が積層された構成を備えていることが知られている。
しかし、前述した積層工程では接着剤の塗布量管理が必要であり、また塗布した後に洗浄工程に時間を要するため、作業の効率化の観点から接着剤に代わる接合方法が求められている。
すなわち、本発明は、活性エネルギー線が透過しない面を有する2以上の被着体を接合する用途に使用する硬化性接着剤組成物であり、前記硬化性接着剤組成物が重合性不飽和二重結合以外の重合性官能基を有するポリウレタン(A)を含有し、前記硬化性接着剤組成物の40℃における損失正接(tanδ40)が3.0未満であり、60℃における損失正接(tanδ60)が1.0以上である硬化性接着剤組成物に関するものである。
本発明の硬化性接着剤組成物は、外部刺激を与えた後も接合に必要な柔軟性を有しているため、表面に撓みや凹凸を有する被着体に対しては、外部刺激を与えた後に硬化性接着剤組成物を追従させることが可能である。
本発明の硬化性接着剤組成物は、これを用いて接着剤層を形成し、当該接着剤層を有する接着シートを作製した場合、その接着シートをロール等に巻き取り、それを保管した場合であっても接着剤層がロールの端部から押し出されることを防止できる。
1)前記イソシアネート基を有するポリウレタン(A’1)と、
2)前記イソシアネート基と反応しうる官能基(a”1)と、オキセタニル基又はエポキシ基の少なくとも1つ以上の重合性官能基(a”2)を有する単量体(A”)と
を反応させることにより得られるポリウレタン(A’3)を使用することができる。
本発明に記載の数平均分子量の測定は、ポリスチレン換算によるゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)により、下記条件にて測定した値である。
測定装置型番;HLC−8220GPC(東ソー株式会社製)
カラム ;TSKgel(東ソー株式会社製)
溶離液 ;テトラヒドロフラン(THF)
前記ポリオール(a’1)と前記ポリイソシアネート(a’2)とを反応させる際には、必要に応じて、触媒として、例えば、三級アミン触媒や有機金属系触媒等を使用することができる。
また、前記反応は、無溶剤の環境下で行っても、有機溶剤存在下で行ってもよい。
前記重合性化合物(B)としては、前記ポリウレタン(A)と重合反応を進行し、硬化物を形成するものを使用することが好ましい。
前記重合性化合物(B)としては、重合性不飽和二重結合以外の重合性官能基を有することが好ましい。重合性不飽和二重結合以外の重合性官能基を有することで、光の照射による重合のみでなく、暗反応によっても重合が進行させることができるため、例えば光を透過できない部材同士を接合することが可能である。
前記重合性化合物(B)としては、熱重合性化合物、光重合性化合物を含有することが好ましく、光重合性化合物を用いることが、かつ低温下で重合反応を進行することが出来るためより好ましい。
なかでも、前記エポキシ樹脂としては、脂環式エポキシ樹脂や多官能脂肪族型エポキシ樹脂を使用することで、前記光カチオン重合性に優れるため、硬化性に優れた接合材を得ることができるため好ましい。これらは前記光カチオン重合性に優れるため、硬化性に優れた接合材を得ることができ、また、接合後の接着剤層の経時的な変形を抑制するための好適な弾性率を付与することができる。
本発明のポリウレタン(A)を含有する硬化性接着剤組成物としては、外部刺激を与えた後の反応性を促進し、硬化後の高い接合性を得るために重合開始剤を含有するものを使用することが好ましい。
前記重合開始剤としては、外部刺激により活性化されるものであればよく、例えば前記重合性化合物としてカチオン重合性化合物を使用する場合であれば、カチオン重合性の官能基を活性化するものを使用することが好ましい。
前記光としては、紫外線や可視光など適宜の光を用いることができるが、300nm以上420nm以下の波長の光を用いることが好ましい。
前記光カチオン重合開始剤は、必要に応じてアントラセン系、チオキサントン系等の増感剤を併用してもよい。
前記光カチオン重合開始剤の配合割合としては、前記ポリウレタン(A)を含有する硬化性接着剤組成物100質量部に対し、0.001質量部〜30質量部の範囲で使用することが好ましく、0.01〜20質量部の範囲で使用することが好ましく、0.1質量部〜10質量部の範囲で使用することが更に好ましい。前記光カチオン重合開始剤の配合割合が少なすぎると、高い接合性の発現に必要な硬化が不十分となり、多すぎると硬化性は向上するが、光照射後の硬化の進行が速く、光を透過できない部材同士を接合することが困難となる。
前記添加剤としては、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、マイカ、タルク、窒化ホウ素、ガラスフレーク等のフィラー、シランカップリング剤、リン酸系添加剤、アクリレート系添加剤、粘着付与剤等を使用することができる。特にガラスとの反応性に富むシランカップリング剤を使用することが、ガラス等からなる部材に対する接着性に優れた接着シートを得ることができるため好ましく、上記ポリウレタン(A)と反応しうる光硬化型シランカップリング剤を使用することがより好ましい。
また、添加剤としては、前記したものの他に、本発明の効果を損なわない範囲で、例えば軟化剤、安定剤、接着促進剤、レベリング剤、消泡剤、可塑剤、粘着付与樹脂、繊維類、酸化防止剤、加水分解防止剤、増粘剤、顔料等の着色剤、充填剤などの添加剤を含有するものを使用することができる。
また、本発明の硬化性接着剤組成物を用いた接着剤層を有する接着シートは、例えば離型シートの表面に前記接着剤組成物を塗布、必要に応じて乾燥することで接着剤層を形成し、前記離型シートを除去することによって製造することができる。
前記溶媒としては、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;アセトン、メチルケチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤等を使用することができる。
また、前記接着シートは、例えば前記重合性化合物と、前記重合開始剤や溶媒等の任意の成分とを含有する組成物を製造した後、例えば剥離ライナーの表面に塗工し乾燥等させることによって製造することができる。
前記乾燥は、好ましくは40℃〜120℃、より好ましくは50℃〜90℃程度の温度で行うことが、シート状の接合材の硬化反応を進行させることを抑制するうえで好適である。また、溶媒等の急速な揮発によるシート表面の発泡を抑制できるため好ましい。
前記剥離ライナーとしては、例えばクラフト紙、グラシン紙、上質紙等の紙;ポリエチレン、ポリプロピレン(OPP、CPP)、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルム;前記紙と樹脂フィルムとを積層したラミネート紙、前記紙にクレーやポリビニルアルコールなどで目止め処理を施したものの片面もしくは両面に、シリコーン系樹脂等の剥離処理を施したもの等を用いることができる。
上記光の照射装置としては、前記したもののほかに、殺菌灯、カーボンアーク、キセノンランプ、メタルハライドランプ、走査型、カーテン型電子線加速器等を使用することができる。
また、前記接着シートをもう一方の部材(C2)に貼付する工程[0]については、前記工程[1]の前工程、又は前記工程[1]と前記工程[2]の間に含まれる。
前記撓み及び/又は凹凸を埋める工程は、前記工程[3]の前に実施することが、撓みや凹凸に対する追従性に優れ、かつ、硬化後において部材を十分に接合できることから好ましい。
反応容器に、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びジアルキルカーボネートを反応させて得られる数平均分子量2000の脂肪族ポリカーボネートポリオール50質量部と、1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量4500のポリエステルポリオール30質量部とを混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
反応容器に、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びジアルキルカーボネートを反応させて得られる数平均分子量2000の脂肪族ポリカーボネートポリオール40質量部と、1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量4500のポリエステルポリオール40質量部とを混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
反応容器に、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びジアルキルカーボネートを反応させて得られる数平均分子量2000の脂肪族ポリカーボネートポリオール60質量部と、1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量4500のポリエステルポリオール20質量部とを混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
反応容器に、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びジアルキルカーボネートを反応させて得られる数平均分子量2000の脂肪族ポリカーボネートポリオール60質量部と、1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量4500のポリエステルポリオール20質量部とを混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
反応容器に、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びジアルキルカーボネートを反応させて得られる数平均分子量2000の脂肪族ポリカーボネートポリオール60質量部と、1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量4500のポリエステルポリオール20質量部とを混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
反応容器に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド6モル付加物、イソフタル酸及びセバシン酸を反応させて得られる数平均分子量2000の芳香族ポリエステルポリオール14質量部と、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物、フタル酸及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量1300の芳香族ポリエステルポリオール37質量部と、1,6−ヘキサンジオールとドデカン二酸を反応させて得られる数平均分子量3500の脂肪族ポリエステルポリオール32質量部と、数平均分子量1000のポリプロピレングリコール7質量部と、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物2質量部を混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
反応容器に、ビスフェノールAのエチレンオキサイド6モル付加物、イソフタル酸及びセバシン酸を反応させて得られる数平均分子量2000の芳香族ポリエステルポリオール14質量部と、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物、フタル酸及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量1300の芳香族ポリエステルポリオール37質量部と、1,6−ヘキサンジオールとドデカン二酸を反応させて得られる数平均分子量3500の脂肪族ポリエステルポリオール32質量部と、数平均分子量1000のポリプロピレングリコール7質量部と、ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物2質量部を混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
反応容器に、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びジアルキルカーボネートを反応させて得られる数平均分子量2000の脂肪族ポリカーボネートポリオール60質量部と、1,4−ブタンジオール及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量1000のポリエステルポリオール20質量部とを混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
反応容器に、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びジアルキルカーボネートを反応させて得られる数平均分子量2000の脂肪族ポリカーボネートポリオール40質量部と、1,6−ヘキサンジオール及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量4500のポリエステルポリオール40質量部とを混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
反応容器に、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール及びジアルキルカーボネートを反応させて得られる数平均分子量2000の脂肪族ポリカーボネートポリオール60質量部と、1,4−ブタンジオール及びアジピン酸を反応させて得られる数平均分子量1000のポリエステルポリオール20質量部とを混合し、減圧条件下にて100℃に加熱することにより、水分率が0.05質量%になるまで脱水した。
攪拌機、寒流冷却器、温度計、滴下漏斗及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、メトキシエチルアクリレート75質量部、n−ブチルアクリレート24質量部、2−ヒドロキシエチルアクリレート1質量部と重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチルニトリル0.4部とを酢酸エチル100質量部に溶解し、窒素置換後、80℃で8時間重合して重量平均分子量35万のアクリル共重合体を得、前記アクリル共重合体と酢酸エチルとを混合することによって不揮発分30質量%のアクリル(Y’−1)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)100質量部、CEL−2021P(ダイセル社製、脂環式エポキシ樹脂)43質量部、CPI−100P(サンアプロ社製、スルホニウム塩系、固形分濃度50%)11.4質量部を混合攪拌し、メチルエチルケトンを加え不揮発分を75質量%になるよう調整することにより接着剤組成物(a−1)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X−2)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X−2)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X−3)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X−3)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X−4)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X−4)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X−5)を使用し、CPI−100Pの使用量を11.4質量部から5.7質量部に変更すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X−5)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X−6)を使用し、CPI−100Pの使用量を11.4質量部から2.6質量部に変更すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X−6)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X−7)を使用し、CPI−100Pの使用量を11.4質量部から10.0質量部に変更すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X−7)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X−8)を使用し、CEL−2021Pの使用量を43質量部から38質量部に変更し、N−680(DIC社製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)を35質量部使用し、CPI−100Pの使用量を11.4質量部から7.0質量部に変更すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X−8)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X’−1)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X’−1)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X’−2)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X’−2)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記ポリウレタン(X’−3)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X’−3)を得た。
前記ポリウレタン(X−1)の代わりに、前記アクリル(Y’−1)を使用すること以外は、実施例1と同様の方法で厚さ100μmの接着シート(X’−4)を得た。
実施例及び比較例で得られた接着シートの両面に積層された剥離ライナーを剥離し、接着剤層を厚さ1mmまで積層した後、直径8mmの大きさからなる円状に裁断したものを試験片とした。動的粘弾性試験機(レオメトリックス社製、商品名:アレス2KSTD)を用いて、同試験機の測定部である平行円盤の間に試験片を挟み込み、温度40℃または60℃、及び、周波数1Hzでの貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)を測定し、損失正接(tanδ)は前記損失弾性率(G”)を前記貯蔵弾性率(G’)により除した値(G”/G’)である。
実施例及び比較例で得られた接着シートを5cm×5cmに裁断し、両面に積層された剥離ライナーを剥離した後、接着剤層を厚さ0.5mmまで積層した。その後、厚さ0.5mmまで積層した接着シートを7cm×7cmに裁断した厚さ50μmの剥離ライナーの中央部に23℃の温度環境下、0.05MPaの圧力で10秒間プレス圧着し、貼り合わせた。
次に、放置前の接着シートの厚さ(0.5mm)に対する、放置後の接着シートの厚さ変化の割合(放置後の接着シートの厚さ/放置前の接着シートの厚さ)を、下記基準で評価した。
○:放置前の接着シートの厚さに対する、放置後の接着シートの厚さの割合が97%以上100%未満であった。
△:放置前の接着シートの厚さに対する、放置後の接着シートの厚さの割合が93%以上%97未満であった。
×:放置前の接着シートの厚さに対する、放置後の接着シートの厚さの割合が93%未満であった。
実施例及び比較例で得られた接着シートを5cm×5cmに裁断し、両面に積層された剥離ライナーを剥離した後、接着剤層を厚さ0.5mmまで積層した。その後、厚さ0.5mmまで積層した接着シートを7cm×7cmに裁断した厚さ50μmの剥離ライナーの中央部に23℃の温度環境下、0.05MPaの圧力で10秒間プレス圧着し、貼り合わせた。
前記紫外線照射後の貼付物を、23℃の温度環境下に10分間放置した後、80℃に加熱した熱プレス装置を用いて0.5MPaで加圧した状態で10秒間プレス成形した。
前記熱プレス前の接着シートの厚さ(0.5mm)に対する、熱プレス後の接着シートの厚さ変化の割合(熱プレス後の接着シートの厚さ/熱プレス前の接着シートの厚さ)を、下記基準で評価した。
○:熱プレス前の接着シートの厚さに対する、熱プレス後の接着シートの厚さの割合が50%以上80%未満であった。
△:放置前の接着シートの厚さに対する、放置後の接着シートの厚さの割合が80%以上%90未満であった。
×:放置前の接着シートの厚さに対する、放置後の接着シートの厚さの割合が90%以上100%未満(変化なし)であった。
実施例及び比較例で得られた接着シートを幅10mm×長さ10mmの大きさに裁断したものを試験サンプルとした。前記試験サンプルの一方の剥離ライナーを除去し、表面が平滑な幅15mm×長さ150mm×厚さ0.05mmのアルミ板に23℃の温度環境下、0.05MPaの圧力で10秒間プレス圧着し、貼り合わせた。
前記貼付物を、23℃の温度環境下に60分間放置した後、無電極ランプ(フュージョンランプHバルブ)を用いて強度100mW/cm2の紫外線を10秒間照射した。この時、剥離ライナーを除去せずに前記紫外線照射を行った。
前記プレス圧着後の積層体を80℃下に1時間加熱放置し、23℃環境下に30分以上放置し冷却したものを試験サンプルとした。
なお、本評価で使用したアルミ板及びエポキシガラス板は光不透過材である。
実施例及び比較例で得られた接着シートを無電極ランプ(フュージョンランプHバルブ)を用いて強度100mW/cm2の紫外線を10秒間照射した。この時、剥離ライナーを除去せずに前記紫外線照射を行った。
Claims (11)
- 活性エネルギー線が透過しない面を有する2以上の被着体を接合する用途に使用する硬化性接着剤組成物であり、前記硬化性接着剤組成物が重合性不飽和二重結合以外の重合性官能基を有するポリウレタン(A)を含有し、前記硬化性接着剤組成物の40℃における損失正接(tanδ40)が3.0未満であり、60℃における損失正接(tanδ60)が1.0以上である硬化性接着剤組成物。
- 前記ポリウレタン(A)がイソシアネート基、水酸基、オキセタニル基及びエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種以上を有するポリウレタンである請求項に1記載の硬化性接着剤組成物。
- 前記接着剤層が重合性化合物(B)を有する請求項1又は2に記載の硬化性接着剤組成物。
- 重合性化合物(B)が光重合性官能基を有する請求項3に記載の硬化性接着剤組成物。
- 前記接着剤層が光重合性開始剤を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬化性接着剤組成物。
- 前記ポリウレタン(A)が、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールからなる群より選ばれる1種以上を含むポリオール(a1)とポリイソシアネート(a2)とを反応させて得られるポリウレタン(A’)を含むものである請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬化性接着剤組成物。
- 前記ポリオール(a1)が、ポリエステルポリオールを含む請求項6に記載の硬化性接着剤組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の硬化性接着剤組成物を用いて形成された接着剤層を有する接着シート。
- 請求項8に記載の接着シートが被着体に貼付された積層体。
- 画像表示装置に用いられる請求項9に記載の積層体。
- 請求項8に記載の接着シートに外部刺激を与える工程[1]と、前記接着シートを被着体へ貼付する工程[2]と、前記接着シートが硬化する工程[3]をこの順で含む積層体の製造方法。
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