JP6204187B2 - 導電性粘着剤組成物、導電性粘着シートおよび導電性粘着シートの製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、導電性粘着剤組成物等は、電気絶縁性の粘着剤組成物中に、所定量の導電性材料を混入させることにより所定の導電性を発揮させ、それによって、製造工程や包装工程中に発生した静電気による半導体や精密電子機器の損傷や障害発生を防止するものである。
より具体的には、図6に示すように、背面処理材102で処理した基材103の片面または両面に対して、アクリル系粘着剤等の中に、カーボンナノファイバー等の導電性材料104aを分散させてなる導電性粘着剤組成物から形成した導電性粘着剤層104と、導電性材料を含有しないとともに、所定厚さ(0.5〜10μm)を有する電気絶縁性粘着剤層105と、を順次に積層してなる帯電防止性粘着テープ101が開示されている。
より具体的には、アクリル系共重合体と、ウレタン樹脂と、カーボンナノチューブとを含む粘着剤層を基材の少なくとも片面に有する粘着シートであって、カーボンナノチューブの含有量がアクリル系共重合体及びウレタン樹脂の合計量100質量部に対し、0.01〜0.9質量部である粘着シートが開示されている。
より具体的には、主鎖または側鎖にウレタン結合および/または尿素結合をもち、末端に加水分解性シリル基を含有する末端シリル基ポリマー100質量部と、粘着付与樹脂10〜150質量部と、三フッ化ホウ素および/またはその錯体、フッ素化剤およびフッ素系無機酸のアルカリ金属塩よりなる群から選ばれたフッ素系化合物0.001〜10質量部とを均一に混合した粘着剤前駆体を、テープ基材またはシート基材の表面に塗布した後、該末端シリル基ポリマーを硬化させることにより、該粘着剤前駆体を粘着剤層とすることを特徴とする粘着シートが開示されている。
また、導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を形成するに際して、アクリル系粘着剤100重量部に対して、導電性材料(炭素系繊維状導電性フィラー)を相当量(例えば、9重量部)も添加しているにもかかわらず、得られる導電性粘着剤層の体積抵抗率の値が高いという問題が見られた。
その上、電気絶縁性粘着剤組成物からなる粘着剤層を、導電性粘着剤層の表面にさらに積層する必要があることから、得られた帯電防止性粘着テープにおける表面抵抗率についても、かなり高い値、例えば、約9×109〜7×1010Ω/□の範囲であるという問題が見られた。
その上、末端シリル基ポリマーに対して、所定のアクリル系共重合体および粘着付与樹脂を配合するという概念も無く、ましてや、導電性材料をさらに配合して、導電性粘着剤組成物とするという概念も無かった。
すなわち、本発明の目的は、導電性材料の配合量が、比較的多い場合はもちろんのこと、比較的少量であっても、良好な導電性や粘着特性が得られる導電性粘着剤組成物、そのような導電性粘着剤組成物を用いてなる導電性粘着シートおよび導電性粘着シートの効率的な製造方法を提供することにある。
また、(D)成分としての導電性材料の配合量が、比較的少ない場合であっても、良好な導電性が得られるため、粘着特性がさらに向上するとともに、導電性粘着剤組成物の製造コストが低下し、経済的に有利となったり、取り扱いが向上したりする。
その上、(D)成分としての導電性材料の配合量を所定量とすることにより、導電性粘着剤組成物における導電性と、粘着力と、凝集力との間のバランスをより良好なものとすることができる。
また、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体と、(B)成分であるウレタンポリマーと、(C)成分である粘着付与樹脂とを所定の配合量で配合することにより、導電性粘着剤組成物における粘着力と凝集力との間のバランスをより良好なものとし、かつ、導電性粘着剤組成物の体積抵抗率を好適範囲内の値に調整することができる。
さらに、導電性粘着剤組成物の体積抵抗率を所定範囲の値とすることにより、導電性粘着剤組成物を備える粘着シートに好適な導電性を付与することができる。
このように構成することにより、(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体の重合が容易になるばかりか、導電性粘着剤組成物の粘着性を安定的に向上させることができる。
このように構成することにより、(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体の重合が容易になるばかりか、導電性粘着剤組成物の粘着性を安定的に向上させることができる。
このように構成することにより、導電性粘着剤組成物における柔軟性、粘着力、および凝集力との間のバランスをより良好なものとすることができる。
また、(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体により、加水分解性シリル基の反応性が向上するため、導電性粘着剤組成物の粘着性を安定的に向上させることができる。
その上、(B)成分である末端シリル基ポリマーが主鎖中にポリオキシアルキレン構造を有するため、得られる導電性粘着剤組成物に対し、適度な柔軟性を付与することができる。
このように構成することにより、得られる導電性粘着剤組成物のガラス転移点が適当な範囲に調節され、良好な粘着特性を得ることができる。
このように構成することにより、導電性材料がさらに少量であっても、良好な導電性が得られ、混合分散が容易になるばかりか、経済的にも有利である。
このように構成することにより、導電性および粘着性に優れた粘着シートを得ることができる。
このように構成することにより、導電性および粘着性に優れた粘着シートを得ることができる。
(1)少なくとも(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体と、(B)成分としてのウレタンポリマーと、(C)成分としての粘着付与樹脂と、を含む導電性粘着剤組成物であって、(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、(B)成分としてのウレタンポリマーの配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、(C)成分としての粘着付与樹脂の配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、
かつ、(D)成分として、導電性材料を含有するとともに、当該(D)成分としての導電性材料の配合量を0.01〜100重量部の範囲内の値とし、さらに、導電性粘着剤組成物の体積抵抗率を1×10 5 Ω・cm未満の値としてある未架橋の導電性粘着剤組成物を準備する工程
(2)未架橋の導電性粘着剤組成物を、基材の両面または片面に積層する工程
(3)未架橋の導電性粘着剤組成物を硬化反応させ、架橋した導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を備えた導電性粘着シートとする工程
より具体的には、少なくとも(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体と、(B)成分としてのウレタンポリマーと、(C)成分としての粘着付与樹脂と、を含む導電性粘着剤組成物であって、(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、(B)成分としてのウレタンポリマーの配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、(C)成分としての粘着付与樹脂の配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、かつ、(D)成分として、導電性材料を含有するとともに、当該(D)成分としての導電性材料の配合量を0.01〜100重量部の範囲内の値とし、さらに、導電性粘着剤組成物の体積抵抗率を1×10 5 Ω・cm未満の値とすることを特徴とする導電性粘着剤組成物である。
(1)種類
また、(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の構成単位を主成分モノマーとして含み、当該(メタ)アクリル酸アルキルエステルの種類としては、特に限定されず、従来公知のものを適宜使用することができる。
例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、(メタ)アクリル酸パルミチルおよび(メタ)アクリル酸ステアリル等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル重合体を構成する主成分であるため、通常、(A)成分を構成する全単量体成分の60重量%以上の値であることが好ましく、70〜99重量%の範囲内の値であることがより好ましく、75〜95重量%の範囲内の値であることがさらに好ましい。
この理由は、このようにカルボキシル基含有ビニルモノマーの使用量を制御することによって、(メタ)アクリル酸エステル共重合体の重合が容易になるばかりか、当該(メタ)アクリル酸エステル共重合体により、粘着剤組成物の粘着特性を安定的に向上させることができるためである。
したがって、(メタ)アクリル酸エステル共重合体を共重合する際のカルボキシル基含有ビニルモノマーの使用量を、全モノマー成分100重量%に対して、1〜30重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、3〜15重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、(メタ)アクリルアミド誘導体とは、(メタ)アクリル酸と、任意の第二級以下のアミンとがアミド結合した構造を有する化合物を指す。
かかるアミド構造を有するビニル化合物としては、例えば、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、任意の(メタ)アクリルアミド誘導体、N-ビニルアセトアミド、N-ビニルホルムアミド等が挙げられる。
また、分子内にアミド構造を有するビニル化合物のうち、(メタ)アクリルアミド誘導体を用いることが、重合の容易性から、より好ましい。
中でも、アクリロイルモルフォリン、ジメチルアクリルアミド、およびN−イソプロピルアクリルアミドからなる群から選択される少なくとも一種を用いることが、特に好ましい。
この理由は、このように窒素含有ビニルモノマーの使用量を制御することによって、(メタ)アクリル酸エステル共重合体の重合が容易になるばかりか、当該窒素含有ビニルモノマーの使用により(メタ)アクリル酸エステル共重合体に由来するアウトガスが発生しにくくなったり、被着体が金属である場合に、被着体の腐食を抑制できるため、電子機器内部に使用しても不具合が生じにくかったりするためである。
したがって、(メタ)アクリル酸エステル共重合体を共重合する際の窒素含有ビニルモノマーの使用量を、全モノマー成分100重量%に対して、1〜30重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、3〜15重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体の重量平均分子量を1,000〜3,000,000の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる(メタ)アクリル酸エステル共重合体の重量平均分子量が1,000未満の値となると、粘着剤組成物の粘着特性が著しく低下する場合があるためである。
一方、かかる(メタ)アクリル酸エステル共重合体の重量平均分子量が3,000,000を超えると、(B)成分であるウレタンポリマーとの相溶性が著しく低下したり、重合時間が過度に長くなったり、さらには、低分子量物に分解しやすくなったりする場合があるためである。
したがって、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体の重量平均分子量を5,000〜2,000,000の範囲内の値とすることがより好ましく、10,000〜1,500,000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体の配合量を、導電性粘着剤組成物の全体量に対して、7〜37重量%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、(メタ)アクリル酸エステル共重合体の配合量をかかる範囲内の値とすることにより、粘着力と導電性との間のバランスに優れた導電性粘着剤組成物を得ることができるためである。
すなわち、かかる(メタ)アクリル酸エステル共重合体の配合量が当該範囲外の値となると、導電性粘着剤組成物における導電性が著しく低下したりする場合があるためである。
したがって、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体の配合量を、導電性粘着剤組成物の全体量に対して、8〜35重量%の範囲内の値とすることがより好ましく、9〜33重量%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(1)種類1
また、ウレタンポリマーの種類は特に限定されるものではなく、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるものであれば、いずれのウレタンポリマーも使用できる。
より具体的には、低分子量のポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等の2価のアルコール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の3価のアルコール、またはペンタエリスリトール等の4価のアルコール等が挙げられる。
また、高分子のポリオールとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等を付加重合して得られるポリエーテルポリオール、あるいは、上述の2価のアルコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール等のアルコールとアジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸等の2価の塩基酸との重縮合物からなるポリエステルポリオールやアクリルポリオール、カーボネートポリオール、エポキシポリオール、カプロラクトンポリオール等が挙げられる。
アクリルポリオールとしては、水酸基を有するモノマーの単独重合体又は共重合体や、水酸基を有するモノマーとアクリル系モノマーとの共重合体が挙げられる。エポキシポリオールとしてはアミン変性エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらのポリオールは、単独で又は2種以上組み合わせて用いてもよい。
ここで、芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4´−トルイジンジイソシアネート、2,4,6−トリイソシアネートトルエン、1,3,5−トリイソシアネートベンゼン、ジアニシジンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルエーテルジイソシアネート、4,4´、4´´−トリフェニルメタントリイソシアネート、1,4−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、1,3−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。
また、脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
また、脂環式ポリイソシアネートしては、例えば、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4´−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等が挙げられる。
また、ポリイソシアネートとしては、イソシアヌレート型、ビュレット型、アロファネート型等が挙げられる。
また、(B)成分としてのウレタンポリマーが、主鎖または側鎖にウレタン結合および尿素結合、あるいはいずれか一方を有するとともに、主鎖の両末端に下記一般式(1)で表わされる加水分解性シリル基を有する末端シリル基ポリマーであることが好ましい。
したがって、所定の粘着付与樹脂との組み合わせにより、優れた粘着力を発揮することができ、導電性粘着シートに用いられた場合に、良好な粘着性を発現することができる。
また、このような(B)成分であれば、一般式(1)で表わされる2官能の加水分解性末端シリル基を有することから、架橋後の導電性粘着剤組成物におけるゲル分率を所定の範囲に調節することで、優れた凝集力を発揮することができる。
したがって、導電性粘着剤組成物を導電性粘着シートに適用し、それをロール状に加工したような場合であっても、経時で導電性粘着剤組成物が側面より浸み出してくることを抑制することが出来る。
よって、(B)成分として、末端シリル基ポリマーを用いることで、粘着力と凝集力との間のバランスに優れた導電性粘着剤組成物を得ることができる。
なお、一般式(1)中、Rで表わされるアルキル基の炭素数は、1〜20であるが、加水分解脱水縮合反応性が良好なことから、1〜12であることがより好ましく、1〜3であることがさらに好ましい。
また、一般式(1)中、X1またはX2がアルコキシ基である場合、当該アルコキシ基における炭素数は、加水分解脱水縮合反応性が良好なことから、1〜12であることが好ましく、1〜3であることがより好ましい。
なお、末端シリル基ポリマーの具体的な合成方法については、第3の実施形態で説明する。
この理由は、ポリオキシアルキレンであれば、得られる導電性粘着剤組成物に対し、適度な柔軟性を付与することができ、被着体に対する密着性をさらに向上させることができるためである。
また、かかるポリオキシアルキレンの具体例としては、ポリオキシプロピレンやポリオキシエチレン等が挙げられる。
この理由は、かかる両末端シリル基ポリマーであれば、(B)成分同士の架橋密度が好適な範囲に調節され、架橋後の導電性粘着剤組成物における粘着力と凝集力とのバランスの調節を容易にすることができるためである。
この理由は、両末端シリル基ポリマーに対して、所定の範囲で片末端シリル基ポリマーを混合することで、(B)成分同士の架橋密度がより好適な範囲に調節され、架橋後の導電性粘着剤組成物における粘着力と凝集力とのバランスの調節をさらに容易にすることができるためである。
すなわち、片末端シリル基ポリマーの配合量が0.1重量部未満の値となると、その添加効果を十分に得られない場合があるためである。一方、片末端シリル基ポリマーの配合量が30重量部を超えた値となると、(B)成分同士の架橋密度が過度に低下して、所定のゲル分率を得ることが困難になる場合があるためである。
したがって、片末端シリル基ポリマーの配合量を、両末端シリル基ポリマー100重量部に対して、0.5〜10重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜5重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
但し、両末端シリル基ポリマーのみを用いた場合であっても粘着力に優れた導電性粘着剤組成物を得られることが確認されているため、特に必要のない場合には、片末端シリル基ポリマーを混合することなく、両末端シリル基ポリマーのみを用いることも、製造工程の簡略化等の観点からは好ましい。
また、(B)成分であるウレタンポリマーの重量平均分子量を15,000〜200,000の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるウレタンポリマーの重量平均分子量が15,000未満の値となると、分子構造が密になり十分な粘着力が得られず、また粘度が低くなりすぎ、溶液塗布によるシート化時に加工性が悪くなる場合があるためである。
一方、かかるウレタンポリマーの重量平均分子量が200,000を超えると、粘度増大等による加工適性の低下が顕著になったり、架橋密度が過度に低下して、粘着力と凝集力とのバランスを調節することが困難になったりする場合があるためである。
したがって、(B)成分であるウレタンポリマーの重量平均分子量を20,000〜150,000の範囲内の値とすることがより好ましく、30,000〜100,000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、(B)成分であるウレタンポリマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)等の公知の分子量測定装置を用いて、測定することができる。
その他、上述した(B´)成分を配合する場合には、(B´)成分の重量平均分子量についても、(B)成分と同様の内容にすることができる。
また、(B)成分であるウレタンポリマーの配合量を、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、80〜800重量部の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、かかるウレタンポリマーの配合量が80重量部未満になると、導電性粘着剤組成物における導電性が著しく低下する場合があるためである。
一方、かかるウレタンポリマーの配合量が800重量部を超えると、導電性粘着剤組成物における粘着特性が著しく低下したりする場合があるためである。
したがって、(B)成分であるウレタンポリマーの配合量を、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、85〜600重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、90〜500重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(1)種類
また、(C)成分である粘着付与剤樹脂の種類は特に限定されるものではなく、重合ロジン、重合ロジンエステル、ロジン誘導体などのロジン系樹脂、ポリテルペン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂及びその水素化物、テルペンフェノール樹脂、クマロン・インデン樹脂、脂肪族系石油系樹脂、芳香族系石油樹脂及びその水素化物、脂肪族/芳香族共重合体石油樹脂、部分水添テルペンフェノール系樹脂、スチレン又は置換スチレンの低分子質量合体等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
この理由は、これらの粘着付与樹脂であれば、(B)成分であるウレタンポリマーとの相互作用を阻害することなく、導電性粘着剤組成物において、優れた粘着力や凝集力を発揮することができるためである。
この理由は、テルペンフェノール系樹脂を含むことにより、(B)成分であるウレタンポリマーのガラス転移点を調節することが容易となるためである。
また、完全水添テルペンフェノール系樹脂や部分水添テルペンフェノール系樹脂であれば、導電性粘着剤組成物における損失正接の極大値、即ちガラス転移点を比較的高く調整することがさらに容易となり、かつ、導電性粘着剤組成物における凝集力が比較的高い値である場合であっても、良好な導電性を得ることができるためである。
そして、テルペンフェノール樹脂は、テルペン由来の二重結合とフェノール類由来の芳香族環二重結合とを有している。
したがって、完全水添テルペンフェノール系樹脂とは、テルペン部位およびフェノール部位の両方の部位が、完全に、あるいはほとんど水添された粘着付与樹脂を意味し、部分水添テルペンフェノール系樹脂とは、それらの部位の水添程度が完全でなく、部分的であるテルペンフェノール系樹脂を意味する。
ここで、図2(b)に示す完全水添テルペンフェノール系樹脂のFT−IRスペクトルを用いてより具体的に説明する。
すなわち、メチル基の炭素−水素結合伸縮振動に由来する約2960cm-1のピークの高さを100とした場合に、フェノール部位の芳香族炭素−炭素二重結合伸縮振動に由来する1625‐1575cm-1のピークの高さが20%未満であるならば、フェノール部位が完全にまたはほとんど水添していることとする。
一方、フェノール部位由来のピークの高さが20%以上である場合は、図2(a)に示すようにフェノール部位およびテルペン部位がほとんど水添していない非水添テルペンフェノール系樹脂であると判断する。
なお、水添する方法や反応形式としては、特に限定されるものではなく、完全水添テルペンフェノール系樹脂としては、例えば、ヤスハラケミカル(株)製、NH等が挙げられる。
また、(C)成分である粘着付与樹脂の配合量を、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、80〜800重量部の範囲内の値とすることと特徴とする。
この理由は、粘着付与樹脂の配合量をかかる範囲内の値とすることにより、粘着力と凝集力とのバランスに優れた導電性粘着剤組成物を得ることができるためである。
すなわち、かかる粘着付与樹脂の配合量が80重量部未満の値となると、導電性粘着剤組成物において、十分な粘着力を得ることが困難になる場合があるためである。
一方、かかる粘着付与樹脂の配合量が800重量部を超えた値となると、導電性粘着剤組成物の凝集力が逆に低下し、ロール状の形態に加工した際に、経時で導電性粘着剤組成物が浸み出してくる場合があるためである。
したがって、(C)成分である所定の粘着付与樹脂の配合量を、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、85〜600重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、90〜500重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(1)種類
(D)成分である導電性材料の種類としては特に制限されるものではないが、例えば、金属粒子、セラミック粒子、炭素系粒子等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
より具体的には、金属粒子としては、金、銀、銅、ニッケル、タングステン、アルミニウム、ステンレス、ハンダ等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、セラミック粒子としては、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化アンチモンスズ(ATO)等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
さらに、炭素系粒子としては、カーボン、カーボンナノチューブ、フラーレン、等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
特に、導電性材料が、カーボンナノチューブであれば、さらに少量の配合量、例えば、導電性粘着剤組成物の全体量に対して、0.5〜2重量%の範囲の配合量であっても、1×106Ω/□未満の良好な表面抵抗率が得られ、混合分散が容易になるばかりか、経済的にも有利である。
また、導電性材料が、カーボンナノチューブであれば、その直径(繊維径)は、好ましくは1〜1000nm、より好ましくは3〜500nm、更に好ましくは5〜100nmである。
また、カーボンナノチューブの長さ(繊維長)は、好ましくは10nm〜200μm、より好ましくは50nm〜100μm、更に好ましくは100nm〜50μmである。
また、カーボンナノチューブのアスペクト比は、好ましくは10〜10000、より好ましくは50〜5000、更に好ましくは100〜2000である。
なお、上記のカーボンナノチューブの平均直径、平均長さ、アスペクト比の値は、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、製品名「S−4700」)を用いて、無作為に抽出したカーボンナノチューブ10個を観察して測定した値である。
また、(D)成分である導電性材料の配合量を、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、0.01〜100重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる導電性材料の配合量をかかる範囲内の値とすることにより、導電性(表面抵抗率および体積抵抗率)と、粘着力との間のバランスに優れた導電性粘着剤組成物を得ることができるためである。
すなわち、かかる導電性材料の配合量が0.01重量部未満の値となると、導電性粘着剤組成物において、十分な導電性を得ることが困難になる場合があるためである。
一方、かかる導電性材料の配合量が100重量部を超えた値となると、導電性粘着剤組成物の粘着性が著しく低下する場合があるためである。
したがって、(D)成分である導電性材料の配合量を、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、0.1〜50重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.5〜20重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
すなわち、図3の横軸には、導電性粘着剤組成物の全体量に対する導電性材料(カーボンナノチューブ)の配合量(重量%)が採って示してあり、図3の縦軸には、導電性粘着剤組成物をシート化した場合に得られる表面抵抗率(Ω/□)が採って示してある。
そして、かかる図3中の特性曲線Aは、本願発明の(A)〜(F)成分からなる導電性粘着剤組成物に対応している。また、図3中の特性曲線Bは、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体を配合せず、(B)〜(F)成分からなる導電性粘着剤組成物に対応している。さらに、図3中の特性曲線Cは、(B)成分であるウレタンポリマーを配合せず、(A)、(C)〜(F)成分からなる導電性粘着剤組成物に対応している。
また、特性曲線Bから判断すると、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体を配合しない、(B)〜(F)成分からなる導電性粘着剤組成物についても、本願発明の導電性粘着剤組成物と、同様の傾向の表面抵抗率が得られると言える。
一方、特性曲線Cから判断すると、(B)成分であるウレタンポリマーを配合せず、(A)、(C)〜(F)成分からなる導電性粘着剤組成物の場合、導電性材料の配合量が0.5重量%でも、1×1010Ω/□程度の値であり、その後、導電性材料の配合量の増加に伴って、徐々に表面抵抗率は変化して、低下するも、導電性材料の配合量が1.5重量%を超えても、1×106Ω/□程度の値である。
よって、本願発明の(A)〜(F)成分からなる導電性粘着剤組成物によれば、導電性材料の配合量が極めて低い場合であっても、それなりに低い導電性を発揮できるとともに、導電性材料の配合量がある程度以上になれば、幅広い配合量において、極めて低い均一な表面抵抗率が得られることが理解される。
(1)種類
また、(B)成分のウレタンポリマーに対する架橋剤として、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、アジリジン系架橋剤、金属キレート系架橋剤、アミン系架橋剤、及びアミノ系架橋剤等が挙げられ、イソシアネート系架橋剤がより好ましい。
イソシアネート系架橋剤としては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート、3−メチルジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、4,4´−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、2,4´−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、リジンイソシアネート等の多価イソシアネート化合物が挙げられる。
なお、多価イソシアネート化合物は、上記化合物のトリメチロールプロパンアダクト型変性体、水と反応させたビュウレット型変性体、イソシアヌレート環を含むイソシアヌレート型変性体であってもよい。
また、(E1)成分である架橋剤を配合する場合、その配合量を、(B)成分のウレタンポリマー100重量部に対して、0.1〜30重量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.5〜10重量部の範囲内の値とすることがより好ましい。
(1)種類
また、(B)成分が末端シリル基ポリマーである場合、加水分解性シリル基を反応させるための(E)成分としての硬化触媒は、所定条件下、不要であるものの、少量であれば、配合することも好ましい。
すなわち、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体が、カルボキシル基含有モノマーに由来してなる重合領域を有する場合や、後述するシランカップリング剤がアミノ基を有するような場合には、それらによって、加水分解性シリル基の反応を著しく向上させられることより、(E)成分としての硬化触媒は不要であるか、その配合量を、できるだけ少なくすることが好ましい。
しかしながら、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体が、カルボキシル基含有モノマーに由来してなる重合領域を有しない場合や、加水分解性シリル基の反応性を高めて、架橋密度を相当高くしたいような場合には、(E)成分としての硬化触媒を比較的少量配合することが好ましい。
この理由は、これらの硬化触媒であれば、(B)成分としての末端シリル基ポリマー同士の架橋密度の制御が容易になり、架橋後の導電性粘着剤組成物における粘着力と凝集力との間のバランスをさらに良好なものとすることができるためである。その上、アルミ系触媒、チタン系触媒、およびジルコニウム系触媒であれば、非ハロゲン系であって、安全性がさらに高いためである。
また、チタン系触媒としては、チタンのアルコキシド、チタンキレート、塩化チタン(IV)が好ましい。
また、ジルコニウム系触媒としては、ジルコニウムのアルコキシド、ジルコニウムキレート、塩化ジルコニウム(IV)が好ましい。
さらにまた、三フッ化ホウ素系触媒としては、三フッ化ホウ素のアミン錯体やアルコール錯体が好ましい。
また、(E)成分である硬化触媒を配合する場合、その配合量を、(A)〜(C)成分の全体量に対して、0を超えて、0.1重量%以下の値とすることが好ましい。
この理由は、硬化触媒の配合量が0.1重量%を超えた値となると、触媒作用が過剰となり、導電性粘着剤組成物が、基材に塗布する前に硬化したり、均一に混合することが困難となったり、あるいは、製造コストが高くなったりする場合があるためである。
したがって、(E)成分である硬化触媒の配合量を、(A)〜(C)成分の全体量に対して、0を超えて、0.05重量%以下の値とすることがより好ましく、0を超えて、0.01重量%以下とすることがさらに好ましい。
(1)種類
また、導電性粘着剤組成物が、(F)成分として、シランカップリング剤を含有することが好ましい。
この理由は、所定量のシランカップリング剤を配合することにより、導電性粘着剤組成物の粘着力や耐湿性を向上させることができるとともに、ウレタンポリマー、特に、末端シリル基ポリマーの架橋反応を促進させる効果を発揮できるためである。
そして、架橋助剤としての効果を有効に発揮させるためには、各種シランカップリング剤のうち、アミノ基を有するシランカップリング剤を用いることがより好ましい。
この理由は、かかるアミノ基を有するシランカップリング剤であれば、末端シリル基ポリマーの反応性を制御し、架橋助剤としての機能を安定的に発揮するためである。
したがって、アミノ基を有するシランカップリング剤を所定量配合することによって、導電性粘着剤組成物の粘着力や耐湿性を向上させられるばかりか、導電性粘着剤組成物の凝集力を、より好適な範囲に調節することができる。
よって、好適なアミノ基を有するシランカップリング剤として、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
また、(F)成分であるシランカップリング剤を配合するにあたり、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、0.01〜10重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、このような範囲であれば、比較的安価な導電性粘着剤組成物が提供できるとともに、導電性粘着剤組成物の粘着力や耐湿性を安定的に向上させることができるためである。
一方、シランカップリング剤を架橋助剤として配合する場合、当該シランカップリング剤(アミノ基を有するシランカップリング剤)を(E)成分の硬化触媒1モルに対して、1モル以上の値とすることが好ましい。
この理由は、架橋助剤としてのシランカップリング剤をかかる範囲で配合することにより、所定の末端シリル基ポリマーの架橋助剤としての効果を有効に発揮し、導電性粘着剤組成物の凝集力を、より好適な範囲に調節することができるためである。
したがって、架橋助剤としてのシランカップリング剤の配合量を、(E)成分の硬化触媒1モルに対して1〜30モルの範囲内の値とすることがより好ましく、2〜10モルの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、導電性粘着剤組成物には、上述した以外の成分として、例えば、老化防止剤、ビニルシラン化合物や酸化カルシウム等の脱水剤、充填剤、熱伝導性材料、可塑剤、無水シリカ、アマイドワックス等の揺変剤、イソパラフィン等の希釈剤、水酸化アルミニウム、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、シリコーン系難燃剤等の難燃剤、シリコーンアルコキシオリゴマー、アクリルオリゴマー等の機能性オリゴマー、顔料、チタネートカップリング剤、アルミニウムカップリング剤、乾性油等を添加混合することも好ましい。
また、これらの添加剤を加える場合には、添加剤の種類にもよるが、本発明の効果を損なわない程度に配合することが好ましく、その配合量を、(A)成分である(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、0.01〜100重量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.01〜70重量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.01〜40重量部の範囲内の値とすることが特に好ましい。
また、導電性粘着剤組成物を構成するにあたり、粘着剤層のゲル分率を30〜70%の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、粘着剤層のゲル分率をかかる範囲内の値とすることにより、優れた凝集力を発揮することができ、ロール状に加工した際、経時で導電性粘着剤が側面より浸み出してくることを抑制することが出来るためである。
すなわち、粘着剤層のゲル分率が30%未満の値となると、凝集力が過度に小さくなって、ロール形態にした際、経時で導電性粘着剤が側面より浸み出してくる場合があるためである。
一方、粘着剤層のゲル分率が過度に高くなると、十分な粘着力が得られない場合があるためである。
したがって、導電性粘着剤組成物における粘着剤層のゲル分率を35〜65%の範囲内の値とすることがより好ましく、40〜60%の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、「粘着剤層のゲル分率」とは、導電性粘着剤組成物を基材に対して塗布した後、23℃、50%RH環境下にて14日間シーズニングした後、当該シーズニング後の導電性粘着剤を測定試料として、浸漬法によって測定される。
なお、ゲル分率の詳細な測定方法については、実施例で具体的に記載する。
また、JIS−K7194に準拠して測定される導電性粘着剤組成物の体積抵抗率を1×105Ω・cm未満の値とすることが好ましい。
この理由は、導電性粘着剤組成物の体積抵抗値がかかる範囲内の値であれば、導電性粘着シートとした場合に好適な導電性を付与することができるためである。
したがって、導電性粘着剤組成物の体積抵抗値を1×104Ω・cm未満の値とすることがより好ましく、2×103Ω・cm未満の値とすることがさらに好ましい。
なお、体積抵抗率の詳細な測定方法については、実施例で具体的に記載する。
第2の実施形態は、上述した第1の実施形態の導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を、基材の両面または片面に備えたことを特徴とする導電性粘着シートである。
より具体的には、基材の両面または片面に、架橋した導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を備えた導電性粘着シートの製造方法であって、下記工程(1)〜(3)を含むことを特徴とする導電性粘着シートの製造方法である。
(1)少なくとも(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体と、(B)成分としてのウレタンポリマーと、(C)成分としての粘着付与樹脂と、を含む導電性粘着剤組成物であって、(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、(B)成分としてのウレタンポリマーの配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、(C)成分としての粘着付与樹脂の配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、かつ、(D)成分として、導電性材料を含有するとともに、当該(D)成分としての導電性材料の配合量を0.01〜100重量部の範囲内の値とし、さらに、導電性粘着剤組成物の体積抵抗率を1×105Ω・cm未満の値としてある未架橋の導電性粘着剤組成物を準備する工程
(2)未架橋の導電性粘着剤組成物を、基材の両面または片面に積層する工程
(3)未架橋の導電性粘着剤組成物を硬化反応させ、架橋した導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を備えた導電性粘着シートとする工程
より具体的には、導電性粘着シートとして、各種態様が採れるが、例えば、図4(a)に示すように、本発明の導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層12を、基材10の片面に形成し、片面タイプの導電性粘着シート50の態様とすることが好ましい。
このような導電性粘着シート50の態様であれば、導電性粘着テープ、あるいは帯電防止用表面保護粘着シート等に加工して、各種用途に適用することができる。
また、図4(b)に示すように、本発明の導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層12(12a、12b)を、基材10の両面に形成し、両面タイプの導電性粘着シート52の態様とすることも好ましい。
このような導電性粘着シート52の態様であれば、電子部品等を仮固定するための電子部品粘着材料や電子部品等の搬送テープ等の用途に好適に適用することができる。
さらにまた、図4(c)に示すように、本発明の導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層12を基材10の一方の面に形成し、もう一方の面には、本発明とは異なる粘着剤組成物(接着剤組成物も含む。)、例えば、アクリル系粘着剤、スチレン系粘着剤、ゴム系粘着剤、エポキシ系接着剤等からなる他の粘着剤層(接着剤層も含む。)18を形成してなる導電性粘着シート54の態様(異種粘着剤層付き導電性両面粘着シートと称する場合がある。)とすることが好ましい。
このような導電性粘着シート54の態様であれば、電子部品を、基板に固定するための固定用部材等の用途に好適に適用することができる。
ここで、導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を形成する基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、トリアセチルセルロース、ポリノルボルネン、エチレン−ビニルアセテート共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、塩化ビニル、ポリウレタンアクリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニルエーテルサルフォン等の樹脂からなる樹脂フィルムが好ましく挙げられる。
そして、基材の厚さとしては、特に制限されるものではないが、通常1〜1,000μmの範囲内の値とすることが好ましく、10〜100μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
また、導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層の厚さを、通常、1〜100μmの範囲内の値とすることが好ましく、5〜50μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、かかる導電性粘着剤層の厚さが1μm未満となると、十分な粘着特性等が得られない場合があり、逆に、導電性粘着剤層の厚さが100μmを超えると、残留溶剤が多くなって、粘着特性等が変化しやすい場合があるためである。
また、JIS−K7194に準拠して測定される導電性粘着剤層の表面抵抗率を1×106Ω/□未満の値とすることが好ましい。
この理由は、導電性粘着剤層の表面抵抗率がかかる範囲内の値であれば、電子機器内に使用した場合に好適な導電性や帯電防止性を発揮することができるためである。
したがって、導電性粘着剤層の表面抵抗率を5×105Ω/□未満の値とすることがより好ましく、1×105Ω/□未満の値とすることがさらに好ましい。
なお、表面抵抗率の詳細な測定方法については、実施例で具体的に記載する。
また、本発明の導電性粘着シートは、導電性粘着剤層の表面に対して剥離基材(剥離フィルム)が貼合されている態様であることも好ましい。
かかる剥離基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルムや、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンフィルムに対し、シリコーン樹脂等の剥離剤を塗布して、剥離層を設けたものが挙げられる。
また、かかる剥離基材の厚さを、通常、20〜150μmの範囲内の値とすることが好ましい。
なお、2つの剥離基材における剥離力に所定の差を設けることにより、剥離力の低い側の剥離基材を剥がした際に、導電性粘着剤層が部分的に追従してくることを防止することができる。
第3の実施形態は、基材の両面または片面に、架橋した導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を備えた導電性粘着シートの製造方法であって、下記工程(1)〜(3)を含むことを特徴とする導電性粘着シートの製造方法である。
(1)少なくとも(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体と、(B)成分としてのウレタンポリマーと、(C)成分としての粘着付与樹脂と、を含む導電性粘着剤組成物であって、(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、(B)成分としてのウレタンポリマーの配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、(C)成分としての粘着付与樹脂の配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、かつ、(D)成分として、導電性材料を含有した未架橋の導電性粘着剤組成物を準備する工程
(2)未架橋の導電性粘着剤組成物を、基材の両面または片面に積層する工程
(3)未架橋の導電性粘着剤組成物を硬化反応させ、架橋した導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を備えた導電性粘着シートとする工程
工程(1)は、(A)〜(D)成分を含む所定の導電性粘着剤組成物を準備する工程である。
ここで、図1(a)を参照して、(B)成分であるウレタンポリマーとしての末端シリル基ポリマーの合成例を示す。
まず、図1(a)中、式(1)で表わされる、分子の主鎖または側鎖の末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー(ジイソシアネート化合物)を用意する。
次いで、図1(a)中、式(2)で表わされる、分子の片末端に、イソシアネート基と反応可能な活性水素基を有するとともに、分子の別の末端に一般式(1)で表わされる加水分解性シリル基を有するシリル化剤を用意する。
次いで、式(1)で表わされるウレタンプレポリマーおよび式(2)で表わされるシリル化剤を均一に混合した後、例えば、窒素雰囲気下、80℃、1時間の条件で加熱反応させることで、式(3)で表わされる末端シリル基ポリマーを得ることができる。
そして、図1(b)に示すように、式(3)で表わされる末端シリル基ポリマーは、一般式(1)で表わされる加水分解性シリル基の加水分解を経由し、さらに脱水縮合による架橋反応が進行して、3次元網目構造を形成することができる。
その他、所定の末端シリル基ポリマーの主鎖または側鎖に導入されているウレタン結合あるいは尿素結合における活性水素は、第1の実施形態で説明したように有機基で置換されていてもよい。
したがって、アロファネート結合もウレタン結合の範疇に含まれ、ビュレット結合も尿素結合の範疇に含まれることになる。
次いで、得られた混合液に対し、(C)成分である粘着付与樹脂、(D)成分である導電性材料、及び所望により、(E)成分である硬化触媒、(F)成分であるシランカップリング剤(架橋助剤)、さらには、その他の添加剤を、それぞれ所定量添加した後、均一になるまで撹拌し、さらに、所望の粘度になるように、必要に応じて希釈溶剤をさらに加えることにより、導電性粘着剤組成物溶液を得ることができる。
工程(2)は、図5(a)に示すように、導電性粘着剤組成物溶液を、基材10に対して積層して塗布層12´を形成する工程である。
また、導電性粘着剤組成物溶液を積層する方法としては、例えば、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法等が挙げられる。そして、粘着剤組成物溶液を積層して塗布層12´を形成した後、溶剤を飛散させて、乾燥させることが好ましい。
このとき、塗布層12´の厚さを、1〜100μmの範囲内の値とすることが好ましく、5〜50μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、塗布層12´の厚さが薄すぎると、十分な粘着特性等が得られない場合があり、逆に、厚すぎると、残留溶剤が問題となる場合があるためである。
また、乾燥条件としては、通常、50〜150℃で、10秒〜10分の範囲内とすることが好ましい。
工程(3)は、導電性粘着剤組成物の塗布層12´を加熱して、架橋した導電性粘着剤層12とする工程である。
すなわち、図5(b)に示すように、基材10上で乾燥させた状態の塗布層12´の表面に剥離基材22を積層させた状態で加熱処理し、それにより架橋反応させて、三次元網目構造を導入した導電性粘着剤層12とすることが好ましい。
あるいは、剥離基材22上に塗布した導電性粘着剤組成物の塗布層12´を、加熱処理によって予め架橋させて、導電性粘着剤層12としたのち、転写法で、基材10に対して積層させてもよい。
さらには、剥離基材22を用いることなく、基材10上に形成された塗布層12´を、加熱処理し、それにより架橋反応させて、導電性粘着剤層12とすることも好ましい。
すなわち、かかるシーズニング工程の条件としては、導電性粘着剤組成物の塗布層12´や基材10にダメージを与えることなく、かつ、導電性粘着剤組成物の塗布層12´を均一に架橋させる観点から、加熱温度を20〜50℃とすることが好ましく、23〜30℃とすることがより好ましい。
また、加熱する際の湿度としては、30〜75%RHとすることが好ましく、45〜65%RHとすることがより好ましい。
最終的に得られた導電性粘着シート50を、被着体60に貼合する工程である。
例えば、図5(d)に示すように、まず、導電性粘着剤層50´に積層してある剥離フィルム22を剥離した後、表れた導電性粘着剤層12の表面を、被着体60に対向させた状態で、ラミネータや押圧ロール等を用いて、所定圧力で押圧することによって、均一に貼合することが好ましい。
なお、本発明の導電性粘着シート50は、導電性粘着剤層12を構成する導電性粘着剤組成物中に、(B)成分としてのウレタンポリマーを含んでいることから、所定の柔軟性を有するとともに、被着体に対する親和性に優れており、空気等を巻き込むまずに、しっとり濡れるように貼付できるため、貼付界面における導電性の低下を抑制できるという特徴がある。
1.導電性粘着剤組成物の調整
(1)アクリル酸エステル共重合体の作成
窒素パージした撹拌容器内に、モノマー成分として、90重量部のアクリル酸n−ブチル(BA)と、10重量部のアクリル酸(AAc)と、溶媒としての酢酸エチルと、重合開始剤と、をそれぞれ収容した。
次いで、加熱撹拌しながら溶液重合を行い、重量平均分子量が70万のアクリル酸エステル共重合体を得た。
なお、得られたアクリル酸エステル共重合体は、溶剤としての酢酸エチルに溶解しており、その固形分濃度は、33.6重量%であった。
次いで、撹拌容器内に、固形分換算で、アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、ウレタンポリマー(一方社油脂工業株式会社製、US−902A)100重量部と、粘着付与樹脂としての完全水添テルペンフェノール樹脂(軟化点:125℃、ヤスハラケミカル(株)製、YSポリスターNH、以下、単に「NH」と称する。)125重量部と、導電性材料(カーボンナノチューブ、平均直径:10nm、平均長さ:1.5μm、アスペクト比:150)3.3重量部と、イソシアネート系架橋剤(日本ポリウレタン工業株式会社製、コロネートL)を6.7重量部と、を収容し、所定量の酢酸エチルの存在下、均一になるまで撹拌して、未架橋の導電性粘着剤組成物を得た。
次いで、得られた未架橋の導電性粘着剤組成物を、厚さ50μmのポリエステルフィルム(東レ(株)製、ルミラーPET50)の片面に対し、ナイフコーター法にて塗布した後、100℃、1分の条件で加熱乾燥させ、厚さ25μmの導電性粘着剤層を備えた導電性粘着シートとした。
次いで、架橋完了前の導電性粘着剤組成物の塗布層と、基材(ポリエステルフィルム)とからなる導電性粘着シートを、23℃、50%RHの環境下に、14日間放置(シーズニング)し、導電性粘着剤組成物を十分に架橋させ、実施例1の導電性粘着シートを得た。
(1)粘着力の評価
JIS Z0237:2000に準拠して、粘着シートにおける粘着力を測定した。すなわち、得られた導電性粘着シートから、幅25mm、長さ200mmの試験片を切り出し、2kgfのゴムローラを用いて、SUS304板(#360ヤスリ処理)に対して貼合した後、23℃、50%RHの標準環境下に、24時間放置した。
次いで、引っ張り試験機(オリエンテック(株)製、テンシロン)を用いて、試験片を、SUS304板(#360ヤスリ処理)から、剥離速度300mm/分、剥離角度180°にて剥離し、このとき測定された剥離荷重を導電性粘着シートの粘着力(N/25mm)とした。得られた結果を表1に示す。
得られた導電性粘着シートにおける表面抵抗率および体積抵抗率を測定した。
すなわち、得られた導電性粘着シートから、幅20mm、長さ40mmの試験片を切り出し、23℃、50%RHの標準環境下に、24時間放置した。
次いで、低抵抗率計((株)三菱化学アナリテック製、ロレスタGP MCP−T610型)を用いて、JIS−K7194に準拠して、試験片における表面抵抗率および体積抵抗率を3回測定し、その平均値を導電性粘着シートの表面抵抗率および体積抵抗率とした。
ただし、低抵抗率計でオーバーレンジとなった試験片については、高抵抗率計((株)三菱化学アナリテック製、ハイレスタUP MCP−HT450型)を用いて、JIS K 6911に準拠して、試験片における表面抵抗率および体積抵抗率を3回測定し、その平均値を導電性粘着シートの表面抵抗率および体積抵抗率とした。得られた結果を表1に示す。
得られた導電性粘着シートにおける粘着剤層のゲル分率を測定した。
すなわち、導電性粘着シートにおける粘着剤層のみを23℃、50%RHの環境下で、酢酸エチルに120時間浸漬させた後、100℃、30分間乾燥し、浸漬前後の重量を測定し、それらの重量を下記式(10)に代入して、ゲル分率を算出した。得られた結果を表1に示す。
ゲル分率(%)=(浸漬後の重量/浸漬前の重量)×100 (10)
実施例2では、(B)成分のウレタンポリマーとして、下記の末端シリル基ポリマーに変えた場合の影響を検討した。
(1)シリル化剤の準備
撹拌装置付きの反応容器内に、N−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン206重量部と、アクリル酸メチル172重量部と、を仕込み、窒素雰囲気下、攪拌しながら、80℃、10時間の条件で加熱反応させて、シリル化剤を得た。
撹拌装置付きの反応容器内に、ポリオキシプロピレンジオール(旭硝子(株)製、PML S4015、重量平均分子量15,000)1000重量部と、イソホロンジイソシアネート24.6重量部(NCO/OH比=1.7)と、ジブチルスズジラウレート0.05重量部と、を仕込み、窒素雰囲気下、攪拌しながら、85℃、7時間の条件で加熱反応させて、ウレタンプレポリマー(ジイソシアネート化合物)を得た。
撹拌装置付きの反応容器内に、得られたウレタンプレポリマー1000重量部と、得られたシリル化剤42.1重量部と、を収容し、窒素雰囲気下、攪拌しながら、80℃、1時間の条件で加熱処理して、末端シリル基ポリマーを得た。
このとき、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)を用いて、イソシアネート基の吸収(2265cm-1)の消失具合を観察し、それにより反応の進行を確認した。
なお、得られた末端シリル基ポリマーは、主鎖であるポリオキシプロピレンの両末端に、下記式(9)で表わされる末端部分を有する、重量平均分子量が40,000の両末端シリル基ポリマーであった。
また、シリル化剤の原材料をN−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランとしたことにより、得られた末端シリル基ポリマーには、2官能の末端シリル基が導入された。
次いで、撹拌容器内に、固形分換算で、アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、末端シリル基ポリマー450重量部と、粘着付与樹脂としての完全水添テルペンフェノール樹脂(NH)450重量部と、導電性材料(カーボンナノチューブ、平均直径:10nm、平均長さ:1.5μm)10重量部と、を収容し、所定量の酢酸エチルの存在下、均一になるまで撹拌して、導電性粘着剤組成物を得た。
次いで、実施例1と同様に導電性粘着シートを作成し、評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例3〜4では、導電性粘着剤組成物を作成する際に、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体(重量平均分子量:70万)100重量部に対して、(B)成分であるウレタンポリマーとしての末端シリル基ポリマーの配合量を、450重量部から、それぞれ200重量部および116.7重量部に、(C)成分である粘着付与樹脂の配合量を450重量部から、それぞれ200重量部および116.7重量部に変えたほかは、実施例2と同様に導電性粘着シートを作成し、評価した。
但し、(D)成分である導電性材料の配合量については、固形分換算で、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、5.0重量部および3.3重量部と変更したものの、それぞれ導電性粘着剤組成物の全体量(100重量%)に対する配合量は1重量%と、実施例1と同様の値とした。それぞれ得られた結果を表1に示す。
実施例5〜9では、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体の種類をACMO系アクリル酸エステル共重合体に変更するとともに、(B)成分であるウレタンポリマーとしての末端シリル基ポリマー、(C)成分である粘着付与樹脂、(E)成分である硬化触媒、および(F)成分であるシランカップリング剤(架橋助剤)の配合量の影響を検討した。
なお、ACMO系アクリル酸エステル共重合体は、以下のように溶液重合により得た。
すなわち、撹拌装置付きの反応容器内を窒素パージした後、モノマー成分として、80重量部のアクリル酸n−ブチル(BA)と、2重量部のアクリル酸メチル(MA)と、16重量部のアクリロイルモルホリン(ACMO)と、2重量部のアクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEA)と、溶媒としての酢酸エチルと、重合開始剤と、をそれぞれ収容した。
次いで、加温、撹拌しながら溶液重合を行い、重量平均分子量が60万のACMO系アクリル酸エステル共重合体を含むポリマー溶液(溶剤:酢酸エチル、固形分濃度:35重量%)を得た。
そして、表1に示すように、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体の種類をACMO系アクリル酸エステル共重合体に変更するとともに、(B)成分であるウレタンポリマーとしての末端シリル基ポリマー、(C)成分である粘着付与樹脂、(E)成分である硬化触媒、および(F)成分であるシランカップリング剤(架橋助剤)の配合量をそれぞれ変えたほかは、実施例1と同様に導電性粘着シートを作成し、評価した。
なお、(D)成分である導電性材料の配合量については、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、10.1重量部、5.0重量部、4.0重量部、3.3重量部および2.9重量部としたものの、それぞれ導電性粘着剤組成物の全体量(100重量%)に対する配合量は1重量%と、実施例1と同様の値とした。それぞれ得られた結果を表1に示す。
比較例1では、(B)成分のウレタンポリマーの配合量を100重量部から33.3重量部に、(C)成分の粘着付与樹脂の配合量を125重量部から33.2重量部に変えたほかは、実施例1と同様に導電性粘着シートを作成し、評価した。
なお、(D)成分である導電性材料の配合量については、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、1.7重量部としたものの、導電性粘着剤組成物の全体量(100重量%)に対する配合量は1重量%と、実施例1と同様の値とした。それぞれ得られた結果を表1に示す。
比較例2では、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体に対して、(D)成分である導電性材料のみ配合し、(B)成分であるウレタンポリマー、(C)成分である粘着付与樹脂、(E)成分である硬化触媒、および(F)成分であるシランカップリング剤(架橋助剤)を配合しなかったほかは、それぞれ実施例1と同様に導電性粘着シートを作成して、評価した。
そして、(D)成分である導電性材料の配合量については、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、1重量部の割合、すなわち、導電性粘着剤組成物の全体量(100重量%)に対して1重量%とした。得られた結果を表1に示す。
比較例3では、表1に示すように、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体に対して、(B)成分である末端シリル基ポリマーおよび(C)成分である粘着付与樹脂を、それぞれ950重量部配合したほかは、実施例1と同様に導電性粘着シートを作成し、評価した。
そして、(D)成分である導電性材料の配合量については、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、20重量部としたものの、導電性粘着剤組成物の全体量(100重量%)に対する配合量は1重量%と、実施例1と同様の値とした。得られた結果を表1に示す。
比較例4では、表1に示すように、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体の種類をACMO系に変更するとともに、(B)成分である末端シリル基ポリマーおよび(C)成分である粘着付与樹脂を、それぞれ950重量部配合し、かつ、(E)成分である硬化触媒を0.95重量部、および(F)成分であるシランカップリング剤(架橋助剤)を11.4重量部、配合したほかは、実施例1と同様に導電性粘着シートを作成し、評価した。
そして、(D)成分である導電性材料の配合量については、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、20.1重量部としたものの、導電性粘着剤組成物の全体量(100重量%)に対する配合量は1重量%と、実施例1と同様の値とした。得られた結果を表1に示す。
比較例5では、表1に示すように、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体の種類をACMO系に変更するとともに、(B)成分である末端シリル基ポリマーおよび(C)成分である粘着付与樹脂を、それぞれ75重量部配合し、かつ、(E)成分である硬化触媒を0.08重量部、および(F)成分であるシランカップリング剤(架橋助剤)を0.9重量部、配合したほかは、実施例1と同様に導電性粘着シートを作成し、評価した。
そして、(D)成分である導電性材料の配合量については、(A)成分であるアクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、2.5重量部としたものの、導電性粘着剤組成物の全体量(100重量%)に対する配合量は1重量%と、実施例1と同様の値とした。得られた結果を表1に示す。
一方、(B)成分のウレタンポリマーおよび(C)成分の粘着付与樹脂の配合量が比較的少量であった比較例1および比較例5は、導電性および粘着力ともに不十分であった。
また、(B)成分のウレタンポリマーおよび(C)成分の粘着付与樹脂の配合量が比較的多量であった比較例3および比較例4は、ある程度の粘着力は得られたものの、表面抵抗率が不十分であった。
また、(B)成分のウレタンポリマーおよび(C)成分の粘着付与樹脂を配合しなかった比較例2は、ある程度の粘着力は得られたものの、表面抵抗率が不十分であった。
したがって、本発明の導電性粘着剤組成物およびそれを用いた導電性粘着シートは、家電製品、自動車、OA機器などの各種用途に使用されることが期待される。
より具体的には、携帯電話やパソコンなどの電子機器内部の樹脂板同士の貼合わせや、光記録媒体、光磁気記録媒体、液晶ディスプレイ、タッチパネル用部材の貼合わせ等に使用されることが期待される。
Claims (10)
- 少なくとも(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体と、(B)成分としてのウレタンポリマーと、(C)成分としての粘着付与樹脂と、を含む導電性粘着剤組成物であって、
前記(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、前記(B)成分としてのウレタンポリマーの配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、
前記(C)成分としての粘着付与樹脂の配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、
かつ、(D)成分として、導電性材料を含有するとともに、当該(D)成分としての導電性材料の配合量を0.01〜100重量部の範囲内の値とし、
さらに、前記導電性粘着剤組成物の体積抵抗率を1×10 5 Ω・cm未満の値とすることを特徴とする導電性粘着剤組成物。 - 前記(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体を共重合する際のモノマー成分として、カルボキシル基含有ビニルモノマーを含むとともに、当該カルボキシル基含有ビニルモノマーの配合量を、全モノマー成分100重量%に対して、0.1〜40重量%の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1に記載の導電性粘着剤組成物。
- 前記(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体を共重合する際のモノマー成分として、窒素含有ビニルモノマーを含むとともに、当該窒素含有ビニルモノマーの配合量を、全モノマー成分100重量%に対して、0.1〜40重量%の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の導電性粘着剤組成物。
- 前記(B)成分であるウレタンポリマーの重量平均分子量を15,000〜200,000の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の導電性粘着剤組成物。
- 前記(B)成分としてのウレタンポリマーが、主鎖中に、ポリオキシアルキレン構造を有し、主鎖の一部または側鎖にウレタン結合および尿素結合、あるいはいずれか一方を有し、さらに、主鎖の両末端に、下記一般式(1)で表わされる加水分解性シリル基を有する末端シリル基ポリマーであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の導電性粘着剤組成物。
(一般式(1)中、X1およびX2は独立しており、ヒドロキシ基またはアルコキシ基であり、Rは炭素数1〜20のアルキル基である。) - 前記(C)成分としての粘着付与樹脂が、テルペンフェノール系樹脂であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の導電性粘着剤組成物。
- 前記(D)成分としての導電性材料が、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の導電性粘着剤組成物。
- 前記請求項1〜7のいずれか一項に記載の導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を、基材の両面または片面に備えたことを特徴とする導電性粘着シート。
- 前記導電性粘着剤層の表面抵抗率を1×106Ω/□未満の値とすることを特徴とする請求項8に記載の導電性粘着シート。
- 基材の両面または片面に、架橋した導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を備えた導電性粘着シートの製造方法であって、下記工程(1)〜(3)を含むことを特徴とする導電性粘着シートの製造方法。
(1)少なくとも(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体と、(B)成分としてのウレタンポリマーと、(C)成分としての粘着付与樹脂と、を含む導電性粘着剤組成物であって、前記(A)成分としての(メタ)アクリル酸エステル共重合体100重量部に対して、前記(B)成分としてのウレタンポリマーの配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、前記(C)成分としての粘着付与樹脂の配合量を80〜800重量部の範囲内の値とし、
かつ、(D)成分として、導電性材料を含有するとともに、当該(D)成分としての導電性材料の配合量を0.01〜100重量部の範囲内の値とし、さらに、前記導電性粘着剤組成物の体積抵抗率を1×10 5 Ω・cm未満の値としてある未架橋の導電性粘着剤組成物を準備する工程
(2)前記未架橋の導電性粘着剤組成物を、前記基材の両面または片面に積層する工程
(3)前記未架橋の導電性粘着剤組成物を硬化反応させ、前記架橋した導電性粘着剤組成物からなる導電性粘着剤層を備えた導電性粘着シートとする工程
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