CN118480314A - 加强薄膜和带加强薄膜的设备的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种加强薄膜和带加强薄膜的设备的制造方法。加强薄膜(10)具备固着层叠在薄膜基材(1)的一个主面上的粘合剂层(2)。粘合剂层由光固化性组合物形成,所述光固化性组合物包含利用交联剂导入有交联结构的丙烯酸系基础聚合物、具有2个以上光聚合性官能团的光固化剂和光聚合引发剂。粘合剂层在光固化前的25℃下的剪切储能模量为15~60kPa。将加强薄膜的前述粘合剂层贴合于聚酰亚胺薄膜,进行激光切割加工,将切割部分自聚酰亚胺薄膜剥离去除时,在聚酰亚胺薄膜上残留有粘合剂的部分的长度比率为80%以下。

Description

加强薄膜和带加强薄膜的设备的制造方法
技术领域
本发明涉及固着层叠有薄膜基材和光固化性粘合剂层的加强薄膜。进而,本发明涉及在表面贴合有加强薄膜的设备的制造方法。
背景技术
出于保护表面、赋予耐冲击性等目的,有时在显示器等光学设备、电子设备的表面贴附粘合性薄膜。这种粘合性薄膜通常在薄膜基材的主面固着层叠有粘合剂层,借助该粘合剂层而贴合于设备表面。
在设备的组装、加工、运输等使用前的状态下,通过在设备或设备构成部件的表面临时粘贴粘合性薄膜,从而能够抑制被粘物的损伤、破损。专利文献1中公开了在薄膜基材上具备由光固化性粘合剂组合物形成的粘合剂层的加强薄膜。
该加强薄膜的粘合剂在刚刚与被粘物贴合后呈现低粘合性,因此,容易自被粘物剥离。因此,能够自被粘物进行返工(rework),并且,也能够将贴合在不需要加强被粘物的部位上的加强薄膜进行切割,并自被粘物的表面位置选择性地剥离去除加强薄膜。加强薄膜的粘合剂通过光固化而与被粘物牢固地粘接,因此,呈现薄膜基材永久粘接于被粘物表面的状态,可用作承担设备的表面保护等的加强材料。
近年来,使用树脂薄膜等可折弯基板(柔性基板)得到的有机EL面板已经实用化,提出了可折弯柔性显示器。在可折叠设备(柔性设备)中,在相同部位反复进行弯曲。在弯曲部位,对内侧赋予压缩应力,对外侧赋予拉伸应力,有时在弯曲部位及其周围产生形变,自被粘物发生粘合剂的剥离。
专利文献2中提出了:通过使用包含低玻璃化转变温度的丙烯酸系基础聚合物的光固化性粘合剂作为柔性设备的加强薄膜的粘合剂,从而抑制将柔性设备反复弯曲时粘合剂层自被粘物的剥离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2020-41113号公报
专利文献2:国际公开第2022/050009号
发明内容
发明要解决的问题
通过使用玻璃化转变温度低的聚合物作为粘合剂的基础聚合物,从而光固化后的粘合剂层的储能模量变小,因此,能够抑制弯曲部分的加强薄膜的剥离。在使用玻璃化转变温度低的基础聚合物的情况下,光固化前的粘合剂层的储能模量也小,因此,存在粘合剂层的切割加工性降低的倾向。在粘合剂层的切割加工性低的情况下,自被粘物剥离去除加强薄膜时,未适当切割粘合剂层的部分的粘合剂容易残留于被粘物的表面。残留于被粘物表面的粘合剂在设备的制造工序中附着于制造设备、其它构件,成为由粘合剂导致的污染、由构件粘贴等导致的成品率降低的原因。
鉴于上述情况,本发明的目的在于,提供具备即便在能够应用于柔性设备的情况下也不易发生自被粘物的剥离且光固化前的切割加工性优异的粘合剂层的加强薄膜。
用于解决问题的方案
本发明的加强薄膜具备固着层叠在薄膜基材的一个主面上的粘合剂层。粘合剂层由光固化性组合物形成,所述光固化性组合物包含丙烯酸系基础聚合物、光固化剂和光聚合引发剂。丙烯酸系基础聚合物含有选自由含羟基单体和含羧基单体组成的组中的1种以上作为单体单元,通过基础聚合物的羟基和/或羧基与交联剂键合而导入有交联结构。
粘合剂层在光固化前的25℃下的剪切储能模量为15~60kPa。光固化后的粘合剂层在25℃下的剪切储能模量优选为30~80kPa。
将加强薄膜的粘合剂层贴合于聚酰亚胺薄膜,进行激光切割加工,将切割部分自聚酰亚胺薄膜剥离去除时,在聚酰亚胺薄膜上残留有粘合剂的部分的长度比率优选为80%以下。
在构成粘合剂层的光固化性组合物中,光固化剂的量相对于丙烯酸系基础聚合物100重量份优选为3~17重量份。作为光固化剂,优选为多官能(甲基)丙烯酸酯。多官能(甲基)丙烯酸酯可以具有氧化烯链。作为光固化剂,可以包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯。
丙烯酸系基础聚合物的玻璃化转变温度优选为-55℃以下。丙烯酸系基础聚合物的构成元素中的氮的比例可以为0.1摩尔%以下。
光固化前的粘合剂层与聚酰亚胺薄膜的粘接力可以为0.5N/25mm以下。光固化后的粘合剂层与聚酰亚胺薄膜的粘接力可以为3N/25mm以上。
在作为被粘物的设备的表面上贴合上述加强薄膜而使其临时粘贴后,将粘合剂层光固化,由此得到带加强薄膜的设备。设备可以为可折弯柔性设备。在将加强薄膜临时粘贴于被粘物后且将粘合剂层光固化前,将临时粘贴于被粘物的加强薄膜切割,可以从被粘物上的一部分区域(非加强对象区域)剥离去除加强薄膜。
发明的效果
本发明的加强薄膜中的粘合剂层由光固化性组合物形成,粘合剂层在光固化前与被粘物的粘接力小,能够自被粘物剥离,在与被粘物粘接后,通过将粘合剂层光固化而使其与被粘物的粘接力上升。由于加强薄膜的粘合剂层的储能模量小,应力形变的缓和性高,因此,本发明的加强薄膜也可适合地用于使用树脂薄膜基板得到的柔性设备。
本发明的加强薄膜中,光固化前的粘合剂层的切割加工性优异,将加强薄膜临时粘贴于被粘物后,在将粘合剂层光固化之前,将临时粘贴于被粘物的加强薄膜进行切割,从被粘物上的非加强对象区域剥离去除加强薄膜时,加强薄膜的剥离区域内的被粘物表面上的粘合剂的残留少。因此,在设备的制造工序中,不易发生粘合剂在制造设备、其它构件上的附着,能够有助于提高成品率。
附图说明
图1是表示加强薄膜的层叠构成的剖视图。
图2是表示加强薄膜的层叠构成的剖视图。
图3是表示粘贴设置有加强薄膜的设备的剖视图。
图4是用于针对根据将加强薄膜的切割部自聚酰亚胺薄膜的表面剥离去除而得到的试样的观察图像来计算粘合剂残留部比率的方法进行说明的图。
附图标记说明
1 薄膜基材
2 粘合剂层
10 加强薄膜
5 剥离衬垫
20 被粘物
具体实施方式
图1是表示加强薄膜的一个实施方式的剖视图。加强薄膜10在薄膜基材1的一个主面上具备粘合剂层2。粘合剂层2固着层叠在薄膜基材1的一个主面上。粘合剂层2为由光固化性组合物形成的光固化性粘合剂,通过照射紫外线等活性光线而发生固化,与被粘物的粘接力上升。
图2是在粘合剂层2的主面上临时粘贴有剥离衬垫5的加强薄膜的剖视图。图3是表示在设备20的表面粘贴设置有加强薄膜10的状态的剖视图。
通过从粘合剂层2的表面剥离去除剥离衬垫5,并将粘合剂层2的露出面贴合于设备20的表面,从而在设备20的表面粘贴设置加强薄膜10。在该状态下,粘合剂层2为光固化前,呈现在设备20上临时粘贴有加强薄膜10(粘合剂层2)的状态。通过将粘合剂层2光固化,从而设备20与粘合剂层2的界面处的粘接力上升,设备20与加强薄膜10固着。
“固着”是指所层叠的两个层牢固粘接,在两者的界面处无法剥离或难以剥离的状态。“临时粘贴”是指所层叠的两个层之间的粘接力小,在两者的界面处能够轻易剥离的状态。
图2所示的加强薄膜中,薄膜基材1与粘合剂层2固着,剥离衬垫5临时粘贴于粘合剂层2。若将薄膜基材1与剥离衬垫5进行剥离,则在粘合剂层2与剥离衬垫5的界面处发生剥离,维持在薄膜基材1上固着有粘合剂层2的状态。在剥离后的剥离衬垫5上不会残留粘合剂。
图3所示的粘贴设置有加强薄膜10的设备在粘合剂层2的光固化之前,呈现设备20与粘合剂层2临时粘贴的状态。自设备20剥离薄膜基材1时,在粘合剂层2与设备20的界面处发生剥离,维持在薄膜基材1上固着有粘合剂层2的状态。由于在设备20上不残留粘合剂,因此容易返工。在将粘合剂层2光固化后,粘合剂层2与设备20的粘接力上升,因此,难以自设备20剥离薄膜1,若将两者剥离,则有时发生粘合剂层2的内聚破坏。
[加强薄膜的构成]
<薄膜基材>
作为薄膜基材1,使用塑料薄膜。为了将薄膜基材1与粘合剂层2固着,优选不对薄膜基材1的设置粘合剂层2的面实施脱模处理。
薄膜基材的厚度例如为4~150μm左右。从通过赋予刚性、缓和冲击等来加强设备的观点出发,薄膜基材1的厚度优选为5μm以上,更优选为12μm以上,进一步优选为20μm以上,特别优选为25μm以上。从使加强薄膜具备挠性而能够折叠的观点出发,薄膜基材1的厚度优选为125μm以下,更优选为100μm以下。从兼顾机械强度和挠性的观点出发,薄膜基材1的压缩强度优选为100~3000kg/cm2,更优选为200~2900kg/cm2,进一步优选为300~2800kg/cm2,特别优选为400~2700kg/cm2
作为构成薄膜基材1的塑料材料,可列举出聚酯系树脂、聚烯烃系树脂、环状聚烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂等。在显示器等光学设备用的加强薄膜中,薄膜基材1优选为透明薄膜。另外,从薄膜基材1侧照射活性光线来进行粘合剂层2的光固化时,薄膜基材1优选具有对于在粘合剂层的固化中使用的活性光线而言的透明性。从兼具机械强度和透明性的方面出发,适合使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯系树脂。从被粘物侧照射活性光线而将粘合剂层固化时,被粘物只要具有对于活性光线而言的透明性即可,薄膜基材1对于活性光线可以不透明。
可以在薄膜基材1的表面设置有易粘接层、易滑层、脱模层、抗静电层、硬涂层、防反射层等功能性涂层。需要说明的是,如上所述那样,为了将薄膜基材1与粘合剂层2固着,优选不对薄膜基材1的设置粘合剂层2的面设置脱模层。
<粘合剂层>
固着层叠在薄膜基材1上的粘合剂层2由光固化性组合物形成,所述光固化性组合物包含基础聚合物、光固化剂和光聚合引发剂。粘合剂层2在光固化前与设备、设备部件等被粘物的粘接力小,因此容易剥离。粘合剂层2通过光固化而提高其与被粘物的粘接力,因此,在使用设备时,加强薄膜也难以自设备表面剥离,粘接可靠性优异。
光固化性的粘合剂在一般的保管环境下几乎不进行固化,通过照射紫外线等活性光线而发生固化。因此,本发明的加强薄膜能够任意地设定粘合剂层2的固化时机,具有能够灵活应对工序的准备时间等这一优点。
粘合剂层2的厚度例如为1~300μm左右。存在粘合剂层2的厚度越大则与被粘物的粘接性越会提高的倾向。另一方面,在粘合剂层2的厚度过大的情况下,有时光固化前的流动性高,难以操作。因此,粘合剂层2的厚度优选为3~100μm,更优选为5~50μm,进一步优选为6~40μm,特别优选为8~30μm。从薄型化的观点出发,粘合剂层2的厚度可以为25μm以下、20μm以下或18μm以下。
加强薄膜在用于显示器等光学设备的情况下,粘合剂层2的总透光率优选为80%以上,更优选为85%以上,进一步优选为90%以上。粘合剂层2的雾度优选为2%以下,更优选为1%以下,进一步优选为0.7%以下,特别优选为0.5%以下。
光固化前的粘合剂层2在温度25℃下的剪切储能模量(以下简写为“储能模量”)优选为15kPa以上,更优选为18kPa以上,进一步优选为20kPa以上,可以为25kPa以上或30kPa以上。存在下述倾向:光固化前的粘合剂层在常温的储能模量越大,则切割加工性越会提高,并且,抑制自被粘物剥离加强薄膜时胶糊在被粘物上的残留。
另一方面,在光固化前的粘合剂层在常温下的储能模量过大的情况下,存在光固化后的粘合剂层的储能模量也变大的倾向,有时对于被粘物的粘接性、耐冲击性不足。另外,在光固化前的粘合剂层的储能模量大的情况下,存在光固化后的粘合剂层的储能模量也变大的倾向,在应用于柔性设备时,粘合剂层无法吸收弯曲部位及其周围的形变,加强薄膜容易自设备剥离。因此,光固化前的粘合剂层在温度25℃下的储能模量优选为60kPa以下,更优选为55kPa以下,进一步优选为50kPa以下,可以为45kPa以下或40kPa以下。
粘合剂层的储能模量通过按照JIS K7244-1“塑料-动态机械特性的试验方法”中记载的方法,读取在频率1Hz的条件下在-70~150℃的范围内以5℃/分钟的升温速度进行测定时的规定温度下的值来求出。本说明书中,只要没有特别记载,储能模量就是温度25℃下的值。
从在光固化后实现与被粘物的高粘接力的观点出发,光固化后的粘合剂层在温度25℃下的储能模量优选为30kPa以上,更优选为35kPa以上,可以为40kPa以上或45kPa以上。另一方面,在光固化后的粘合剂层的储能模量过大的情况下,在应用于柔性设备时,在弯曲部位及其周围,加强薄膜容易自设备剥离。另外,在光固化后的粘合剂层的储能模量过大的情况下,存在对于被粘物的粘接性、冲击缓和作用(缓冲性)降低的倾向。因此,光固化后的粘合剂层在温度25℃下的储能模量优选为80kPa以下,更优选为70kPa以下,可以为65kPa以下、60kPa以下、55kPa以下或50kPa以下。
以下,针对构成粘合剂层2的光固化性组合物的各成分,依次说明优选形态。
(基础聚合物)
基础聚合物为粘合剂组合物的主要构成成分,其是决定粘合剂层的粘接力等的主要因素。从光学透明性和粘接性优异且容易控制粘接力、储能模量的方面出发,粘合剂组合物优选含有丙烯酸系聚合物作为基础聚合物,优选粘合剂组合物的50重量%以上为丙烯酸系聚合物。
作为丙烯酸系聚合物,适合使用包含(甲基)丙烯酸烷基酯作为主要单体成分的聚合物。需要说明的是,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
作为(甲基)丙烯酸烷基酯,适合使用烷基的碳原子数为1~20的(甲基)丙烯酸烷基酯。(甲基)丙烯酸烷基酯中,烷基可以具有分枝,也可以具有环状烷基(脂环式烷基)。
作为具有链状烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯的具体例,可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸仲丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸新戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸异十三烷基酯、(甲基)丙烯酸十四烷基酯、(甲基)丙烯酸异十四烷基酯、(甲基)丙烯酸十五烷基酯、(甲基)丙烯酸鲸蜡酯、(甲基)丙烯酸十七烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸异十八烷基酯、(甲基)丙烯酸十九烷基酯、(甲基)丙烯酸二十烷基酯等。
作为具有脂环式烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯的具体例,可列举出(甲基)丙烯酸环戊酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸环庚酯、(甲基)丙烯酸环辛酯等(甲基)丙烯酸环烷基酯;(甲基)丙烯酸异冰片酯等具有二环式脂肪族烃环的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊氧基乙酯、(甲基)丙烯酸三环戊酯、(甲基)丙烯酸1-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸2-甲基-2-金刚烷基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基-2-金刚烷基酯等具有三环以上的脂肪族烃环的(甲基)丙烯酸酯。具有脂环式烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯可以在(甲基)丙烯酸3,3,5-三甲基环己酯等的环上具有取代基。另外,具有脂环式烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯可以为(甲基)丙烯酸二环戊烯酯等包含脂环结构与具有不饱和键的环结构的稠环的(甲基)丙烯酸酯。
(甲基)丙烯酸烷基酯的含量相对于构成基础聚合物的单体成分总量100重量份优选为50重量份以上,更优选为60重量份以上,可以为70重量份以上、80重量份以上或90重量份以上。
从通过降低丙烯酸系基础聚合物的玻璃化转变温度、降低储能模量来抑制反复弯曲时的粘合剂层的剥离的观点出发,(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基优选为链状烷基。链状烷基可以为直链,也可以具有分枝。
从降低丙烯酸系基础聚合物的玻璃化转变温度的观点出发,(甲基)丙烯酸烷基酯的均聚物的玻璃化转变温度优选为-56℃以下,烷基的碳原子数优选为6以上。(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基的碳原子数可以为9以下。
作为均聚物的玻璃化转变温度(Tg)为-56℃以下的(甲基)丙烯酸烷基酯的具体例,可列举出丙烯酸2-乙基己酯(Tg:-70℃)、丙烯酸正己酯(Tg:-65℃)、丙烯酸正辛酯(Tg:-65℃)、丙烯酸异壬酯(Tg:-60℃)、丙烯酸正壬酯(Tg:-58℃)、丙烯酸异辛酯(Tg:-58℃)等。其中,从Tg低且能够使粘合剂实现低储能模量化的方面出发,特别优选为丙烯酸2-乙基己酯。
均聚物的玻璃化转变温度(Tg)为-56℃以下的(甲基)丙烯酸烷基酯的含量相对于构成基础聚合物的单体成分总量100重量份优选为50重量份以上,更优选为60重量份以上,可以为70重量份以上、75重量份以上、80重量份以上、85重量份以上或90重量份以上。丙烯酸系基础聚合物中,丙烯酸2-乙基己酯的量相对于单体成分总量100重量份可以为上述范围。
均聚物的玻璃化转变温度(Tg)为-56℃以下的(甲基)丙烯酸烷基酯的量的上限没有特别限定。如后所述那样,为了向丙烯酸系基础聚合物中导入交联点,使用含羟基单体、含羧基单体作为丙烯酸系基础聚合物的共聚成分,因此,均聚物的玻璃化转变温度(Tg)为-56℃以下的(甲基)丙烯酸烷基酯的量相对于构成基础聚合物的单体成分总量100重量份优选为99.5重量份以下,更优选为99重量份以下,可以为98重量份以下或97重量份以下。
丙烯酸系基础聚合物可以包含2种以上的(甲基)丙烯酸烷基酯作为单体成分。2种以上的(甲基)丙烯酸烷基酯可以包含均聚物的玻璃化转变温度为-56℃以下的物质和均聚物的玻璃化转变温度高于-56℃的物质。
丙烯酸系基础聚合物优选含有具有可交联官能团的单体成分作为共聚成分。通过向基础聚合物中导入交联结构,从而存在下述倾向:内聚力提高,粘合剂层2的粘接力提高,且将光固化前的粘合剂层自被粘物剥离时胶糊在被粘物上的残留降低。
作为具有可交联官能团的单体,可列举出含羟基单体、含羧基单体。基础聚合物的羟基、羧基成为与后述交联剂反应的位点。例如,在使用异氰酸酯系交联剂的情况下,作为基础聚合物的共聚成分,优选含有含羟基单体。在使用环氧系交联剂的情况下,作为基础聚合物的共聚成分,优选含有含羧基单体。
作为含羟基单体,可列举出(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸6-羟基己酯、(甲基)丙烯酸8-羟基辛酯、(甲基)丙烯酸10-羟基癸酯、(甲基)丙烯酸12-羟基月桂酯、(甲基)丙烯酸4-(羟基甲基)环己基甲酯等。作为含羧基单体,可列举出(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸2-羧基乙酯、(甲基)丙烯酸羧基戊酯、衣康酸、马来酸、富马酸、巴豆酸等。
从利用异氰酸酯系交联剂、环氧系交联剂等交联剂适度导入交联结构的观点出发,含羟基单体与含羧基单体的总量相对于丙烯酸系基础聚合物的构成单体成分总量100重量份优选为0.5重量份以上,更优选为1重量份以上,可以为1.5重量份以上、2重量份以上、2.5重量份以上或3重量份以上。
由于羟基、羧基为高极性,因此,在丙烯酸系基础聚合物的构成单体成分中的含羟基单体、含羧基单体的量多的情况下,存在基础聚合物的内聚力变高、光固化后的粘合剂层的储能模量变大的倾向。从使粘合剂层2实现低储能模量化的观点出发,含羟基单体与含羧基单体的总量相对于丙烯酸系基础聚合物的构成单体成分总量100重量份优选为25重量份以下,更优选为20重量份以下,进一步优选为15重量份以下,可以为12重量份以下、10重量份以下或8重量份以下。
丙烯酸系基础聚合物中,作为构成单体成分,可以含有N-乙烯基吡咯烷酮、甲基乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙烯基哌啶酮、乙烯基嘧啶、乙烯基哌嗪、乙烯基吡嗪、乙烯基吡咯、乙烯基咪唑、乙烯基噁唑、乙烯基吗啉、N-丙烯酰基吗啉、N-乙烯基羧酸酰胺类、N-乙烯基己内酰胺等含氮单体。
含氮单体为高极性且玻璃化转变温度高,因此,在丙烯酸系基础聚合物的构成单体成分中的含氮单体的量多的情况下,存在基础聚合物的内聚力变高、粘合剂层的玻璃化转变温度变高的倾向,与此相伴,存在光固化后的粘合剂层的储能模量变大的倾向。另外,在含氮单体的量多的情况下,存在光固化前的粘合剂层2相对于进行了等离子体处理等表面活化处理的被粘物的粘接力变高的倾向,存在难以自被粘物剥离加强薄膜的倾向。
因此,丙烯酸系基础聚合物的构成单体成分中的含氮单体的比率优选小。另外,从降低丙烯酸系基础聚合物的玻璃化转变温度的观点出发,含氮单体的量也优选少。含氮单体的量相对于丙烯酸系基础聚合物的构成单体成分总量100重量份优选为10重量份以下,更优选为5重量份以下,进一步优选为3重量份以下,可以为1重量份以下、0.5重量份以下、0.1重量份以下或0.05重量份以下。
丙烯酸系基础聚合物可以不含含氮单体作为构成单体成分。导入交联结构前的丙烯酸系基础聚合物可以实质不含氮原子。丙烯酸系基础聚合物的构成元素中的氮的比例可以为0.1摩尔%以下、0.05摩尔%以下、0.01摩尔%以下、0.005摩尔%以下、0.001摩尔%以下或0。通过使用实质不含氮原子的丙烯酸系基础聚合物,从而存在对被粘物进行表面活化处理时的光固化前的粘合片的粘接力(初始粘接力)的上升受到抑制的倾向。通过不使用含有氮原子的单体作为构成单体成分,从而得到实质不含氮原子的聚合物。需要说明的是,在基础聚合物中导入有交联结构的情况下,导入交联结构前的聚合物只要实质不含氮原子即可,交联剂可以包含氮原子。
丙烯酸系基础聚合物可以包含除上述之外的单体成分。丙烯酸系基础聚合物中,作为单体成分,可以包含例如乙烯基酯单体、芳香族乙烯基单体、含有环氧基的单体、乙烯基醚单体、含磺基单体、含有磷酸基的单体、含有酸酐基的单体等。
从使粘合剂具备优异的粘接性且使粘合剂实现低储能模量的观点出发,丙烯酸系基础聚合物的玻璃化转变温度优选为-55℃以下,更优选为-60℃以下,进一步优选为-62℃以下,可以为-64℃以下或-65℃以下。丙烯酸系基础聚合物的玻璃化转变温度一般为-100℃以上,可以为-80℃以上或-70℃以上。
玻璃化转变温度(Tg)是粘弹性测定中的损耗角正切tanδ达到极大的温度(峰顶温度)。可以应用理论玻璃化转变温度来代替基于粘弹性测定的玻璃化转变温度。理论Tg根据丙烯酸系基础聚合物的构成单体成分的均聚物的玻璃化转变温度Tgi和各单体成分的重量分数Wi,并利用下述Fox公式来算出。
1/Tg=Σ(Wi/Tgi)
Tg为聚合物的理论玻璃化转变温度(单位:K),Wi为构成链段的单体成分i的重量分数(重量基准的共聚比例),Tgi为单体成分i的均聚物的玻璃化转变温度(单位:K)。作为均聚物的玻璃化转变温度,可以采用Polymer Handbook第3版(John Wiley&Sons,Inc.,1989年)中记载的数值。上述文献中没有记载的单体的均聚物的玻璃化转变温度只要采用基于动态粘弹性测定的tanδ的峰顶温度即可。
通过利用溶液聚合、乳液聚合、本体聚合等各种公知方法将上述单体成分聚合,从而得到作为基础聚合物的丙烯酸系聚合物。从粘合剂的粘接力、保持力等特性的平衡、成本等观点出发,优选为溶液聚合法。作为溶液聚合的溶剂,可以使用乙酸乙酯、甲苯等。溶液浓度通常为20~80重量%左右。作为溶液聚合中使用的聚合引发剂,可以使用偶氮系、过氧化物系等的各种公知聚合引发剂。为了调整分子量,可以使用链转移剂。反应温度通常为50~80℃左右,反应时间通常为1~8小时左右。
丙烯酸系基础聚合物的重均分子量优选为20万~300万,更优选为30万~250万,可以为40万~200万或50万~180万。需要说明的是,在基础聚合物中导入交联结构的情况下,基础聚合物的分子量是指导入交联结构前的分子量。
(交联剂)
从使粘合剂具备适度内聚力的观点出发,优选向基础聚合物中导入交联结构。例如,通过向将基础聚合物聚合后的溶液中添加交联剂,根据需要进行加热,从而导入交联结构。交联剂在1分子中具有2个以上的交联性官能团。交联剂可以在1分子中具有3个以上的交联性官能团。
作为交联剂,可列举出异氰酸酯系交联剂、环氧系交联剂、噁唑啉系交联剂、氮丙啶系交联剂、碳二亚胺系交联剂、金属螯合物系交联剂等。这些交联剂与导入至基础聚合物中的羟基、羧基等官能团发生反应而形成交联结构。从与基础聚合物的羟基、羧基的反应性高、容易导入交联结构的方面出发,优选为异氰酸酯系交联剂和环氧系交联剂。
作为异氰酸酯系交联剂,可以使用1分子中具有2个以上异氰酸酯基的多异氰酸酯。异氰酸酯系交联剂可以在1分子中具有3个以上的异氰酸酯基。作为异氰酸酯系交联剂,可列举出例如亚丁基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等低级脂肪族多异氰酸酯类;亚环戊基二异氰酸酯、亚环己基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等脂环族异氰酸酯类;2,4-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯等芳香族异氰酸酯类;三羟甲基丙烷/甲苯二异氰酸酯三聚体加成物(例如三井化学公司制的“TAKENATED101E”)、三羟甲基丙烷/六亚甲基二异氰酸酯三聚体加成物(例如东曹公司制的“CORONATEHL”)、苯二亚甲基二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加成物(例如三井化学公司制的“TAKENATED110N”)、六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯体(例如东曹公司制的“CORONATE HX”)等异氰酸酯加成物等。
作为环氧系交联剂,可以使用1分子中具有2个以上环氧基的多官能环氧化合物。环氧系交联剂可以在1分子中具有3个以上或4个以上的环氧基。环氧系交联剂的环氧基可以为缩水甘油基。作为环氧系交联剂,可列举出例如N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间苯二甲胺、二缩水甘油基苯胺、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、1,6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚、聚甘油聚缩水甘油醚、脱水山梨糖醇聚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、三缩水甘油基-三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯、间苯二酚二缩水甘油醚、双酚-S-二缩水甘油醚等。作为环氧系交联剂,可以使用Nagase ChemteX公司制的“DENACOL”、三菱瓦斯化学公司制的“TETRAD X”、“TETRAD C”等市售品。
如上所述那样,即便在基础聚合物实质不含氮原子的情况下,交联剂也可以包含氮原子。例如,可利用异氰酸酯交联剂向实质不含氮原子的基础聚合物中导入交联结构。
交联剂的用量只要根据基础聚合物的组成、分子量等来适当调整即可。存在下述倾向:交联剂的量越多,则基础聚合物的交联密度越高,对光固化前的粘合剂层赋予适度的硬度而储能模量越大,切割等的加工性越会提高,并且,自被粘物剥离加强薄膜时胶糊在被粘物上的残留越受到抑制。另一方面,若交联剂的量过多,则粘合剂层的储能模量大,应力形变的缓和性低,因此,在应用于柔性设备时,在弯曲部位及其周围,容易自设备剥离加强薄膜。
从兼顾粘合剂层的切割加工性和柔软性的观点出发,交联剂的用量相对于丙烯酸系基础聚合物100重量份优选为0.1~1.5重量份,更优选为0.15~1重量份,进一步优选为0.25~75重量份,可以为0.3~0.7重量份或0.4~0.6重量份。
(光固化剂)
构成粘合剂层2的粘合剂组合物中,在含有基础聚合物的基础上,作为光固化剂,还包含1分子中具有2个以上光聚合性官能团的化合物。含有光固化剂的粘合剂组合物具有光固化性,若在与被粘物贴合后再进行光固化,则与被粘物的粘接力提高。
从与基础聚合物的相容性的观点出发,光固化剂优选在常温下为液体。光固化剂的光聚合性官能团优选具有基于光自由基反应的聚合性。作为光固化剂,优选为1分子中具有2个以上烯属不饱和键的化合物,从显示出与丙烯酸系基础聚合物适当的相容性的方面出发,优选为多官能(甲基)丙烯酸酯。
代表而言,多官能(甲基)丙烯酸酯为多元醇与(甲基)丙烯酸的酯。作为多官能(甲基)丙烯酸酯的具体例,可列举出聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚四亚甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯等聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯;烷烃二醇二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸二(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、丁二烯(甲基)丙烯酸酯、异戊二烯(甲基)丙烯酸酯等。
多官能(甲基)丙烯酸酯可以为经氧化烯改性的多元醇与(甲基)丙烯酸的酯。作为氧化烯,可列举出环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)。氧化烯可以为聚乙二醇、聚丙二醇等聚氧化烯。
作为氧化烯改性多官能(甲基)丙烯酸酯的具体例,可列举出双酚A环氧乙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧丙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧乙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧丙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸环氧乙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸环氧丙烷改性二(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸环氧乙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸环氧丙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇环氧乙烷改性四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇环氧丙烷改性四(甲基)丙烯酸酯等。
在聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯、氧化烯改性多官能(甲基)丙烯酸酯等包含氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯中,作为氧化烯,优选为(聚)环氧乙烷或(聚)环氧丙烷,特别优选为(聚)环氧乙烷。氧化烯的链长(氧化烯的重复单元数)n为1~15左右。在1分子中包含多个氧化烯链的情况下,平均链长n优选为1~15。氧化烯链的(平均)链长n可以为12以下、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下或3以下。通过调整氧化烯的种类和链长,从而能够将与丙烯酸系基础聚合物的相容性调整至适当的范围。
从与丙烯酸系基础聚合物的相容性的观点出发,作为光固化剂的多官能(甲基)丙烯酸酯的分子量优选为1500以下,更优选为1000以下,可以为800以下、500以下或400以下。从兼顾与基础聚合物的相容性和光固化后的粘接力的提高的观点出发,多官能(甲基)丙烯酸酯的官能团当量(g/eq)优选为500以下,更优选为400以下,可以为300以下、250以下、200以下、180以下或160以下。另一方面,若多官能(甲基)丙烯酸酯的官能团当量过小,则有时光固化后的粘合剂层的交联点密度变高,粘接性降低,因此,光固化剂的官能团当量优选为80以上,更优选为100以上,可以为120以上或130以上。
光固化剂具有通过固化而使粘合剂的储能模量上升、提高与被粘物的粘接力的作用。存在光固化剂的量越多则光固化后的粘合剂层的储能模量越大的倾向。从充分提高光固化后的粘合剂层与被粘物的粘接力的观点出发,构成粘合剂层的光固化性组合物中的光固化剂的含量相对于丙烯酸系基础聚合物100重量份优选为3重量份以上,更优选为4重量份以上,进一步优选为5重量份以上,可以为6重量份以上或7重量份以上。
光固化前的粘合剂层中,液态的光固化剂会使基础聚合物的内聚力降低,因此,存在下述倾向:光固化剂的量越多,则光固化前的粘合剂层的储能模量越小,与被粘物的粘接力越小。另外,存在下述倾向:光固化剂的量越多,则粘合剂的液态性随着基础聚合物的内聚力降低而变高,因此,切割加工性越会降低。在粘合剂层的切割加工性低的情况下,利用激光等对加强薄膜进行切割加工,将切割部分的加强薄膜自被粘物剥离去除时,未被适当切割的粘合剂附着于被粘物的表面而残留,成为由粘合剂导致的设备污染、由构件粘贴等导致的成品率降低的原因。
从使光固化前的粘合剂层的切割加工性良好的观点出发,构成粘合剂层的光固化性组合物中的光固化剂的含量相对于丙烯酸系基础聚合物100重量份优选为15重量份以下,更优选为12重量份以下,进一步优选为11重量份以下,可以为10重量份以下、9重量份以下或8重量份以下。从抑制由光固化剂自光固化前的粘合剂层的渗出导致的被粘物污染的观点出发,光固化剂的量也优选为上述范围。
如上所述那样,光固化剂具有下述作用:使光固化前的粘合剂层对于被粘物的粘接力降低而容易自被粘物剥离,并且,提高光固化后的粘合剂层对于被粘物的粘接力。另一方面,在光固化剂的量过多的情况下,可能成为切割加工性降低、被粘物污染的原因。尤其是,出于应用于柔性设备等目的,为了实现低储能模量化而使交联剂的用量少(向基础聚合物中导入的交联点少)的粘合剂中,由于聚合物的内聚力小,因此,为了确保切割加工性而需要减少光固化剂的配混量。
为了利用少量的光固化剂来降低光固化前的粘合剂层的粘接力且提高光固化后的粘合剂层的粘接力,作为光固化剂,优选使用具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯。
若与不具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯相比,则具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯与丙烯酸系基础聚合物的相容性低,尤其是与极性官能团的量少的聚合物的相容性低,因此,容易偏重存在于粘合剂层的表面(与被粘物的粘接界面附近)。在包含具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯作为光固化剂的情况下,即便配混量为少量,也容易因偏重存在于与被粘物的粘接界面处的光固化剂而形成粘接阻碍层(Weak BoundaryLayer;WBL)。
若形成WBL,则在保持粘合剂层的储能模量等主体特性的同时,表面(粘接界面)的液态特性变强,因此,存在与被粘物的粘接力变小的倾向。因此,光固化前的粘合剂层的储能模量高,切割等的加工性优异,且容易自被粘物剥离。若将光固化剂偏重存在于与被粘物的粘接界面附近而形成了WBL的粘合剂层进行光固化,则在光固化剂的存在密度高的粘接界面附近,容易进行光固化剂的固化反应,因此,容易提高粘接力。另外,在形成有WBL的情况下,存在作为主体特性的储能模量的由光固化导致的增大受到抑制的倾向,因此,在柔性设备中的应用性优异。
具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯存在下述倾向:氧化烯链的平均链长n越大,则与丙烯酸系基础聚合物的相容性越低,光固化前的粘合剂层的粘接力越小。另一方面,在丙烯酸系基础聚合物与光固化剂的相容性过低的情况下,形成于粘合剂层表面的WBL的液态特性高,难以保持光固化剂的剪切,渗出的光固化剂可能成为污染被粘物的原因。从具备与丙烯酸系基础聚合物适度的相容性的观点出发,具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯中的氧化烯链的平均链长n优选为10以下,更优选为8以下,进一步优选为6以下,可以为5以下、4以下或3以下。
如上所述那样,从容易通过少量添加而形成WBL的方面出发,作为光固化剂,优选为具有氧化烯链且1分子中具有2个以上(甲基)丙烯酰基的多官能(甲基)丙烯酸酯。具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯可以在1分子中具有3个以上的(甲基)丙烯酰基。
光固化剂在1分子中具有3个以上的(甲基)丙烯酰基时,容易通过光固化而使粘合剂层的粘接力上升。另一方面,使用1分子中具有3个以上(甲基)丙烯酰基的多官能丙烯酸酯时,与使用1分子中具有2个(甲基)丙烯酰基的多官能丙烯酸酯的情况相比,有时光固化后的粘合剂层的储能模量大,柔软性降低。
光固化剂可以组合使用2种以上。例如,作为光固化剂,可以使用2种以上的具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯,也可以使用具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯和不具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯。另外,作为光固化剂,可以使用官能团数量(1分子中的(甲基)丙烯酰基的数量)不同的多官能(甲基)丙烯酸酯。例如,出于调整光固化后的粘合剂层的粘接力、储能模量等目的,作为光固化剂,可以组合使用二官能(甲基)丙烯酸酯和三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯。
作为光固化剂,可以使用氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯。氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯是在1分子中具有1个以上氨基甲酸酯键和2个以上(甲基)丙烯酰基的化合物,优选为1分子中包含2个以上的氨基甲酸酯键。具有2个以上氨基甲酸酯键的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯通过例如多异氰酸酯与具有羟基的(甲基)丙烯酸类化合物的反应来获得,多异氰酸酯的异氰酸酯基与(甲基)丙烯酸类化合物的羟基键合而形成氨基甲酸酯键。
多异氰酸酯可以为芳香族多异氰酸酯、脂环族多异氰酸酯和脂环式多异氰酸酯中的任一者。其中,优选为芳香族多异氰酸酯和脂肪族多异氰酸酯。作为芳香族多异氰酸酯,特别优选为甲苯二异氰酸酯(TDI)。甲苯二异氰酸酯可以为2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯中的任一者,也可以为两者的混合物。作为脂肪族多异氰酸酯,特别优选为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。
作为具有羟基的(甲基)丙烯酸类化合物,可列举出(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸羟基丙酯、(甲基)丙烯酸羟基丁酯、(甲基)丙烯酸羟基己酯、羟甲基丙烯酰胺、羟乙基丙烯酰胺等具有1个羟基和1个(甲基)丙烯酰基的化合物;季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸二(甲基)丙烯酸酯等具有1个羟基和2个以上(甲基)丙烯酰基的化合物。
这些之中,作为具有羟基的(甲基)丙烯酸类化合物,优选为具有1个羟基和2个以上(甲基)丙烯酰基的化合物,作为其具体例,可列举出季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等具有季戊四醇骨架的化合物。
通过二异氰酸酯与1分子中具有1个羟基和2个以上(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸类化合物的反应而得到的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯在1分子中具有2个氨基甲酸酯键和4个以上的(甲基)丙烯酰基。氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的(甲基)丙烯酰基的数量可以为6个以上或8个以上,也可以为12个以下或10个以下。
上述氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可以使用由共荣社化学公司、新中村化学公司、根上工业公司、日本合成化学公司、DAICEL-ALLNEX公司、昭和电工材料公司等市售的物质。
从调整与丙烯酸系基础聚合物的相容性和粘合剂层的粘接力的观点出发,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的分子量优选为500~1500,可以为600~1000或700~900。从相同的观点出发,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的(甲基)丙烯酰基的官能团当量(g/eq)优选为80~200,可以为100~150、110~140或120~130。
作为光固化剂,通过在包含不具有氨基甲酸酯键的多官能(甲基)丙烯酸酯的基础上,还包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,从而存在光固化前的粘合剂层的粘接力变小、光固化后的粘合剂层的粘接力变大的倾向。作为一个因素,可以认为:氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯具有促进由不具有氨基甲酸酯键的多官能(甲基)丙烯酸酯、尤其是具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯形成WBL的作用。
氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯具有提高丙烯酸系基础聚合物的内聚力的作用,进而,丙烯酸系基础聚合物与氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯形成氢键。因此,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯容易进入至粘合剂层的主体部分。可以认为:若氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯进入至粘合剂层的主体部分,则不具有氨基甲酸酯键的多官能(甲基)丙烯酸酯容易偏重存在于粘合剂层的表面(粘接界面)附近,促进WBL的形成。
构成粘合剂层的光固化性组合物中,作为光固化剂,在包含不具有氨基甲酸酯键的多官能(甲基)丙烯酸酯的基础上,还包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯时,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的含量相对于丙烯酸系基础聚合物100重量份优选为0.01重量份以上,更优选为0.05重量份以上,可以为0.08重量份以上或0.1重量份以上。
如上所述那样,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯容易进入至粘合剂层的主体部分,因此,若氨基甲酸酯丙烯酸酯的量变多,则存在作为主体特性的储能模量的由光固化导致的增大变得显著的倾向。另外,在氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的含量过多的情况下,光固化剂(不具有氨基甲酸酯键的多官能(甲基)丙烯酸酯和/或氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯)容易渗出至粘合剂层的表面(与被粘物的粘接界面),渗出的成分可能成为污染被粘物的原因。因此,氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的含量相对于基础聚合物100重量份优选为5重量份以下,更优选为3重量份以下,进一步优选为1重量份以下,可以为0.5重量份以下、0.4重量份以下、0.3重量份以下、0.25重量份以下或0.2重量份以下。
光固化性组合物中,作为光固化剂,在包含不具有氨基甲酸酯键的多官能(甲基)丙烯酸酯的基础上,还包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯时,从将光固化前后的储能模量以及与被粘物的粘接力调整至适当范围的观点和抑制由光固化剂的渗出而导致的被粘物污染的观点出发,不具有氨基甲酸酯键的多官能(甲基)丙烯酸酯的含量优选相对较大。氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的含量相对于不具有氨基甲酸酯键的多官能(甲基)丙烯酸酯的含量以重量比计优选为0.2倍以下,更优选为0.1倍以下,可以为0.05倍以下、0.03倍以下或0.02倍以下。氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的含量相对于不具有氨基甲酸酯键的多官能(甲基)丙烯酸酯的含量以重量比计可以为0.001倍以上、0.005倍以上、0.008倍以上或0.01倍以上。
(光聚合引发剂)
光聚合引发剂通过照射活性光线而产生活性种,促进光固化剂的固化反应。作为光聚合引发剂,根据光固化剂的种类等,使用光阳离子引发剂(光产酸剂)、光自由基聚合引发剂、光阴离子引发剂(光产碱剂)等。在使用多官能丙烯酸酯等烯属不饱和化合物作为光固化剂的情况下,作为聚合引发剂,优选使用光自由基聚合引发剂。
光自由基聚合引发剂通过照射活性光线而生成自由基,通过自由基从光自由基聚合引发剂向光固化剂移动,从而促进光固化剂的自由基聚合反应。作为光自由基聚合引发剂(光自由基产生剂),优选通过照射与波长450nm相比波长更短的可见光或紫外线而生成自由基,可列举出羟基酮类、苯偶酰二甲基缩酮类、氨基酮类、酰基氧化膦类、二苯甲酮类、含有三氯甲基的三嗪衍生物等。光自由基聚合引发剂可以单独使用,也可以混合使用2种以上。
粘合剂层2中的光聚合引发剂的含量相对于基础聚合物100重量份优选为0.01~5重量份,更优选为0.02~3重量份,进一步优选为0.03~2重量份。粘合剂层2中的光聚合引发剂的含量相对于光固化剂100重量份优选为0.02~20重量份,更优选为0.05~10重量份,进一步优选为0.1~7重量份。
(其它添加剂)
除了上述例示的各成分之外,粘合剂层可以在不损害本发明特性的范围内含有硅烷偶联剂、粘合性赋予剂、交联促进剂、交联延迟剂、增塑剂、软化剂、抗氧化剂、抗劣化剂、填充剂、着色剂、紫外线吸收剂、表面活性剂、抗静电剂等添加剂。
作为交联促进剂,可列举出有机金属络合物(螯合物)、金属与烷氧基的化合物、以及金属与酰氧基的化合物等有机金属化合物;以及叔胺等。从抑制常温溶液状态下的交联反应的进行而确保粘合剂组合物的有效期的观点出发,优选为有机金属化合物。另外,从粘合剂层的厚度方向整体容易导入均匀交联结构的方面出发,作为交联促进剂,优选在常温下为液体的有机金属化合物。作为有机金属化合物的金属,可列举出铁、锡、铝、锆、锌、钛、铅、钴、锌等。
作为交联延迟剂,可列举出乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸辛酯、乙酰乙酸油烯酯、乙酰乙酸月桂酯、乙酰乙酸硬脂酯等β-酮酯;乙酰丙酮、2,4-己二酮、苯甲酰基丙酮等β-二酮;叔丁醇等醇类。
[加强薄膜的制作]
通过在薄膜基材1上层叠光固化性的粘合剂层2,从而得到加强薄膜。粘合剂层2可以直接形成在薄膜基材1上,也可以将在其它基材上形成为片状的粘合剂层转移至薄膜基材1上。
通过利用辊涂、吻式辊涂、凹版涂布、反向涂布、辊刷、喷涂、浸渍辊涂、棒涂、刀涂、气刀涂布、帘涂、唇涂、模涂等,将上述粘合剂组合物涂布在基材上,并根据需要将溶剂干燥去除,从而形成粘合剂层。作为干燥方法,可适当采用适当的方法。加热干燥温度优选为40℃~200℃、更优选为50℃~180℃、进一步优选为70℃~170℃。干燥时间优选为5秒~20分钟、更优选为5秒~15分钟、进一步优选为10秒~10分钟。
在粘合剂组合物含有交联剂的情况下,优选的是:在溶剂干燥的同时或溶剂干燥后,通过加热或老化来进行交联。加热温度、加热时间根据所使用的交联剂的种类来适当设定,通常通过20℃~160℃的范围且1分钟~7天左右的加热来进行交联。用于将溶剂干燥去除的加热可以兼作用于交联的加热。
在利用交联剂向聚合物中导入交联结构后,光固化剂也维持未反应的状态。因此,形成包含高分子量成分和光固化剂的光固化性的粘合剂层2。在薄膜基材1上形成粘合剂层2的情况下,出于保护粘合剂层2等目的,优选在粘合剂层2上设置剥离衬垫5。可以在粘合剂层2上设置剥离衬垫5后,再进行交联。
在其它基材上形成粘合剂层2的情况下,在将溶剂干燥后,通过在薄膜基材1上转印粘合剂层2而得到加强薄膜。可以将用于形成粘合剂层的基材直接作为剥离衬垫5。
作为剥离衬垫5,优选使用聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯薄膜等塑料薄膜。剥离衬垫的厚度通常为3~200μm、优选为10~100μm左右。优选对剥离衬垫5的与粘合剂层2接触的面实施基于有机硅系、氟系、长链烷基系或脂肪酸酰胺系等的脱模剂或者二氧化硅粉等的脱模处理。通过对剥离衬垫5的表面进行了脱模处理,从而在粘合剂层2与剥离衬垫5的界面处发生剥离,维持在薄膜基材1上固着有粘合剂层2的状态。可以对剥离衬垫5的脱模处理面和非处理面中的任一者或两者实施了抗静电处理。通过对剥离衬垫5实施了抗静电处理,从而能够抑制自粘合剂层剥掉剥离衬垫时的带电。
[加强薄膜的特性和加强薄膜的使用]
本发明的加强薄膜贴合于设备或设备构成部件来使用。加强薄膜10中的粘合剂层2与薄膜基材1固着,在与被粘物贴合后且光固化前,对于被粘物的粘接力小。因此,在光固化前容易自被粘物剥离加强薄膜。
要贴合加强薄膜的被粘物没有特别限定,可列举出各种电子设备、光学设备及其构成部件等。一个实施方式中,加强薄膜贴合于可折弯柔性设备的表面。可折弯设备具有合叶部,可以以该合叶部为中心进行折弯。折弯角度可以任意设定,能够实现180°折弯(折叠)。在设备为显示装置的情况下,可以将加强薄膜贴合于画面侧的表面,也可以将加强薄膜贴合于背面侧(壳体)。以能够在合叶部等规定部位进行折弯的方式构成的柔性设备中,在其使用状态下,在相同部位反复进行弯曲和伸展。
加强薄膜可以贴合于被粘物的整面,也可以仅选择性地贴合于需要加强的部分(加强对象区域)。在需要加强的部分(加强对象区域)和不需要加强的区域(非加强对象区域)的整体贴合加强薄膜后,通过切割加强薄膜,并自非加强对象区域剥离去除加强薄膜,从而能够制作仅在加强对象区域贴合有加强薄膜的设备。如果粘合剂为光固化前,则呈现加强薄膜临时粘贴于被粘物表面的状态,因此,能够自被粘物的表面容易地剥离加强薄膜。光固化前的粘合剂层尽管储能模量低但切割加工性仍然优异,因此,在将切割后的加强薄膜自设备的表面剥离去除时,粘合剂在设备的非加强对象区域上的残留少,工序的成品率提高。
通过贴合加强薄膜来赋予适度的刚性,因此,对于柔性设备等厚度小的构件而言,可期待提高操作性、防止破损的效果。在设备的制造工序中,对半成品贴合加强薄膜的情况下,可以对切割成制品尺寸之前的大张半成品贴合加强薄膜。对于通过辊对辊工艺而制造的设备的母辊,可以通过辊对辊来贴合加强薄膜。
在贴合加强薄膜之前,出于清净化等目的,可以进行被粘物表面的活化处理。作为表面活化处理,可列举出等离子体处理、电晕处理、辉光放电处理等。表面经活化处理的被粘物包含多个羟基、羰基、羧基等活性基团,通过与粘合剂的基础聚合物的极性官能团的分子间相互作用,粘接力容易上升。尤其在被粘物为聚酰亚胺的情况下,通过活化处理而使酰胺酸、末端的氨基、羧基(或羧酸酐基)等发生活化,与基础聚合物的极性官能团的相互作用强,因此,有时通过活化处理而使初始粘接力大幅上升。
若初始粘接力过大,则有时贴合于非加强对象区域的加强薄膜难以剥离。如上所述那样,通过使基础聚合物实质不含氮原子,从而能够抑制对于表面经活化处理的被粘物而言的初始粘接力的过度上升。进行了表面活化处理的被粘物与光固化前的粘合剂层的粘接力优选为未进行表面活化处理的被粘物与光固化前的粘合剂层的粘接力的2.5倍以下,更优选为2倍以下,进一步优选为1.5倍以下,可以为1.4倍以下或1.3倍以下。
从容易自被粘物剥离、防止将加强薄膜剥离后的胶糊在被粘物上的残留的观点出发,光固化前的粘合剂层2与被粘物的粘接力(初始粘接力)优选为0.5N/25mm以下,更优选为0.3N/25mm以下,进一步优选为0.25N/25mm以下,可以为0.2N/25mm以下或0.15N/25mm以下。从防止保管、操作时的加强薄膜的剥离的观点出发,光固化前的粘合剂层2与被粘物的粘接力优选为0.005N/25mm以上,更优选为0.01N/25mm以上。
粘接力通过将聚酰亚胺薄膜作为被粘物,并利用拉伸速度为300mm/分钟、剥离角度为180°的剥离试验来求出。只要没有特别记载,粘接力就是25℃下的测定值。光固化前的粘合剂层与被粘物的粘接力使用在贴合后在25℃下静置30分钟的试样来测定。
如上所述那样,从切割加工性的观点出发,光固化前的粘合剂层2在25℃下的储能模量优选为15kPa以上,更优选为18kPa以上,进一步优选为20kPa以上,可以为25kPa以上或30kPa以上。光固化前的粘合剂层的储能模量取决于基础聚合物的组成、交联剂的导入量和光固化剂的含量等。存在交联剂的导入量越多则储能模量越大的倾向。存在光固化剂的量越多则储能模量越小的倾向。
在将加强薄膜贴合于被粘物后,在加强对象区域与非加强对象区域的边界处,以不切割被粘物20的方式,选择性地切割(半切割)加强薄膜10的薄膜基材1和粘合剂层2,将临时粘贴在被粘物20的非加强对象区域上的加强薄膜10剥离去除。
加强薄膜的切割方法没有特别限定,优选为使用激光进行的切割加工。通过选择激光的波长和输出功率,从而能够仅选择性地切割加工加强薄膜10而不损伤被粘物。例如,被粘物为作为设备20的基板的聚酰亚胺薄膜时,通过使用二氧化碳激光从加强薄膜10的薄膜基材1侧照射激光,从而能够抑制聚酰亚胺薄膜的损伤且切割加强薄膜10的薄膜基材1和粘合剂层2。
若为了抑制被粘物的损伤而减小激光的输出功率,存在粘合剂层2的切割性降低的倾向,如上所述那样,本发明的加强薄膜中的粘合剂层2的切割加工性优异,因此,能够抑制加工不良。因此,将切割后的加强薄膜自被粘物的表面剥离去除时,粘合剂在被粘物的非加强对象区域上的残留少,可有助于提高工序的成品率。
加强薄膜的切割加工性的评价如下进行:将加强薄膜的粘合剂层贴合于聚酰亚胺薄膜,进行激光切割加工,将切割部分自聚酰亚胺薄膜剥离去除,观察将加强薄膜剥离后的聚酰亚胺薄膜的表面,计算在聚酰亚胺薄膜上残留有粘合剂的部分的长度比率。具体条件如后述实施例中记载的那样。
残留有粘合剂的部分的长度比率(粘合剂残留部比率)优选为80%以下,更优选为70%以下,进一步优选为60%以下,可以为55%以下、50%以下、45%以下或40%以下。粘合剂残留部比率越小越优选,理想为0。另一方面,不容易在不损伤聚酰亚胺薄膜的激光加工条件下使粘合剂残留部比率接近0。
如果增大粘合剂的储能模量,则能够进一步减小粘合剂残留部比率,在该情况下,用于应用于柔性设备的粘合剂的柔软性不足。在粘合剂层具有可应用于柔性设备的储能模量的范围内,粘合剂残留部比率通常为15%以上。粘合剂残留部比率可以为20%以上、25%以上、30%以上或35%以上。
在将加强薄膜贴合于被粘物并进行加强薄膜的切割加工和剥离后,对贴合于被粘物的加强薄膜的粘合剂层2照射活性光线,由此使粘合剂层发生光固化。作为活性光线,可列举出紫外线、可见光、红外线、X射线、α射线、β射线和γ射线等。从能够抑制保管状态下的粘合剂层的固化且容易固化的方面出发,作为活性光线,优选为紫外线。活性光线的照射强度、照射时间只要根据粘合剂层的组成、厚度等来适当设定即可。活性光线对于粘合剂层2的照射可以从薄膜基材1侧和被粘物侧中的任一面实施,也可以从两个面进行活性光线的照射。
随着光固化,粘合剂层对于被粘物的粘接力上升。从实际使用设备时的粘接可靠性的观点出发,光固化后的粘合剂层2与被粘物的粘接力优选为3N/25mm以上,更优选为4N/25mm以上,进一步优选为5N/25mm以上,可以为6N/25mm以上、7N/25mm以上、8N/25mm以上、9N/25mm以上或10N/25mm以上。加强薄膜中的光固化后的粘合剂层优选对聚酰亚胺薄膜具有上述范围的粘接力。
光固化后的粘合剂层2与被粘物的粘接力优选为光固化前的粘合剂层2与被粘物的粘接力的5倍以上,更优选为10倍以上,进一步优选为30倍以上,可以为50倍以上、75倍以上或100倍以上。如上所述那样,通过调整光固化剂的种类(与基础聚合物的相容性)和添加量,从而能够将光固化前的粘接力(初始粘接力)抑制得较低,且能够既维持切割加工性又增大光固化后的粘合剂的粘接力。
如上所述那样,从使粘合剂层2具备冲击缓和作用且抑制加强薄膜自柔性设备的弯曲部位及其周围的设备的剥离的观点出发,光固化后的粘合剂层2在25℃下的储能模量优选为80kPa以下,更优选为70kPa以下,可以为65kPa以下、60kPa以下、55kPa以下或50kPa以下。
光固化后的粘合剂层在25℃下的储能模量优选为光固化前的粘合剂层在25℃下的储能模量的5倍以下,更优选为3倍以下,可以为2.5倍以下或2倍以下。
从抑制在将粘合剂层贴合于被粘物的状态下将粘合剂层光固化时由粘合剂的固化收缩导致的被粘物的翘曲、破损的观点出发,粘合剂层2在25℃下的储能模量的由光固化导致的增加量优选为60kPa以下,更优选为50kPa以下,进一步优选为40kPa以下,可以为30kPa以下或25kPa以下。
存在交联剂的量越少、光固化剂的量越少,则光固化后的粘合剂层的储能模量越小的倾向,存在光固化剂的量越少,则由光固化导致的粘合剂层的储能模量的增加量越小的倾向。另外,作为光固化剂,通过使用具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯,从而能够抑制由光固化导致的粘合剂层的储能模量的上升,且提高与被粘物的粘接力。
如上所述那样,通过贴合加强薄膜,从而对被粘物赋予适度的刚性,且应力得以松弛/分散,因此,能够抑制在制造工序中可能发生的各种不良情况,提高生产效率,改善成品率。在将粘合剂层光固化之前,加强薄膜容易自被粘物剥离,因此,在发生层叠、贴合不良的情况下也容易返工。另外,也容易进行从除了加强对象区域之外的区域选择性地去除加强薄膜等加工,光固化前的粘合剂层的切割加工性优异,因此,粘合剂在切割部位附近的被粘物表面上的残留少。
粘合剂层在光固化后,对于被粘物显示出高粘接力,加强薄膜难以自设备表面剥离,粘接可靠性优异且赋予高的耐冲击性。因此,在使用完成后的设备时,在通过设备下落、在设备上载置重物、飞来物对设备的冲击等而意外负载有外力的情况下,通过贴合有加强薄膜也能够防止设备的破损。另外,在对使用树脂基板的柔性设备贴合本发明的加强薄膜而得到的带加强薄膜的设备中,即便在反复弯曲的情况下,也不易发生弯曲部位处的加强薄膜的剥离。
实施例
以下,列举出实施例来进一步说明,但本发明不限定于这些实施例。
[基础聚合物的制备]
<聚合物A>
向具备温度计、搅拌机、回流冷凝管和氮气导入管的反应容器中投入作为单体的丙烯酸丁酯(BA)95重量份和丙烯酸(AA)5重量份、作为热聚合引发剂的偶氮双异丁腈(AIBN)0.2重量份、以及作为溶剂的乙酸乙酯233重量份,流通氮气,边搅拌边进行约1小时的氮气置换。其后,加热至60℃并使其反应7小时,得到重均分子量为60万的丙烯酸系聚合物A的溶液。
<聚合物B~F>
如表1所示那样地变更单体的投料量。除此之外,与聚合物A的聚合同样操作,得到聚合物B~F的溶液。
将丙烯酸系聚合物A~F的投料单体比率、以及聚合物的重均分子量(Mw)和玻璃化转变温度(Tg)一并示于表1。玻璃化转变温度根据投料单体比率并基于Fox公式来算出。重均分子量(聚苯乙烯换算)使用GPC(东曹公司制的“HLC-8220GPC”)并利用下述条件来测定。
样品浓度:0.2重量%(四氢呋喃溶液)
样品注入量:10μL
洗脱液:THF
流速:0.6mL/min
测定温度:40℃
样品柱:TSKguardcolumn SuperHZ-H(1根)+TSKgel SuperHZM-H(2根)
参比柱:TSKgel SuperH-RC(1根)
表1中,单体利用下述简称来记载。
BA:丙烯酸丁酯
2EHA:丙烯酸2-乙基己酯
MMA:甲基丙烯酸甲酯
LA:丙烯酸十二烷基酯
2HEA:丙烯酸2-羟基乙酯
4HBA:丙烯酸4-羟基丁酯
AA:丙烯酸
NVP:N-乙烯基吡咯烷酮
[表1]
[加强薄膜的制作]
<粘合剂组合物的制备>
向丙烯酸系聚合物溶液中添加交联剂、作为光固化剂的多官能丙烯酸酯(不具有氨基甲酸酯键的物质)和氨基甲酸酯丙烯酸酯、以及光聚合引发剂,并均匀混合,制备表2~4中示出的粘合剂组合物。作为基础聚合物,试样1~21中使用聚合物B,试样31~41中使用聚合物C,试样51~59中使用聚合物D,试样71~82中使用聚合物F,试样91~93中使用聚合物A,试样96中使用聚合物E。
作为光聚合引发剂,添加相对于丙烯酸系聚合物的固体成分100重量份为0.3重量份的IGM Resins公司制的“Omnirad 651”。以组成如表2~4所示的方式添加交联剂和多官能丙烯酸酯。表2~4中的添加量是相对于基础聚合物100重量份的量(固体成分的重量份)。交联剂和光固化剂的详情如下所示。
(交联剂)
T-C:N,N,N’,N’-四缩水甘油基-间苯二甲胺(三菱瓦斯化学公司制的“TETRAD C”)
C-HX:六亚甲基二异氰酸酯的异氰脲酸酯体(东曹公司制的“CORONATE HX”)
D110N:苯二亚甲基二异氰酸酯的三羟甲基丙烷加成物(三井化学公司制的“TAKENATE D110N”)
(多官能丙烯酸酯)
A200:新中村化学工业公司制的“NK ESTER A200”(聚乙二醇#200(n=4)二丙烯酸酯;分子量308、官能团当量154g/eq)
A600:新中村化学工业公司制的“NK ESTER A600”(聚乙二醇#600(n=14)二丙烯酸酯;分子量708、官能团当量354g/eq)
M350:三羟甲基丙烷EO改性(n=1)三丙烯酸酯(东亚合成公司制的“ARONIX M-350”、官能团当量143g/eq)
APG700:聚丙二醇#700(n=12)二丙烯酸酯;(新中村化学工业公司制的“NK ESTERAPG700”、官能团当量404g/eq)
ADPHE:乙氧基化二季戊四醇聚丙烯酸酯(新中村化学工业公司制的“NK ESTER A-DPH-12E”、官能团当量约200g/eq)
TMPT:三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(新中村化学工业公司制的“NK ESTER A-TMPT”、官能团当量99g/eq)
(氨基甲酸酯丙烯酸酯)
UA306:季戊四醇三丙烯酸酯-甲苯二异氰酸酯加成物(共荣社化学公司制的“UA-306T”、官能团当量:128g/eq)
<粘合剂溶液的涂布和交联>
在未经表面处理的厚度75μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜基材(三菱化学公司制的“DIAFOIL T100-75S”)上,使用墨斗辊以干燥后的厚度成为13μm的方式涂布上述粘合剂组合物。在130℃下干燥1分钟而去除溶剂后,在粘合剂的涂布面贴合剥离衬垫(表面经有机硅脱模处理的厚度25μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)的脱模处理面。其后,在25℃的气氛中进行4天的老化处理,进行交联,在薄膜基材上固着层叠粘合片,得到在其上临时粘贴有剥离衬垫的加强薄膜。
[评价]
<对于聚酰亚胺薄膜的粘接力>
(光固化前的粘合剂层的粘接力)
借助双面粘接胶带(日东电工公司制的“No.531”),将厚度25μm的聚酰亚胺薄膜(宇部兴产公司制的“UPILEX 25S”)贴附于玻璃板,得到测定用聚酰亚胺薄膜基板。从切成宽度25mm×长度100mm的加强薄膜的表面剥离去除剥离衬垫,使用手动辊将其贴合于测定用聚酰亚胺薄膜基板。
将该试样在25℃下静置30分钟后,用夹具保持加强薄膜的薄膜基材的端部,以300mm/分钟的拉伸速度进行180°剥离试验,测定剥离强度(加强薄膜对于未经等离子体处理的聚酰亚胺薄膜的粘接力)。
针对测定用聚酰亚胺薄膜基板,边以3m/分钟的搬运速度进行搬运,边使用常压式等离子体处理机,在电极电压为160V的条件下,对聚酰亚胺薄膜的表面实施等离子体处理。使用手动辊对等离子体处理后的聚酰亚胺薄膜贴合加强薄膜,与上述同样地利用180°剥离试验,测定对于存在等离子体处理的聚酰亚胺薄膜的粘接力。
根据所得结果,计算存在等离子体处理时的粘接力相对于未经等离子体处理时的粘接力之比(由等离子体处理实现的粘接力的增加率)。
(光固化后的粘合剂层的粘接力)
在对测定用聚酰亚胺薄膜基板(未经等离子体处理)贴合加强薄膜后,使用波长365nm的LED光源,对加强薄膜侧(薄膜基材侧)照射累积光量为4000mJ/cm2的紫外线,将粘合剂层光固化。使用该试验样品,与上述同样地利用180°剥离试验来测定粘接力。
根据所得结果,计算光固化后与光固化前的粘接力之比(与光固化相伴的粘合力的增加率)。
<储能模量>
与上述同样地在剥离衬垫上进行粘合剂组合物的涂布和交联,制作粘合片(光固化前)。对光固化前的粘合片的粘合剂层的表面设置剥离衬垫而阻隔氧气,用365nm的LED灯照射4000mJ/cm2的紫外线而使其光固化。分别层叠光固化前的粘合片和光固化后的粘合片,制作厚度约为1.5mm的测定用试样,使用旋转流变仪(TA Instruments公司制的“ADiscovery-HR2”),利用下述条件来进行动态粘弹性测定,读取25℃下的剪切储能模量G’的值。
(测定条件)
变形模式:扭转
测定频率:1Hz
升温速度:5℃/分钟
测定温度:-70~150℃
形状:平行板8.0mmφ
<切割加工性>
从加强薄膜的表面剥离去除剥离衬垫,使用手动辊在粘合剂层的表面贴合厚度50μm的聚酰亚胺薄膜(宇部兴产公司制的“UPILEX 50S”)。从该层叠体的加强薄膜侧照射二氧化碳激光(频率:30kHz、输出功率:11W),以300mm/分钟的扫描速度进行扫描,对加强薄膜进行切割加工,形成长度180mm的切割线。与该切割线平行且以1mm的间隔形成另1条切割线,将被2条切割线包围的区域的加强薄膜(1mm宽)以300mm/分钟的剥离速度自聚酰亚胺薄膜的表面剥离去除。由此,得到在聚酰亚胺薄膜上存在宽度为1mm、长度为180mm的狭缝状且未贴合有加强薄膜的区域的试样。
利用三维测定机(Eastern Electronics Industry公司制的“MicroVu”)对该试样进行观察,沿着狭缝线(将加强薄膜剥离去除后的区域)的长度方向,在2.5mm的观察区域内,以0.1mm的单位测定粘合剂层未被适当切割而残留于聚酰亚胺薄膜表面的部分的长度(参照图4)。在图4中,白色的双点划线(假设线)对应于由激光实现的切割线,在比该假设线靠下侧的部位,看上去为黑色的部分是粘合剂残留部。在图4中,确认到4个部位的粘合剂残留部,各自的长度为0.3mm、0.7mm、0.5mm、0.6mm。沿着狭缝线进行30个部位(合计长度为75mm)的观察,将粘合剂残留部的合计长度相对于观察长度(75mm)的比例(%)设为粘合剂残留部比率。
<被粘物污染性>
自加强薄膜的表面剥离去除剥离衬垫,使用手动辊在粘合剂层的表面贴合聚酰亚胺薄膜(宇部兴产公司制的“UPILEX 25S”)。在25℃下静置30分钟或24小时后,自聚酰亚胺薄膜剥离加强薄膜,在荧光灯下目视观察聚酰亚胺薄膜的表面,确认污染的有无。根据以下的基准,评价对被粘物造成的污染性。
A:在静置24小时后剥离的试样未观察到污染
B:在静置24小时后剥离的试样观察到污染,在静置30分钟后剥离的试样未观察到污染
C:在静置30分钟后剥离的试样观察到污染
将各个加强薄膜的粘合剂的组成(基础聚合物的种类、交联剂的种类和添加量、光固化剂的种类和添加量)、以及评价结果示于表2~4。
[表2]
[表3]
[表4]
使用相对于聚合物A 100重量份配混有10重量份光固化剂的粘合剂组合物得到的试样91中,光固化前的粘合剂层的储能模量超过60kPa,光固化后的粘合剂层的储能模量为153kPa。试样91中,粘合剂层的柔软性差,不适合应用于柔性设备。
使光固化剂的量增加至20重量份的试样92中,光固化前的粘合剂层的储能模量与试样91相比得以降低,但光固化后的储能模量比试样91更大,与试样91同样地,粘合剂层的柔软性差。另外,试样92中,光固化前的粘合剂层在激光切割时的粘合剂的残留部比率超过90%,粘合剂的切割加工性差。追加0.15重量份氨基甲酸酯丙烯酸酯作为光固化剂的试样93中,与试样92相比,光固化后的粘合剂层的粘接力略微变高,但其它特性与试样92未观察到明显差异,与试样92同样地,光固化前后的储能模量大且切割加工性差。
使用聚合物B、C、D、F且使光固化剂的量在2~20重量份的范围内发生变更的试样5、17~21、试样32、37~41、试样52、55~59、以及试样72、77~82中,观察到下述倾向:光固化剂的配混量越少,则光固化前的粘合剂层的储能模量越大,光固化后的粘合剂层的储能模量越小,任意例子中,光固化前的粘合剂层的储能模量均小于60kPa,粘合剂层具有适度的柔软性。
聚合物B、C、D、F是将丙烯酸2-乙基己酯作为构成单体主成分的丙烯酸系聚合物,基础聚合物的玻璃化转变温度低,因此,可以认为粘合剂层的柔软性优异。另一方面,试样91~93中,使用丙烯酸丁酯为构成单体主成分的聚合物A,与聚合物B、C、D、F相比,玻璃化转变温度高,基础聚合物的弹性大,因此可以认为:在光固化前后,储能模量均高,若与使用聚合物B、C、D、F的例子加以对比,则柔软性不足。
可以认为:试样96中,在聚合物E的玻璃化转变温度高的基础上,大量包含极性高的单体成分,内聚力大,因此,与使用聚合物A得到的试样91相比,光固化前后的储能模量进一步变高。另外,聚合物E中,作为构成单体成分,包含含氮原子的高极性单体即NVP,因此,试样96中,光固化前的粘合剂层相对于进行了等离子体处理的聚酰亚胺薄膜的粘接力变高。使用聚合物F得到的试样71~82中,相对于进行了等离子体处理的聚酰亚胺薄膜而言的粘接力为相对于未进行等离子体处理的聚酰亚胺薄膜而言的粘接力的2倍以上,观察到通过被粘物的等离子体处理而使初始粘接力大幅上升的倾向。
如上所述那样,使用聚合物B、C、D、F得到的试样与使用聚合物A、E得到的试样相比,储能模量低,显示出优异的柔软性,但观察到下述倾向:随着光固化剂的配混量增加,光固化前的粘合剂层的储能模量变小,激光切割时的粘合剂的残留部比率变大。配混有20重量份光固化剂的试样16、41、59、82中,与试样92、93同样地,粘合剂的残留部比率超过80%。
试样92、93中,尽管光固化前的粘合剂层的储能模量超过60kPa,但粘合剂的残留部比率仍然大,切割加工性差,因此,在光固化剂的配混量大的情况下,在光固化前的粘合剂层的储能模量小的基础上,光固化剂的量多,因此,可以认为粘合剂的液态性高是切割加工性降低的原因。
试样16、41、59、82中,污染性的评价为C,将加强薄膜剥离后的被粘物观察到污染。可以认为:过量的光固化剂渗出至粘合剂层的表面并转移至被粘物是污染的原因。在粘合剂层的切割加工性的基础上,从防止被粘物污染的观点出发,也可以说:在光固化后的粘合剂层具有充分粘接性的范围内,光固化剂的配混量少是优选的。
另一方面,光固化剂的配混量为2重量份的试样16、37、57、77中,光固化前的粘合剂层的切割加工性良好,但对于聚酰亚胺薄膜的粘接力大,自被粘物剥离的剥离性差。
根据使用聚合物B得到的试样5、11~15的对比、使用聚合物C得到的试样31~36的对比、使用聚合物D得到的试样51~56的对比、以及使用聚合物F得到的试样71~76的对比,观察到下述倾向:交联剂的配混量越多,则光固化前的粘合剂层的粘接力越小,光固化前后的粘合剂层的储能模量越大,与此相伴,激光切割时的粘合剂的残留部比率越小。
另一方面,交联剂的配混量大的试样16、36、54、77中,光固化前的粘合剂层的储能模量超过60kPa,光固化后的粘合剂层的储能模量也大,柔软性差。根据这些结果可知:通过在能够确保适合在柔性设备中应用的柔软性的范围内,增加交联剂的配混量,从而能够提高切割加工性。
在使用聚合物B且变更作为光固化剂的多官能丙烯酸酯的种类的试样5~10中,根据光固化剂的种类而观察到特性的差异。使用作为不含环氧乙烷链的光固化剂的TMPT得到的试样10与使用包含环氧乙烷链的光固化剂得到的试样5~9相比,光固化前的粘合剂层的粘接力大,光固化后的粘合剂层的粘接力小。
试样5~10中,光固化前的粘合剂层的储能模量未观察到明显差异,但使用三官能以上的多官能丙烯酸酯作为光固化剂的试样5、9、10与使用二官能丙烯酸酯的试样6~8相比,观察到由光固化导致的储能模量的上升量变大的倾向。尤其是,试样10与其它例相比,由光固化导致的储能模量显著上升,固化收缩与其它例相比也变大。
可以认为:不含环氧乙烷链的TMPT与丙烯酸系聚合物的相容性高,难以形成WBL,因此,容易进入至粘合剂层的主体部分,在粘合剂层的厚度方向整体,光固化剂均匀发生固化,因此,作为主体特性的储能模量大幅上升。与此相对,可以认为:包含环氧乙烷链的多官能丙烯酸酯与TMPT相比,与丙烯酸系聚合物的相容性低,容易形成WBL,因此,试样5~9中,与试样10相比,初始粘接力小,并且,抑制由光固化导致的储能模量增大且粘接力得以提高。
在试样5、6、10中,将光固化前的粘合剂层自被粘物剥离时被粘物不易发生污染,耐污染性优异。另一方面,试样7~9的耐污染性差。可以认为:试样7~9中,作为光固化剂的多官能丙烯酸酯的环氧乙烷链的链长n大,与丙烯酸系基础聚合物的相容性低,因此,光固化剂容易渗出,成为被粘物污染的原因。
试样5~9中,光固化前的粘合剂层的粘接力未观察到明显差异,但试样5与其它试样相比,由光固化导致的粘接力的上升率大,光固化后的粘合剂层的粘接力变大。可以认为:试样5中使用的光固化剂(M350)为包含环氧乙烷链的三官能丙烯酸酯,容易形成WBL,在光固化后,粘接界面附近的交联密度变高,因此,光固化后的粘接力变大。
使用聚合物B,配混8重量份的M350作为多官能丙烯酸酯,且氨基甲酸酯丙烯酸酯的配混量发生变更的试样1~5中,观察到氨基甲酸酯丙烯酸酯的配混量越多则光固化前的粘接力越小的倾向。另一方面,观察到氨基甲酸酯丙烯酸酯的配混量越多,则越容易发生由光固化前的粘合剂层导致的被粘物污染的倾向。根据这些结果可知:作为光固化剂,在不含氨基甲酸酯键的多官能丙烯酸酯的基础上,以不发生被粘物污染的程度配混少量的氨基甲酸酯丙烯酸酯,由此,能够得到在将粘合剂光固化后与被粘物的粘接力高、粘接可靠性优异的加强薄膜。

Claims (12)

1.一种加强薄膜,其具备薄膜基材和固着层叠在所述薄膜基材的一个主面上的粘合剂层,
所述粘合剂层由光固化性组合物形成,所述光固化性组合物包含丙烯酸系基础聚合物、具有2个以上光聚合性官能团的光固化剂、以及光聚合引发剂,
所述丙烯酸系基础聚合物包含选自由含羟基单体和含羧基单体组成的组中的1种以上作为单体成分,在所述丙烯酸系基础聚合物中导入有由键合于所述羟基和/或所述羧基的交联剂得到的交联结构,
所述粘合剂层在光固化前的25℃下的剪切储能模量为15~60kPa,
将加强薄膜的所述粘合剂层贴合于聚酰亚胺薄膜,进行激光切割加工,将切割部分自聚酰亚胺薄膜剥离去除时,在聚酰亚胺薄膜上残留有粘合剂的部分的长度比率为80%以下。
2.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,所述粘合剂层在光固化后的25℃下的剪切储能模量为30~80kPa。
3.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,所述光固化性组合物含有相对于所述丙烯酸系基础聚合物100重量份为3~17重量份的所述光固化剂。
4.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,作为所述光固化剂,包含多官能(甲基)丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,作为所述光固化剂,包含具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,作为所述光固化剂,包含氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和具有氧化烯链的多官能(甲基)丙烯酸酯。
7.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,所述丙烯酸系基础聚合物的玻璃化转变温度为-55℃以下。
8.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,所述丙烯酸系基础聚合物的构成元素中的氮的比例为0.1摩尔%以下。
9.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,所述丙烯酸系基础聚合物使用相对于聚合物100重量份为0.2~1.5重量份的交联剂而导入有交联结构。
10.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,所述粘合剂层在光固化前与聚酰亚胺薄膜的粘接力为0.5N/25mm以下。
11.根据权利要求1所述的加强薄膜,其中,所述粘合剂层在光固化后与聚酰亚胺薄膜的粘接力为3N/25mm以上。
12.一种带加强薄膜的设备的制造方法,其中,所述带加强薄膜的设备在可折弯设备的表面粘贴有加强薄膜,所述制造方法中,
在可折弯设备的表面贴合权利要求1~11中任一项所述的加强薄膜的所述粘合剂层而进行临时粘贴,
在所述设备的表面临时粘贴有所述加强薄膜的状态下,切割所述加强薄膜,将临时粘贴在设备的非加强对象区域上的加强薄膜自设备的表面剥离去除后,
将所述粘合剂层光固化。
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