JP2015508420A - 二重硬化性接着剤組成物、その使用、および基材の結合方法 - Google Patents
二重硬化性接着剤組成物、その使用、および基材の結合方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
成分(a):エポキシ樹脂;
成分(b):(メタ)アクリレートモノマーおよび成分(c):(メタ)アクリルオキシ基含有オリゴマーからなる群から選択される少なくとも1つ;
成分(d):成分(a)の熱重合反応を触媒する熱重合触媒;および
成分(e):成分(a)、並びに成分(b)および成分(c)からなる群から選択される少なくとも1つの光重合反応を開始し、カチオン光重合開始剤とラジカル光重合開始剤との混合物である光重合開始剤。
成分(a)について20〜80重量部、
成分(b)について10〜75重量部、
成分(d)について0.5〜5重量部、
成分(e)について1〜5重量部、および
成分(f)について0〜10重量部
である。
成分(a)について20〜80重量部、
成分(c)について15〜80重量部、
成分(d)について0.5〜5重量部、
成分(e)について1〜5重量部、および
成分(f)について0〜10重量部
である。
成分(a)について20〜60重量部、
成分(b)について15〜60重量部、
成分(c)について15〜60重量部、
成分(d)について0.5〜5重量部、
成分(e)について1〜5重量部、および
成分(f)について0〜10重量部
であって、成分(b)および成分(c)の総含量は好ましくは20〜75重量部である。
・上記の二重硬化性接着剤組成物を、結合する基材の間に適用する工程、
・組成物を適用した基材に光を照射する工程、および
・組成物を適用した基材を加熱する工程
を含む、基材の結合方法であって、好ましくは加熱工程の前に光照射工程を実施する方法も提供する。
一般的に言えば、一分子あたり平均して少なくとも1つの1,2−エポキシ基を有するポリマーが、本発明の「エポキシ樹脂」として使用するのに適している。エポキシ樹脂は、飽和または不飽和、環式または非環式、脂肪族、芳香族または複素環式であってよい。
好ましくは、本発明において使用されるエポキシ樹脂は、一分子あたり平均して少なくとも2つの1,2−エポキシ基を有する。
本発明の二重硬化性接着剤組成物は、1種以上の(メタ)アクリレートモノマーを含有してよい。(メタ)アクリレートモノマーは、分子中の(メタ)アクリルオキシ不飽和基の存在の故に光照射時に架橋し得るので、これにより、二重硬化性接着剤組成物全体の光硬化速度が促進され、二重硬化性接着剤組成物に迅速な硬化特性が付与される。加えて、このモノマーは、25℃での低粘性の故に、二重硬化性接着剤組成物のブルックフィールド粘度および結合特性を調節するため、並びに組成物の貯蔵安定性を改善するために使用される。
本発明の二重硬化性接着剤組成物は、(メタ)アクリルオキシ基含有オリゴマーを含有してよい。(メタ)アクリレートモノマーのための上記説明と同様、(メタ)アクリルオキシ基含有オリゴマーは、分子中の(メタ)アクリルオキシ不飽和基の存在の故に光照射時に架橋し得、これにより、二重硬化性接着剤組成物全体の光硬化速度が促進され、二重硬化性接着剤組成物に迅速な硬化特性が付与される。加えて、硬化活性を有するオリゴマーの存在により、ブルックフィールド粘度および結合特性は調節され、二重硬化性接着剤組成物の貯蔵安定性は改善される。
熱重合触媒は、エポキシ樹脂の熱重合反応を触媒するために使用され、熱硬化温度の低下および熱硬化時間の短縮に寄与する。本発明では、ヘキサフルオロアンチモン酸金属塩、例えば、ヘキサフルオロアンチモン酸アンモニウム塩(K1612の商品名でKing Industry Inc.から市販)を使用してよい。
光重合開始剤は、エポキシ樹脂、(メタ)アクリレートモノマー(存在すれば)および(メタ)アクリルオキシ基含有オリゴマー(存在すれば)の光重合反応を開始するために使用され、架橋硬化速度を高める。本発明の光重合開始剤は、カチオン光重合開始剤とラジカル光重合開始剤の混合物である。
本発明の二重硬化性接着剤組成物は、エポキシ樹脂の光重合反応を開始するために主に使用されるカチオン光重合開始剤を含有する。本発明において使用されるカチオン光重合開始剤に特に制限はないが、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、アルキルスルホニウム塩、(6−クメン)(5−シクロペンタジエニル)鉄ヘキサフルオロホスフェート、チタノセン、スルホニルオキシケトンおよびトリアリールシロキシエーテル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択してよい。ここで、アルキル基は1〜30個の炭素原子を有し、アリール基は7〜30個の炭素原子を有する。
本発明の二重硬化性接着剤組成物は、接着剤組成物中の(メタ)アクリレートモノマー(存在すれば)および(メタ)アクリルオキシ基含有オリゴマー(存在すれば)の光重合反応を開始するために主に使用されるラジカル光重合開始剤を含有する。
本発明の二重硬化性接着剤組成物は、組成物の融通性が調節され、硬化後の最終製品の亀裂抵抗および耐衝撃性が向上するように、ポリエーテルポリオールを場合により含有してよい。
本発明の二重硬化性接着剤組成物は、必要に応じて、上記成分(a)〜(f)の他に、様々な添加剤を含んでもよい。これらの添加剤およびその含量は、接着剤分野で一般的に知られている。そのような添加剤の例は、熱硬化剤、過酸化物、光増感剤、ラジカル掃去剤、光安定剤、湿潤剤、均展剤、着色剤および可塑剤、並びに組成物の粘度、接着強度または融通性のような特性を改善できる他の接着促進剤を包含する。
本発明の二重硬化性接着剤組成物は液体であり、この組成物のブルックフィールド粘度は25℃で約50cp〜約40,000cpであることが好ましい。そのような粘度範囲における液体接着剤組成物は良好な流動性を有しており、これにより、基剤への適用または注入が容易になる。本発明においてブルックフィールド粘度は、ASTM D1084-1997に従って25℃でブルックフィールド回転粘度計(ブルックフィールドデジタル粘度計DV-II+、BROOKFIELD(米国)から市販)を用いて測定される。
エポキシ樹脂、(メタ)アクリレートモノマーおよび/または(メタ)アクリルオキシ基含有オリゴマー、熱重合触媒、光重合開始剤および他の任意成分を混合するためには、いずれかの適当な方法およびいずれかの適当な順序を採用してよい。連続的または断続的に、撹拌を伴ってまたは伴わずに、混合してよい。混合の様々な段階における撹拌速度は、同じまたは異なっていてよく、例えば、先行段階における撹拌速度を約50〜80rpmに設定し、後続段階における撹拌速度を約80〜120rpmに設定してよい。
本発明の二重硬化性接着剤組成物は、ディスプレー内の様々な要素を結合または貼り合わせるために、特に、透明基材と別の透明基材とを結合または貼り合わせるため、或いは透明基材と不透明基材とを結合または貼り合わせるために使用してよい。透明基材は、ガラスおよび/または透明プラスチックなどを含んでなり、不透明基材は、金属、不透明プラスチック、セラミック、石材、皮革および/または木材などを含んでなる。プラスチックは例えば、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリカーボネート(PC)またはポリエステル(PET)などであってよい。
本発明の二重硬化性接着剤組成物を用いた基材の結合方法は、次の通りである:結合する基材の間に組成物を適用し、次いで、組成物が硬化するように、光を照射して加熱する。
本発明の二重硬化性接着剤組成物は、通常の塗布法または注入法によって基材の間に適用してよい。通常の塗布法は例えば、スリット塗布、噴霧塗布、回転塗布、ロール塗布およびキャストコーティングなどであってよい。組成物の塗布厚さは、実際の要求に応じて選択してよい。塗布厚さは、可能な限り小さいことが好ましく、例えば約50μm〜約200μm、好ましくは約100μm〜約150μmである。
先に記載した二重硬化性接着剤組成物を適用した基材を、光照射および加熱の工程に付す。加熱工程の前に光照射工程を実施することが好ましい。
Synasia S21:エポキシ樹脂、Synasia Inc.から市販、エポキシ当量は約131〜約143であり、ブルックフィールド粘度は25℃で約350〜約450である;
Polyol 220-110:ポリプロピレングリコール、Dow Companyから市販、分子量は約1000である;
CN8004:ポリウレタンアクリレートオリゴマーとも称されるアクリルオキシ基含有ポリウレタン、Sartomer Companyから市販、2未満の平均官能価および約−3℃のガラス転移温度(Tg)を有する;
CN9002:ポリウレタンアクリレートオリゴマーとも称されるアクリルオキシ基含有ポリウレタン、Sartomer Companyから市販、約2の平均官能価および60℃で約2800〜3500cpのブルックフィールド粘度を有する;
イソボルニルアクリレート:アクリレートモノマー、Sartomer Companyから市販;
ヒドロキシプロピルメタクリレート:メタクリレートモノマー、Aldrich Chemicalsから市販;
ラウリルアクリレート:アクリレートモノマー、Sartomer Companyから市販;
K1612:ヘキサフルオロアンチモン酸アンモニウム塩、熱重合触媒、King industry Inc.から市販;
Darocure 1173:2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ラジカル光重合開始剤、Ciba Specialty Chemicals Inc.から市販;
Irgacure784:ビス[2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)フェニル]チタニウム、カチオン光重合開始剤、Ciba Specialty Chemicals Inc.から市販。
本発明の二重硬化性接着剤組成物の有利な効果を実証するために、UV硬化試験、接着強さ試験、熱硬化試験、および陰影領域試験などを包含する一連の試験を実施した。
上記成分から得られた二重硬化性接着剤組成物を、室温で、ガラス板とPC板の間に塗布した。組成物の塗布厚さは約100μmであった。互いに同一であるガラス板/二重硬化性接着剤組成物/PC板の試料2つを、以下の接着強さ試験および熱硬化試験のために製造した。2つのガラス板/二重硬化性接着剤組成物/PC板の試料を、紫外光源(製造メーカー:Loctite Corporation、モード:UVALOC1000)を用いて照射した。エネルギー線量は3000mJ/cm2であり、出力密度は約100mW/cm2であり、照射時間は30秒であった。透明部分における試料の硬化結果を観察した。
上記のようにUV硬化試験を行った後、ガラス板表面に対して垂直な方向に、PC板からガラス板を剥がした。Materials Peeling Testing Machine(Instron Campanyから市販、モデル:Instron 5540)を用いて、剥離力を測定した。ガラス板とPC板との重なり面積で、剥離力を除することにより、接着強さ(単位:Mpa)を計算した。
先に記載したようにUV硬化試験を行った後、約80℃の温度の乾燥炉(Thermostatic Oven LH-213、ESPEC Companyから市販)に試料を入れ、約2時間加熱した。次いで、試料を取り出して、硬化結果を観察した。
上記したように熱硬化試験を行った後、ガラス板をPC板から剥がして、陰影領域の硬化結果を観察した。
実施例1
まず、35重量部のSynasia S21、3重量部のイソボルニルアクリレート、5重量部のヒドロキシプロピルメタクリレート、5重量部のラウリルアクリレート、30重量部のCN8004、15重量部のCN9002および2重量部のPolyol 220-110を、室温(22℃)でそれぞれ秤量し、次いで、撹拌器に導入し、約60rpmの速度で約60分間撹拌した。続いて、1.5重量部のK1612、1.5重量部のDarocure 1173および2重量部のIrgacure784をそれぞれ秤量し、撹拌器に添加し、約100rpmの速度で更に60分間撹拌した。均一に混合した後、混合物を濾過した。導入、添加および混合の間は、光を避け、温度を一定に保った。
2 接着剤
3 第二基材
4 パターン
5 光が遮断された領域の下方の接着剤
6 光線
Claims (25)
- 成分(a):エポキシ樹脂;
成分(b):(メタ)アクリレートモノマーおよび成分(c):(メタ)アクリルオキシ基含有オリゴマーからなる群から選択される少なくとも1つ;
成分(d):成分(a)の熱重合反応を触媒する熱重合触媒;および
成分(e):成分(a)、並びに成分(b)および成分(c)からなる群から選択される少なくとも1つの光重合反応を開始し、カチオン光重合開始剤とラジカル光重合開始剤との混合物である光重合開始剤
を含んでなる、二重硬化性接着剤組成物。 - 成分(a)は、一分子あたり平均して少なくとも2つの1,2−エポキシ基を有する、請求項1に記載の組成物。
- 成分(a)は、ポリフェノールのポリグリシジルエーテル、脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテル、脂肪族ポリカルボン酸のポリグリシジルエステル、芳香族ポリカルボン酸のポリグリシジルエステル、それらの誘導体およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1または2に記載の組成物。
- 成分(a)は、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテル、またはそれらの混合物である、請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。
- 成分(a)は25℃で液体であり、成分(a)のエポキシ当量は100〜220であり、および/または成分(a)は25℃で300cp〜10,000cp、より好ましくは350cp〜5,000cpの範囲のブルックフィールド粘度を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
- 成分(b)は、多官能性(メタ)アクリレートモノマーであるか、またはアルキル(メタ)アクリレート、アルケニル(メタ)アクリレートおよび複素環式(メタ)アクリレートからなる群から選択される単官能性(メタ)アクリレートモノマーであるか、またはこれらモノマーの組み合わせであって、アルキル基は1〜20個の炭素原子を有し、場合により置換されていてよく、アルケニル基は2〜20個の炭素原子を有し、場合により置換されていてよく、複素環式基は2〜20個の炭素原子、並びに窒素および酸素からなる群から選択される少なくとも1個のヘテロ原子を有し、場合により置換されていてよく、各置換基は独立して、C1〜10アルキル基、C1〜10アルコキシ基、C6〜10アリールオキシ基、エポキシ基およびヒドロキシ基からなる群から選択される、請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。
- 成分(b)は25℃で液体である、請求項1〜6のいずれかに記載の組成物。
- 成分(c)は、1つ以上の(メタ)アクリルオキシ基を有するポリブタジエン、1つ以上の(メタ)アクリルオキシ基を有するポリイソプレン、1つ以上の(メタ)アクリルオキシ基を有するポリウレタン、1つ以上の(メタ)アクリルオキシ基を有するポリエステル、またはそれらの組み合わせである、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物。
- 成分(c)は、1つ以上の(メタ)アクリルオキシ基を有するポリウレタン、より好ましくは1つ以上の(メタ)アクリルオキシ基を有する脂肪族ポリウレタンである、請求項1〜8のいずれかに記載の組成物。
- 成分(c)は、1分子あたり少なくとも1つのエポキシ基を有しており、25℃で液体であり、および/または0超〜3以下、好ましくは0.5超〜3以下の平均(メタ)アクリルオキシ官能価を有する、請求項1〜9のいずれかに記載の組成物。
- 成分(d)は、ヘキサフルオロアンチモン酸金属塩、好ましくはヘキサフルオロアンチモン酸アンモニウム塩である、請求項1〜10のいずれかに記載の組成物。
- 成分(e)中のカチオン光重合開始剤は、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、アルキルスルホニウム塩、(6−クメン)(5−シクロペンタジエニル)鉄ヘキサフルオロホスフェート、チタノセン、スルホニルオキシケトン、トリアリールシロキシエーテルおよびそれらの組み合わせからなる群から選択され、アルキル基は1〜30個の炭素原子を有し、アリール基は7〜30個の炭素原子を有する、請求項1〜11のいずれかに記載の組成物。
- 成分(e)中のカチオン光重合開始剤は、チタノセンから選択され、より好ましくはビス[2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)フェニル]チタニウムおよびビス(ペンタフルオロフェニル)チタノセンからなる群から選択される、請求項1〜12のいずれかに記載の組成物。
- 成分(e)中のラジカル光重合開始剤は、ベンゾインケタール、ヒドロキシケトン、アミノケトン、アシルホスフィンペルオキシドおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1〜13のいずれかに記載の組成物。
- 成分(f)として1種以上のポリエーテルポリオール、好ましくは一分子あたり少なくとも2つのヒドロキシ基を有するポリエーテルポリオールを更に含んでなる、請求項1〜14のいずれかに記載の組成物。
- 成分(b)および成分(c)の両方を含んでなり、任意に、熱硬化剤、光増感剤、ラジカル掃去剤、光安定剤、湿潤剤、均展剤、着色剤および可塑剤からなる群から選択される1種以上の他の添加剤を含んでよい、請求項1〜15のいずれかに記載の組成物であって、熱硬化剤は好ましくはアミン系硬化剤であり、熱硬化剤の含量は好ましくは0〜60重量部である、組成物。
- 組成物100重量部に基づく各成分の含量は、
成分(a)について20〜80重量部、
成分(b)について10〜75重量部、
成分(d)について0.5〜5重量部、
成分(e)について1〜5重量部、および
成分(f)について0〜10重量部
である、請求項1〜16のいずれかに記載の組成物。 - 組成物100重量部に基づく各成分の含量は、
成分(a)について20〜80重量部、
成分(c)について15〜80重量部、
成分(d)について0.5〜5重量部、
成分(e)について1〜5重量部、および
成分(f)について0〜10重量部
である、請求項1〜16のいずれかに記載の組成物。 - 組成物100重量部に基づく各成分の含量は、
成分(a)について20〜60重量部、
成分(b)について15〜60重量部、
成分(c)について15〜60重量部、
成分(d)について0.5〜5重量部、
成分(e)について1〜5重量部、および
成分(f)について0〜10重量部
であり、成分(b)および成分(c)の総含量は好ましくは20〜75重量部である、請求項1〜16のいずれかに記載の組成物。 - 25℃で液体であって、硬化後の組成物の光透過率は95%より高く、硬化後の組成物の曇り度は1%未満であり、および/または組成物は25℃で50〜40,000cpのブルックフィールド粘度を有する、請求項1〜19のいずれかに記載の組成物。
- 透明基材と別の透明基材とを結合または貼り合わせるため、或いは透明基材と不透明基材とを結合または貼り合わせるための、請求項1〜20のいずれかに記載の組成物の使用。
- 透明基材は、ガラスおよび/または透明プラスチックを含んでなり、不透明基材は、金属、不透明プラスチック、セラミック、石材、皮革および/または木材を含んでなる、請求項21に記載の使用。
- ・請求項1〜20のいずれかに記載の組成物を、結合する基材の間に適用する工程、
・組成物を適用した基材に光を照射する工程、および
・組成物を適用した基材を加熱する工程
を含む、基材の結合方法であって、好ましくは加熱工程の前に光照射工程を実施する、方法。 - 透明基材と別の透明基材との間、または透明基材と不透明基材との間に組成物を適用する、請求項23に記載の方法。
- 光照射工程で完全には硬化しなかった基材部分を局所的に加熱する工程を含む、請求項23または24に記載の方法。
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