JP2019089912A - シリコーン接着剤組成物および接着方法 - Google Patents
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Abstract
Description
プライマーを用いた接着方法では、接着剤の溶剤として揮発性有機化合物(VOC)が広く用いられるが、近年では、作業者の健康、環境負荷低減のためVOC排出量の削減が強く求められている。
一方、自己接着性を有するシリコーンゴムは、有機官能基を有するオルガノアルコキシシラン等を選択的に添加した数多くの製品が上市されている。
例えば、特許文献3には、建材用ガラスと建材用金具の間に、ウイリアムス可塑度(JIS6249、25℃)が400〜800、かつ厚さ1mmの硬化シートの可視光線透過率が50%以上である熱可塑性シリコーンゴム接着剤組成物を介在させ、圧着後、熱硬化性シリコーンゴム接着剤を加熱する接合方法が記載されているが、「割れない高透明材料」で、ガラス代替となりうるポリカーボネートに対する接着性については言及されていない。
1. (A)下記平均組成式(I)
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は、互いに独立して非置換または置換の一価炭化水素基を表すが、1分子中の少なくとも2個は脂肪族不飽和基であり、aは、1.95〜2.05の正数を表す。)
で表され、重合度100以上のオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)BET比表面積が200m2/gを超える煙霧質シリカ 60〜150質量部、
(C)1分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜30質量部、
(D)ヒドロシリル化反応触媒 触媒量、および
(E)1分子中に少なくとも1個のケイ素原子と結合した水素原子を含有し、かつ芳香族炭化水素骨格を少なくとも1個有する有機ケイ素化合物 0.02〜5.0質量部
を含むことを特徴とするシリコーン接着剤組成物、
2. 前記(B)成分が、BET比表面積210〜500m2/gの表面処理された煙霧質シリカである1のシリコーン接着剤組成物、
3. 未加硫の状態で、シート状、フィルム状、テープ状または丸棒状である1または2のシリコーン接着剤組成物、
4. 1〜3のいずれかのシリコーン接着剤組成物と、被接着体とを接触させた後、押圧下で加熱硬化させる接着方法、
5. 前記被接着体が、ガラスまたはポリカーボネートである4の接着方法
を提供する。
本発明に係るシリコーン接着剤組成物は、下記(A)〜(E)成分を含むものである。
(A)下記平均組成式(I)
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は、互いに独立して非置換または置換の一価炭化水素基を表すが、1分子中の少なくとも2個は脂肪族不飽和基であり、aは、1.95〜2.05の正数を表す。)
で表され、重合度100以上のオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)BET比表面積が200m2/gを超える煙霧質シリカ 60〜150質量部、
(C)1分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜30質量部、
(D)ヒドロシリル化反応触媒 触媒量、および
(E)1分子中に少なくとも1個のケイ素原子と結合した水素原子を含有し、かつ芳香族炭化水素骨格を少なくとも1個有する有機ケイ素化合物 0.02〜5.0質量部
上記平均組成式(I)において、R1の一価炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。また、その炭素数としては特に限定されるものではないが、炭素数1〜12が好ましく、炭素数1〜8がより好ましい。
アルキル基としては、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基;シクロペンチル、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基などが挙げられる。
アルケニル基としては、直鎖、分岐、環状のいずれでもよく、その具体例としては、エテニル(ビニル)、n−1−プロペニル、n−2−プロペニル(アリル)等の直鎖または分岐鎖アルケニル基;3−シクロペンテン−1−イル、3−シクロヘキセン−1−イル基等のシクロアルケニル基などが挙げられる。
アリール基の具体例としては、フェニル、ナフチル、トリル基等が挙げられる。
アラルキル基の具体例としては、ベンジル、2−フェニルエチル基等が挙げられる。
この場合、全R1中0.01〜20モル%が脂肪族不飽和基であることが好ましく、0.02〜10モル%が脂肪族不飽和基であることがより好ましい。
なお、この脂肪族不飽和基は、分子鎖末端のケイ素原子に結合していても、分子鎖の途中のケイ素原子に結合していても、その両方であってもよいが、少なくとも分子鎖末端のケイ素原子に結合していることが好ましい。
さらに、透明性の確保の点から、全R1中、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、より一層好ましくは脂肪族不飽和基を除く全てのR1がアルキル基、特にメチル基であることが好適である。
その具体例としては、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルビニルポリシロキサン、メチルトリフルオロプロピルビニルポリシロキサン等が挙げられる。
これらは基本的に直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、(A)成分としては、分子量(重合度)や分子構造の異なる2種または3種以上の混合物であってもよい。
(B)成分のBET比表面積が200m2/gを超える煙霧質シリカは、透明性に優れ、また機械的強度の優れたシリコーン接着剤組成物を得るために添加されるものである。
シリコーン接着剤組成物の透明性向上のためにはBET比表面積が200m2/gを超える必要があり、特に、210m2/g以上が好ましく、250m2/g以上がより好ましい。なお、その上限は特に制限されないが、通常500m2/g以下である。
一般的に、シリコーン接着剤組成物に使用されるシリカとしては煙霧質シリカ、沈降シリカ等が挙げられるが、沈降シリカを用いると透明性が低下するため、本発明では、煙霧質シリカが用いられる。
なお、このようなヘキサメチルジシラザン等のシリカ表面処理剤は、これを用いて予めシリカの表面処理したものを(A)成分と配合してもよく、あるいは(A)成分をシリカと混練する際に表面処理剤を配合し、混練中にシリカの表面処理を行ってもよい。
表面処理剤の使用量は、煙霧質シリカ100質量部に対して0.1〜20質量部とすることが好ましい。
(C)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、1分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子(すなわちSiH基)を含有するもので、下記平均組成式(II)で示される従来公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが適用可能である。
R2 bHcSiO(4-b-c)/2 (II)
一価炭化水素基の具体例としては、上記式(I)で例示した基のうち、炭素数1〜6のものが挙げられるが、中でも、メチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル基等のアルキル基;3−シクロヘキセン−1−イル基等のシクロアルケニル基;フェニル基等のアリール基;3,3,3−トリフルオロプロピル基、シアノメチル基等が好ましい。
好ましくはbは0.7〜2.1、cは0.18〜1.0、かつb+cは0.8〜3.0を満足する正数であり、より好ましくは、bは0.8〜2.0、cは0.2〜1.0、かつb+cは1.0〜2.5を満足する正数である。
また、ケイ素原子に結合する水素原子(SiH基)は分子鎖末端にあっても側鎖にあっても、その両方にあってもよく、1分子中に少なくとも2個(通常2〜300個)、好ましくは3個以上(例えば3〜200個)、より好ましくは4〜150個程度含有するものが使用される。
また、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、(A)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基に対する(C)成分中のケイ素原子に結合した水素原子(すなわち、SiH基)のモル比(SiH基モル/アルケニル基モル)が、0.5〜10となる量が好ましく、1〜7となる量がより好ましく、1.5〜5となる量がより好ましい。
(D)成分のヒドロシリル化反応触媒は、公知のヒドロシリル化反応触媒を制限なく用いることができる。
その具体例としては、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と1価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒;パラジウム系触媒;ロジウム系触媒等が挙げられる。
なお、このヒドロシリル化反応触媒の配合量は触媒量とすることができ、通常、白金等の金属分として、(A)成分100質量部に対し、0.1〜10質量部である。
(E)成分は、接着性付与成分として作用するものであり、1分子中に少なくとも1個のSiH基を有し、かつ香族炭化水素骨格を少なくとも1個有する有機ケイ素化合物であるが、ケイ素原子数1〜100、特に2〜30の有機ケイ素化合物が好ましい。
芳香族炭化水素骨格の具体例としては、2〜6価、特には2〜4価の、ベンゼン環構造、ナフタレン環構造、アントラセン環構造等が挙げられる。
このような化合物の具体例としては、下記に示す化合物が挙げられる。
また、eは1〜10、fは1〜4、gは1〜20、hは0〜50、iは0〜50であり、より好ましくは、eは1〜10、fは1、gは1〜10、hは0〜20、iは0〜20である。
また、その硬化条件は特に限定されないが、一般的には、80〜200℃、好ましくは100〜150℃で、5分〜1時間、好ましくは5〜30分程度の加熱硬化条件を採用できる。
なお、加熱硬化後、120〜200℃で10分〜10時間程度ポストキュアーしてもよい。
また、ガラスやポリカーボネートといった透明性の高い被着体と貼り合わせることによって、光学特性に優れる積層体を得ることができる。
本発明のシリコーン接着剤組成物は、主に光学用途のものであり、集光型光学部材やLEDのバックライト装置の光学シート、合わせガラスの間に挟んで飛散防止シート用として好適に用いられる。
さらに、厚さ2mmの硬化物シートのヘイズ値が、スガ試験機(株)製直読ヘイズコンピューターHGM−2による測定値で10以下が好ましく、8以下がより好ましい。ヘイズ値が10を超える場合は光拡散が大きすぎて、光導波板等に使用したときの入射光が光導波板の最遠部まで届かず、輝度にムラが生じてしまう場合がある。
所定形状に加工されたシリコーン接着剤組成物は、形状保持や貼りつき防止のため、ポリエチレンなどの剥離シートで挟むことが好ましい。
この場合、真空ラミネート成形中には、被着体の凹凸内に未加硫シリコーンが流れ込み、シリコーンの架橋反応が進みながら接着性が発現する。
なお、以下において、配合量の単位の「部」は質量部である。また、重量平均分子量、重量平均重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算値である。
ジメチルシロキサン単位99.425モル%、メチルビニルシロキサン単位0.50モル%、およびジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約6,000であるオルガノポリシロキサン100部、BET比表面積300m2/gのシリカ(商品名アエロジル300、日本アエロジル(株)製)70部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン16部、水4部を添加し、ニーダーにて混練りし、170℃にて2時間加熱処理してコンパウンド−1を調製した。
調製したコンパウンド100部に対し、付加架橋硬化剤としてC−25A(白金触媒)/C−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)(共に、信越化学工業(株)製、以下同様)をそれぞれ0.5部/2.0部、および下記式(i)で表されるテトラメチルシクロテトラシロキサンとジアリルビスフェノールAとの付加反応生成物の混合物[下記式(i)において、(y=1の重合体):(y=2の重合体)=2.5:1(質量比)]0.25部を、2本ロールで混合し、シリコーン接着剤組成物を得た。
実施例1で得られたシリコーン接着剤組成物100部に、さらに3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.5部を2本ロールで混合した後、実施例1と同様の方法によりシリコーン接着剤組成物を得た。
実施例1で調製したコンパウンド−1 100部に対し、付加架橋硬化剤としてC−25A(白金触媒)/C−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)をそれぞれ0.5部/2.0部、および、上記式(i)で示される化合物0.75部を2本ロールで混合し、シリコーン接着剤組成物を得た。
ジメチルシロキサン単位99.425モル%、メチルビニルシロキサン単位0.50モル%、およびジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約6,000であるオルガノポリシロキサン100部、BET比表面積300m2/gのシリカ(商品名アエロジル300、日本アエロジル(株)製)50部、分散剤としてヘキサメチルジシラザン11.4部、水3部をニーダーにて混練りし、170℃にて2時間加熱処理してコンパウンド−2を調製した。
得られたコンパウンド100質量部に対し、付加架橋硬化剤としてC−25A(白金触媒)/C−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)をそれぞれ0.5部/2.0部、および上記式(i)で示される化合物0.25部を2本ロールで混合し、シリコーン接着剤組成物を得た。
実施例1で得られたコンパウンド−1 100部に対し、付加架橋硬化剤としてC−25A(白金触媒)/C−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)をそれぞれ0.5部/2.0部を2本ロールで混合し、シリコーン接着剤組成物を得た。
ジメチルシロキサン単位99.425モル%、メチルビニルシロキサン単位0.50モル%、およびジメチルビニルシロキサン単位0.025モル%からなり、平均重合度が約6,000であるオルガノポリシロキサン100部、BET比表面積200m2/gのシリカ(商品名アエロジル200、日本アエロジル(株)製)70部、ヘキサメチルジシラザン16部、水4部をニーダーにて混練し、170℃にて2時間加熱処理してコンパウンド−3を調製した。
得られたコンパウンド−3 100部に対し、付加架橋硬化剤としてC−25A(白金触媒)/C−25B(オルガノハイドロジェンポリシロキサン)をそれぞれ0.5部/2.0部、および上記式(i)で示される化合物0.25部を2本ロールで混合し、シリコーン接着剤組成物を得た。
実施例1で得られたコンパウンド−1 100部に対し、付加架橋硬化剤としてC−25A(白金触媒)/C−25Bをそれぞれ0.5部/2.0部、および上記式(i)で示される化合物5.5部を、2本ロールで混合し、シリコーン接着剤組成物を得た。
[1]可塑度
得られたシリコーン接着剤組成物を130℃/30分の条件で硬化させ、JIS K6249に準じて測定した。
[2]硬さ
得られたシリコーン接着剤組成物を130℃/30分の条件で硬化させ、JIS K6249に準じて、硬さ(デュロメーターA)を測定した。
[3]透明性評価
得られたシリコーン接着剤組成物に対し、130℃、70kgf/cm2の条件で30分間プレスキュアーを行って作製した2mm厚さのシートについて、全光線透過率、ヘイズ値を測定した。なお、測定値は、スガ試験機(株)製直読ヘイズコンピューターHGM−2による値である。
[4]接着力
(A)ポリカーボネート
図1に示されるように、幅25mm幅、長さ100mm、厚み2mmポリカーボネートテストピース1(帝人化成(株)製 パンライトL1225Y)に、テストピース1の表面の略半分を覆うようにフッ素系離型テープ2(日東電工(株)製NITOFLON(登録商標)、No.903UL;厚み0.08mm)を貼り、その上から、1.5mm厚みのシリコーン接着剤組成物を載せ、厚みが1mmとなるよう130℃/30分の条件で硬化させてシリコーン接着剤層3を形成した。得られたシリコーン接着剤層3に対し、図1に示されるように100mm/分の速度で180°ピール試験を行い、接着力を測定した。
(B)ガラス
幅25mm幅、長さ100mm、厚み5mmの青板ガラステストピースを用いた以外は、上記ポリカーボネートの場合と同様の方法で接着力を測定した。
したがって、本発明のシリコーン接着剤組成物を用いることで、カレンダーロールによってシート状に加工することが可能で、真空ラミネーター等を用いることで、2枚のガラス板あるいはポリカーボネート板を貼り合わせて透明性の高い複合パネルを容易に作製することができる。
2 フッ素系離型テープ
3 シリコーン接着層
Claims (5)
- (A)下記平均組成式(I)
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は、互いに独立して非置換または置換の一価炭化水素基を表すが、1分子中の少なくとも2個は脂肪族不飽和基であり、aは、1.95〜2.05の正数を表す。)
で表され、重合度100以上のオルガノポリシロキサン 100質量部、
(B)BET比表面積が200m2/gを超える煙霧質シリカ 60〜150質量部、
(C)1分子中に少なくとも2個のケイ素原子と結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン 0.1〜30質量部、
(D)ヒドロシリル化反応触媒 触媒量、および
(E)1分子中に少なくとも1個のケイ素原子と結合した水素原子を含有し、かつ芳香族炭化水素骨格を少なくとも1個有する有機ケイ素化合物 0.02〜5.0質量部
を含むことを特徴とするシリコーン接着剤組成物。 - 前記(B)成分が、BET比表面積210〜500m2/gの表面処理された煙霧質シリカである請求項1記載のシリコーン接着剤組成物。
- 未加硫の状態で、シート状、フィルム状、テープ状または丸棒状である請求項1または2記載のシリコーン接着剤組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載のシリコーン接着剤組成物と、被接着体とを接触させた後、押圧下で加熱硬化させる接着方法。
- 前記被接着体が、ガラスまたはポリカーボネートである請求項4記載の接着方法。
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