JP2022036653A - 湿気硬化型ホットメルト接着剤、接着体、及び被着体の回収方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・条件(i):粘着付与樹脂は25℃で液体状のロジンエステル樹脂を含む。
・条件(ii):粘着付与樹脂はロジンエステル樹脂を含む。ロジンエステル樹脂におけるエステルの構成成分であるアルコールは、1価アルコール、及び、エーテル結合を有する多価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
・条件(iii):粘着付与樹脂はロジンエステル樹脂を含む。湿気硬化後の硬化膜において、25℃の貯蔵弾性率E’が30~1000MPaであり、かつ80℃の貯蔵弾性率E’に対する25℃の貯蔵弾性率E’の貯蔵弾性率比が38以下である。貯蔵弾性率比は22以下であってよい。
一実施形態のホットメルト接着剤は、(A)ウレタンプレポリマーと、(B)粘着付与樹脂とを含有する。
ウレタンプレポリマーは、ポリオールに由来する構造単位及びポリイソシアネートに由来する構造単位を含むポリマー鎖を含む。ウレタンプレポリマーは、ポリマー鎖の末端基としてイソシアネート基を有している。ウレタンプレポリマーは、通常、ポリオールとポリイソシアネートを反応させることによって得ることができる。すなわち、ウレタンプレポリマーは、ポリオールとポリイソシアネートとの反応物ということができる。湿気硬化型ホットメルト接着剤は、このようなウレタンプレポリマーを含有することによって、湿気硬化後に優れた接着性を発現することができる。
ポリオールに由来する構造単位を与えるポリオールは、例えば、(a1)結晶性ポリオールに由来する構造単位を与える結晶性ポリオール及び(a2)非晶性ポリオールに由来する構造単位を与える非晶性ポリオールを含んでいてもよい。なお、各構造単位の含有量は、それぞれの構造単位を与える各ポリオールの仕込み量に対応する。すなわち、各構造単位の含有量の調整は、各構造単位を与える各ポリオールの仕込み量の調整によって行うことができる。
(a1)結晶性ポリオールは、構造由来の結晶性によってホットメルト接着剤に優れた凝集力を付与することができ、結晶状態において優れた接着性に寄与する。また、ホットメルト接着剤が湿気硬化する際に発生する炭酸ガスによるホットメルト接着剤内外の発泡抑制にも寄与する。結晶性ポリオールは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてよい。結晶性ポリオールは、融点が40℃以上、好ましくは50℃以上である結晶性ポリオールを少なくとも1種含んでいてもよい。このような結晶性ポリオールを含むことによって、養生時の発泡を抑制し、養生後の接着性に寄与する凝集力を付与することが可能となる。なお、本明細書において、結晶性ポリオールの融点とは、JISK7121-1987に準拠したDSC(示差走査熱量測定)において、結晶化熱又は融解熱のピーク頂点の温度を意味する。
(a2)非晶性ポリオールは、湿気硬化後の硬化膜に柔軟性を付与することができる。非晶性ポリオールは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてよい。
ポリイソシアネートに由来する構造単位を与えるポリイソシアネートとしては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート等が挙げられる。
粘着付与樹脂としては、例えば、石油樹脂、ピュアモノマー系石油樹脂、水添石油樹脂、ロジン樹脂、ロジンエステル樹脂、水添ロジン樹脂、水添ロジンエステル樹脂、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、クマロン・インデン樹脂、アルキルフェノール樹脂、キシレン樹脂等が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてよい。これらの中でも、粘着付与樹脂は、好ましくはロジンエステル樹脂又は水添ロジンエステル樹脂、より好ましくは水添ロジンエステル樹脂である。水添ロジンエステル樹脂は、ロジン骨格が完全に水添されたロジンエステル樹脂であっても、ロジン骨格が部分的に水添されたロジンエステル樹脂であってもよい。
・条件(ii):粘着付与樹脂はロジンエステル樹脂を含む。ロジンエステル樹脂におけるエステルの構成成分であるアルコールは、1価アルコール、及び、エーテル結合を有する多価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種である。
・条件(iii):粘着付与樹脂はロジンエステル樹脂を含む。湿気硬化後の硬化膜において、25℃の貯蔵弾性率E’が30~1000MPaであり、かつ80℃の貯蔵弾性率E’に対する25℃の貯蔵弾性率E’の貯蔵弾性率比が38以下である。貯蔵弾性率比は22以下であってよい。
ガラス転移点(℃)=軟化点(℃)-{50±5(℃)}
ホットメルト接着剤は、硬化触媒をさらに含有していてもよい。硬化触媒は、ウレタンプレポリマーの湿気硬化反応を促進する化合物であれば特に制限されないが、アミン系触媒であってよい。アミン系触媒としては、例えば、3級アミノ基を有する3級アミン化合物等が挙げられる。3級アミン化合物は、例えば、モルホリン環を有するモルホリン化合物であってよい。モルホリン化合物としては、例えば、N-エチルモルホリン、2,2’-ジモルホリノジエチルエーテル、ビス(2,6-ジメチルモルホリノエチル)エーテル、ビス(3,5-ジメチルモルホリノエチル)エーテル、ビス(3,6-ジメチルモルホリノエチル)エーテル、4-(3,5-ジメチルモルホリノ)-4’-(3,6-ジメチルモルホリノ)ジエチルエーテル等が挙げられる。
ホットメルト接着剤は、シランカップリング剤をさらに含有していてもよい。シランカップリング剤としては、例えば、トリメトキシフェニルシラン、ジメチルジメトキシフェニルシラン、トリエトキシフェニルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)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、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N-(1,3-ジメチルブチリデン)-3-(トリエトキシシリル)-1-プロパンアミン、N,N’-ビス(3-(トリメトキシシリル)プロピル)エチレンジアミン、ポリオキシエチレンプロピルトリアルコキシシラン、ポリエトキシジメチルシロキサン等が挙げられる。シランカップリング剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてよい。
一実施形態の接着体は、一対の被着体と、一対の被着体を互いに接着する接着剤層とを備える。接着剤層は、上記のホットメルト接着剤の硬化物を含む。本実施形態の接着体としては、例えば、半導体装置、電子機器等が挙げられる。本実施形態の接着体は、加温によって容易に解体することが可能な性質(易解体性)を有している。
一実施形態の被着体の回収方法は、上記の接着体を、加温を含む方法によって解体し、一対の被着体の少なくとも一方を回収する工程を備える。本実施形態の被着体の回収方法は、上記のホットメルト接着剤を用いることから、加温によって接着体を容易に解体することができ、さらに接着体を解体した後に、接着剤自体を被着体から容易に除去することができる。そのため、本実施形態の被着体の回収方法によって回収された被着体は、その後、再利用することが可能となる。
[ホットメルト接着剤の作製]
予め脱水処理した、(a)ポリオール((a1)結晶性ポリオール及び(a2)非晶性ポリオール)、(b)ポリイソシアネート、(B)粘着付与樹脂、並びに(E)酸化防止剤を、表1及び表2に示す配合量(単位:質量部)で反応容器に加えて混合物を得た。この混合物を窒素フロー下、110℃で30分反応させることによって、ポリオールに由来する構造単位及びポリイソシアネートに由来する構造単位を含む(A)ウレタンプレポリマーを合成し、(A)成分を含む混合物を得た。表1及び表2に示すとおり、(NCO)当量/(OH)当量が1より大きいことから、得られたウレタンプレポリマーは、ポリマー鎖の末端基としてイソシアネート基を有していることが推測される。次いで、(A)成分を含む混合物に(C)硬化触媒及び(D)シランカップリング剤を、表1及び表2に示す配合量で加え、真空下、110℃で45分さらに反応させ、実施例1~5及び比較例1~5のホットメルト接着剤を得た。
(a)ポリオール
(a1)結晶性ポリオール
(a1)-1:ジカルボン酸(アジピン酸)とジオール(1,6-ヘキサンジオール)とを主成分とする、結晶性ポリエステルポリオール(水酸基数:2、数平均分子量:5500、融点:56℃、水酸基価:20.5mgKOH/g)
(a1)-2:ジカルボン酸(アジピン酸)とジオール(エチレングリコール及び1,4-ブタンジオール)とを主成分とする、結晶性ポリエステルポリオール(水酸基数:2、数平均分子量:2000、融点:20℃、水酸基価:56mgKOH/g)
(a2)非晶性ポリオール
(a2)-1:ジカルボン酸(アジピン酸及びイソフタル酸)とジオール(エチレングリコール及びネオペンチルグリコール)とを主成分とする、非晶性ポリエステルポリオール(水酸基数:2、数平均分子量:2000、水酸基価:56mgKOH/g)
(a2)-2:ジカルボン酸(アゼライン酸及びイソフタル酸)とジオール(エチレングリコール及びネオペンチルグリコール)とを主成分とする、非晶性ポリエステルポリオール(水酸基数:2、数平均分子量:8000、水酸基価:14mgKOH/g)
(a2)-3:ポリプロピレングリコール(非晶性ポリエーテルポリオール)(旭硝子株式会社製、商品名:エクセノール2020、水酸基数:2、数平均分子量:2000、水酸基価:56mgKOH/g)
(b)ポリイソシアネート
(b)-1:ジフェニルメタンジイソシアネート(東ソー株式会社製、商品名:ミリオネートMT、イソシアネート基数:2)
(B)-1:完全水添ロジンエステル樹脂(広西梧州日成林産化工社製、商品名:M-HDR、酸価:6mgKOH/g、形状:液体状(25℃)、ロジンエステル樹脂のエステルの構成成分であるアルコール:メタノール)
(B)-2:水添ジシクロペンタジエン系石油樹脂(JXTGエネルギー株式会社製、商品名:T-REZ HA085、軟化点:85℃)
(B)-3:安定化ロジンエステル樹脂(ハリマ化成株式会社製、商品名:ハリタックSE10、酸価:6mgKOH/g、軟化点:83℃、ロジンエステル樹脂のエステルの構成成分であるアルコール:グリセロール)
(B)-4:芳香族変性テルペン樹脂(ヤスハラケミカル株式会社製、商品名:YSレジンTO85、軟化点:85℃)
(B)-5:テルペンフェノール樹脂(ヤスハラケミカル株式会社製、商品名:YSポリスターT80、軟化点:80℃)
(C)-1:2,2’-ジモルホリノジエチルエーテル(サンアプロ株式会社製、商品名:UCAT660M)
(D)-1:3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(ダウ・ケミカル社製、商品名:DOWSIL Z-6062 Silane)
(E)-1:3-(4’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-tert-ブチルフェニル)プロピオン酸-n-オクタデシル(Songwon Industrial社製、商品名:SONGNOX1076)
(E)-2:2,2-ビス{[3-(ドデシルチオ)-1-オキソプロポキシ]メチル}プロパン-1,3-ジイル=ビス[3-(ドデシルチオ)プロピオナート](株式会社ADEKA製、商品名:アデカスタブAO-412S)
実施例1~5及び比較例1~5のホットメルト接着剤について、以下の評価を行った。結果を表1及び表2に示す。
BH-HH型回転粘度計(東機産業株式会社製)で、4号ローターを使用して、ローター回転数50rpm(1/s)、120℃におけるホットメルト接着剤(試料量15g)の溶融粘度を測定した。
100℃に加温溶融したホットメルト接着剤を、離型処理済PETフィルム上に滴下し、滴下したホットメルト接着剤上にもう一枚の離型処理済PETフィルムを重ねた。その後、直ちにプレス板部が100℃に調整されたプレス機で30秒間プレスした。プレスに際して、ホットメルト接着剤の接着剤膜の厚さは、厚さ300μmのPETフィルムをスペーサーとして離型処理済PETフィルム間の端部に挿入することによって制御した。プレス後、離型処理済PETフィルムとともに300μm厚の接着剤膜を、25℃、50%R.H.(相対湿度)の恒温槽で72時間静置することによって湿気硬化後の硬化膜を得た。耐発泡性については、硬化膜を目視にて観察し発泡の有無を確認することによって行った。なお、硬化膜の観察においては、硬化膜の900cm2以上を観察対象とした。硬化膜に発泡がなかった場合を耐発泡性に優れるとして「A」、硬化膜に発泡があった場合を「B」と評価した。結果を表1及び表2に示す。
100℃に加温溶融したホットメルト接着剤を、離型処理済PETフィルム上に滴下し、滴下したホットメルト接着剤上にもう一枚の離型処理済PETフィルムを重ねた。その後、直ちにプレス板部が100℃に調整されたプレス機で30秒間プレスした。プレスに際して、ホットメルト接着剤の接着剤膜の厚さは、厚さ300μmのPETフィルムをスペーサーとして離型処理済PETフィルム間の端部に挿入することによって制御した。プレス後、離型処理済PETフィルムとともに300μm厚の接着剤膜を、25℃、50%R.H.(相対湿度)の恒温槽で72時間静置することによって湿気硬化後の硬化膜を得た。得られた硬化膜を4mm幅に切り出し、これを測定サンプルとした。測定サンプルをチャック間距離20mmで取り付け、Rheogel-E4000(株式会社ユービーエム)を用いて、引張モードで動的粘弾性測定を実施した。測定条件は、20℃から100℃までの昇温測定(昇温速度3℃/min)で、周波数10Hz、ひずみ0.05%とした。
短辺25mm、長辺70mmの長方形型の脱脂済み被着体(板厚2mm)を二枚用意した。被着体の組み合わせとして、ポリカーボネート板(PC板)とポリカーボネート板(PC板)との同種材被着体の組み合わせ、ポリアミド板(PA板)とポリメチルメタクリレート板(PMMA板)との異種材被着体の組み合わせを用意した。PC板及びPMMA板の脱脂には2-プロパノールを用い、PA板の脱脂にはn-ヘキサンを用いた。
80℃の測定雰囲気温度で引張りせん断接着強さを測定した後の試験片を、25℃で30分間静置した。その後、25℃雰囲気中で、被着体に残存した接着剤層の端部を指で摘まんで接着剤層を引っ張った。このとき、残存した接着剤層が一度も破れることなく、きれいに剥がすことができた場合を接着剤除去性に優れるとして「A」、残存した接着剤層が破れてしまった場合を「B」と評価した。結果を表1及び表2に示す。
Claims (11)
- ウレタンプレポリマーと、粘着付与樹脂とを含有し、
前記粘着付与樹脂が25℃で液体状のロジンエステル樹脂を含む、
湿気硬化型ホットメルト接着剤。 - ウレタンプレポリマーと、粘着付与樹脂とを含有し、
前記粘着付与樹脂がロジンエステル樹脂を含み、
前記ロジンエステル樹脂におけるエステルの構成成分であるアルコールが、1価アルコール、及び、エーテル結合を有する多価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種である、
湿気硬化型ホットメルト接着剤。 - ウレタンプレポリマーと、粘着付与樹脂とを含有し、
前記粘着付与樹脂がロジンエステル樹脂を含み、
湿気硬化後の硬化膜において、25℃の貯蔵弾性率E’が30~1000MPaであり、かつ80℃の貯蔵弾性率E’に対する25℃の貯蔵弾性率E’の貯蔵弾性率比が38以下である、
湿気硬化型ホットメルト接着剤。 - 前記貯蔵弾性率比が22以下である、
請求項3に記載の湿気硬化型ホットメルト接着剤。 - 前記ウレタンプレポリマーが、ジフェニルメタンジイソシアネートに由来する構造単位を含む、
請求項1~4のいずれか一項に記載の湿気硬化型ホットメルト接着剤。 - 前記ウレタンプレポリマーが、非晶性ポリエステルポリオールに由来する構造単位及び非晶性ポリエーテルポリオールに由来する構造単位の少なくとも一方を含む、
請求項1~5のいずれか一項に記載の湿気硬化型ホットメルト接着剤。 - シランカップリング剤をさらに含有する、
請求項1~6のいずれか一項に記載の湿気硬化型ホットメルト接着剤。 - 前記粘着付与樹脂の含有量が、湿気硬化型ホットメルト接着剤の全量を基準として、2~35質量%である、
請求項1~7のいずれか一項に記載の湿気硬化型ホットメルト接着剤。 - 前記ロジンエステル樹脂が、水添ロジンエステル樹脂である、
請求項1~8のいずれか一項に記載の湿気硬化型ホットメルト接着剤。 - 一対の被着体と、
前記一対の被着体を互いに接着する接着剤層と、
を備え、
前記接着剤層が、請求項1~9のいずれか一項に記載の湿気硬化型ホットメルト接着剤の硬化物を含む、
接着体。 - 請求項10に記載の接着体を、加温を含む方法によって解体し、前記一対の被着体の少なくとも一方を回収する工程を備える、
被着体の回収方法。
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