JP4410452B2 - 室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特には、低分子シロキサンが発生すると不具合が生じる、クリーンルーム、特に半導体クリーンルームに用いられる材料として使用される、脱ケトン型の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
クリーンルーム建築・設備工事で使用する目地シール、ダクト・配管気密シール、フィルター周辺部のシールや半導体製造装置等の半導体施設に設置する装置のシール、装置に供給される電気・ガス等のユーティリティ配管のシールや電気・電子部品、クリーンルームの目地シールやフィルター周辺部のシール、電気・電子部品の接着・シール等には、耐候性、耐熱性、電気特性及び作業性の面から、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物が多用されている。しかしながら、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物（シリコーンゴム）からは、組成物を形成する主ポリマーであるオルガノポリシロキサン中に含まれている揮発性の低分子シロキサンや、硬化剤、添加剤として含まれている低沸点のシラン化合物等の未反応物や硬化したポリマーのクラッキングにより生成する低分子シロキサンが、硬化後経時で発生するため、上記使用に関して種々の問題があった。具体的には、クリーンルーム内の機器に悪影響を与えたり、電気・電子部品に使用した場合は、接点部のように蓄熱される場所において、低分子シロキサン又は低沸点シラン化合物が揮発し、これらが接点で発生するスパークによって燃焼して二酸化珪素になり、接点に付着するため、接点部分が絶縁状態となり、モーター回路、リレー回路等が正常な機能を果たさなくなるという接点障害を起こすことがあった。
【０００３】
従来、１０-2ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．３重量％以下の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物（特開昭６１−２０９２６６号公報）や、１０-3ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．７重量％以下の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物（特許第２５６５３３３号公報）が提案されているが、クリーンルームの目地シールなど上述した用途に対しては、なお不十分であった。
【０００４】
この対策については種々講じられており、近年では、主ポリマーに関しては、ストリップ法、溶剤洗浄法などの技術の向上などにより、低分子オルガノポリシロキサンの含有量が極力低減されたものが生産されるようになり、上述した用途に必要な、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．１重量％以下という、極めて厳しい管理が達成できるようになった。
【０００５】
また、硬化剤に関しては、高沸点のα−シリルエステル化合物を用いることで、接点障害を起こすことのない組成物が提案された（特開平７−３３１０７６号公報）。更に、添加剤としては、本発明者らにより、金属と配位できることが可能な有機化合物を添加する方法が提案された（特開平３−５６５６４号公報）。
【０００６】
しかしながら、クリーンルーム、特には、半導体クリーンルームに使用されるシーリング材の選定方法である、「基板表面吸着−加熱脱着法」（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ．Ｎｏ３４）においては、このような主ポリマーや硬化剤、添加剤について対策を施したシリコーン系シーリング材でも、十分な性能は得られず、問題となる低分子シロキサンが検出されていた。なお、この試験は、シーリング材を硬化させた後、シリコンウエハーに低分子シロキサン及び有機化合物が付着するかどうかを確認するためのものであり、近年、ＫｒＦエキシマレーザー等が使用されるクリーンルームにおいては、材料選定において非常に重要な試験となっている。
【０００７】
即ち、硬化後経時により低分子シロキサン及び有機物質が発生するかどうかは、
▲１▼硬化物の揮発成分の分析（パージ＆トラップ分析）方法
▲２▼半導体クリーンルームに使用されるシーリング材の選定方法である、「基板表面吸着−加熱脱着法」（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ、Ｎｏ３４）の２つの方法により確認を行ったところ、▲１▼の分析方法により、硬化前は含有していない低分子シロキサンが、硬化後、経時もしくは加熱により、量的には少ないが生成することが判明した。また、▲２▼の分析方法により、既存のシリコーン系シーリング材では、低分子シロキサン及び有機物質が検出されない材料はなかったことを確認したものである。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、硬化後、経時により硬化物から低分子シロキサンが実質的に生成せず、クリーンルームに用いられる材料として好適な室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、低分子オルガノポリシロキサン含有量を顕著に低減したジオルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、アルケノキシシラン類を架橋剤として用いた脱ケトン型の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物が、上記分析方法において、硬化後も経時により、低分子シロキサン及び有機物質が実質的に生成せず、このためクルーンルーム、特に半導体クリーンルーム用のシーリング材として非常に好適であることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
【００１０】
従って、本発明は、
（Ａ）２０℃において１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．１重量％以下である、分子鎖末端が水酸基、アルコキシ基又はアルケノキシ基で封鎖されたジオルガノポリシロキサン：１００重量部
（Ｂ）下記一般式（３）
【化３】
（式中、Ｒ1 は水素原子又は置換もしくは非置換の一価炭化水素基、Ｒ 2 は置換もしくは非置換の一価炭化水素基、Ｒ 6 は炭素数１〜１０の一価炭化水素基、ｘは３又は４である。）
で示されるシラン化合物又はその部分加水分解物：０．５〜３０重量部
（Ｃ）下記一般式（４）
【化１３】
（式中、Ｒ 3 ，Ｒ 4 はそれぞれ水素原子又は一価炭化水素基、Ｑは炭素数１〜６のアルキレン基又はオキシアルキレン基、Ｒ 8 は水素原子、炭素数１〜１０の一価炭化水素基又は−ＯＳｉＲ 8 a （ＯＲ 9 ） 3-a 、ａは０，１又は２、Ｒ 9 は水素原子又は炭素数１〜８の一価炭化水素基、ｙは０〜５の整数、ｚは０，１又は２である。）
で示される一価の基を有する有機珪素化合物又はその部分加水分解物：０．０１〜１０重量部
を含有し、基板表面吸着−加熱脱着法（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ，Ｎｏ３４）による測定で、硬化物より生成する低分子シロキサン及び有機物質の量が、１．０［ｎｇＣ16(ｎ−Ｃ16Ｈ34）相当値／ｃｍ2計算］以下であることを特徴とするクリーンルーム用シーリング材用の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供する。
【００１２】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物において、（Ａ）成分としてのジオルガノポリシロキサンは、この組成物の主ポリマーとして使用されるものである。ジオルガノポリシロキサンとしては、分子鎖末端が水酸基、炭素数１〜６のアルコキシ基又は炭素数２〜６のアルケノキシ基で封鎖されたものであれば、いずれのものでもよいが、平均組成式：Ｒ5ＳｉＯ(4-c)/2（ここで、Ｒ5は置換もしくは非置換の一価炭化水素基、ｃは１．９０〜２．０５である。）で示され、分子鎖末端が水酸基、アルコキシ基又はアルケノキシ基で封鎖されたものが好ましい。Ｒ5としては炭素数１〜１０、特に１〜８のものが好ましく、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基等のアラルキル基、あるいはこれらの水素原子の一部又は全部をハロゲン原子などで置換したクロロメチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等が挙げられる。このようなジオルガノポリシロキサンとしては下記式
【化５】
で示されるものが好ましく、具体的には、
【化６】
（式中、ｍ，ｎは正の整数であり、２５℃における粘度が２５〜１，０００，０００ｃＳｔとなる数である。Ｍｅはメチル基、Ｐｈはフェニル基、Ｖｉはビニル基を示す。）
などを例示することができる。
【００１３】
なお、組成物の硬化物を良好なゴム弾性体を示し、機械的強度の優れたものとするためには、この（Ａ）成分は２５℃における粘度が１００ｃＳｔ以上であることが好ましく、より好ましくは２００〜３００，０００ｃＳｔ、更に好ましくは３００〜１００，０００ｃＳｔである。
【００１４】
本発明においては、上記ジオルガノポリシロキサンとして、２０℃において１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサン（典型的には、重合度２０以下の直鎖状オルガノポリシロキサン、重合度３〜２０の環状オルガノポリシロキサン）の全含有量が０．１重量％以下、特に０．０５重量％以下の低分子オルガノポリシロキサン低含有量のものを使用する。なお、低分子オルガノポリシロキサン量を減らすには、ストリップ法や溶剤洗浄法等を用いればよい。
【００１５】
次に、（Ｂ）成分は、下記一般式（１）
【化７】
で示される基を有するシラン化合物又はその部分加水分解物である。
【００１６】
ここで、Ｒ1 は水素原子又は置換もしくは非置換の一価炭化水素基、Ｒ 2 は置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、一価炭化水素基としては、炭素数１〜１０、特に１〜８のものが好ましく、上記Ｒ5と同様のものを例示することができる。
【００１７】
この（Ｂ）成分のシラン化合物又はその部分加水分解物は、本発明の１つの目的である「基板表面吸着−加熱脱着法」（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ，Ｎｏ．３４）による分析方法において、低分子オルガノポリシロキサン及び有機物質が検出されないものとするのに必要な成分である。
【００１８】
（Ｂ）成分のシラン化合物又はその部分加水分解物としては、下記一般式（３）
【化８】
（Ｒ1、Ｒ2は上記の通り、Ｒ6はＲ5と同様の炭素数１〜１０、特に１〜８の一価炭化水素基、ｘは３又は４）
で示されるシラン化合物又はその部分加水分解物が好ましく、例えばテトライソプロペノキシシラン、メチルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、フェニルトリイソプロペノキシシラン、ジメチルジイソプロペノキシシラン又はその部分加水分解物が挙げられる。
【００１９】
上記（Ｂ）成分の量は、（Ａ）成分１００重量部あたり、０．５〜３０重量部であり、好ましくは１〜１５重量部である。（Ａ）成分１００重量部に対し０．５重量部未満では、硬化物が十分な機械的強度を示さないものとなり、３０重量部を超えて配合すると、硬化後のゴム強度が低下して目的のゴム弾性体が得難くなり、経済的にも不利になる。
【００２０】
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、更に（Ｃ）成分として、下記一般式（２）
【化９】
（式中、Ｒ3，Ｒ4はそれぞれ水素原子又は一価炭化水素基）
で示される一価の基を有する有機珪素化合物又はその部分加水分解物を含有することが好ましい。
【００２１】
この場合、Ｒ3、Ｒ4の一価炭化水素基としては、炭素数１〜１０、特に１〜８のものが好ましく、Ｒ5と同様のものが例示される。また一般式（２）の基は、どのような基を介して珪素原子に結合してもよいが、一般にはアルキレン基又はオキシアルキレン基を介して珪素原子に結合されるのがよい。
【００２２】
（Ｃ）成分の有機珪素化合物としては、例えば下記一般式（４）で示されるものが挙げられる。
【化１０】
（Ｒ3、Ｒ4は上記の通り、Ｑは炭素数１〜６のアルキレン基又はオキシアルキレン基、Ｒ8は水素原子、炭素数１〜１０、特に炭素数１〜８の一価炭化水素基又は−ＯＳｉＲ8 a（ＯＲ9）3-a（ａは０、１又は２）、Ｒ9は水素原子又は炭素数１〜１０、特に１〜８の一価炭化水素基、ｙは０〜５の整数、ｚは０，１又は２である。）
具体的には、下記式で示されるものが挙げられる。なお、下記式において、Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基、Ｐｒはプロピル基、Ｐｈはフェニル基を示す。
【００２３】
【化１１】
これらの中では、合成が容易であることから、下記一般式で示される有機珪素化合物が好ましい。
【化１２】
【００２４】
（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００重量部に対し、０．０１〜１０重量部が好ましく、特に０．１〜５重量部の範囲が好ましい。（Ｃ）成分が多すぎると反応生成物が変色し、経済的にも不利になるおそれがある。
【００２５】
本発明の組成物には、シリコーンゴム弾性体の機械的性質を向上させるためにフュームドシリカ、特に表面を有機珪素化合物で疎水化処理したシリカを添加することが好ましい。フュームドシリカの配合量は（Ａ）成分１００重量部に対して１〜１００重量部であり、特に３〜５０重量部であることが好ましい。
【００２６】
また、上記以外の充填剤を配合してもよく、充填剤は、例えば、沈降シリカ、けいそう土、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物、あるいはこれらの表面をシラン処理したもの、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛などの金属炭酸塩、アスベスト、ガラスウール、カーボンブラック、微粉マイカ、溶融粉末、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの合成樹脂粉末が挙げられる。更には、その物性を調節する目的においてチクソトロピー付与剤、耐熱性向上剤、着色剤、接着性付与剤などを添加することも任意である。これらの中でも接着性付与剤を添加することが好ましく、接着性付与剤としては、アミノ基含有シランカップリング剤等のシランカップリング剤が例示される。接着性付与剤は（Ａ）成分１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましく、特に０．５〜５重量部であることが好ましい。
【００２７】
また、従来からこの種の組成物に使用されている縮合反応触媒として、有機錫化合物、例えば、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオレート、ジフェニル錫ジアセテート、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジメトキサイド、ジブチルビス（トリエトキシシロキシ）錫、ジブチル錫ベンジルマレート等、有機チタン化合物、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、チタンビスアセチルアセトナート等を有効量、好ましくは（Ａ)成分１００重量部に対して０．０１〜１０重量部、特に０．０５〜５重量部添加することも任意である。
【００２８】
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、上記した（Ａ）〜（Ｃ）成分をニーダーミキサーやプラネタリーミキサー等で混合すればよく、混合は一度に混合しても数回に分けて混合してもよく、また（Ａ）〜（Ｃ）成分を密閉・減圧下で混合してもよい。この場合の混合温度は、室温〜１００℃の範囲がよい。
【００２９】
このようにして得られた本発明の組成物は、湿気により硬化してシリコーンゴムとなる。このゴム弾性体はシリコーンゴムの特徴である優れた耐熱性、耐候性、低温特性を有するため幅広い範囲で実用化可能である。更に、このゴム弾性体は、硬化後経時により低分子シロキサン及び有機物質が実質的に生成しないものであり、「基板表面吸着−加熱脱着法」（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ，Ｎｏ３４）による測定で、硬化物より生成する低分子シロキサン及び有機物質の量が、１．０［ｎｇＣ16（ｎ−ＣI6Ｈ34）相当値／ｃｍ2計算］以下である。
【００３０】
従って、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、クリーンルーム用シーリング材に適しており、特に半導体クリーンルーム用シーリング材として最適である。また、クリーンルーム建設工事で使用するシール（目地シール、パネルシール等）、クリーンルーム設備工事で使用するシール（ダクトの気密シール、配管類の気密シール等）、クリーンルーム建設・設備工事で使用する部材のシール（部材として持ち込まれる外部で製作したパネル・フィルター等のシール）としても適している。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、例中の部は重量部を、また粘度は２５℃での測定値を示す。
【００３２】
[実施例１]
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．０５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（１）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してべースコンパウンドを製造した。次いで、該ベースコンパウンド１００部に、フェニルトリイソプロペノキシシラン６部、γ−テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン０．５部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン１部を配合して、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３３】
［実施例２］
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．０５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（１）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してベースコンパウンドを製造した。次いで、該ベースコンパウンド１００部に、ビニルトリイソプロペノキシシラン６部、γ−テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン０．５部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン１部を配合して、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３４】
［比較例１］
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．０５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（１）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してベースコンパウンドを製造した。次いで、該ベースコンパウンド１００部に、ビニルトリブタノオキシムシラン６部、ジブチル錫ジオクテート０．１部、γ−アミノプロピルトリエトキシラン１部を配合し、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３５】
［比較例２］
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．０５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（１）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してべースコンパウンドを製造した。次いで、該べースコンパウンド１００部に、ビニルトリメトキシシラン６部、テトラブトキシチタネート１部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン１部を配合して、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３６】
［比較例３］
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-3ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（２）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してべースコンパウンドを製造した。次いで、該ベースコンパウンド１００部に、フェニルトリイソプロペノキシシラン６部、γ−テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン０．５部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン１部を配合して、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３７】
上記実施例及び比較例における各室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を２ｍｍ厚のシートに成形し、２３±２℃、５０±５％ＲＨの雰囲気で７日間硬化させた後、物性測定（硬さ・切断時伸び・引張り強さ：ＪＩＳ Ｋ ６２４９に準ずる）と、基板表面吸着−加熱脱着法（シリコンウエハーに対する吸着試験：ＪＡＣＡ，Ｎｏ３４に準ずる）による、低分子シロキサン及び有機物質の測定を行った。結果を表１に示す。なお、表中の組成の数値は重量部を示す。
【００３８】
【表１】
＊「基板表面吸着−加熱脱着法」（ＪＡＣＡ，Ｎｏ３４）
単位：１．０［ｎｇＣ16（ｎ−ＣI6Ｈ34）相当値／ｃｍ2計算］
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、極めて低分子シロキサン及び有機化合物を生成にくいことが実証された。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、低分子シロキサン及び有機化合物を生成しにくい室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を得ることができ、クリーンルームのシーリング材として最適である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、特には、低分子シロキサンが発生すると不具合が生じる、クリーンルーム、特に半導体クリーンルームに用いられる材料として使用される、脱ケトン型の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
クリーンルーム建築・設備工事で使用する目地シール、ダクト・配管気密シール、フィルター周辺部のシールや半導体製造装置等の半導体施設に設置する装置のシール、装置に供給される電気・ガス等のユーティリティ配管のシールや電気・電子部品、クリーンルームの目地シールやフィルター周辺部のシール、電気・電子部品の接着・シール等には、耐候性、耐熱性、電気特性及び作業性の面から、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物が多用されている。しかしながら、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物の硬化物（シリコーンゴム）からは、組成物を形成する主ポリマーであるオルガノポリシロキサン中に含まれている揮発性の低分子シロキサンや、硬化剤、添加剤として含まれている低沸点のシラン化合物等の未反応物や硬化したポリマーのクラッキングにより生成する低分子シロキサンが、硬化後経時で発生するため、上記使用に関して種々の問題があった。具体的には、クリーンルーム内の機器に悪影響を与えたり、電気・電子部品に使用した場合は、接点部のように蓄熱される場所において、低分子シロキサン又は低沸点シラン化合物が揮発し、これらが接点で発生するスパークによって燃焼して二酸化珪素になり、接点に付着するため、接点部分が絶縁状態となり、モーター回路、リレー回路等が正常な機能を果たさなくなるという接点障害を起こすことがあった。
【０００３】
従来、１０-2ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．３重量％以下の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物（特開昭６１−２０９２６６号公報）や、１０-3ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．７重量％以下の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物（特許第２５６５３３３号公報）が提案されているが、クリーンルームの目地シールなど上述した用途に対しては、なお不十分であった。
【０００４】
この対策については種々講じられており、近年では、主ポリマーに関しては、ストリップ法、溶剤洗浄法などの技術の向上などにより、低分子オルガノポリシロキサンの含有量が極力低減されたものが生産されるようになり、上述した用途に必要な、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．１重量％以下という、極めて厳しい管理が達成できるようになった。
【０００５】
また、硬化剤に関しては、高沸点のα−シリルエステル化合物を用いることで、接点障害を起こすことのない組成物が提案された（特開平７−３３１０７６号公報）。更に、添加剤としては、本発明者らにより、金属と配位できることが可能な有機化合物を添加する方法が提案された（特開平３−５６５６４号公報）。
【０００６】
しかしながら、クリーンルーム、特には、半導体クリーンルームに使用されるシーリング材の選定方法である、「基板表面吸着−加熱脱着法」（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ．Ｎｏ３４）においては、このような主ポリマーや硬化剤、添加剤について対策を施したシリコーン系シーリング材でも、十分な性能は得られず、問題となる低分子シロキサンが検出されていた。なお、この試験は、シーリング材を硬化させた後、シリコンウエハーに低分子シロキサン及び有機化合物が付着するかどうかを確認するためのものであり、近年、ＫｒＦエキシマレーザー等が使用されるクリーンルームにおいては、材料選定において非常に重要な試験となっている。
【０００７】
即ち、硬化後経時により低分子シロキサン及び有機物質が発生するかどうかは、
▲１▼硬化物の揮発成分の分析（パージ＆トラップ分析）方法
▲２▼半導体クリーンルームに使用されるシーリング材の選定方法である、「基板表面吸着−加熱脱着法」（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ、Ｎｏ３４）の２つの方法により確認を行ったところ、▲１▼の分析方法により、硬化前は含有していない低分子シロキサンが、硬化後、経時もしくは加熱により、量的には少ないが生成することが判明した。また、▲２▼の分析方法により、既存のシリコーン系シーリング材では、低分子シロキサン及び有機物質が検出されない材料はなかったことを確認したものである。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、硬化後、経時により硬化物から低分子シロキサンが実質的に生成せず、クリーンルームに用いられる材料として好適な室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、低分子オルガノポリシロキサン含有量を顕著に低減したジオルガノポリシロキサンをベースポリマーとし、アルケノキシシラン類を架橋剤として用いた脱ケトン型の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物が、上記分析方法において、硬化後も経時により、低分子シロキサン及び有機物質が実質的に生成せず、このためクルーンルーム、特に半導体クリーンルーム用のシーリング材として非常に好適であることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
【００１０】
従って、本発明は、
（Ａ）２０℃において１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．１重量％以下である、分子鎖末端が水酸基、アルコキシ基又はアルケノキシ基で封鎖されたジオルガノポリシロキサン：１００重量部
（Ｂ）下記一般式（３）
【化３】
で示されるシラン化合物又はその部分加水分解物：０．５〜３０重量部
（Ｃ）下記一般式（４）
【化１３】
で示される一価の基を有する有機珪素化合物又はその部分加水分解物：０．０１〜１０重量部
を含有し、基板表面吸着−加熱脱着法（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ，Ｎｏ３４）による測定で、硬化物より生成する低分子シロキサン及び有機物質の量が、１．０［ｎｇＣ16(ｎ−Ｃ16Ｈ34）相当値／ｃｍ2計算］以下であることを特徴とするクリーンルーム用シーリング材用の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を提供する。
【００１２】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物において、（Ａ）成分としてのジオルガノポリシロキサンは、この組成物の主ポリマーとして使用されるものである。ジオルガノポリシロキサンとしては、分子鎖末端が水酸基、炭素数１〜６のアルコキシ基又は炭素数２〜６のアルケノキシ基で封鎖されたものであれば、いずれのものでもよいが、平均組成式：Ｒ5ＳｉＯ(4-c)/2（ここで、Ｒ5は置換もしくは非置換の一価炭化水素基、ｃは１．９０〜２．０５である。）で示され、分子鎖末端が水酸基、アルコキシ基又はアルケノキシ基で封鎖されたものが好ましい。Ｒ5としては炭素数１〜１０、特に１〜８のものが好ましく、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、２−フェニルエチル基等のアラルキル基、あるいはこれらの水素原子の一部又は全部をハロゲン原子などで置換したクロロメチル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基等が挙げられる。このようなジオルガノポリシロキサンとしては下記式
【化５】
【化６】
などを例示することができる。
【００１３】
なお、組成物の硬化物を良好なゴム弾性体を示し、機械的強度の優れたものとするためには、この（Ａ）成分は２５℃における粘度が１００ｃＳｔ以上であることが好ましく、より好ましくは２００〜３００，０００ｃＳｔ、更に好ましくは３００〜１００，０００ｃＳｔである。
【００１４】
本発明においては、上記ジオルガノポリシロキサンとして、２０℃において１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサン（典型的には、重合度２０以下の直鎖状オルガノポリシロキサン、重合度３〜２０の環状オルガノポリシロキサン）の全含有量が０．１重量％以下、特に０．０５重量％以下の低分子オルガノポリシロキサン低含有量のものを使用する。なお、低分子オルガノポリシロキサン量を減らすには、ストリップ法や溶剤洗浄法等を用いればよい。
【００１５】
次に、（Ｂ）成分は、下記一般式（１）
【化７】
【００１６】
ここで、Ｒ1 は水素原子又は置換もしくは非置換の一価炭化水素基、Ｒ 2 は置換もしくは非置換の一価炭化水素基であり、一価炭化水素基としては、炭素数１〜１０、特に１〜８のものが好ましく、上記Ｒ5と同様のものを例示することができる。
【００１７】
この（Ｂ）成分のシラン化合物又はその部分加水分解物は、本発明の１つの目的である「基板表面吸着−加熱脱着法」（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ，Ｎｏ．３４）による分析方法において、低分子オルガノポリシロキサン及び有機物質が検出されないものとするのに必要な成分である。
【００１８】
（Ｂ）成分のシラン化合物又はその部分加水分解物としては、下記一般式（３）
【化８】
で示されるシラン化合物又はその部分加水分解物が好ましく、例えばテトライソプロペノキシシラン、メチルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、フェニルトリイソプロペノキシシラン、ジメチルジイソプロペノキシシラン又はその部分加水分解物が挙げられる。
【００１９】
上記（Ｂ）成分の量は、（Ａ）成分１００重量部あたり、０．５〜３０重量部であり、好ましくは１〜１５重量部である。（Ａ）成分１００重量部に対し０．５重量部未満では、硬化物が十分な機械的強度を示さないものとなり、３０重量部を超えて配合すると、硬化後のゴム強度が低下して目的のゴム弾性体が得難くなり、経済的にも不利になる。
【００２０】
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、更に（Ｃ）成分として、下記一般式（２）
【化９】
で示される一価の基を有する有機珪素化合物又はその部分加水分解物を含有することが好ましい。
【００２１】
この場合、Ｒ3、Ｒ4の一価炭化水素基としては、炭素数１〜１０、特に１〜８のものが好ましく、Ｒ5と同様のものが例示される。また一般式（２）の基は、どのような基を介して珪素原子に結合してもよいが、一般にはアルキレン基又はオキシアルキレン基を介して珪素原子に結合されるのがよい。
【００２２】
（Ｃ）成分の有機珪素化合物としては、例えば下記一般式（４）で示されるものが挙げられる。
【化１０】
具体的には、下記式で示されるものが挙げられる。なお、下記式において、Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基、Ｐｒはプロピル基、Ｐｈはフェニル基を示す。
【００２３】
【化１１】
【化１２】
（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００重量部に対し、０．０１〜１０重量部が好ましく、特に０．１〜５重量部の範囲が好ましい。（Ｃ）成分が多すぎると反応生成物が変色し、経済的にも不利になるおそれがある。
【００２５】
本発明の組成物には、シリコーンゴム弾性体の機械的性質を向上させるためにフュームドシリカ、特に表面を有機珪素化合物で疎水化処理したシリカを添加することが好ましい。フュームドシリカの配合量は（Ａ）成分１００重量部に対して１〜１００重量部であり、特に３〜５０重量部であることが好ましい。
【００２６】
また、上記以外の充填剤を配合してもよく、充填剤は、例えば、沈降シリカ、けいそう土、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物、あるいはこれらの表面をシラン処理したもの、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛などの金属炭酸塩、アスベスト、ガラスウール、カーボンブラック、微粉マイカ、溶融粉末、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの合成樹脂粉末が挙げられる。更には、その物性を調節する目的においてチクソトロピー付与剤、耐熱性向上剤、着色剤、接着性付与剤などを添加することも任意である。これらの中でも接着性付与剤を添加することが好ましく、接着性付与剤としては、アミノ基含有シランカップリング剤等のシランカップリング剤が例示される。接着性付与剤は（Ａ）成分１００重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましく、特に０．５〜５重量部であることが好ましい。
【００２７】
また、従来からこの種の組成物に使用されている縮合反応触媒として、有機錫化合物、例えば、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオレート、ジフェニル錫ジアセテート、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジメトキサイド、ジブチルビス（トリエトキシシロキシ）錫、ジブチル錫ベンジルマレート等、有機チタン化合物、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、チタンビスアセチルアセトナート等を有効量、好ましくは（Ａ)成分１００重量部に対して０．０１〜１０重量部、特に０．０５〜５重量部添加することも任意である。
【００２８】
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、上記した（Ａ）〜（Ｃ）成分をニーダーミキサーやプラネタリーミキサー等で混合すればよく、混合は一度に混合しても数回に分けて混合してもよく、また（Ａ）〜（Ｃ）成分を密閉・減圧下で混合してもよい。この場合の混合温度は、室温〜１００℃の範囲がよい。
【００２９】
このようにして得られた本発明の組成物は、湿気により硬化してシリコーンゴムとなる。このゴム弾性体はシリコーンゴムの特徴である優れた耐熱性、耐候性、低温特性を有するため幅広い範囲で実用化可能である。更に、このゴム弾性体は、硬化後経時により低分子シロキサン及び有機物質が実質的に生成しないものであり、「基板表面吸着−加熱脱着法」（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ，Ｎｏ３４）による測定で、硬化物より生成する低分子シロキサン及び有機物質の量が、１．０［ｎｇＣ16（ｎ−ＣI6Ｈ34）相当値／ｃｍ2計算］以下である。
【００３０】
従って、本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、クリーンルーム用シーリング材に適しており、特に半導体クリーンルーム用シーリング材として最適である。また、クリーンルーム建設工事で使用するシール（目地シール、パネルシール等）、クリーンルーム設備工事で使用するシール（ダクトの気密シール、配管類の気密シール等）、クリーンルーム建設・設備工事で使用する部材のシール（部材として持ち込まれる外部で製作したパネル・フィルター等のシール）としても適している。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、例中の部は重量部を、また粘度は２５℃での測定値を示す。
【００３２】
[実施例１]
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．０５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（１）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してべースコンパウンドを製造した。次いで、該ベースコンパウンド１００部に、フェニルトリイソプロペノキシシラン６部、γ−テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン０．５部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン１部を配合して、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３３】
［実施例２］
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．０５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（１）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してベースコンパウンドを製造した。次いで、該ベースコンパウンド１００部に、ビニルトリイソプロペノキシシラン６部、γ−テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン０．５部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン１部を配合して、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３４】
［比較例１］
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．０５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（１）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してベースコンパウンドを製造した。次いで、該ベースコンパウンド１００部に、ビニルトリブタノオキシムシラン６部、ジブチル錫ジオクテート０．１部、γ−アミノプロピルトリエトキシラン１部を配合し、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３５】
［比較例２］
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．０５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（１）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してべースコンパウンドを製造した。次いで、該べースコンパウンド１００部に、ビニルトリメトキシシラン６部、テトラブトキシチタネート１部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン１部を配合して、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３６】
［比較例３］
両末端がヒドロキシ基で封鎖され、１０-3ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．５重量％で、粘度が５，０００ｃＳｔのジメチルポリシロキサン（２）を８５部に、表面をジメチルジクロロシランで処理した煙霧状シリカ１５部を均一に混合してべースコンパウンドを製造した。次いで、該ベースコンパウンド１００部に、フェニルトリイソプロペノキシシラン６部、γ−テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン０．５部、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン１部を配合して、湿分遮断、減圧下で完全に混合し、室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を調製した。
【００３７】
上記実施例及び比較例における各室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を２ｍｍ厚のシートに成形し、２３±２℃、５０±５％ＲＨの雰囲気で７日間硬化させた後、物性測定（硬さ・切断時伸び・引張り強さ：ＪＩＳ Ｋ ６２４９に準ずる）と、基板表面吸着−加熱脱着法（シリコンウエハーに対する吸着試験：ＪＡＣＡ，Ｎｏ３４に準ずる）による、低分子シロキサン及び有機物質の測定を行った。結果を表１に示す。なお、表中の組成の数値は重量部を示す。
【００３８】
【表１】
単位：１．０［ｎｇＣ16（ｎ−ＣI6Ｈ34）相当値／ｃｍ2計算］
本発明の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、極めて低分子シロキサン及び有機化合物を生成にくいことが実証された。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、低分子シロキサン及び有機化合物を生成しにくい室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物を得ることができ、クリーンルームのシーリング材として最適である。
Claims (2)
- （Ａ）２０℃において１０-12ｍｍＨｇ以上の蒸気圧を有する低分子オルガノポリシロキサンの含有量が０．１重量％以下である、分子鎖末端が水酸基、アルコキシ基又はアルケノキシ基で封鎖されたジオルガノポリシロキサン：１００重量部
（Ｂ）下記一般式（３）
で示されるシラン化合物又はその部分加水分解物：０．５〜３０重量部
（Ｃ）下記一般式（４）
で示される一価の基を有する有機珪素化合物又はその部分加水分解物：０．０１〜１０重量部
を含有し、基板表面吸着−加熱脱着法（シリコンウエハーに対する吸着試験）（ＪＡＣＡ，Ｎｏ３４）による測定で、硬化物より生成する低分子シロキサン及び有機物質の量が、１．０［ｎｇＣ16(ｎ−Ｃ16Ｈ34）相当値／ｃｍ2計算］以下であることを特徴とするクリーンルーム用シーリング材用の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - 更に、表面が疎水化処理されたフュームドシリカを１〜１００重量部含有することを特徴とする請求項１記載の室温硬化性オルガノポリシロキサン組成物。
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