JP4580021B2 - 接着剤組成物 - Google Patents

Description

本発明は、接着強度、耐熱性、作業性等に優れた接着剤組成物に関するものであり、特に導電性接着剤への応用に適した接着剤組成物に関するものである。

タッチパネルの電極フィルムとコネクタとの接着、各種フィルム基板の接続等には、クロロプレン系導電性接着剤が一般に使用されている（例えば特許文献１）。

しかしながら、近年の環境問題や安全性への要求の高まりから、接着剤にもハロゲンフリーの要請が強くなっている。また、従来のクロロプレン系導電性接着剤は、用途によっては、接着強度や耐熱性、作業性の点で必ずしも満足の行くものではなく、特に基板の接続に用いられる接着剤組成物としては耐熱性が十分とは言えないという問題があった。

そこで、接着強度、耐熱性、作業性のいずれにも優れたハロゲンフリーの導電性接着剤が求められるようになっており、特に、上記のような基板の接続にも好適に用いられる、優れた特性を有するものが求められているのが現状である。

特開２００４−１４３２１９号公報

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、接着強度、耐熱性、作業性のいずれにも優れたハロゲンフリーの接着剤組成物を提供することを目的とする。中でも、基板の接続に用いられる導電性接着剤への応用に適した接着剤組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、極性の異なる３種の熱可塑性エラストマーを用いることにより、接着強度と耐熱性に優れた接着剤が得られることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち本発明の接着剤組成物は、Ａ．ポリアミドエラストマー１０〜８０重量部、Ｂ．ポリウレタンエラストマー１０〜８０重量部、及びＣ．スチレン−イソブチレン−スチレンコポリマー１０〜８０重量部（但し、重量は樹脂固形分換算であり、Ａ，Ｂ及びＣの合計量を１００重量部とする。）からなる樹脂成分を含有してなるものとする。

上記接着剤組成物における樹脂成分は、前記Ａ．ポリアミドエラストマー中に前記Ｂ．ポリウレタンエラストマー及び前記Ｃ．スチレン−イソブチレン−スチレンコポリマーが分散した相分離構造を有することが好ましい。

本発明の接着剤組成物は、導電性フィラーをさらに含有するものとすることができる。

本発明接着剤組成物は、ハロゲンフリーの要請を満たすのみならず、接着強度、耐熱性、作業性等が従来のクロロプレン系接着剤と比較して優れ、タッチパネルの電極フィルムとコネクタとの接続や各種フィルム基板の接続に用いられる導電性接着剤への応用に適したものとなる。

本発明の実施例で用いたフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと略記する場合がある）１を示す平面図である。 本発明の実施例で用いたポリマー厚膜フィルム（以下、ＰＴＦと略記する場合がある）基板２を示す平面図である。 上記ＦＰＣ１とＲＴＦ基板２との接続位置を示す平面図である。 ９０度ピール強度の試験方法を示す斜視図及び断面図である。 接続抵抗の測定方法を示す平面図である。

以下、本発明の接着剤組成物について詳細に説明する。

本発明の接着剤組成物は、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（以下、ポリアミドエラストマー又はＴＰＡＥと略記する場合がある）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（以下、ポリウレタンエラストマー又はＴＰＵと略記する場合がある）、及びスチレン−イソブチレン−スチレンコポリマー（両端がポリスチレン鎖、その間がポリイソブチレン鎖からなる完全飽和型共重合体。以下、ＳＩＢＳと略記する場合もある。）からなる樹脂成分を含有するものである。ここで「エラストマー」とは、熱可塑性を有する合成ゴム物質を指すものとする。特に本発明では凝集力の大きなハードセグメントとフレキシブルなソフトセグメントからなるものを用いる。

本発明で用いるポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡＥ）は、それぞれ高融点（Ｔｍ）のポリアミドをハードセグメントとし、低融点または低ガラス転移点（Ｔｇ）のポリエーテルまたはポリエステル鎖をソフトセグメントとした構造を有する。ＴＰＡＥのハードセグメントとしてはナイロン１２やナイロン６等が用いられる。ソフトセグメントとしては、両者とも脂肪族ポリエーテルあるいは脂肪族ポリエステルが用いられる。より具体的にはアミン系溶剤又はケトン系溶剤に溶解可能なものである。

アミン系溶剤としては、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、ｔｅｒｔ−ブチルアミン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、トリブチルアミン、ペンチルアミン、ジペンチルアミン、トリペンチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、アリルアミン、アニリン、Ｎ−メチルアニリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、ε−カプロラクタム、カルバミド酸エステル等が挙げられる。

ケトン系溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン、４−ヘプタノン、ジイソブチルケトン、アセトニルアセトン、メシチルオキシド、ホロン、イソホロン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等が挙げられる。

市販されているものでは、例えば、冨士化成工業（株）製のＴＰＡＥシリーズ（溶剤可溶性グレード、ポリエーテルエステルアミドタイプ、ポリエステルアミドタイプ）を用いることができる。中でも、ＴＰＡＥシリーズのＴＰＡＥ−１２、ＴＰＡＥ−３１、ＴＰＡＥ−３２、ＴＰＡＥ−６１７、ＴＰＡＥ−Ｈ４７１ＥＰであることが好ましい。

ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）はポリウレタンハードセグメントとポリエステルまたはポリエーテルソフトセグメントから構成され、イソシアナートとポリオールがウレタン結合によって結合した構造を有する。

ポリエステル系ポリオールとしては、アジペート系、ポリカプロラクトン系、ポリカーボネート系等が挙げられ、ポリエーテル系ポリオールとしてはポリオキシテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）等が挙げられる。

イソシアナートとしては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）、水添ＭＤＩ、イソホロンジイソシアナート（ＩＰＤＩ）等が挙げられる。

市販されているものでは、例えば日本ポリウレタン工業（株）製のミラクトラン（登録商標）シリーズを用いることができる。中でも、Ｐ３９０ＲＳＵＰ，Ｐ３９５ＳＲＮＡＴ，Ｐ４８０ＲＳＵＩ，Ｐ４８５ＲＳＵＩ，Ｐ４９０ＲＳＵＩ，Ｐ８９０ＲＳＵＡ，Ｐ２２ＭＲＮＡＴ，Ｐ２５ＭＲＮＡＴ，Ｐ２６ＭＲＮＡＴ，Ｐ２２ＳＲＮＡＴ，Ｐ２６ＳＲＮＡＴを好適に用いることができる。

本発明で用いるＳＩＢＳは、ハードセグメントとしてのスチレンと、ソフトセグメントとしてのイソブチレンからなるものであり、イソブチレンとスチレンをリビング重合したトリブロック構造であることが好ましい。ＳＩＢＳは主鎖が飽和型であることにより優れた熱安定性を有し、これを用いた接着剤組成物の耐熱老化性を大きく向上させるという効果を奏する。市販されているものでは、例えば（株）カネカ製のシブスター（ＳＩＢＳＴＡＲ）（登録商標）を用いることができる。

上記ポリアミドエラストマー、ポリウレタンエラストマー、及びＳＩＢＳの配合割合は、これら３成分の合計量を１００重量部としたときに各成分が１０〜８０重量部の範囲内となる割合とし、より好ましくはそれぞれ２０〜６０重量部の範囲内となる割合とする。

ポリアミドエラストマーの配合量を１０〜８０重量部の範囲内とすることにより、ポリイミド樹脂や金属との接着性を良好なものとすることができる。

また、ポリウレタンエラストマーの配合量を１０〜８０重量部の範囲内とすることにより、耐熱性、金属との密着性、チキソ性、スクリーン印刷性を良好なものとすることができる。

さらに、ＳＩＢＳの配合量を１０〜８０重量部の範囲内とすることにより、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリオレフィン樹脂あるいは金属との密着性や耐熱性を良好なものとすることができる。

上記３種類の樹脂成分は、この中で最も極性の大きいポリアミドエラストマー中に、極性が中程度のポリウレタンエラストマー及び極性の小さいスチレン−イソブチレン−スチレンコポリマーがそれぞれ分散された相分離構造を有するものとすることにより、本発明の目的とする、接着強度、耐熱性、及び作業性のいずれにも優れた接着剤組成物を得ることができる。

上記３種の樹脂の分散体を得るには、例えばプラネタリー式混練機のような混練機を使用して、３種類の樹脂に溶剤を添加して、加温し、溶解混合すればよい。

溶剤としては、Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサン、ヘプタン、デカン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ソルベントナフサ等の窒素系又はアミド系溶剤、イソホロン等を用いることができる。

溶剤の使用量としては、接着剤組成物の固形分濃度が１０〜５０重量％となる範囲で使用するのが好ましい。固形分濃度が１０重量％未満であると塗布厚さを確保できず、５０重量％を越えると粘度が高くなりすぎ、印刷が困難となる。また、上記樹脂成分との関係では、樹脂成分１００重量部に対して、窒素系又はアミド系溶剤、ケトン系溶剤はそれぞれ０〜３７５重量部、炭化水素系溶剤は０〜１２５重量部の範囲内であることが好ましい。

本発明の接着剤組成物には、金属粉等の導電性粒子を添加して異方性の導電性を付与することができる。

導電性粒子の例としては、銅、銀、鉛、亜鉛、鉄、ニッケル等の金属粉、または、これらの金属粉やプラスチック粉やガラス粉等の無機粉に、ニッケル、金、銀、銅等をメッキした粒子である。

導電性粒子の形状は特に限定されず、真球、リン片、じゃがいも状、針状、不定形状など任意のものを使用できる。大きさは、平均粒径１〜５０μｍの範囲が好ましい。

導電性粒子の配合量は接着剤組成物の用途にもよるが、通常は、上記樹脂成分１００重量部に対して１〜１００重量部の範囲内であるのが好ましい。

本発明の接着剤組成物には、接着剤組成物に使用されることのある他の成分、すなわち粘着性付与剤（タッキファイヤー）、安定剤、酸化防止剤、充填剤、補強剤、顔料、消泡剤等を必要に応じてさらに添加することができる。

以下に本発明の実施例を示すが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。

［実施例１〜６、比較例１〜４］
表１に示した３種の樹脂成分をそれぞれ表に示した比率（重量比、樹脂固形分換算）で配合し、分散させた。分散はプラネタリー混練機を使用し、加温８５℃、回転数５０ｒｐｍで、６時間混練することにより行った。

この樹脂成分１００重量部（固形分換算）に以下の成分を添加、混合して接着剤組成物を調製した。

導電性粒子：金属粉（Ｎｉ粉、平均粒径３５μｍ） ５５重量部
溶剤：ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ） １８０重量部
シクロヘキサノン ８０重量部
トルエン ４５重量部
充填材（タルク、平均粒径４〜５μｍ） ５０重量部
粘着性付与剤（荒川化学工業（株）製、ペンセルＤ−１２５） ３０重量部
安定剤（チバ・スペシャルティケミカルズ社製、イルガノックス（登録商標）１０１０） １．３重量部

得られた接着剤組成物につき、９０度ピール強度、接続抵抗、耐老化性を測定し、印刷作業性、プレス作業性を評価した。試験用サンプル、測定・評価方法は以下の通りである。結果を表１に示す。

９０度ピール強度、接続抵抗、耐老化性の試験用サンプルは、下表の仕様で作成された図１に示すフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと略記する場合がある）１と図２に示すポリマー厚膜フィルム（以下、ＰＴＦと略記する場合がある）基板２とを、図３に示すように、接着剤組成物３を用いて、乾燥時の膜厚が２０±５μｍになるように、圧着温度１３０〜１４０℃、圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ^２で１５秒間プレス圧着して、接続して作成した。

＜ＦＰＣ：ニッカン工業（株）製＞
構成：ポリイミド ２５μｍ／銅箔 １８μｍ
電極メッキ：Ｎｉ３μ／Ａｕ０．３μｍ
ピッチ：３ｍｍ
電極幅（ａ）：１０ｍｍ
＜ＰＴＦ基板＞
ポリマー：東レ（株）製ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ） １８８μｍ
銀ペースト：約１０μｍ
＊銀ペースト上にレジスト塗工
ピッチ：３ｍｍ

＜９０度ピール強度＞
図４に示すように、引張試験機（ミネベア（株）製 ＰＴ−２００Ｎ）で、引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、剥離方向９０度で剥離し、破断時の最大値を測定した。

＜接続抵抗＞
図５に示すように、ＦＰＣ／ＰＴＦ試験用サンプルのＦＰＣ端末端子間で、低抵抗計（ＨＩＯＫＩ製、直流方式 ３２２７ミリオームハイテスタ）を使用して、ａ−ｂ、ｂ−ｃ、ｃ−ｄ間の接続抵抗をそれぞれ測定し、平均値を求めた。

＜耐老化性＞
８０℃で１０００時間保持した後に、９０度ピール強度を測定し、次の基準で評価した：
○：５Ｎ／ｃｍ以上、△：３Ｎ／ｃｍ以上、×：３Ｎ／ｃｍ未満。

＜印刷作業性＞
スクリーン８０メッシュ＜テトロン（登録商標）＞を使用し、乾燥膜厚（乾燥時間１２０℃、１５分間）が２０±５μｍを維持する様に、印刷を実施した。目視により、スクリーンと印刷物間の糸引き、版ぬけ、泡かみ、にじみ等の有無を観察し、次の基準で評価した：
○：印刷作業性良好、△：普通、×不良。

＜プレス作業性＞
コンスタントヒータ方式プレス機（（株）大橋製作所製、ＨＢＭ−１０）を使用して、圧着温度１３０〜１４０℃、圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ^２、時間１５秒でプレス圧着し、目視により、樹脂流れ、ボイド等を観察し、次の基準で評価した：
○：印刷作業性良好、△：普通、×不良。

［比較例５］
接着剤組成物としてクロロプレン系組成物を用いた以外は上記と同様にして、９０度ピール強度、接続抵抗を測定し、耐老化性を測定し、印刷作業性、プレス作業性を評価した。

本発明の接着剤組成物は、各種基板の接続、すなわち液晶パネルと基板との接続や、メンブレンスイッチの接続、ＥＬバックライトの端子の接続等に特に好適に使用することができる。

１……フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
２……ポリマー厚膜フィルム（ＰＴＦ）基板
３……接着剤組成物

Claims (3)

1. Ａ．ポリアミドエラストマー １０〜８０重量部、
   Ｂ．ポリウレタンエラストマー １０〜８０重量部、及び
   Ｃ．スチレン−イソブチレン−スチレンコポリマー １０〜８０重量部
   （但し、Ａ，Ｂ及びＣの合計量を１００重量部とする）
   からなる樹脂成分を含有してなる接着剤組成物。
2. 前記樹脂成分が、前記Ａ．ポリアミドエラストマー中に前記Ｂ．ポリウレタンエラストマー及び前記Ｃ．スチレン−イソブチレン−スチレンコポリマーが分散した相分離構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の接着剤組成物。
3. 導電性フィラーをさらに含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の接着剤組成物。

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