JP6109669B2 - 接着剤用ポリビニルアセタール樹脂 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1に記載の変性ポリビニルアセタール樹脂は、PET、ポリイミド等の樹脂や、銅箔等の金属箔に対する接着性が不充分であるという問題があった。
下記式(1)で表される水酸基を有する構成単位を有することで、基材との接着性を高めることができる。
上記式(1)で表される水酸基を有する構成単位の割合は、好ましい下限が20モル%、好ましい上限が60モル%である。
下記式(2)で表されるアセチル基を有する構成単位を有することで、本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂を含有する接着剤組成物の粘度を下げることができ、接着剤組成物の取扱性を向上させることができる。
上記式(2)で表されるアセチル基を有する構成単位の割合は、より好ましい下限が0.5モル%、より好ましい上限が20モル%である。
下記式(3)で表されるアセタール基を有する構成単位を有することで、樹脂の柔軟性、基材との密着性を良好なものとすることができる。
上記アセタール化度のより好ましい下限は40%、より好ましい上限は80%である。
なお、本明細書において、アセタール化度とは、本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の原料であるポリビニルアルコールの水酸基数のうち、アセタール化された水酸基数の割合のことをいう。
本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂全体に対する上記式(3)で表されるアセタール基を有する構成単位の割合(モル%)は、原料であるポリビニルアルコールの水酸基量(モル%)に上記アセタール化度(%)を掛けることにより算出することができる。
本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂全体に対する上記式(3)で表されるアセタール基を有する構成単位の割合は、好ましい下限が26モル%、好ましい上限が85モル%である。
下記式(4)で表される構成単位を有することにより、本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂は、ポリビニルアセタール樹脂間の水素結合等の相互作用の影響を軽減し、接着剤組成物として柔軟性を付与することができる。
上記式(4)で表される構成単位の割合は、好ましい下限が5モル%、好ましい上限が10モル%である。
なお、本明細書において、接着剤用ポリビニルアセタール樹脂全体に対する上記式(4)で表される構成単位の割合は、原料である変性ポリビニルアルコール全体に対する上記式(4)で表される構成単位の割合から求めることができる。また、本明細書において、変性ポリビニルアルコールの変性度とは、混合物である変性ポリビニルアルコールにおけるそれぞれの変性ポリビニルアルコールの変性度から求めた平均値を意味する。
下記式(5)で表される構成単位を有することから、ポリビニルアセタール樹脂間の水素結合の影響を軽減し、ポリビニルアセタール樹脂の熱運動がより活発になるため、接着剤組成物として用いた場合に柔軟性を付与することができる。
上記式(5)中のnは、7〜20の整数であることが、より好ましい。上記式(5)中のnが7〜20の整数であることで、ポリビニルアセタール樹脂全体における水酸基の割合がより低くなり、ポリビニルアセタール樹脂間の水酸基による水素結合の影響がより軽減する。これにより、ポリビニルアセタール樹脂の熱運動が活発になるため、接着剤組成物として用いた場合にPET、ポリイミド等の樹脂や、銅箔等の金属箔に対して、より優れた接着性を発現することができる。
上記式(5)中のnの更に好ましい上限は15であり、特に好ましい下限は10であり、特に好ましい上限は12である。なお、nは整数である。
本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度の、より好ましい下限は200、より好ましい上限は3500、更に好ましい下限は300、更に好ましい上限は3000であり、特に好ましい上限は1200である。
なお、本明細書において、接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は、原料である変性ポリビニルアルコールの平均重合度から求めることができる。また、本明細書において、変性ポリビニルアルコールの平均重合度とは、重合度が異なる複数の変性ポリビニルアルコールを用いた場合は、それぞれの変性ポリビニルアルコールの重合度と混合比率から算出した値を意味する。
エチレンオキサイド基を有するポリビニルアセタール樹脂の製造方法としては、エチレンオキサイド基を有しないポリビニルアルコールをアセタール化しポリビニルアセタール樹脂とした後、エチレンオキサイド基を有する化合物と金属触媒とを加えてエチレンオキサイド基を導入する方法が挙げられる。しかしながら、このような方法では、得られるポリビニルアセタール樹脂が触媒由来の金属イオンを多量に含有するため、溶剤に溶解して接着剤組成物とした場合に、濁りが発生するという問題がある。また、接着剤組成物を基材に塗布する際にムラができやすく、基材に対して均一な接着力を維持することが困難である。更に、得られるポリビニルアセタール樹脂を電子部品用接着剤組成物に用いた場合に、接着部分で通電することにより電子部品の品質が悪化することがある。
これに対し、上記式(4)で表される構成単位を有する変性ポリビニルアルコールを用いてポリビニルアセタール樹脂を製造すると、金属触媒を用いる必要がなく、得られる接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の金属含有量は極めて少ない。そのため、本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂を接着剤組成物に用いると、透明度が高く、基材に対して均一な接着力を有する接着剤組成物を得ることができる。また、本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂を電子部品用接着剤組成物に用いた場合には、信頼性の高い電子部品を得ることができる。
また、本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂は、上記式(1)で表される水酸基を有する構成単位、及び、上記式(2)で表されるアセチル基を有する構成単位を有するポリビニルアルコールをアセタール化し、その後、上記式(4)で表される構成単位を有する変性ポリビニルアルコールと共重合することによっても得ることができる。
上記アセタール化は、例えば、酸触媒存在下で、上記変性ポリビニルアルコールの水溶液、アルコール溶液、水/アルコール混合溶液、又は、ジメチルスルホキシド(DMSO)溶液に、種々のアルデヒドを添加することで行うことができる。
その後、アセタール化反応を停止するために、アルカリによって中和を行うことが好ましい。また、上記中和工程の前後に、水等を用いて得られた変性ポリビニルアセタール樹脂を洗浄することが好ましい。なお、洗浄水中に含まれる不純物の混入を防ぐため、洗浄は純水で行うことがより好ましい。
本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂のガラス転移温度が52℃以下であり、平均重合度が150〜1200であると、特にポリエチレンテレフタレート(PET)や銅箔への接着性に優れるので好ましい。
本発明の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂を用いることにより、有機溶剤に代えて水を溶剤として使用できることから、環境汚染、毒性、爆発事故等の危険性等の観点からも好ましい。
変性ポリビニルアルコールとして、上記式(5)で表される構成単位を有し、R3は炭素数が0であり、nは10であり、変性ポリビニルアルコール全体に対する上記式(5)で表される構成単位の割合(変性度)が10モル%であるポリビニルアルコールを用いた。該変性ポリビニルアルコールは、平均重合度が500、ケン化度が89モル%であった。
また、得られた接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は500、ガラス転移温度は33℃であった。
なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC−6200R)を用いて、昇温速度10℃/分で、JIS K 7121に準拠して測定した。
変性ポリビニルアルコールとして、上記式(5)で表される構成単位を有し、R3は炭素数が0であり、nは10であり、変性ポリビニルアルコール全体に対する上記式(5)で表される構成単位の割合(変性度)が5モル%であり、平均重合度が500、ケン化度が94モル%である変性ポリビニルアルコールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を得た。
また、得られた接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は500であり、ガラス転移温度は52℃であった。
変性ポリビニルアルコールとして、上記式(5)で表される構成単位を有し、R3は炭素数が0であり、nは10であり、変性ポリビニルアルコール全体に対する上記式(5)で表される構成単位の割合(変性度)が5モル%であり、平均重合度が1700、ケン化度が90モル%である変性ポリビニルアルコールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を得た。
また、得られた接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は1700であり、ガラス転移温度は54℃であった。
変性ポリビニルアルコールとして、上記式(5)で表される構成単位を有し、R3は炭素数が0であり、nは10であり、変性ポリビニルアルコール全体に対する上記式(5)で表される構成単位の割合(変性度)が10モル%であり、平均重合度が500、ケン化度が89モル%である変性ポリビニルアルコールを用いた。
反応器内に、上記変性ポリビニルアルコール255g、純水2700gを加え、90℃で2時間攪拌して、変性ポリビニルアルコールを完全に溶解させた。その後、45℃まで冷却し、触媒として濃度35%の塩酸20gを添加し、35℃まで冷却した。次いで、アセトアルデヒド18.8gを添加し、35℃で5時間攪拌してアセタール化反応を行い、透明な反応溶液を得た。
得られた透明な反応溶液を攪拌しながら、10重量%の水酸化ナトリウム水溶液66gを加えて中和した後、20℃まで冷却して透明な接着剤用ポリビニルブチラール樹脂溶液を得た。
また、得られた接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は500であった。
ポリビニルアルコールとして、平均重合度800、ケン化度98モル%で、エチレンオキサイド基で変性されていないポリビニルアルコールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を得た。
また、得られた接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は800であり、ガラス転移温度は67℃であった。
ポリビニルアルコールとして、平均重合度1700、ケン化度99モル%で、エチレンオキサイド基で変性されていないポリビニルアルコールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を得た。
また、得られた接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は1700であり、ガラス転移温度は71℃であった。
変性ポリビニルアルコールとして、実施例1で用いた変性ポリビニルアルコールを、アセタール化反応を行わずに用いた。
また、得られたポリビニルアルコールの平均重合度は500であった。
変性ポリビニルアルコールとして、上記式(5)で表される構成単位を有し、R3は炭素数が0であり、nは10であり、変性ポリビニルアルコール全体に対する上記式(5)で表される構成単位の割合(変性度)が2モル%であり、平均重合度が1700、ケン化度が97モル%である変性ポリビニルアルコールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を得た。
また、得られた接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は1700であり、ガラス転移温度は58℃であった。
変性ポリビニルアルコールとして、上記式(5)で表される構成単位を有し、R3は炭素数が0であり)、nは10であり、変性ポリビニルアルコール全体に対する上記式(5)で表される構成単位の割合(変性度)が2モル%であり、平均重合度が500、ケン化度が93モル%である変性ポリビニルアルコールを用いたこと以外は実施例1と同様にして、接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の白色粉末を得た。
また、得られた接着剤用ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は500であり、ガラス転移温度は56℃であった。
実施例及び比較例で得られたポリビニルアセタール樹脂、又は、ポリビニルアルコールを用いて接着剤組成物を製造した。
実施例1〜4、比較例1、2、4及び5で得られたポリビニルブチラール樹脂に、それぞれ溶剤としてエタノールとトルエンを1:1で混合した混合溶剤を80g加え、接着剤組成物を得た。得られた接着剤組成物は、ポリビニルブチラール樹脂が19.6重量%、溶剤が80重量%、水が0.4重量%であった。
比較例3は、得られた変性ポリビニルアルコール20gを水80gに溶解し接着剤組成物とした。得られた接着剤組成物は、ポリビニルアルコールが20重量%、溶剤が0重量%、水が80重量%であった。
表1において、水酸基量(モル%)、及び、変性度(モル%)はそれぞれ、ポリビニルアセタール樹脂又ポリビニルアルコール全体に対する式(1)で表される構成単位の割合、及び、式(4)で表される構成単位の割合を表す。
実施例及び比較例で得られたポリビニルアセタール樹脂、又は、ポリビニルアルコールを含有する接着剤組成物を、それぞれコーターを用いて乾燥後の厚みが20μmとなるように基材上に塗工した後、乾燥することにより、乾燥体を得た。得られた乾燥体全体に対する溶剤の残存量は、0.5重量%であった。
その後、80℃、0.2MPaの条件で、10秒間熱圧着し、圧着体を得た。得られた圧着体について、加温時粘着力測定機(フジコピアン社製、FCL011型)を用いて、基材から、樹脂シートを、7mm/秒の速度で引き剥がしたときの剥離強度(g/cm3)を測定した。
基材としては、離型処理した一辺が0.8cm、厚みが50μmの正方形のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、一辺が0.8cm、厚みが2.6μmの正方形のポリイミドフィルム、及び、一辺が0.8cm、厚みが2.1μmの正方形の銅箔を用いた。
実施例及び比較例で得られたポリビニルアセタール樹脂、又は、ポリビニルアルコールを含有する接着剤組成物を、それぞれコーターを用いて乾燥後の厚みが20μmとなるように塗工した後、乾燥することにより、幅1cm、長さ5cmの樹脂シートを得た。
得られた樹脂シートについて、JIS K 7127に準拠した方法により、AUTOGRAPH(AGS−J、島津製作所社製)を用いて引張速度20mm/分の条件にて伸張し、破断点伸度(%)を測定した。
Claims (4)
- 下記式(1)で表される水酸基を有する構成単位、下記式(2)で表されるアセチル基を有する構成単位、下記式(3)で表されるアセタール基を有する構成単位、及び、下記式(4)で表される構成単位を有し、
下記式(1)で表される構成単位の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂全体に対する割合は、15〜65モル%であり、
下記式(4)で表される構成単位の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂全体に対する割合は、3〜12モル%であり、
下記式(4)で表される構成単位は、下記式(5)で表されるエチレンオキサイド基を有する構成単位であり、
下記式(5)のnは、7〜20の整数である
ことを特徴とする接着剤用ポリビニルアセタール樹脂。
- ガラス転移温度は、60℃以下であることを特徴とする請求項1記載の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂。
- 平均重合度は、150〜4000であることを特徴とする請求項1又は2記載の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂。
- アセタール化度は、35〜85%であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の接着剤用ポリビニルアセタール樹脂。
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