JPH0753942A - 水蒸気硬化性ホットメルトシリコーン感圧接着剤 - Google Patents

水蒸気硬化性ホットメルトシリコーン感圧接着剤

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JPH0753942A
JPH0753942A JP6129032A JP12903294A JPH0753942A JP H0753942 A JPH0753942 A JP H0753942A JP 6129032 A JP6129032 A JP 6129032A JP 12903294 A JP12903294 A JP 12903294A JP H0753942 A JPH0753942 A JP H0753942A
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2666/00Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
    • C08L2666/28Non-macromolecular organic substances

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 湿分硬化性ホットメルトシリコーン感圧接着
剤組成物を提供する。 【構成】 次の(i)〜(iv)を含む組成物。(i)R
3 SiO1/2 シロキサン単位及びSiO4/2 シロキサン
単位を含む(前記R3 SiO1/2 シロキサン単位対Si
4/2 シロキサン単位のモル比は、0.5/1〜1.2
/1;Rは炭化水素基等)固体ヒドロキシ官能性オルガ
ノポリシロキサン樹脂、(ii)その各末端基が少なくと
も2つのケイ素に結合した炭素原子数1〜4のアルコキ
シ基を含むジオルガノポリシロキサンポリマー、(iii)
式R’4-y SiXy (ここに、R’は炭素原子数1〜6
の炭化水素基等、Xは加水分解性基、yは2〜4)、
(vi)前記組成物の硬化を促進するに充分な触媒。但し
前記組成物は本質的に無溶媒であり、室温で非崩壊性の
固体であり、水蒸気に曝すと硬化して本質的に非粘着性
のエラストマーとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周囲の水蒸気に曝すと
硬化するホットメルト接着剤を有するシリコーン感圧接
着剤に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコーン感圧接着剤(以下PSAとい
う)は、一般に、少なくとも2つの主要成分、即ち、線
状シロキサンポリマーと、トリオルガノシロキサン
(M)単位(即ち、R3 SiO1/2 単位、ここにRは1
価の有機基を表す)及びシリケート(Q)単位(即ち、
SiO4/2 単位)を含む粘着付与剤樹脂と、を含む。更
に、シリコーンPSA組成物は、一般に、最終接着剤製
品の種々の性質を最適化するために何らかの架橋手段
(例えば、過酸化物又はヒドロシリル化硬化系)を添加
されている。ポリマー成分によって与えられる高い粘度
に鑑みて、これらのPSA組成物は一般に、塗布を容易
にするために、有機溶媒中に分散されている。
【0003】この技術分野の先行技術は以下のものに代
表される:US−A4143088、US−ANo.48
65920、US−A5091484、US−A516
2410、EP−A1 0529841及びJP−A4
/81487。
【0004】揮発性有機化合物(VOC)の放出の抑制
が最近強調されるようになって、従来のPSAの使用は
支持されなくなり、溶媒を殆ど又は全く含まないPSA
の需要が従来から大きくなって来ている。更に、溶媒が
蒸発するのか又は組成物が硬化するのを待たないで、部
品が輸送できるか又は手際よく処理されるように、部品
間に本質的に即時の結合が形成されることを、多数の用
途が要求している。この特性をここでは「生強度(gr
een strength)」といい、PSAの高い初
期接着強度を表す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】高水準の即時粘着性及
び生強度を持つ一方、本質的に溶媒のない本発明のPS
A組成物は、これらの要求に呼応する。更に、これらの
系は周囲条件下に非崩壊性固体であるが、加熱すると流
動性の液体となって、ホットメルト有機接着剤を施すの
に現在用いられている方法で、基体に塗ることができ
る。更に、我々のPSAは一液系として長期間貯蔵で
き、水蒸気に曝されると本質的に非粘着性のエラストマ
ーとなり、その対応する生強度値よりも強い強度を提供
する。硬化後にPSAとして残る組成物と相違して、本
発明の硬化された組成物は、硬化後に手でさわる事が出
来、過剰の材料が所定の接着領域をオーバーフローした
とき、ゴミの付き方が少なく、汚れが少ない。その様な
汚染は、美的外観からもエレクトロニクスの用途におけ
る性能からも望ましくない。本発明の好ましいホットメ
ルトPSAは、更に、高い温度で驚くほど高い接着性を
示す。
【0006】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、次の
(i)〜(iv)を含む湿分硬化性ホットメルトシリコー
ン感圧接着剤組成物を提供する: (i)R3 SiO1/2 シロキサン単位及びSiO4/2
ロキサン単位を含み、ここに前記R3 SiO1/2 シロキ
サン単位対SiO4/2 シロキサン単位のモル比が、0.
5/1〜1.2/1の値を取り、Rは炭化水素基及びハ
ロゲン化炭化水素基から選ばれる、固体ヒドロキシ官能
性オルガノポリシロキサン樹脂であって、前記ヒドロキ
シル含量が1.2〜6wt%であるもの; (ii)その各末端基が少なくとも2つのケイ素に結合し
た炭素原子数1〜4のアルコキシ基を含むジオルガノポ
リシロキサンポリマーであって、25℃の粘度が20〜
100,000mPa・s(センチポイズ)であるも
の、(前記樹脂対前記ポリマーの重量比は40:60〜
80:20である) (iii)式R’4-y SiXy (ここに、R’は炭素原子数
1〜6の炭化水素基及び置換炭化水素基から選ばれ、X
は加水分解性基であり、yは2〜4であり、前記シラン
の量は前記組成物を安定にするに充分なものである)で
示されるシラン; (vi)前記組成物の硬化を促進するに充分な触媒、但し
前記組成物は本質的に無溶媒であり、室温で非崩壊性の
固体である。
【0007】本発明の成分(i)は、R3 SiO1/2
ロキサン単位及びSiO4/2 シロキサン単位を含む、溶
解性のヒドロキシ官能性オルガノポリシロキサン樹脂で
ある。「溶解性の」とは、前記オルガノポリシロキサン
が炭化水素液体、例えばベンゼン、トルエン、キシレン
及びヘプタン、又はシリコーン液体、例えば環状又は線
状ポリジオルガノシロキサンに溶解しうることを言う。
好ましくは、この樹脂は、以下に述べる成分(ii)に溶
解性である。
【0008】樹脂(i)の式において、Rは、炭化水素
基及びハロゲン化炭化水素基、好ましくはその炭素原子
数が20未満のもの、最も好ましくは炭素原子数が1〜
10のものを表す。適当なR基の例は、アルキル基、例
えばメチル、エチル、プロピル、ペンチル、オクチル、
ウンデシル及びオクタデシル;脂環式基、例えばシクロ
ヘキシル;アリール基、例えばフェニル、トリル、キシ
リル、ベンジル、アルファ−メチルスチリル及び2−フ
ェニルエチル;アルケニル基、例えばビニル基;並びに
塩素化炭化水素基、例えば3−クロロプロピル及びジク
ロロフェニルを含む。
【0009】成分(i)の成分(ii)への溶解性を高め
るために、後述のように、前者の主な有機基を、後者の
主な有機基と適合するように選ぶことが好ましい。好ま
しくは、成分(i)の式におけるR基の少なくとも1/
3、より好ましくは実質的に全てはメチル基である。好
ましいR3 SiO1/2 シロキサン単位の例は、Me3
iO1/2 、PhMe2 SiO1/2 及びPh2 MeSiO
1/2 (ここに、Meはメチルであり、Phはフェニルで
あり、以下も同様である)を含む。
【0010】成分(i)は樹脂状部分を含み、ここにR
3 SiO1/2 シロキサン単位(即ち、M単位)はSiO
4/2 シロキサン単位(即ち、Q単位)に結合しており、
それらがそれぞれ少なくとも1つの他のSiO4/2 シロ
キサン単位に結合している。SiO4/2 シロキサン単位
の幾らかは、ヒドロキシ基に結合してHOSi3/2 単位
(即ち、TOH単位)を生じ、これによってオルガノポ
リシロキサンのケイ素に結合した水酸基含量の主な原因
となっている。樹脂状部分に加えて、成分(i)は、式
(R3 SiO)4 Siで示されるネオペンタマーオルガ
ノシロキサンから実質的になる少量の低分子量物質を含
み得る。後者の物質は樹脂の調製における副生成物であ
る。
【0011】本発明のためには、R3 SiO1/2 シロキ
サン単位対SiO4/2 シロキサン単位は、モル比がそれ
ぞれ0.5〜1.2である。(i)の全Mシロキサン単
位対全Qシロキサン単位のモル比は0.6〜0.8の間
にあることが好ましい。上記M/Qモル比は29Si核磁
気共鳴(NMR)により容易に得ることができる。この
方法によれば、M(樹脂)、M(ネオペンタマー)、Q
(樹脂)、Q(ネオペンタマー)及びTOHのモル含量
の定量的測定ができる。
【0012】本発明にとって、M/Q比:〔M(樹脂)
+M(ネオペンタマー)〕/〔Q(樹脂)+Q(ネオペ
ンタマー)〕は、(i)の樹脂状及びネオペンタマー部
分のトリオルガノシロキシ基の総数対(i)の樹脂状及
びネオペンタマー部分のシリケート基部分の総数の比を
表す。上記M/Qモル比の定義は、樹脂(i)の調製か
ら得られるネオペンタマーが原因となっており、意図的
にネオペンタマーを添加したことが原因となっているも
のではない。
【0013】本発明の樹脂(i)は室温で固体でなけれ
ばならない。即ち、その軟化点は、周囲温度より高い温
度、好ましくは40℃を超える温度でなければならな
い。この条件が実現されないと、得られるPSAは、必
要な以下に定義する非崩壊性を示さない。
【0014】成分(i)の樹脂状部分は、ネオペンタマ
ーピークを測定から除外して、ゲルろ過クロマトグラフ
ィー(GPC)で測定したとき、数平均分子量(Mn)
が1500〜15,000であることが更に好ましい。
この分子量の決定において、MQ樹脂の狭い画分を用い
て始めにGPC装置を目盛るが、この場合、この画分の
絶対分子量を蒸気相浸透圧法のような方法で最初に確定
する。この分子量は、好ましくは3000超、最も好ま
しくは4500〜7500である。得られる硬化された
接着剤の熱ホールドが、Mnが3000より小さいとき
よりも遙に大きいからである。用語「熱ホールド」と
は、ここでは、高い温度(例えば150℃)での硬化さ
れたPSAの接着強さと、定義される。
【0015】成分(i)は、周知の方法で調製される。
US−A3627851及びUS−A3772247で
修正されたUS−A2676182のシリカヒドロゾル
キャッピング法により、これは、好ましくは調製され
る。これらの方法は、有機溶媒、例えばトルエン又はキ
シレンを用い、溶液を与える。この場合、前記樹脂は一
般には水酸基含量が樹脂固体の重量を基準にして少なく
とも1.2wt%であり、この値は、好ましくは2.5
〜4.5wt%(FTIRで決定)である。得られる樹
脂は、本発明において更なる修正なしに(例えば、水酸
基の量を減らす為の更なる加工ステップの必要なし
に)、本発明の組成物に使用できる。
【0016】本発明の成分(ii)は、その各末端基が少
なくとも2つのケイ素に結合した炭素原子数1〜4のア
ルコシキ基を含む少なくとも1つのジオルガノポリシロ
キサンポリマーである。ジオルガノポリシロキサン(i
i)の反復単位は、R2 SiO 2/2 シロキシ単位であ
り、ここにRは独立に成分(i)について上に述べたの
と同じ炭化水素基及びハロゲン化炭化水素基から選ばれ
る。成分(ii)は、単一のジオルガノポリシロキサン又
は2又はそれ以上の異なるジオルガノポリシロキサンの
混合物からなりうる。このポリマー又はポリマーブレン
ドは、25℃での粘度が約20〜100,000mPa
・s(センチポイズ〔cP〕)、好ましくは約350〜
60,000mPa・s(cP)であるべきである。成
分(ii)の鎖に沿う有機基の、少なくとも50%、好ま
しくは少なくとも85%が、メチル基であることが好ま
しく、この基はジオルガノポリシロキサン中にどんな態
様で分散されていても良い。更に、成分(ii)は、上述
の粘度の要請を満たせば、10モル%のシロキサン分岐
部位を含み得る。そのような分岐点から出てくる側鎖
は、上述のアルコキシ基を含みうる末端基を持つ。
【0017】ジオルガノポリシロキサン(ii)の末端単
位は、一般的なアルコキシ官能基の形Ra (R”O)
3-a SiG−(ここに、Rは上に定義したものであり、
R”は炭素原子数1〜4のアルキル基であり、Gはこの
末端基をポリマー鎖のケイ素原子に結合する2価の基を
表す。)をしている。
【0018】Gは、加水分解性でなく、この末端アルコ
キシ官能単位を、これがこの組成物の硬化中に離れない
ように主鎖に結合しており、硬化反応が悪影響を受けな
いようないずれかの2価の基を表す。Gで表される加水
分解に安定な結合は、酸素、炭化水素基、例えばアルケ
ン及びフェニレン並びに1又はそれ以上の酸素、窒素及
び硫黄から選ばれるヘテロ原子を含む炭化水素基を含
む。結合基Gについての適当な構造としては、−(OS
iMe2 )CH2 CH2 −、−(CH2 CH2 SiMe
2 )(OSiMe2 )CH2 CH2 −、−(CH2 CH
2 SiMe2 )0−、−(CH2 CH2 SiMe2
(OSiMe2 )O−、−(CH2 CH2 SiMe2
CH2 CH2 −、−CH2 CH2 −、−(OSiM
2 )O−及び−O−がある。好ましい末端基の特別な
例としては、(MeO)3 SiCH2 CH 2 −、(Me
O)3 SiO−、Me(MeO)2 SiO−、(Et
O)3 SiO−、(MeO)3 SiCH2 CH2 SiM
2 O−及び(MeO)3 SiCH2CH2 Si(Me
2 )OSi(Me2 )CH2 CH2 −があるが、これら
に限られない。ここに、Etはエチレンを表し、以下同
様である。その様な末端基を持ったジオルガノポリシロ
キサンポリマーの調製は、EP−A1 0529841
に記載されている。代表的な式(MeO)3 SiO−及
びMe(MeO)2 SiO−で示される水蒸気反応性基
は、当技術分野で周知であるように、それぞれ式(Me
O)4 Si及びMe(MeO)3 Siで示される化合物
により、シラノール末端のジオルガノポリシロキサン中
に導入される。
【0019】本発明の非常に好ましいジオルガノポリシ
ロキサン(ii)は、式(MeO)3SiCH2 CH2
i(Me2 )OSi(Me2 )CH2 CH2 −、(Me
O) 3 SiO−又はMe(MeO)2 SiO−で示され
る基で末端停止されているポリジメチルシロキサンであ
る。
【0020】本発明のシラン(iii)は、式R’4-y Si
y (ここに、R’は炭素原子数1〜6の炭化水素基及
び置換炭化水素基から選ばれる。ここに、Xは加水分解
性の基であり、好ましくは炭素原子数1〜4のアルコキ
シ基、ケトキシム基、アセトアミド基、N−メチルアセ
トアミド基及びアセトキシ基から選ばれ、yは2〜4、
好ましくは3〜4である)で示される。前記ケトキシム
基は、一般式−ONC(R'")2 (ここに、R'"は独立
に、炭素原子数1〜6のアルキル基又はフェニル基であ
る。)で示される。好ましいシランの特別の例を挙げれ
ば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシ
ラン、プロピルトリメトキシシラン、テトラメトキシシ
ラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシ
ラン、イソブチルトリメトキシシラン、メチル−トリス
(メチルエチルケトキシモ)−シラン及びビニル−トリ
ス(メチルエチルケトキシモ)シランがある。
【0021】前記触媒(iv)は、水蒸気に曝したとき本
発明組成物の硬化を促進するのに用いられる。ケイ素上
のアルコキシ基の加水分解とそれに続く縮合を促進する
ものとして当技術分野で公知の化合物から選ばれる。適
当な硬化触媒は、カルボン酸の4価の錫塩、例えばジブ
チル錫ジラウレート及び有機チタン化合物、例えばテト
ラブチルチタネート及びこれらの塩のキレート化剤、例
えばアセト酢酸エステル及びベータ−ジケトンによる部
分的キレート化誘導体を含む。
【0022】本発明のホットメルトPSA組成物は、樹
脂(i)対ジオルガノポリシロキサンポリマー(ii)の
重量比が、40:60〜80:20、好ましくは50:
50〜70:30、最も好ましくは55:45〜65:
35であるとき得られる。これらの系を形成する為の正
確な割合は、与えられた樹脂とオルガノポリシロキサン
ポリマーとの組み合わせについて、この明細書の開示に
従って日常の実験により確定することができる。この比
が40:60より小さいときは、この組成物は、非崩壊
性を示さない液体である。この比が80:20より大き
いときは、この組成物は、硬化したとき脆い物質を生じ
る(即ち、それらはエラストマーを生じない)。「非崩
壊性」とは、60cm3 のジャーにその容量の1/3だけ
その材料で満たし、室温(即ち、25℃)で片側に倒し
たとき、20分以内に本質的に何の流れも観察されない
程度に固体であることをいう。これは、1ラジアン/秒
で測定したとき、最小室温動的粘度(dynamic
viscosity)が2×107 〜8×108 mPa
・s(cP)に対応する。本発明のホットメルト組成物
は、高い温度で流れ、従来のホットメルトガンから容易
に押し出される(例えば、動的粘度は好ましくは200
℃以下で104 mPa・s(cP)である)。
【0023】前記組成物に安定性を与えるのに充分な量
で、シラン(iii)が用いられる。即ち、アルコキシ官能
性ポリマーを用いる組成物は硬化し、また、本発明の一
般的なパラメーターに適合できるとしても、少量のシラ
ンはその組成物に安定性を与え、手頃な期間、例えば数
カ月、ゲルを生ずることなく貯蔵され得る様にするのに
必要である。シラン(iii)がアルコキシ官能性シランで
あるときは、シラン対樹脂(i)の上のヒドロキシル官
能基は、少なくとも0.1、好ましくは0.8〜2.5
であるべきである。シラン(iii)がケトキシム、アセト
キシム、N−メチルアセトアミド又はアセトキシ−官能
性シランであるときは、シラン対樹脂(i)の上のヒド
ロキシル官能基のモル比は少なくとも0.3、好ましく
は0.6〜1.5であるべきである。ヒドロキシル官能
性ポリジオルガノシロキサンが現場プロセスでアルコキ
シ官能基でキャップされるときは、加えられるべきシラ
ン(iii)の量は、ヒドロキシル官能基の全てをキャップ
するに必要なアルコキシ官能性シランの量を超える過剰
のものを加えるべきことが理解されよう。
【0024】最後に、このPSA組成物の硬化を促進す
るために充分な量の触媒(iv)が加えられる。この量は
日常的な実験を通して、当業者によって容易に決定でき
る。典型的には、樹脂とポリマー固体の合計量を基準と
して、これは一般には0.01〜3wt%である。
【0025】本発明の諸成分の添加の順序は得られるP
SA組成物の最終的な性質に相当な影響を与える。好ま
しい手順においては、アルコキシ官能性ポリジオルガノ
シロキサン(ii)を、樹脂(i)、少なくとも一部のシ
ラン(iii)及び、好ましくは一部の触媒(iv)の有機溶
媒溶液と混合する。用いられる溶媒は、好ましくは上述
のように樹脂成分を調製するのに用いられるものであ
る。この混合物を反応させる(例えば、20〜110℃
で、1〜24時間)。次いで、この溶媒をストリップし
て除き、本質的に溶媒のない組成物を得る。次いで、シ
ラン及び触媒の残りの部分を、このストリップした生成
物に加える。上述のストリッピング(脱蔵)は、この混
合物をバッチ操作で真空下に加熱、例えば90℃〜15
0℃及び1.3kPa(10mmHg)することにより、達
成される。溶媒の除去は公知の方法、例えば不活性ガス
の流れと接触、蒸発、蒸留、薄膜ストリッピング等によ
り達成できる。全ての成分を脱蔵するときは、過度に高
い温度は避けるべきである。200℃、好ましくは15
0℃の温度を超えるべきでない。
【0026】アルコキシ官能性ポリジオルガノシロキサ
ンは、ヒドロキシル−官能性ポリジオルガノシロキサン
から、後者をアルコキシ官能性シランと反応させること
により、調製されうる。この反応は、アルキルチタネー
トのような適当な触媒の存在下に一般に行われる。反応
が有用な速度で進行するために、この混合物の加熱が必
要である。これに代えて、ヒドロキシル官能性ジオルガ
ノポリシロキサンは、樹脂(i)の溶液、及び好ましく
は触媒、例えばオクタン酸第1錫、塩基又はテトラブチ
ルチタネートの存在下に、現場でこれをアルコキシシラ
ンでキャップすることができる。触媒が、SnII塩であ
るときは、この触媒は溶媒のストリップによる除去の前
に適当な薬剤で失活させる。脱蔵の後、触媒(iv)を加
えて、調製を終える。
【0027】勿論、上記過程は、組成物の時期尚早な硬
化を防ぐために水蒸気の不存在下に行わなければならな
い。これはまた、組成物の次の段階の貯蔵にも当てはま
る。
【0028】一般に、少量の任意成分を本発明の組成物
に加えうる。例えば、ここに要求された条件を実質的に
変えない限り、酸化防止剤、顔料、安定剤及び充填材を
加えうる。
【0029】本発明のホットメルトPSA組成物は、有
機ホットメルト配合物を施すために現在用いられている
方法(例えば、ホットメルトガン、スプレー、押し出
し、加熱されたドローダウンバー(draw−down
bar)、ドクターブレード又はカレンダーロール)
により、種々の基体に適用できる。これらの方法に共通
なファクターは、この組成物が適用の前に流れが引き起
こされるに充分な温度に加熱されるされることである。
周囲温度に冷却すると、本発明の組成物は部材又は基体
を接合するのに用いうる、粘着性の、非崩壊性のPSA
となる。これに代えて、この接合は、この接着剤が未だ
熱い間に起こってもよい。しかしながら、後者はこれら
の条件化ではさ程の応力に耐えられない。従って、接合
された部材はPSAが冷却されるまでその場所に保持さ
れねばならないであろう。望みの成分が本発明のPSA
で接合されるならば、この組み合わせは周囲の雰囲気に
曝し、PSAを硬化させて本質的に非粘着性エラストマ
ーとする。ここに、「本質的に粘着性のない」とは、表
面が測定できる程の粘着性を示さず、触ってみて乾燥し
ているか、又は殆ど乾燥している感じを与えることを示
す。この硬化プロセスの完了に必要な時間は、触媒の種
類、触媒量、温度及び湿度に依存して、約1日から1か
月以上に亘る。この硬化の結果、本発明組成物の接着強
度は大いに増大させられる。
【0030】本発明の組成物は、現在シリコーンPSA
及び/又は有機ホットメルト接着剤が奉仕しているのと
同じ用途、特に、自動車、エレクトロニクス、建築、航
空及び医療のような産業に用途がある。これらの用途領
域では、本発明のPSAは厳しい条件の環境、例えば熱
及び水蒸気に抵抗性を示す結合を与える。
【0031】
【実施例】以下の例は、本発明の組成物を更に説明する
ために提示されたもので、本発明は特許請求の範囲に記
述されている。特に断らない限り、例中の全ての部及び
パーセンテージは、重量基準であり、全ての測定は25
℃で得られたものである。
【0032】引用を容易にするために、アルファベット
順で掲記した以下の成分を、例中で用いた。 流体A=重合度400、粘度2000mPa・s(c
P)の、トリメトキシシロキシでキャップしたポリジメ
チルシロキサン流体。 流体B=重合度400、粘度2000mPa・s(c
P)の、ヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン流体。 流体C=重合度40、粘度70mPa・s(cP)の、
ヒドロキシ末端ポリジメチルシロキサン流体。 流体D=重合度400、粘度2000mPa・s(c
P)の、トリエトキシシロキシでキャップしたポリジメ
チルシロキサン流体。 流体E=重合度870、粘度11000mPa・s(c
P)の、メチルジメトキシシロキシでキャップしたポリ
ジメチルシロキサン流体。 流体F=式−CH2 CH2 Si(Me)2 OSi(M
e)2 CH2 CH2 Si(OMe)3 (ここに、Meは
メチル基である(以下同様))の単位で末端停止したポ
リジメチルシロキサン流体であり、この流体は粘度20
00mPa・s(cP)を有する。 流体G=粘度52mPa・s(cP)の、メチルジメト
キシシロキシでキャップしたポリジメチルシロキサン流
体。 流体H=重合度400、粘度2000mPa・s(c
P)の、メチルジメトキシシロキシでキャップしたポリ
ジメチルシロキサン流体。
【0033】IBTMS=イソブチルトリメトキシシラ
ン。 MTM=メチルトリメトキシシラン。 MTO=式MeSi(ON=C(Et)Me)3 (ここ
にEtはエチル基である)で示されるメチル−トリス
(メチルエチルケトキシモ)シラン。
【0034】樹脂1=モル比0.63:1のトリメチル
シロキシ単位及びSiO4/2 単位から本質的になり、ケ
イ素に結合した水酸基含量3.7wt%であり、数平均
分子量(Mn)が5000である固体MQ樹脂の72%
溶液。 樹脂2=樹脂1の62%キシレン溶液で、この樹脂はト
リメチルシロキシ基でキャップされて、残留するケイ素
に結合した水酸基含量が0.8wt%であるもの。 樹脂3=トリメチルシロキシ単位及びSiO4/2 をモル
比1.1:1で含み、ケイ素に結合した水酸基含量が
3.2wt%であり、Mnが2700である固体MQ樹
脂の81%キシレン溶液。
【0035】TBT=テトラ−n−ブチルチタネート。 TDIDE=2,5−ジ−イソプロピル−ビス(エチル
アセテート)チタニウム。 TEOS=テトラエトキシシラン。
【0036】35℃のVarian TSK 4000
+2500カラム及び1mL/分のクロロフォルム移動相
を用いるゲルろ過クロマトグラフィー(GPC)によ
り、上述の樹脂の数平均分子量を測定し、Si−O−S
iを検出するために、IR検出器を9.1μm に設定し
た。標準物質として類似の樹脂の狭い画分を用いて前記
GPCを目盛った。ここに報告するMn値は、樹脂成分
中に存在する全てのネオペンタマー、(Me3 SiO)
4 Siを除外する。
【0037】樹脂のトリメチルシロキシ/SiO4/2
を、29Si NMRで測定した。この場合、報告した結
果は樹脂中に存在する全てのネオペンタマーを含む。
【0038】接着性試験 PSA組成物の接着強さは、プラスチックの箱の構造体
を用いて周囲条件下に硬化時間の関数として測定した。
この箱の構造体は、4つの一体成形した側壁及び脱離可
能な、成形体に適合する底板から成っていた。この箱
は、幅3.5cm×長さ6cmの長方形の断面を持ち、壁高
さ1.5cmであり、壁厚さ5mmであった。各側壁は、そ
の底部の内部端に沿って幅3mmの窪んだ段があって前記
底板を受け取るようになっており、この底板を前記段に
設置するとその外部表面が、前記端部と同一平面になる
ようになっている。
【0039】典型的な接着性評価において、この板を取
り外し、溶融したPSAの薄いビーズ(bead)を、
加熱した金属カートリッジ(約150℃)から前記幅3
mmの段に沿って押し出した。底板を前記段の上の接着剤
に接触するように所定の場所に押し込み、こうして頂部
の開いた箱を作った。更に、この箱はその相対する壁に
外部突起を持ちこれを特別のジグにはめ込み、一方では
底板をアーバプレス(arbor press)装置の
ラム(ram)で押し出した。この装置は懸けられた力
を測定できるように修正していた。底板を壁の区画から
押し出すに必要な力を記録し、同じ箱構成について周囲
条件下に種々の貯蔵時間で試験を行い、接着力及びその
硬化による改善を評価した。
【0040】実施例1 流体A(26.6g)、16.2gのフェニルトリメト
キシシラン、0.35gのTBT及び60.2gの樹脂
1を、三口反応フラスコ中で完全に混合した。得られた
混合物を、1.3kPa(10mmHg)未満の圧力下に、
温度を130℃に増して脱蔵した。この温度を更に15
分間維持した。一旦脱蔵すると、この系を乾燥窒素ガス
を用いて大気圧に戻した。追加のTBTを入れ(MTM
中10%溶液3.85g)、溶融した生成物中に分散し
た。この組成物の樹脂/ポリマー比は62/38であ
り、シラン対樹脂のシラノールの比は0.9であった。
この組成物を清浄な金属カートリッジに移し、箱構造体
に適用し、上述のように試験した。
【0041】
【0042】実施例2 流体A(76.0g)、47.6gのIBTMS、1.
04gのTBT及び172.0gの樹脂1を、三口反応
フラスコ中で完全に混合した。得られた混合物を加熱
し、60℃で45分間維持し、その後実施例1に述べた
ようにして脱蔵した。この系を乾燥窒素ガスを用いて大
気圧に戻した。追加のTBT(MTM中14.3%溶液
7.0g)を、溶融した生成物中に分散した。この組成
物の樹脂/ポリマー比は62/38であり、シラン対樹
脂のシラノールの比は1.0であった。この組成物を金
属カートリッジに移し、箱に適用し、上述のように試験
した。
【0043】
【0044】実施例3 この例は、2つの異なるヒドロキシ官能性流体を現場プ
ロセスでキャップする本発明組成物を説明する。反応フ
ラスコに133.1gの樹脂1、45.8gのTEO
S、29.9gのMTM、16gの流体B、48gの流
体C及び0.0016gの炭酸カリウムを装填した。こ
の組み合わせを混合し、115℃で24時間反応させ、
そこで0.48gの1,1,1−トリクロロ−2−メチ
ル−2−プロパノール・2水和物(炭酸カリウムを中和
するためのもの)を115℃で追加の30分かけて混合
した。次いで、得られた混合物をろ過して粒状物及びカ
リウム塩を除き、ガラス容器に回収した。この製品(9
9.7g)を実施例1と同様にして脱蔵し、0.34g
のTBTを溶融した製品に分散した。この組成物の樹脂
/ポリマー比は60/40であった。次いで、この物質
を金属カートリッジに移し、前述のようにして試験し
た。
【0045】
【0046】実施例4 樹脂1(61.6g)を9.96gのTEOS及び2
5.21gの流体Dに完全に混合し、この混合物を11
0℃に加熱した。0.18gのオクタン酸第1錫触媒を
用いて1時間反応させ、次いで0.18gのメルカプト
プロピルトリメトキシシランを混合して前記錫触媒を失
活させた。この系の圧力を0.27kPa(2mmHg)に
減じ、反応混合物を150℃でストリップし、そこで
0.35gのTDIDEをこの混合物に分散した。この
組成物の樹脂/ポリマー比は64/36であり、シラン
対樹脂のシラノールのモル比は0.5であった。この製
品を回収し、先に述べたようにして試験した。
【0047】
【0048】2分後、25分後及び1時間後に試験した
箱構造体を、これらの試験の後直ちに押し込んで元に戻
し、周囲空気に追加の7日間曝し、再試験した。これら
のサンプルについての以下に示す接着強さは、本発明の
組成物が与える長い「開放時間」を明らかにする。ここ
で用いられているように、開放時間は、周囲条件下に組
成物がそのPSA性を保持する(即ち、さ程硬化しな
い)ことを表す。
【0049】 初期試験の時間 再試験7日後の力 サンプル1 2分 180LB/81.7kg サンプル2 25分 160LB/72.6kg サンプル3 1時間 140LB/63.6kg
【0050】実施例5 流体D(21.2g)を11.9gのフェニルトリメト
キシシラン及び0.26gのTBTに完全に混合し、4
4.1gの樹脂1をこれに加えた。得られた混合物を6
0℃に加熱し、約1時間維持し、そこでこの混合物を
1.3kPa(10mmHg)未満の減圧下に温度を150
℃に上げて脱蔵した。前の様にして、窒素を導入して真
空を破り、溶融した生成物に0.26gのTDIDEを
分散した。この組成物の樹脂/ポリマー比は60/40
であり、シラン対(樹脂のシラノール)のモル比は0.
88であった。次いで、この様にして形成したPSAを
金属カートリッジに移し、前のようにして試験した。
【0051】
【0052】実施例6 反応フラスコに133.1gの樹脂1、45.8gのT
EOS、29.9gのMTM、16gの流体B、48g
の流体C及び0.008gの炭酸カリウムを装填した。
この混合物を115℃に加熱し、2.5時間維持し、こ
の加熱の後0.2gの1,1,1−トリクロロ−2−メ
チル−2−プロパノール・2水和物を115℃で追加の
30分かけて混合した。得られた生成物を室温まで放冷
して、ガラス容器に移した。この製品(112.5g)
を実施例3と同様にして脱蔵し、0.38gのTBTを
その中に分散した。この組成物の樹脂/ポリマー比は6
0/40であった。このストリップしたPSAを金属カ
ートリッジに回収し、前述のようにして試験した。
【0053】
【0054】実施例7 樹脂3(60.4g)、33.0gのTEOS、14.
0gの流体E及び0.35gのTBTを混合し、次いで
約0.27kPa(mmHg)/150℃で脱蔵した。この
組成物の樹脂/ポリマー比は80/20であり、シラン
対樹脂のシラノールのモル比は1.5であった。次い
で、この脱蔵した混合物を回収し、上に述べたようにし
て試験した。
【0055】
【0056】実施例8 樹脂1(86.1g)を、23.8gのIBTMS及び
38.0gの流体Fに完全に混合した。次いで、約0.
5gのTBTをこの混合物に分散し、内容物を約60℃
に加熱しこの温度に約1時間維持した。次いで、この混
合物を実施例1のようにして脱蔵し、MTM中の14%
TBT溶液3.1gをこの溶融した生成物に分散した。
この組成物の樹脂/ポリマー比は62/38であり、シ
ラン対樹脂のシラノールのモル比は1.0であった。こ
の物質をメタルカートリッジ中に回収し、先の様にして
試験した。
【0057】
【0058】本発明の上記PSAの全ては25℃で非崩
壊性の固体であり、ホットメルトガンから150℃で容
易に押し出しできた。これらの全ての組成物は、周囲の
湿気を含んだ空気に曝すことにより硬化して非粘着性の
エラストマーになった。
【0059】比較例1 樹脂2(67.2g)を28gの流体Dに完全に混合
し、この混合物を1.3kPa(10mmHg)未満の減圧
下で150℃に加熱して脱蔵した。真空を窒素ガスで破
り、0.2gのTBTを溶融した生成物に分散させ、樹
脂/ポリマー比60/40のPSAを得た。次いで、こ
の物質をメタルカートリッジ中に回収し、先のようにし
て試験した。
【0060】
【0061】この非崩壊性系の接着力は許容できるもの
であったが、樹脂のキャッピング(capping)
が、このPSAの形成における余分なステップとなって
いる。更に、この硬化された系は、本発明の組成物と相
違して周囲条件で硬化した後も幾らかの粘着性を保持し
ていた。
【0062】比較例2 上に引用したJP−A4/81487の記載に従って一
連の組成物を調製した。但し、低シラノール樹脂を本発
明の樹脂1で置き換えた。このシリーズで用いられたポ
リマーは流体Aであり、樹脂のSiOH対用いたケイ素
上の加水分解性基のモル比を表1に示す。ジブチル錫ジ
メトキサイドを、固体含量を基準として0.1%の量、
各配合物に加えた。錫触媒を加えると、溶液から白いゲ
ル粒子が直ちに沈殿し始め、これらは再分散することが
できなかった。
【0063】前記日本特許公開に開示されたキャップし
た樹脂を本発明のキャップしていない樹脂で直接置き換
えることはできないことを、この例は示している。更
に、キャップした樹脂(樹脂2)を用い、樹脂対ポリマ
ーの比を60/40とすると、得られたストリップされ
た生成物は、硬化したときPSAとして残り、これは硬
化して非粘着性エラストマーとなる本発明の組成物と対
照的である。
【0064】 表1 サンプル 樹脂1 樹脂2 SiOH/OMe サンプル1 11.9g 23.1g 5.0モル/モル サンプル2 15.2 19.8 7.5 サンプル3 16.8 18.2 9.0 サンプル4 17.7 17.3 10.0
【0065】比較例3 この例は、本発明PSA組成物と、上に引用したEP−
A1 0529841に開示されたものとの差異を明ら
かにする。33.42gのMTM中のTBT0.13g
の予備混合物を、キシレン中のヒドロキシ末端ポリジメ
チルシロキサンガム(ASTM 926で測定して、可
塑性=37.5ミル=0.95mm)の26.2%溶液1
80.1gと、72.48gの樹脂3との混合物中に分
散した。この混合物を加熱し、60℃に3時間維持し、
次いで1.3kPa(10mmHg)未満の減圧下、90℃
でストリップして樹脂/ポリマー比が55/45で、シ
ラン対樹脂のシラノールのモル比が2.2のPSAを得
た。次いで、この脱蔵した物質をメタルカートリッジに
移し、先のようにして試験した。
【0066】
【0067】PSAのポリマー成分としての高分子量ガ
ムを用いる組成物は、本発明組成物について得られるよ
うな高い接着力値を与えないこと、特に、短い接触時間
ではそうであることを、この例は示している。
【0068】表2に示すPSAで積層した箱構造体を、
その最高接合強度に硬化した後(別の実験で測定した、
周囲条件での2〜4週間)150℃の炉中に置いた。こ
れらサンプルのそれぞれを30分後に炉から取り出し、
直ちに上述の方法に従って押し出し力について試験し
た。その結果を表2に示す。
【0069】
【0070】本発明組成物の樹脂成分のMnが3000
より大きいとき(実施例4及び5)、高温での接着力、
ここでいう「熱ホールド」は、樹脂のMnがこの値より
も低い配合物(実施例7)に較べて大いに増大すること
が、表2から見て取ることができる。更に、この熱ホー
ルド値は、比較例1のように、樹脂が非反応性成分でキ
ャップされているときも、大いに小さくなる。
【0071】本発明のシラン成分の安定化効果を明らか
にするために、以下の実験を行った。流体G(22.5
g)を38.1gの樹脂1と完全に混合した。この溶液
のアリコート5gに、充分な量のTEOSを加えてシラ
ン/SiOHモル比を表3に示すようなものとした。1
滴のTBTを各溶液に加え、その後室温で一夜混合し
た。得られた溶液を室温で貯蔵し、粘度変化及び最終の
ゲル化を監視した。その結果を表3に示す。
【0072】
【0073】本発明系に安定性を与えるについて、種々
のシラン(MTO)の有効性を明らかにするために、上
記実験を繰り返した。その結果を表4に示す。
【0074】 表4 MTO/SiOH サンプル モル比 ゲル化の日数 F 0.0 <6 G 0.01 3〜10 H 0.02 3〜10 I 0.05 3〜10 J 0.1 10〜34 K 0.2 10〜34 L 0.3 >34(透明、1相、流体) M 0.4 >34(透明、1相、流体)
【0075】樹脂/流体ブレンドの安定性に対する流体
の分子量の影響を明らかにするために他の同様なシリー
ズの実験を行った。
【0076】アルコキシ官能性流体は硬化はするけれど
も、これら組成物の安定性は、幾らかの、本発明のシラ
ンの添加がなければ不充分であることを、上記例は証明
している。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題及び発明の効果】高水準
の即時粘着性及び生強度を持つ一方、本質的に溶媒のな
い本発明のPSA組成物は、これらの要求に呼応する。
更に、これらの系は周囲条件下に非崩壊性固体である
が、加熱すると流動性の液体となって、ホットメルト有
機接着剤を施すのに現在用いられている方法で、基体に
塗ることができる。更に、我々のPSAは一液系として
長期間貯蔵でき、水蒸気に曝されると本質的に非粘着性
のエラストマーとなり、その対応する生強度値よりも強
い強度を提供する。硬化後にPSAとして残る組成物と
相違して、本発明の硬化された組成物は、硬化後に手で
さわる事が出来、過剰の材料が所定の接着領域をオーバ
ーフローしたとき、ゴミの付き方が少なく、汚れが少な
い。その様な汚染は、美的外観からもエレクトロニクス
の用途における性能からも望ましくない。本発明の好ま
しいホットメルトPSAは、更に、高い温度で驚くほど
高い接着性を示す。
【手続補正書】
【提出日】平成6年7月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】高水準の即時粘着性及
び生強度を持つ一方、本質的に溶媒のない本発明のPS
A組成物は、これらの要求に呼応する。更に、これらの
系は周囲条件下に非崩壊性固体であるが、加熱すると流
動性の液体となって、ホットメルト有機接着剤を施すの
に現在用いられている方法で、基体に塗ることができ
る。更に、我々のPSAは一液系として長期間貯蔵で
き、水蒸気に曝されると本質的に非粘着性のエラストマ
ーとなり、その対応する生強度値よりも強い強度を提供
する。硬化後にPSAとして残る組成物と相違して、本
発明の硬化された組成物は、硬化後に手でさわる事が出
来、過剰の材料が所定の接着領域をオーバーフローした
とき、ゴミの付き方が少なく、汚れが少ない。その様な
汚染は、美的外観からもエレクトロニクスの用途におけ
る性能からも望ましくない。本発明の好ましいホットメ
ルトPSAは、更に、高い温度で驚くほど高い接着性を
示す。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】従って、
本発明は、次の(i)〜(iv)を含む湿分硬化性ホット
メルトシリコーン感圧接着剤組成物を提供する: (i)R3 SiO1/2 シロキサン単位及びSiO4/2
ロキサン単位を含み、ここに前記R3 SiO1/2 シロキ
サン単位対SiO4/2 シロキサン単位のモル比が、0.
5/1〜1.2/1の値を取り、Rは炭化水素基及びハ
ロゲン化炭化水素基から選ばれる、固体ヒドロキシ官能
性オルガノポリシロキサン樹脂であって、前記ヒドロキ
シル含量が1.2〜6wt%であるもの; (ii)その各末端基が少なくとも2つのケイ素に結合し
た炭素原子数1〜4のアルコキシ基を含むジオルガノポ
リシロキサンポリマーであって、25℃の粘度が20〜
100,000mPa・s(センチポイズ)であるも
の、(前記樹脂対前記ポリマーの重量比は40:60〜
80:20である) (iii)式R’4-y SiXy (ここに、R’は炭素原子数
1〜6の炭化水素基及び置換炭化水素基から選ばれ、X
は加水分解性基であり、yは2〜4であり、前記シラン
の量は前記組成物を安定にするに充分なものである)で
示されるシラン; (vi)前記組成物の硬化を促進するに充分な触媒、但し
前記組成物は本質的に無溶媒であり、室温で非崩壊性の
固体である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム パトリック ブラッディ アメリカ合衆国,ミシガン,サンフォー ド,ウエスト カーティス ロード 595 (72)発明者 ランデール ジェーン シュミット アメリカ合衆国,ミシガン,ミッドラン ド,フォスター ロード 5005 (72)発明者 ウィリアム ジョセフ ショーンハー アメリカ合衆国,ミシガン,ミッドラン ド,ウィンチェスター コート 5505 (72)発明者 マイケル レイモンド ストロング アメリカ合衆国,ミシガン,ミッドラン ド,リンウッド ドライブ 615 (72)発明者 バーナード バンワート アメリカ合衆国,ミシガン,ミッドラン ド,オールド パイン トレイル 2159 (72)発明者 ゲイリー アレン ビンセント アメリカ合衆国,ミシガン,ミッドラン ド,バロック クリーク ロード 3121

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の(i)〜(iv)を含む湿分硬化性ホ
    ットメルトシリコーン感圧接着剤組成物: (i)R3 SiO1/2 シロキサン単位及びSiO4/2
    ロキサン単位を含み、ここに前記R3 SiO1/2 シロキ
    サン単位対SiO4/2 シロキサン単位のモル比が、0.
    5/1〜1.2/1の値を取り、Rは炭化水素基及びハ
    ロゲン化炭化水素基から選ばれる、固体ヒドロキシ官能
    性オルガノポリシロキサン樹脂であって、前記ヒドロキ
    シル含量が1.2〜6wt%であるもの; (ii)その各末端基が少なくとも2つのケイ素に結合し
    た炭素原子数1〜4のアルコキシ基を含むジオルガノポ
    リシロキサンポリマーであって、25℃の粘度が20〜
    100,000mPa・s(センチポイズ)であるも
    の、(前記樹脂対前記ポリマーの重量比は40:60〜
    80:20である) (iii)式R’4-y SiXy (ここに、R’は炭素原子数
    1〜6の炭化水素基及び置換炭化水素基から選ばれ、X
    は加水分解性基であり、yは2〜4であり、前記シラン
    の量は前記組成物を安定にするに充分なものである)で
    示されるシラン; (vi)前記組成物の硬化を促進するに充分な触媒、但し
    前記組成物は本質的に無溶媒であり、室温で非崩壊性の
    固体であり、水蒸気に曝すと硬化して本質的に非粘着性
    のエラストマーとなる。
  2. 【請求項2】 前記樹脂(i)のRがメチルであり、前
    記ジオルガノポリシロキサン(ii)がポリジメチルシロ
    キサンである請求項1の組成物。
  3. 【請求項3】 前記シラン(iii)のXが炭素原子数1〜
    2のアルコキシ基である請求項1又は2の組成物。
  4. 【請求項4】 前記シラン(iii)のXがアセトキシ基、
    アセトアミド基、N−メチルアセトアミド基及びケトキ
    シム基から選ばれる請求項1又は2の組成物。
  5. 【請求項5】 前記ジオルガノポリシロキサン(ii)の
    末端基が、構造(MeO)3 SiO−、Me(MeO)
    2 SiO−、(MeO)3 SiCH2 CH2SiMe2
    O−及び−CH2 CH2 Si(Me)2 OSi(Me)
    2 CH2 CH 2 Si(OMe)3 (ここに、Meはメチ
    ル基を表す)から選ばれる請求項3又は4の組成物。
  6. 【請求項6】 前記樹脂(i)対前記ジオルガノポリシ
    ロキサン(ii)の重量比が50/50〜70/30であ
    り、前記ジオルガノポリシロキサン(ii)の粘度が、2
    5℃で350〜60,000mPa・s(cP)である
    請求項5の組成物。
  7. 【請求項7】 用いられる前記シラン(iii)の量が、前
    記シラン対前記樹脂(i)上のヒドロキシ官能基のモル
    比を0.8〜2.5にするに充分である請求項6の組成
    物。
  8. 【請求項8】 前記樹脂(i)の数平均分子量が300
    0〜15,000であり、前記樹脂(i)のヒドロキシ
    含量が2.5〜4.5wt%である請求項7の組成物。
  9. 【請求項9】 前記シラン(iii)が、イソブチルトリメ
    トキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルト
    リメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、テト
    ラメトキシシラン及びテトラエトキシシランから選ばれ
    る請求項8の組成物。
  10. 【請求項10】 前記樹脂(i)対前記ジオルガノポリ
    シロキサン(ii)の重量比が55/45〜65/35で
    ある請求項8の組成物。
  11. 【請求項11】 前記シラン(iii)が、メチル−トリス
    (メチルエチルケトキシモ)シラン及びビニル−トリス
    (メチルエチルケトキシモ)シランから選ばれる請求項
    4の組成物。
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