JPWO2018030434A1 - 接着剤組成物、硬化体、電子部品及び組立部品 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、表示素子の小型化に伴い、充分に光の届かない部分に光硬化型樹脂組成物が塗布されることがあり、その結果、光の届かない部分に塗布された光硬化型樹脂組成物は硬化が不充分となるという問題があった。この問題は、狭額縁設計の表示素子において特に顕著であった。そこで、光の届かない部分に塗布された場合でも充分に硬化できる樹脂組成物として光熱硬化型樹脂組成物を用い、光硬化と熱硬化とを併用することも行われているが、高温での加熱により素子等に悪影響を与えるおそれがあった。
このような電子部品の接着に用いられる接着剤として、例えば、特許文献1には、数平均分子量が600〜1000であるエポキシ化合物を含有する熱硬化型の接着剤が開示されている。しかしながら、特許文献1に開示されているような熱硬化型の接着剤は、熱により損傷する可能性のある電子部品の接着には適さないものであった。
本発明は、接着性に優れ、かつ、低温でのリワークが容易な接着剤組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、該接着剤組成物の硬化体、並びに、該接着剤組成物の硬化体を有する電子部品及び組立部品を提供することを目的とする。
以下に本発明を詳述する。
本発明の接着剤組成物は、接着剤としての使用後、強固な接着力を有しながらも、リワークに際しては、比較的低温で加熱することにより接着部分を剥離させることができる、いわゆる熱剥離型接着剤組成物である。
上記発泡剤を含有することにより、本発明の接着剤組成物は、低温でのリワーク性に優れるものとなる。
上記「発泡剤」としては、例えば、無機発泡剤、有機発泡剤、熱膨張性粒子等が挙げられる。上記発泡剤の形状は特に限定されないが、粒子形状であることが好ましい。
なお、上記「無機発泡剤」及び上記「有機発泡剤」は、加熱による分解等の作用によりガスを発生させるものを意味する。また、上記「熱膨張性粒子」は、熱可塑性樹脂からなるシェル内にコア剤として低沸点化合物を内包してなり、加熱によりコア剤が揮発してシェル内のガス圧が増し、シェルを構成する熱可塑性樹脂が軟化して体積が増大する粒子を意味する。
上記被覆層の被覆率の実質的な上限は100%である。
なお、上記微粒子の平均粒子径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。レーザー回折散乱法には、例えば、Mastersizer Hydro 2000SM(Malvern社製)等を用いることができる。
上記微粒子の被覆率の実質的な上限は100%である。
なお、上記発泡剤の発泡開始温度は、熱機械分析装置(TMA)で上記発泡剤を加熱した際に、高さ方向の変位がプラスに転じたときの温度を意味する。
なお、上記発泡剤の平均粒子径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。レーザー回折散乱法には、例えば、Mastersizer Hydro 2000SM(Malvern社製)等を用いることができる。
上記湿気硬化型樹脂としては、例えば、湿気硬化型ウレタン樹脂、加水分解性シリル基含有樹脂等が挙げられる。なかでも、湿気硬化型ウレタン樹脂が好ましい。
上記湿気硬化型ウレタン樹脂は、ウレタン結合とイソシアネート基とを有し、分子内のイソシアネート基が空気中又は被着体中の水分と反応して硬化する。
上記芳香族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートの液状変性物、ポリメリックMDI、トリレンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート等が挙げられる。
上記脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
上記ポリイソシアネート化合物としては、なかでも、蒸気圧及び毒性の低い点、扱いやすさの点からジフェニルメタンジイソシアネート及びその変性物が好ましい。
上記ポリイソシアネート化合物は、単独で用いられてもよいし、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。
なお、lが0の場合とは、Rと結合した炭素が直接酸素と結合している場合を意味する。
上記加水分解性シリル基含有樹脂は、1分子中に加水分解性シリル基を1個のみ有していてもよいし、2個以上有していてもよい。なかでも、分子の主鎖両末端に加水分解性シリル基を有することが好ましい。
上記主鎖の骨格構造は特に限定されず、例えば、飽和炭化水素系重合体、ポリオキシアルキレン系重合体、(メタ)アクリル酸エステル系重合体等が挙げられる。
上記湿気硬化型樹脂が有していてもよいラジカル重合性官能基としては、不飽和二重結合を有する基が好ましく、特に反応性の面から(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
なお、ラジカル重合性官能基を有する湿気硬化型樹脂は、後述するラジカル重合性化合物には含まず、湿気硬化型樹脂として扱う。
なお、本明細書において上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定を行い、ポリスチレン換算により求められる値である。GPCによってポリスチレン換算による重量平均分子量を測定する際のカラムとしては、例えば、Shodex LF−804(昭和電工社製)等が挙げられる。また、GPCで用いる溶媒としては、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
図1に示されるように、被着体1を接着する接着剤組成物2からなる接着層の厚み3が大きいほど、単位面積4あたりの接着剤組成物2に存在する発泡剤5の量が多くなる。そのため、接着層の厚み3を、接着性を維持できる限度で大きな厚みとすることで、接着性とリワーク性とを両立する効果がより向上される。この場合、接着層の厚み3を維持するために、前処理として光硬化させることが好ましい。そこで、光硬化性を発現させるため、本発明の接着剤組成物は、ラジカル重合性化合物及び光ラジカル重合開始剤を含有することが好ましい。即ち、上記ラジカル重合性化合物及び上記光ラジカル重合開始剤を含有することにより、光硬化性と湿気硬化性とが担保され、接着性とリワーク性との両立がより効果的なものとなる。このような本発明の接着剤組成物は、特に表示素子用封止剤や狭額縁設計の筐体接続に用いる接着剤に好適に用いることができる。
なお、本明細書において、上記「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル又はメタクリロイルを意味し、上記「(メタ)アクリル」は、アクリル又はメタクリルを意味する。
なお、本明細書において、上記「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。また、上記ウレタン(メタ)アクリレートは、残存イソシアネート基を有さない。
上記ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ソルビトール、トリメチロールプロパン、カーボネートジオール、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカプロラクトンジオール等が挙げられる。
上記その他のラジカル重合性化合物としては、例えば、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド化合物、スチレン、α−メチルスチレン、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニル−ε−カプロラクタム等のビニル化合物等が挙げられる。
上記ワックスを含有することにより、本発明の接着剤組成物は、リワーク時の加熱により発泡剤が発泡するとともに硬化体が軟化するため、リワーク性により優れるものとなる。
なお、本明細書において、上記「ワックス」とは、23℃で固体であり、加温することで液体となる有機物を意味する。
なお、上記ワックスの融点は、示差走査熱量測定により求めることができる。
上記充填剤を含有することにより、本発明の接着剤組成物は、好適なチクソ性を有するものとなり、塗布後の形状を充分に保持することができる。
なお、上記充填剤の一次粒子径は、NICOMP 380ZLS(PARTICLE SIZING SYSTEMS社製)を用いて、上記充填剤を溶媒(水、有機溶媒等)に分散させて測定することができる。
また、上記充填剤は、本発明の接着剤組成物中において二次粒子(一次粒子が複数集まったもの)として存在する場合があり、このような二次粒子の粒子径の好ましい下限は5nm、好ましい上限は500nm、より好ましい下限は10nm、より好ましい上限は100nmである。上記充填剤の二次粒子の粒子径は、本発明の接着剤組成物又はその硬化物を、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察することにより測定することができる。
上記疎水性表面処理としては、シリル化処理、アルキル化処理、エポキシ化処理等が挙げられる。なかでも、形状保持性を向上させる効果に優れることから、シリル化処理が好ましく、トリメチルシリル化処理がより好ましい。
具体的には例えば、上記トリメチルシリル化処理シリカは、シリカをゾルゲル法等の方法で合成し、シリカを流動させた状態でヘキサメチルジシラザンを噴霧する方法や、アルコール、トルエン等の有機溶媒中にシリカとヘキサメチルジシラザンと水とを加えた後、水と有機溶媒とをエバポレーターで蒸発乾燥させる方法等により作製することができる。
上記遮光剤を含有することにより、本発明の接着剤組成物は、遮光性に優れるものとなり、例えば、表示素子に用いた場合に光漏れを防止することができる。また、上記遮光剤を配合した本発明の接着剤組成物を用いて製造した表示素子は、接着剤組成物が充分な遮光性を有するため、光の漏れ出しがなく高いコントラストを有し、優れた画像表示品質を有するものとなる。
なお、本明細書において、上記「遮光剤」は、可視光領域の光を透過させ難い能力を有する材料を意味する。
上記チタンブラックは、光学濃度(OD値)が、3以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましい。また、上記チタンブラックは、黒色度(L値)が9以上であることが好ましく、11以上であることがより好ましい。上記チタンブラックの遮光性は高ければ高いほど良く、上記チタンブラックのOD値に好ましい上限は特に無いが、通常は5以下となる。
なお、上記遮光剤の一次粒子径は、上記充填剤の一次粒子径と同様にして測定することができる。
なお、上記水分量は、カールフィッシャー水分測定装置により測定することができる。
なお、本発明の接着剤組成物の粘度が高すぎる場合は、塗布時に発泡剤が発泡しない程度の低温で加温することで塗布性を向上させることができる。
なお、本明細書において上記チクソトロピックインデックスとは、コーンプレート型粘度計を用いて25℃、1rpmの条件で測定した粘度を、コーンプレート型粘度計を用いて25℃、10rpmの条件で測定した粘度で除した値を意味する。
上記OD値は高いほど良いが、上記OD値を高くするために遮光剤を多く配合しすぎると、増粘による作業性の低下等が生じることから、遮光剤の配合量とのバランスをとるため、上記硬化体のOD値の好ましい上限は4である。
なお、上記接着剤組成物の硬化後のOD値は、光学濃度計を用いて測定することができる。
上記リワーク時の加熱温度の好ましい下限は60℃、好ましい上限は120℃である。上記加熱温度がこの範囲であることにより、電子部品等を損傷させることなく容易に剥離することができる。上記リワーク時の加熱温度のより好ましい下限は75℃、より好ましい上限は110℃である。
本発明の電子部品において、本発明の接着剤組成物は、主に被着体の接着に用いられる。
上記被着体の形状としては、例えば、フィルム状、シート状、板状、パネル状、トレイ状、ロッド(棒状体)状、箱体状、筐体状等が挙げられる。
上記ガラスとしては、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等が挙げられる。
上記プラスチックとしては、例えば、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ナイロン6(N6)、ナイロン66(N66)、ナイロン46(N46)、ナイロン11(N11)、ナイロン12(N12)、ナイロン610(N610)、ナイロン612(N612)、ナイロン6/66共重合体(N6/66)、ナイロン6/66/610共重合体(N6/66/610)、ナイロンMXD6(MXD6)、ナイロン6T、ナイロン6/6T共重合体、ナイロン66/PP共重合体、ナイロン66/PPS共重合体等のポリアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンイソフタレート(PEI)、PET/PEI共重合体、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミドジ酸/ポリブチレンテレフタレート共重合体等の芳香族ポリエステル系樹脂、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレン共重合体(AS)、メタクリロニトリル/スチレン共重合体、メタクリロニトリル/スチレン/ブタジエン共重合体等のポリニトリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリメタクリル酸エチル等のポリメタクリレート系樹脂、エチレン/酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルアルコール(PVA)、ビニルアルコール/エチレン共重合体(EVOH)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩化ビニル/塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン/メチルアクリレート共重合体等のポリビニル系樹脂等が挙げられる。
更に、上記被着体としては、金属表面を不動態化処理することにより不動態皮膜を形成した材料も挙げられ、該不動態化処理としては、例えば、加熱処理、陽極酸化処理等が挙げられる。特に、国際アルミニウム合金名が6000番台の材質であるアルミニウム合金等の場合は、上記不動態化処理として硫酸アルマイト処理又はリン酸アルマイト処理を行うことで、接着性を向上させることができる。
上記第1の基板及び上記第2の基板は、それぞれ少なくとも1つの電子部品を有することが好ましい。
ポリオール化合物として100重量部のポリテトラメチレンエーテルグリコール(三菱化学社製、「PTMG−2000」)と、0.01重量部のジブチル錫ジラウレートとを500mL容のセパラブルフラスコに入れ、真空下(20mmHg以下)、100℃で30分間撹拌し、混合した。その後常圧とし、ポリイソシアネート化合物としてジフェニルメタンジイソシアネート(日曹商事社製、「Pure MDI」)26.5重量部を入れ、80℃で3時間撹拌して反応させ、湿気硬化型ウレタン樹脂(重量平均分子量2700)を得た。
表1に記載された配合比に従い、各材料を、遊星式撹拌装置(シンキー社製、「あわとり練太郎」)にて撹拌した後、セラミック3本ロールにて均一に混合して実施例1〜7、比較例1〜3の接着剤組成物を得た。
実施例及び比較例で得られた各接着剤組成物について以下の評価を行った。結果を表1に示した。なお、比較例3で得られた接着剤組成物については、樹脂が硬化せず、各評価におけるサンプルの作製ができなかったため、以下の評価は行わなかった。
実施例及び比較例で得られた各接着剤組成物を、ディスペンス装置を用いて、アルミニウム基板に約1mmの幅で塗布し、UV−LED(波長365nm)を用いて、紫外線を1000mJ/cm2照射することによって光硬化させた。次いで、該アルミニウム基板にガラス板を貼り合わせ、100gの重りを置き、一晩放置することにより湿気硬化させて、接着性評価用サンプルを得た。
図2に接着性評価用サンプルを上から見た場合を示す模式図(図2(a))、及び、接着性評価用サンプルを横から見た場合を示す模式図(図2(b))を示した。
作製した接着性評価用サンプルを、25℃及び80℃において引張り試験機(島津製作所社製、「Ez−Graph」)を用いて、剪断方向に5mm/secの速度で引張り、アルミニウム基板とガラス板とが剥がれる際の強度を測定した。
測定された強度が18N/cm2以上であった場合を「◎」、18N/cm2未満14N/cm2以上であった場合を「○」、14N/cm2未満10N/cm2以上であった場合を「△」、10N/cm2未満であった場合を「×」として接着性を評価した。
上記「(接着性)」の評価で作製した接着性評価用サンプルと同様にして信頼性評価用サンプルを作製した。
作製した信頼性評価用サンプルを地面に対して垂直にぶら下げ、アルミニウム基板の端に300gの重りをつるした状態で80℃のオーブンに入れた。
オーブンに入れてから72時間以上経過してもアルミニウム基板とガラスとが剥がれていなかった場合を「◎」、24時間以上72時間未満で剥がれた場合を「○」、12時間以上24時間未満で剥がれた場合を「△」、12時間未満で剥がれていた場合を「×」として信頼性を評価した。
上記「(接着性)」の評価で作製した接着性評価用サンプルと同様にしてリワーク性評価用サンプルを得た。
作製したリワーク評価用サンプルを、100℃において引張り試験機(島津製作所社製、「Ez−Graph」)を用いて、剪断方向に5mm/secの速度で引張り、アルミニウム基板とガラス板とが剥がれる際の強度を測定した。
測定された強度が5N/cm2以下であった場合を「◎」、5N/cm2を超え10N/cm2以下であった場合を「○」、10N/cm2を超え18N/cm2以下であった場合を「△」、18N/cm2を超えた場合を「×」としてリワーク性を評価した。
2 接着剤組成物
3 接着層の厚み
4 単位面積
5 発泡剤
6 アルミニウム基板
7 接着剤組成物
8 ガラス板
Claims (11)
- 湿気硬化型樹脂と発泡剤とを含有することを特徴とする接着剤組成物。
- 前記発泡剤は、発泡開始温度が60℃〜130℃であることを特徴とする請求項1記載の接着剤組成物。
- 前記発泡剤は、粒子形状であり、平均粒子径が5〜20μmであることを特徴とする請求項1又は2記載の接着剤組成物。
- 前記接着剤組成物100重量部中における発泡剤の含有量が1〜50重量部であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の接着剤組成物。
- 前記湿気硬化型樹脂は、湿気硬化型ウレタン樹脂であることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の接着剤組成物。
- ラジカル重合性化合物及び光ラジカル重合開始剤を含有することを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の接着剤組成物。
- ワックスを含有することを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の接着剤組成物。
- 請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の接着剤組成物の硬化体であって、ウレア結合及び/又はウレタン結合を有することを特徴とする硬化体。
- 請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の接着剤組成物の硬化体を有することを特徴とする電子部品。
- 第1の基板、第2の基板、及び、請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の接着剤組成物の硬化体を有し、
前記第1の基板の少なくとも一部は、前記第2の基板の少なくとも一部と前記接着剤組成物の硬化体を介して接合されていることを特徴とする組立部品。 - 前記第1の基板及び前記第2の基板は、それぞれ少なくとも1つの電子部品を有することを特徴とする請求項10記載の組立部品。
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