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JP2018030989A - 光硬化性組成物、硬化組成物含有製品、貼り合せ方法、及び製品の製造方法 - Google Patents

光硬化性組成物、硬化組成物含有製品、貼り合せ方法、及び製品の製造方法 Download PDF

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JP2018030989A
JP2018030989A JP2016232139A JP2016232139A JP2018030989A JP 2018030989 A JP2018030989 A JP 2018030989A JP 2016232139 A JP2016232139 A JP 2016232139A JP 2016232139 A JP2016232139 A JP 2016232139A JP 2018030989 A JP2018030989 A JP 2018030989A
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翔馬 河野
Shoma Kono
翔馬 河野
尚孝 河村
Naotaka Kawamura
尚孝 河村
智洋 緑川
Tomohiro Midorikawa
智洋 緑川
岡村 直実
Naomi Okamura
直実 岡村
宏士 山家
Hiroshi Yamaya
宏士 山家
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Cemedine Co Ltd
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Cemedine Co Ltd
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Abstract

【課題】様々な被着体に対して適応でき、また、UV照射後に貼り合わせることで直ちに十分な接着力を発揮する光硬化性組成物、硬化組成物含有製品、貼り合せ方法、及び製品の製造方法の提供。【解決手段】光硬化性組成物は、(A)芳香環に置換基を有してもよい、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレートまたはその誘導体などの酸素阻害を抑制するモノアクリレートと、(B)架橋性ケイ素基含有重合体と、(C)光開始剤とを含有する。【選択図】なし

Description

本発明は、光硬化性組成物、硬化組成物含有製品、貼り合せ方法、及び製品の製造方法に関する。特に、本発明は、短時間で硬化可能であり、かつ立ち上がり接着性等に優れた光硬化性組成物、硬化組成物含有製品、貼り合せ方法、及び製品の製造方法に関する。
ケイ素原子に結合した水酸基又は加水分解性基を有し、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基(以下、「架橋性ケイ素基」ともいう。)を有する有機重合体は、室温においても湿分等による架橋性ケイ素基の加水分解反応等を伴うシロキサン結合の形成によって架橋し、ゴム状硬化物が得られるという性質を有することが知られている。これらの架橋性ケイ素基を有する重合体中で、主鎖骨格がポリオキシアルキレン系重合体又は(メタ)アクリル酸エステル系重合体である有機重合体は、シーリング材、接着剤、塗料等の用途に広く使用されている。
シーリング材、接着剤、塗料等に用いられる硬化性組成物及び硬化によって得られるゴム状硬化物には、硬化性、接着性、貯蔵安定性、モジュラス・強度・伸び等の機械特性等の種々の特性が要求されており、架橋性ケイ素基を含有する有機重合体に関しても、これまでに多くの検討がなされている。近年、電子部品・電子機器組立分野等の種々の分野において、速硬化性が求められているが、湿気硬化型接着剤の場合、塗布後の貼り合わせ可能時間が短くなるという問題がある。
一方、架橋性ケイ素基を含有する有機重合体を用いた光架橋性組成物として、特許文献1は、一分子中に2個以上の加水分解性シリル基を有するポリマー、及び光照射により該ポリマーを架橋させる化合物、を含有してなる光架橋性組成物を開示しており、光照射によりポリマーを架橋させる化合物として、光を照射されることにより酸、あるいは塩基を発生させる化合物を含有する光架橋性組成物を例示している(特許文献1、請求項1〜3)。
しかしながら、特許文献1記載の組成物において、光照射によりポリマーを架橋させる化合物として光酸発生剤を用いた場合、例えば、アミン類、アルカリ性物質などが混在すると光酸発生剤から生成する活性な酸触媒が反応し、光カチオン重合が顕著に阻害される。これは該組成物中に塩基性の接着付与剤、フィラーなどを配合した場合の他、被着体中に塩基性物質を含んでいる際にも起こりやすい。よって、接着性も悪く、被着体も限定される。また、サビを生じるという問題があり、金属の接着に適用できない。また、光照射によりポリマーを架橋させる化合物として光塩基発生剤を用いた場合、効率が悪く、照射時間や硬化に長時間を要するといった問題があった。
また、特許文献2には、重合性アクリレートと、シラン末端化ポリマーと、光開始剤と、光酸発生剤とを含有する接着剤組成物が記載されている。特許文献2に記載の接着剤組成物によれば、紫外線照射後、迅速にB−ステージ化でき、スランピング等の問題を回避できる。しかしながら、特許文献2に記載の接着剤組成物においては、特許文献2の実施例に記載されているように、UV照射直後には十分な接着力が発揮されない。
また、特許文献3には、(A)アルキル基の炭素数4〜14のアルキル(メタ)アクリレート、(B)カルボキシル基含有ビニルモノマー及び(C)光重合性開始剤からなる光重合性混合モノマー100重量部に対し、(D)分子内に少なくとも2個以上のアルコキシシリル基を有する架橋性ポリマーを5〜50重量部含有する光重合性組成物を基材の少なくとも1面に塗工後、光重合して得られるアクリル系粘着テープが記載されている。しかしながら、特許文献3に記載のアクリル系粘着テープにおいては、UV照査する場合にPETフィルムに光重合性組成物を塗布し、光重合性組成物の露出面をPETフィルムでカバーしなければならないという手間がかかる。
特開2001−172514号公報 特表2009−530441号公報 特開平9−137137号公報
上記各特許文献に記載されている組成物においては、光照射前に組成物が硬化したり、若しくは光照射する場合にPETフィルム等で組成物を外気から遮断すること等を要するので、光硬化性組成物を塗布できる対象が限られるだけでなく、粘着性を有する硬化物を得るために作業工程が増え、手間がかかる。
したがって、本発明の目的は、様々な被着体に対して適応でき、また、UV照射後に貼り合わせることで直ちに十分な接着力を発揮する光硬化性組成物、硬化組成物含有製品、貼り合せ方法、及び製品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するため、(A)下記一般式(1)で表され、酸素阻害を抑制するモノアクリレートと、(B)架橋性ケイ素基含有重合体と、(C)光開始剤とを含有する光硬化性組成物が提供される。
一般式(1)中、Rは−H又は−CHを示し、R乃至Rはそれぞれ独立して、水素原子、又はニトロ基、シアノ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アセチル基、カルボニル基、置換若しくは非置換のアリル基、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアルコキシ基、非置換若しくは置換アリール基、非置換若しくは置換アリールオキシ基、複素環構造含有基、及び複数の環を有する基からなる群から選択される少なくとも1つの基を含む置換基である。R乃至Rからなる群から選択される少なくとも2つの基は、互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に環状構造を形成していてもよい。
また、上記光硬化性組成物において、(D)Si−F結合を有する化合物、及び三フッ化ホウ素からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を更に含有することもできる。
また、上記光硬化性組成物において、(E)粘着付与樹脂を更に含有することもできる。
また、上記光硬化性組成物において、(F)多官能(メタ)アクリレートを更に含有することもできる。
また、上記光硬化性組成物において、(F)多官能(メタ)アクリレートが、光ラジカル重合性ビニル基を含有する多官能重合体であってもよい。
また、本発明は、上記目的を達成するため、上記のいずれか1つに記載の光硬化性組成物を用いて構成される硬化組成物含有製品が提供される。
また、本発明は、上記目的を達成するため、複数の被着体を貼り合わせる貼り合せ方法であって、上記のいずれか1つに記載の光硬化性組成物を少なくとも一方の被着体に塗布する塗布工程と、一方の被着体に塗布された光硬化性組成物に光を照射する光照射工程と、一方の被着体に塗布され、光が照射された光硬化性組成物を他方の被着体で挟み込む貼り合せ工程とを備える貼り合せ方法が提供される。
また、本発明は、上記目的を達成するため、複数の被着体を有して構成される製品の製造方法であって、上記のいずれか1つに記載の光硬化性組成物を少なくとも一方の被着体に塗布する塗布工程と、一方の被着体に塗布された光硬化性組成物に光を照射する光照射工程と、一方の被着体に塗布され、光が照射された光硬化性組成物を他方の被着体で挟み込んで接着させる接着工程とを備える製品の製造方法が提供される。
本発明に係る光硬化性組成物、硬化組成物含有製品、貼り合せ方法、及び製品の製造方法によれば、様々な被着体に対して適応でき、また、UV照射後に貼り合わせることで直ちに十分な接着力を発揮する光硬化性組成物、硬化組成物含有製品、貼り合せ方法、及び製品の製造方法を提供できる。
本発明に係る光硬化性組成物は、活性エネルギー線等の光照射によりすばやく粘着性を発揮し、後硬化(すなわち、接着剤化)する光硬化性組成物である。すなわち、光硬化性組成物は、(A)凝集力を発揮すると共に環境中の酸素による酸素阻害を抑制し得る化合物と、(B)ケイ素原子に結合した水酸基又は加水分解性基を有し、シロキサン結合を形成することにより架橋し得るケイ素含有基(以下、「架橋性ケイ素基」ともいう。)を有する重合体と、(C)光照射によって塩基を発生する化合物と、(D)Si−F結合を有する化合物、及び三フッ素系化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物とを含有する。
具体的に、本発明の光硬化性組成物は、(A)下記一般式(1)で表されるモノアクリレートと、(B)架橋性ケイ素基含有重合体と、(C)光塩基発生剤と、(D)Si−F結合を有する化合物、及び三フッ化ホウ素からなる群から選択される少なくとも1つの化合物とを含有する。また、本発明の光硬化性組成物は、(E)粘着付与樹脂を更に含有してもよい。更に、本発明の光硬化性組成物は、(F)光ラジカル重合性ビニル基を含有する多官能モノマー、及び/又は(F)光ラジカル重合性ビニル基を含有する多官能重合体を更に含有することもできる。
一般式(1)中、Rは−H又は−CHを示し、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を表す。置換基としては、例えば、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アセチル基、カルボニル基、置換又は非置換のアリル基、置換又は非置換のアルキル基(好ましくは炭素数が1〜5のアルキル基)、置換又は非置換のアルコキシ基(好ましくは炭素数が1〜5のアルコキシ基)、非置換若しくは置換アリール基、非置換若しくは置換アリールオキシ基、複素環構造含有基、複数の環を有する基やこれらの組合せ等が挙げられる。R〜Rのいずれかが互いに結合し、環状構造を形成してもよい。R〜Rからなる群から選択される少なくとも2つの基が互いに結合し、環状構造を形成する場合、複数のベンゼン環が縮合した構造、ベンゼン環と複素環や非芳香族性の環、カルボニル基等の官能基が結合した環等が縮合した構造等を形成してもよい。これらの置換基の中では、置換又は非置換のアルキル基が好ましく、置換又は非置換の炭素数が1〜5のアルキル基がより好ましい。
(A成分:モノアクリレート)
光硬化性組成物が含有するA成分は、複数の電子吸引性基を有する化合物であり、複数の電子吸引性基に挟まれた部分に活性ラジカルが生じやすい化合物である。本発明者らは、このような構造を有する化合物が酸素による重合阻害を抑制し得ると推測し、様々な化合物を用いた光硬化性組成物の特性を研究した結果、本発明の光硬化性組成物のA成分が好適であることを見出した。すなわち、A成分として、複数の−CH基(具体的には2つの−CH基)に挟まれた部分に配置される2級水酸基と、分子の両端に位置する電子吸引性基とを含む単官能の化合物が好ましいことを見出した。具体的に、A成分としては、一般式(1)で表されるモノアクリレートが挙げられる。A成分の具体例としては、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート等が挙げられる。なお、光硬化性組成物から得られる硬化物をエポキシアクリレートやアクリルアミド等から得られる硬化物より柔軟性を有する硬化物にする観点、及び/又はエポキシアクリレートやアクリルアミド等のガラス転移温度より比較的低いガラス転移温度の化合物を用いる観点から、A成分としては、多官能ではなく、モノアクリレートを用いることが好ましい。
なお、酸素による重合阻害を抑制するメカニズムとしては、以下のメカニズムが推測される。すなわち、ラジカル重合においては酸素による重合阻害が起こり、モノマーの反応率が低下する。特に、空気に触れる表面層において反応率の低下が発生する。酸素阻害は、光開始剤から生成する開始ラジカルやモノマーの重合過程で生成する重合末端ラジカルが酸素にトラップされて生成するパーオキシラジカルの重合能力が低く、重合反応が停止することによって起こる。ここで、系に連鎖移動剤としての機能を有するA成分のモノアクリレートが存在する場合、水素引き抜き能を有するパーオキシラジカルがモノアクリレートから水素を引き抜くことで、新たに生成する2級水酸基のα炭素ラジカルが重合を開始すると考えられる。また、生成した2級水酸基のα炭素ラジカルは酸素を補足することもできるため、系内の酸素濃度を低減させる効果も考えられる。これらのメカニズムにより、酸素阻害が抑制されると推測される。
なお、モノアクリレートとして架橋性ケイ素基を含有するモノアクリレートを用いた場合、光硬化性組成物は、光照射により粘着性を示した後、経時変化により後硬化(接着剤化)しやすくなる。架橋性ケイ素基含有重合体として液状有機重合体を用いる場合、液状有機重合体は、置換基として架橋性ケイ素基を導入することにより架橋性ケイ素基を含有するモノアクリレートとなる。架橋性ケイ素基の具体的な構造としては、トリメトキシシリル基等のトリアルコキシシリル基[−Si(OR)]、メチルジメトキシシリル基等のジアルコキシシリル基[−Si(CH)(OR)]が挙げられ、トリアルコキシシリル基[−Si(OR)]が反応性が高い点で好適であり、トリメトキシシリル基がより好適である。ここでRはメチル基やエチル基のようなアルキル基である。
(B成分:架橋性ケイ素基含有重合体)
架橋性ケイ素基含有重合体としては、架橋性ケイ素基を有する有機重合体(以下、「架橋性ケイ素基含有有機重合体」という)であれば特に制限はない。本発明では、主鎖がポリシロキサンでない有機重合体であり、ポリシロキサンを除く各種の主鎖骨格を有する有機重合体が、接点障害の要因となる低分子環状シロキサンを含有若しくは発生させない点で好適である。また、主鎖が切れにくく、相溶性が良好で接着性付与剤等を配合しやすい架橋性ケイ素基を有する有機重合体も好ましい。
架橋性ケイ素基含有有機重合体の主鎖骨格としては、具体的には、ポリオキシプロピレン、ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体等のポリオキシアルキレン系重合体;エチレン−プロピレン系共重合体、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、これらのポリオレフィン系重合体に水素添加して得られる水添ポリオレフィン系重合体等の炭化水素系重合体;アジピン酸等の2塩基酸とグリコールとの縮合、又は、ラクトン類の開環重合で得られるポリエステル系重合体;エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等のモノマーをラジカル重合して得られる(メタ)アクリル酸エステル系重合体;(メタ)アクリル酸エステル系モノマー、酢酸ビニル、アクリロニトリル、スチレン等のモノマーをラジカル重合して得られるビニル系重合体;有機重合体中でのビニルモノマーを重合して得られるグラフト重合体;ポリサルファイド系重合体;ポリアミド系重合体;ポリカーボネート系重合体;ジアリルフタレート系重合体等が挙げられる。これらの骨格は、架橋性ケイ素基含有有機重合体の中に単独で含まれていても、2種類以上がブロック若しくはランダムに含まれていてもよい。
更に、ポリイソブチレン、水添ポリイソプレン、水添ポリブタジエン等の飽和炭化水素系重合体や、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は比較的ガラス転移温度が低く、得られる硬化物が耐寒性に優れることから好ましい。また、ポリオキシアルキレン系重合体、及び(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、透湿性が高く1液型組成物にした場合に深部硬化性に優れることから特に好ましい。
架橋性ケイ素基含有有機重合体の架橋性ケイ素基としては、例えば、一般式(2)で示される基が好適である。
式(2)中、Rは、有機基を示す。なお、Rは、炭素数が1〜20の炭化水素基が好ましい。これらの中でRは、特にメチル基が好ましい。Rは、置換基を有していてもよい。Rが2個以上存在する場合、複数のRは同一であっても、異なっていてもよい。Wは水酸基、又は加水分解性基を示し、Wが2個以上存在する場合、複数のWは同一であっても、異なっていてもよい。aは0、1、2又は3の整数のいずれかである。硬化性を考慮し、十分な硬化速度を有する光硬化性組成物を得るためには、式(2)においてaは2以上が好ましく、3がより好ましい。
加水分解性基や水酸基は1個のケイ素原子に1〜3個の範囲で結合することができる。加水分解性基や水酸基が架橋性ケイ素基中に2個以上結合する場合には、それらは同一であっても、異なっていてもよい。
Wで示される加水分解性基としては、F原子以外であれば特に限定されない。例えば、アルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノオキシ基、アルケニルオキシ基等が挙げられる。加水分解性が穏やかで取扱やすいという観点からアルコキシ基が好ましい。アルコキシ基の中では炭素数の少ないものの方が反応性が高く、メトキシ基>エトキシ基>プロポキシ基の順のように炭素数が多くなるほどに反応性が低くなる。目的や用途に応じて選択できるが通常メトキシ基やエトキシ基が使用される。
架橋性ケイ素基の具体的な構造としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基等のトリアルコキシシリル基[−Si(OR)]、メチルジメトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基等のジアルコキシシリル基[−SiR(OR)]が挙げられ、トリアルコキシシリル基[−Si(OR)]が反応性が高い点で好適であり、トリメトキシシリル基がより好適である。ここでRはメチル基やエチル基のようなアルキル基である。
また、架橋性ケイ素基は1種で使用しても良く、2種以上併用してもよい。架橋性ケイ素基は、主鎖又は側鎖あるいはいずれにも存在しうる。
架橋性ケイ素基を有する有機重合体は直鎖状、又は分岐を有してもよく、その数平均分子量はGPCにおけるポリスチレン換算において500〜100,000程度、より好ましくは1,000〜50,000であり、特に好ましくは3,000〜30,000である。数平均分子量が500未満では、硬化物の伸び特性の点で不都合な傾向があり、100,000を越えると、高粘度となるために作業性の点で不都合な傾向がある。
高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物を得るためには、有機重合体に含有される架橋性ケイ素基は重合体1分子中に平均して0.8個以上、好ましくは1.0個以上、より好ましくは1.1〜5個存在するのがよい。分子中に含まれる架橋性ケイ素基の数が平均して0.8個未満になると、硬化性が不充分になり、良好なゴム弾性挙動を発現しにくくなる。架橋性ケイ素基は、有機重合体分子鎖の主鎖の末端あるいは側鎖の末端にあっても、また、両方にあってもよい。特に、架橋性ケイ素基が分子鎖の主鎖の末端にのみある場合、最終的に形成される硬化物に含まれる有機重合体成分の有効網目長が長くなるため、高強度、高伸びで、低弾性率を示すゴム状硬化物が得られやすくなる。
ポリオキシアルキレン系重合体は、本質的に一般式(3)で示される繰り返し単位を有する重合体である。
−R−O−・・・(3)
一般式(3)中、Rは炭素数が1〜14の直鎖状若しくは分岐アルキレン基であり、炭素数が1〜14の直鎖状若しくは分岐アルキレン基が好ましく、炭素数が2〜4の直鎖状若しくは分岐アルキレン基が更に好ましい。
一般式(3)で示される繰り返し単位の具体例としては、−CHCHO−、−CHCH(CH)O−、−CHCHCHCHO−等が挙げられる。ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖骨格は、1種類だけの繰り返し単位からなってもよいし、2種類以上の繰り返し単位からなってもよい。
ポリオキシアルキレン系重合体の合成法としては、例えば、KOHのようなアルカリ触媒による重合法、例えば、複金属シアン化物錯体触媒による重合法等が挙げられるが、特に限定されない。複金属シアン化物錯体触媒による重合法によれば数平均分子量6,000以上、Mw/Mnが1.6以下の高分子量で分子量分布が狭いポリオキシアルキレン系重合体を得ることができる。
ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖骨格中にはウレタン結合成分等の他の成分を含んでいてもよい。ウレタン結合成分としては、例えば、トルエン(トリレン)ジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族系ポリイソシアネート;イソフォロンジイソシアネート等の脂肪族系ポリイソシアネートと水酸基を有するポリオキシアルキレン系重合体との反応から得られる成分を挙げることができる。
分子中に不飽和基、水酸基、エポキシ基、又はイソシアネート基等の官能基を有するポリオキシアルキレン系重合体に、この官能基に対して反応性を有する官能基及び架橋性ケイ素基を有する化合物を反応させることで、ポリオキシアルキレン系重合体へ架橋性ケイ素基を導入できる(以下、高分子反応法という)。
高分子反応法の具体例として、不飽和基含有ポリオキシアルキレン系重合体に架橋性ケイ素基を有するヒドロシランや架橋性ケイ素基を有するメルカプト化合物を作用させてヒドロシリル化やメルカプト化し、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体を得る方法を挙げることができる。不飽和基含有ポリオキシアルキレン系重合体は水酸基等の官能基を有する有機重合体に、この官能基に対して反応性を示す活性基及び不飽和基を有する有機化合物を反応させ、不飽和基を含有するポリオキシアルキレン系重合体を得ることができる。
また、高分子反応法の他の具体例として、末端に水酸基を有するポリオキシアルキレン系重合体とイソシアネート基及び架橋性ケイ素基を有する化合物とを反応させる方法や、末端にイソシアネート基を有するポリオキシアルキレン系重合体と水酸基やアミノ基等の活性水素基及び架橋性ケイ素基を有する化合物とを反応させる方法を挙げることができる。イソシアネート化合物を用いると、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体を容易に得ることができる。
架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体は、単独で使用しても、2種以上併用してもよい。
飽和炭化水素系重合体は芳香環を除く他の炭素−炭素不飽和結合を実質的に含有しない重合体である。その骨格を形成する重合体は、(1)エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン等の炭素数が2〜6のオレフィン系化合物を主モノマーとして重合させるか、(2)ブタジエン、イソプレン等のジエン系化合物を単独重合させるか、あるいは、ジエン系化合物とオレフィン系化合物とを共重合させた後、水素添加する等の方法により得ることができる。イソブチレン系重合体や水添ポリブタジエン系重合体は、末端に官能基を導入しやすく、分子量を制御しやすく、また、末端官能基の数を多くすることができるので好ましく、イソブチレン系重合体が特に好ましい。主鎖骨格が飽和炭化水素系重合体である場合、耐熱性、耐候性、耐久性、及び湿気遮断性に優れる特徴を有する。
イソブチレン系重合体は、単量体単位の全てがイソブチレン単位から形成されていてもよいし、他単量体との共重合体でもよい。ゴム特性の面からは、イソブチレンに由来する繰り返し単位を50質量%以上含有する重合体が好ましく、80質量%以上含有する重合体がより好ましく、90〜99質量%含有する重合体が特に好ましい。
架橋性ケイ素基を有する飽和炭化水素系重合体は、単独で使用しても2種以上併用してもよい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体の主鎖を構成する(メタ)アクリル酸エステル系モノマーとしては、各種のモノマーを用いることができる。例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマー;脂環式(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;芳香族(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル等の(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;γ−(メタクリロイルオキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−(メタクリロイルオキシプロピル)ジメトキシメチルシラン等のシリル基含有(メタ)アクリル酸エステル系モノマー;(メタ)アクリル酸の誘導体;フッ素含有(メタ)アクリル酸エステル系モノマー等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体では、(メタ)アクリル酸エステル系モノマーと共に、以下のビニル系モノマーを共重合することもできる。ビニル系モノマーを例示すると、スチレン、無水マレイン酸、酢酸ビニル等が挙げられる。
これらは、単独で用いても、複数を共重合させてもよい。更に、シリル基含有(メタ)アクリル酸エステル系モノマーを併用することで、(メタ)アクリル酸エステル系重合体(A)中のケイ素基の数を制御できる。接着性が良いことからメタクリル酸エステルモノマーからなるメタクリル酸エステル系重合体が特に好ましい。また、低粘度化、柔軟性の付与、粘着性の付与をする場合、アクリル酸エステルモノマーを適時用いることが好適である。なお、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を表す。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体の製造方法は、特に限定されず、例えば、ラジカル重合反応を用いたラジカル重合法を用いることができる。ラジカル重合法としては、重合開始剤を用いて所定の単量体単位を共重合させるラジカル重合法(フリーラジカル重合法)や、末端等の制御された位置に反応性シリル基を導入できる制御ラジカル重合法が挙げられる。ただし、重合開始剤としてアゾ系化合物、過酸化物等を用いるフリーラジカル重合法で得られる重合体は、分子量分布の値が一般に2以上と大きく、粘度が高くなる。したがって、分子量分布が狭く、粘度の低い(メタ)アクリル酸エステル系重合体であって、高い割合で分子鎖末端に架橋性官能基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体を得る場合には、制御ラジカル重合法を用いることが好適である。
制御ラジカル重合法としては、特定の官能基を有する連鎖移動剤を用いたフリーラジカル重合法やリビングラジカル重合法が挙げられ、付加−開裂移動反応(Reversible Addition-Fragmentation chain Transfer;RAFT)重合法、遷移金属錯体を用いたラジカル重合法(Transition-Metal-Mediated Living Radical Polymerization)等のリビングラジカル重合法がより好ましい。また、反応性シリル基を有するチオール化合物を用いた反応や、反応性シリル基を有するチオール化合物及びメタロセン化合物を用いた反応も好適である。
架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、単独で用いても、2種以上併用してもよい。
これらの架橋性ケイ素基を有する有機重合体は、単独で用いても、2種以上併用してもよい。具体的には、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体、架橋性ケイ素基を有する飽和炭化水素系重合体、及び架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体からなる群から選択される2種以上をブレンドした有機重合体も用いることができる。
架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体とをブレンドした有機重合体の製造方法としては、様々な方法が挙げられる。例えば、架橋性ケイ素基を有し、分子鎖が実質的に、一般式(4):
−CH−C(R)(COOR10)− ・・・(4)
(式中、Rは水素原子又はメチル基、R10は炭素数が1〜5のアルキル基を示す)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、一般式(5):
−CH−C(R)(COOR11)− ・・・(5)
(式中、Rは前記に同じ、R11は炭素数が6以上のアルキル基を示す)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる共重合体に、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体をブレンドして製造する方法が挙げられる。
一般式(4)のR10としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基等の炭素数が1〜5、好ましくは炭素数が1〜4、更に好ましくは炭素数が1〜2のアルキル基が挙げられる。なお、R10のアルキル基は単独でもよく、2種以上混合していてもよい。
一般式(5)のR11としては、例えば、2−エチルヘキシル基、ラウリル基、ステアリル基等の炭素数が6以上、通常は炭素数が7〜30、好ましくは炭素数が8〜20の長鎖のアルキル基が挙げられる。なお、R11のアルキル基はR10の場合と同様、単独でも2種以上混合してもよい。
(メタ)アクリル酸エステル系共重合体の分子鎖は実質的に式(4)及び式(5)の単量体単位からなる。ここで、「実質的に」とは、共重合体中に存在する式(4)及び式(5)の単量体単位の合計が50質量%を越えることを意味する。式(4)及び式(5)の単量体単位の合計は好ましくは70質量%以上である。また式(4)の単量体単位と式(5)の単量体単位との存在比は、質量比で95:5〜40:60が好ましく、90:10〜60:40が更に好ましい。
(メタ)アクリル酸エステル系重合体の数平均分子量は、600〜10,000が好ましく、600〜5,000がより好ましく、1,000〜4,500が更に好ましい。数平均分子量をこの範囲とすることにより、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体との相溶性が向上する。(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、単独で用いても、2種以上併用してもよい。架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体と架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体との配合比には特に制限はないが、(メタ)アクリル酸エステル系重合体とポリオキシアルキレン系重合体との合計100質量部に対して、(メタ)アクリル酸エステル系重合体が10〜60質量部の範囲内であることが好ましく、より好ましくは20〜50質量部の範囲内であり、更に好ましくは25〜45質量部の範囲内である。(メタ)アクリル酸エステル系重合体が60質量部より多いと粘度が高くなり、作業性が悪化するため好ましくない。
更に、架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系共重合体をブレンドして得られる有機重合体の製造方法としては、他にも、架橋性ケイ素基を有する有機重合体の存在下で(メタ)アクリル酸エステル系単量体を重合する方法を利用できる。
2種以上の重合体をブレンドして用いる場合は、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体100質量部に対し、架橋性ケイ素基を有する飽和炭化水素系重合体、及び/又は架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリル酸エステル系重合体を10〜200質量部用いることが好ましく、20〜80質量部用いることが更に好ましい。
(A)モノアクリレート及び(B)架橋性ケイ素基含有重合体の配合割合は、A成分とB成分の合計100質量部に対して10〜80質量部が好ましく、20〜70質量部がより好ましく、30〜60質量部が最も好ましい。貼り合せ時の硬化被膜の硬さを粘着力が十分に発揮する範囲にすると共に湿気硬化後の架橋を確保して十分な強度を発揮させる観点から、(A)モノアクリレート、及び(B)架橋性ケイ素基含有重合体の配合割合は10質量部以上が好ましく、A成分による酸素阻害の抑制効果を発揮させ、貼り合せ時の十分な粘着力を発揮させる観点から、(A)モノアクリレート及び(B)架橋性ケイ素基含有重合体の配合割合は80質量部以下が好ましい。
(C成分:光開始剤)
光開始剤としては、光ラジカル発生剤、及び/又は光塩基発生剤等を用いることができる。光ラジカル発生剤は、紫外線や電子線等の活性エネルギー線の照射によりラジカルを発生させる化合物である。光ラジカル発生剤としては、例えば、ベンゾインエーテル誘導体系、ベンゾフェノン系、アセトフェノン系、オキシムケトン系、アシルホスフィンオキサイド系、チタノセン系、チオキサントン系、キノン系等、及びそれらを高分子量化した誘導体が挙げられる。
光塩基発生剤は、光を照射すると(B)架橋性ケイ素基含有有機重合体の硬化触媒として作用する。光塩基発生剤は、紫外線、電子線、X線、赤外線、及び可視光線等の活性エネルギー線の作用により塩基及びラジカルを発生する。(1)紫外線・可視光・赤外線等の活性エネルギー線の照射により脱炭酸して分解する有機酸と塩基の塩、(2)分子内求核置換反応や転位反応等により分解してアミン類を放出する化合物、若しくは(3)紫外線・可視光・赤外線等のエネルギー線の照射により所定の化学反応を起こして塩基を放出する化合物等の公知の光塩基発生剤を用いることができる。光塩基発生剤から発生するラジカルがA成分を硬化させ、光塩基発生剤から発生する塩基がB成分を硬化させる機能を有する。
光塩基発生剤から発生する塩基としては、例えば、アミン化合物等の有機塩基が好ましく、例として、WO2015−088021号公報(以下、「文献1」とも称する)記載の第1級アルキルアミン類、第1級芳香族アミン類、第2級アルキルアミン類、2級アミノ基及び3級アミノ基を有するアミン類、第3級アルキルアミン類、第3級複素環式アミン、第3級芳香族アミン類、アミジン類、ホスファゼン誘導体が挙げられる。このうち、第3級アミノ基を有するアミン化合物が好ましく、強塩基であるアミジン類、ホスファゼン誘導体がより好ましい。アミジン類は非環状アミジン類及び環式アミジン類のいずれも用いることができ、環式アミジン類がより好ましい。これら塩基は単独で用いても、2種以上組み合わせてもよい。
非環状アミジン類としては、例えば、文献1記載のグアニジン系化合物、ビグアニド系化合物等が挙げられる。
また、非環状アミジン化合物の中でも、例えば、文献1記載のアリール置換グアニジン系化合物、若しくはアリール置換ビグアニド系化合物を発生する光塩基発生剤は、(B)架橋性ケイ素基含有有機重合体の触媒として用いた場合、表面の硬化性が良好となる傾向を示すこと、得られる硬化物の接着性が良好となる傾向を示すこと等から好ましい。
環式アミジン類としては、例えば、文献1記載の環式グアニジン系化合物、イミダゾリン系化合物、イミダゾール系化合物、テトラヒドロピリミジン系化合物、トリアザビシクロアルケン系化合物、ジアザビシクロアルケン系化合物が挙げられる。
環式アミジン類のうち、工業的に入手が容易である点や、共役酸のpKa値が12以上であり、高い触媒活性を示す点から、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(DBN)が特に好適である。
光塩基発生剤としては、様々な光塩基発生剤を用いることができる。活性エネルギー線の作用によりアミン化合物を発生する光潜在性アミン化合物が好ましい。光潜在性アミン化合物としては、活性エネルギー線の作用により第1級アミノ基を有するアミン化合物を発生する光潜在性第1級アミン、活性エネルギー線の作用により第2級アミノ基を有するアミン化合物を発生する光潜在性第2級アミン、及び活性エネルギー線の作用により第3級アミノ基を有するアミン化合物を発生する光潜在性第3級アミンのいずれも用いることができる。発生塩基が高い触媒活性を示す点からは、光潜在性第3級アミンがより好適である。
光潜在性第1級アミン及び光潜在性第2級アミンとしては、例えば、文献1記載のオルトニトロベンジルウレタン系化合物;ジメトキシベンジルウレタン系化合物;カルバミン酸ベンゾイン類;o−アシルオキシム類;o−カルバモイルオキシム類;N−ヒドロキシイミドカルバマート類;ホルムアニリド誘導体;芳香族スルホンアミド類;コバルトアミン錯体等が挙げられる。
光潜在性第3級アミンとしては、例えば、文献1記載のα−アミノケトン誘導体、α−アンモニウムケトン誘導体、ベンジルアミン誘導体、ベンジルアンモニウム塩誘導体、α−アミノアルケン誘導体、α−アンモニウムアルケン誘導体、アミンイミド類、光によりアミジンを発生するベンジルオキシカルボニルアミン誘導体、及びカルボン酸と3級アミンとの塩等が挙げられる。
α−アミノケトン化合物としては、例えば、5−ナフトイルメチル−1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナン、5−(4’−ニトロ)フェナシル−1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナン等のアミジン類を発生するα−アミノケトン化合物、4−(メチルチオベンゾイル)−1−メチル−1−モルホリノエタン(イルガキュア907)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン(イルガキュア369)、2−(4−メチルベンジル)−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン(イルガキュア379)等の一個の窒素原子で構成される第3級アミン基を有する第3級アミン類を発生するα−アミノケトン化合物が挙げられる。
α−アンモニウムケトン誘導体としては、例えば、1−ナフトイルメチル−(1−アゾニア−4−アザビシクロ[2,2,2]−オクタン)テトラフェニルボレート、5−(4’−ニトロ)フェナシル−(5−アゾニア−1−アザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン)テトラフェニルボレート等が挙げられる。
ベンジルアミン誘導体としては、例えば、5−ベンジル−1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナン、5−(アントラセン−9−イル−メチル)−1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナン、5−(ナフト−2−イル−メチル)−1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナン等のベンジルアミン誘導体等が挙げられる。
ベンジルアンモニウム塩誘導体としては、例えば、(9−アントリル)メチル1−アザビシクロ〔2.2.2〕オクタニウムテトラフェニルボレート、5−(9−アントリルメチル)−1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕−5−ノネニウムテトラフェニルボレート等が挙げられる。
α−アミノアルケン誘導体としては、例えば、5−(2’−(2”−ナフチル)アリル)−1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノナン等が挙げられる。
α−アンモニウムアルケン誘導体としては、例えば、1−(2’−フェニルアリル)−(1−アゾニア−4−アザビシクロ[2,2,2]−オクタン)テトラフェニルボレート等が挙げられる。
光によりアミジンを発生するベンジルオキシカルボニルアミン誘導体としては、文献1記載のベンジルオキシカルボニルイミダゾール類、ベンジルオキシカルボニルグアニジン類、ジアミン誘導体等が挙げられる。
カルボン酸と3級アミンとの塩としては、文献1記載のα−ケトカルボン酸アンモニウム塩、及びカルボン酸アンモニウム塩等が挙げられる。
光塩基発生剤の中でも、発生塩基が高い触媒活性を示す点から光潜在性第3級アミンが好ましく、塩基の発生効率が高いこと及び組成物としての貯蔵安定性が良いこと等から、ベンジルアンモニウム塩誘導体、ベンジル置換アミン誘導体、α−アミノケトン誘導体、α−アンモニウムケトン誘導体が好ましい。特に、塩基の発生効率がより良いことから、α−アミノケトン誘導体、α−アンモニウムケトン誘導体がより好ましく、配合物に対する溶解性よりα−アミノケトン誘導体がより好ましい。α−アミノケトン誘導体の中でも発生塩基の塩基性の強さより発生する塩基がアミジン類であるα−アミノケトン化合物がよく、入手のしやすさより一個の窒素原子で構成される第3級アミン基を有する第3級アミン類を発生するα−アミノケトン化合物が挙げられる。
これら光開始剤は単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。光開始剤の配合割合は特に制限はないが、A成分と(B)架橋性ケイ素基含有有機重合体との合計100質量部に対して、0.01〜50質量部が好ましく、0.1〜40質量部がより好ましく、0.5〜30質量部が更に好ましい。
(D成分:Si−F結合を有するケイ素化合物)
(D)Si−F結合を有するケイ素化合物としては、Si−F結合を有するケイ素基(以下、フルオロシリル基と称することがある)を含む様々な化合物を用いることができる。(D)成分のケイ素化合物としては、無機化合物及び有機化合物のいずれも用いることができ、特に制限はなく、低分子化合物及び高分子化合物のいずれも用いることができる。(D)成分として、本発明ではフルオロシリル基を有する有機化合物が好ましく、フルオロシリル基を有する有機重合体が、安全性が高くより好適である。また、光硬化性組成物が低粘度となる点からフルオロシリル基を有する低分子有機ケイ素化合物が好ましい。
(D)Si−F結合を有するケイ素化合物としては、具体的には、式(6)で示される文献1記載のフルオロシラン類、式(7)で示される文献1に記載のフルオロシリル基を有する化合物(以下、フッ素化化合物とも称する)、及び文献1に記載のフルオロシリル基を有する有機重合体(以下、フッ素化ポリマーとも称する)等が好適な例として挙げられる。
12 4−dSiF ・・・(6)
(式(6)において、R12はそれぞれ独立して、置換若しくは非置換の炭素数が1〜20の炭化水素基、又はR13SiO−(R13はそれぞれ独立に、炭素数が1〜20の置換若しくは非置換の炭化水素基、又はフッ素原子である)で示されるオルガノシロキシ基のいずれかを示す。dは1〜3のいずれかであり、dが3であることが好ましい。R12及びR13が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。)
−SiF12 ・・・(7)
(式(7)中、R12及びdはそれぞれ式(6)と同一であり、Zはそれぞれ独立して水酸基又はフッ素を除く他の加水分解性基であり、eは0〜2のいずれかであり、fは0〜2のいずれかであり、d+e+fは3である。R12、R13及びZが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。)
式(6)で示されるフルオロシラン類としては、式(6)で示されるフルオロシラン類が挙げられる。例えば、フルオロジメチルフェニルシラン、ビニルトリフルオロシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリフルオロシラン、オクタデシルトリフルオロシラン等が挙げられる。
式(7)で示されるフルオロシリル基を有する化合物において、Zで示される加水分解性基としては、加水分解性が穏やかで取扱いやすいという観点からアルコキシ基が好ましく、R12としては、メチル基が好ましい。また、加水分解性基としては、アルケニルオキシ基が好ましく、加水分解性が穏やかで取り扱いやすいという観点からアルコキシ基が特に好ましい。
式(7)で表されるフルオロシリル基を例示すると、フッ素以外に加水分解性基を有さないケイ素基やR12がメチル基であるフルオロシリル基が好ましく、トリフルオロシリル基がより好ましい。
式(7)で示されるフルオロシリル基を有する化合物としては、特に限定されず、低分子化合物、高分子化合物のいずれも用いることができる。例えば、無機ケイ素化合物;ビニルジフルオロメトキシシラン、ビニルトリフルオロシラン、フェニルジフルオロメトキシシラン、フェニルトリフルオロシラン等の低分子有機ケイ素化合物;末端に式(7)で示されるフルオロシリル基を有するフッ素化ポリシロキサン等の高分子化合物が挙げられ、式(6)で示されるフルオロシラン類や、主鎖又は側鎖の末端に式(7)で示されるフルオロシリル基を有する重合体が好適である。
フルオロシリル基を有する有機重合体(以下、フッ素化ポリマーとも称する)としては、Si−F結合を有する様々な有機重合体を用いることができる。
フッ素化ポリマーは、フルオロシリル基、及び主鎖骨格が同種である単一の重合体、すなわち、1分子あたりのフルオロシリル基の数、その結合位置、及びフルオロシリル基が有するFの数、並びに主鎖骨格が同種である単一の重合体であってもよく、これらのいずれか、又は全てが異なる、複数の重合体の混合物であってもよい。これらのフッ素化ポリマーはいずれも、速硬化性を示す光硬化性組成物の樹脂成分として好適に用いることができる。
フッ素化ポリマーの主鎖骨格としては、具体的には(B)架橋性ケイ素基含有重合体の主鎖骨格等を用いることができ、取り扱いやすさや物性がよいことから、ポリオキシプロピレン、ポリオキシテトラメチレン、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体等の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共重合体等が好ましく、ポリオキシアルキレン系重合がより好ましく、ポリオキシプロピレンが最も好ましい。
フッ素化ポリマーは直鎖状であってもよく、又は分岐を有してもよい。フッ素化ポリマーの数平均分子量は、GPCにおけるポリスチレン換算において3,000〜100,000が好ましく、より好ましくは3,000〜50,000であり、特に好ましくは3,000〜30,000である。数平均分子量が3,000未満では、硬化物の伸び特性の点で不都合な傾向があり、100,000を越えると、高粘度となるために作業性の点で不都合な傾向がある。
Si−F結合を有するケイ素化合物の配合割合は特に制限はないが、A成分と(B)架橋性ケイ素基含有重合体との合計100質量部に対して、0.01〜30質量部が好ましく、0.05〜20質量部がより好ましい。(D)成分としてフッ素化ポリマー等の数平均分子量3,000以上の高分子化合物を用いる場合は、A成分とB成分との合計100質量部に対して、0.01〜80質量部が好ましく、0.01〜30質量部がより好ましく、0.05〜20質量部が更に好ましい。Si−F結合を有するケイ素化合物として数平均分子量3,000未満のフルオロシリル基を有する低分子化合物(例えば、式(7)で示されるフルオロシラン類や式(6)で示されるフルオロシリル基を有する低分子有機ケイ素化合物、フルオロシリル基を有する無機ケイ素化合物等)を用いる場合は、A成分とB成分との合計100質量部に対して、0.01〜10質量部が好ましく、0.05〜5質量部がより好ましい。
(D成分:フッ素系化合物)
フッ素系化合物としては、三フッ化ホウ素、三フッ化ホウ素の錯体、フッ素化剤及び多価フルオロ化合物のアルカリ金属塩からなる群から選択される1種以上のフッ素系化合物が挙げられる。フッ素系化合物は、架橋性ケイ素基の加水分解縮合反応を促進させる化合物として作用する。
三フッ化ホウ素の錯体としては、例えば、三フッ化ホウ素のアミン錯体、アルコール錯体、エーテル錯体等が挙げられる。三フッ化ホウ素の錯体の中では、安定性と触媒活性を兼ね備えたアミン錯体が特に好ましい。
三フッ化ホウ素のアミン錯体に用いられるアミン化合物としては、例えば、モノエチルアミン、ピペリジン等が挙げられる。
フッ素系化合物の配合割合は特に制限はないが、A成分と架橋性ケイ素基含有有機重合体との合計100質量部に対して、0.001〜10質量部が好ましく、0.001〜5質量部がより好ましく、0.001〜2質量部が更に好ましい。これらフッ素系化合物は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
光硬化性組成物は、Si−F結合を有するケイ素化合物及びフッ素系化合物からなる群から選択される1種以上を含むことができる。特に、本発明に係る光硬化性組成物において、後硬化(すなわち、接着剤化)する光硬化性組成物としての効果を向上させる場合、(B)架橋性ケイ素基含有重合体が架橋性ケイ素基含有有機重合体を含むと共に、光硬化性組成物がSi−F結合を有するケイ素化合物を含むことが好ましい。
(E成分:粘着付与樹脂)
粘着付与樹脂としては、特に制限はなく、例えば、ロジンエステル樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、キシレンフェノール樹脂、テルペンフェノール樹脂等の極性基を有する樹脂や、比較的極性の小さい芳香族系、脂肪族−芳香族共重合体系、又は脂環式系等の各種石油樹脂、若しくはクマロン樹脂、低分子量ポリエチレン樹脂、テルペン樹脂、及びこれらを水素添加した樹脂等の通常の粘着付与樹脂を用いることができる。これらは単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
これらの樹脂の具体例としては、芳香族系石油樹脂として、α−メチルスチレン単一重合樹脂[FTR Zeroシリーズ、三井化学(株)製]、スチレン系モノマー単一重合樹脂[FTR 8000シリーズ、三井化学(株)製]、スチレン系モノマー/芳香族系モノマー共重合系樹脂[FMRシリーズ、三井化学(株)製]、α−メチルスチレン/スチレン共重合系樹脂[FTR 2000シリーズ、三井化学(株)製]等の芳香族系スチレン樹脂が挙げられる。脂肪族−芳香族共重合体系石油樹脂として、スチレン系モノマー/脂肪族系モノマー共重合系樹脂[FTR 6000シリーズ、三井化学(株)製]、スチレン系モノマー/α−メチルスチレン/脂肪族系モノマー共重合系樹脂[FTR 7000シリーズ、三井化学(株)製]等の脂肪族−芳香族共重合体系スチレン樹脂が挙げられる。
(B)架橋性ケイ素基含有重合体に対する相溶性の観点から、Hoyの定数を用いてSmall法により算出した溶解度パラメータ(以下、原則「SP値」と略記する)は、7.9〜11.0が好ましく、8.2〜9.8がより好ましく、8.5〜9.5が最も好ましい。感圧接着剤の接着力の観点から、被着体の極性に合わせた極性を有する樹脂を選択することが好ましい。粘着付与樹脂を極性の低い被着体に用いる場合は、極性の低い粘着付与樹脂を用いることが好ましく、極性の高い被着体に用いる場合は、極性の高い粘着付与樹脂を用いることが好ましい。極性が高い被着体から極性の低い被着体まで幅広い被着体に粘着付与樹脂を用いる場合には、極性の低い粘着付与樹脂と極性の高い粘着付与樹脂とを混合して用いることが好ましい。なお、テルペンフェノール樹脂の極性(SP値)は、YSポリスター(ヤスハラケミカル社製)のUシリーズがSP値8.69、TシリーズがSP値8.81、SシリーズがSP値8.98、GシリーズがSP値9.07、KシリーズがSP値9.32である。極性(SP値)を選択することにより、極性の低い被着体から極性の高い被着体まで、様々な極性の被着体に適応できる。
粘着付与樹脂としては、(B)架橋性ケイ素基含有重合体との相溶性がよい観点からテルペンフェノール樹脂や芳香族系石油樹脂が好ましい。芳香族系石油樹脂としては芳香族系スチレン樹脂、脂肪族−芳香族共重合体系スチレン樹脂が好ましく、テルペンフェノール樹脂、脂肪族−芳香族共重合体系スチレン樹脂がより好ましい。粘着力が優れている観点からは、テルペンフェノール樹脂が最も好ましい。また、VOCの観点からは、脂肪族−芳香族共重合体系スチレン樹脂を用いることが好ましい
粘着付与樹脂の配合割合は、A成分と(B)架橋性ケイ素基含有重合体との合計100質量部に対して5〜200質量部が好ましく、10〜150質量部がより好ましい。粘着力を発揮させる観点から、5質量部以上が好ましく、硬化物の硬さを適正に保ち、十分な粘着力を発揮させ、良好な作業性を確保する観点から200質量部以下が好ましい。
(F成分:光ラジカル重合性ビニル基を含有する多官能モノマー、光ラジカル重合性ビニル基を含有する多官能重合体)
光硬化性組成物は、高温での粘着性を確保する等の観点から、多官能モノマーを含有することもできる。多官能モノマーの官能基が多いほど高温時における光硬化性組成物の粘着力が大きくなる。また、多官能モノマーの官能基は、官能基の数が所定数以上の場合、光硬化性組成物が硬化した場合の硬度が所定の硬度以上になることから2官能が好ましい。更に、多官能モノマーの分子量が所定の分子量以上の場合、光硬化性組成物の柔軟性を維持することに寄与する。
多官能モノマーとしては、例えば、(F)光ラジカル重合性のビニル基を有する化合物が用いられる。そして、(F)光ラジカル重合性のビニル基を有する化合物としては、様々な光ラジカル重合性のビニル基を有する多官能モノマーを用いることができる。例えば、(メタ)アクリロイル基を有する化合物、及び/又は窒素原子にビニル基が直接結合したN−ビニル化合物等を用いることができる。
また、光硬化性組成物に耐熱性や高温での凝集力等を付与することを目的として、多官能(メタ)アクリレートを架橋剤として含有させることが好ましい。多官能(メタ)アクリレートとしては、多官能(メタ)アクリレートモノマー、多官能(メタ)アクリレートのオリゴマー/ポリマー(なお、オリゴマーとポリマーを併せて重合体と称することがある。)が挙げられる。光硬化性組成物の柔軟性を保持することを目的として、架橋間距離を長くすることができる多官能(メタ)アクリレート重合体としての、光ラジカル重合性ビニル基を有する多官能重合体を含有させることがより好ましい。
2個以上の(メタ)アクロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、1,6−ヘキサジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、又は2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシテトラエトキシフェニル)プロパン等の2官能(メタ)アクリレートモノマー、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス[(メタ)アクリロイキシエチル]イソシアヌレート等の3官能(メタ)アクリレートモノマー、ジメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、又はペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート等の4官能以上の(メタ)アクリレートモノマーが挙げられる。光硬化性粘着の柔軟性を保持する観点からは、2官能(メタ)アクリレートモノマーが好ましく、良好な反応性の観点からは3官能(メタ)アクリレートモノマー、及び4官能以上の(メタ)アクリレートモノマーが好ましい。
多官能(メタ)アクリレートモノマーの配合量は、A成分、B成分、及び/又はその他の単官能(メタ)アクリレートモノマー100重量部に対して、0.01〜5重量部が好ましい。高温条件下における十分な凝集力を確保する観点から、多官能(メタ)アクリレートモノマーの配合量は0.01重量部以上であることが好ましく、良好な粘着性能を確保する観点から、5重量部以下であることが好ましい。
多官能(メタ)アクリレート重合体としては、ポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレート(例えば、日本合成社製「UV−3700B」、「UV−6100B」)、ポリエステル系ウレタン(メタ)アクリート(例えば、日本合成社製「UV−2000B」、「UV−3000B」、「UV−7000B」、根上工業社製「KHP−11」、「KHP−17」)、非芳香族ポリカーボネート系ウレタン(メタ)アクリレート(例えば、根上工業社製「アートレジンUN−9200A」)、アクリル系(メタ)アクリレート(例えば、カネカ社製「RC−300」、「RC−100」、「RC−200」)、1,2−ポリブタジエン末端ウレタン(メタ)アクリレート(例えば、日本曹達社製「TE−2000」、「TEA−1000」)、1,2−ポリブタジエン末端ウレタン(メタ)アクリレートの水素添加物(例えば、日本曹達社製「TEAI−1000」)、1,4−ポリブタジエン末端ウレタン(メタ)アクリレート(例えば、大阪有機化学社製「BAC−45」)、ポリイソプレン末端(メタ)アクリレート、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
A成分、及びB成分に対する相溶性の点より、ポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレート、アクリル系(メタ)アクリレート、ポリエステル系ウレタン(メタ)アクリート、非芳香族ポリカーボネート系ウレタン(メタ)アクリレートが好ましく、A成分、及びB成分に対する相溶性がよく、また、硬化物の柔軟性確保の観点から、ポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレート、アクリル系(メタ)アクリレートがより好ましく、ポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレートが更に好ましい。
多官能(メタ)アクリレート重合体は、分子量が500〜50,000であり、硬化した光硬化性組成物の柔軟性の観点からは、3,000〜45,000が好ましく、5,000〜20,000がより好ましい。また、ガラス転移温度(Tg)は、光硬化性組成物が粘着性を発揮した場合の粘着性能の維持・向上の観点から、0℃以下が好ましい。
多官能(メタ)アクリレート重合体の配合量はA成分、B成分、及び/又はその他の単官能(メタ)アクリレート100重量部に対して3〜30重量部が好ましく、より好ましくは5〜25重量部である。高温条件下における十分な凝集力を発揮させる観点から、3重量部以上であることが好ましく、良好な粘着性能を確保する観点から30重量部以下が好ましい。
(その他の添加剤)
本発明に係る光硬化性組成物には、必要に応じ、若しくは本発明に係る光硬化性組成物の効果を阻害しない範囲で、単官能(メタ)アクリレート類、N−ビニル化合物、(メタ)アクリルアミド基を有する化合物、シランカップリング剤、光ラジカル発生剤、光増感剤、増量剤、可塑剤、水分吸収剤、硬化触媒、引張特性等を改善する物性調整剤、補強剤、着色剤、難燃剤、タレ防止剤、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、溶剤、香料、顔料、染料、フィラー等の各種添加剤を加えてもよい。
単官能(メタ)アクリレート類としては、1つの(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物で、単量体(以下、モノマーとも称する)及び重合体のいずれも用いることができ、粘度の点からは(メタ)アクリロイルオキシ基を有するモノマーが好ましい。また、硬化物の物性の点からは(メタ)アクリロイルオキシ基を有する重合体が好適である。1つの(メタ)アクリロイルオキシ基を有するモノマーとしては、1つの(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物であれば、特に限定はない。例えば、単官能(メタ)アクリレートモノマーが挙げられる。(メタ)アクリレート基としては、反応性の観点からはアクリレート基が好ましい。また、本発明に係る光硬化性組成物の粘着性が優れている点で、単官能(メタ)アクリレートモノマーは、単官能(メタ)アクリレートモノマーから得られるホモポリマーのTが40℃以下であることが好ましく、10℃以下がより好ましく、0℃以下が最も好ましい。なお、B1成分は、配合の容易性等の観点からは液状であることが好ましい。
単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、
CH=CRαCOO(C2mO)β・・・(8)
(一般式(8)中、Rαは−H又は−CHであり、mは2〜4の整数、nは1〜20の整数、Rβは−H又は非置換若しくは置換のアルキル基、非置換若しくは置換のフェニル基を示す。)が挙げられる。具体的に、単官能(メタ)アクリレートモノマーとして、一般式(8)でRβがHの化合物、脂肪族エポキシ(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリレート;一般式(8)でRβが非置換若しくは置換のアルキル基の化合物等のアルコキシ基を有する(メタ)アクリレート;一般式(8)でRβが非置換若しくは置換のフェニル基の化合物、アリール(メタ)アクリレート等の芳香族(メタ)アクリレート;炭素数が8〜20の長鎖炭化水素系(メタ)アクリレート;脂環式(メタ)アクリレート;複素環基を有する(メタ)アクリレート;カルボキシイミド基を有する(メタ)アクリレート;架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリレート等が挙げられる。本発明に係る光硬化性組成物の硬化当初の粘着性が優れている点で、炭素数が8〜20の長鎖炭化水素系(メタ)アクリレート、及び/又は一般式(8)の化合物が好ましく、炭素数が8〜20の長鎖炭化水素系(メタ)アクリレート、水酸基を有する(メタ)アクリレート、アルコキシ基を有する(メタ)アクリレートがより好ましく、炭素数が8〜20の長鎖炭化水素系(メタ)アクリレートが最も好ましい。
単官能(メタ)アクリレートの具体例はとしては以下のとおりである。まず、水酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクタプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート2−ヒドロキシ−3−オクチルオキシプロピルアクリレート等が挙げられる。アルコキシ基を有する(メタ)アクリレートとしては、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。芳香族(メタ)アクリレートとしては、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。炭素数が8〜20の長鎖炭化水素系(メタ)アクリレートとしては、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、及びイソステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられ、入手の容易性の観点から炭素数が8〜18の長鎖炭化水素系(メタ)アクリレートが好ましい。脂環式(メタ)アクリレートとしては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。複素環基を有する(メタ)アクリレートとしては、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、N−(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等が挙げられる。架橋性ケイ素基を有する(メタ)アクリレートとしては、3−(トリメトキシシリル)プロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ有する重合体としては、(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ有する重合体を用いることができる。例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基を1個有するアクリル重合体を骨格とするアクリル系重合体、ウレタン(メタ)アクリレート系重合体、ポリエステル(メタ)アクリレート系重合体、ポリエーテル(メタ)アクリレート系重合体、エポキシ(メタ)アクリレート系重合体等が挙げられる。
ビニル基を有するN−ビニル化合物としては、例えば、N−ビニルピロリドン及びN−ビニルカプロラクタム等が挙げられる。本発明において、N−ビニル化合物は、反応性の点や、酸素阻害が生じにくい点から好ましい。
N−メチル(メタ)アクリルアミド基を有する化合物としては、例えば、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−(メタ)アクリロリルモルホリン等が挙げられ、硬化性、物性及び安全性のバランスが良い点から、アクリロイルモルホリンが好ましい。
シランカップリング剤は接着性付与剤として作用する。シランカップリング剤としては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ基含有シラン類;γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基含有シラン類;N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−(トリエトキシシリル)−1−プロパンアミン等のケチミン型シラン類;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有シラン類;ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等のビニル型不飽和基含有シラン類;γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等の塩素原子含有シラン類;γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネート含有シラン類;デシルトリメトキシシラン等のアルキルシラン類;フェニルトリメトキシシラン等のフェニル基含有シラン類等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、アミノ基含有シラン類と上記のシラン類を含むエポキシ基含有化合物、イソシアネート基含有化合物、(メタ)アクリロイル基含有化合物とを反応させて、アミノ基を変性した変性アミノ基含有シラン類を用いてもよい。
アミノ基含有シラン類はシラノール縮合触媒として作用し、ケチミン型シラン類は水分の存在下でアミノ基含有シラン類を生成し、これはシラノール縮合触媒として作用する。したがって、アミノ基含有シラン類やケチミン型シラン類以外のシランカップリング剤を使用することが好ましい。また、アミノ基含有シラン類やケチミン型シラン類を使用する場合、本発明の目的・効果が達成される範囲で種類や使用量に注意して使用すべきである。
上記のようにアミノ基含有シラン類やケチミン型シラン類は本発明において使用が制限される場合がある。しかし、接着性付与剤としてアミノ基含有シラン類やケチミン型シラン類を使用することが望ましい場合には、光照射前にはアミノ基を有する化合物を発生せず、光照射によりアミノ基含有シラン類を発生する化合物(以下、光アミノシラン発生化合物とも称する)を使用することができる。光アミノシラン発生化合物としては、文献1記載の光官能基が、o−ニトロベンジル基、p−ニトロベンジル基、オキシム残基、ベンジル基、及びベンゾイル基や置換されたこれらの基等である化合物が挙げられる。光官能基がo−ニトロベンジル基である光アミノシラン発生化合物としては、2−ニトロベンジル−N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]カルバメイト、2−ニトロベンジル−N−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]カルバメイト、3,4−ジメトキシ−2−ニトロベンジル−N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]カルバメイト等が挙げられる。光官能基がp−ニトロベンジル基である光アミノシラン発生化合物としては、4−ニトロベンジル−N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]カルバメイト等が挙げられる。光官能基がベンジル基である光アミノシラン発生化合物としては、1−(3,5−ジメトキシフェニル)−1−メチルエチル−N−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]カルバメイトが等挙げられる。光官能基がオキシム残基基である光アミノシラン発生化合物としては、ベンゾフェノンO−{[3−(トリメトキシシリル)プロピル]}オキシム等が挙げられる。
シランカップリング剤の配合割合は特に制限はないが、光硬化性組成物中に0.01〜20質量%が好ましく、0.025〜10質量%がより好ましい。これらシランカップリング剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光ラジカル発生剤は、紫外線や電子線等の活性エネルギー線の照射によりラジカルを発生させる化合物である。光ラジカル発生剤は、光塩基発生剤から生成するラジカルの効果を補強することもできる。光ラジカル発生剤としては、例えば、ベンゾインエーテル誘導体系、ベンゾフェノン系、アセトフェノン系、オキシムケトン系、アシルホスフィンオキサイド系、チタノセン系、チオキサントン系、キノン系等、及びそれらを高分子量化した誘導体が挙げられる。
フィラーとしては樹脂フィラー(樹脂微粉末)や無機フィラーを使用することができる。樹脂フィラーとしては、有機樹脂等からなる粒子状のフィラーを用いることができる。例えば、樹脂フィラーとして、ポリアクリル酸エチル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂系、ベンゾグアナミン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂等の有機質微粒子を用いることができる。
樹脂フィラー(樹脂微粉末)は、単量体(例えば、メタクリル酸メチル)等を懸濁重合させること等によって容易に得られる真球状のフィラーが好ましい。また、樹脂フィラーは、光硬化性組成物に充填材として好適に含有されるので、球状の架橋樹脂フィラーが好ましい。なお、液晶表示装置の周辺部等を製造する光硬化性組成物を遮光性が要求される用途に用いる場合は、樹脂フィラーが黒色の樹脂フィラーを含むことが好ましい。平均粒子径1〜150μmの黒色の樹脂フィラーを用いることにより、単一波長のLEDランプ等を用いた場合においても良好な深部硬化性を得ることができ、優れた遮光性と深部硬化性とを達成できる。
無機フィラー増量剤としては、例えば、タルク、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、無水ケイ素、含水ケイ素、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、カーボンブラック等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の光硬化性組成物は、希釈剤を更に含有することができる。希釈剤を配合することにより、光硬化性組成物の粘度等の物性を調整することができる。希釈剤としては、公知の希釈剤を広く用いることができ、特に制限はないが、例えば、例えば、ノルマルパラフィン、イソパラフィン等の飽和炭化水素系溶剤、HSダイマー(豊国製油株式会社商品名)等のα−オレフィン誘導体、芳香族炭化水素系溶剤、ダイアセトンアルコール等のアルコール系溶剤、エステル系溶剤、クエン酸アセチルトリエチル等のクエン酸エステル系溶剤、ケトン系溶剤等の各種溶剤が挙げられる。
希釈剤の引火点に特に制限はないが、光硬化性組成物の安全性を考慮すると、光硬化性組成物の引火点は高い方が望ましく、光硬化性組成物からの揮発物質は少ない方が好ましい。そのため、希釈剤の引火点は60℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがより好ましい。2種以上の希釈剤を混合する場合、混合した希釈剤の引火点が70℃以上であることが好ましい。なお、一般的に引火点が高い希釈剤は光硬化性組成物に対する希釈効果が低くなる傾向があるので、引火点は250℃以下であることが好適である。
光硬化性組成物の安全性、希釈効果の双方を考慮すると、希釈剤としては飽和炭化水素系溶剤が好適であり、ノルマルパラフィン、イソパラフィンがより好適である。ノルマルパラフィン、イソパラフィンの炭素数は10〜16であることが好ましい。
希釈剤の配合割合は特に制限はないが、配合による塗布作業性向上と物性低下とのバランスの観点から、光硬化性組成物中に0〜25%配合することが好ましく、0.1〜15%配合することがより好ましく、1〜7%配合することが更に好ましい。これら希釈剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
水分吸収剤としては、前述したシランカップリング剤やシリケートが好適である。シリケートとしては、特に限定されず、例えば、テトラメトキシシラン、テトラアルコキシシラン等及びその部分加水分解縮合物があげられる。
(C)成分や(D)成分を除く他の縮合反応促進触媒としては、公知の硬化触媒を広く用いることができ、特に制限はないが、例えば、有機金属化合物、アミン類、脂肪酸、有機酸性リン酸エステル化合物等が挙げられ、特にシラノール縮合触媒を用いることが好ましい。シラノール縮合触媒としては、例えば、有機錫化合物;ジアルキルスズオキサイド;ジブチル錫オキサイドとフタル酸エステルとの反応物等;チタン酸エステル類;有機アルミニウム化合物類;チタンテトラアセチルアセトナート等のキレート化合物類;有機酸ビスマス等が挙げられる。しかしながら、有機錫化合物は添加量に応じて、得られる光硬化性組成物の毒性が強くなる場合がある。本発明の(C)成分や(D)成分が縮合反応促進触媒として作用するため、これら以外の硬化触媒を使用する場合は本発明実施形態の目的や効果を達成できる範囲で使用するのが好ましい。
(光硬化性組成物の製造方法)
光硬化性組成物を製造する方法は特に制限はなく、例えば、A成分、B成分、C成分、及び/又はD成分を所定量配合し、また、必要に応じて他の配合物質を配合し、脱気攪拌することにより製造できる。各成分及び他の配合物質の配合順は特に制限はなく、適宜決定できる。
本発明に係る光硬化性組成物は、必要に応じて1液型とすることもできるし、2液型とすることもできるが、特に1液型として好適に用いることができる。本発明に係る光硬化性組成物は光照射により粘着性を発揮し、後硬化する光硬化性組成物であって、常温(例えば、23℃)で硬化可能であり、常温光硬化型硬化性組成物として好適に用いられるが、必要に応じて、適宜、加熱により硬化を促進させてもよい。
本発明に係る光硬化性組成物は、光照射されると粘着性を発揮し、経時変化により接着剤として硬化する。この硬化により光硬化性組成物の硬化物を得ることができる。また、本発明に係る光硬化性組成物は、電子回路、電子部品、建材、自動車等に好適に利用可能である。
本発明に係る光硬化性組成物に対し、光を照射する条件としては特に制限はないが、硬化時に活性エネルギー線を照射する場合、活性エネルギー線としては、紫外線、可視光線、赤外線等の光線、X線、γ線等の電磁波の他、電子線、プロトン線、中性子線等が利用できる。硬化速度、照射装置の入手のしやすさ及び価格、太陽光や一般照明下での取扱の容易性等から紫外線又は電子線照射による硬化が好ましく、紫外線照射による硬化がより好ましい。なお、紫外線には、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、i線(波長365nm)等も含まれる。活性エネルギー線源としては、特に限定されないが、用いる光塩基発生剤の性質に応じて、例えば、高圧水銀灯、低圧水銀灯、電子線照射装置、ハロゲンランプ、発光ダイオード、半導体レーザー、メタルハライド等が挙げられ、発光ダイオードが好ましい。
照射エネルギーとしては、例えば紫外線の場合、10〜20,000mJ/cmが好ましく、20〜10,000mJ/cmがより好ましく、50〜5,000mJ/cmが更に好ましい。10mJ/cm未満では硬化性が不十分となる場合があり、20,000mJ/cmより大きいと、必要以上に光照射しても時間とコストが無駄になり、基材を傷めてしまう場合がある。
本発明に係る光硬化性組成物の被着体への塗布方法は特に制限はないが、スクリーン印刷、ステンシル印刷、ロール印刷、ディスペンサー塗布、スピンコート等の塗布方法が好適に用いられる。
また、光硬化性組成物の被着体への塗布及び光照射の時期に制限はない。例えば、光硬化性組成物に光を照射させた後、被着体と接合し、製品を製造できる。また、光硬化性組成物を被着体に塗布し、光を照射することにより光硬化性組成物を硬化させて製品を製造できる。
また、例えば、被着体同士を貼り合わせる場合、少なくとも一方の被着体に本発明に係る光硬化性組成物を塗布する(塗布工程)。塗布工程においては、一方の被着体に光硬化性組成物を塗布しても、又は双方の被着体のそれぞれに光硬化性組成物を塗布してもよい。なお、塗布工程を簡略化する観点からは、一方の被着体のみに光硬化性組成物を塗布することができる。次に、この光硬化性組成物に光を照射する(光照射工程)。光照射により光硬化性組成物が粘着性・接着性を発揮する。続いて、光照射後、一方の被着体に塗布された光硬化性組成物を他方の被着体で挟むことで、一方の被着体に他方の被着体が貼り合わされる(貼り合せ工程)。そして、一方の被着体に他方の被着体を接着させる(接着工程)。これにより、被着体同士が接着された製品が製造される。
本発明に係る光硬化性組成物は、作業性に優れた速硬化型の光硬化性組成物であり、特に、粘着性・接着性組成物として有用である。すなわち、本発明に係る光硬化性組成物を用いて様々な硬化組成物含有製品を製造できる。具体的に、光硬化性組成物は、接着剤、シーリング材、粘着材、コーティング材、ポッティング材、塗料、パテ材及びプライマー等として好適に用いることができる。また、光硬化性組成物は、例えば、実装回路基板等の防湿や絶縁を目的とするコーティング、ソーラー発電のパネルやパネルの外周部分のコーティング等に用いられるコーティング剤;複層ガラス用シーリング剤、車両用シーリング剤等、建築用及び工業用のシーリング剤;太陽電池裏面封止剤等の電気・電子部品材料;電線・ケーブル用絶縁被覆材等の電気絶縁材料;光造形法による立体造形物形成用の材料;粘着剤;接着剤;弾性接着剤;コンタクト接着剤等の用途に好適に用いることができる。本発明に係る光硬化性組成物が硬化した硬化物は柔軟性を有するので、屈曲や変形する製品や柔軟性が要求される製品に応用できる。
(実施の形態の効果)
本発明に係る光硬化性組成物は、光照射前は液状であるので、被着体に直接塗布することができるだけでなく、形状が複雑な被着体に塗布できる。そして、光硬化性組成物は、外気から遮断しなくても、光照射によりすばやく粘着性を発揮する。したがって、本発明に係る光硬化性組成物によれば、一方の被着体に光硬化性組成物を塗布、光照射した後、粘着性を発揮した光硬化性組成物に他方の被着体を貼り合わせることができる。そして、光硬化性組成物は、経時変化により後硬化する。これにより、本発明に係る光硬化性組成物は、被着体が紫外光等の光を透過しない場合であっても、複数の被着体同士を容易に接着することができる。
すなわち、本発明に係る光硬化性組成物は、活性エネルギー線未照射時は硬化せず、外気から遮断しなくても(すなわち、フィルム等で覆わなくても)活性エネルギー線照射により硬化する光硬化性組成物であって、活性エネルギー線照射後の立ち上がり粘着性に優れ、また、接着性に優れた速硬化性を有する光硬化性組成物である。したがって、光照射後に所定の貼り合わせ可能時間を確保できる。
以下に実施例を挙げて更に具体的に説明する。なお、これらの実施例は例示であり、限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
(合成例1)末端にトリメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体A1の合成
エチレングリコールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート−グライム錯体触媒の存在下、プロピレンオキシドを反応させ、ポリオキシプロピレンジオールを得た。WO2015−088021の合成例2の方法に準じ、得られたポリオキシプロピレンジオールの末端にアリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体を得た。この末端にアリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体に対し、水素化ケイ素化合物であるトリメトキシシランを白金ビニルシロキサン錯体イソプロパノール溶液を添加して反応させ、末端にトリメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体A1を得た。
得られた末端にトリメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体A1の分子量をGPCにより測定した結果、ピークトップ分子量は25,000、分子量分布1.3であった。H−NMR測定により末端のトリメトキシシリル基は1分子あたり1.7個であった。
(合成例2)末端にトリメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体A2の合成
エチレングリコールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート−グライム錯体触媒の存在下、プロピレンオキシドを反応させ、ポリオキシプロピレンジオールを得た。WO2015−088021の合成例2の方法に準じ、得られたポリオキシプロピレンジオールの末端にアリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体を得た。この末端にアリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体に対し、水素化ケイ素化合物であるトリメトキシシランを白金ビニルシロキサン錯体イソプロパノール溶液を添加して反応させ、末端にトリメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体A2を得た。
得られた末端にトリメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体A2の分子量をGPCにより測定した結果、ピークトップ分子量は12,000、分子量分布1.3であった。H−NMR測定により末端のトリメトキシシリル基は1分子あたり1.7個であった。
(合成例3)トリメトキシシリル基を有する(メタ)アクリル系重合体A3の合成
メチルメタクリレート70.00g、2−エチルヘキシルメタクリレート30.00g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン12.00g、金属触媒としてのチタノセンジクライド0.10g、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン8.60g、重合停止剤としてのベンゾキノン溶液(95%THF溶液)20.00gを用い、WO2015−088021の合成例4の方法に準じ、トリメトキシシリル基を有する(メタ)アクリル系重合体A3を得た。(メタ)アクリル系重合体A3のピークトップ分子量は4,000、分子量分布は2.4であった。H−NMR測定により含有されるトリメトキシシリル基は1分子あたり2.00個であった。
(合成例4)フッ素化ポリマーの合成
分子量約2,000のポリオキシプロピレンジオールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート−グライム錯体触媒の存在下、プロピレンオキシドを反応させて得られた水酸基価換算分子量14,500、かつ分子量分布1.3のポリオキシプロピレンジオールを得た。WO2015−088021の合成例2の方法に準じ、得られたポリオキシプロピレンジオールの末端にアリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体を得た。この末端にアリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体に対し、水素化ケイ素化合物であるメチルジメトキシシランを白金ビニルシロキサン錯体イソプロパノール溶液を添加して反応させ、末端にメチルジメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体A4を得た。得られた末端にメチルジメトキシシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体A4の分子量をGPCにより測定した結果、ピークトップ分子量は15,000、分子量分布1.3であった。H−NMR測定により末端のメチルジメトキシシリル基は1分子あたり1.7個であった。
(合成例5)光によりアミノ基を生成する架橋性ケイ素基含有化合物G1の合成
フラスコに2−ニトロベンジルアルコール15.3部とトルエン344部とを加え、約113℃で60分間還流した。その後、3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン20.5部を滴下し、5時間撹拌し、合成物(下記式(9)で示される光によりアミノ基を生成する架橋性ケイ素基含有化合物(以下、光アミノシラン発生化合物G1と称する。))を得た。光アミノシラン発生化合物G1のIRスペクトル測定の結果、−N=C=O結合は検出されなかった。
次に、BFジエチルエーテル錯体2.4g、脱水メタノール1.6g、重合体A4を100g、トルエン5gを用い、WO2015−088021の合成例4の方法に準じ、末端にフルオロシリル基を有するポリオキシアルキレン系重合体(以下、フッ素化ポリマーと称する)を得た。得られたフッ素化ポリマーのH−NMRスペクトル(Shimazu社製のNMR400を用いて、CDCl溶媒中で測定)を測定したところ、原料である重合体A4のシリルメチレン(−CH−Si)に対応するピーク(m,0.63ppm)が消失し、低磁場側(0.7ppm〜)にブロードピークが現れた。
(実施例1)
表1に示す配合割合にて、攪拌機、温度計、窒素導入口、モノマー装入管、及び水冷コンデンサーを装着したフラスコに、各配合物質をそれぞれ添加し、混合撹拌して光硬化性組成物を調製した。
表1において、各配合物質の配合量の単位は「g」である。また、配合物質の詳細は下記の通りである。
[A成分:モノアクリレート]
(2HPPA)モノアクリレート;2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート(製品名:PGA、第一工業製薬株式会社製)
[B成分:液状有機重合体]
(重合体A1)合成例1で合成したポリオキシアルキレン系重合体A1
(重合体A2)合成例2で合成したポリオキシアルキレン系重合体A2
(重合体A3)合成例3で合成したトリメトキシシリル基を有する(メタ)アクリル系重合体A3
[C成分:光開始剤]
(irgacure379)2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン(製品名:IIRGACURE 379EG、BASF社製)
[D成分:Si−F結合を有する化合物]
(フッ素化ポリマー)合成例4で合成したフッ素化ポリマー
(BF‐MEA)三フッ化ホウ素モノエチルアミン
[E成分:粘着付与樹脂]
(YSポリスターT130)テルペンフェノール共重合体(SP値8.81、軟化点130℃、製品名:YSポリスターT130、ヤスハラケミカル社製)
(YSポリスターK125)テルペンフェノール共重合体(SP値9.32、軟化点125℃、製品名:YSポリスターK125、ヤスハラケミカル社製)
[F成分:多官能(メタ)アクリレート]
(UV3700B)光ラジカル性ビニル基含有多官能重合体(ウレタンアクリレート、Mw:38,000、Tg:−6℃、官能基数:2、製品名:UV3700B、日本合成化学社製)
[B1成分:単官能(メタ)アクリレート]
(PP−EO−A)o−フェニルフェノールEO変性アクリレート(製品名:ORD−01、日本触媒社製)
(4HBA)4−ヒドロキシブチルアクリレート(製品名:4HBA、大阪有機化学工業株式会社製)
(LA)ラウリルアクリレート(製品名:ライトエステルL−A、共栄社化学株式会社製)
(ECA)エチルカルビトールアクリレート(製品名:ビスコート#190、大阪有機化学工業株式会社製)
(KBM5103)3−(トリメトキシシリル)プロピルアクリレート(製品名:KBM5103、信越化学社製)
[光アミノシラン]合成例5で合成した光アミノシラン発生化合物G1
(剥離接着強さ試験)
実施例1に係る光硬化性組成物を第1の被着材(PETフィルム)にガラス棒を用いて塗布した。光硬化性組成物の厚さは200μmである。次に、第1の被着材上の光硬化性組成物に紫外線(UV)を照射した[照射条件:UV−LEDランプ(波長365nm、照度:1000mW/cm)、積算光量:3000mJ/cm]。UV照射後、直ちに、25mm×80mmの面積で第2の被着材(硫酸アルマイト処理を施したアルミニウム製の被着材)を、UV照射された光硬化性組成物を挟むように第1の被着材に貼り合わせ、2kgのローラーを用いて圧力を加えた。圧力を加えた後、速やかにJIS K6854−2(接着剤―はく離接着強さ試験方法 第2部:180度はく離方法)に準拠し、試験速度300mm/分で剥離強度を測定した。試験結果を表1の「剥離試験1」の欄に示す。
また、上記と同様にして、UV照射後、直ちに第2の被着材をUV照射された光硬化性組成物を挟むように第1の被着材に貼り合わせ、2kgのローラーを用いて圧締し、23℃50%RH下で7日間、養生したサンプルも作製した。そして、当該サンプルについても上記と同様にして、剥離強度を測定した。試験結果を表1の「剥離試験2」の欄に示す。表1において剥離接着強さの単位は「N/25mm」である。
(せん断接着強さ試験)
実施例1に係る光硬化性組成物を、第1の被着材(硫酸アルマイト処理を施したアルミニウム製の被着材)にガラス棒を用いて塗布した。光硬化性組成物の厚さは200μmである。次に、第1の被着材上の光硬化性組成物に紫外線(UV)を照射した[照射条件:UV−LEDランプ(波長365nm、照度:1000mW/cm)、積算光量:3000mJ/cm]。UV照射後、直ちに、25mm×25mmの面積で第2の被着材(硫酸アルマイト処理を施したアルミニウム製の被着材)を、UV照射された光硬化性組成物を挟むように第1の被着材に貼り合わせ、小型の目玉クリップを用いて圧力を加えた。圧力を加えた後、速やかにJIS K6850剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法に準拠し、試験速度50mm/分で引張せん断接着強さを測定した。試験結果を表1の「せん断試験1」の欄に示す。
また、上記と同様にして、UV照射後、直ちに、25mm×25mmの面積で第2の被着材を、UV照射された光硬化性組成物を挟むように第1の被着材に貼り合わせ、小型の目玉クリップを用いて圧力を加えて固定し、23℃50%RH下で7日間、養生したサンプルも作製した。そして、当該サンプルについても上記と同様にして、引張せん断接着強さを測定した。試験結果を表1の「せん断試験2」の欄に示す。表1において引張せん断接着強さの単位は「N/mm」である。
表1の剥離試験、及びせん断試験においては、以下の基準に従って判定した結果を所定の記号で示している。
「剥離試験1(照射直後)」:剥離接着強さが5N/25mm以上の場合「◎」を、1N/25mm以上の場合「○」を、1N/25mm未満の場合「×」を記した。
「剥離試験2(養生7日)」:剥離接着強さが10N/25mm以上の場合「◎」を、3N/25mm以上の場合「○」を、3N/25mm未満の場合「×」を記した。
「せん断試験1(照射直後)」:引張せん断接着強さが0.4N/mm以上の場合「◎」を、0.2N/mm以上の場合「○」を、0.2N/mm未満の場合「×」を記した。
「せん断試験2(養生7日)」:引張せん断接着強さが1N/mm以上の場合「◎」を、0.5N/mm以上の場合「○」を、0.5N/mm未満の場合「×」を記した。
(実施例2〜9及び比較例1〜4)
表1に示すように、配合物質を変更した以外は実施例1と同様の方法で光硬化性組成物を得た後、得られた光硬化性組成物の特性を実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。なお、比較例4の評価(剥離試験1、2、及びせん断試験1、2)の測定値の「0」は、表面の硬化が不十分であり(すなわち、指で触れた場合に僅かにぬめりが存在している)、粘着性及び接着性を示さないことを示す。
表1に示すように、実施例に係る光硬化性組成物はいずれも、UV照射直後に優れた粘着性を示し、経時変化により優れた接着性を示すことが示された。
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せのすべてが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点、及び本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能である点に留意すべきである。

Claims (8)

  1. (A)下記一般式(1)で表され、酸素阻害を抑制するモノアクリレートと、
    (B)架橋性ケイ素基含有重合体と、
    (C)光開始剤と
    を含有する光硬化性組成物。
    (一般式(1)中、Rは−H又は−CHを示し、R乃至Rはそれぞれ独立して、水素原子、又はニトロ基、シアノ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、アセチル基、カルボニル基、置換若しくは非置換のアリル基、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のアルコキシ基、非置換若しくは置換アリール基、非置換若しくは置換アリールオキシ基、複素環構造含有基、及び複数の環を有する基からなる群から選択される少なくとも1つの基を含む置換基である。R乃至Rからなる群から選択される少なくとも2つの基は、互いに結合して、それらが結合している炭素原子と共に環状構造を形成していてもよい。)
  2. (D)Si−F結合を有する化合物、及び三フッ化ホウ素からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を更に含有する請求項1に記載の光硬化性組成物。
  3. (E)粘着付与樹脂を更に含有する請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。
  4. (F)多官能(メタ)アクリレートを更に含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の光硬化性組成物。
  5. 前記(F)多官能(メタ)アクリレートが、光ラジカル重合性ビニル基を含有する多官能重合体である請求項4に記載の光硬化性組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光硬化性組成物を用いて構成される硬化組成物含有製品。
  7. 複数の被着体を貼り合わせる貼り合せ方法であって、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の光硬化性組成物を少なくとも一方の被着体に塗布する塗布工程と、
    前記一方の被着体に塗布された光硬化性組成物に光を照射する光照射工程と、
    前記一方の被着体に塗布され、前記光が照射された前記光硬化性組成物を他方の被着体で挟み込む貼り合せ工程と
    を備える貼り合せ方法。
  8. 複数の被着体を有して構成される製品の製造方法であって、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の光硬化性組成物を少なくとも一方の被着体に塗布する塗布工程と、
    前記一方の被着体に塗布された光硬化性組成物に光を照射する光照射工程と、
    前記一方の被着体に塗布され、前記光が照射された前記光硬化性組成物を他方の被着体で挟み込んで接着させる接着工程と
    を備える製品の製造方法。
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