JP4302721B2 - 硬化性オルガノポリシロキサン組成物、それを含むフラットパネルディスプレイ用シール剤、及びフラットパネルディスプレイ素子 - Google Patents
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Description
また、電気・電子部品用の接着・コーティング剤として、エポキシ樹脂等の被着体に対する接着性等の点から脱アルコールタイプRTVが多用される傾向にある。近年、急速に増産されているフラットパネルディスプレイのシール剤としても、同様に脱アルコールタイプRTVが多用されている。
しかし、この組成物の場合、ゴム状弾性体の硬化物を得るため、ベースポリマーとして高分子量の線状ポリマーを用いる必要がある。このためオルガノポリシロキサンの末端に位置するアクリル基量が相対的に非常に少なくなり、硬化性が低下すると共に、組成物のうち空気と接している表面部分が酸素の硬化阻害によって殆ど硬化しないという欠点がある。従って、この種の光硬化型組成物としては、比較的アクリル基量の多いレジン状のものしか実用化されておらず、得られる硬化物は、引っ張り強さに劣り、また組成物自体も保存性に欠けるという問題があった。
一方、近年、フラットパネルディスプレイパネルのガラス基板上の電極と該電極上に接続されるフィルム回路とを含む領域のシールにおいては、完成したパネルの修理や補修のため、シールに用いた硬化物をパネル基材から除去する必要があり、この際、基材表面から硬化物が界面剥離でき、表面に残存しないことが求められる。
しかしながら、従来の技術において、基材表面から界面剥離して表面に残存しない硬化物は開発されていない。例えば、特許文献2記載の組成物のガラスや金属への密着性を改善するため、アミノ基又はアクリル基を有する有機ケイ素化合物を添加することが想定されるが、このようにすると、組成物が基材に接着され、剥離時に基材表面に硬化物が残存する。
(A)成分は、被着体への密着性や硬化物の強度を向上させ、下記(I)成分100質量部と(II)成分1〜200質量部との縮合反応生成物であるオルガノポリシロキサンからなる。
(I)成分は、R3SiO1/2単位(式中、Rはそれぞれ独立に非置換又はハロゲン原子置換の炭素原子数1〜6の1価炭化水素基を表わす)及びSiO4/2単位を繰り返し単位とする。
Rとしては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソ−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基;フェニル基等のアリール基;クロロメチル基、3−クロロプロピル基、1−クロロ−2−メチルプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等が挙げられ、特にメチル基、ビニル基、フェニル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。Rはそれぞれ別の基でもよく、同一の基でもよい。
このような配合割合としては、Si04/2単位1モルに対し、R2SiO2/2単位0.2モルとRSiO3/2単位0.7モルの組合せが例示される。
(I)成分を得るための具体的な方法としては、例えば、R3SiOMeとSi(OMe)4とを、所望によりR2Si(OMe)2及び/又はRSi(OMe)3とともに、有機溶媒中で共加水分解し縮合させればよい(各式中、Rはそれぞれ独立に非置換又は置換の炭素原子数1〜6の1価炭化水素基を表わし、Meはメチル基を表わす)。
上記有機溶媒としては、共加水分解・縮合反応により生成するオルガノポリシロキサンを溶解することのできるものが好ましく、典型的にはトルエン、キシレン、塩化メチレン、ナフサミネラルスピリット等を挙げることができる。また、上記有機溶媒を使用せず、その代わりに、以下の(II)成分であって23℃における粘度が20〜2,000mm2/sであるジオルガノポリシロキサンを用いてもよい。
又、(I)成分における上記ヒドロキシ基の含有量は、共加水分解・縮合反応の条件を調整することにより変化させることができる。
上記官能基としては、上記(I)成分のケイ素原子に結合したヒドロキシ基と縮合反応するものであれば、特に制限されないが、例えば、ヒドロキシ基;およびメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基;メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基、メトキシプロポキシ基等のアルコキシアルコキシ基;ビニロキシ基、イソプロペニルオキシ基、イソブテニルオキシ基等のアルケニルオキシ基;ジメチルケトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基、ジエチルケトオキシム基、シクロヘキサノキシム等のケトオキシム基;アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、オクタノイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアシロキシ基;N,N−ジメチルアミノキシ基、N,N−ジエチルアミノキシ基等のアミノキシ基等の加水分解性基が挙げられ、好ましくはヒドロキシ基、アルコキシ基であり、特に好ましくはヒドロキシ基である。
R5としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソ−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基;クロロメチル基、3−クロロプロピル基、1−クロロ−2−メチルプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基等が挙げられ、これらの中でもメチル基が好ましい。
Xとしては、例えば上記した官能基を用いることができる。
(A)成分は、(I)成分100質量部に対し、(II)成分を1〜200質量部、好ましくは(II)成分を5〜150質量部、特に好ましくは(II)成分を70〜120質量部配合し、縮合反応させることにより得ることができる。(II)成分の配合量が1質量部未満である場合、及び200質量部を超えた場合、得られた硬化物の密着性が損なわれる。
なお、上記したように、(I)成分を製造する際に有機溶媒を用いる代わりに上記(II)成分を用いた場合、(I)成分と(II)成分との縮合反応もその時に終了する。従って、この場合、(I)成分製造時の(II)成分の配合量が上記した範囲にあれば、製造後の(I)成分に別の(II)成分を加える必要はない。
縮合反応触媒の配合量は、触媒としての有効量とすればよく、特に制限されないが、(I)成分と(II)成分の合計100質量部に対して、通常、0.05〜3.0質量部程度とすればよい。
縮合反応終了後は、必要に応じて、溶媒及び/または未反応のオルガノポリシロキサン、ジオルガノポリシロキサン、縮合反応触媒等を留去しても差し支えない。更に、縮合反応生成物の粘度を調整するために、末端がトリメチルシロキシ基やビニル基等で封鎖されたオルガノポリシロキサン又はオクタメチルシクロテトラシロキサン等の低分子環状シロキサン;脂肪族炭化水素;芳香族炭化水素;流動パラフィン;イソパラフィン;アクリル酸エステル等の光反応性希釈剤等を添加してもよい。このような粘度調整成分としては、23℃における粘度が5〜1,000mm2/s程度のものを使用することが有効である。
(B)成分は、本発明の組成物に紫外線硬化性を付与するものであり、例えば縮合反応によりベースとなるオルガノポリシロキサン中に組み込まれ、安定した紫外線硬化性を与える。
(B)成分は、下記一般式(1)
(B)成分の具体的な例としては、以下の各式
なお、(B)成分は式(1)に該当するものであれば、1種単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(C)成分は、(A)成分のシラノールと(B)成分のアルコキシ基との縮合反応を選択的に進行させる縮合反応用触媒である。
(C)成分としては、有機錫エステル化合物、有機錫キレート化合物、アルコキシチタン化合物、チタンキレート化合物、有機アルミニウム化合物、有機ジルコニウム化合物、グアニジル基を有するケイ素化合物、アミン化合物などの公知の触媒が挙げられる。
(C)成分の具体的な例としては、錫オクトエート、ジメチル錫ジバーサテート、ジメチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジオクトエート、ジオクチル錫ジラウレートテトラブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、ジイソプロポキシキシビス(アセチルアセトナート)チタン、ジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタン、アルミニウムトリス(アセチルアセトナート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、ジルコニウムテトラ(アセチルアセトナート)、ジルコニウムテトラブチレート、ヘキシルアミン、燐酸ドデシルアミン、テトラメチルグアニジンプロピルトリメトキシシランを例示することができるが、これに限定されるものではない。
なお、(C)成分は1種単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(D)成分は、組成物を紫外線硬化させるために必要な光開始剤である。(D)成分としては、例えば、ベンゾイン及びその誘導体、ベンゾインアクリルエーテル等のベンゾインエーテル類、ベンジル及びその誘導体、芳香族ジアゾニウム塩、アントラキノン及びその誘導体、アセトフェノン及びその誘導体、ジフェニルジスルフィド等の硫黄化合物、ベンゾフェノン及びその誘導体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
なお、(C)成分は1種単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の組成物における(D)成分の配合割合は、(A)成分100質量部当たり、0.01〜10質量部とし、好ましくは0.1〜5質量部である。(D)成分の配合割合が0.01質量部未満であると、光開始剤としての能力が十分に発揮されず、10質量部を超えると、組成物の密着性が低下する等の不都合を生じる。
本発明の組成物には、上記(A)〜(D)成分以外に、必要に応じ、一般に公知の充填剤、添加剤等を配合してもよい。充填剤としては、粉砕シリカ、煙霧状シリカ、炭酸カルシウム、炭酸亜鉛、湿式シリカなどが挙げられる。その他、ポリエーテル類等のチクソ性向上剤、防かび剤、抗菌剤等を配合してもよい。
本発明の組成物は、上記(A)成分を調整後、(B)〜(D)成分を添加し、好ましくは無水の状態でこれらを混合して調製することが出来る。
本発明の組成物は、フラットパネルディスプレイ用シール剤として好適に用いることができ、特に、図1に示すようなフラットパネルディスプレイ素子のシールに用いることが好ましい。
図1において、フラットパネルディスプレイ素子は、ガラス基板2とフィルム回路(TCP:Tape Carrier Package)8とを異方導電性接着剤(ACF)10で接着して構成されている。ガラス基板2の一方の面の中央部には表示画像部(例えば液晶ディスプレイの場合は液晶の画素)6が形成され、表示画像部6からガラス基板の端に向かって短冊状に電極4が延びている。電極4は通常、ITO(インジウム錫オキサイド)等の透明電極からなり、駆動回路の制御によって各画素に電圧を負荷して各画素をオンオフさせる。ガラス基板としては無アルカリガラスや石英ガラスを好適に用いることができる。
フィルム回路8は、透明電極4と図示しない駆動回路や外部電源とを接続し、例えば、銅箔回路やICをポリイミドフィルムや他の樹脂で覆ったフレキシブル回路である。
以下に本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。又、実施例において示す「部」及び「%」は特に明示しない限り、質量部及び質量%を示す。
組成物の調製:上記(A)成分150部に対し、(B)成分(メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン )20部、(C)成分(錫オクトエート)0.5部、(D)成分(ジエトキシアセトフェノン )2部を配合して組成物を調製した。
組成物の調製:この(A)成分を用い、又、(B)成分として、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランの代わりにアクリルオキシプロピルトリメトキシシラン20部を配合したこと以外は、実施例1とまったく同様にして組成物を得た。
組成物の調製:実施例1の(A)成分の代わりに、この(A)成分を130部配合したこと以外は、実施例1とまったく同様に(B)〜(D)成分を配合して組成物を得た。
(A)成分の調製:(I)成分を配合せず、(II)成分の配合量を100部に変更し、アンモニア水を滴下しなかったこと以外は、実施例1とまったく同様にして(A)成分を得た。
組成物の調製:実施例1の(A)成分の代わりに、この(A)成分を100部配合したこと以外は、実施例1とまったく同様に(B)〜(D)成分を配合して組成物を得た。
(A)成分の調製:(I)成分と(II)成分を均一攪拌混合した後、アンモニア水を滴下せず、120℃に加熱してトルエンを除去したこと以外は、実施例1とまったく同様にして(A)成分を得た。実施例1の(A)成分の代わりに、この(A)成分を150部配合したこの(A)成分を用いたこと以外は、実施例1とまったく同様に(B)〜(D)成分を配合して組成物を得た。
(C)成分を配合しなかったこと以外は、実施例1とまったく同様にして組成物を得た。
(A)成分の調製:(I)成分を配合せず、(II)成分の配合量を100部に変更し、アンモニア水を滴下しなかったこと以外は、実施例1とまったく同様にして(A)成分を得た。
組成物の調製:実施例1の(A)成分の代わりに、この(A)成分100部と、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1部(接着助剤)を用いたこと以外は、実施例1とまったく同様に(B)〜(D)成分を配合して組成物を得た。
得られた各組成物を3mm厚のシートに成形し、23±2℃で50±5%RHの環境下で1日硬化させ、その後、UV照射装置(日本電池社製コンベアタイプ)により、高圧水銀灯(80W/cm)を距離10cm、速度1m/minで3回紫外線照射し、硬化させた。このもののゴム物性(硬さ及び引っ張り強さ)を測定した。
又、これとは別に、得られた各組成物をガラス上に1mm厚で塗布し、上記と同様な条件で硬化させたもののガラスに対する離型性及び密着性を評価した。
(1)硬さ
JISK-6253に準拠して硬化物のデュロメータ硬度A(Duro.A)を測定した。
(2)引っ張り強さ
JISK-6251に準拠して硬化物の引張り強さ(MPa)を測定した。
(3)離型性及び密着性
以下の基準で判定した。
密着性あり:ガラスから硬化物を簡単に剥がすことができないもの
密着性なし:ガラスから硬化物を簡単に剥がすことができるもの
離型性あり:ガラス表面に硬化物が残らないもの
離型性なし:ガラス表面に硬化物が残るもの
(A)成分において(I)成分と(II)成分を縮合させずに単に混合した比較例2の場合、硬化物の硬さは高いものの、引っ張り強さ、及び密着性がいずれも劣った。
(C)成分を配合しなかった比較例3の場合、組成物中の各成分が縮合せず、硬化物の硬さ、引っ張り強さ、及び密着性がいずれも劣った。
シール剤として接着剤を用いた比較例4の場合、硬化物の硬さ、引っ張り強さ、及び離型性がいずれも劣った。
4 電極
8 フィルム回路
20 シール領域
Claims (4)
- (A)下記(I)成分100質量部と(II)成分1〜200質量部との縮合反応生成物であるオルガノポリシロキサン100質量部、但し、
(I)成分は、R3SiO1/2単位(式中、Rはそれぞれ独立に非置換又はハロゲン原子置換の炭素原子数1〜6の1価炭化水素基を表わす)及びSiO4/2単位を繰り返し単位とし、Si04/2単位1モルに対するR3SiO1/2単位の割合が0.5〜1.2モルであり、更に、Si04/2単位1モルに対し、R2SiO2/2単位及びRSiO3/2単位(各式中、Rはそれぞれ独立に非置換又はハロゲン原子置換の炭素原子数1〜6の1価炭化水素基を表わす)のうち少なくとも1つを各単位がそれぞれ1.0モル以下で各単位の合計が1.0モル以下となるように有していてもよく、かつケイ素原子に結合したヒドロキシ基を0.1質量%以上6.0質量%未満有するオルガノポリシロキサンであり、
(II)成分は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルコキシアルコキシ基、アルケニルオキシ基、ケトオキシム基、アシロキシ基、及びアミノキシ基の群から選ばれる官能基含有シリル基で分子鎖末端が封鎖されたジオルガノポリシロキサンであり、
(B)下記一般式(1)
(C)縮合反応用触媒0.01〜10質量部、及び
(D)光開始剤 0.01〜10質量部
を含む硬化性オルガノポリシロキサン組成物。 - 前記(II)成分が下記一般式(2)
- 請求項1又は2に記載の硬化性オルガノポリシロキサン組成物を含むフラットパネルディスプレイ用シール剤。
- 請求項3に記載のフラットパネルディスプレイ用シール剤を、該ディスプレイのガラス基板上の電極と該電極上に接続されるフィルム回路とを含む領域のシールに用いたフラットパネルディスプレイ素子。
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