JP4358505B2 - プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物 - Google Patents
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Description
前記主剤液と前記硬化剤液の2液混合物が、以下の(1)〜(6)を含むことを特徴とするプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物である。
(1)一分子中にエポキシ基を質量平均1.7個〜6個持ち、かつ10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が2mS/m以下である液状エポキシ樹脂 15〜84質量%
(2A)10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が0.6mS/m以下である、(2A−1)4官能性メルカプト化合物、または(2A−2)変性ポリメルカプト誘導体から選ばれた1種または2種以上の混合物を含む硬化剤 10〜50質量%
(3)硬化促進剤 0.01〜15質量%
(4)無機質充填剤 5〜50質量%
(5)シランカップリング剤 0.1〜5質量%
(6)0℃以下の軟化点温度を持ち、その一次粒子の平均粒子径が0.01〜5μmであるゴム状ポリマー微粒子 1〜25質量%
(1)一分子中にエポキシ基を質量平均1.7個〜6個持ち、かつ10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が2mS/m以下であるエポキシ樹脂 15〜84質量%
(2B)10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が0.6mS/m以下である、(2B−1)マイクロカプセル化されたイミダゾール化合物、または(2B−2)脂環式ジアミンのメチルメタクリレート付加体から選ばれた1種または2種以上の混合物を含む硬化剤 10〜50質量%
(3)硬化促進剤 0.01〜15質量%
(4)無機質充填剤 5〜50質量%
(5)シランカップリング剤 0.1〜5質量%
(6)0℃以下の軟化点温度を持ち、その一次粒子の平均粒子径が0.01〜5μmであるゴム状ポリマー微粒子 1〜25質量%
(I)該組成物と、該組成物の10倍質量の40℃〜80℃の純水とを混和させて得られる水溶液のイオン伝導度が1mS/m以下であり、
該組成物の硬化体が、
(II)該組成物の厚み100μmの硬化膜を通過する60℃透湿度が200g/m2・24hrs未満であり、
(III)該組成物硬化体の熱変形温度(Tg)が0℃〜85℃の範囲にあり、
(IV)該組成物硬化体の室温下の貯蔵弾性率が0.5×104Pa〜1×106Paの範囲にあることを特徴とする。
(V)50μm厚みに塗布し、50℃〜85℃で20分熱処理した後のE型粘度が、50℃〜100℃において、5〜5000Pa・sであることを特徴とする。
イ.組成物の貯蔵安定性ならびに塗布作業性が良好で、
ロ.プレキュアー後の仮接着性が高く、
ハ. 多段熱プレスや枚葉プレス加熱接着方式に適合すると共に、非滲み出し性、非貫通泡性、シールラインの直線性、正確なギャップ幅制御性が優れ、
ニ.組成物から移行する電気伝導性イオンが低く抑えられており、
ホ.その硬化体は低弾性でフィルム接着追従性に富み、
ヘ.その硬化体は低吸水性に富み、
ト. その硬化体は60℃低透湿性に優れている。
チ.よって、シール剤として高温時の接着耐久性を有し、本発明のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物を用いて製造されたプラスチック製液晶表示セルは、高温多湿環境下で長時間、高い表示安定性を有する。
(I)該組成物と、該組成物の10倍質量の40℃〜80℃の純水とを混和させて得られる水溶液のイオン伝導度が1mS/m以下であること。
(II)該組成物の厚み100μmの硬化膜を通過する60℃透湿度が200g/m2・24hrs未満であること。
(III)該組成物の硬化体の熱変形温度(Tg)が0℃〜85℃の範囲にあること。
(IV)該組成物の硬化体の室温下の貯蔵弾性率が0.5×104Pa〜1×106Paの範囲にあること。
透湿度(X)=実測透湿度×[検体のフィルム膜厚(μm)/100]
analysis)より求められた熱変形温度(Tg)は0℃以上とすることが好ましい。そうすることで得られる液晶表示セルの長期間の表示信頼限界温度の向上が図れるからである。また85℃以下とすることが好ましく、そうすることで得られる液晶表示セルの耐衝撃性ならびに耐熱接着信頼性がそれぞれ確保できる。より好ましくは20℃〜85℃の範囲である。
(1)一分子中にエポキシ基を質量平均1.7個〜6個持ち、かつ10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が2mS/m以下である液状エポキシ樹脂 15〜84質量%
(2A)10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が0.6mS/m以下である(2A−1)4官能性メルカプト化合物、または (2A−2)変性ポリメルカプト誘導体から選ばれた1種または混合物からなる硬化剤 10〜50質量%
(3)硬化促進剤 0.01〜15質量%
(4)無機質充填剤 5〜50質量%
(5)シランカップリング剤 0.1〜5質量%
(6)0℃以下の軟化点温度を持ちその一次粒子の平均粒子径が0.01〜5μmであるゴム状ポリマー微粒子 1〜25質量%とを含有してなるエポキシ樹脂樹脂組成物である。ここで、一次粒子とは、機械的にそれ以上分離できない粒子のことである。
(1)一分子中にエポキシ基を質量平均1.7個〜6個持ち、かつ10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が2mS/m以下であるエポキシ樹脂 15〜84質量%
(2B)10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が0.6mS/m以下である(2B−1)マイクロカプセル化されたイミダゾール化合物、または(2B−2)脂環式ジアミンのメチルメタクリレート付加体から選ばれた1種または2種以上からなる硬化剤 10〜50質量%
(3)硬化促進剤 0.01〜15質量%
(4)無機質充填剤 5〜50質量%
(5)シランカップリング剤 0.1〜5質量%
(6)0℃以下の軟化点温度を持ちその一次粒子の平均粒子径が0.01〜5μmであるゴム状ポリマー微粒子 1〜25質量%
とを含有してなるエポキシ樹脂組成物である。
本発明の組成物の成分であるエポキシ樹脂(1)としては、単官能性エポキシ樹脂、多官能性エポキシ樹脂などが挙げられる。具体的には、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールエタン型エポキシ樹脂などが挙げられ、それらを単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
前記エポキシ樹脂(1)は、煮沸水で24時間抽出して得た水溶液中の塩素イオン濃度より換算して求めたエポキシ樹脂中の加水分解性塩素濃度が300ppm以下、好ましくは100ppm以下、より好ましくは50ppm以下、さらに好ましくは検出限度以内である。加水分解性塩素濃度を300ppm以下とすることで、本発明の組成物の硬化体が液晶と接触した場合、該硬化体から液晶相への遊離イオンの移行が阻止できる。
前記単官能性エポキシ樹脂としては、脂肪族モノグリシジルエーテル化合物、脂環式モノグリシジルエーテル化合物、芳香族モノグリシジルエーテル化合物、脂肪族モノグリシジルエステル化合物、芳香族モノグリシジルエステル化合物、脂環式モノグリシジルエステル化合物、窒素元素含有モノグリシジルエーテル化合物、モノグリシジルプロピルポリシロキサン化合物、モノグリシジルアルカンなどが挙げられる。また、これら以外の単官能性エポキシ樹脂を用いてもよい。
前記脂肪族モノグリシジルエーテル化合物としては、炭素数が1〜6のアルキル基またはアルケニル基を有するポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル類とエピクロルヒドリンとの反応で得られた脂肪族モノグリシジルエーテル化合物、脂肪族アルコール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られた脂肪族モノグリシジルエーテル化合物などが挙げられる。
脂環式モノグリシジルエーテルとしては、炭素数が6〜9の飽和型環式アルカン基を有する脂環式アルコール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られた脂環式モノグリシジルエーテル化合物などが挙げられる。また、前記脂環式アルコール類としては、シクロヘキサノールなどが挙げられる。
芳香族モノグリシジルエーテル化合物としては、芳香族アルコール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られた芳香族モノグリシジルエーテル化合物がなどが挙げられる。また、前記芳香族アルコール類としては、フェノール、メチルフェノール、エチルフェノール、n−プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、n−ブチルフェノール、ベンジルアルコール、t−ブチルフェノール、キシレノール、ナフトールなどが挙げられる。
脂肪族または芳香族モノグリシジルエステル化合物としては、脂肪族ジカルボン酸モノアルキルエステルまたは芳香族ジカルボン酸モノアルキルエステルとエピクロルヒドリンとの反応で得られた脂肪族モノグリシジルエステル化合物または芳香族モノグリシジルエステル化合物などが挙げられる。
多官能性エポキシ樹脂としては、多官能性エポキシ樹脂1分子中に質量平均2〜6個のエポキシ基を有することが好ましい。具体的には、脂肪族多価グリシジルエーテル化合物、芳香族多価グリシジルエーテル化合物、トリスフェノール型多価グリシジルエーテル化合物、ハイドロキノン型多価グリシジルエーテル化合物、レゾルシノール型多価グリシジルエーテル化合物、脂肪族多価グリシジルエステル化合物、芳香族多価グリシジルエステル化合物、脂肪族多価グリシジルエーテルエステル化合物、芳香族多価グリシジルエーテルエステル化合物、脂環式多価グリシジルエーテル化合物、脂肪族多価グリシジルアミン化合物、芳香族多価グリシジルアミン化合物、ヒダントイン型多価グリシジル化合物、ビフェニル型多価グリシジル化合物、ノボラック型多価グリシジルエーテル化合物、エポキシ化ジエン重合体などが挙げらる。また、これら以外の多官能性エポキシ樹脂を用いてもよい。
脂肪族多価グリシジルエーテル化合物としては、ポリオキシアルキレングリコール類または多価アルコール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られた脂肪族多価グリシジルエーテル化合物などが挙げられる。
芳香族多価グリシジルエーテル化合物としては、芳香族ジオール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られた芳香族多価グリシジルエーテル化合物などが挙げられる。
トリスフェノール型多価グリシジルエーテル化合物としては、トリスフェノール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られたトリスフェノール型多価グリシジルエーテル化合物が挙げられる。
ハイドロキノン型多価グリシジルエーテル化合物としては、ハイドロキノンとエピクロルヒドリンとの反応で得られたハイドロキノン型多価グリシジルエーテル化合物などが挙げられる。
レゾルシノール型多価グリシジルエーテル化合物としては、レゾルシノールとエピクロルヒドリンとの反応で得られたレゾルシノール型多価グリシジルエーテル化合物などが挙げられる。
脂肪族多価グリシジルエステル化合物としては、アジピン酸などで代表される脂肪族ジカルボン酸とエピクロルヒドリンとの反応で得られた肪族多価グリシジルエステル化合物などが挙げられる。
芳香族多価グリシジルエステル化合物としては、芳香族ジカルボン酸とエピクロルヒドリンとの反応で得られた芳香族多価グリシジルエステル化合物などが挙げられる。
脂肪族または芳香族多価グリシジルエーテルエステル化合物としては、ヒドロキシジカルボン酸化合物とエピクロルヒドリンとの反応で得られた脂肪族多価グリシジルエーテルエステル化合物または芳香族多価グリシジルエーテルエステル化合物などが挙げられる。
脂環式多価グリシジルエーテル化合物としては、ジシクロペンタジエン型多価グリシジルエーテル化合物などで代表される脂環式多価グリシジルエーテル化合物などが挙げられる。
脂肪族多価グリシジルアミン化合物としては、エチレンジアミンなどで代表される脂肪族アミンとエピクロルヒドリンとの反応で得られた脂肪族多価グリシジルアミン化合物などが挙げられる。
芳香族多価グリシジルアミン化合物としては、ジアミノジフェニルメタン、アニリン、メタキシリレンジアミンなどで代表される芳香族ジアミンとエピクロルヒドリンとの反応で得られた芳香族多価グリシジルアミン化合物などが挙げられる。
ヒダントイン型多価グリシジル化合物としては、ヒダントインまたはその誘導体とエピクロルヒドリンとの反応で得られたヒダントイン型多価グリシジル化合物などが挙げられる。
ノボラック型多価グリシジルエーテル化合物としては、フェノール、クレゾール、ナフトールなどで代表される芳香族アルコール類とホルムアルデヒドとから誘導されるノボラック樹脂と、エピクロルヒドリンとの反応で得られるノボラック型多価グリシジルエーテル化合物などが挙げられる。また、フェノールまたはナフトールとp−キシリレンジクロライドとから誘導されるフェノール核またはナフトール核とパラキシレン核がメチレン結合で結合してなる変性アラルキル樹脂と、エピクロルヒドリンとの反応で得られる変性ノボラック型多価グリシジルエーテル化合物なども挙げられる。
エポキシ化ジエン重合体としては、エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化ポリイソプレンなどが挙げられる。
硬化剤(2)の本発明の組成物の配合割合としては、10〜50質量%である。10質量%以上とすると、エポキシ樹脂(1)の硬化性が良好となり、信頼性の高いプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物が得られる。また、50質量%以下とすると、硬化剤の未反応物の残留を抑えることができるとともに硬化体の架橋密度ならびにプラスチック製液晶表示セルのシール接着信頼性を良好に保つことができる。
(2A−1)4官能性メルカプト化合物
(2A−2)変性ポリメルカプト誘導体
(2B−1)マイクロカプセル化されたイミダゾール化合物
(2B−2)脂環式ジアミンのメチルメタクリレート付加体
<(2A−1)4官能性メルカプト化合物>
(2A−1)4官能性メルカプト化合物としては、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセトネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2−イソプロピオネート)など、室温で液体として取り扱えるものが挙げられる。
(2A−2)変性ポリメルカプト誘導体としては、エポキシ樹脂変性ポリメルカプト誘導体、ジイソシアナート化合物変性ポリメルカプト誘導体などが挙げられる。
(2B−1)マイクロカプセル化されたイミダゾール化合物としては、N−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−n−ペンタデシルイミダゾールなどをコア材として、微小なシェルで封じ込めたマイクロカプセル化物が挙げられる。
(2B−2)脂環式ジアミンのメチルメタクリレート付加体としては、イソフォロンジアミン、ノルボルナンジアミンなどで代表される脂環式ジアミンの1モル当量に対して、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレートネエチルメタクリレートなどで代表されるメチル(メタ)アクリル酸エステルの1〜1.9モル当量を反応させて得られ、軟化点温度が50℃以上である固溶体物質などが挙げられる。
本発明の組成物の成分である硬化促進剤(3)としては、1、1−ジアルキル尿素誘導体、イミダゾール塩類、ポリアミン化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体、アミン化合物とジイソシアナート化合物との付加体またはその変性誘導体、トリスジメチルアミノメチルフェノール塩類、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7塩類(以下、DBU塩類という)、1,5−ジアザビシクロ(4,3,0)−ノネン−5塩類(以下、DBN塩類という)、6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン−7塩類(以下、DADBU塩類という)などが挙げられ、それらを単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
(1、1−ジアルキル尿素誘導体)
1、1−ジアルキル尿素誘導体としては、3−(p−クロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(o,p−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素、2,4−[ビス(1,1−ジメチル尿素)]トルエン、2,6−[ビス(1,1−ジメチル尿素)]トルエンなどが挙げられる。
イミダゾール塩類としては、2−エチル−4−メチルイミダゾールの無水ピロメリット塩、2−メチルイミダゾール無水テトラヒドロフタル酸塩、2−エチル−4−メチルイミダゾール無水テトラヒドロフタル酸塩などが挙げられる。
ポリアミン化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体としては、公知のポリアミン化合物とエポキシ樹脂とから誘導されるアダクト体などが挙げられる。具体的には、エポキシ樹脂とポリアミンとの付加反応物に、酸性水酸基を2個以上有する化合物を反応させて得られるアダクト体などが挙げられる。酸性水酸基を2個以上有する前記化合物としては、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、ポリカルボン酸などが挙げられる。
アミン化合物とジイソシアナート化合物との付加体としては、公知の第1〜第2級アミン化合物とジイソシアナートとを反応させて得られる付加体などが挙げられる。
トリスジメチルアミノメチルフェノール塩類としては、トリスジメチルアミノメチルフェノールオクチル酸塩、トリスジメチルアミノメチルフェノールオレイン酸塩、トリスジメチルアミノメチルフェノール蟻酸塩などが挙げられる。
DBU塩類としては、DBUフェノール塩、DBU多価フェノール化合物塩、DBUポリフェノール塩、DBUオクチル酸塩、DBUオレイン酸塩、DBU蟻酸塩などが挙げられる。
DBN塩類としては、DBNフェノール塩、DBN多価フェノール化合物塩、DBNポリフェノール塩、DBNオクチル酸塩、DBNオレイン酸塩、DBN蟻酸塩、DBNパラトルエンスルフォン酸塩などが挙げられる。
DADBU塩類としては、DADBUフェノール塩、DADBU多価フェノール化合物塩、DADBUポリフェノール塩、DADBUオクチル酸塩、DADBUオレイン酸塩、DADBU蟻酸塩、DADBUパラトルエンスルフォン酸塩などが挙げられる。
本発明で用いる無機質充填剤(4)としては、通常電子材料分野で用いられている無機質充填剤であれば、いずれを用いてもよい。具体的には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸ジルコニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化亜鉛、二酸化珪素、チタン酸カリウム、カオリン、タルク、アスベスト粉、石英粉、雲母、ガラス繊維などが挙げられる。
グラフト率=[(グラフト化変性された無機質充填剤の乾燥質量
−グラフト化変性前の無機質充填剤の乾燥質量)
/グラフト化変性前の無機質充填剤の乾燥質量]×100
本発明の組成物における、シランカップリング剤(5)の配合割合としては、好ましくは0.1〜5質量%、より好ましくは0.5〜3質量%の範囲である。0.1質量%以上とすることで、ガラス基板に対する接着性が確保できる。5質量%以下とするのは、5質量%より多くても、それ以上に顕著な作用効果を得られないからである。
ゴム状ポリマー微粒子(6)としては、捩り振子法と言われるTorsinal Braid Analyzer(以下、TBAという)で求めた軟化点温度が0℃以下のものであり、かつ、電子顕微鏡観察から求めた一次粒子の平均粒子径が0.01〜5μmのものを、好ましくは1〜25質量%、より好ましくは3〜22.5質量%、より好ましくは5〜20質量%の範囲で含ませる。1質量%以上とすることで、本発明の組成物を液晶パネルのシール剤として用いた場合の完成したプラスチック製液晶表示セルの60〜80℃耐水試験後の接着耐久信頼性を確保できる。また、25質量%以下とすることで、硬化体に必要な耐熱剛性を確保できる。
アクリルゴム系のゴム状ポリマー微粒子としては、コア部がアクリルゴムからなるコア/シェル型エマルションを乾燥して得られる微粒子、エポキシ樹脂中でアクリル系モノマーを非水分散重合させて得られる樹脂組成物、エポキシ基と反応する官能基を導入して得られるアクリルゴムポリマー溶液を別個に調製後、エポキシ樹脂中に投入または滴下して、機械的に混合し、脱溶剤またはグラフト化させてアクリルゴム微粒子をエポキシ樹脂中に安定的に分散させて得られる樹脂組成物などが挙げられる。
シリコンゴム系のゴム状ポリマー微粒子としては、粉末状のシリコンゴム微粒子、エポキシ樹脂に二重結合を導入してその二重結合と反応可能な片末端アクリレート基を持つシリコンマクロモノマーを反応させた後、ビニルシリコンとハイドロジェンシリコンとを仕込み、分散重合させて得られる樹脂組成物などが挙げられる。
共役ジエンゴム系のゴム状ポリマー微粒子としては、公知の微粒子を用いてよく、具体的には1,3−ブタジエン、1、3−ペンタジエン、イソプレン、1、3−ヘキサジエン、クロロプレンなどのモノマーを重合または共重合して得られた共役ジエンゴム状ポリマー微粒子などが挙げられる。より具体的には、ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体、末端にカルボキシル基を有するブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体、末端にアミノ基を有するブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体などが挙げられる。
オレフィンゴム系ゴム状ポリマー微粒子としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテンなどの単独非晶質重合体または共重合可能な他のモノマーとの共重合体やターポリマーからなる微粒子またはその組成物などが挙げられる。また、オレフィンゴムラテックスなどの形で市販されている物を入手し、エポキシ樹脂中で脱水処理し、オレフィンゴムをエポキシ樹脂中に分散安定化させて得られる樹脂組成物を用いてもよい。
ポリエステルゴム系ゴム状ポリマー微粒子とは、ポリマー骨格にポリエステル結合が含有されているゴム状ポリマーからなる微粒子である。具体的には、必要に応じてトリオール以上の多価アルコール化合物の共存下で、液状ポリシロキサンジオール、液状ポリオレフィンジオール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなどから選ばれた少なくとも1種のジオール成分と、アジピン酸、マレイン酸、コハク酸、フタル酸などから選ばれた少なくとも1種の2塩基酸とから誘導された低軟化点ポリエステル樹脂、前記2塩基酸の代わりに酸無水物を用いた低軟化点ポリエステル樹脂、ヒドロキシ多価カルボン酸などから誘導させた低軟化点ポリエステル樹脂などが挙げられる。
ウレタンゴム系ゴム状ポリマー微粒子とは、ゴム状ポリマー骨格にウレタン結合および/または尿素結合が含有されているゴム状ポリマーからなる微粒子である。具体的には、必要に応じてトリオール以上の多価アルコール化合物の共存下で、液状ポリシロキサンジオール、液状ポリオレフィンジオール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールなどから選ばれた少なくとも1種からなるジオール成分と、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソフォロンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ノルボルナンジイソシアナートなどで代表されるジイソシアナート化合物とを作用させて得られるゴム状ポリウレタン、必要に応じてトリアミン以上の多価アミン化合物の共存下で、液状ポリシロキサンジアミン、液状ポリオレフィンジアミン、ポリプロピレングリコールジアミンなどから選ばれた少なくとも1種の長鎖ジアミン成分と、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソフォロンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ノルボルナンジイソシアナートなどで代表されるすでに公知のジイソシアナート化合物とを作用させて得られるゴム状ポリウレタンなどが挙げられる。
複合化ゴム微粒子としては、前記アクリル系、シリコン系、共役ジエン系、オレフィン系、ポリエステル系、ウレタン系の2種以上からなるグラフトポリマーおよび/またはブロックポリマーまたはコアシェルポリマー、複層ポリマーなどからなる微粒子などが挙げられる。
エポキシ基と反応する官能基を有するゴム状ポリマー微粒子としては、前記アクリル系、シリコン系、共役ジエン系、オレフィン系、ポリエステル系、ウレタン系の微粒子にエポキシ基と反応する官能基を導入して得られるものなどが挙げられる。
本発明のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物では前記(1)〜(6)を含むプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物100質量部に対して、さらに以下に示す高軟化点アクリルポリマー微粒子(7)を0.1〜25質量部の範囲で含有させて得られるシール剤組成物がより好ましい。0.1質量部以上の高軟化点アクリルポリマー微粒子(7)を使用することで、真空枚葉熱プレスまたは剛性枚葉熱プレス方式による接着工程において、貫通泡や滲み出しが発生しない。また、25質量%以下の高軟化点アクリルポリマーを使用することで、ギャップ出し作業性が得られる。
ゲル分率(%)=(溶解量/10g)×100
とする指標である。このゲル分率指標としては、好ましくは0〜50%、より好ましくは0〜5%の範囲である。
本発明のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物は、必要に応じてさらにワックス(8)を併用することが好ましい。ワックス(8)の使用割合としては、本発明の前記プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物100質量部に対して0.1〜5質量部とするのがよい。
ギャップ出しコントロール剤(9)とは、液晶表示セルのギャップ幅を3〜7μmの幅で任意かつ正確に調節することができる物質のことであり、このようなものであれば有機質または無機質のいずれでも使用することができる。
導電性ビーズ(10)としては、平均粒子径が3〜10μmで、かつ、最大粒子径が10μm以下で最小粒子径0.1μm以上の導電性ビーズなどが挙げられる。
貴金属粒子の貴金属としては、金、銀、白金などが挙げられる。
貴金属合金粒子の貴金属合金としては、銀銅合金、金銅合金、金銀合金、白金銀合金、金白金合金、金ニッケル合金、銀ニッケル合金などが挙げられる。
卑金属粒子の卑金属としては、銅、ニッケル、錫、タングステンなどが挙げられる。
卑金属合金粒子の卑金属合金としては、銅−ニッケル合金、銅−錫合金、ハンダなどが挙げられる。
金属被覆型有機物粒子としては、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルで代表される有機ポリマー粒子に、上記貴金属などからなる導電性金属皮膜を形成して得られるものなどが挙げられる。市販品としては、積水ファインケミカル社より商品名「ミクロパールAUシリーズ」などが挙げられる。
金属被覆型絶縁性無機粒子としては、雲母、ガラスビーズで代表される高絶縁性の無機質粒子に前記導電性金属皮膜を形成して得られるものなどが挙げられる。
本発明のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物では、必要に応じてさらに、該組成物100質量部に対し、エポキシ樹脂と相溶しかつ沸点が150から220℃の範囲にあるエポキシ基に対して不活性な溶剤(11)を、1〜25質量部の範囲で含有させてよい。溶剤を含有させることで、スクリーン印刷適性や接着被着体への濡れ性の向上が図れる。好ましくは、沸点が160〜200℃の範囲にある高沸点溶剤が挙げられる。
次に工程a3において、60℃〜100℃で熱圧締処理し、前記プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物を硬化させる。前記一対の基板間の厚み(セルギャップ)は、使用する液晶種に応じて3〜7μmの範囲に決定する。通常、ギャップコントロール剤を該一対の基板間に適宜配置させることによって、0.01μ以下の誤差で均質な厚みとする。
本発明で用いられる液晶表示セルとしては、エム シャツト(M Schadt)とダブリユ ヘルフリッヒ(W HelfrichW)らが提唱したTN型(Twisted Nematic)の液晶表示セル、STN型(Super Twisted Nematic)の液晶表示セル、クラーク(N A Clark)とラガウェル(S T Lagerwall)により提唱された強誘電型液晶表示セル、薄膜トランジスター(TFT)を各画素に設けた液晶表示セルなどが挙げられる。
また実施例中で用いた原材料種(略記号)は以下の通りである。
以下に、プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物およびその硬化体について行う評価試験の方法を述べる。
プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物100部をポリエチレン製容器に入れ密封した時の、E型粘度計で測定した、20℃E型粘度値を100とし、−10℃で30日
○:10%未満の変化率で、貯蔵安定性が良好
△:10〜50%の変化率で、貯蔵安定性がやや問題
×:50%を超える変化率で、貯蔵安定性が不良
氷点以下でポリエチレン製容器に密封保存されたプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物を取り出し、2時間かけて室温25℃に戻した。その時点の25℃E型粘度値を100とし、25℃で12時間放置後のE型粘度値を測定し、その変化率で表す。変化率の評価は以下のように示す。
○:15%未満の変化率であり、塗付作業性は良好
△:15〜50%の変化率であり、塗付作業性にやや欠ける
×:50%を超える変化率であり、塗付作業適性に著しく欠ける
プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物を、平滑な離型フィルム上に50μmの厚みで塗布し、75℃で20分熱処理させて得られたBステージ化組成物の0.6部をすばやく採取した。このBステージ化組成物を、80℃から120℃まで、2分につき1℃の等速昇温させ、E型粘度計にて温度−粘度曲線を求めた。その温度−粘度曲線より、80℃〜120℃の範囲内の最低粘度(以下、ボトム粘度ともいう)を読み取った。ボトム粘度の評価は以下のように示す。
×(−):ボトム粘度が5Pa・s未満である場合
◎:ボトム粘度が5〜500Pa・sである場合
○:ボトム粘度が501〜5000Pa・sである場合
×(−):ボトム粘度が5000Pa・sを越える場合
プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物を、平滑な離型フィルム上に100μmの厚みでで塗布し、75℃で20分熱処理後、さらに90℃で5時間熱硬化させて得られた硬化膜を切り出した。その硬化膜に対して、日本工業規格(JIS)の防湿包装材料の透湿度試験方法(カップ法)JIS−Z−0208に準じた透湿度試験を実施し、60℃、24時間で透湿した膜厚100μm当たりの水蒸気量(単位;g/m2・24hrs)を求めた。透湿度特性の評価は以下のように示す。
○:60℃透湿度特性が200g/m2・24hrs未満で、プラスチック製セル用シール剤組成物が低透湿性に優れる。
△:60℃透湿度特性が201〜250g/m2・24hrsで、プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物が低透湿性にやや欠ける
×:60℃透湿度特性が251g/m2・24hrsを超え、プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物が低透湿性に著しく欠ける。
プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物を、平滑な離型フィルム上に100μmの厚みで塗布し、75℃で20分熱処理後、さらに90℃で5時間熱硬化させて得られた硬化膜の小片(15mm角)を切り出した。この硬化膜を、−30℃から150℃まで毎分5℃の昇温下でTMA(Termomechanical analysis)測定した。歪み量変曲点をその硬化体の熱変形温度(Tg)とした。
プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物を、平滑な離型フィルム上に100μmの厚みで塗布し、75℃で20分熱処理後、さらに90℃で5時間熱硬化させて得られた硬化膜を3mm×500mmに切り出した。この硬化膜を、バイプロン式粘弾性測定機にて20℃〜80℃環境下の各貯蔵弾性率を測定した。
プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物を、平滑な離型フィルム上に100μmの厚みで塗布し、75℃で20分熱処理後、さらに90℃で5時間熱硬化させて得られた硬化膜を100mm角に切り出した。この硬化膜を煮沸水に30分浸漬し、その質量増加量を求め、その値を元の質量で割った値に100を乗じた値を吸水率とした。
吸水率(%)=(煮沸水浸漬後の質量増加量/試験前の質量)×100
で示す。
プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物10質量部とその10倍質量の純水とを60℃で30分攪拌混和抽出させてなる水溶液のイオン伝導度を測定した。イオン伝導度の評価は以下のように示す。
○:抽出水のイオン伝導度が1mS/m未満
△:抽出水のイオン伝導度が1〜2mS/m
×:抽出水のイオン伝導度が2mS/mを超える
各例に示された条件下の枚葉熱プレス方式による硬化工程を経て製造されたプラスチック製液晶表示セルを、拡大鏡を介して肉眼で観察し、シールラインの乱れの有無、および貫通泡の発生によるシール不良箇所の有無を測定した。
幅25mm長さ100mmにカットしたポリエーテルスルフォン製プラスチック基板(住友ベークセイト製)の液晶と接触する面同士をプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物でギャップ幅10μで接合した試験片を用い、インテスコ試験機にて、20℃Tピール強度測定を実施した。その結果の評価は以下のように示す。
◎:透明電極層およびその下地有機層で破壊が認められ、接着性に優れる
○:プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物の凝集破壊を一部伴い、耐熱接着性は良好
×:界面剥離を伴う破壊が認められ、耐熱接着力に問題がある
各例に示された条件下において、多段熱プレス方式または枚葉熱プレス方式によって一対の基板を接着した後、前記一対の基板およびシール剤組成物で囲まれた空間に、液晶を注入する注入孔から、液晶のしきい値電圧が1.38ボルト,液晶のΔεが12.4であるRC4087[チッソ(株)]液晶材料を真空法で注入した。次いで、その注入孔をストラクトボンドES−302[三井化学(株)製]で封孔した。前記一対の基板のフロント側基板には偏向板を、リヤ側基板には反射板つき偏向板を取り付けた。その後、該ユニットに駆動回路などを実装させて液晶表示セルを作製した。その液晶表示セルのシール剤近傍の液晶表示機能が、駆動初期から正常に機能するか否かで非滲み出し性の評価判定を行った。その結果の評価は以下のように示す。
○:シール際まで液晶表示機能が発揮できており、非滲み出し性が十分確保されている
△:シール際の近傍の1mm以内が正常に液晶表示されず、やや非滲み出し性に欠ける
×:シール際の近傍1.1mmを超えており、非滲み出し性に著しく欠ける
各例に示された条件下において、多段熱プレス方式または枚葉熱プレス方式によって一対の基板を接着した後、前記一対の基板およびシール剤組成物で囲まれた空間に液晶を注入する注入孔から液晶のしきい値電圧が1.38ボルト,液晶のΔεが12.4であるRC4087[チッソ(株)]液晶材料を真空法で注入した。次いで、その注入孔をストラクトボンドES−302[三井化学(株)製]で封孔した。該ユニットを、85℃/RH95%の雰囲気下で、それぞれ250時間、500時間、1,000時間放置後に取り出た。前記一対の基板のフロント側基板には偏向板を、リヤ側基板には反射板つき偏向板をそれぞれ取り付けた。その後、該ユニットに駆動回路などを実装させてプラスチック製液晶表示セルを作製した。このプラスチック製液晶表示セルの表示機能の変化を観察した。測定環境下の測定条件として、60℃、90%湿度の環境下に放置した。その結果の評価は以下のように示す。
◎:500時間経過後において、表示ムラの発生が見られない
○:500時間経過後において、表示ムラがセル周辺部のシール際からの距離で500μm以内に僅かに見られる
×:500時間経過後において、表示ムラがセル周辺部のシール際からの距離で500μ以上に及び著しく表示機能の低下が発生している
1.エポキシ樹脂(1)
単官能性エポキシ樹脂としては、2−エチルヘキシルモノグリシジルエーテル(略記号;2EHMG)、t−ブチルフェノールモノグリシジルエーテル(略記号;t−BPMG)を用いた。
4官能性メルカプト化合物としては、10倍質量の60℃純水による抽出水のイオン伝導度が0.5mS/mのペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)を用いた。
1,1−ジメチル尿素誘導体として、トリレンジイソシアナートのジメチルアミン付加体(2,4−[ビス(1,1−ジメチル尿素)]トルエン)、DBU塩としてDBU−オクチル酸塩、トリスジメチルアモノメチルフェノール−オクチル酸塩をそれぞれ用いた。なお、前記硬化促進剤が固体である場合は、必要に応じて、ジェットミルで最大3μm以下に粉砕したものを用いた。
無定形シリカとして、信越化学製品・商品名「MU−120」(電子顕微鏡観察法で求めた一次平均粒子径0.07μm)を、球状シリカとして、龍森社製・商品名「アドマファインSO−E1」のγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの6質量%乾式処理フィラー(以下、SO−E1−6という)の平均粒子径が1μm以下の硫酸バリウムを、無定形アルミナとして、d50が0.2μmの高純度アルミナ紛(輸入品)をそれぞれ用いた。
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学製品・商品名KBM403)を用いた。
以下に示す合成例1または合成例2を経て調製した組成物のいずれかを用いた。
ゴム状ポリマー微粒子(微架橋型アクリルゴム微粒子;S1と略称)含有エポキシ樹脂組成物(a)の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた2000mlの四つ口フラスコ中に、2官能性エポキシ樹脂としてエピクロン830Sの500gとアデカEP4000Sの100g、メタアクリル酸10g、トリエタノールアミン0.1g、トルエン50gを加え、空気を導入しながら110℃で5時間反応させ二重結合を導入した。
そのエポキシ樹脂組成物(a)の一部を、光硬化触媒の存在化に低温で速硬化させた。そのエポキシ樹脂組成物(a)の硬化体の破断面モルフォロジーを電子顕微鏡で観察して分散ゴム粒子径を測定すると、平均粒子径が0.5μmの微架橋型アクリルゴム微粒子(S1)が均一に分散していた。なお、モノマー仕込量と残存モノマーとから算出される微架橋型アクリルゴム微粒子(S1)含有量は37.9質量%と判明した。
ゴム状ポリマー微粒子(微架橋型アクリルゴム微粒子;S2と略称)含有エポキシ樹脂組成物(b)の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた2000mlの四つ口フラスコ中に、2官能性エポキシ樹脂としてアデカEP4023Sの604g、メタアクリル酸6g、トリエタノールアミン0.2g、トルエン50gを加え、空気を導入しながら110℃で5時間反応させ二重結合を導入した。
エポキシ樹脂組成物(b)の一部を、光硬化触媒の存在化に低温で速硬化させた。そのエポキシ樹脂組成物(b)の硬化体の破断面モルフォロジーを電子顕微鏡で観察して分散ゴム粒子径を測定すると、平均粒子径1.5μmの微架橋型アクリルゴム微粒子(S2)が均一に分散していた。なお、モノマー仕込量と残存モノマーとから算出される微架橋型アクリルゴム微粒子(S2)含有量は37.9質量%と判明した。
エポキシ樹脂組成物(a)の56部、エピクロン830Sの24部、微粒子な硫酸バリウムの14.5部、MU−120の3部、KBM−403の2.4部、トリレンジイソシアナートのジメチルアミン付加体の0.09部、DBU−オクチル酸塩の0.01部をダルトンミキサーで予備混合した。次いで、セラミック製の3本ロールで固体原料が5μm以下になるまで混練し、その該混練物を真空脱泡処理して、2液性のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物P1用の主剤液(P1−主剤液)を得た。
変性ポリメルカプト誘導体の84部と微粒子な硫酸バリウムの16部とからなる硬化剤液組成物をプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物P2用の(P2−硬化剤液)とした。
エピクロン830Sの20部にエポトートYDCN−702の11部を溶解させた後、室温下にさらにエポキシ樹脂組成物(a)の30部、SO−E1−6球状シリカの30部、無定形シリカであるMU−120の2.9部、KBM−403の4部、およびトリスジメチルアミノメチルフェノールオクチル酸塩の0.1部をダルトンミキサーで予備混合した。
10倍量の60℃純水と混合分離抽出した水溶液のイオン伝導度が6.2mS/mで、かつGPCによる数平均分子量で約390の加水分解性塩素を高濃度で含有する液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂の30部と、10倍量の60℃純水と混合分離抽出した水溶液のイオン伝導度が3.7mS/mを示すエポキシ当量が260の加水分解塩素を高濃度で含有するポリエチレングリコールジグリシジルエーテルの23.4部、微粒子な硫酸バリウムの45部、コロイダルシリカ紛であるエアロジル社製品「アエロジル380」の3部、KBM403の2.5部、およびDBU−オクチル酸塩の0.1部をダルトンミキサーで予備混合した。
4官能性アミノエポキシ樹脂として東都化成製品「エポトートYH434」の23.5部をメチルカルビトール(別名;ジエチレングリコールモノメチルエーテル)の4.5部とを混和させた液28部と、エビクロン830Sの5.8部と、10倍量の純水と混合分離抽出した水溶液のイオン伝導度が0.5mS/mを示すミレックス3Lの29.3部をメチルカルビトールの11部に溶解して得た硬化剤溶液40.3部と、平均粒子径d50が0.02μmの無定形アルミナの0.5部、無定形シリカMU−120の1.19部、アミキュアーPN−23の3.2部、DBN−オクチル酸塩の0.01部、KBM403の1部をダメトンミキサーにて予備混合した。
Claims (10)
- 下記(1)および(3)〜(6)を含む主剤液と、下記(2A)、または下記(2A)と(3)との混合物を含む硬化剤液との2液型エポキシ樹脂組成物であって、
前記主剤液と前記硬化剤液の2液混合物が、以下の(1)〜(6)を含むことを特徴とするプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。
(1)一分子中にエポキシ基を質量平均1.7個〜6個持ち、かつ10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が2mS/m以下である液状エポキシ樹脂 15〜84質量%
(2A)10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が0.6mS/m以下である、(2A−1)4官能性メルカプト化合物、または(2A−2)変性ポリメルカプト誘導体から選ばれた1種または2種以上の混合物を含む硬化剤 10〜50質量%
(3)硬化促進剤 0.01〜15質量%
(4)無機質充填剤 5〜50質量%
(5)シランカップリング剤 0.1〜5質量%
(6)0℃以下の軟化点温度を持ち、その一次粒子の平均粒子径が0.01〜5μmであるゴム状ポリマー微粒子 1〜25質量% - 前記(2A−1)4官能性メルカプト化合物が、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)であり、かつ前記(2A−2)変性ポリメルカプト誘導体が、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)の活性水素1当量当たりジイソシアナート化合物および/またはそのイソシアナートプレポリマーの活性イソシアナート基の0.01〜0.3当量を反応させて得られる変性ポリメルカプト誘導体であることを特徴とする請求項1記載のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。
- 下記(1)〜(6)を含む1液型エポキシ樹脂組成物であることを特徴とするプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。
(1)一分子中にエポキシ基を質量平均1.7個〜6個持ち、かつ10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が2mS/m以下であるエポキシ樹脂 15〜84質量%
(2B)10倍質量の40℃〜80℃の純水と接触混合して抽出分離させた水溶液のイオン伝導度が0.6mS/m以下である、(2B−1)マイクロカプセル化されたイミダゾール化合物、または(2B−2)脂環式ジアミンのメチルメタクリレート付加体から選ばれた1種または2種以上の混合物を含む硬化剤 10〜50質量%
(3)硬化促進剤 0.01〜15質量%
(4)無機質充填剤 5〜50質量%
(5)シランカップリング剤 0.1〜5質量%
(6)0℃以下の軟化点温度を持ち、その一次粒子の平均粒子径が0.01〜5μmであるゴム状ポリマー微粒子 1〜25質量% - 前記プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物が、
(I)該組成物と、該組成物の10倍質量の40℃〜80℃の純水とを混和させて得られる水溶液のイオン伝導度が1mS/m以下であり、
該組成物の硬化体が、
(II)該組成物の厚み100μmの硬化膜を通過する60℃透湿度が200g/m2・24hrs未満であり、
(III)該組成物硬化体の熱変形温度(Tg)が0℃〜85℃の範囲にあり、
(IV)該組成物硬化体の室温下の貯蔵弾性率が0.5×104Pa〜1×106Paの範囲にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。 - 前記プラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物が、
(V)50μm厚みに塗布し、50℃〜85℃で20分熱処理した後のE型粘度が、50℃〜100℃において、5〜5000Pa・sであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。 - 前記(1)エポキシ樹脂が、(1−1)脂肪族および/または脂環式エポキシ樹脂と(1−2)芳香族エポキシ樹脂との混合組成物であり、前記(1−1)脂肪族および/または脂環式エポキシ樹脂が、高級アルコールモノグリシジルエーテル、ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、およびグリセリントリグリシジルエーテルから選ばれた1種または2種以上の混合物であり、かつ前記(1−2)芳香族エポキシ樹脂が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂またはそのアルキレンオキサイド付加型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂またはそのアルキレンオキサイド付加型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、およびビスフェノールAD型エポキシ樹脂の群から選ばれる少なくとも1種の樹脂、または2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。
- 前記(3)硬化促進剤が、アルキル尿素誘導体、トリスジメチルアミノメチルフェノール塩、および1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7塩から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。
- 前記アルキル尿素誘導体が、3−(p−クロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(o,p−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素、2,4−[ビス(1,1−ジメチル尿素)]トルエン、および2,6−[ビス(1,1−ジメチル尿素)]トルエンから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項7記載のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。
- 前記(6)ゴム状ポリマー微粒子が、0.1〜1μmの一次粒子径を持ち、かつ架橋性ゴム粒子であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。
- 前記(4)無機質充填剤の少なくとも一部が、(1)エポキシ樹脂および/または(5)シランカップリング剤とのグラフト体であり、そのグラフト体の繰り返し溶剤洗浄法で求められ質量増加率で表されるグラフト率が、(4)無機質充填剤の100質量部当たり、(1)エポキシ樹脂と(5)シランカップリング剤の総和で1〜50質量部であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載のプラスチック製液晶表示セル用シール剤組成物。
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