JP2004189897A

JP2004189897A - 難燃接着混和物

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Publication number: JP2004189897A
Application number: JP2002359776A
Authority: JP
Inventors: Tomomitsu Senso; 智充千艘; Hiroshi Yoshinaga; 宏史吉永; Shigeki Kaize; 茂樹海瀬; Hiroshi Yamamoto; 浩山本; Hideki Imamura; 秀機今村
Original assignee: Fujikura Ltd; Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd; Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】フラットケーブル等に用いられる接着混和物において、ノンハロゲン性で良好な難燃性を示し、かつ高い接着性を発揮するようにする。
【解決手段】フラットケーブル等の接着フィルム３をなす接着剤層２に、ガラス転移温度−７０〜９０℃、分子量５０００〜５００００のポリエステル樹脂を少なくとも含むポリエステル樹脂１００重量部と、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物８０〜２５０重量部と、粒径１０μｍ以下の炭酸カルシウム５〜５０重量部と、ヒドロキシスズ酸亜鉛などのスズ化合物５〜５０重量部を含む難燃接着混和物を使用する。金属水酸化物および炭酸カルシウムには、チタネートカップリング剤、シランカップリング剤、高級脂肪酸などで表面処理したものが好ましい。基材フィルム１上にプライマー層を形成しておくことも好ましい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フラットケーブルやフレキシブルプリント基板などに用いられるノンハロゲン系の難燃接着混和物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基材フィルム上に接着剤層が形成された２枚の接着フィルムで、複数の平角状の導体を被覆した構造のフラットケーブルが知られている。このようなフラットケーブルは、コンピュータ機器やオーディオ機器、ビディオ機器等の内部の高密度配線等に広く利用されている。
【０００３】
ところで、このようなフラットケーブルにあっては、基材フィルムとしてポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂からなるフィルムが多く使用されている現状から、その接着剤層を構成する接着剤にはポリエステル樹脂を主成分とするものが主に使用されている。
また、フラットケーブルについては、防災の観点からその構成材料に良好な難燃性が求められており、その接着剤層にも難燃性が要求されている。このため、接着剤層をなす接着剤として、デカブロモジフェニルエーテルなどのハロゲン系難燃剤を配合したものなどが検討されている。
【０００４】
しかしながら、この種のハロゲン系難燃剤を添加した接着剤では、この接着剤を用いたフラットケーブルなどの廃棄焼却処分の際に、有害なハロゲン含有ガスが発生するため、その使用を避けざるを得ないと言う欠点がある。
このようなフラットケーブルの接着剤層を構成する難燃接着混和物に関する先行技術文献としては、例えば以下のようなものが知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３２９２３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２２９２０公報
【特許文献３】
特開２０００−８０３４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、フラットケーブルの接着剤層等に用いられる接着混和物において、基材フィルムなどに対して接着力が高く、ノンハロゲンで、十分な難燃性を有する難燃接着混和物を得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、ポリエステル樹脂１００重量部と、金属水酸化物８０〜２５０重量部と、炭酸カルシウム５〜５０重量部と、スズ化合物５〜５０重量部を含む難燃接着混和物である。
【０００８】
請求項２にかかる発明は、ポリエステル樹脂が、ガラス転移温度−７０〜９０℃で、分子量５０００〜５００００であるポリエステル樹脂を少なくとも含むものである請求項１記載の難燃接着混和物である。
請求項３にかかる発明は、さらにシリカを含む請求項１または２記載の難燃接着混和物である。
【０００９】
請求項４にかかる発明は、基材フィルムの表面に接着剤層を形成した接着フィルムで導体を挟み、この接着フィルムを接着してなるフラットケーブルにおいて、上記接着剤層を、請求項１ないし３のいずれかに記載の難燃接着混和物で構成したフラットケーブルである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態に基づいて、詳しく説明する。
図１は、本発明のフラットケーブルの一例を示すもので、図中符号１は、基材フィルムを示す。
この基材フィルム１は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの飽和ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドなどのプラスチックからなる厚み１０〜２００μｍのフィルムである。これらのプラスチックフィルムの中でもポリエチレンテレフタレートフィルムが、電気的特性、機械的特性、コストなどの点でこのましい。
【００１１】
この基材フィルム１の一方の表面には、厚み１５〜１００μｍの接着剤層２が形成されて接着フィルム３が形成されている。
この接着フィルム３は、その２枚が互いに接着剤層２、２が相対するように重ね合わせられ、その間に複数の平角状の導体４、４が挟まれた状態で貼り合わせられて、この例のフラットケーブルが構成されている。
【００１２】
そして、接着フィルム３の接着剤層２は、ポリエステル樹脂１００重量部と、金属水酸化物４０〜２００重量部と、炭酸カルシウム５〜５０重量部と、スズ化合物５〜５０重量部を必須成分として含む難燃接着混和物で構成されている。
【００１３】
上記ポリエステル樹脂としては、例えばそのガラス転移温度が−７０〜９０℃であり、かつ分子量が５０００〜５００００であるポリエステル樹脂が少なくとも１種含まれるものが用いられ、ガラス転移温度および分子量がこれ以外のポリエステル樹脂が混合されていてもよい。本発明での分子量は、重量平均分子量で表記するものとする。このガラス転移温度が−７０〜９０℃であり、かつ分子量が５０００〜５００００であるポリエステル樹脂がポリエステル樹脂全体に占める割合は、８０ｗｔ％以上とされ、８０ｗｔ％未満では接着性能が低下する。
【００１４】
このポリエステル樹脂の具体的なものとしては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸などの酸成分と、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−ジシクロヘキサンジメチロール、ジエチレングリコールなどのジアルコールなどのアルコール成分を原料として周知の縮重合方法によって得られた各種の飽和ポリエステル、飽和共重合ポリエステルが用いられる。
【００１５】
そして、このポリエステル樹脂のガラス転移温度は、上記酸成分とアルコール成分とをそれぞれ１種以上適切に組み合わせることにより、これを−７０〜９０℃の範囲に調整することができる。
また、その分子量は、酸成分とアルコール成分との縮重合反応時の種々の重合条件、例えば、重合温度、重合時間、重合圧力、重合触媒などを適宜調整することにより、これを５０００〜５００００の範囲に設定することができる。
【００１６】
このポリエステル樹脂において、ガラス転移温度が−７０℃未満ではブロッキング性が悪化し、９０℃を越えると接着性が低下する。また、分子量が５０００未満では混和物が脆くなり、５００００を越えると混和物が硬くなり、可撓性がなくなる。
【００１７】
本発明で用いられるノンハロゲン系難燃剤としては、金属水酸化物が用いられる。このような金属水酸化物の具体的なものとしては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウムなどが挙げられ、これらの１種または２種以上の混合物が用いられる。この金属水酸化物の内で、難燃効果が高い水酸化マグネシウムを使用することが好ましい。
【００１８】
また、この金属水酸化物としては、イソプロピルイソステアリルチタネートなどのチタネートカップリング剤、シランカップリング剤、ステアリン酸、オレイン酸などの高級脂肪酸などで表面処理を施したものを用いることが、ポリエステル樹脂に対する分散性、相溶性が高められて好ましい。なかでも、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのビニルシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシシランなどを用いて表面処理を施した金属水酸化物はかかる効果が高く、好ましい。
【００１９】
この金属水酸化物の配合量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して８０〜２５０重量部、好ましくは１２０〜２４０重量部とされ、８０重量部未満では得られる難燃接着混和物の難燃性が不足し、２５０重量部を越えると接着力が低下し、接着剤層としたときの機械的強度が低下する。
【００２０】
本発明で使用される他のノンハロゲン系難燃剤として、炭酸カルシウムがある。この炭酸カルシウムは、合成樹脂の充填材として広く使用されているものであるが、難燃効果を発揮し、燃焼時にハロゲンガスを発生しないため、難燃剤として使用できる。この炭酸カルシウムには、重質炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、コロイド炭酸カルシウムがあるが、ここではいずれも使用でき、その平均粒子径が１０μｍ以下、好ましくは０．１〜３μｍのものが用いられる。平均粒子径が１０μｍを越えると分散性が低下する。
【００２１】
また、この炭酸カルシウムも、イソプロピルイソステアリルチタネートなどのチタネートカップリング剤、ビニルシラン、エポキシシランなどのシランカップリング剤、ステアリン酸、オレイン酸などの高級脂肪酸、アクリル酸エチルなどのアクリル酸エステル類などで表面処理を施したものを用いることが、ポリエステル樹脂に対する分散性、相溶性が高められ、接着剤層としたときの機械的特性が向上することになり、好ましい。
【００２２】
この炭酸カルシウムの配合量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して、５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部とされ、５重量部未満では得られる難燃接着混和物の難燃性が不足し、５０重量部を越えると、接着力が低下し、接着剤層としたときの機械的強度が低下する。
【００２３】
本発明の難燃接着混和物において使用されるスズ化合物は、接着力向上剤および難燃助剤として機能するものである。このスズ化合物の具体例としては、ＳｎＯ_２、ＺｎＳｎ（ＯＨ）_６、ＺｎＳｎＯ_２、ＺｎＳｎＯ_３などのスズ化合物若しくはこれらスズ化合物の２種以上の混合物が挙げられる。このスズ化合物のうちでも、ヒドロキシスズ酸亜鉛が特に好ましい。このスズ化合物の平均粒径は、１０μｍ以下が好ましく、１０μｍを越えると分散性が低下する。
【００２４】
このスズ化合物の配合量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量部とされ、５重量部未満では難燃性が不足し、５０重量部を超えると接着力が低下する。また、このスズ化合物は、同時に難燃性を付与するため、これを配合することで上記金属水酸化物および炭酸カルシウムの配合量を低減でき、金属水酸化物および炭酸カルシウムの配合による接着力の低下を抑えることができる。
【００２５】
また、本発明の難燃接着混和物には、充填材としてシリカ等を添加することができ、シリカをポリエステル樹脂１００重量部に対して５重量部程度添加することで、ブロッキング性が向上し、接着剤が基材に残る糊残り現象を防止することができる。
【００２６】
また、本発明の効果を損なわない範囲で、難燃接着混和物にさらに種々の添加剤、例えば有機溶剤、酸化防止剤、金属腐食防止剤、着色剤、各種カップリング剤、架橋剤、架橋助剤、帯電防止剤を適宜添加しても良い。
上記有機溶剤には、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、トルエンなどの芳香族類などが用いられる。
【００２７】
本発明の難燃接着混和物は、ポリエステル樹脂１００重量部と、金属水酸化物８０〜２５０重量部と、炭酸カルシウム５〜５０重量部と、スズ化合物５〜５０重量部と必要に応じて他の添加成分とを均一に各種混合手段により混合することにより製造することができる。
【００２８】
また、本発明の接着剤の形態としては、溶液、ペースト、ペレット等の形態とすることができ、フラットケーブルの接着剤層を形成するには、溶液タイプとして、基材フィルムに塗布して使用する他、ペレットを押出機から基材フィルム上に押出し、製膜して使用することが一般的である。
【００２９】
また、本発明のフラットケーブルは、上述のようにして形成された接着フィルムを使用し、これに導体を挟んで、加圧ロール、加圧プレスなどにより加圧し、この時同時に温度８０〜２００℃に加熱することで製造される。一般的には、加熱加圧ロールを使用し、連続的に接着してゆく方法が作業性等の点で広く使用される。
【００３０】
また、基材フィルム１と接着剤層２との接着性、耐熱接着性を高め、熱接着加工速度を高めるためなどに、基材フィルム１上に予めプライマーを塗布してプライマー層を形成しておき、このプライマー層上に上記難燃接着混和物からなる接着剤層２を形成することができる。
【００３１】
このようなプライマーとして、例えばイソシアネート基、ブロックイソシアネート基および／またはカルボジイミド基を有する多官能性化合物と、ガラス転移点が２０〜１２０℃のポリエステル系樹脂と、ポリウレタン系樹脂を含む樹脂組成物をエステル系、ケトン系などの各種有機溶媒に溶解したプライマーが挙げられる。
【００３２】
この樹脂組成物において、ポリエステル系樹脂とポリウレタン系樹脂との配合割合は、ポリエステル系樹脂／ポリウレタン系樹脂（重量比）＝０．７／０．３〜０．３／０．７の範囲とされる。また、多官能性化合物の添加量は、樹脂成分の反応基に対して１〜２０倍当量程度が好ましい。また、プライマーの固形分としては２〜６０重量％程度とされる。
【００３３】
プライマーの塗布は、基材フィルム１上にロールコート、バーコート、ダイコートなどの周知の塗布手段により塗布し、乾燥することにより行われる。プライマー層の厚さは、０．０５〜１０μｍ程度とされる。０．０５μｍ未満ではプライマーの効果が得られず、１０μｍを越えても過剰であり、難燃性が低下する恐れもある。プライマーの塗布に先立ち基材フィルム１に放電処理、火炎処理などを施して親和性を高めることもできる。
【００３４】
また、上記多官能性化合物としては、トリレンジイソシアネート、４．４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネートとそれらのビューレット体、トリメチロールプロパン等のアダクト体、イソシアネート３量体等のイソシアネート類、さらにはイソシアネートをアルコール、フェノール類、ラクタム、活性メチレン化合物でブロックしたブロックイソシアネートを使用することができる。
【００３５】
さらに、上記イソシアネート類から合成したポリトルエンカルボジイミド、ポリ−４，４−ジフェニルメタンカルボジイミド、ポリイソホロンカルボジイミド、ポリヘキサンカルボジイミドなどのカルボジイミド系架橋剤及びその誘導体を使用することができる。
この多官能性化合物では、分子内に２〜６個のイソシアネート基、ブロックイソシアネート基および／またはカルボジイミド基を有するものが好ましい。
【００３６】
また、上記多官能性化合物は、溶剤に溶解または分散して使用することが好ましい。このための溶剤には、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ｎ−メチルピロリドン、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸プロピル、トルエン、キシレン、シクロヘキサンなどが挙げられる。
【００３７】
上記ポリエステル系樹脂としては、例えばテレフタル酸等の芳香族飽和ジカルボン酸と飽和二価アルコールとの重縮合により生成する熱可塑性のポリエステル系樹脂を使用することができる。上記芳香族飽和ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ジフェニルエーテル−４，４−ジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸やこれらの誘導体を１種または２種以上用いることができる。
【００３８】
上記飽和二価アルコールとしては、エチレングリコール、ピロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールなどの脂肪族グリコール、シクロヘキサンジメタノールなどの脂環族グリコール、２，２−ビス（４’−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパン、ナフタレンジオールなどの芳香族ジオールを用いることができる。
また、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸などのジカルボン酸を添加して、共重縮合して変性してガラス転移点を２０〜１２０℃のポリエステル系樹脂としてもよい。
【００３９】
上記ポリウレタン系樹脂としては、多官能イソシアネートとヒドロキシル基含有化合物との反応により得られるポリウレタン系樹脂が用いられる。具体的には、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、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート、あるいはヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどの脂肪族ポリイソシアネート等の多官能イソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアクリレートポリオールなどのヒドロキシル基含有化合物との反応により得られる一液または二液硬化型のポリウレタン系樹脂が使用される。
【００４０】
このような難燃接着混和物にあっては、ポリエステル樹脂１００重量部と、金属水酸化物８０〜２５０重量部と、炭酸カルシウム５〜５０重量部と、スズ化合物５〜５０重量部を配合したものであるので、十分な難燃性が得られ、これを焼却処分した際に有害なハロゲン含有化合物を生成することがなく、しかもこれらの難燃剤、難燃助剤の配合量が比較的少なくとも高い難燃性が得られ、このため、これら添加剤を多量に配合する必要がなく、添加剤多量配合による接着力の低下が抑えられ、良好な難燃性と接着性を同時に兼ね備えるものとなる。
【００４１】
また、本発明のフラットケーブルにあっては、良好な接着力を発揮し、高い難燃性を有するものとなり、焼却処分をしても有害なハロゲン含有ガスが発生することもない。
このため、このフラットケーブルは、高い接着性と良好な難燃性を要求されるコンピュータ機器等の配線等に使用できる。
【００４２】
以下、具体例を示す。
表１ないし表３に示した配合組成（重量部）の組成物を、メチルエチルケトン１容量部とトルエン４容量部からなる混合溶媒に溶解し、樹脂分３０ｗｔ％の溶液型接着剤を製造した。
この溶剤型接着剤を厚み２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上にバーコーターにて塗布し、乾燥し厚み４０μｍの接着層を形成して、接着フィルムを作成した。
【００４３】
このようにして得られた接着フィルムについて、接着強度、難燃性を測定した。
接着強度は、２枚の接着フィルムを貼り合わせ速度０．５ｍ／分、温度１６０℃、圧力１．０ＭＰａで、貼り合わせ、このもののＴ字剥離力を測定し、その強度（ｋｇ／ｃｍ）を示した。この接着強度が０．５ｋｇ／ｃｍ以上のものが好ましい。
難燃性は、スズメッキ軟銅箔（厚さ３５μｍ幅０．８ｍｍ）を１５本並べ、これを上記接着フィルムで挟んで、貼り合わせ速度０．５ｍ／分、温度１６０℃、圧力１．０ＭＰａで貼り合わせたフラットケーブルについて、ＵＬ規格の垂直燃焼試験を行い、この垂直燃焼試験に合格したものを○として、不合格のものを×として表した。
【００４４】
表１ないし表３において、
「ポリエステル樹脂Ａ」は、ガラス転移点５℃、分子量２５０００のポリエステル樹脂を、
「ポリエステル樹脂Ｂ」は、ガラス転移点８０℃、分子量１５０００のポリエステル樹脂を、
「金属水酸化物Ａ」は、粒径１μｍの水酸化マグネシウムを、
「金属水酸化物Ｂ」は、粒径１μｍの水酸化アルミニウムを、
「炭酸カルシウム」は、粒径１．５μｍのものを、
「ヒドロキシスズ酸亜鉛」は、粒径５μｍのものを、
「シリカ」は、粒径１μｍのものを示す。
結果を表１ないし２に示す。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【表２】

【００４７】
【表３】

【００４８】
これらの表の結果から、金属水酸化物が８０重量部未満では難燃性が不足し、２５０重量部を越えると接着性が低下する。また、炭酸カルシウムが５重量部未満では難燃性が不足し、５０重量部を越えると接着性が低下する。ヒドロキシスズ酸亜鉛が５重量部未満では難燃性が不足し、５０重量部を越えると接着性が低下することがわかる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の難燃接着混和物にあっては、良好な接着力を発揮し、高い難燃性を有するものとなり、焼却処分をしても有害なハロゲン含有ガスが発生することもない。
【００５０】
また、本発明のフラットケーブルにあっては、このため良好な接着力を発揮し、高い難燃性を有するものとなる。また、ノンハロゲンであるので焼却処分をしても有害なハロゲン含有ガスが発生することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるフラットケーブルの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
２…接着剤層。

Claims

ポリエステル樹脂１００重量部と、金属水酸化物８０〜２５００重量部と、炭酸カルシウム５〜５０重量部と、スズ化合物５〜５０重量部を含む難燃接着混和物。
ポリエステル樹脂が、ガラス転移温度−７０〜９０℃、分子量５０００〜５００００であるポリステル樹脂を少なくとも含むものである請求項１記載の難燃接着混和物。
さらにシリカを含む請求項１または２記載の難燃接着混和物。
基材フィルムの表面に接着剤層を形成した接着フィルムで導体を挟み、この接着フィルムを接着してなるフラットケーブルにおいて、上記接着剤層を、請求項１ないし３のいずれかに記載の難燃接着混和物で構成したことを特徴とするフラットケーブル。