JP2004224930A

JP2004224930A - 難燃性接着混和物

Info

Publication number: JP2004224930A
Application number: JP2003015203A
Authority: JP
Inventors: Tomomitsu Senso; 智充千艘; Koichi Iinuma; 浩一飯沼; 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: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】フラットケーブル等の接着剤層に用いられる接着剤混和物において、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として、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、ポリリン酸メラミンなどのリン含有量５〜５０ｗｔ％のリン系難燃剤６０〜１５０重量部と、平均粒径１０μｍ以下のペンタエリスリトール２０〜５０重量部と、平均粒径１０μｍ以下のヒドロキシスズ酸亜鉛０〜２０重量部を含むノンハロゲンの難燃性接着混和物を使用する。
【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性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混和物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。
【０００４】
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混和物として、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。
【０００５】
しかしながら、この種のハロゲン系難燃剤を添加した難燃性接着混和物では、この難燃性接着混和物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。
【０００６】
このため、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物などのノンハロゲン系難燃剤を多量に配合することが行われている。
しかし、金属水酸化物を多量配合した難燃性接着混和物では、その接着強度が大幅に低下するという大きな問題がある。
【０００７】
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性接着混和物に関しては、例えば以下の特許文献１ないし３が知られている。これらは、ポリエステル樹脂を主成分とし、これに各種難燃剤を配合したものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３２９２３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−２２２９２０号公報
【特許文献３】
特開２０００−０８０３４２号公報
【０００９】
【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性接着混和物を得ることにある。
【００１０】
【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、リン系難燃剤６０〜１５０重量部と、ペンタエリスリトール２０〜５０重量部と、ヒドロキシスズ酸亜鉛０〜２０重量部を含む難燃性接着混和物である。
【００１１】
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℃、分子量５０００〜５００００であるポリエステル樹脂を含むものである請求項１記載の難燃性接着混和物である。
請求項３にかかる発明は、リン系難燃剤のリン含有量が５〜５０ｗｔ％である請求項１または２記載の難燃性接着混和物である。
【００１２】
請求項４にかかる発明は、リン系難燃剤がポリリン酸メラミンである請求項１ないし３のいずれかに記載の難燃性接着混和物である。
請求項５にかかる発明は、ペンタエリスリトールの平均粒径が１０μｍ以下である請求項１ないし４のいずれかに記載の難燃性接着混和物である。
請求項６にかかる発明は、ヒドロキシスズ酸亜鉛の平均粒径が１０μｍ以下である請求項１ないし５のいずれかに記載の難燃性接着混和物である。
【００１３】
請求項７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６のいずれかに記載の難燃性接着混和物で構成したフラットケーブルである。
【００１４】
【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。
【００１５】
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となっている。
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。
【００１６】
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、リン系難燃剤６０〜１５０重量部と、ペンタエリスリトール２０〜５０重量部と、ヒドロキシスズ酸亜鉛０〜２０重量部を必須成分として含む難燃性接着混和物で構成されている。
【００１７】
上記ポリエステル樹脂としては、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種用いられ、これ以外のポリエステル樹脂を適宜含むものも使用できる。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
本発明の難燃性接着混和物で用いられる難燃剤としては、リン系難燃剤が用いられる。
このリン系難燃剤は、ノンハロゲンの難燃剤であり、リンの含有量が５〜５０ｗｔ％の範囲のものが用いられ、具体的にはポリリン酸メラミン、ポリリン酸アンモニウムなどの１種または２種以上の混合物が用いられ、なかでも難燃効果が高いポリリン酸メラミンが好ましい。
【００２２】
リン系難燃剤のリン含有量が５ｗｔ％未満では難燃効果が不足する。このようなリンの含有量の点から、ここでのリン系難燃剤には、リン含有量が５０ｗｔ％を越える赤リンや、酸化チタンコーティング赤リンなどのリン含有率の高いものは含まれない。
【００２３】
このリン系難燃剤の配合量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して６０〜１５０重量部とされ、混和物に要求される難燃性、接着性、機械的特性などに応じてこの範囲内で決められる。また、配合量が６０重量部未満では混和物の難燃性が不足し、１５０重量部を越えると混和物の接着性の低下が顕著となって不都合となる。
【００２４】
また、ノンハロゲン系の他の難燃剤として、ペンタエリスリトールが用いられる。このペンタエリスリトールは、ノンハロゲンで高い難燃性を有する難燃剤として機能するもので、分子量１３６．１５、融点２６０℃（純品）の白色粉末であり、少量のジペンタエリスリトールを含んでいてもよい。
【００２５】
このペンタエリスリトールは、従来合成樹脂や界面活性剤などの製造原料等として使用されている有機化合物である。ここで使用されるペンタエリスリトールの粒子の平均粒径は、１０μｍ以下とされ、平均粒径が１０μｍを越えると、混和物を基材に薄く、例えば厚さ２０〜４０μｍ程度に塗布すると、表面性が悪くなる。
【００２６】
このペンタエリスリトールの配合量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して２０〜５０重量部とされ、２０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。
【００２７】
本発明において使用されるヒドロキシスズ酸亜鉛は、接着力向上剤として機能するもので、平均粒径が１０μｍ以下の粒子が用いられる。
このヒドロキシスズ酸亜鉛の配合量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して０〜２０重量部とされ、２０重量部を超えると逆に接着力が低下する。このヒドロキシスズ酸亜鉛は必ずしも配合する必要はない。
【００２８】
また、ヒドロキシスズ酸亜鉛は、同時に混和物に対して、難燃性を付与するため、これを配合することで上記リン系難燃剤およびペンタエリスリトールの配合量を低減でき、これら難燃剤の配合による混和物の接着力、機械的特性の低下を抑えることができる。
【００２９】
また、本発明の難燃性接着混和物には、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、接着フィルム３としたときに、その接着剤層２をなす接着混和物が基材に残る糊残り現象を防止することができる。
【００３０】
また、本発明の効果を損なわない範囲で、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。
【００３１】
本発明の難燃性接着混和物は、ポリエステル樹脂１００重量部と、リン系難燃剤６０〜１５０重量部と、ペンタエリスリトール２０〜５０重量部と、ヒドロキシスズ酸亜鉛０〜２０重量部と、必要に応じて他の添加成分とを均一に混合することにより製造することができる。また、この混和物の接着強度は、剥離強度で０．５ｋｇｆ／ｃｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
また、本発明の接着混和物の形態としては、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できる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
このような難燃性接着混和物にあっては、ポリエステル樹脂１００重量部と、リン系難燃剤６０〜１５０重量部と、ペンタエリスリトール２０〜５０重量部とヒドロキシスズ酸亜鉛０〜２０重量部を配合したものであるので、良好な接着性と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い。特に、リン系難燃剤およびペンタエリスリトールを併用したので、これらの配合量を少量としても高い難燃性が得られ、難燃剤の配合による接着性の低下が抑えられる。
【００４５】
さらに、ヒドロキシスズ酸亜鉛を０〜２０重量部配合しているので、接着力の増大がなされ、リン系難燃剤およびペンタエリスリトールの配合による接着力の低下を補うものとなる。このヒドロキシスズ酸亜鉛は同時に難燃効果を付与するので、難燃性が高められ、結果的にリン系難燃剤およびペンタエリスリトールの配合量を減量でき、これによっても接着力の低下が抑えられる。
【００４６】
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。
【００４７】
以下、具体例を示す。
表１および表２に示した配合組成（重量部）の接着混和物を、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３５μｍの接着層を形成して、接着フィルムを作成した。
【００４８】
このようにして得られた接着フィルムについて、接着力、難燃性を測定した。
接着力は、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、この貼り合わせ物のＴ字剥離力を、ＪＩＳＫ６８５４−３の規定により測定した。
【００４９】
難燃性は、上記接着フィルム２枚の間に、幅０．８ｍｍ、厚さ３５μｍのスズメッキ軟銅箔の導体を１５本並べて、重ね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実施し、合格したものを○とし、不合格を×とした。
【００５０】
表１および表２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−１０℃、分子量２５０００のポリエステル樹脂を示す。
【００５１】
「リン系難燃剤」は、リン含有量１５ｗｔ％のポリリン酸メラミンを、
「ペンタエリスリトール」は、平均粒径１０μｍのものを、
「ヒドロキシスズ酸亜鉛」は、平均粒径５μｍのものを、
「シリカ」は平均粒径１．８μｍのものを示す。
結果を表１および表２に示す。
【００５２】
【表１】

【００５３】
【表２】

【００５４】
これらの表の結果から、リン系難燃剤の配合量が１５０重量部を越えると接着強度が低下し、６０重量部未満では難燃性が低下する。ペンタエリスリトールの配合量が、５０重量部を超えると接着強度が低下し、２０重量部未満では難燃性が低くなる。さらに、ヒドロキシスズ酸亜鉛の配合量が２０重量部を超えると接着性が低下することがわかる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の難燃性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。
【００５６】
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、リン系難燃剤６０〜１５０重量部と、ペンタエリスリトール２０〜５０重量部と、ヒドロキシスズ酸亜鉛０〜２０重量部を含む難燃性接着混和物。
ポリエステル樹脂が、ガラス転移温度−７０〜９０℃、分子量５０００〜５００００であるポリエステル樹脂を含むものである請求項１記載の難燃性接着混和物。
リン系難燃剤のリン含有量が５〜５０ｗｔ％である請求項１または２記載の難燃性接着混和物。
リン系難燃剤がポリリン酸メラミンである請求項１ないし３のいずれかに記載の難燃性接着混和物。
ペンタエリスリトールの平均粒径が１０μｍ以下である請求項１ないし４のいずれかに記載の難燃性接着混和物。
ヒドロキシスズ酸亜鉛の平均粒径が１０μｍ以下である請求項１ないし５のいずれかに記載の難燃性接着混和物。
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６のいずれかに記載の難燃性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。