JP2005036131A

JP2005036131A - 熱融着型接着剤組成物

Info

Publication number: JP2005036131A
Application number: JP2003275762A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Kojima; 好文小島; Atsushi Koga; 敦古賀; Kenichi Fujimoto; 健一藤本; Kazuhisa Senda; 和久仙田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】電子機器、特に低アウトガス性が要求される精密機器分野であるハードディスクドライブ内の部品、中でもハードディスクドライブ用カバー一体型ガスケットのカバー材とガスケット材との間の接着剤として好適に用いられる熱融着型(ホットメルト)接着剤を提供する。
【解決手段】0.1〜10重量％の不飽和カルボン酸またはその酸無水物をグラフト共重合させた変性プロピレン系重合体を、固形分濃度5〜40重量％の粒子状固体状態で炭化水素系溶剤中に分散させた熱融着型接着剤組成物。

Description

本発明は、熱融着型接着剤組成物に関する。さらに詳しくは、ハードディスクドライブ用カバー一体型ガスケットのカバー材とガスケット材との間の接着剤などとして好適に用いられる熱融着型接着剤組成物に関する。

近年、電子機器製品の小型化や高性能化に伴い、構成部品の大きさを小さく、薄くすることが求められている。構成部品を小さくすると、製造工程上の組立作業性が悪くなるため、種々の部品の一体化や複合化が求められている。また、同時に、アウトガス性、シール性、品質性等の要求特性の性能向上も求められている。

電子記憶装置、特にハードディスクドライブ用のガスケットは、ゴム単体や発泡ウレタンシートをステンレス鋼やアルミニウム鋼等の金属カバーに挟む形で取り付けられている。これらの金属カバーに、ゴム材料、主としてフッ素ゴムを一体化することで組付け作業性が良好となるため、金属とゴムとを接着剤で接合することが提案されている。
特許第２５１７７９７号公報

しかしながら、この提案された方法では、別工程で予めガスケット形状のゴムを加硫成形しておき、後から金属カバーに接着剤を塗布し、熱硬化させて接合する工程がとられており、工程が長く、また複雑で時間がかかるのを避けることができない。実際に、ガスケットの加硫工程では数分を要し、接着剤を塗布し所望の強度が得られる迄熱硬化させるには数10分を要している。また、加硫後のガスケットは、細くちぎれ易く、さらにゴミ等を付着し易いため、組付け前に何回も洗浄したり、選別したりする必要がある。

本発明の目的は、電子機器、特に低アウトガス性が要求される精密機器分野であるハードディスクドライブ内の部品、中でもハードディスクドライブ用カバー一体型ガスケットのカバー材とガスケット材との間の接着剤として好適に用いられる熱融着型(ホットメルト)接着剤を提供することにある。

かかる本発明の目的は、0.1〜10重量％の不飽和カルボン酸またはその酸無水物をグラフト共重合させた変性プロピレン系重合体を、固形分濃度5〜40重量％の粒子状固体状態で炭化水素系溶剤中に分散させた熱融着型接着剤組成物によって達成される。

本発明に係る熱融着型接着剤組成物は、射出成形時に熱融着により瞬時に金属にゴムや熱可塑性エラストマーを接着させることができ、特にハードディスク内の部品の接着剤、中でもハードディスクドライブ用カバー一体型ガスケットのカバー材とガスケット材との間の接着剤として用いたとき、十分なる接着力を示すため、このような部品の製造工程の簡略化(製作容易化)や品質の向上を達成させることができ、しかも製品使用時のアウトガス性の点でもすぐれている。

本発明の熱融着型接着剤組成物で用いられる不飽和カルボン酸またはその酸無水物をグラフト共重合させた変性プロピレン系重合体は、プロピレンの単独重合体またはプロピレンに他のα-オレフィン、例えばエチレン、1-ブテン、イソブテン、1-ペンテン、2-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、3-メチル-1-ペンテン、2-メチル-1-ペンテン、1-ヘプテン等を5重量％程度以下共重合させた共重合体に、不飽和カルボン酸(無水物)をグラフト共重合させたものである。

不飽和カルボン酸(無水物)としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸等の不飽和モノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、アリルコハク酸、メサコン酸、グルタコン酸、ナジツク酸、メチルナジツク酸、テトラヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸等の不飽和ジカルボン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水アリルコハク酸、無水グルタコン酸、無水ナジツク酸、無水メチルナジツク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸等の不飽和ジカルボン酸無水物などが挙げられ、これらの2成分以上の混合成分が同時にグラフトされたものであってもよい。これらの不飽和カルボン酸あるいはその酸無水物の内では、マレイン酸、無水マレイン酸、ナジツク酸または無水ナジツク酸を使用することが好ましい。

グラフト共重合方法としては、周知の方法を採用することができる。例えば、プロピレン系重合体と不飽和カルボン酸(無水物)とを溶剤の存在下または不存在下で、ラジカル開始剤の存在下または不存在下で、高温に加熱することにより行われる。

プロピレン系重合体に対する不飽和カルボン酸(無水物)のグラフト共重合量は、約0.1〜10重量％、好ましくは約0.3〜3重量％であり、これ以下の共重合量のものが用いられると金属類に対する接着性が劣るようになり、一方これ以上の共重合量のものが用いられると樹脂やゴムに対する接着性に劣るようになる。

得られた変性プロピレン系重合体は、X線回折法で測定した結晶化度(変性プロピレン系重合体を200℃、50kg/cm²、5分間の条件下で熱プレスし、さらに50kg/cm²で5分間冷間プレスして作製した厚さ1mmのシートについて測定)が50％以上、好ましくは55〜70％のものが用いられる。結晶化度がこれよりも低い変性プロピレン系重合体を用いると、これを用いて調製した分散物中の分散粒子が膨潤、溶解またはゲル化し、粒子として存在することが困難となる。

また、それの135℃、デカリン中における極限粘度〔η〕が約0.3〜1.5dl/g、好ましくは約0.5〜1.2dl/gのものが用いられる。これ以下の極限粘度のものを用いると、変性プロピレン系重合体の凝集力が不足して接着力に欠けるようになり、一方これ以上の粘度のものを用いると、溶融時の流動性に欠けるため、平滑な塗膜または接着剤層が得られ難くなる。

不飽和カルボン酸(無水物)グラフト共重合変性プロピレン系重合体は、固形分濃度5〜40重量％の粒子状固体状態で炭化水素系溶剤中に分散せしめて熱融着型接着剤組成物を形成させる。

炭化水素系溶剤としては、変性プロピレン系重合体を高温で溶解し得てかつ常温では実質的に溶解しないものが用いられ、例えばトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、ヘキサン、ヘプタン、デカン、ミネラルスプリット等の脂肪族炭化水素が挙げられ、好ましくはトルエンまたはキシレンが用いられる。なお、本発明の目的が阻害されない範囲内において、これらの炭化水素系溶剤に塩素化炭化水素系溶剤や極性溶剤を混合して用いることもできる。

これらの溶剤中に分散している固体状態の変性プロピレン系重合体粒子の平均粒径は約0.01〜500μm、好ましくは約1〜20μm、特に好ましくは約5〜15μmであり、その形状は好ましくは球状である。また、炭化水素溶剤中に分散させた変性プロピレン系重合体の分散物中における固形分濃度は約5〜40重量％、好ましくは約10〜20重量％であり、これ以上の固形分濃度のものを用いると、分散物の保存安定性や被膜の均一形成性に劣るようになる。

この樹脂分散物を常温下で蒸発乾固すると、変性プロピレン系重合体の粒子粉体が得られる。この粒子粉体を熱を加えることなく粉体のままX線回折法により測定した結晶化度は、50％以上、好ましくは55〜70％の範囲内にあることが必要である。この結晶化度が50％未満のものは、粒子が常温の炭化水素系溶剤中で膨潤または溶解し易くなり、その結果粒子が凝集し易くなる。なお、この粒子のグラフト共重合量および極限粘度〔η〕については、前述と同じ理由により、同じような範囲のものが用いられる。

さらに、この樹脂分散物中には、本発明の目的に反しなし限り、顔料、充填剤、安定剤等の他の添加剤が含まれていてもよい。

樹脂分散物の金属板への塗布は、浸せき法、噴霧法、スクリーン印刷法、刷毛塗り法、スタンプ方式等必要に応じて最適な方法が選択して用いられる。塗布された分散物は、風乾後射出成形機の金型内等にインサートしておき、そこにゴムや熱可塑性エラストマーを射出成形することにより、金属とゴムまたは熱可塑性エラストマーとが一体化された製品を得ることができる。

本発明の熱融着型接着剤組成物は、ハードディスクドライブ内の部品の接着剤として、とくにハードディスクドライブ用カバー一体型ガスケットの金属製カバー材とゴム製または熱可塑性エラストマー製ガスケットとの間の接着剤として好適に用いられ、これら両者間の接合は射出成形法等により行われる。

この熱融着型接着剤組成物の主成分である変性プロピレン系重合体の炭化水素系溶剤分散物を常温乾固した後、180℃で30秒間加熱して得られた変性プロピレン系重合体を120℃で1時間熱抽出したときのアウトガス量は50μg/g以下であるので、上記カバー一体型ガスケットはハードディスク用ガスケットとして有効に用いることができる。

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１
無水マレイン酸を0.5重量％グラフト共重合させた変性ポリプロピレンとトルエンとを、攪拌機付きオートクレーブ中に仕込み、140℃に加熱した後攪拌しながら30℃迄降温冷却し、乳白色の均一分散物となった固形分濃度20重量％の熱融着型接着剤を調製した。

この接着剤の性能評価として、次の各項目の測定・評価を行った。
結晶化度：変性ポリプロピレンを200℃、50kg/cm²、5分間の条件下で熱プレスし、さらに50kg/cm²で5分間冷間プレスして、厚さ1mmのシートを作製し、その結晶化度をX線回折法で測定
平均粒径：分散物の分散粒子の平均粒径を粒度分布計で測定
分散液外観：分散物を室温下に1週間放置後の状態を目視で観察し、分散物中に凝集物がない状態を○、凝集物がある状態を×と評価
被膜外観：分散物をアルミニウム板に塗布、風乾した後、180℃のエアーオーブン中で30秒間加熱したときの被膜の状態を目視で観察し、ムラやひび割れなどがなく、被膜外観が均一な状態を○、被膜外観にムラやひび割れなどの何らかの欠陥がある状態を×と評価
剥離強度：分散物をアルミニウム板に塗布、風乾した後、180℃のエアーオーブン中で30秒間加熱した塗工板と短冊状(20×50×2mm)のポリオレフィン系 TPEシート(三井化学製品ミラストマー5030B)とを、180℃、0.5kg/cm²、 5分間の条件下で熱接着した後、常温における剥離強度(せん断剥離)を測定し、剥離強度2.0kg/20mm以上を○、この値未満を×と評価
アウトガス量：上記塗工板について、120℃、1時間熱抽出したときのアウトガス量をGC-MSで測定し、アウトガス量50μg/g未満を○、この値以上を
×と評価(アウトガス量がこの値以上を示すものは、ハードディスク用ガスケットとして好ましくない)

また、ハードディスクドライブ用カバーとしての製品評価を行うため、予めカバー形状に附型されたアルミニウム板(無電解ニッケルメッキ2〜5μm処理)に上記接着剤を塗布し、蒸発乾固させた状態で金型にインサートしておき、射出成形機(川口鉄工製KM-80)を用い、設定温度210〜180℃、射出速度0.5秒、射出圧力100MPa、サイクルタイム30秒の条件下で、ポリオレフィン系TPE材料(三井化学製品ミラストマー5030B)を用いてカバーにガスケットを成形し、このカバー一体型ガスケットについて、次の各項目の測定・評価を行った。
シール性試験：カバー一体型ガスケットを実機リーク試験機に装着した状態で、8 0℃、168時間の熱処理を行った後室温に戻し、試験機内部から5kPa の正圧を30秒間かけ続け、15秒後にリークするか否かを調べ、リークなしを○、リークありを×と評価(部分的に未接着のときなど接着性が劣る場合はリークする)
接着性試験：カバーに一体化されたガスケット接着面に約1mmの貫通剥れを設け、その部位にSUS製ワイヤーを通して垂直引張荷重をかけ、剥れ長が約
10mmに拡大するときの荷重を測定し、剥離荷重100kPa以上を○、この値未満を×と評価(剥離荷重100kPa以上のものは、実際の使用環境でも十分な接着力を有する)
成形性評価：射出成形時において、離型時にカバーと一体化されず、剥れるとか、一体化しても部分的に剥れがあるような不具合なしを○、ありを×
と評価

実施例２
実施例1において、トルエン溶液の代りにキシレン溶液として調製された。

実施例３
実施例1において、トルエン溶液の代りにn-デカン溶液として調製された。

実施例４
実施例1において、0.5重量％無水マレイン酸グラフト変性ポリプロピレンの代りに、8重量％無水ナジック酸グラフト変性ポリプロピレンが用いられた。

実施例５
実施例1において、ポリプロピレンへの無水マレイン酸のグラフト量が1.0重量％に変更された。

比較例１
実施例1において、ポリプロピレンへの無水マレイン酸のグラフト量が0.05重量％に変更された。

比較例２
実施例1において、ポリプロピレンへの無水マレイン酸のグラフト量が15重量％に変更された。

比較例３
実施例1において、無水マレイン酸グラフト変性ポリプロピレンのトリエン溶液の固形分濃度が45重量％に変更された。

比較例４
実施例1において、熱融着型接着剤の代りにエポキシ樹脂系接着剤(スリーボンド製品スリーボンド2202)が用いられた。

以上の各実施例および比較例で得られた測定・評価結果は、次の表に示される。
表
実施例比較例
測定・評価項目１２３４５１２３４
〔接着剤性能試験〕
結晶化度 (％) 63 63 63 55 61 65 56 63 −
平均粒径 (μm) 10 10 10 12 11 12 13 10 −
分散液外観 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × −
被膜外観 ○ ○ ○ ○ ○ × × × −
剥離強度 (kg/20mm) ○ ○ ○ ○ ○ × × ○ ○
アウトガス量 (μg/g) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
〔製品評価試験〕
シール性試験 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ −
接着性試験 ○ ○ ○ ○ ○ × × ○ −
成形性評価 ○ ○ ○ ○ ○ × × ○ ×

本発明に係る熱融着型接着剤組成物は、電子機器、特に低アウトガス性が要求される精密機器分野であるハードディスクドライブ内の部品、中でもハードディスクドライブ用カバー一体型ガスケットのカバー材とガスケット材との間の接着剤として好適に用いられる。

Claims

0.1〜10重量％の不飽和カルボン酸またはその酸無水物をグラフト共重合させた変性プロピレン系重合体を、固形分濃度5〜40重量％の粒子状固体状態で炭化水素系溶剤中に分散せしめてなる熱融着型接着剤組成物。
X線回折法により測定した結晶化度が50％以上の変性プロピレン系重合体が用いられた請求項１記載の熱融着型接着剤組成物。
炭化水素系溶剤中に分散している固体状態の変性プロピレン系重合体粒子の平均粒径が0.01〜500μmである請求項１または２記載の熱融着型接着剤組成物。
変性プロピレン系重合体の炭化水素系溶剤分散物を常温で蒸発乾固した後、180℃で30秒間加熱して得られる変性プロピレン系重合体を120℃で1時間熱抽出したときのアウトガス量が50μg/g以下である請求項１または２記載の熱融着型接着剤組成物。
ハードディスクドライブ内の部品の接着剤として用いられる請求項１、２または４記載の熱融着型接着剤組成物。
ハードディスクドライブ用カバー一体型ガスケットのカバー材とガスケット材との間の接着剤として用いられる請求項５記載の熱融着型接着剤組成物。