JP2016210859A - 接着剤組成物ならびにシール構造体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】接着剤組成物12は、無機材料と反応する第1官能基と有機材料と反応する第2官能基とを含む化合物からなるカップリング剤と、フッ素系エラストマーの架橋サイトと架橋可能な架橋剤と、を含む。シール構造体10は、金属製支持体11と、フッ素系エラストマー13と、金属製支持体11とフッ素系エラストマー13とを接着する接着剤組成物12と、を含む。シール構造体10の製造方法は、金属製支持体11およびフッ素系エラストマー13を準備する工程と、接着剤組成物12を用いて金属製支持体11にフッ素系エラストマー13を接着する工程と、を含む。
【選択図】図1
Description
[1] 無機材料と反応する第1官能基と有機材料と反応する第2官能基とを含む化合物からなるカップリング剤と、フッ素系エラストマーの架橋サイトと架橋可能な架橋剤と、を含む接着剤組成物。
図1および図2を参照して、本発明のある実施形態である接着剤組成物12は、無機材料と反応する第1官能基と有機材料と反応する第2官能基とを含む化合物からなるカップリング剤と、フッ素系エラストマー13の架橋サイトと架橋可能な架橋剤と、を含む。本実施形態の接着剤組成物12は、カップリング剤中の第1官能基が無機材料である金属製支持体11と反応して結合し第2官能基が有機材料であるフッ素系エラストマー13と反応して結合するとともに、架橋剤がフッ素系エラストマー13の架橋サイトと架橋して結合する。このため、本実施形態の接着剤組成物12は、有機金属化合物を含まず取り扱いが容易であり、焼付け処理が不要であり、かつ高い接着強度で金属製支持体11とフッ素系エラストマー13とを接着することができる。また、本実施形態の接着剤組成物12は、接着安定性を高める観点から、その他の添加剤を含んでいてもよい。さらに、本実施形態の接着剤組成物12は、施工性を高める観点から、カップリング剤、架橋剤および添加剤を溶解または分散させるための溶剤を含んでいてもよい。
本実施形態の接着剤組成物12に含まれるカップリング剤は、無機材料と反応する第1官能基Xと、有機材料と反応する第2官能基Yと、を含む。第1官能基Xは、無機材料と反応する官能基であれば特に制限はなく、たとえば、水分により加水分解されて無機材料の表面のヒドロキシ基(OH基)と水素結合が形成され、乾燥処理により脱水縮合反応して無機材料と共有結合を形成する官能基として、メトキシ基(CH3O基)、エトキシ基(C2H5O基)などのアルコキシ基、クロロ基(Cl基)、ブロム基(Br基)などのハロゲン基などが挙げられる。第2官能基Yは、有機材料と反応する官能基であれば特に制限はなく、たとえば、ビニル基(CH2=CH基)、スチリル基(CH2=CH−C6H5基)、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基(NH2基)、ウレイド基、イソシアネート基(N=C=O基)、イソシアヌレート基、メルカプト基(SH基)、スルフィド基、およびこれらの官能基を含む炭素原子含有基などが挙げられる。
本実施形態の接着剤組成物12に含まれ得る添加剤は、接着剤組成物12の接着強度を低下させることなく、接着安定性を高める観点から、フェノール系樹脂などが好適に挙げられる。
本実施形態の接着剤組成物12に含まれ得る溶剤は、カップリング剤、架橋剤および添加剤を好適に溶解または分散させる観点から、アセトン、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、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、酢酸エチル、酢酸プロピルなどのエステル類、エチルセロソルブ、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノールなどのエーテル類などが好適に挙げられる。
図1および図2を参照して、本発明の別の実施形態であるシール構造体10は、金属製支持体11と、フッ素系エラストマー13と、金属製支持体11とフッ素系エラストマー13とを接着する実施形態1の接着剤組成物12と、を含む。本実施形態のシール構造体10は、金属製支持体11とフッ素系エラストマー13とが実施形態1の接着剤組成物12により接着されているため、低コストでかつ接着強度が高く、耐熱性および耐プラズマ性が高い。
本実施形態のシール構造体10に含まれる金属製支持体11は、シール材であるフッ素系エラストマー13を保持することができ、耐熱性および耐プラズマ性が高いものであれば特に制限はなく、アルミニウム製支持体、ステンレス製支持体などが好適に挙げられる。なお、金属製支持体11の形状は、特に制限はなく、図1および図2に示すような板状であっても、その他も形状であってもよい。
本実施形態のシール構造体10に含まれるシール材であるフッ素系エラストマー13は、特に制限はなく、上記のVDF−HFP共重合エラストマー、VDF−HFP−TFE共重合エラストマー、VDF−TFE−PMVE共重合エラストマー、TFE−PP共重合エラストマー、TFE−PAVE共重合エラストマーなどが挙げられる。
本実施形態のシール構造体10に含まれる接着剤組成物12は、実施形態1の接着剤組成物12と同様に、実施形態1のカップリング剤および架橋剤を含む。ここでは、それらの説明は繰り返さない。
図1および図2を参照して、本発明のさらに別の実施形態であるシール構造体10の製造方法は、金属製支持体11およびフッ素系エラストマー13を準備する工程と、実施形態1の接着剤組成物12を用いて、金属製支持体11にフッ素系エラストマー13を接着する工程と、を含む。本実施形態のシール構造体10の製造方法は、実施形態1の接着剤組成物12を用いて、上記金属製支持体11に上記フッ素系エラストマー13を接着することにより、接着剤組成物12が有機金属化合物を含まず取り扱いが容易であり、かつ、焼付け処理が不要であり、低コストで、金属製支持体11とフッ素系エラストマー13との接着強度が高いシール構造体10を製造できる。
金属製支持体11およびフッ素系エラストマー13を準備する工程において、準備される金属製支持体11およびフッ素系エラストマー13は、実施形態2のシール構造体10における金属製支持体11およびフッ素系エラストマー13とそれぞれ同じであるため、ここでは、それらの説明は繰り返さない。
金属製支持体11にフッ素系エラストマー13を接着する工程において用いられる接着剤組成物12は、実施形態1の接着剤組成物12と同じであるため、ここではその説明を繰り返さない。また、接着剤組成物12を用いて金属製支持体11にフッ素系エラストマー13を接着する工程には、特に制限はないが、金属製支持体11とフッ素系エラストマー13とを効率的かつ高い接着強度で接着する観点から、金属製支持体11に接着剤組成物12を塗布するサブ工程と、接着剤組成物12が塗布された金属製支持体11にフッ素系エラストマー13を貼り合わせるサブ工程と、フッ素系エラストマー13が貼り合わされた金属製支持体11をアニールするサブ工程と、を含むことが好ましい。
1.接着剤組成物の調製
10質量%のシランカップリング剤を含有する東洋化学研究所社製メタロックS−7と、メタロックS−7の質量に対して0.01質量%の架橋剤である東京化成工業社製BOAP(2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン)と、を均一に混合することにより接着剤組成物を調製した。
金属製支持体である25mm×60mm×厚さ1.5mmのアルミニウム板に、上記の接着剤組成物をハケ塗りし、大気雰囲気中20℃で20分間乾燥させた。次いで、接着剤組成物が塗布された金属製支持体上に、フッ素系エラストマーとして100質量部のダイニオン社製PFE133TBZと0.5質量部のBOAPとを混練して得られた25mm×60mm×厚さ2.3mmのパーフルオロエラストマーであるFFKM1を配置して、180℃で3MPaの圧力をかけて圧着させることにより、貼り合わせた。次いで、フッ素系エラストマーが貼り合わされた金属製支持体を大気雰囲気中220℃で加圧および加熱することによりアニールして、シール構造体を得た。
上記のようにして得られた4つのシール構造体の金属製支持体とフッ素系エラストマーとの間の接着強度は、JIS K6256−2:2013に従って、シール構造体の作製後大気中で25℃で1時間静置した後、Shimadzu社製AUTOGRAPH AGS−500Bを用いて、大気中25℃で、金属製支持体の主面に対して垂直方向にフッ素系エラストマーの未接着の端部を移動速度50mm/分で引き離したときの剥離強度を測定することにより評価した。結果を表1にまとめた。
接着剤組成物の調製において、架橋剤であるBOAPの量をメタロックS−7の質量に対して0.1質量%としたこと以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物を調製し、シール構造体を作製しその接着強度を評価した。結果を表1にまとめた。
接着剤組成物の調製において、架橋剤であるBOAPの量をメタロックS−7の質量に対して1質量%としたこと以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物を調製し、シール構造体を作製しその接着強度を評価した。結果を表1にまとめた。
接着剤組成物の調製において、架橋剤であるBOAPの量をメタロックS−7の質量に対して4質量%としたこと以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物を調製し、シール構造体を作製しその接着強度を評価した。結果を表1にまとめた。
シール構造体の作製において、フッ素系エラストマーとして100質量部のダイニオン社製PFE133TBZと1.0質量部のダイニオン社製PFE300Cとを混練して得られた25mm×60mm×厚さ2.3mmのパーフルオロエラストマーであるFFKM2を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、接着剤組成物を調製し、シール構造体を作製しその接着強度を評価した。結果を表1にまとめた。
接着剤組成物として東洋化学研究所社製メタロックS−7を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物を調製し、シール構造体を作製しその接着強度を評価した。結果を表1にまとめた。
接着剤組成物の調製において、ビスフェノールA/エピクロロヒドリンコポリマーが40質量%、フェノール樹脂が10−30質量%、合成ゴムが10-30質量%、エポキシ樹脂(CAS番号:28906−96−9)が5−10質量%、エポキシ樹脂(CAS番号:25036−25−3)が5−10質量%、エポキシスルフォンポリマーが1−5質量%、不揮発性アミドが1−5質量%、ジシアンジアミドが1−5質量%、)を含有する接着剤成分をアセトンが80質量部でメタノールが20質量部の混合溶剤に溶解させて、上記接着剤成分が5質量%の接着剤溶液を調製したこと、シール構造体の作製において、金属製支持体である25mm×60mm×厚さ1.5mmのA5052アルミニウム板上にハケ塗りし、大気雰囲気中150℃で10分間焼き付けた後、貼り合わせおよびアニールしたこと以外は、実施例1と同様にして、接着剤組成物を調製し、シール構造体を作製しその接着強度を評価した。結果を表1にまとめた。
シール構造体の作製において、フッ素系エラストマーとして100質量部のダイニオン社製PFE133TBZと1.0質量部のダイニオン社製PFE300Cとを混練して得られた25mm×60mm×厚さ2.3mmのパーフルオロエラストマーであるFFKM2を用いたこと以外は、比較例1と同様にして、接着剤組成物を調製し、シール構造体を作製しその接着強度を評価した。結果を表1にまとめた。
シール構造体の作製において、フッ素系エラストマーとして100質量部のダイニオン社製PFE133TBZと1.0質量部のダイニオン社製PFE300Cとを混練して得られた25mm×60mm×厚さ2.3mmのパーフルオロエラストマーであるFFKM2を用いたこと以外は、比較例2と同様にして、接着剤組成物を調製し、シール構造体を作製しその接着強度を評価した。結果を表1にまとめた。
Claims (7)
- 無機材料と反応する第1官能基と有機材料と反応する第2官能基とを含む化合物からなるカップリング剤と、フッ素系エラストマーの架橋サイトと架橋可能な架橋剤と、を含む接着剤組成物。
- 前記カップリング剤は、前記化合物がさらにシリコン原子を含むシランカップリング剤である請求項1に記載の接着剤組成物。
- 前記架橋剤は、オキサゾール架橋系、チアゾール架橋系およびイミダゾール架橋系の少なくともいずれかの系の架橋剤である請求項1または請求項2に記載の接着剤組成物。
- 前記フッ素系エラストマーは、パーフルオロエラストマーである請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
- 前記パーフルオロエラストマーは、架橋サイトとしてニトリル基を含有する請求項4に記載の接着剤組成物。
- 金属製支持体と、フッ素系エラストマーと、前記金属製支持体と前記フッ素系エラストマーとを接着する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の接着剤組成物と、を含むシール構造体。
- 金属製支持体およびフッ素系エラストマーを準備する工程と、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の接着剤組成物を用いて、前記金属製支持体に前記フッ素系エラストマーを接着する工程と、を含むシール構造体の製造方法。
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