JP3589833B2 - シリコーンゴム複合体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気・電子部品に組み込まれるシール材、ディスプレー関連製品等のタッチパネル表面材や各種滑り止め材（以下「シール材等」という）として好適に使用できる弾力性、平滑性、柔らかい触感などに優れたシリコーンゴム複合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からシリコーンゴムは、耐熱性や電気的性質に優れていることから、上記シール材等の用途に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のシリコーンゴム単体からなり、比較的肉厚の薄いものをそのままシール材等の用途に適用しようとすると、ゴム製品であるがために変形を生じ、組みつけ寸法精度が悪くなったり、しわが生じたり、製品同士が密着したりして、作業性に問題があった。
そこで、上記問題点を解消するためにシリコーンゴム単体とプラスチックシートあるいはフィルムを複合一体化することが検討されている。
【０００４】
複合化の一つの方法として、あらかじめ架橋されたシリコーンゴム単体とプラスチックシートあるいはフィルムとを接着剤を介して複合化する方法、両面テープ貼り合わせや粘着剤塗布などの方法で、粘着層を介して複合化する方法がある。この場合、通常シリコーンゴム用の接着剤あるいは粘着剤が用いられるが、接着剤あるいは粘着剤を別に塗布する必要性があり、加工コストが高くなるとか、長尺の複合体が得られにくい等の不都合がある。
【０００５】
さらに、このような不都合を解決するためにプラスチックシートあるいはフィルムにシリコーン系プライマーを塗布し、シリコーン未架橋ゴムを貼り合わせ、しかる後、熱架橋させると同時にシリコーンゴムと一体化させることが検討されている。しかしながら、プラスチックシートあるいはフィルムが結晶性ポリエステル樹脂を主体とする場合には、シリコーン系プライマーと該プラスチッックシートあるいはフィルムとの接着性に乏しく、得られる複合体に剥離等の問題が生じ易い。
【０００６】
また、該プラスチックシートあるいはフィルムが耐熱性の低いものである場合、シリコーンゴム架橋時に熱が加わるため、適用できない。さらに、該プラスチックシートあるいはフィルムとシリコーンゴムとの熱膨脹の差が大きいため、得られる複合体にカールが生じるという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の問題点を解消できるシリコーンゴム複合体を見出したものであり、その要旨とするところは、
結晶性ポリエステル樹脂を主体とするシートあるいはフィルムの少なくとも片面に、実質的に非晶性ポリマーからなる下塗り層（Ａ）と下塗り層（Ａ）に対して親和性が高く、かつシリコーン樹脂を含有する薄膜層（Ｂ）を順に形成し、この薄膜層（Ｂ）に硬度が２０〜７０（ＪＩＳＫ６３０１ スプリング式硬さ試験Ａ形）の範囲の硬化したシリコーンエラストマー樹脂からなるシリコーンゴム層（Ｃ）を形成し、上記シートあるいはフィルムとシリコーンゴム層が一体化してなるシリコーンゴム複合体にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のシリコーンゴム複合体では、特定の硬度を有するシリコーンゴムと、結晶性ポリエステル樹脂を主体とするシートあるいはフィルムが積層形成されているため、シリコーンゴム単体に比較してしわや折れ曲がりによる不良品の発生がなくなり、加工性や組み込み等の作業性が大幅に向上し、歩留りの向上につながる。
また、上記両層の間に特定の下塗り層とシリコーン樹脂含有熱硬化薄膜層を形成することにより、両層の接着性を改良できる。
【０００９】
本発明に使用される結晶性ポリエステル樹脂を主体とするシートあるいはフィルムの材料としては、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等が挙げられ、シートあるいは、フィルムとしての機械的強度等から、少なくとも１軸に延伸されたシートあるいはフィルムが好適である。
【００１０】
上記材料からなるプラスチックシートあるいはフィルムの厚さは、１０μｍから３５０μｍの範囲のものが好適に使用でき、１０μｍ未満では表面に他の層を形成させる時、しわ入りが発生し易く、３５０μｍを越えるものでは硬すぎるため塗工し難くなるという傾向がある。
【００１１】
本発明では、上記材料からなるプラスチックシートあるいはフィルムの少なくとも片面に、下塗り層（Ａ）を介して、（Ａ）に対して、親和性の高いシリコーン樹脂を含有する熱硬化薄膜層（Ｂ）を形成する必要があり、下塗り層（Ａ）は、非晶性ポリマーを主体としてなるもので形成される。非晶性ポリマーとしては、上記プラスチックシートあるいはフィルムに均一に塗布できるものであれば特に限定されるものではなく、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂など実質的に結晶性の無いポリマーから適宜選択すればよい。
【００１２】
具体例としては、ポリエステル樹脂及び／またはポリエーテル樹脂をウレタン結合等で直鎖状に高分子量化したポリウレタン樹脂、アクリル酸及び／またはメタクリル酸エステルの共重合体からなるアクリル樹脂、酸成分あるいはグリコール成分が２種類以上の単量体よりなる共重合ポリエステル樹脂が挙げられる。これら非晶性樹脂は、薄膜に塗工されるので、通常有機溶剤で希釈した状態、あるいは水中に乳化または可溶化させて適度な濃度に調整したものが使用される。
【００１３】
該下塗り層（Ａ）は、耐熱性、耐溶剤性を向上させる目的で、架橋構造を持つものであっても良く、この場合、上記非晶性ポリマーは、主鎖あるいは側鎖にカルボキシル基、水酸基、アミノ基など架橋性官能基を持つものであり、架橋剤としては、ポリイソシアネート、メラミン、多官能エポキシ樹脂、金属化合物などから適時選択される。また、塗工液には、上記架橋剤のほか、界面活性剤などからなるレベリング剤、シリカなどブロッキング防止剤、増粘剤などが添加されていても良い。
【００１４】
下塗り層（Ａ）の厚さは、０．０１μｍから５．０μｍの範囲であることが好ましく、０．０１μｍ未満では、塗布厚さの調整が困難であるとか、シリコーン樹脂を含有する熱硬化薄膜層（Ｂ）との接着性に欠けるという不具合が生じ、膜厚が５．０μｍを越えるものでは、下塗り層の塗工が困難になり易い傾向がある。
【００１５】
かかる塗工液を前述の結晶性ポリエステル樹脂を主体としてなるプラスチックシートあるいはフィルムの少なくとも片面に塗布し、次いで乾燥、さらに必要に応じて熱架橋させることにより、下塗り層（Ａ）を形成させる。塗布方法としては、塗工液に適した公知の方法が適用でき、別工程で製膜されたプラスチックシートあるいはフィルムに塗布しても良いし、該プラスチックシートあるいはフィルムの未延伸シートに直接塗工液を塗布した後に延伸して、下塗り層（Ａ）を形成させたものであっても良い。また、塗工液のレベリング性や密着性を上げる目的で塗工面にあらかじめコロナ処理等の表面処理を施すこともできる。
【００１６】
本発明では、下塗り層（Ａ）にさらにシリコーン樹脂を含有する熱硬化薄膜層（Ｂ）を形成させる。使用するシリコーン樹脂を含有する硬化樹脂としては、シリコーン系樹脂を主体としてなり、下塗り層（Ａ）に対して親和性が高く、塗布後、加熱あるいはＵＶ照射などで架橋被膜を形成するもの以外には、シリコーンエラストマー架橋時に同時に架橋被膜を形成するものであってもよい。
【００１７】
使用可能なシリコーン系樹脂の例として、付加型シリコーン樹脂、縮合型シリコーン樹脂、ＵＶ硬化型シリコーン樹脂などが挙げられる。付加型のシリコーン系樹脂としては、ビニル基を含有するポリジメチルシロキサンをベースポリマーとし、架橋剤としてポリメチルハイドロジェンシロキサンを配合し、白金触媒の存在下反応硬化させて得られるものが挙げられ、縮合型シリコーン樹脂としては、末端にシラノール基を含有するポリジメチルシロキサンをベースポリマーとし、架橋剤としてポリメチルハイドロジェンシロキサンを配合し、有機スズ触媒存在下で加熱硬化して得られるものが挙げられる。
【００１８】
また、ＵＶ硬化型シリコーン樹脂としては、アクリロイル基あるいはメタクリロイル基を含有するポリジメチルシロキサンをベースポリマーとするもの、メルカプト基とビニル基を含有するポリジメチルシロキサンをベースポリマーとするもの、前述の付加型シリコーン系樹脂配合物、あるいはカチオン硬化機構で硬化するエポキシ基を含有するポリジメチルシロキサンをベースポリマーとするもの等に光重合開始剤を配合し、ＵＶ光を照射することによって硬化させるものが挙げられる。該シリコーン系樹脂配合物に溶剤を適時添加することにより（Ｂ）の塗工液を調整する。
【００１９】
また、該塗工液には、下塗り層（Ａ）との親和性を上げる目的で、シランカップリング剤等の添加剤が含まれることが好ましい。この目的を満たすシランカップリング剤は、一般式ＹＲＳｉＸ_３ で表される化合物で、Ｙはビニル基、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基等の有機官能基、Ｒはメチレン、エチレン、プロピレン等アルキレン基、Ｘはメトキシ基、エトキシ基等加水分解性官能基あるいはアルキル基である。具体的化合物として、例えばビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γーグリシジルプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシジルプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００２０】
上記塗工液の塗布厚さは、溶剤乾燥後で０．０１μｍから１．０μｍの間であることが好ましい。塗布厚さが０．０１μｍ未満では、均一な厚みの硬化被膜が得られなかったり、シリコーンエラストマー層との接着力が十分でないという不都合が生じ易い。また、上記組成のシリコーン系樹脂は一般に膜強度がそれほど強くないため、その膜厚が１．０μｍを越える場合は、複合体の剥離強度を評価する際、該シリコーン系樹脂層で凝集破壊が起こり、複合体として十分な強度が得られ難い傾向がある。
塗工方法としては、下塗り層（Ａ）と同様に薄膜が精度良く得られる方法であれば特に限定されるものではなく、公知の塗工方法が適用できる。
【００２１】
本発明の複合体は、上記のシリコーン樹脂を含有する熱硬化薄膜層（Ｂ）にシリコーンエラストマー樹脂からなるシリコーンゴム層（Ｃ）を形成させたものである。シリコーンエラストマー樹脂としては、ビニル基を含有したポリジメチルシロキサンを主体としたものが一般的であるが、メチル基の一部がフェニル基あるいはトリフルオロプロピル基で置換されたものであっても良い。ビニル基の含有量は、０．０５モル％〜１．０モル％の範囲にあるものが好適に使用できる。
【００２２】
また、該シリコーンエラストマー樹脂は、フュームドシリカ、沈殿シリカ、ケイソウ土、石英粉などの補強性充填剤や各種加工助剤、耐熱性向上剤などの他、エラストマーとしての機能性を持たせる各種添加剤を含有するものである。この機能性添加剤としては、難燃性付与剤、放熱性フィラー、導電性フィラーなどが挙げられる。
【００２３】
上記シリコーンエラストマー樹脂は、硬化させ特定範囲の硬度を有する必要があり、硬度は２０〜７０（測定方法はＪＩＳＫ６３０１ スプリング式硬さ試験Ａ形に準拠）の範囲とする。硬度が２０未満のものは、複合体が柔らかくなりすぎて取り扱い難くなり、７０を超えるものでは硬くなりすぎて弾力性に欠けるという問題がある。
【００２４】
上記シリコーンエラストマー樹脂からなるシリコーンゴム層（Ｃ）は、次の方法により形成すればよい。まず未架橋状態で、シリコーン樹脂を含有する熱硬化薄膜層（Ｂ）の上に積層体として形成される。形成方法としては、上記未架橋シリコーンエラストマー樹脂を押出成形、射出成形、カレンダー成形、プレス成形などによって、シート状に成形した後に（Ｂ）の上に積層しても良く、また公知のコーティング方法によって、直接（Ｂ）の上に成膜するという方法であってもよい。
【００２５】
シリコーンゴム層（Ｃ）の膜厚は、５０μｍ以上であることが必要であり、これに満たない膜厚の場合、複合体として、ゴム弾性としての性質が損なわれ易く、本発明の目的からはずれるものになる。この膜厚の最大厚みは、用途やコスト等から１．５ｍｍ程度迄が好ましい。このようにして得られた未架橋シリコーンエラストマー積層体を放射線架橋することで、本発明の複合体を得ることができる。放射線としては、γ線、電子線、Ｘ線などが好適に使用でき、照射線量としては、線源の種類にもよるが、一般に２０ｋＧｙから１５０ｋＧｙであることが好ましい。
【００２６】
また、この照射線量の選定には、シリコーンゴムの架橋密度の他、基材として使用するプラスチックフィルムの耐放射線性も考慮に入れる必要がある。この点、本発明で使用する結晶性ポリエステル系樹脂は、一般に放射線に対する耐性に優れ、本発明の目的に極めて適合した基材である。
【００２７】
なお、本発明の複合体の構成は、最終用途に応じて、プラスチックシートあるいはフィルムの片側にシリコーンゴム層を設けた２層構成や２枚のプラスチックシートあるいはフィルムの中間にシリコーンゴム層を配した３層構成のものが使用できる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（ＮＯ．１〜ＮＯ．６）
コロナ処理を施した厚さ５０μｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ ダイアホイルヘキスト（株）製：Ｓー１００）を用い、下記に示す方法で下塗り層（Ａ）、シリコーン樹脂を含有する薄膜層（Ｂ）およびシリコーンゴム層（Ｃ）を順次形成させ、各種厚さ構成のシリコーン複合体を得た。この複合体について、初期の層間接着性および６０℃、９５％相対湿度×７日間エージング後の層間接着性を評価し、その結果を表１に示した。
【００２９】
層間接着性の評価方法は、シリコーンゴム層を手によって剥離を行ない、シリコーンゴム層のみが破壊し、層間の接着性が極めて良好なものを○、シリコーンゴム層以外の部分で僅かに剥離が発生したが、実用上問題がないものを△、ゴム層以外の部分で剥離が発生し、実用上問題があるものを×とした。ここで層間で接着しなかったものは「接着せず」とした。
【００３０】
［下塗り層（Ａ）］
非晶性ポリエステル樹脂、（東洋紡績（株）製、商品名バイロン２４０）１５重量部、ポリイソシアネート（日本ポリウレタン（株）製、商品名コロネートＬ）２重量部を溶剤（ＭＥＫ／トルエン＝１／４（重量比））８５重量部に希釈し、塗工液とした。これを上記ＰＥＴフィルムに乾燥後の膜厚が１．０μｍになるようにバーコーターで塗工し、ギアオーブン中で、１００℃×１０分間溶剤乾燥および架橋を行なった。
【００３１】
［シリコーン樹脂を含有する薄膜層（Ｂ）］
縮合型シリコーン樹脂組成物（東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製、商品名ＳＲＸ２９０）２０重量部および硬化剤（東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製、商品名ＳＲＸ２４２Ｃ）１．２重量部を溶剤（トルエン）７９．８重量部に希釈して塗工液を得た。これを下塗り層（Ａ）の上に所定の乾燥後膜厚になるようにバーコーターで塗工し、ギアオーブン中で、１００℃×１０分間乾燥および架橋を行なった。
【００３２】
［シリコーンゴム層（Ｃ）］
ミラブル型シリコーンコンパウンド（信越化学工業（株）製、ＫＥー５４０Ｕ）をプレス成形法にて、各種厚さの未架橋シートを得た。このシートを（Ｂ）に接するように積層し、室温、プレス圧５０Ｋｇ／ｃｍ^２ で複合体を作成した。この複合体のシリコーンエラストマー面に、加速電圧２００ＫＶの電子線照射装置にて１００ｋＧｙの電子線を照射照射し、硬度が４０（ＪＩＳＫ６３０１ Ａ形）のシリコーンゴム層（Ｃ）を形成したシリコーン複合体を得た。
【００３３】
（ＮＯ．７）
下塗り層（Ａ）を塗工しない以外は、ＮＯ．１と同様に複合体を作成し、同様の評価を行なった。
【００３４】
（ＮＯ．８）
シリコーン樹脂を含有した薄膜層（Ｂ）を塗工しない以外は、ＮＯ．１と同様に複合体を作成し、同様の評価を行なった。
【００３５】
【表１】

【００３６】
（ＮＯ．９）
あらかじめポリウレタン系非晶性ポリマー層（Ａ）が積層された厚さ１００μｍの易接着ポリエステルテレフタレートフィルム（ダイアホイルヘキスト（株）製、商品名Ｔ１００Ｅ）にＮＯ．１と同様な方法で薄膜層（Ｂ）およびシリコーンゴム層（Ｃ）を順次形成させ、シリコーン複合体を得た。この複合体について、ＮＯ．１と同様の評価を行ない、結果を表２に示した。
【００３７】
（ＮＯ．１０）
シリコーン樹脂を含有した薄膜層（Ｂ）を塗工しない以外は、ＮＯ．９と同様に複合体を作成し、同様な評価を行なった。
【００３８】
（ＮＯ．１１）
シリコーンゴム層（Ｃ）をシリコーンエラストマー樹脂に代えて次の方法で形成させた以外は、ＮＯ．９と同様にして複合体を作成し、同様な評価を行った。
［シリコーンゴム層（Ｃ）］
付加型液状ゴム組成物（信越化学工業（株）製、ＫＥ−１９５０−５０Ａ／Ｂ）を、シリコーン系硬化樹脂層の上にアプリケーターで塗布し、未架橋シートを得た。このシートを１４０℃×１５分加熱架橋させて、シリコーンゴム層の硬度が５０（ＪＩＳＫ６３０１ Ａ形）であるシリコーン複合体を得た。
【００３９】
（ＮＯ．１２）
シリコーン樹脂を含有した薄膜層（Ｂ）を塗工しない以外は、ＮＯ．１１と同様にして複合体を作成し、同様な評価を行った。
【００４０】
【表２】

【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシリコーンゴム複合体は結晶性ポリエステル樹脂を主体とするシートまたはフィルムに強固に接着したものであるので、シリコーンゴムの物理的特性、電気的特性などの優れた信頼性を生かしながら、簡便に電気・電子部品等に組み込みが可能な複合体であり、シール材、ディスプレー関連製品等のタッチパネル表面材や各種滑り止め材として好適に使用できる。
【００４２】
さらに本発明のシリコーンゴム複合体は、片面あるいは両面に結晶性ポリエステル樹脂を主体とするシートあるいはフィルムを有しているので、印刷加工あるいは各種コーティング加工等二次加工が非常に容易であるという利点を有する。

Claims (4)

1. 結晶性ポリエステル樹脂を主体とするシートあるいはフィルムの少なくとも片面に、実質的に非晶性ポリマーからなる下塗り層（Ａ）と下塗り層（Ａ）に対して親和性が高く、かつシリコーン樹脂を含有する薄膜層（Ｂ）を順に形成し、この薄膜層（Ｂ）に硬度が２０〜７０（ＪＩＳＫ６３０１ スプリング式硬さ試験 Ａ形）の範囲の硬化したシリコーンエラストマー樹脂からなるシリコーンゴム層（Ｃ）を形成し、上記シートあるいはフィルムとシリコーンゴム層が一体化してなるシリコーンゴム複合体。
2. 結晶性ポリエステル樹脂を主体とするプラスチックシートあるいはフィルムが、少なくとも１軸に延伸されていることを特徴とする請求項１記載のシリコーンゴム複合体。
3. シリコーンゴム層（Ｃ）が放射線硬化されたものであることを特徴とする請求項１記載のシリコーンゴム複合体。
4. シリコーン樹脂を含有する薄膜層（Ｂ）の厚さが０．０１μｍ〜１．０μｍの範囲であるとともにシリコーンゴム層（Ｃ）の厚さが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のシリコーンゴム複合体。