JP4026921B2

JP4026921B2 - 加熱硬化型接着シート

Info

Publication number: JP4026921B2
Application number: JP06948798A
Authority: JP
Inventors: 恭彦川口
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2018-03-03
Also published as: JPH11246827A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、初期状態では粘着性による仮着力を有し、加熱処理で強固な接着力を発揮するエポキシ系の加熱硬化型接着シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加熱処理前には粘着性を示し加熱処理で硬化して強固な接着力を発揮するエポキシ系の加熱硬化型接着シートとしては、高分子量の固体状エポキシ系樹脂と低分子量の液状エポキシ系樹脂を混合して硬化剤により硬化するようにしたものが知られていた。かかる加熱硬化型接着シートは、初期状態の粘着性により仮着力を示し被着体を仮固定できて接着操作の作業性に優れ、しかも加熱処理による簡単な操作で硬化して強固な接着力を発揮し接着状態の信頼性に優れることから自動車や家電製品、スチール家具等の金属製品の組立て工程などの各種の分野で広く使用されている。
【０００３】
しかしながら、従来の加熱硬化型接着シートにあっては、エポキシ系樹脂の固体物と液状物との混合バランスで初期状態の粘着性を創出する必要があり、温度変化に鋭敏で感温性が高く、春や秋等の温度で粘着特性を設定しても夏場では凝集力が低下して半液状の流動性のものとなり、冬場では硬くなって粘着性を喪失するなど夏冬の自然温度変化内にても状態が変化し、総じて初期粘着性が温度変化で大きく変化し加熱硬化型接着シートの使用環境が大きく制約される問題点があった。
【０００４】
【発明の技術的課題】
本発明は、温度変化に鈍感で感温性が低く広い温度範囲で初期状態の粘着性を安定に維持し、夏場や冬場等の通年温度変化に対しても良好な粘着性を発揮して使用温度環境が広く、かつ初期状態では粘着性による良好な仮着力を示し、加熱処理で強固な接着力を発揮するエポキシ系の加熱硬化型接着シートの開発を課題とする。
【０００５】
【課題の解決手段】
本発明は、少なくともスチレン・ブタジエン系ゴムとエポキシ系樹脂とその硬化剤を含む混合物のシートからなり、前記スチレン・ブタジエン系ゴムがスチレン含有量２５〜５０重量％、ＭＬ 1+4 ；１００℃に基づくムーニー粘度３０〜５０ポイントのものであると共に、前記エポキシ系樹脂として少なくともダイマー酸変性のビスフェノールＡ型のものを含み、加熱処理前には粘着性を示し加熱処理により硬化することを特徴とする加熱硬化型接着シートを提供するものである。
【０００６】
【発明の効果】
スチレン・ブタジエン系ゴムを併用することによりそれが粘着性の安定化剤として機能して、温度変化に対する感温性を抑制できて通年の温度変化等の広い温度範囲で初期状態の粘着性を安定に維持させることができ、広い温度環境下にて良好な粘着性を発揮して、初期状態の粘着性により良好な仮固定性を示して接着操作の作業効率に優れると共に、加熱処理による簡単な操作で強固な接着力を発揮して接着処理の信頼性に優れるエポキシ系の加熱硬化型接着シートを得ることができる。
【０００７】
またスチレン・ブタジエン系ゴムとエポキシ系樹脂との混合物を加熱処理してそのエポキシ系樹脂を硬化させる方式により、スチレン・ブタジエン系ゴムとエポキシ系樹脂硬化体との相互分布性ないし均等分布性に優れて、粘着力や接着力等の性能の均質性に優れる加熱硬化型接着シートを得ることができる。
【０００８】
【発明の実施形態】
本発明の加熱硬化型接着シートは、少なくともスチレン・ブタジエン系ゴムとエポキシ系樹脂とその硬化剤を含む混合物のシートからなり、前記スチレン・ブタジエン系ゴムがスチレン含有量２５〜５０重量％、ＭＬ 1+4 ；１００℃に基づくムーニー粘度３０〜５０ポイントのものであると共に、前記エポキシ系樹脂として少なくともダイマー酸変性のビスフェノールＡ型のものを含み、加熱処理前には粘着性を示し加熱処理により硬化するものからなる。
【０００９】
加熱硬化型接着シートは、少なくともスチレン・ブタジエン系ゴムと、エポキシ系樹脂と、そのエポキシ系樹脂の硬化剤を用いてそれらを混合し、その混合物をシートに成形することにより形成することができる。なおその形成に際し、スチレン・ブタジエン系ゴムやエポキシ系樹脂、その硬化剤等の各混合成分は、それぞれ１種又は２種以上を用いうる。
【００１０】
スチレン・ブタジエン系ゴムとしては、例えばスチレン・ブタジエンランダム共重合体やスチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、スチレン・エチレン・ブタジエンゴム等の如く、少なくともスチレンとブタジエンが適宜なポリマー形態で共重合したゴム状ポリマーを用いることができる。
【００１１】
エポキシ系樹脂との相溶性やその硬化体の分離防止、シートの硬さ増加による粘着性の低下の防止や加熱硬化後の強固な接着力の発現性などの点より用いるスチレン・ブタジエン系ゴムは、スチレン含有量が２５〜５０重量％のものであり、好ましくは２７〜４９重量％、特に３０〜４８重量％のものである。
【００１２】
またエポキシ系樹脂との混合操作性やシートへの成形性、得られるシートの粘着性、特に高温側での凝集力の低下による易流動化の防止などの点より用いるスチレン・ブタジエン系ゴムは、その硬さがＭＬ1+4；１００℃に基づくムーニー粘度が３０〜５０ポイントのものであり、好ましくは３２〜４９ポイント、特に３５〜４７ポイントのものである。
【００１３】
エポキシ系樹脂としては、例えばビスフェノール型やエーテルエステル型、ノボラックエポキシ型やエステル型、脂肪族型や環状脂肪族型、芳香族型や窒素含有グリシジルエーテル型、それらの変性型などの適宜なものを用いることができる。スチレン・ブタジエン系ゴムとの相溶性などの点よりは、ビスフェノールＡ型やビスフェノールＦ型、特にダイマー酸変性のビスフェノールＡ型のエポキシ系樹脂が好ましく用いられ、そのためダイマー酸変性のビスフェノールＡ型のエポキシ系樹脂が少なくとも用いられる。
【００１４】
上記したようにエポキシ系樹脂は、１種又は２種以上を用いることができ、スチレン・ブタジエン系ゴムの軟硬等の性状に応じて固体状や液状等のエポキシ系樹脂を使い分けることができる。前記したスチレン含有量やムーニー粘度のスチレン・ブタジエン系ゴムでは、液状のエポキシ系樹脂を１種又は２種以上用いることが粘着性の制御などの点より有利である。
【００１５】
エポキシ系樹脂の混合量は、シートとした場合の接着力の発現性や、シートへの成形性、感温性の抑制などの点よりスチレン・ブタジエン系ゴム等のゴム成分１００重量部あたり、２０〜３００重量部、就中２５〜２５０重量部、特に３０〜２００重量部が好ましい。
【００１６】
エポキシ系樹脂の硬化剤としては、エポキシ系樹脂に応じた適宜なものを用いることができ、室温では硬化反応が進行しにくくて加熱により効率よく硬化反応が進行する潜在性硬化剤が好ましく用いうる。ちなみにその例としては、エチレンジアミンやプロピレンジアミン、ジエチレントリアミンやトリエチレンテトラミン、それらのアミンアダクトやメタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタンやジアミノジフェニルスルホンの如きアミン系化合物類、無水フタル酸や無水マレイン酸、テトラヒドロフタル酸無水物やヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルナジック酸無水物やピロメリット酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物やジクロロコハク酸無水物、ヘンゾフェノンテトラカルボン酸無水物やクロレンディック酸無水物の如き有機酸無水物系化合物類があげられる。
【００１７】
またジシアンジアミドやポリアミドの如きアミド系化合物類、ジヒドラジットの如きヒドラジド系化合物類、メチルイミダゾールや２−エチル−４−メチルイミダゾール、エチルイミダゾールやイソプロピルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾールやフェニルイミダゾール、ウンデシルイミダゾールやヘプタデシルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾールの如きイミダゾール系化合物類、メチルイミダゾリンや２−エチル−４−メチルイミダゾリン、エチルイミダゾリンやイソプロピルイミダゾリン、２，４−ジメチルイミダゾリンやフェニルイミダゾリン、ウンデシルイミダゾリンやヘプタデシルイミダゾリン、２−フェニル−４−メチルイミダゾリンの如きイミダゾリン系化合物類、その他、フェノール系化合物類やユリア系化合物類やポリスルフィドなどもエポキシ系樹脂の硬化剤としてあげられる。
【００１８】
エポキシ系樹脂の硬化剤の混合量は、エポキシ系樹脂のエポキシ当量などに応じて適宜に決定することができ、通例のエポキシ系樹脂硬化の場合に準じうる。一般には、エポキシ系樹脂１００重量部あたり、０．５〜５０重量部、就中１〜２０重量部、特に２〜１５重量部の混合量とされる。
【００１９】
加熱硬化型接着シートの形成に際しては、スチレン・ブタジエン系ゴム、エポキシ系樹脂及びその硬化剤に加えて、混和性や粘着力等の物性の調節などを目的に必要に応じて従来に準じた適宜な配合剤を添加することができる。ちなみにその配合剤の例としては、混和性や粘着特性の調節などを目的にスチレン・ブタジエン系ゴム以外のゴム成分として添加するゴム系ポリマーがあげられる。かかるゴム系ポリマーの配合量は、スチレン・ブタジエン系ゴムの物性維持、ひいては本願発明の目的達成性などの点より、スチレン・ブタジエン系ゴムに対して同量以下、就中８０重量％以下、特に５０重量％以下が好ましい。
【００２０】
前記のゴム系ポリマーとしては、適宜なものを用いうる。ちなみにその例としては、エチレン・プロピレン・ジエンゴムないしエチレン・プロピレンやブテン−１の如きα−オレフィン・ジシクロペンタジエンやエチリデンノルボルネンの如き非共役二重結合を有する環状又は非環状のポリエンを成分とするゴム系共重合体があげられる。
【００２１】
またエチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレンターポリマーやシリコーンゴム、フッ素ゴムやアクリルゴム、ポリウレタン系ゴムやポリアミド系ゴム、天然ゴムやポリイソブチレン、ポリイソプレンやクロロプレンゴム、ブチルゴムやニトリルブチルゴム、スチレン・イソプレン・スチレンゴムやスチレン・エチレン・ブチレン・スチレンゴム、スチレン・イソプレン・プロピレン・スチレンゴムやクロロスルホン化ポリエチレンなどもあげられる。
【００２２】
さらにエポキシ系樹脂の硬化促進を目的とした、例えばＤＣＭＵ等の尿素系化合物類やイミダゾール類などの適宜な硬化促進剤も配合することができる。加えて混和性や接着力の調節などを目的に例えばポリ（メタ）アクリル酸アルキルエステルの如きアクリル系ポリマーやポリ塩化ビニル、ポリエチレンやポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体やポリ酢酸ビニル、ポリアミドやポリエステル、塩素化ポリエチレンやウレタン系ポリマー、スチレン系ポリマーやシリコーン系ポリマーなどの適宜な非ゴム系ポリマーも配合することができる。
【００２３】
前記の非ゴム系ポリマーの配合量は、初期状態での良好な粘着性の達成性などの点より、ゴム系ポリマーの８０重量％以下、就中５０重量％以下、特に３０重量％以下が好ましい。
【００２４】
またさらに混和性や粘着性、シートへの成形性の調節などを目的に、例えば塩素化パラフィン等のパラフィン類やワックス類、ナフテン類やアロマ類やアスファルト類、アマニ油等の乾性油類や動植物油類、石油系オイル類や各種の低分量ポリマー類、フタル酸エステル類やリン酸エステル類、ステアリン酸やそのエステル類、アルキルスルホン酸エステル類や石油系樹脂の如き粘着付与剤等からなる軟化剤なども配合することができる。
【００２５】
さらに加熱硬化型接着シートには、タルクや炭酸カルシウム、クレーや雲母粉、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウム、亜鉛華やベントナイト、カーボンブラックやシリカ、アルミナやアルミニウムシリケート、アセチレンブラックやアルミニウム粉の如き充填剤、その他、可塑剤や老化防止剤、酸化防止剤や顔料、着色剤や防カビ剤なども配合することができる。
【００２６】
なお上記したステアリン酸やそのエステル類は、滑剤などとしても有用であり、また前記の亜鉛華は安定剤として、カーボンブラックは補強剤などとしても有用である。従って、各種の滑剤や安定剤や補強剤なども配合しうる成分の例としてあげられる。
【００２７】
加熱硬化型接着シートを形成する各配合成分の混合は、例えばニーダやミキシングロール等の混練機を介して全配合成分を一度に、又は配合成分を区分して複数回に分けて混合する方式などの適宜な方式で行うことができる。その際、エポキシ系樹脂の硬化が進行する程度に温度上昇する混合方式は好ましくない。
【００２８】
接着シートは、スチレン・ブタジエン系ゴムやエポキシ系樹脂等を成分とする上記した混合物を、例えばミキシングロールやカレンダーロールや押出成形等による適宜な方式でシート状に成形する方法などにより形成することができる。シート厚は、接着対象などに応じて適宜に決定しうるが、一般には５mm以下、就中１μm〜３mm、特に１０μm〜２mmとされる。
【００２９】
なお接着シートは、不織布等の布や紙、プラスチックフィルムや金属箔などからなる適宜な支持基材の片面又は両面に上記混合物の層を設けた補強シートなどとしても形成することができる。
【００３０】
接着シートの初期状態における粘着力は、被着体の重量等に基づく仮固定力などに応じて適宜に決定しうるが、一般には仮固定物の位置修正なども加味した接着作業性などの点より、常温におけるステンレス板に対する９０度剥離強度（剥離速度３００mm／分）に基づいて、３〜５００ｇ／cm、就中５〜３００ｇ／cm、特に１０〜２００ｇ／cmが好ましい。
【００３１】
本発明による接着シートは、例えば初期状態の粘着力に基づいて被着体を仮固定した後、加熱処理してエポキシ系樹脂を硬化させ強固な接着力を発現させる方法などの適宜な方法で用いうる。エポキシ系樹脂の硬化処理は、硬化剤による硬化開始温度や被着体の耐熱温度などにより従来の硬化処理に準じた適宜な条件で行うことができる。
【００３２】
一般的な加熱硬化条件は、１００〜３００℃、就中１２０〜２５０℃、特に１５０〜２００℃、１分間以上、就中５〜１８０分間、特に１５〜９０分間である。かかる加熱硬化処理で通例、加熱硬化型接着シートが軟化して被着体に良密着したのちエポキシ系樹脂の硬化が進行して硬質化し、目的とする強固な接着力が発現する。本発明においては前記した硬化処理を異なる温度条件による多段階加熱方式等にても行うことができ、適宜な硬化処理方式を採ることができる。
【００３３】
本発明による接着シートは、自動車や家電製品、半導体製品や金属製品の組立て工程などの各種の分野で好ましく用いることができる。なお接着シートは、実用に供するまでの間、セパレータを介した巻回体とする方式や両面にセパレータを仮着する方式などの適宜な方式で、接着シートにゴミ等が付着しないよう被覆保護することが好ましい。
【００３４】
【実施例】
実施例１
スチレン含有量が４６重量％で、ＭＬ₁₊₄；１００℃に基づくムーニー粘度が４５ポイントのスチレン・ブタジエン系ゴム（旭化成社製、ソルプレン３０３、以下同じ）２００部（重量部、以下同じ）、ダイマー酸変性の液状エポキシ樹脂（東都化成社製、エポトートＹＤ−１７２）１００部、タルク１００部及びカーボン５０部を１３０℃の二本ロールで混練し、その混練物を約３０℃に冷却後、ジシアンジアミド５部及び硬化促進剤（ＤＣＭＵ）０．５部を加えて３０℃の二本ロールでさらに混練し、その混合物をセパレータ間に配置してプレスし、厚さ０．８mmの加熱硬化型接着シートを得た。
【００３５】
実施例２
エポキシ樹脂としてエポトートＹＤ−１７２：５０部及び液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル社製、エピコート＃８２８）５０部を用いたほかは実施例１に準じて加熱硬化型接着シートを得た。
【００３６】
比較例
エピコート＃８２８：６０部、固体状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル社製、エピコート＃１０１０）４０部、タルク５０部及びカーボン２５部を１３０℃の二本ロールで混練し、その混練物を約６０℃に冷却後、ジシアンジアミド５部及びＤＣＭＵ０．５部を加えて６０℃の二本ロールでさらに混練し、その混合物をセパレータ間に配置してプレスし、厚さ０．８mmの加熱硬化型接着シートを得た。
【００３７】
評価試験
初期粘着力
実施例、比較例で得た加熱硬化型接着シートにおける片面のセパレータを剥がしてその面を介し２kgfのゴムロールを一往復させる方式にて圧着する方法で、５℃、２５℃又は４０℃とした接着シートをステンレス板に接着し、その９０度剥離接着力（剥離速度３００mm／分）を調べた。
【００３８】
加熱接着力（剪断接着力）
実施例、比較例で得た３０mm角の加熱硬化型接着シートにおける両面のセパレータを剥がして幅２５mm、長さ１００mm、厚さ１．２mmの冷間圧延鋼板の二片を２５mm×１２mmの接着面積で接着した後、１８０℃で３０分間加熱して硬化処理し、その剪断接着力を調べた。
【００３９】
加熱接着力（Ｔ型剥離接着力）
実施例、比較例で得た加熱硬化型接着シートをそのセパレータを剥がして幅２５mm、長さ１５０mm、厚さ０．８mmの冷間圧延鋼板に２５mm×１００mmの接着面積で接着した後、１８０℃で３０分間加熱して硬化処理し、そのＴ型剥離接着力を調べた。
【００４０】
前記の結果を次表に示した。

＊１：測定不可
＊２：凝集力不足で測定不可
【００４０】
表より、実施例では５〜４０℃の広い温度範囲で安定した初期粘着力を示して仮固定による接着作業性に優れており、加熱処理で強固な接着力が発現することがわかる。

Claims

少なくともスチレン・ブタジエン系ゴムとエポキシ系樹脂とその硬化剤を含む混合物のシートからなり、前記スチレン・ブタジエン系ゴムがスチレン含有量２５〜５０重量％、ＭＬ 1+4 ；１００℃に基づくムーニー粘度３０〜５０ポイントのものであると共に、前記エポキシ系樹脂として少なくともダイマー酸変性のビスフェノールＡ型のものを含み、加熱処理前には粘着性を示し加熱処理により硬化することを特徴とする加熱硬化型接着シート。