JP4545926B2 - 感圧接着剤を成形ゴム製品に結合する方法 - Google Patents

感圧接着剤を成形ゴム製品に結合する方法 Download PDF

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Description

【0001】
発明の分野
本発明は、基材の外側表面が、感圧接着剤層の適用に対して受容性である成形ゴム製品を含む基材を提供する方法に関する。本発明はさらに、この方法によって得られる基材に関する。
【0002】
発明の背景
例えばエチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーまたはスチレン−ブタジエンコポリマーを含む成形ゴム製品は、ガスケットおよび自動車ウェザーストリップシールの調製のために使用されることが多い。エラストマーは典型的に、液状接着剤または機械的取り付けのようなその他のシステムと比較して、容易な取り扱いと優れたシーリングおよび低重量などの性能上の利点を提供する感圧接着剤フィルムの手段によって、例えば自動車フレームのようなそれぞれの表面に付着する。
【0003】
ゴムは大概の接着剤、特に感圧接着剤に効率的に結合しない様々な程度の弾性を有する低表面エネルギー材料である。ゴム材料と感圧接着剤の間に耐久性のある結合を提供するための異なる方法が、これまでに提案されている。
【0004】
EP 0 384 598は、グラフト重合モノマーコーティング、感圧接着剤層、および剥離ライナーを有するポリオレフィン熱活性化接着剤層を含む二元機能接着テープについて述べている。熱活性化接着剤層は、熱活性化層、下塗層、感圧接着剤層を含み、剥離ライナーは特別に設計された装置を使用して成形ゴム製品に熱ラミネートされる。次にライナーが感圧接着剤層から除去され、得られる複合構造物がそれぞれの表面に圧力結合される。
【0005】
JP 07 100 901は、ホットメルト接着剤層と、それに続くアクリルフォームの比較的厚い層、感圧接着剤層およびライナーを含む両面テープを開示する。両面テープは、加硫押出直後、ゴムがまだ熱い内にEPDM(エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー)などの加硫ゴム基材に熱ラミネートされる。WO 95/13184は、例えばEPDMプロフィール上に熱ラミネートされる類似の両面テープについて述べている。
【0006】
EP 0 384 598、JP 07 100 901、およびWO 95/13184で述べられた方法は、接着剤層の独立の選択を独立に許さないので、全ての実際的必要条件を望ましい程度には満たさない。
【0007】
両面テープを成形ゴム製品に熱ラミネートする温度枠は、ゴム製品に許容可能な結合を提供するために少なくとも100℃のラミネート温度が要求される一方で、他方熱ラミネートするステップの温度は、特に剥離ライナーの非可逆的変形および/または分解を避けるために、高すぎるように選択してはならないことからかなり狭い。利用できる温度範囲が狭いことは、加工の観点から不利である。これはテープがゴム製品にラミネートされ、次にゴム製品が加熱されてゴムが硬化または硫化される場合に特に当てはまる。
【0008】
さらにポリオレフィンベースのエラストマーおよび/またはホットメルト接着剤の収縮が冷却時に観察されることが多く、これは感圧接着剤層とそれが適用される表面との間の接着不良の原因になる、感圧接着剤層のしわを引き起こす。
【0009】
したがって本発明の一つの目的は、成形ゴム製品を含む基材を感圧接着剤層の適用に対し受容性にする方法を提供することである。本発明のその他の目的は、以下の発明の詳細な説明から理解される。
【0010】
発明の要約
本発明は、成形エラストマーまたはゴム製品を提供するステップと、下塗層を有する熱活性化接着剤層を提供するステップと、感圧接着剤層を提供するステップと、熱活性化接着剤を少なくとも約100℃の温度、および熱活性化接着剤とゴム製品の間に結合をもたらすのに十分な圧力でゴム製品に熱ラミネートするステップと、感圧接着剤層を下塗層にラミネートするステップを含む感圧接着剤を成形ゴム製品に結合する方法を提供する。
【0011】
本発明は、成形ゴム製品およびその上に熱ラミネートされる熱活性化接着剤層から本質的に成り、上記熱活性化接着剤層の外側表面が下塗り剤を有する集成材も提供する。
【0012】
本発明は、下塗層を有する熱活性化接着剤層を含む第1の接着剤成分、および1主要面に剥離性ライナーがある向かい合う主要面を有する感圧接着剤層を含む第2の接着剤成分を含み、上記第1の接着剤フィルムがゴム製品に熱ラミネートされるまで、第1の接着剤フィルムが上記第2の接着剤フィルムと別にしておかれるゴム製品を表面に結合する製造品も提供する。
【0013】
別の実施態様では発明は、ゴム製品と、下塗層を有する熱活性化接着剤層とを含む熱ラミネートされた製品であって、上記熱活性化接着剤層が上記製品に熱ラミネートされる製品、および1主要面に剥離性ライナーがある向かい合う主要面を有する感圧接着剤層を含み、上記ゴム製品が表面に結合されるまで、上記感圧接着剤層が上記熱ラミネートされた製品と別にしておかれるゴム製品を表面に結合する製造品を提供する。
【0014】
本発明は、ゴム製品を表面に結合させる発明の製造品の使用法も含む。
【0015】
本発明に従った基材、および基材下塗層に結合する感圧接着剤層を含む複合材ゴムプロフィールは、感圧接着剤を下塗層にラミネートした後に、感圧接着剤層を部品に接着して、好ましくは自動車、冷蔵庫、およびドアフレームの部品に結合するのに使用できる。
【0016】
発明の詳細な説明
本発明は、その外側表面が感圧接着剤層、またはコーティング層の適用に対し受容性の表面を提供するように下塗層を有する熱活性化層に、少なくとも約100°Cの温度で成形ゴム製品が熱ラミネートされる基材を調製する新しい方法を提供する。発明の方法によって、熱活性化接着剤をゴム製品に適用するタイミングにより融通が利くようになり、例えば熱活性化接着剤は、ゴム製品が押し出された直後にゴムの加硫前に適用でき、それは押出後ゴムの加硫後にも適用でき、あるいはそれを型に入れて、熱活性化した接着剤の下塗りしていない表面にゴム製品を成形することもできる。熱活性化した接着剤上へのゴム製品の射出成形などのいくつかの方法では、接着剤層を変形し続いて成形ゴム製品を変形することなく、熱活性化接着剤に付着した感圧接着剤層のある製品を成形することは、不可能でなくとも困難であろう。
【0017】
成形ゴム製品は、好ましくはそれぞれの用途の特定の必要条件に従うように選択される1つ以上の人工または天然ゴムを含む。本発明に従って使用される成形ゴム製品は、好ましくはエチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、スチレン−ブタジエンコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー、塩素化ポリエチレン、ポリクロロプレン、イソプレン−イソブチレンコポリマー、およびフッ化ビニリデンコポリマーを含む群より選択される1つ以上のポリマーを含む。
【0018】
自動車ウェザーストリップシールおよびガスケットの調製のためには、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、塩素化ポリエチレン、ポリクロロプレン、およびアクリロニトリル−ブタジエンコポリマーが特に好ましい。
【0019】
上に列挙したゴムは説明のみを意図し、制限を意図しない。当業者は、文献で述べられたその他のゴムを選択して、本発明に従った成形ゴム製品および基材を特定の用途について最適化できる(例えばA.FranckらのKunststoff−Kompendium、Wurzburg、1990、S.124〜132、282〜289および304〜307を参照されたい)。
【0020】
成形ゴム製品は、例えば加硫剤、促進剤、遅延剤、結合剤、抗酸化剤、および安定剤などのその他の成分をさらに含むことができる。当業者は、先行技術で述べられた添加剤および助剤の組み合わせから、これらの添加剤を選択できる(例えばI.KirkらのEncyclopedia of Chemical Technology、New York、1982、第20巻、365〜468ページを参照されたい)。
【0021】
ここで成形ゴム製品と言う用語は、1つ以上の天然または人工ゴム、および要すれば、例えばトランスファーまたは射出成形または押出手段によって所望の形状に成形されたさらに別の成分を含むゴム製品を指す。押出手段による成形が好ましい。
【0022】
成形ステップは典型的に、約100℃〜約150℃の高温で実施される。
【0023】
次に成形ゴム製品は、例えば典型的に成形製品を電気オーブン硬化、またはマイクロ波硬化させて加硫または架橋される。硬化温度は典型的に約150℃〜約280℃であり、硬化時間は典型的に数秒間から数時間である。成形および加硫段階は、例えば押出加工におけるように空間的に離れいても良く、あるいはトランスファーまたは射出成形のように一点で実施されても良い。硬化方法は、温度プログラムを含んでも良く、または押出方法の場合、異なる硬化ステーションを例えば異なる温度に保っても良い。
【0024】
成形ゴム製品は引き続いて少なくとも100℃の温度で、外側表面が下塗層を有する熱活性化接着剤層に、熱活性化接着剤とゴム製品の間に結合をもたらすのに十分な圧力をかけて熱ラミネートされる。熱ラミネートは好ましくは少なくとも125℃、より好ましくは少なくとも140℃、そして特に好ましくは約150℃〜約175℃の温度で実施される。
【0025】
本発明の熱活性化接着剤層の調製のために有用な熱活性化接着剤材料は、好ましくは本質的に非極性および/または部分的に極性の熱活性化接着剤材料を含む。
【0026】
本質的に非極性熱活性化接着剤材料は、好ましくはポリオレフィンホモポリマーまたは本質的に非極性のコモノマーのコポリマーを含む。好ましいポリオレフィンホモポリマーの例としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、またはポリブタジエンが挙げられる。本質的に非極性のコポリマーの例としては、例えば様々な比率を有するエチレン−プロピレンコポリマー(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、またはスチレン−ブタジエンコポリマーが挙げられる。本質的に非極性のコポリマーのさらに別の好ましい例は、EPMおよび/またはEPDMと、ポリプロピレンまたはポリエチレンとの配合物であることが多い熱可塑性オレフィン(TPO)エラストマーである。
【0027】
部分的に極性の熱活性化接着剤材料は好ましくは、ポリオレフィンホモポリマー、または1つ以上の極性のコモノマーをさらに含む本質的に非極性のコモノマーのコポリマーをベースとする。極性のコモノマーと言う用語は、中程度に極性および強度に極性のコモノマーの両者を含み、強度に極性のコモノマーが好ましい。極性(すなわち水素結合能力)は、「強度に」、「中程度に」、および「弱く」などの用語を使用して説明されることが多い。これらおよびその他の溶解性用語について述べた参考文献としては、「Solvents」、Paint Testing Manual、第3版、G.G.Seward編、米国材料試験協会、ペンシルベニア州フィラデルフィア、および「A Three−Dimensional Approach to Solubility」、Journal of Paint Technology、第38巻、第496号、269〜280ページが挙げられる。本発明で有用な極性のコモノマーは、好ましくは少なくとも1個のカルボン酸および/またはカルボキシレート基、そして特に少なくとも1個の(メタ)アクリル酸および/または(メタ)アクリレート基、および/または少なくとも1個のハロゲン原子を示す。特に好ましい極性のコモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、およびそれらのエステルである。部分的に極性の熱活性化接着剤の好ましい例としては、エチレン−アクリル酸、プロピレンアクリル酸、および様々な比率を有するイソブチレン−アクリル酸コポリマー、ポリエチレンとエチレン酢酸ビニルとハロゲン化ポリオレフィンとの配合物が挙げられる。
【0028】
上に列挙した本質的に非極性および部分的に極性の熱活性化接着剤材料は、説明のみを意図し制限を意図しないものと理解される。当業者は、例えば機械的安定性または化学薬品に対する抵抗性について、特定の必要条件を満たすその他の熱活性化接着剤を容易に選択できる。
【0029】
熱活性化接着剤層の厚さは、好ましくは少なくとも25μm、より好ましくは少なくとも50μm、そして厳密には25〜150μmである。熱活性化接着剤層は、熱活性化材料の1つ以上の層を有するフィルムの形態でも良い。
【0030】
有用な熱活性化接着剤としては、Dow Chemicalから入手できるPrimacorTM3330、BP Performance Polymersから入手できるPolybondTM1001、およびMonsanto Chemical CompanyからSantopreneTMの名称の下に入手できる例えばSantopreneTM201−73などの動的加硫ポリオレフィンが挙げられる。好ましい熱活性化接着剤はSantopreneTMポリオレフィンで、特にショアD硬さが50以下、およびショアA硬さが55以上のものである。好ましい実施態様では、熱活性化接着剤はポリアロマーとも称されるエチレンプロピレンコポリマーである。ポリアロマーは、Eastman Chemicals and Scholler Technical Papersなどの様々な供給元から市販される。
【0031】
本発明で使用される熱活性化接着剤材料は、顔料、架橋剤、増粘剤、分散剤、および押出助剤などの追加的な成分を含有しても良い。
【0032】
成形ゴム製品に熱ラミネートされない熱活性化接着剤層の外側表面は、下塗り剤成分で処理される。
【0033】
硬化した下塗層の厚さは、典型的に15μm未満、好ましくは10μm未満、およびより好ましくは5μm以下である。
【0034】
本質的に非極性熱活性化接着剤層は、EP 0 384 598でかなり詳細に述べられるように、好ましくはグラフト重合されたモノマーコーティングにより表面変性される。この場合、未硬化下塗り剤組成物は、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸およびそれらのエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、立体障害のない三級アルキルアクリルアミドおよびメタクリルアミド、アルキル基中に3個以下の炭素原子を有する二級アルキルアクリルアミドおよびメタクリルアミド、およびN−ビニルピロリドンをはじめとする群より選択される1つ以上のモノマーを含む。有用なアクリル酸およびメタクリル酸エステルの例としては、ヒドロキシエチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、β−カルボキシエチルアクリレート、チオジエチレングリコールジアクリレート、グリシジルメタクリレート、2,3−ジブロモプロピルアクリレートおよびジエチルアミノエチルアクリレートが挙げられる。有用な立体障害のない三級アルキルアクリルアミドおよびメタクリルアミドの例としては、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジプロピルアクリルアミド、N−エチル−N−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、およびN,N−ジプロピルメタクリルアミドが挙げられる。好ましい立体障害のない三級アルキルアクリルアミドとしては、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、およびN,N−ジプロピルアクリルアミドが挙げられる。有用な二級アクリルアミドとしては、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、およびN−n−プロピルアクリルアミドが挙げられる。
【0035】
グラフト重合に適した下塗り剤組成物は、例えば下塗り剤組成物の水濡れ特性、または硬化した下塗層の内部強度を高めるために追加的な化合物を含んでも良い。下塗り剤組成物に対する有用な添加剤は、例えば好ましくはポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、チオジエチレングリコールジアクリレートおよびトリアリルシアヌレートを含む群より選択される1つ以上の架橋剤である。特に好ましい架橋剤としては、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、および1,6−ヘキサンジオールジアクリレートが挙げられる。
【0036】
グラフト重合に適した下塗り剤組成物はまた、例えば湿潤剤などの様々なその他の添加剤を含んでも良い。未硬化の下塗り剤組成物の質量に対する添加剤の量は、好ましくは20%を超えず、より好ましくは10%未満である。
【0037】
未硬化の下塗り剤組成物は、電子ビーム放射線、ベータ線、ガンマ線、X線などの電離放射線を使用して、熱活性化接着剤上にグラフト重合される。電子ビーム放射が好ましい。電子ビームの用量は、典型的に0.05Mradを超え、好ましくは0.5Mrad〜5Mradである。
【0038】
例えばTPOなどの本質的に非極性の熱活性化接着剤は、より好ましくはハロゲン化ポリオレフィンホモポリマー、または本質的に非極性のコモノマーのハロゲン化コポリマーでさらに下塗りされる。下塗り剤組成物は、好ましくは例えばトルエン、イソプロパノール、またはそれらの混合物などの有機溶剤中に溶解または分散した、1つ以上の、そして好ましくは1つまたは2つのハロゲン化ポリオレフィンホモポリマー、および/または本質的に非極性のコモノマーのハロゲン化コポリマーを含む。次に溶液または分散液を熱活性化接着剤層に塗布し、引き続いて溶剤を蒸発して乾燥する。
【0039】
代案としては下塗り剤は、市販の押出装置を使用して熱活性化した接着剤で押出被覆でき、あるいはそれと同時押出できる。
【0040】
部分的に極性の熱活性化接着剤は、好ましくは例えばアミノ基、アミド基、ニトリル基またはアゾ基などの環式、または非環式塩基性の窒素含有基を有する1つ以上の化合物を含む下塗り剤組成物で処理して表面変性される。環式塩基性窒素含有基を含む化合物の好ましい例は、N−ビニルピロリドンまたはN−ビニルカプロラクタムなどのN−ビニルラクタム類である。
【0041】
環式または非環式の塩基性窒素含有基を有する1つ以上のそして好ましくは1つ〜3つの化合物を含む下塗り剤組成物は、例えばトルエン、イソプロパノール、またはそれらの混合物などの有機溶剤中に好ましくは溶解または分散される。次に溶液または分散液を熱活性化接着剤層に塗布し、引き続いて溶剤を蒸発し乾燥する。
【0042】
上述の下塗り剤組成物は、熱活性化接着剤層の表面を感圧接着剤層の適用、または塗料、フロック加工基材を製造するフロック接着剤、保護コーティングなどのコーティングに対して受容性にする。
【0043】
下塗り剤組成物は、好ましくは基材下塗層と、Minnesota Mining and Manufacturing Companyから5367 Acrylic Foam Tapeとして市販される剥離ライナーを含むアクリル性感圧接着剤試験テープとの間のT形引き剥がし粘着力が、DIN 51221に従って測定した際に好ましくは少なくとも5N/cm、より好ましくは少なくとも8N/cm、そして特に好ましくは10N/cm以上であるように選択される。試験テープは、厚さ127μmのアルミニウム裏打ち材を用いる。試験テープの感圧接着剤層の厚さは1,100μmである。
【0044】
上述の下塗り剤組成物および下塗り条件は説明のみを意図し、当業者は到達水準で記述された材料の組合わせから、さらに別の下塗り剤組成物を容易に選択できる。
【0045】
本発明に従った決め手となる方法の改善は、下塗層に感圧層を接着するのに先だって、表面変性され下塗りされた熱活性化接着剤層が成形ゴム製品に熱ラミネートされるという事実にある。ライナーによって保護される感圧接着剤層が、引き続いて付着される。本発明で開示される一連のステップは、いくつかの重要な利点をもたらす。
【0046】
本発明では下塗層が粘着性でないので、熱活性化接着剤層の下塗層を剥離ライナーによって保護する必要がない。これにより剥離ライナーの熱変形および/または分解が起きないので、熱ラミネートステップ中に既知の方法と比較してより高い温度を適用できるようになる。熱ラミネートステップをより高い温度で実施することで、成形ゴム製品と熱活性化接着剤層との間に確実で強力な結合がもたらされる。さらに発明の下塗層は、典型的にゴムに使用されるその他の置換基による影響を受けない。
【0047】
さらに本発明に従った方法では、押出成形ゴム製品の熱が非常に効率的に、薄い下塗層だけを有する熱活性化層に伝達されるので、熱の消散が効率的に抑制される。この結合ゾーンにおける熱の集中によって、成形ゴム製品および熱活性化層間の良好な結合が確実になる。EP 0 384 598、JP 07 100 901、またはWO 95/13184の多層構造物では、熱の消散抑制の効率がより低い。
【0048】
熱ラミネートとそれに続く冷却中の成形ゴム製品の可能な収縮は、熱ラミネートおよび冷却後に平らな下塗り表面が生じるように、熱活性化接着剤層に適切な張力を適用して補正できる。これはEP 0 384 598、JP 07 100 901、またはWO 95/13184の多層構造物にとって、通常、可能ではないかあるいは少なくとも非常に困難である。
【0049】
打抜きなどの機械的部品成形操作は、EP 0 384 598、JP 07 100 901、またはWO 95/13184の多層構造物の場合、ライナーが外れる可能性があるため困難である。これは本発明では問題ではない。
【0050】
成形ゴム製品、熱活性化接着剤層、および下塗層を含む本発明に従った基材は、高温を必要とする部品形成操作にかけることができる。例えば基材の切断部分の末端に追加的なゴム部品を成型して、それを例えば特定の車体の形状大きさに適合するようにできる。追加的ゴム部品は、下塗りした熱活性化接着剤層をモールディングに入れ、下塗り剤に向かい合う面にゴムを注入することで下塗りできる。機械的ファスナーシステムを有する追加的部品を付着することも可能である。この場合、成型された追加的部品は、機械的ファスナーシステムの一部を含む。基材はそれを粘稠液状態に加熱して、引き続き成形および冷却して成形することもできる。また発明に従った基材のさらに別のセクションを基材の切断部分に熱接着することも可能である。熱成形または熱結合は、EP 0 384 598、JP 07 100 901、およびWO 95/13184の多層構造物では、感熱性の感圧接着剤層およびライナーが存在するために非常に困難であろう。
【0051】
成形ゴム製品上に下塗層を直接適用することは、実際的な観点から少なくとも高度に不利であることに注目すべきである。下塗り剤組成物は典型的に、有機溶剤または有機溶剤混合物を含み、あるいはグラフト重合されるモノマーの溶液である。したがって下塗りステップは、揮発性の有機ガスが操作員に接触せず、大気中に逃げないことを確実にするようなやり方で実施されなくてはならない。成形ゴム製品の製造ラインは通常、揮発性有機化合物の取り扱いに適した密閉製造区画を含まない。さらに下塗り剤組成物は、熱活性化感圧接着剤フィルムの幅広いランに適用でき、それらは引き続いて必要に応じて小さなテープに切断される。これは成形ゴム製品の製造中には可能でない。例えば自動車用途のためのシーラントまたはウェザーストリップは複雑な構造を示し、それらは通常シングルまたはダブルプロフィールとして押し出さなくてはならないが、多重プロフィールのワンステップ製造とそれに引き続く分離は典型的に可能でない。
【0052】
熱ラミネートステップは、例えば熱活性化接着剤層と完全加硫成形ゴム製品を室温で接触させ、それによって接触ゾーンを熱活性化して実施できる。しかしこの方法は特別に設計された加熱装置を必要とし、比較的低いラミネート速度しか得られない。したがってこの方法は、好ましさに劣ることが多い。
【0053】
別の方法では、成形ゴム製品がまだ加硫中であり高温に保たれるている間に、熱活性化接着剤層が適用される。好ましいこの方法は、インラインラミネート方法として特徴づけることができる。
【0054】
図1は、本発明基材調製のために押出機を使用するインラインラミネート法10を概略的に示す。未硬化ゴムが、ホッパー11を通じて押出機12中に供給される。ゴムはダイ13を通してプレスされて成形され、得られた成形ゴム製品9は2台の硬化ステーション(例えばマイクロ波硬化ステーション14およびオーブン硬化ステーション15(熱エネルギー))を通して、例えば空冷または水冷を使用しても良い冷却ステーション16に移送される。熱活性化接着剤は、先行する加工ステップ、すなわち例えば押出、マイクロ波硬化、オーブン硬化、または技術分野で既知のガラスビーズおよび塩浴硬化ステーションをはじめとするその他の硬化手段のために、成形ゴム製品が高温を呈し続けていれば、例えばポイント20、22、または24など押出後冷却前のいずれのポイントでも適用できる。
【0055】
熱活性化接着剤層の適用に先立ち、成形ゴム製品は好ましくは、少なくとも部分的に加硫または架橋される。膨張測定によって、あるいは応力−ひずみ曲線によって(Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,第2版、ニューヨーク、1988、第4巻355〜357ページを参照されたい)測定された架橋の程度は、架橋程度100%が完全加硫成形ゴム製品を示すとして、好ましくは少なくとも5%、より好ましくは少なくとも20%、特に好ましくは少なくとも25%である。図1に示す方法の略図では、ゴム材料は押出機内で既に部分的に架橋される。架橋反応は、成形ゴム製品が硬化ステーション14および15を通過して移動する際に継続し、架橋程度はポジション20からポジション24にかけて増加する(図1)。
【0056】
インラインラミネート法の例を示す図1の方法は、説明のみを意図し制限を意図しない。当業者は押出方法を容易に変更して、本発明に従って得られる基材の特性を最適化できる。
【0057】
押出機12内の温度は、好ましくは40℃〜120℃であり、より好ましくは50℃〜100℃である。ダイ温度は好ましくは50℃〜150℃であり、より好ましくは60℃〜130℃である。押出速度は好ましくは2〜30m/分であり、より好ましくは少なくとも5m/分である。
【0058】
硬化ステーションの温度は、典型的に150℃〜280℃、そしてより好ましくは170℃〜260℃である広い範囲にわたって異なっても良い。硬化ステーション内の温度は一定に保っても良く、あるいは例えば直線的にまたは段階的にまたはその他の温度プログラムに従って変化させても良い。硬化ステーションの数は変化でき、好ましくは1〜5、より好ましくは1〜3である。硬化したゴム製品が硬化ステーション内にある時間は、押出速度と硬化ステーションの長さに左右され、典型的には20〜150秒間である。硬化ステーションの例としては、マイクロ波硬化ステーション、例えば無機塩および/またはガラスビーズを使用した熱浴、および電気オーブンが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0059】
ポジション20、22、または24(図1)で、下塗層を有する熱活性化接着剤層を押出成形ゴム製品に熱ラミネートするのに先だって、硬化および/または冷却による成形ゴム製品の収縮に本質的に対応する程度に、熱活性化層が好ましくは引き延ばされる。下塗層を有する熱活性化接着剤を結合する箇所における成形ゴム製品の温度は、より低い温度では不十分な結合しか得られないので、熱活性化された接着剤材料の軟化点を超え、少なくとも100℃である。結合温度は好ましくは少なくとも125℃、より好ましくは少なくとも140℃、そして特に好ましくは約150℃〜約175℃である。結合温度は、200℃以上であっても良い。結合温度は、好ましくは250℃を超えず、より好ましくは230℃を超えない。熱活性化接着剤層は、下塗層を有する面に向かい合う表面を向けて、熱活性化された接着剤および成形ゴム製品の間に結合をもたらすのに十分な圧力で、熱い成形ゴム製品の表面にプレスされる。典型的にこれは約1〜250N/cm2、好ましくは少なくとも10N/cm2、そしてより好ましくは少なくとも約12N/cm2の圧力である。成形ゴム製品と熱活性化接着剤層の間に強力で確実な結合を得るためには、少なくとも120°Cの結合温度が好ましいことが分かった。特に好ましいのは、少なくとも140℃の結合温度である。結合は通常、成形ゴム製品と、下塗層付き熱活性化接着剤層をロールに通過させて実施される。
【0060】
成形ゴム製品、熱活性化接着剤層、および下塗層を含む本発明に従った基材は、結合後に単に周囲温度に曝すこともできるので、冷却ステーションは任意である。水浴または空気流中で発明に従った基材を冷却することが好ましい。
【0061】
続いて感圧接着剤層が、基材の下塗層に付着される。基材およびそれに結合された接着剤層を含む得られる製品は、ここで複合材ゴムプロフィールと称される。
【0062】
図2に示すように、複合材ゴムプロフィール30は、エラストマーまたはゴム製品32、熱活性化接着剤成分34、および感圧接着剤層36を含む。熱活性化接着剤成分34は、ゴム製品32に向かい合う熱活性化接着材料表面に、下塗層40を有する熱活性化接着材料38を含む。剥離性ライナー42が使用されて、感圧接着剤層36の未接着表面を使用前に保護する。
【0063】
感圧接着剤層が下塗層にラミネートされる前に、1または2枚の剥離性ライナー42のある感圧接着剤層36が供給されてロール形態で使用されても良い。
【0064】
第1の実施態様では感圧接着剤層は裏なしであり、すなわち好ましくはトランスファーフィルムとして下塗層にラミネートされる、キャリアまたは裏材料なしの接着剤フィルムである。裏なしの接着剤フィルムは、それぞれ感圧接着剤または感圧接着剤フォームの単層を含んでも良く、あるいは例えば二層配列感圧接着剤フォーム/感圧接着剤、または三層配列感圧接着剤/感圧接着剤フォーム/感圧接着剤などの多層構造体を含んでも良い。単層または多層構造体の双方は、それぞれ感圧接着剤層または裏なし感圧接着剤フィルムと称される。感圧接着剤層の二層または多層構造体は、それぞれ下塗層および外側接着剤層が付着される表面に関して、2つの接着剤層の接着特性が最適化できることで有利である。ここで感圧接着剤フォームと言う用語は、連続気泡または独立気泡を有する接着材料を意味する。フォーム接着材料中、感圧接着材料容積の65%までは、泡立て(気体との混合)または中空微小球(例えばポリマーまたはガラスマイクロバブル)の組み込みによって作り出される空隙から成る。感圧接着剤フォームについては、例えば米国特許番号第4,223,067号および第4,415,615号、およびEP 0 257 984で述べられている。感圧接着剤と言う用語は、フォーム構造を示さない材料に対して使用される。感圧接着剤フォーム層は、典型的に比較的厚く(典型的に少なくとも500μm)、一方非フォーム感圧接着剤層は、典型的に厚さ500μm未満、そして好ましくは250μm未満である。感圧接着剤フォーム層を含む裏なし感圧接着剤フィルムが、特に好ましい。
【0065】
別の実施態様では、感圧接着剤層またはフィルムはそれぞれ、その2つの向かい合う表面に2つの露出感圧接着剤層を含む、キャリア層または裏材料を有する両面接着テープの一部を形成する。
【0066】
本発明に従った基材、および各例とも好ましくは基材の下塗層に結合される感圧接着剤フォーム層を有する裏なし感圧接着剤フィルムまたは両面接着テープを含む複合材ゴムプロフィールは、例えば車体などの適用された成形面または曲面によりよく順応し、表面と複合材ゴムプロフィール外側(露出)接着剤層との間の結合線におけるストレスが低下することが多い。
【0067】
裏なし接着剤フィルムおよび両面感圧接着テープの外側接着剤層は好ましくは、例えば米国特許番号第Re 24,406号、第4,181,752号、第4,303,485号、第4,329,384号、および第4,330,590号またはHandbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology、D.Satas編、New York、1989、396〜456ページで述べられた1つ以上のアクリレートベースの感圧接着材料、あるいは例えばゴム樹脂接着剤またはブロックコポリマー接着剤のようなその他の感圧接着材料を含む。アクリレートをベースとする感圧接着材料の使用が好ましい。多層構造を示す感圧接着剤層は、例えば単層のラミネートによって得られる。当業者は、文献で述べられた感圧接着材料の組合わせから感圧接着材料を容易に選択できる。本発明に従った基材の下塗層に好ましくは付着する感圧接着材料については、例えばEP 0 384 598、4ページ27行〜5ページ47行で述べられている。両面感圧接着テープのもう一つの接着剤層は、外側接着剤層と同一のあるいは別の組成物を有することができる。
【0068】
裏なし接着剤フィルムは好ましくは50〜2,000μm、そして好ましくは400〜1,100μmの厚さを有する。両面接着テープの外側層は、好ましくは50〜500μmの厚さを有する。それぞれの用途次第でキャリア層または裏材料は、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネートまたはポリ(メタ)アクリレートなどの様々な剛性のポリマーフィルム、ポリ(メタ)アクリレートベースのポリマーフォームなどの様々なポリマー非感圧接着剤フォーム、紙、不織布、ラミネートまたは金属を含む一群の材料から選択されも良い。キャリア層の厚さは、典型的に25〜3,000μm、好ましくは25〜2,000μmの間で異なる。
【0069】
感圧接着剤層、すなわち裏なし接着剤フィルムまたは裏付両面テープは、結合をもたらすためにロールを通過させることができる。結合は通常、典型的に5〜80N/cm2の結合圧力で室温において実施される。好ましい手法ではないが、場合によっては指先による圧力で接着剤層を適用するだけで十分なこともある。
【0070】
感圧接着剤層の外側表面は、感圧接着剤層を通じて発明の複合材ゴムプロフィールを別の表面に付着する前に除去されるライナーによって、典型的に保護される。
【0071】
複合材ゴムプロフィールは種々の表面に適用でき、裏付両面フィルムの外側接着剤層の接着特性は、上述のように特定の表面に関して特異的に適応および最適化できる。
【0072】
本発明は、自動車、冷蔵庫、またはドアフレームへのガスケットおよびウェザーストリップシールの適用において特に有用なことが分かった。
【0073】
以下の実施例は本発明の実証を意図し、その範囲を制限するものではない。あらかじめ実施例で用いたいくつかの試験方法について述べる。
【0074】
T形引き剥がし粘着力
成形ゴム製品、熱活性化接着剤層、および下塗層を含む本発明の基材を12cmの切片に切断した。
【0075】
次にMinnesota Mining and Manufacturing Companyから5367 Acrylic Foam Tapeとして入手できる裏なしテープ層を含む感圧接着テープを、300mm/分で移動する6.8kgのローラーを2回通過させて、室温圧力ラミネートにより基材の下塗層に適用した。
【0076】
次にまずライナーを除去して、次に露出接着剤表面にアルミ箔の127μmの層を接着して感圧接着剤層の外側を強化した。
【0077】
このようにして形成された製品をそれぞれ室温で24時間、室温で1週間、または70℃で1週間老化させ、続いてT形剥離試験測定前に1時間室温でコンディショニングした。
【0078】
試験法DIN 51221で述べられたように引張試験機を使用して、T形引き剥がし粘着力を100mm/分の剥離速度で測定した。各サンプルについて測定を3回実施して結果を平均した。結果はN/cmで記録した。2種類の明白な破損方式が注目された。
FP:アクリレートベースの感圧接着剤層および下塗層間の結合の接着剤破損。
FS:感圧接着剤層および下塗層間の結合が、感圧接着剤層の強度よりも大きいことを示唆する感圧接着剤層の凝集破壊。
【0079】
実施例
実施例1
トルエンおよびイソプロパノールの30/70重量部混合物中に、20重量%の濃度に溶解した市販のポリアミド(Henkel KGaAからのMacromeltTM6240)溶液でコーティングすることで、厚さ65μmのエチレンアクリル酸(EAA)コポリマーシート(The Dow Chemical CompanyからPrimacorTM3330 Dowとして入手できる)を含む熱活性化接着剤層に下塗層を適用した。溶剤は蒸発し、厚さおよそ5μmの薄いコーティングが残された。
【0080】
ここでゴムAとして表され、以下の組成、
成分 重量部
EPDM Vistalon 7000 100
カーボンブラックFEF N550 115
CaCO3 30
ナフテン系油(Flexon 876) 25
ZnO 10
ステアリン酸 2
イオウ 4
N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルホンアミ2.2

テトラメチルチウラムジスルフィド 0.75
ジペンタメチルチウラムテトラスルフィド 0.75
4,4'−ジチオモルホリン、Sulfasan R 0.75
を有するエチレン−プロピレン−ジエン(EDPM)ゴム組成物(フランスのVitry sur Seine CedexのLaboratoire de Recherches et de Controle du Caoutchouc et des plasticesから90ショアA硬さゴムとして入手される)を、自動車産業においてドアおよびフレームガスケットとして使用される成形ゴム製品を押し出すように設計された、二軸スクリュー押出機に供給した。
【0081】
本発明に従った基材の調製のために使用される設備の略図を図1に示すが、これは二軸スクリュー押出機12、マイクロ波硬化ステーション14(出力2kW)、オーブン硬化ステーション15(3つのセクションを含む乾熱オーブン)および冷却ステーション16(水冷)を含む。
【0082】
押出条件は以下のように選択された。
押出機12の温度
入口 60℃
第1のスクリュー 70℃
第2のスクリュー 75℃
ダイ(3)温度 80℃
スクリュー速度 40分-1
押出速度 7m/分
【0083】
マイクロ波硬化ステーション14(オーブン温度200℃)およびオーブン硬化ステーション15(オーブン温度200℃〜240℃)の間のポジション22(図1)で、下塗りした熱活性化接着剤を温かい成形ゴム製品に、結合をもたらすのに十分な圧力でラミネートした。ポジション22(図1)における成形ゴム製品の温度は137℃だった。下塗りした熱活性化接着剤層を下塗層が露出したまま、すなわち成形ゴム製品から背くように成形ゴム製品にラミネートすることで、引き続く感圧接着剤層の結合に適した表面を提供した。
【0084】
実施例2
各押出機温度を約20℃低く選択し、すなわち
押出機12の温度が、
入口 40℃
第1のスクリュー 50℃
第2のスクリュー 55℃
であって、ポジション22(図1)における成形ゴム製品温度が154℃であり、ここでゴムBとして表される以下のエチレン−プロピレン−ジエン(EPDM)ゴム組成物(フランスのVitry sur Seine CedexのLaboratoire de Recherches et de Controle du Caoutchouc et des plasticesから60ショアA硬さゴムとして入手される)を使用したこと以外は、実施例1を繰り返した。
【0085】
成分 重量部
EPDM Vistalon 7000 100
カーボンブラックFEF N550 100
CaCO3 30
ナフテン油(Flexon 876) 90
ZnO 4
ステアリン酸 1
イオウ 2
2−メルカプトベンゾチアゾール 1.5
テトラメチルチウラムジスルフィド 0.8
テルルまたは亜鉛ジエチルジチオカルバメー 0.8

【0086】
実施例3
ラミネートをポジション20(図1)において128℃の成形ゴム製品温度で実施し、下塗りした熱活性化接着剤層を次のように調製したこと以外は、実施例1を繰り返した。
【0087】
熱活性化された接着剤は、M−906の商品名でScholler Technical Papersから得られる0.064mm厚さのエチレン−プロピレンポリアロマーであった。ポリアロマーは紙製剥離ライナー上に供給され、コロナ処理された。
【0088】
2部のN,N−ジメチルアクリルアミドを0.01部の界面活性剤(Minnesota Mining and Manufacturing Companyから入手できるFC−430)、および0.01部の黄色蛍光染料(Keystone Yellow FPGN)と共にジャー内で混合し、振盪して分散しプレミックス組成物を調製した。次に6.65部のN,N−ジメチルアクリルアミドおよび1.33部のトリメチロールプロパントリアクリレートをプレミックスに添加して混合し、下塗り剤組成物を形成した。
【0089】
下塗り剤を熱活性化された接着剤のコロナ処理表面に、約15μmの厚さに塗布した。次に被覆された表面を窒素ガス中で電圧約175Kv、線量約5Mradの電子ビーム放射線に曝して、熱活性化した接着剤フィルムを製造した。
【0090】
得られた基材は、硬化過程完結後、すなわち冷却ステーション16(図1)を離れた後に、熱活性化接着剤層にいくらかの泡立ちを示した。
【0091】
T形剥離試験の結果を表1に要約する。
【0092】
実施例4
下塗層を有する熱活性化接着剤層を温度137℃で、ポジション22(図1)において成形ゴム製品にラミネートしたこと以外は、実施例3を繰り返した。T形剥離試験の結果を表1に要約する。
【0093】
実施例5
下塗層を有する熱活性化接着剤層を温度144℃で、ポジション24(図1)において成形ゴム製品にラミネートしたこと以外は、実施例3を反復した。T形剥離試験の結果を表1に要約する。
【0094】
実施例6
感圧接着剤層の適用前に、下塗層表面をエタノールでクリーニングしたこと以外は、実施例4を反復した。T形剥離試験の結果を表1に要約する。
【0095】
実施例7
押出機12(図1)内に供給したゴムが、実施例2で述べたようにゴムBを含むこと以外は、実施例3を反復した。実施例3とは異なって、ポジション20(図1)における成形ゴム製品の温度は106℃であった。
【0096】
得られた基材は、硬化過程完結後、すなわち冷却ステーション16(図1)通過後に、熱活性化接着剤層にいくらかの泡立ちを示した。
【0097】
T形剥離試験の結果を表1に要約する。
【0098】
実施例8
押出機12(図1)内に供給したゴムがゴムBを含むこと以外は、実施例4を繰り返した。ポジション22(図1)における成形ゴム製品の温度は、154℃であった。T形剥離試験の結果を表1に要約する。
【0099】
実施例9
押出機12内に供給したゴムがゴムBを含むこと以外は、実施例5を繰り返した。ポジション24(図1)における成形ゴム製品の温度は、168℃であった。T形剥離試験の結果を表1に要約する。
【0100】
実施例10
感圧接着テープの適用前に下塗層表面をエタノールでクリーニングしたこと以外は、実施例8を反復した。T形剥離試験の結果を表1に要約する。
【0101】
比較実施例1
実施例3と同様に熱活性化接着剤層を調製して下塗りし、次にポリエチレン剥離ライナーの付いたアクリルフォームテープを熱活性化接着剤層にラミネートした。次に実施例1に述べた手順に従って、温度137℃でポジション22(図1)において、ゴムAを含む成形ゴムプロフィールに多層テープをラミネートした。剥離ライナー成分は、オーブン硬化ステーション15内の200℃〜240℃の温度に耐えることができず、使用不能な最終製品が得られた。
【0102】
比較実施例2
温度144℃でポジション24(図1)において成形ゴム基材にラミネートした多層テープがゴムAを含むこと以外は、比較実施例1を繰り返した。得られる構造物は、成形ゴム製品および熱活性化した接着剤層の間に、低く許容できないT形引き剥がし粘着力を示した。熱活性化した接着剤−フォームテープラミネートは手で容易に除去でき、推定T形引き剥がし粘着力値は1N/cm未満であった。
【0103】
【表1】
Figure 0004545926

【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明に従った基材を調製する装置および方法を概略的に示す。
【図2】 図2は、本発明の基材の一実施態様の分解組立図を示す。

Claims (1)

  1. (a)成形ゴム製品を提供するステップと、
    (b)下塗層を有する熱活性化接着剤層を提供するステップと、
    (c)感圧接着剤層を提供するステップと、
    (d)熱活性化接着剤を少なくとも100℃の温度、および熱活性化接着剤とゴム製品との間に結合もたらすのに十分な圧力で、ゴム製品に熱ラミネートするステップと、
    (e)感圧接着剤層を下塗層にラミネートするステップと、
    を含む感圧接着剤を成形ゴム製品に結合する方法。
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