JP5889406B2 - 接着剤組成物、接着テープ、及び接着構造 - Google Patents

接着剤組成物、接着テープ、及び接着構造 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
[0001][技術分野]
[0002] 本発明は、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物及びハロゲンフリー感圧接着テープに関する。より詳細には、本発明は、従来の機械的ボルトの助けを借りることなく電気又は電子製品を接着するために容易に使用することが可能であり、ノンハロゲン難燃性、良好な接着強度、高い熱伝導率及び良好な誘電特性を含む、異なる特性の優れたバランスを与えることが可能なハロゲンフリー感圧接着テープに関し、更に、上記のハロゲンフリー感圧接着テープにおいて適当に使用されるハロゲンフリー感圧接着剤組成物に関する。更に本発明は、本発明のハロゲンフリー感圧接着テープを備えた接着構造に関する。
[0003][背景]
[0004] 従来より、ハロゲンフリー感圧接着フィルム及びハロゲンフリー感圧接着タブなどの異なる種類のいわゆるハロゲンフリー感圧接着テープが提案され、多様な目的に応じて実際に使用されている。
[0005] 韓国特許第100774441(B1)号「導電性接着テープ(CONDUCTIVE ADHESIVE TAPE)」は、熱伝導性を有するアクリル系ポリマー感圧接着テープを開示しているが、この接着剤は難燃性をまったく有していない。特開2000281997(A)号「熱伝導性、難燃性感圧接着剤及びハロゲンフリー感圧接着テープ(THERMALLY CONDUCTIVE, FLAME-RETARDANT PRESSURE- SENSITIVE ADHESIVEAND HALOGEN-FREE PRESSURE-SENSITIVE ADHESIVE TAPE)」は、難燃性アクリル系組成物を開示している。しかしながら、この組成物は熱伝導率が低いことが開示されている。近年、電気及び電子製品並びに日用品産業は、急速な発展を遂げており、様々な機能的要求を満たすために益々多くの接着材料が必要とされている。しかしながら、こうした産業では、熱伝導材料を電気及び電子製品と接着するために依然として従来の機械的方法を使用している。具体的には、こうした製品では、チップに穴を穿孔し、ラジエーターに穴を穿孔し、ネジ、ガスケット、ネジ蓋及び熱グリースを購入する必要があり、最終的には極めて複雑で、高コストかつ時間のかかる方法を行う必要がある。
[0006] したがって、電気及び電子製品、特に小型化された電気及び電子製品の2個の部品を、その多機能特性により、簡単、効果的かつ低コストな方法で接着するためにハロゲンフリー感圧接着テープを新たに発明し、使用したものである。
[0007][概要]
[0008] 本発明は、先行技術における上記に述べた課題を解決するものである。
[0009] 本発明の少なくとも1つの実施形態の目的は、簡単、効果的かつ低コストな方法で電気及び電子製品を接着するために容易に使用することが可能であり、機械的結合手段を必要としないハロゲンフリー感圧接着テープ、並びにこうしたハロゲンフリー感圧接着テープの調製に有用なハロゲンフリー感圧接着剤組成物を提供することにある。本発明の少なくとも1つの実施形態は、接着強度及びノンハロゲン難燃性、熱伝導率及び誘電特性の優れたバランスを有するハロゲンフリー感圧接着テープ、並びにこうしたハロゲンフリー感圧接着テープの調製に有用なハロゲンフリー感圧接着剤組成物を提供することも目的とする。
[0010] 更に本発明の少なくとも1つの実施形態は、上記のハロゲンフリー感圧接着テープを備えた接着構造を提供することも目的とする。
[0011] 本発明の少なくとも1つの態様は、組成物の全重量に基づいて、(A)15〜60重量%のアクリル系ポリマーと、(B)10〜50重量%の熱伝導性充填剤と、(C)組成物の全重量に基づいて、20〜50重量%のハロゲンフリー難燃剤と、を含む、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物であって、成分(C)が、少なくとも1種類の有機リン系難燃剤を含む副成分(C1)と、含水金属化合物系難燃剤、窒素含有化合物系難燃剤、グラファイト材料系難燃剤、シアヌル酸メラミン系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属リン酸塩系難燃剤、及び金属ホウ酸塩系難燃剤、並びに(C1)の有機リン系難燃剤以外の有機リン酸塩系難燃剤からなる群から選択される少なくとも1種類の難燃剤を含む副成分(C2)とを含み、その組成物が、組成物の全重量に基づいて4.0重量%以上のP含有率を有する、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物を提供する。
[0012] 本発明の少なくとも1つの他の態様は、上記の組成物で形成されたハロゲンフリー感圧接着テープを提供する。本発明の少なくとも1つの実施形態によれば、ハロゲンフリー感圧接着テープは、担体と、その担体の少なくとも一方の表面上に設けられたハロゲンフリー感圧接着剤層とを有し、そのハロゲンフリー感圧接着剤層が、上記に述べた本発明の少なくとも1つの実施形態のハロゲンフリー感圧接着剤組成物を含む。ハロゲンフリー感圧接着テープは、接着強度、ノンハロゲン難燃性、熱伝導率、及び誘電強度の本発明の優れた特性バランスのため、簡単、効果的かつ低コストな方法で電気及び電子製品を接着するために容易に使用することが可能であり、機械的結合手段を必要としない。
[0013] 本発明の少なくとも1つの更なる他の態様は、上記のハロゲンフリー感圧接着テープを備えた接着構造を提供する。本発明の少なくとも1つの実施形態の接着構造は、本発明の少なくとも1つの実施形態のハロゲンフリー感圧接着テープを被着体と組み合わせて含み、そのためこの接着構造は、ハロゲンフリー感圧接着テープの使用に起因する上記に述べた著明な効果を発現しうるものであり、様々な分野において有利に使用することができる。
[0014] 本発明のこれら及び他の態様は、以下の詳細な説明から容易に理解されるであろう。
[0015] 本発明の少なくとも1つの実施形態のハロゲンフリー感圧接着剤組成物、ハロゲンフリー感圧接着テープ、及び接着構造のそれぞれについて、下記に詳細に述べる。
[0016][詳細な説明]
[0017] 本発明は、以下の態様を含む。
1.本発明の少なくとも1つの実施形態は、組成物の全重量に基づいて、(A)15〜60重量%のアクリル系ポリマーと、(B)10〜50重量%の熱伝導性充填剤と、(C)組成物の全重量(100重量%)に基づいて、20〜50重量%のハロゲンフリー難燃剤と、を含む、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物であって、成分(C)が、少なくとも1種類の有機リン系難燃剤を含む副成分(C1)と、窒素含有化合物系難燃剤、グラファイト材料系難燃剤、シアヌル酸メラミン系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属リン酸塩系難燃剤、及び金属ホウ酸塩系難燃剤、並びに(C1)の有機リン系難燃剤以外の有機リン酸塩系難燃剤からなる群から選択される少なくとも1種類の難燃剤を含む副成分(C2)とを含み、その組成物が、組成物の全重量(100重量%)に基づいて4.0重量%以上のP含有率を有する、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物に関する。一部の好ましい実施形態によれば、前記副成分(C2)は、金属水酸化物系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属リン酸塩系難燃剤、金属ホウ酸塩系難燃剤、及び(C1)の有機リン系難燃剤以外の有機リン酸塩系難燃剤からなる群から選択される少なくとも1種類の難燃剤を含む。
2.態様1の本発明の一部の実施形態によれば、前記成分(C)は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて4.5重量%以上の全リン(P)含有率を有する。
3.態様1の本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C1)は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて5.0重量%以上のP含有率を有する。
4.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C1)の量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて10〜35重量%である。
5.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C2)の量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて5%〜40%である。
6.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C2)は、(C1)の有機リン系難燃剤以外の少なくとも1種類のリン酸塩系難燃剤を含む。これらのうち、前記副成分(C1)の量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて12〜35重量%、好ましくは18〜35重量%であり、前記副成分(C2)の量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて5〜19重量%である。
7.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C2)は、少なくとも1種類の金属水酸化物系難燃剤を含む。
8.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C2)は、少なくとも1種類の金属ホウ酸塩系難燃剤及び/又は少なくとも1種類の金属リン酸塩系難燃剤を含む。
9.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記金属ホウ酸塩は、ホウ酸亜鉛である。
10.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記金属リン酸塩は、リン酸亜鉛である。
11.態様7〜10のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C1)の量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて10〜26重量%であり、前記(C1)は、少なくとも1種類の金属水酸化物系難燃剤を組成物の全重量(100重量%)に基づいて8〜24重量%の量で、少なくとも1種類の金属ホウ酸塩系難燃剤又は金属リン酸塩系難燃剤を前記少なくとも1種類の金属水酸化物系難燃剤(100重量%)に基づいて1〜10重量%の量で含む。
12.態様7〜10のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C1)の量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて10〜24重量%であり、前記(C1)は、少なくとも1種類の金属水酸化物系難燃剤を組成物の全重量(100重量%)に基づいて10〜21重量%の量で含み、少なくとも1種類の金属ホウ酸塩系難燃剤又は金属リン酸塩系難燃剤を前記少なくとも1種類の金属水酸化物系難燃剤(100重量%)に基づいて1〜10重量%の量で含む。
13.態様7〜10のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記成分(B)及び副成分(C2)の合計量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて30重量%以上である。
14.態様7〜13のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C2)は、(C1)の有機リン系難燃剤以外の少なくとも1種類のリン酸塩系難燃剤を更に含む。
15.態様12の本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C1)の量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて12〜26重量%であり、前記(C1)は、少なくとも1種類の金属水酸化物系難燃剤を組成物の全重量(100重量%)に基づいて8〜24重量%の量で、少なくとも1種類の金属ホウ酸塩系難燃剤又は金属リン酸塩系難燃剤を前記少なくとも1種類の金属水酸化物系難燃剤(100重量%)に基づいて1〜10重量%の量で、更に、少なくとも1種類のリン酸塩系難燃剤を組成物の全重量(100重量%)に基づいて0.001〜19重量%の量で含む。
16.態様12の本発明の一部の実施形態によれば、前記副成分(C1)の量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて15〜31重量%であり、前記(C1)は、少なくとも1種類の金属水酸化物系難燃剤を組成物の全重量(100重量%)に基づいて5〜31重量%の量で、少なくとも1種類の金属ホウ酸塩系難燃剤又は金属リン酸塩系難燃剤を前記少なくとも1種類の金属水酸化物系難燃剤(100重量%)に基づいて1〜10重量%の量で、更に、少なくとも1種類のリン酸塩系難燃剤を組成物の全重量(100重量%)に基づいて0.001〜14重量%の量で含む。
17.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記有機リン系難燃剤は、有機リン塩である。
18.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記有機リン系難燃剤は、リン酸トリフェニルである。
19.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記金属水酸化物系難燃剤は、水酸化アルミニウムである。
20.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記アクリル系ポリマーは、アクリル酸、アクリル酸メチル、及びアクリレートモノマーからなる群から選択される1以上のモノマーの少なくとも1種類のポリマーである。
21.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記アクリル系ポリマーは、少なくとも0.8、好ましくは1.0の固有粘度(IV)、及び少なくとも30重量%の固形分含有率を有する。
21.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記アクリル系ポリマーは、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、及び(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシルからなる群から選択される1以上のモノマーの少なくとも1種類のポリマーである。
22.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記熱伝導性充填剤は、セラミック、金属酸化物、水和金属化合物、金属窒化物、及び含水金属化合物からなる群から選択される。
23.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記熱伝導性充填剤は、Al(OH)、BN、SiC、AlN、Al、及びSiからなる群から選択される。
24.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記組成物は粘着付与剤を更に含む。
25.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記組成物は、UL94のノンハロゲン難燃性評価がV1であり、開裂接着力で表した場合に0.28MPaよりも高い接着強度、0.60W/m.kよりも高い熱伝導率、及び0.30kv/ミル(11.81kV/mm)よりも高い誘電特性を有する。
26.上記の態様のいずれか1つの本発明の一部の実施形態によれば、前記組成物は、UL94のノンハロゲン難燃性評価がV0であり、開裂接着力で表した場合に0.40MPaよりも高い接着強度、0.65W/m.kよりも高い熱伝導率、及び0.40kv/ミル(15.75kV/mm)よりも高い誘電特性を有する。
27.本発明の少なくとも1つの実施形態は、担体と、前記担体の少なくとも一方の表面上に設けられたハロゲンフリー感圧接着剤層とを有し、前記ハロゲンフリー感圧接着剤層が、上記の態様1〜26のいずれか1つに述べられるハロゲンフリー感圧接着剤組成物を含む、ハロゲンフリー感圧接着テープにも関する。
28.態様27の本発明の一部の実施形態によれば、前記担体は、プラスチックフィルム又は絶縁性織布、不織布材料である。
29.態様27又は28の本発明の一部の実施形態によれば、前記ハロゲンフリー感圧接着剤層は10〜10000μmの厚さを有する。
30.本発明の少なくとも1つの実施形態は更に、上記の態様27〜29のいずれか1つに述べられるハロゲンフリー感圧接着テープと、前記ハロゲンフリー感圧接着テープに前記ハロゲンフリー感圧接着剤層を介して接着された被着体とを有する接着構造に関する。
31.態様30の本発明の一部の実施形態によれば、前記被着体は電気又は電子製品である。
32.態様30又は31の本発明の一部の実施形態によれば、前記被着体は小型化された電気又は電子部品である。
[0018] 本発明の少なくとも一部の実施形態に基づくハロゲンフリー感圧接着テープは、接着強度、ノンハロゲン難燃性、熱伝導率及び誘電特性の優れたバランスを有するため、例えば電気及び電子製品などの様々な被着体に有利に貼着することができる。その一態様において、本発明のハロゲンフリー感圧接着テープは、電気及び電子製品に貼着される場合、機械的結合手段の助けを借りることなく充分に接着することができる。更に、その別の態様において、本発明の少なくとも一部の実施形態のハロゲンフリー感圧接着テープは、小型化された電子製品に貼着される場合、こうした被着体に強く接着されうるとともに、ノンハロゲン難燃性(UL94−V0の評価)、高い熱伝導率(0.65W/m.k以上)、良好な誘電特性(0.40kv/ミル(15.75kV/mm)よりも高い)、及び開裂接着力で表した場合に良好な接着強度(0.40MPa以上)を同時に与えることができる。
[0019] 本発明の一部の実施形態によれば、上記の各態様は、組成物の全重量に基づいて、(A)15〜60重量%のアクリル系ポリマーと、(B)10〜50重量%の熱伝導性充填剤と、(C)組成物の全重量(100重量%)に基づいて、20〜50重量%のハロゲンフリー難燃剤と、を含む、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物であって、成分(C)が、少なくとも1種類の有機リン系難燃剤を含む副成分(C1)と、窒素含有化合物系難燃剤、グラファイト材料系難燃剤、シアヌル酸メラミン系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属リン酸塩系難燃剤、及び金属ホウ酸塩系難燃剤、並びに(C1)の有機リン系難燃剤以外の有機リン酸塩系難燃剤からなる群から選択される少なくとも1種類の難燃剤を含む副成分(C2)とを含み、その組成物が、組成物の全重量(100重量%)に基づいて4.0重量%以上のP含有率を有する、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物によって実現することが可能である。更に、本発明の少なくとも一部の実施形態によれば、担体と、その担体の少なくとも一方の表面上に設けられたハロゲンフリー感圧接着剤層とを有し、そのハロゲンフリー感圧接着剤層が、上記に述べたハロゲンフリー感圧接着剤組成物を含むハロゲンフリー感圧接着テープが提供される。
[0020] 更に、本発明の少なくとも一部の実施形態によれば、本発明の一実施形態のハロゲンフリー感圧接着テープと、そのハロゲンフリー感圧接着テープにハロゲンフリー感圧接着剤層により接着された被着体とを有する接着構造であって、ハロゲンフリー感圧接着テープが電気及び電子製品に容易かつ充分に接着されうる、接着構造が提供される。
[0021] 以下の詳細な説明からよく理解されるように、本発明の実施形態の感圧接着剤組成物が使用される場合、充分な接着強度かつバランスのとれた多機能特性を有するように被着体と容易に接着することが可能な、いわゆる「ワンストップでかつ容易な解決策」となりうる感圧接着テープが提供されうる。本発明の各実施形態のハロゲンフリー感圧接着テープは、例えばネジ又はボルトといった機械的結合手段をいっさい必要としないばかりでなく、例えば、電力供給装置、発光ダイオード(LED)、自動車、電子機器、モーター、電気通信機器、半導体、可搬式機械(HHM)製品などの広範な用途における多くの要求条件を満たすものである。
[0022] 本発明の各実施形態の接着構造は、本発明の各実施形態のハロゲンフリー感圧接着テープを被着体と組み合わせて有するものであり、したがってこの接着構造は、ハロゲンフリー感圧接着テープの使用に起因する上記の著明な効果を発現しうるものであり、異なる分野において有利に使用することが可能である。
[0023] アクリル系ポリマー
[0024] 本発明における使用に適したアクリルポリマーは特に限定されるものではなく、従来技術において接着剤として使用されるあらゆるアクリルポリマー樹脂を特に制限なく使用することができる。接着剤組成物中に使用されるベースポリマーは、本発明における使用に先立って予め重合させるか、又は他の材料と混合する過程において紫外線重合反応を行うことによって得ることができる。
[0025] アクリルポリマー樹脂の好ましい例としては、1〜12個の炭素原子を有するアルキル基を有する(メタ)アクリルエステルモノマーと、その(メタ)アクリルエステルモノマーとの共重合に適した極性モノマーとの共重合によって形成されるポリマーが挙げられる。
[0026] 1〜12個の炭素原子を有するアルキル基を有する(メタ)アクリルエステルモノマーの例としては、これらに限定されるものではないが、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、又は(メタ)アクリル酸イソノニルが挙げられる。
[0027] (メタ)アクリルエステルモノマーと共重合可能な極性モノマーの例としては、これらに限定されるものではないが、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、及びフマル酸などのカルボキシル基含有モノマー、又はN−ビニルピロリドン及びアクリルアミドなどの窒素含有モノマーが挙げられる。これらの極性モノマーは、接着剤に凝集性を与えて接着強度を高めるように機能しうる。
[0028] (メタ)アクリルエステルモノマーに対する極性モノマーの含有率は、特に限定されるものではなく、極性モノマーの量は、全モノマーの合計重量に基づいて好ましくは1〜20重量%である。
[0029] アクリルポリマーの分子量も特に限定されない。固有粘度(IV)が0.8よりも大きく、好ましくは1.0よりも大きく、ガラス転移温度が−30℃以下であるようなアクリルポリマーが本発明において好ましく使用される。
[0030] 本発明における使用に適したアクリルポリマーの具体的な例としては、スリー・エム・チャイナ社(3M China)よりCSA3060、CSA3075及びCSA3100の商品名で販売されるものがある。全組成物中のアクリルベースポリマーの含有率は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて15〜60重量%、より好ましくは20〜50重量%である。
[0031] 難燃剤
[0032] 有機リン系難燃剤が、成分(C)の副成分(C1)として使用される。有機リン系難燃剤の例としては、これらに限定されるものではないが、有機リン酸エステル及び有機リン酸塩が挙げられる。例えば、クラリアント・ケミカルズ社(Clariant Chemicals Company)より市販される、23〜24重量%の高リン含有率を有する固形充填剤型の有機リン酸塩であるOP935が、本発明の副成分(C1)として好ましく使用されている。
[0033] 副成分(C2)として使用されるノンハロゲン難燃剤は、窒素含有化合物系難燃剤、グラファイト材料系難燃剤、シアヌル酸メラミン系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属リン酸塩系難燃剤、及び金属ホウ酸塩系難燃剤、並びに(C1)の有機リン系難燃剤以外の有機リン酸塩系難燃剤からなる群から選択することができる。適当な例としては、これらに限定されるものではないが、MPP(ポリリン酸メラミン)、Mg(OH)2、Al(OH)3、ホウ酸亜鉛、APP(ポリリン酸アンモニウム)、DMMP(メチルホスホン酸ジメチル)、TPP(リン酸トリフェニル)、リン酸亜鉛、MCA(シアヌル酸メラミン)、MP(リン酸メラミン)、DOPO(9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン10−オキシド)などが挙げられる。
[0034] 充填剤型の難燃剤によって引き起こされうる接着剤の接着強度の低下を防止するため、本発明者らは、複数の異なる種類の難燃剤(FR)を同時に添加することが好ましいことを見出した。異なる種類の難燃剤の間の高い相乗効果が予期せずして得られ、これを充分に利用することで使用体積が減少し、高い接着強度が得られている。
[0035] 副成分(C2)としては、一部の実施形態において、金属水酸化物難燃性材料が、リン化合物と良好な相乗効果を与え、更に良好な熱伝導率を与えることから、(C1)のリン酸塩と使用されるように好ましく選択されている。Mg(OH)、Al(OH)を使用することが可能であるが、好ましくはAl(OH)であり、例えばジューセン社(Xusen Company)より市販されるATHがある。
[0036] 副成分(C2)としては更に、一部の実施形態において、ホウ酸亜鉛又はリン酸亜鉛などの金属ホウ酸塩及び/又は金属リン酸塩難燃性材料が、OP935及びATHと良好な相乗効果を与えることから添加されている。ホウ酸亜鉛が好ましく使用されている。ホウ酸亜鉛は、例えばジューセン社(Xusen Company)より販売されている。
[0037] 副成分(C2)としては更に、一部の実施形態において、チェンザイチェン社(Chengzaicheng company)より販売されるP30(液体難燃性ポリマー)などの有機リン酸塩難燃性材料が、難燃性を損ねることなく接着組成物の粘着特性を高めるために添加されている。
[0038] 全難燃剤は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて20〜50重量%の範囲の量で添加される。本発明の一部の実施形態によれば、前記成分(C)は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて4.0重量%以上、好ましくは4.5重量%、最も好ましくは5.0重量%の全リン(P)含有率を有する。本発明の一部の他の実施形態によれば、前記副成分(C1)は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて5.0重量%以上のリン(P)含有率を有する。本発明の一部の実施形態によれば、前記成分(C)は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて10重量%以下、好ましくは9重量%、より好ましくは8.5重量%の全リン(P)含有率を有する。
[0039] 熱伝導性充填剤
[0040] 本発明の組成物は、熱伝導性充填剤を含む。熱伝導性に加えて高い電気絶縁性を得るために、電気絶縁性かつ熱伝導性の充填剤が好ましく使用されている。適当な材料としては、これらに限定されるものではないが、セラミック、金属酸化物、金属窒化物、金属水酸化物化合物(例えばAl(OH))、BN、SiC、AlN、Al、Siなどが挙げられる。熱伝導性充填剤は、100W/m.k以上の熱伝導率を好ましくは有する。これらの充填剤は単独で使用するか、又はそれらの2種類以上を組み合わせて使用することができる。熱伝導性充填剤の量は、組成物の全重量(100重量%)に基づいて10〜50重量%の範囲である。充填剤の量が20重量%未満であると熱伝導率が低下しうるのに対し、50重量%を上回るとシートの凝集性が低下しうる。粒径の異なる充填剤を組み合わせて同時に使用することができる。好ましい平均粒径は、シートの厚さに応じて1〜50μmの範囲である。シートの凝集性を高めるためには、シラン、チタネートなどにより表面処理された充填剤を使用することができる。粒径の異なるBN充填剤が好ましくは使用される。適当な熱伝導性充填剤の例としては、これらに限定されるものではないが、モーメンティブ社(Momentive company)より市販されるPT120及びCF100が挙げられる。
[0041] 任意成分
[0042] 本発明の実施形態の組成物及びテープは、本発明の実施形態の難燃絶縁テープにその用途に応じた好ましい物理的特性を与えるために、粘着付与剤、酸化防止剤、架橋剤、増粘剤、難燃助剤、発泡防止剤、色素、界面活性剤、表面改質剤などの添加剤を更に含有することができる。
[0043] 高い接着強度を得るため、本発明の接着剤組成物の一部の実施形態では粘着付与樹脂が好ましく使用されている。好ましい粘着付与剤としては、テルペンフェノール樹脂、ロジンエステル樹脂などからなる群から選択される1以上の種類のものが挙げられる。好ましい粘着付与剤は異なる軟化点を有するものであり、これにより接着剤組成物に良好な粘着性及び接着性を付与することができる。適当な粘着付与剤の例としては、これらに限定されるものではないが、アリゾナ・ケミカル社(Arizona Chemical)、アリゾナ・ケミカル社(ArizonaChemical)、及びウー・ゾウ・サンシャイン社(Wu Zhou Sun Shine Company)よりそれぞれ販売されるTP2040、GAAT、GA90Aが挙げられる。
[0044] 担体
[0045] 本発明に適したテープ担体は特に限定されない。当該技術分野において使用される任意の従来の担体材料を本発明において使用することができる。例えば、担体として、ポリイミド(PI)フィルム及び熱伝導性ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどの極薄のプラスチックフィルム(例えば厚さ50μm未満、好ましくは30μm未満のフィルム)、又はガラス繊維クロスなどの絶縁性織布又は不織布材料を使用することができる。本発明の一部の実施形態で好ましいクロスの1つに、シャンハイ・ボッシュ・インダストリー社(Shanghai Boshe Industry Company)より市販されるようなガラスクロスがある。
[0046] 接着テープの製造プロセスは以下のように説明することができる。
[0047] 本発明の各実施形態のハロゲンフリー感圧接着テープは、感圧接着テープなどの製造に従来より使用されている任意の方法に従って製造することができる。例えば、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物を担体の一方の表面又は両方の表面に直接コーティングすることができる。また、ハロゲンフリー感圧接着剤層を独立した層として形成した後、このハロゲンフリー感圧接着剤層を担体上にラミネートしてもよい。コーティングを行うためには、溶媒ベースコーティング及び無溶媒コーティングなどの一般的に用いられている方法を使用することができる。ハロゲンフリー感圧接着剤層の担体に対する接着性を高めるため、コーティング又はラミネート工程に先立って、担体の表面にプライマー処理を行うことが好ましい。プライマー処理に代えるか又はこれに加えて、他の前処理を行ってもよい。このような前処理は、アクリル酸ヒドロキシエチル又はメタクリル酸ヒドロキシエチルなどの反応性化学接着プロモーター、又は低分子量の他の反応性化学種を使用するか又は使用することなく行うことができる。担体はポリマーフィルムで構成されているため、コロナ放電処理が一般的には好ましい。本発明の各実施形態のハロゲンフリー感圧接着テープは、上記に述べた異なる特性の優れたバランスを有するものと予想され、したがって、軟質〜硬質の物品を含む様々な被着体に有利に貼着することができる。更に、優れた特性を有する接着構造などを提供することができる。例えば、本発明の各実施形態のハロゲンフリー感圧接着テープは、多くの技術分野において有利に使用することができる。
[0048] 接着テープは、当該技術分野において使用される任意の方法によって得ることができる。例えば、接着テープは、溶媒ベースの混合及びコーティングプロセス、又は紫外線若しくは電子線重合プロセスなどの無溶媒配合及びコーティングプロセスによって得ることができる。
[0049] 溶媒ベースのプロセス
本発明の特定の一実施形態によれば、接着剤組成物で形成された接着テープは、以下のようにして調製される。すなわち、粘着付与樹脂TP2040及び熱伝導性充填剤BNを、酢酸エチルなどのアクリル接着剤系において一般的に用いられている溶媒に加えた。充填剤が均一に分散されるまで混合物を充分に撹拌した。得られたスラリーに、難燃剤をバッチで順次加えた後、充填剤が均一に分散されるまで再びしばらく撹拌した。このスラリーを、高速攪拌下でアクリルベースポリマーCSA3075にバッチで加えた。界面活性剤又はカップリング剤などの任意成分を充填剤とともに順次添加した。得られたスラリーに架橋剤を加え、大量の均質な接着剤混合物が得られるまでしばらく撹拌した。この混合物を減圧下で真空ポンプにより脱気した後、剥離ライナー上にコーティングして接着テープ製品を形成した。複数の接着層をコーティングすることができる。例えば、担体材料の層及び第2の接着剤層を上記のような接着テープ製品上に順次コーティングして、2層の接着剤層を有する接着テープを形成することができる。
[0050] 無溶媒法(例えば紫外線重合)によるプロセス
例えば、特定の一実施形態は以下のようなものでありうる。すなわち、すべてのアクリルモノマーを反応器中で加熱(70℃)により部分重合させることにより、粘度2500〜4500cpsのポリマーシロップを得た。熱伝導性充填剤、難燃性材料、添加剤、光開始剤及び架橋剤を含む他の部品材料を上記シロップに加えるか、又はすべてのモノマーと直接混合した後、充填剤が均一に分散されるまで充分に撹拌した。この混合物を減圧下で真空ポンプにより脱気した後、ポリエステル剥離フィルム上にコーティングした。別のポリエステルフィルムをコーティング層上に被覆した。その後、コーティング層に5〜10分間紫外線を照射することにより、熱伝導性難燃性接着テープを得た。
[0051] 本発明の理解を助けるために、以下に実施例及び比較例を示すが、これらは本発明の範囲を限定するものとして解釈するべきではない。特に断らないかぎり、すべての部及び百分率は重量基準である。以下の試験方法及び手順を、それに続く例示的実施例及び比較例の評価に用いた。
[0052] 比較例1〜5及び実施例1〜9の組成物は以下のプロセスに従って調製した。
[0053] (実施例1)
[0054] 最初に、粘着付与剤A(3.9phr)を250phrの酢酸エチルに溶解して粘着付与剤溶液とした。次に、熱伝導性充填剤A(40phr)を粘着付与剤溶液に攪拌下、小バッチで加えた。カップリング剤A171(1.0phr)を加え、混合物を約30分間撹拌した。次いで難燃性充填剤B(17.0phr)及びD(7.7phr)をバッチで加え、この前駆混合溶液が均質なスラリーとなるまで更に混合物を約30分間撹拌した。このスラリーを攪拌下でバッチによりアクリル系ポリマーB(39.1phr)に加えることにより、固形分約40%の接着剤混合物を形成した。次いで、架橋剤RD1054(1.5phr)を半混合接着剤に加え、ほぼ均質な接着剤混合物が得られるまで約30分間撹拌した。最終的な接着剤混合物は40%の固形分を有していた。次いで、混合された接着剤組成物を剥離ライナー上にコーティングした後、オーブンに通過させて乾燥し、ATT(接着剤転写テープ)製品を得た。上記の接着剤組成物をガラスクロスに二重にコーティングして、テープ製品を形成した。コーティングライン上に配設されたオーブンは、40℃、80℃、110℃、120℃にそれぞれ温度が設定された4つの加熱領域を有していた。厚さ70μmのATT試料を用いて熱伝導率について試験を行った。クロス担体を含むテープ試料を用いて、難燃性、誘電特性、及び開裂特性について試験を行った。
[0055] (実施例2〜9)
[0056] 実施例2〜9の組成物調製物及び試料調製物は、各成分及び比が実施例1におけるものと異なる点以外は実施例1と同様とした。すべての比及び組成物を表1(1)に示した。
[0057] 比較例1:
[0058] 最初に、粘着付与剤A(3.9phr)を250phrの酢酸エチルに溶解して粘着付与剤溶液とした。次に、熱伝導性充填剤B(38phr)を粘着付与剤溶液に攪拌下、小バッチで加えた。カップリング剤(A171、1.4phr)を加え、混合物を約30分間撹拌した。次いで難燃性充填剤B(29.0phr)をバッチで加えてから、この前駆混合溶液が均質なスラリーとなるまで混合物を更に30分間撹拌した。このスラリーを攪拌下でバッチによりアクリル系ポリマーB(29.1phr)に加えることにより、固形分約40%の接着剤混合物を形成した。次いで、架橋剤RD1054(1.5phr)を半混合接着剤に加え、ほぼ均質な接着剤混合物が得られるまで約30分間撹拌した。最終的な接着剤混合物は40%の固形分を有していた。次いで、混合された接着剤組成物を剥離ライナー上にコーティングした後、オーブンに通過させて乾燥し、ATT製品(接着剤転写テープ)を得た。上記の接着剤組成物をガラスクロスに二重にコーティングして、テープ製品を形成した。コーティングライン上に配設されたオーブンは、40℃、80℃、110℃、120℃にそれぞれ温度が設定された4つの加熱領域を有していた。厚さ70μmのATT試料を用いて熱伝導率について試験を行った。クロス担体を含むテープ試料を用いて、難燃性、誘電特性、及び開裂特性について試験を行った。
[0059] 比較例2〜5:
[0060] 比較例2〜5の組成物調製物及び試料調製物は、各成分及び比が比較例1におけるものと異なる点以外は比較例1と同様とした。すべての成分及び比を表1(2)に示した。
[0061] 実施例1〜9及び比較例1〜5の配合を、表1(1)及び1(2)にそれぞれまとめて示した。
Figure 0005889406
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表1(1)及び表1(2)では、結合剤成分はアクリルポリマー+粘着付与剤を意味する。
注:難燃剤Cの量が難燃剤Aの重量(100重量%)に対するものである以外は、各成分の量はすべて、接着剤組成物の重量(100重量%)に対するものである。
[0062] 表1(1)及び1(2)の各成分の略語
アクリルポリマーA:アクリルポリマーCSA3060、IV≧0.8、固形分40%、スリーエム・チャイナ社(3MChina)より入手可能。
アクリルポリマーB:アクリルポリマーCSA3075、IV≧1.0、固形分30%、スリーエム・チャイナ社(3MChina)より入手可能。
アクリルポリマーC:アクリルポリマーCSA3100、IV≧1.2、固形分30%、スリーエム・チャイナ社(3MChina)より入手可能。
粘着付与剤A:α−ピネンフェノール樹脂、TP2040、軟化点:115〜125℃、アリゾナ・ケミカル・プロダクト社(Arizona Chemical product)。
粘着付与剤B:液体型のロジンエステル、GAAT、軟化点<40℃、ウー・ゾウ・サンシャイン社(Wu Zhou Sun Shine Company)より入手可能。
粘着付与剤C:ロジンエステル、GA90A、軟化点:85〜95℃、ウー・ゾウ・サンシャイン社(Wu Zhou Sun Shine Company)より入手可能。
架橋剤:芳香族ビスアミド化合物スリーエム社(3M)製品、RD−1054を、5%キシレン溶液のタイプと使用した。
熱伝導性材料A:BN粉末=PT120、平均粒径12〜13μm;結晶サイズ>10μm;表面積=2m/g、タップ密度=0.55g/cc、D10/D90:5/25μm、モーメンティブ社(Momentive)製品。
熱伝導性材料B:BN粉末=CF200、平均粒径8〜15μm;表面積=3〜5m/g、タップ密度=0.35g/cc、<25% 4.45μm、<50% 7.3μm、<75% 10.5μm、<90% 13.4μm、インコウ・ペングダ・ケミカルマテリアル社(Yingkou Pengda chemical material company)。
難燃剤A:金属水和物、ATH、平均粒径5〜10μm;D10/D90:1/15μm、本発明における使用で好ましい材料は、スズホウ・ルイフェン・マテリアル社(Suzhou Ruifeng MaterialCompany)の製品であるアルミニウム水和物である。
難燃剤B:有機リン酸塩の粉末材料であるOP935、リン含有率=23〜24重量%、粒径=D95<10μm、リン含有率=23.3〜24重量%、密度=1.2g/cm3、分解温度>300℃、ペイ・ジン・トレーディング社(Pei Xing Trading Company)。
難燃剤C:ホウ酸亜鉛化合物ZB、平均粒径:1〜2μm、スズホウ・ルイフェン・マテリアル社(Suzhou Ruifeng Material Company)の製品。
難燃剤D:液体型難燃剤P30、リン酸トリフェニル(CAS:115−86−6)と芳香族リン酸エステルとの混合物、リン含有率=8〜9重量%、チェンザイチェン社(Chengzaicheng Company)。
カップリング剤:シランカップリング剤及び有機チタネートカップリング剤,本発明ではダウ・コーニング社(Dow Corning)製品であるA171を適用することができる。
[0063] 試験方法及びデータ
[0064] 難燃性試験:
[0065] UL−94(アメリカ保険業者安全試験所(U.S. Underwriters’ Laboratories Inc.)によって確立された規格)の垂直燃焼試験に従って、試料の下に10秒間、接炎してから離し、試料の燃焼が止まるまでに要した時間を測定した。試料の燃焼が止まった後、試料の下に再び更に10秒間接炎してから離し、試料の燃焼が止まるまでに要した時間を測定した。5つの試料のペアについて評価を行った(燃焼時間を合計10回測定した)。10個の燃焼時間のうちの最大の燃焼時間、10個の燃焼時間の合計、及び燃焼中に試料の落下があったか否かを評価した。難燃性の分類の評価を以下に示す。他の詳細はUL−94規格に従っている。
V−0:最大燃焼時間10秒以下、合計燃焼時間50秒以下、落下なし。
V−1:最大燃焼時間30秒以下、合計燃焼時間250秒以下、落下なし。
V−2:最大燃焼時間30秒以下、合計燃焼時間250秒以下、落下は許容される。
燃焼:上記の条件を満たさないもの。
[0066] 試料の作製:調製した配合接着剤のそれぞれをライナー上にコーティングして接着フィルムを形成した後、この接着フィルムをラミネートして、厚さ1.0mm、幅12.5mm、長さ127mmの試験試料を作製した。試験データを表2(1)及び2(2)に示した。
[0067] 熱伝導率:
調製した配合接着フィルムのそれぞれを直径30mmのウェーハに切断し、各試料の熱伝導率を、試験規格GB 5598−85に基づいて熱伝導率計DRL−II(ジアンタン・イキイビアオ社(Xiangtan Yiqiyibiao Company)中国)により測定した。試験データを表2(1)及び2(2)に示した。
[0068] 結合強度試験(開裂接着力試験):
[0069] この試験では、引張試験装置(インストロン5565)、アルミニウム試験ブロックホルダー、及び試験ジグ(アルミニウムブロックを引っ張って開裂するのに用いる器具)を使用した。アルミニウム試験ブロックを、1インチ×1インチ(25.4mm×25.4mm)の面積の試験表面を有するように特別に作製した。
[0070] 調製した接着剤組成物のそれぞれをライナー上にコーティングして厚さ0.15mmの接着フィルム/シートを形成してから、これを1インチ[25.4mm]×1インチ[25.4mm]の大きさに切断した。調製した接着フィルムの一方の面をアルミニウムホルダーの試験表面に接着してから、テープの他方の面のライナーを剥離し、これを別のアルミニウムブロックの試験表面にラミネートした。ホルダーをインストロンにより2000N±100Nの圧力でプレスし、プレス時間を20秒に維持した。各試料をその状態に室温で1時間置いた。各ブロックホルダーにジグを組み付け、ブロックの両端をクランプ締めし、インストロンにより2個のホルダーを50.8mm/分の速度で引っ張り/開裂させ、開裂プロセスの間の最大の力を記録した。試験データを表2(1)及び2(2)に示した。
[0071] 絶縁耐力:
[0072] ASTM 1000−D149規格に従って厚さ0.18mmの各配合接着フィルム試料に絶縁耐力試験を行った。試験データを表2(1)及び2(2)に示した。
Figure 0005889406
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[0073] 結果
[0074] 表2(1)及び表2(2)より理解されるように、本発明において製造される接着テープは、比較例1〜5のテープと比較して、ノンハロゲン難燃性(UL94−V1の評価)、良好な接着強度(>0.28MPa)、高い熱伝導率(>0.60W/m.k)、及び良好な誘電特性(>0.30kv/ミル(11.81kV/mm))の充分な性能の組み合わせを顧客に提供することが可能である。特に、実施例6〜9の組成物は、ノンハロゲン難燃性(UL94−V0の評価)、良好な接着強度(>0.40MPa)、高い熱伝導率(>0.65W/m.k)、及び良好な誘電特性(>0.40kv/mil(15.75kV/mm))の優れた性能の組み合わせを有している。
[0075] 上述の詳細な説明は、多くの具体的な細部を説明の目的で含むものであるが、当業者であれば、その細部に対する多くの変形、変更、置換、及び改変が特許請求される本発明の範囲に含まれることは認識されるであろう。したがって、「発明を実施するための形態」に述べられる本発明は、特許請求される発明をいっさい限定することなく記載されるものである。本発明の適当な範囲は、以下の「特許請求の範囲」及びその適当な法的均等物によって決定されるべきものである。

Claims (4)

  1. 組成物の全重量に基づいて、(A)15〜60重量%のアクリル系ポリマーと、(B)10〜50重量%の熱伝導性充填剤と、(C)組成物の全重量(100重量%)に基づいて、20〜50重量%のハロゲンフリー難燃剤と、を含む、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物であって、前記成分(C)が、少なくとも1種類の有機リン系難燃剤を含む副成分(C1)と、窒素含有化合物系難燃剤、グラファイト材料系難燃剤、シアヌル酸メラミン系難燃剤、金属水酸化物系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属リン酸塩系難燃剤、及び金属ホウ酸塩系難燃剤、並びに前記(C1)の有機リン系難燃剤以外の有機リン酸塩系難燃剤からなる群から選択される少なくとも1種類の難燃剤を含む副成分(C2)とを含み、前記組成物が、組成物の全重量(100重量%)に基づいて4.0重量%以上のP含有率を有し、
    前記熱伝導性充填剤が、セラミック、金属酸化物、金属窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される電気絶縁性の熱伝導性充填剤である、ハロゲンフリー感圧接着剤組成物。
  2. 前記副成分(C2)が、金属水酸化物系難燃剤、金属酸化物系難燃剤、金属リン酸塩系難燃剤、及び金属ホウ酸塩系難燃剤、前記(C1)の有機リン系難燃剤以外の有機リン酸塩系難燃剤からなる群から選択される少なくとも1種類の難燃剤である、請求項1に記載のハロゲンフリー感圧接着剤組成物。
  3. 前記副成分(C1)の量が、組成物の全重量(100重量%)に基づいて10〜35重量%である、請求項1に記載のハロゲンフリー感圧接着剤組成物。
  4. 担体と、前記担体の少なくとも一方の表面上に設けられたハロゲンフリー感圧接着剤層とを有し、前記ハロゲンフリー感圧接着剤層が、請求項1に記載のハロゲンフリー感圧接着剤組成物を含む、ハロゲンフリー感圧接着テープ。
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