JP6943601B2 - 熱接着テープおよび熱接着テープの製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献2では、ビニルベンジルエーテル化ノボラック樹脂、ノボラック型又はレゾール型フェノール樹脂、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物及びヘキサメチレンテトラミンからなる硬化性樹脂組成物が開示されている。
特許文献3では、部分エステル化エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、オクタノイルペルオキシド等の有機過酸化物、フェノール樹脂および有機ケイ素化合物を含む液晶表示セル用シール剤が開示されている。
しかしながら、接着層に酸が含まれていると、熱接着テープの保管時等の熱接着テープを加熱していないときであっても、酸により、フェノール樹脂と架橋剤との反応が徐々に促進され接着層の硬化が進行する場合がある。熱接着テープの加熱圧着前において接着層の硬化が既に進行している場合、被着体を熱接着テープに加熱圧着しても、被着体に対する熱接着テープの接着力が十分に得られないおそれがある。
本発明は、加熱されたときの接着層の硬化が促進され、保管時等の加熱されていないときに接着層が硬化しにくい基材レス熱接着テープ等を提供することを目的とする。
また熱接着テープは、2枚の剥離ライナーで熱接着テープを挟み、160℃、1.47×10 5 N/m 2 の圧力で20秒間押圧を行う加熱圧着により、2枚の剥離ライナーを熱接着テープで接合したものを準備し、剥離ライナーを剥がした熱接着テープをメチルエチルケトンに浸漬し、24時間撹拌させ、100meshのステンレスメッシュを用いて溶液を濾過した後の熱接着テープの不溶解分が残存しているメッシュの重量を基に算出された加熱圧着後の不溶解分は、11%以上46%以下であることが好ましい。
また熱接着テープは、加熱圧着せずに80℃の環境下で1週間保管されてから、剥離ライナーを剥がした熱接着テープをメチルエチルケトンに浸漬し、24時間撹拌させ、100meshのステンレスメッシュを用いて溶液を濾過した後の熱接着テープの不溶解分が残存しているメッシュの重量を基に算出された保管後の不溶解分は、9%以上37%以下であることが好ましい。
また、他の観点から捉えると、本発明の熱接着テープは、基材が設けられておらず、加熱圧着することで被着体を接合させる熱接着テープであって、アクリルニトリル−ブタジエンゴム、フェノール樹脂、分解することに起因して酸を発生させる過酸化物、およびフェノール樹脂架橋剤を含む接着層を備え、ロール状の原反の端部同士を接合する熱接着テープである。
またロール状の原反は、ガラスクロスを巻き取った原反であることが好ましい。
図1は、本実施の形態が適用される熱接着テープ1について示した断面図である。
図示する熱接着テープ1は、接着層3と、接着層3の一方の面側に設けられた剥離ライナー2とを備える。熱接着テープ1を被着体に貼り付けた後、剥離ライナー2を剥がし取ることが可能である。なお図示はしていないが、図1において、接着層3の剥離ライナー2とは逆の面側に別の剥離ライナー等を備えていてもよい。
剥離ライナー2は、熱接着テープ1を製造する際に使用され、接着層3にゴミ等が付着することを抑制することで、接着層3の接着性を維持することが求められる。剥離ライナーとして使用できるものは、特に制限されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂や、紙類などが挙げられる。また、剥離ライナーの表面には、接着層3の剥離性を高めるために、シリコーン系剥離処理剤、長鎖アルキル系剥離処理剤、フッ素系剥離処理剤などによる剥離処理を施してもよい。剥離ライナーの厚さは、特に限定されないが、10μm以上200μm以下のものを好適に使用することができる。
接着層3は、加熱することで硬化し、その際に加圧されることで熱接着テープ1と被着体との間で接着力を発揮させる機能層である。
本実施の形態の熱接着テープ1は、接着層3の厚さが、25μm以上200μm以下であることが好ましい。接着層3の厚さが25μm未満であると、剪断力に対する強度を保持しにくくなる。ここで、剪断力とは、熱接着テープの表面に沿う方向の力である。
また接着層3の厚さが200μmを超えると、熱接着テープ1を巻回させてロール状の製品にするときに過度にロールの径が大きくなったり、シワが入りやすくなる。また熱接着テープ1の製造工程において溶剤が残存しやすくなったり、接着層3表面に凹凸ができやすく外観が悪化しやすくなる。
分岐構造を有するアクリルニトリル−ブタジエンゴムは、接着層3に対し適度な柔軟性を付与すると同時に極めて高い凝集力を付与することができる。本実施の形態において使用される分岐構造を有するアクリルニトリル−ブタジエンゴムは、アクリルニトリル−ブタジエンゴムの中でも、重合温度が25℃〜50℃で製造されるホットラバーに分類されるもので、例えば、下記化1式で表される。
本実施の形態では、分岐構造を有するアクリルニトリル−ブタジエンゴムとして、例えば、重量平均分子量(Mw)が30万のものを使用することができる。
ここで、本実施の形態では、分解することに起因して酸を発生させる過酸化物を好適に使用することができる。すなわち、この過酸化物が接着層3に含まれていると、熱接着テープ1が加熱されたときに接着層3が硬化する速度が向上する。具体的には、本実施の形態の熱接着テープ1を加熱すると、上述したように、まず、過酸化物が熱分解し、発生した遊離ラジカルによりアクリルニトリル−ブタジエンゴムが架橋される。この際、遊離ラジカルはアクリルニトリル−ブタジエンゴムから引き抜いた水素と反応し、酸を生成する。次いで、この酸によりフェノール樹脂とフェノール樹脂架橋剤との反応が促進されフェノール樹脂の架橋が起こりフェノール樹脂の硬化が促進されることで、接着層3が硬化する速度が向上する。
ここで、半減期温度とは、1分間過酸化物を加熱したときに、過酸化物が分解することで過酸化物の濃度が加熱直前の濃度から半減する温度を意味する。
過酸化物の半減期温度が130℃よりも低い場合、過酸化物を加熱していないときであっても過酸化物が分解して酸が発生しやすくなる。この場合、熱接着テープ1の保管時等の熱接着テープ1を加熱していないときであっても、フェノール樹脂の硬化が進行しやすくなる。
過酸化物が0.5質量部未満であると、この過酸化物から発生する酸の量が少なく、熱接着テープ1を加熱したときのフェノール樹脂の硬化が促進されにくい。
また、過酸化物が5質量部を超えると、過酸化物を加熱していないときに過酸化物が徐々に分解することで発生する酸の量が多くなる。この場合、熱接着テープ1の保管時等の熱接着テープ1を加熱していないときであっても、フェノール樹脂の硬化が進行しやすくなる。
図2は、熱接着テープ1の製造方法について説明したフローチャートである。
まず、剥離ライナー2を準備する(ステップ101:剥離ライナー準備工程)。
さらに、この塗布膜を乾燥させることで、剥離ライナー2の上に接着層3が形成される(ステップ104)。このステップ103、ステップ104の工程は、剥離ライナー2に接着層用溶液を塗布し、接着層3を形成する接着層形成工程として捉えることができる。
以上詳述した形態によれば、基材が設けられていない基材レス熱接着テープ1を提供することができる。
その一方で、熱接着テープ1を加熱していないときには、過酸化物の分解が起こりにくく酸が発生しにくいため、接着層3の硬化が進行しにくい。そのため、熱接着テープ1を使用せずに保管している間、熱接着テープ1の接着力が失われにくい。
〔熱接着テープ1の作製〕
(実施例1)
本実施例では、剥離ライナー2として、厚さ120μmのものを用いた。そして剥離ライナー2の一方の面側に接着層3を以下のようにして形成した。
まず溶剤として酢酸エチルを用い、この溶剤に分岐構造を有するアクリルニトリル−ブタジエンゴム、フェノール樹脂、過酸化物、およびフェノール樹脂架橋剤を投入し撹拌することで溶解させ、固形分濃度40質量%の接着層用溶液を作製した。このとき分岐構造を有するアクリルニトリル−ブタジエンゴムとしては、日本ゼオン株式会社製のNipol(登録商標)1001LGを用いた。またフェノール樹脂としては、荒川化学工業株式会社製のタマノル(登録商標)531を用いた。なお、タマノル531にはフェノール樹脂架橋剤として、ヘキサメチレンテトラミン(ヘキサミン)が9質量%含まれる。また、分岐構造を有するアクリルニトリル−ブタジエンゴムとフェノール樹脂との質量比率は、100/120とした。また過酸化物としては、日油株式会社製のナイパーBMTを用いた。
なお、ナイパーBMTの半減期温度は、131℃である。また接着層3は、アクリルニトリル−ブタジエンゴムを100質量部としたときに、ナイパーBMTを3質量部含むようにした。
以上の工程により本実施例の熱接着テープ1を作製した。
実施例1に対し、表1に示すように変更を行なった以外は、実施例1と同様にして熱接着テープ1を作製した。
つまり実施例2、3、6では、接着層3に含まれる過酸化物の種類を変更したものを使用した。具体的には、実施例2では、日油株式会社製のパーブチルOを使用した。下記化5式の一般式(4)は、パーブチルOとしての2−エチルヘキサノイル−t−ブチルペルオキシドの構造式である。一般式(4)における2−エチルヘキサノイル−t−ブチルペルオキシドを加熱すると、酸素−酸素結合が開裂してラジカルが2−エチルヘキサノイル−t−ブチルペルオキシドに対して1当量生成し、このラジカルは、カルボン酸になる。つまり、パーブチルOを熱分解すると、このパーブチルOに対して酸が1当量発生する。なお、パーブチルOの半減期温度は、134℃である。また接着層3は、アクリルニトリル−ブタジエンゴムを100質量部としたときに、パーブチルOを3質量部含むようにした。
実施例1に対し、表1に示すように変更を行なった以外は、実施例1と同様にして熱接着テープ1を作製した。
つまり比較例1では、接着層3に過酸化物が含まれていない。
また、比較例2では、過酸化物の代わりとしての安息香酸が接着層3に含まれている。具体的には、アクリルニトリル−ブタジエンゴムを100質量部としたときに、安息香酸を3質量部含むようにした。
また、比較例3では、過酸化物として、日油株式会社製のパーヘキシル(登録商標)Iを使用した。下記化8式の一般式(7)は、パーヘキシルIとしてのt−ヘキシルペルオキシイソプロピルモノカーボネートの構造式である。一般式(7)におけるt−ヘキシルペルオキシイソプロピルモノカーボネートを加熱すると、ラジカルおよび二酸化炭素が生成するが、酸は発生しない。なお、パーヘキシルIの半減期温度は、155℃である。また接着層3は、アクリルニトリル−ブタジエンゴムを100質量部としたときに、パーヘキシルIを3質量部含むようにした。
実施例1〜8および比較例1〜3の熱接着テープについての接着力の評価として、熱接着テープに剪断力を加え、これに対する接着力を評価した。
具体的には、2枚のガラスクロスを用意し、この2枚のガラスクロスで熱接着テープを挟み、加熱圧着により、2枚のガラスクロスを熱接着テープで接合した。評価に使用したガラスクロスの厚さは0.17mm、破断強度は約300N/10mmである。
なお、2通りの加熱圧着の条件により、ガラスクロスを熱接着テープで接合したものを準備した。具体的には、160℃、1.47×105N/m2の圧力で20秒間押圧を行ってガラスクロスを熱接着テープで接合したものと、170℃、1.47×105N/m2の圧力で10秒間押圧を行ってガラスクロスを熱接着テープで接合したものとを準備した。
また、実施例1〜8および比較例1〜3の熱接着テープについての、加熱圧着時において接着層が硬化する速度の評価として、加熱圧着後における熱接着テープの不溶解分を評価した。ここで、熱接着テープの不溶解分とは、熱接着テープの全重量に対する、熱接着テープのうちの溶剤に溶解していない分の重量の割合を意味する。
酸とフェノール樹脂とが反応して生成する生成物は、溶剤に対して不溶の性質を有する。そのため、加熱圧着後における熱接着テープの不溶解分が多いほど、加熱圧着時においてより多くの酸が発生し、反応が進行したと考えられる。加熱圧着時において発生した酸の量が多いほど、接着層が硬化する速度がより速まる。
なお、加熱圧着の条件は、保管前接着力評価における加熱圧着の条件と同様のものとした。すなわち、160℃、1.47×105N/m2の圧力で20秒間押圧を行って剥離ライナーを熱接着テープで接合したものと、170℃、1.47×105N/m2の圧力で10秒間押圧を行って剥離ライナーを熱接着テープで接合したものとを準備した。
その後、この熱接着テープを溶剤としての10g〜20gのメチルエチルケトンに浸漬し、ミックスローターで24時間攪拌させた。続いて、ステンレスメッシュを用いて溶液を濾過し、熱接着テープの不溶解分を抽出した。ステンレスメッシュは、100meshのものを用いた。なお、このメッシュの未使用時における重量を、重量W2とする。
その後、熱接着テープの不溶解分が残存しているメッシュを、防爆型乾燥機により80℃の環境下で乾燥させ、その後放冷した。続いて、このメッシュの重量を測定し、測定値をW3とした。そして、((W3−W2)/W1)から算出される不溶解分を評価した。なお、実施例1〜8および比較例1〜3の熱接着テープについて、加熱圧着前の不溶解分は、何れも0%であった。
また、実施例1〜8および比較例1〜3の熱接着テープについての、一定期間の保管後における接着力について評価した。
具体的には、実施例1〜8および比較例1〜3の熱接着テープについて、これらの熱接着テープの作製後、80℃の環境下で1週間保管した。そして、保管前接着力評価の方法と同様の条件での加熱圧着により、2枚のガラスクロスを保管後の熱接着テープで接合し、被着体である2枚のガラスクロスに対して剪断力を加え、これに対する接着力の評価を行った。
さらに、熱接着テープを加熱圧着せずに保管しているときにおける接着層の硬化の程度を評価するために、実施例1〜8および比較例1〜3の熱接着テープについての、一定期間の保管後における不溶解分を評価した。
熱接着テープの保管後における不溶解分が多いほど、保管時に、接着層に含まれる過酸化物からより多くの酸が発生し、反応が進行していると考えられる。保管時に多くの酸が発生するほど、加熱圧着前において接着層が硬化する程度が大きくなる。
その後、保管前不溶解分評価の方法と同様の方法により、ステンレスメッシュを用いて熱接着テープの不溶解分を抽出した。ただし、保管後不溶解分評価では、保管時において酸が発生した量を評価するため、保管前不溶解分評価とは異なり、加熱圧着していない熱接着テープの不溶解分を抽出している。
そして、メッシュの未使用時における重量を重量W5、熱接着テープの不溶解分が残存しているメッシュの重量を重量W6として、((W6−W5)/W4)から算出される不溶解分を評価した。
接着力の評価結果を表1に示す。
表1に示すように、実施例1〜8の熱接着テープ1については、いずれの条件による加熱圧着で作製したものも、保管前の接着力、1週間保管後の接着力のそれぞれに対し全て合格であった。
また、実施例1〜8の熱接着テープ1については、いずれの条件による加熱圧着で作製したものも、保管前の不溶解分が大きく増加しており、加熱圧着時の接着層3の硬化が促進されていると考えられる。さらに、1週間保管後の熱接着テープ1についての不溶解分の増加が抑制されており、保管時の接着層3の硬化が進みにくくなっていると考えられる。
これについて、比較例1では、過酸化物をそもそも用いておらず、また比較例3では、過酸化物は用いているもののこの過酸化物は分解することに起因して酸を発生させない。そのため、この比較例1および比較例3では、いずれも、熱接着テープの加熱圧着の際に酸が発生せず、フェノール樹脂の架橋が十分に進行しておらず、接着層の硬化が不十分であり、これにより、被着体に対する熱接着テープの接着力が十分に得られなかったものと考えられる。
これは、熱接着テープを1週間保管している間に、安息香酸とフェノール樹脂とが反応してフェノール樹脂の架橋が進行し、接着層の硬化が進行したものと考えられる。そして、この接着層の硬化が十分に進んだ後に被着体を熱接着テープに加熱圧着しても、被着体に対する熱接着テープの接着力が十分に得られなかったものと考えられる。
Claims (9)
- 基材が設けられておらず、加熱圧着することで被着体を接合させる熱接着テープであって、
アクリルニトリル−ブタジエンゴム、フェノール樹脂、分解することに起因して酸を発生させる過酸化物、およびフェノール樹脂架橋剤を含む接着層を備え、
分解することに起因して酸を発生させる前記過酸化物は、ジアシルパーオキサイドおよびパーオキシエステルの群から選ばれる少なくとも1種である基材レス熱接着テープ。 - 前記接着層の少なくとも一方の面側に設けられ、当該接着層から剥離可能な剥離ライナーをさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の基材レス熱接着テープ。
- 前記過酸化物は、半減期温度が130℃以上170℃以下であることを特徴とする請求項1または2記載の基材レス熱接着テープ。
- 前記接着層は、前記アクリルニトリル−ブタジエンゴムを100質量部としたときに、前記過酸化物を0.5質量部以上5質量部以下含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の基材レス熱接着テープ。
- 2枚の剥離ライナーで熱接着テープを挟み、160℃、1.47×10 5 N/m 2 の圧力で20秒間押圧を行う加熱圧着により、2枚の剥離ライナーを熱接着テープで接合したものを準備し、剥離ライナーを剥がした熱接着テープをメチルエチルケトンに浸漬し、24時間撹拌させ、100meshのステンレスメッシュを用いて溶液を濾過した後の熱接着テープの不溶解分が残存しているメッシュの重量を基に算出された加熱圧着後の不溶解分は、11%以上46%以下であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の基材レス熱接着テープ。
- 加熱圧着せずに80℃の環境下で1週間保管されてから、剥離ライナーを剥がした熱接着テープをメチルエチルケトンに浸漬し、24時間撹拌させ、100meshのステンレスメッシュを用いて溶液を濾過した後の熱接着テープの不溶解分が残存しているメッシュの重量を基に算出された保管後の不溶解分は、9%以上37%以下であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の基材レス熱接着テープ。
- 基材が設けられておらず、加熱圧着することで被着体を接合させる熱接着テープであって、
アクリルニトリル−ブタジエンゴム、フェノール樹脂、分解することに起因して酸を発生させる過酸化物、およびフェノール樹脂架橋剤を含む接着層を備え、
ロール状の原反の端部同士を接合する基材レス熱接着テープ。 - 前記ロール状の原反は、ガラスクロスを巻き取った原反であることを特徴とする請求項7記載の基材レス熱接着テープ。
- 基材が設けられておらず、加熱圧着することで被着体を接合させる熱接着テープの製造方法であって、
剥離ライナーを準備する剥離ライナー準備工程と、
アクリルニトリル−ブタジエンゴム、フェノール樹脂、分解することに起因して酸を発生させる過酸化物、およびフェノール樹脂架橋剤を含む接着層用溶液を前記剥離ライナーに塗布し、接着層を形成する接着層形成工程と、
を含み、
分解することに起因して酸を発生させる前記過酸化物は、ジアシルパーオキサイドおよびパーオキシエステルの群から選ばれる少なくとも1種である基材レス熱接着テープの製造方法。
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