JP7398200B2 - 新規接着材料 - Google Patents
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Description
本発明は、繊維構造体と樹脂層とを含む成形体に関する。本発明の成形体は粘着材料として特に有用である。
従来、例えば医療用等の人体の皮膚等への貼付用途の粘着テープとして、布・和紙・プラスチックフィルム・不織布等の支持体に、ゴム系あるいはアクリル系の粘着剤を塗布した粘着テープが広く供給されている。これらの粘着テープに使用される粘着剤は、柔軟性、強度、風合、透明性、被着面との密着性、薬剤との相互作用等の観点から適宜選択されている。上記ゴム系あるいはアクリル系の粘着剤は経時劣化や皮膚へのかぶれが問題となることがある。
一方で、粘着剤を含有しなくとも被着面に粘着する能力（以下、自己粘着性という。）を有する軟質樹脂やゲルが、人体の皮膚等に粘着する用途として知られている。
例えば、特許公報１には、本質的に粘着性のポリウレタンゲルからなり、ポリウレタン残基とアクリレート残基との両者を含有し、皮膚上で使用するのに適切な物質が開示されている。これらの物質は単独で形状安定性を有しているため、不織布やフィルム等の支持体を有しなくとも皮膚等の被着面に貼付することが可能である。
例えば、特許公報１には、本質的に粘着性のポリウレタンゲルからなり、ポリウレタン残基とアクリレート残基との両者を含有し、皮膚上で使用するのに適切な物質が開示されている。これらの物質は単独で形状安定性を有しているため、不織布やフィルム等の支持体を有しなくとも皮膚等の被着面に貼付することが可能である。
また、特許文献２には、官能基数２．４～３、分子量３，０００～６，０００の主成分となるポリオールとポリオールの一部に高級モノアルコールを粘着付与剤として用いたことを特徴とするゴム硬度３０以下の粘着性を有する軟質樹脂用の組成物および軟質樹脂が開示されている。かかる軟質樹脂は自己粘着性を有しており、また単独で形状安定性を有しているため、粘着剤を介さずとも人体の皮膚等に貼付することが可能である。
一方、新規な粘着剤として、微細な直径を有する柱状の繊維構造体が接着特性を示すことが知られている。繊維構造体はミクロオーダー、ナノオーダーの直径を有するため、被着体の表面凹凸に追従し、ファンデルワールス力によって接着力を発現することが明らかになっている。例えば、特許文献３には、カーボンナノチューブからなり複数の直径を有する繊維状柱状構造体集合体を用いた粘着部材について開示されている。
しかしながら、人体の皮膚に貼付するという用途に鑑みると、長時間の貼付による発汗・蒸れへの耐性、水濡れによる接着力の低下への耐性、水中使用（例えば風呂やシャワー）に対する耐性等の課題は未だ解決されていない。
すなわち、上記特許文献１～３に開示された粘着材料は、皮膚への長時間の貼付や、皮膚に貼ったままでシャワーを浴びたり入浴したりした場合にはその接着力が低下し、実際に使用するに際しては未だ改善の余地がある。
すなわち、上記特許文献１～３に開示された粘着材料は、皮膚への長時間の貼付や、皮膚に貼ったままでシャワーを浴びたり入浴したりした場合にはその接着力が低下し、実際に使用するに際しては未だ改善の余地がある。
また、打設後間もないコンクリート表面への養生テープ等、含水率が著しく高い被着面への貼付の需要も従来から存在する。すなわち、打設後間もないコンクリート表面は含水率が高く、且つ常時脱水しているため、従来の粘着テープをしっかり粘着固定させることは困難である。そのため、このような含水率が極めて高い被着面への貼付が可能な粘着テープ等の開発が要望されている。
上記事情に鑑み、本発明は、大気中のみならず、水濡れ面および水中の使用においても優れた接着力を発揮する成形体及びその成形体を用いた粘着材料を提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討した結果、本数密度が１０3～１０11本／ｍｍ2であり、長さ方向に配向した柱状構造の繊維を有する繊維構造体と、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂層と、を含む成形体により、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下のとおりである。
［１］
本数密度が１０3～１０11本／ｍｍ2であり、長さ方向に配向した柱状構造の繊維を有する繊維構造体と、
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂層と、
を含む成形体。
［２］
前記長さ方向に配向した柱状構造の繊維の長さが１０μｍ以上１０００μｍ以下である、上記［１］に記載の成形体。
［３］
前記繊維構造体が、引張弾性率が２００ＭＰａ以上である熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群から選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂組成物から形成されている、上記［１］又は［２］に記載の成形体。
［４］
前記繊維構造体が、カーボンナノチューブから形成された繊維を有する、上記［１］又は［２］に記載の成形体
［５］
前記樹脂層に含まれる樹脂の硬度（ショアＡ）が８０以下である、上記［１］～［４］のいずれか記載の成形体。
［６］
前記樹脂層の厚みが、前記長さ方向に配向した柱状構造の繊維の長さに対して０μｍ以上２００μｍ以下である、上記［１］～［５］のいずれか記載の成形体。
［７］
大気中でのガラスに対する接着力が５Ｎ／ｃｍ2以上であり、且つ、水中でのガラスに対する接着力が５Ｎ／ｃｍ2以上である、上記［１］～［６］のいずれか記載の成形体。
［８］
上記［１］～［７］のいずれか記載の成形体を含む、粘着材料。
［１］
本数密度が１０3～１０11本／ｍｍ2であり、長さ方向に配向した柱状構造の繊維を有する繊維構造体と、
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂層と、
を含む成形体。
［２］
前記長さ方向に配向した柱状構造の繊維の長さが１０μｍ以上１０００μｍ以下である、上記［１］に記載の成形体。
［３］
前記繊維構造体が、引張弾性率が２００ＭＰａ以上である熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群から選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂組成物から形成されている、上記［１］又は［２］に記載の成形体。
［４］
前記繊維構造体が、カーボンナノチューブから形成された繊維を有する、上記［１］又は［２］に記載の成形体
［５］
前記樹脂層に含まれる樹脂の硬度（ショアＡ）が８０以下である、上記［１］～［４］のいずれか記載の成形体。
［６］
前記樹脂層の厚みが、前記長さ方向に配向した柱状構造の繊維の長さに対して０μｍ以上２００μｍ以下である、上記［１］～［５］のいずれか記載の成形体。
［７］
大気中でのガラスに対する接着力が５Ｎ／ｃｍ2以上であり、且つ、水中でのガラスに対する接着力が５Ｎ／ｃｍ2以上である、上記［１］～［６］のいずれか記載の成形体。
［８］
上記［１］～［７］のいずれか記載の成形体を含む、粘着材料。
本発明により、大気中のみならず、水濡れ面および水中の使用においても優れた接着力を発揮する成形体及びその成形体を用いた粘着材料を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」ともいう。）について詳細に説明する。なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施形態の成形体は、
本数密度が１０3～１０11本／ｍｍ2であり、長さ方向に配向した柱状構造の繊維を有する繊維構造体と、
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂層と、を含む。
本数密度が１０3～１０11本／ｍｍ2であり、長さ方向に配向した柱状構造の繊維を有する繊維構造体と、
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂層と、を含む。
図１は、本実施形態における成形体１０の概略断面図を示す。成形体１０は、繊維構造体２と、樹脂層１と、を少なくとも備えている。繊維構造体に含まれる繊維２ａは、長さ方向Ｌに配向しており、繊維構造体の繊維２ａは、樹脂層１に固定されている。繊維は、好ましくは、樹脂層に対して略垂直方向に配向している。３は粘着面を示す。
なお、本明細書において「繊維構造体」とは、図１に示すとおり、柱状構造の繊維２ａと、繊維と同じ材料からなる２ｂとを含む構造体を示すだけでなく、柱状構造の繊維が直接樹脂層に固定されている場合には、繊維構造体は柱状構造の繊維のみを示す。
［繊維構造体］
本実施形態の成形体は、本数密度が１０3～１０11本／ｍｍ2であり、長さ方向に配向した柱状構造の繊維（以下、単に「繊維」とも言う。）を有する繊維構造体を含む。
本実施形態の成形体は、本数密度が１０3～１０11本／ｍｍ2であり、長さ方向に配向した柱状構造の繊維（以下、単に「繊維」とも言う。）を有する繊維構造体を含む。
長さ方向に配向した柱状構造の繊維の本数密度は１０3～１０11本／ｍｍ2であり、好ましくは１０4～１０10本／ｍｍ2であり、より好ましくは１０5～１０9本／ｍｍ2であり、さらに好ましくは１０6～１０8本／ｍｍ2である。本数密度が１０3本／ｍｍ2未満であると成形体の接着力が不十分となり、１０11本／ｍｍ2を超えると樹脂が含侵しづらくなり、樹脂層の形成が困難になる。
ここで、繊維の本数密度は、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
ここで、繊維の本数密度は、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
繊維の形状の横断面は、任意の適切な形状を有していればよく、例えば、略円形、楕円形、ｎ角形（ｎは３以上の整数）等が挙げられる。また、繊維は、中空であってもよいし、充填材料であってもよい。
繊維の長さは、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ以上１０００μｍ以下であり、より好ましくは２０μｍ以上７００μｍ以下であり、さらに好ましくは２０μｍ以上５００μｍ以下である。繊維の長さが１０μｍ以上であると、接着力が一層向上する傾向にあり、１０００μｍ以下であると、接着状態を保持しやすくなる傾向にある。
ここで、繊維の長さは、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
ここで、繊維の長さは、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
繊維構造体の材料としては、特に限定されず、例えば、アルミ、鉄などの金属；シリコンなどの無機材料；カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどのカーボン材料；汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどの樹脂；などが挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリスチレン、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリアミドなどが挙げられる。樹脂の分子量などの各種物性は、本発明の課題を解決し得る範囲において、任意の適切な物性を採用することができる。
本実施形態においては、長さ方向に配向した柱状構造の繊維を有する繊維構造体が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群から選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂組成物から形成されており、これらの樹脂の引張弾性率が２００ＭＰａ以上であることが好ましい。繊維構造体を形成する樹脂の引張弾性率が２００ＭＰａ以上であることにより、接着後も繊維構造体の構造を維持することができ、接着状態を保持しやすくなる傾向にある。
ここで、樹脂の引張弾性率は、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
ここで、樹脂の引張弾性率は、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
繊維構造体を形成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン―酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、スチレン―アクリロニトリル共重合体、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリイミド等が挙げられ、接着力の観点から、好ましくはポリエチレン、ポリスチレン、スチレン―アクリロニトリル共重合体、ポリカーボネート、ポリブタジエンであり、より好ましくはポリスチレン、スチレン―アクリロニトリル共重合体である。
繊維構造体を形成する熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂等が挙げられる。
繊維構造体を形成する光硬化性樹脂としては、例えば、アクリレート樹脂、エポキシ系アクリレート樹脂、ウレタン系アクリレート樹脂、エステル系アクリレート樹脂等が挙げられ、接着力の観点から、好ましくはアクリレート樹脂、ウレタン系アクリレート樹脂であり、より好ましくはアクリレート樹脂である。
繊維構造体を形成する熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂等が挙げられる。
繊維構造体を形成する光硬化性樹脂としては、例えば、アクリレート樹脂、エポキシ系アクリレート樹脂、ウレタン系アクリレート樹脂、エステル系アクリレート樹脂等が挙げられ、接着力の観点から、好ましくはアクリレート樹脂、ウレタン系アクリレート樹脂であり、より好ましくはアクリレート樹脂である。
また、導電性付与の観点からは、繊維構造体は、カーボンナノチューブからなる繊維を有することが好ましい。
また、繊維構造体を形成する樹脂組成物には、上述した樹脂以外のその他の成分が含まれていてもよい。その他の成分としては、例えば、酸化防止剤、光安定化剤、無機充填材、難燃剤、カーボン系フィラー、金属系フィラー等が挙げられる。
［樹脂層］
本実施形態の成形体は、長さ方向に配向した柱状構造の繊維を有する繊維構造体と、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂層と、を少なくとも有する。即ち、上述した図１で示すとおり、成形体は、樹脂層と、繊維構造体を備え、繊維構造体は、樹脂層に固定されている。
本実施形態の成形体は、長さ方向に配向した柱状構造の繊維を有する繊維構造体と、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂層と、を少なくとも有する。即ち、上述した図１で示すとおり、成形体は、樹脂層と、繊維構造体を備え、繊維構造体は、樹脂層に固定されている。
本実施形態の樹脂層を形成する樹脂は、硬度（ショアＡ）が８０以下であることが好ましい。樹脂層を形成する樹脂の硬度（ショアＡ）が８０以下であることにより、水中における接着力が高まる傾向にある。樹脂の硬度（ショアＡ）は、より好ましくは６０以下であり、さらに好ましくは５０以下である。
ここで、樹脂の硬度（シェアＡ）は、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
ここで、樹脂の硬度（シェアＡ）は、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
樹脂層は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群より選ばれる１種以上の樹脂を含む。ここで、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂としては、特に限定されないが、上述した繊維構造体を形成する樹脂として列挙した樹脂と同様のものが挙げられる。中でも、繊維構造体へ樹脂を含侵させる観点から、熱可塑性ポリウレタン、光硬化性アクリル樹脂、熱硬化型シリコーンエラストマー等が好ましく、光硬化性アクリル樹脂、熱硬化性シリコーンエラストマーがより好ましく、熱硬化性シリコーンエラストマーがさらに好ましい。
また、樹脂層には、樹脂以外のその他の成分が含まれていてもよく、その他の成分としては、例えば、上述した繊維構造体を形成する樹脂組成物に含まれるその他の成分と同様のものが挙げられる。
樹脂層の厚みは、長さ方向に配向した柱状構造の繊維の長さに対して０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましく、２５μｍ以上１２０μｍ以下であることがさらに好ましい。
樹脂層の厚みが、長さ方向に配向した柱状構造の繊維の長さに対して０μｍ以上２００μｍ以下である場合、接着力が高まる傾向にある。
ここで、樹脂層の厚みは、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
樹脂層の厚みが、長さ方向に配向した柱状構造の繊維の長さに対して０μｍ以上２００μｍ以下である場合、接着力が高まる傾向にある。
ここで、樹脂層の厚みは、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
［成形体］
本実施形態の成形体は、上述した長さ方向に配向した柱状構造の繊維が、特定の密度範囲で樹脂層に固定されたものであり、従来の成形体と比較して、大気中のみならず、水濡れ面および水中の使用においても優れた接着力を発揮する。
本実施形態の成形体は、上述した長さ方向に配向した柱状構造の繊維が、特定の密度範囲で樹脂層に固定されたものであり、従来の成形体と比較して、大気中のみならず、水濡れ面および水中の使用においても優れた接着力を発揮する。
本実施形態の成形体の大気中及び水中での接着力をより十分なものとする為には、大気中でのガラスに対する接着力が５Ｎ／ｃｍ2以上であり、且つ、水中でのガラスに対する接着力が５Ｎ／ｃｍ2以上であることが好ましい。大気中でのガラスに対する接着力はより好ましくは１０Ｎ／ｃｍ2以上であり、さらに好ましくは１５Ｎ／ｃｍ2以上である。また、水中でのガラスに対する接着力はより好ましくは８Ｎ／ｃｍ2以上であり、さらに好ましくは１０Ｎ／ｃｍ2以上である。
ここで、大気中及び水中におけるガラスに対する接着力は、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
ここで、大気中及び水中におけるガラスに対する接着力は、実施例に記載された方法に従って測定することができる。
［粘着部材］
本実施形態の成形体は、大気中及び水中での接着力に優れているため、粘着部材として特に好適に用いることができる。本実施形態の粘着部材は、好ましくは、本実施形態の繊維構造体と樹脂層を含む成形体に、さらに基材が備えられたものである。粘着部材としては、具体的には、例えば、粘着シート、粘着フィルム等が挙げられる。
本実施形態の成形体は、大気中及び水中での接着力に優れているため、粘着部材として特に好適に用いることができる。本実施形態の粘着部材は、好ましくは、本実施形態の繊維構造体と樹脂層を含む成形体に、さらに基材が備えられたものである。粘着部材としては、具体的には、例えば、粘着シート、粘着フィルム等が挙げられる。
粘着部材の基材としては、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。エンジニアリングプラスチックおよびスーパーエンジニアリングプラスチックの具体例としては、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミドが挙げられる。分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成し得る範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。
基材の厚みは、目的に応じて、任意の適切な値に設定され得る。例えば、シリコン基板の場合は、好ましくは１００～１００００μｍ、より好ましくは１００～５０００μｍ、さらに好ましくは１００～２０００μｍである。例えば、ポリプロピレン基板の場合は、好ましくは１～１０００μｍ、より好ましくは１～５００μｍ、さらに好ましくは５～１００μｍである。
基材の表面は、隣接する層との密着性、保持性などを高めるために、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理などの化学的または物理的処理、下塗剤（例えば、上記粘着性物質）によるコーティング処理が施されていてもよい。
基材は単層であってもよいし、多層体であってもよい。
本実施形態の成形体を基材に固定する場合、その方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、成形体の製造に使用した樹脂層を基材としてそのまま用いてもよい。また、基材に接着層を設けて固定してもよい。さらに、基材が熱硬化性樹脂の場合は、反応前の状態で薄膜を作製し、繊維の一端を薄膜層に圧着させた後、硬化処理を行って固定すればよい。また、基材が熱可塑性樹脂や金属などの場合は、溶融した状態で成形体の一端を圧着させた後、室温まで冷却して固定すればよい。
［成形体の製造方法］
本実施形態の成形体の製造方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。本実施形態の成形体に含まれる繊維が樹脂組成物から形成される場合、繊維の柱状構造に対応した反転構造を有するモールドを用いて、この構造を転写する転写法などを用いることができる。具体的には、陽極酸化アルミナ等のモールドを用いて、熱可塑性、熱硬化性または光硬化性の樹脂に微細凹凸構造を転写する方法を用いることができる。
本実施形態の成形体の製造方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。本実施形態の成形体に含まれる繊維が樹脂組成物から形成される場合、繊維の柱状構造に対応した反転構造を有するモールドを用いて、この構造を転写する転写法などを用いることができる。具体的には、陽極酸化アルミナ等のモールドを用いて、熱可塑性、熱硬化性または光硬化性の樹脂に微細凹凸構造を転写する方法を用いることができる。
具体的な方法としては、例えば、モールドと透明基材とを対向させ、これらの間に樹脂組成物を充填、配置する。この際、モールドの微細凹凸構造が形成された側の面、すなわちモールド表面が、透明基材と対向するようにする。ついで、充填された樹脂組成物に、透明基材を介して活性エネルギー線（可視光線、紫外線、電子線、プラズマ、赤外線等の熱線）を例えば高圧水銀ランプやメタルハライドランプにより照射したり、加熱したりして、樹脂組成物を硬化し、その後、モールドを剥離又は溶解する。この際、必要に応じて、剥離又は溶解後に再度活性エネルギー線を照射したり、加熱したりしてもよい。
あるいは、透明基材上に固体状の未硬化の樹脂組成物をコーティングしておき、この樹脂組成物に対してロール型とされたモールドを圧接して微細凹凸構造を転写した後、未硬化の樹脂組成物に活性エネルギー線を照射したり加熱したりして硬化する方法によっても、同様に柱状構造の繊維を有する繊維構造体が得られる。
なお、樹脂組成物の硬化反応とモールドの剥離の順番に関しては、結果として微細凹凸構造が転写できていればどのような順番でもよく、例えば、完全に樹脂組成物を硬化させた後にモールドを剥離する方法や、ある程度樹脂組成物を硬化させた段階でモールドを剥離し、さらに硬化させる方法を選択して用いてもよい。
樹脂組成物をモールドと透明基材との間に充填、配置する際には、例えばローラーコート法、バーコート法、エアーナイフコート法等により、樹脂組成物を透明基材やモールドに塗布する方法が挙げられる。また、その際、樹脂組成物が適当な粘度となるように、増粘剤や溶剤等を添加したり、樹脂組成物の温度を調整したりしてもよい。
透明基材の材質は特に限定されないが、例えば、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、スチレン樹脂等が挙げられる。
次いで、得られた繊維構造体から透明基材をはがした後、繊維構造体の片面に樹脂層を積層することにより、本実施形態の成形体を得ることができる。樹脂層の積層方法としては、特に限定されず、例えば、スピンコート、スリットコート、ブレードコート、プレス成形等の方法を用いることができる。
また、本実施形態の繊維としてカーボンナノチューブを用いる場合の成形体の製造方法としては、例えば、特許第４４７２７８５に記載された方法を採用することができる。
本発明を実施例及び比較例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例等により何ら限定されるものではない。実施例、比較例における各種物性の測定方法および評価方法は以下のとおりである。
（接着力の評価）
作製した成形体をスチロール角型ケースに両面粘着テープで固定し、大気下および水中での接着力を引張試験機（デジタルフォースゲージ、ＭＸ２－５００Ｎ、ＩＭＡＤＡ）を用いて測定した。このとき、接着圧子として紫外オゾン処理で洗浄した１０φのガラス板を用い、３０ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧子を近づけて５Ｎの力がかかった時に停止させ、５０秒圧縮した。その後、１０ｍｍ／ｍｉｎで引張った際の最小値の絶対値を接着力（Ｎ）とし、断面積で割ることで単位面積あたりの接着力（Ｎ／ｃｍ2）を算出した。水中での試験には純水を用い、成形体が浸かるまで純粋を加えた後に大気下と同じ条件で評価した。
作製した成形体をスチロール角型ケースに両面粘着テープで固定し、大気下および水中での接着力を引張試験機（デジタルフォースゲージ、ＭＸ２－５００Ｎ、ＩＭＡＤＡ）を用いて測定した。このとき、接着圧子として紫外オゾン処理で洗浄した１０φのガラス板を用い、３０ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧子を近づけて５Ｎの力がかかった時に停止させ、５０秒圧縮した。その後、１０ｍｍ／ｍｉｎで引張った際の最小値の絶対値を接着力（Ｎ）とし、断面積で割ることで単位面積あたりの接着力（Ｎ／ｃｍ2）を算出した。水中での試験には純水を用い、成形体が浸かるまで純粋を加えた後に大気下と同じ条件で評価した。
（繊維の長さ、樹脂層の厚みの測定）
作製した成形体を手でカットし、その断面を電界放出型走査型電子顕微鏡（ＪＳＭ－７８００Ｆ、日本電子株式会社）で観察することで、繊維の長さと樹脂層の厚みを測定した。
作製した成形体を手でカットし、その断面を電界放出型走査型電子顕微鏡（ＪＳＭ－７８００Ｆ、日本電子株式会社）で観察することで、繊維の長さと樹脂層の厚みを測定した。
（繊維の本数密度）
樹脂層を導入する前の成形体表面を電界放出型走査型電子顕微鏡で観察することで、繊維の本数密度を測定した。
樹脂層を導入する前の成形体表面を電界放出型走査型電子顕微鏡で観察することで、繊維の本数密度を測定した。
（引張弾性率）
ＪＩＳ Ｋ ７１６１に準拠して、２３℃の条件下で引張弾性率を測定した。
ＪＩＳ Ｋ ７１６１に準拠して、２３℃の条件下で引張弾性率を測定した。
（シェアＡ硬度）
ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して、２３℃の条件下で樹脂層単体のショアＡ硬度を測定した。
ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して、２３℃の条件下で樹脂層単体のショアＡ硬度を測定した。
［実施例１］
ポリスチレン（引張弾性率３０００ＭＰａ、ＪＩＳＫ７１６１）をクロロホルムに溶解させ、１００ｇ／Ｌの溶液を調製した。調製したクロロホルム溶液を４ｃｍ角のガラス基板上に１．２ｍＬ塗布し、乾燥させてポリスチレン薄膜を作製した。その後、２００ｎｍの細孔を有する５０μｍ厚の陽極酸化アルミナをポリスチレン薄膜に載せて１８０℃で７分間、５ＭＰａの圧力で熱プレスを行った。熱プレス後は１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液に1時間浸漬することで陽極酸化アルミナを溶解させ、ポリスチレンの繊維構造体を作製した。作製した繊維構造体をガラス基板から剥がして両面粘着テープの片面に接着した後、熱硬化型シリコーンエラストマー（熱硬化後のショアＡ硬度４３）を繊維構造体に塗布して、５０００ｒｐｍで１分間スピンコートした（スピンコーター：１Ｈ－Ｄ７、ＭＩＫＡＳＡ ＳＰＩＮＣＯＡＴＥＲ）。スピンコート後は７０℃で１２時間、シリコーンエラストマーを熱架橋させることで、フィルム状の成形体１を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では１０Ｎ／ｃｍ2、水中では１０Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは３５μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは１μｍであった。
成形体の各種物性および評価結果を表１に示した。
ポリスチレン（引張弾性率３０００ＭＰａ、ＪＩＳＫ７１６１）をクロロホルムに溶解させ、１００ｇ／Ｌの溶液を調製した。調製したクロロホルム溶液を４ｃｍ角のガラス基板上に１．２ｍＬ塗布し、乾燥させてポリスチレン薄膜を作製した。その後、２００ｎｍの細孔を有する５０μｍ厚の陽極酸化アルミナをポリスチレン薄膜に載せて１８０℃で７分間、５ＭＰａの圧力で熱プレスを行った。熱プレス後は１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液に1時間浸漬することで陽極酸化アルミナを溶解させ、ポリスチレンの繊維構造体を作製した。作製した繊維構造体をガラス基板から剥がして両面粘着テープの片面に接着した後、熱硬化型シリコーンエラストマー（熱硬化後のショアＡ硬度４３）を繊維構造体に塗布して、５０００ｒｐｍで１分間スピンコートした（スピンコーター：１Ｈ－Ｄ７、ＭＩＫＡＳＡ ＳＰＩＮＣＯＡＴＥＲ）。スピンコート後は７０℃で１２時間、シリコーンエラストマーを熱架橋させることで、フィルム状の成形体１を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では１０Ｎ／ｃｍ2、水中では１０Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは３５μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは１μｍであった。
成形体の各種物性および評価結果を表１に示した。
［実施例２］
スピンコートの回転スピードを調節したこと以外は実施例１と同様にしてフィルム状の成形体２を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では１２Ｎ／ｃｍ2、水中では１１Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは３０μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは２４μｍであった。
スピンコートの回転スピードを調節したこと以外は実施例１と同様にしてフィルム状の成形体２を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では１２Ｎ／ｃｍ2、水中では１１Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは３０μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは２４μｍであった。
［実施例３］
スピンコートの回転スピードを調節したこと以外は実施例１と同様にしてフィルム状の成形体３を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では１６Ｎ／ｃｍ2、水中では１１Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは５３μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは５９μｍであった。
スピンコートの回転スピードを調節したこと以外は実施例１と同様にしてフィルム状の成形体３を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では１６Ｎ／ｃｍ2、水中では１１Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは５３μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは５９μｍであった。
［実施例４］
スピンコートの回転スピードを調節したこと以外は実施例１と同様にしてフィルム状の成形体４を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では１０Ｎ／ｃｍ2、水中では８Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは２１μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは９０μｍであった。
スピンコートの回転スピードを調節したこと以外は実施例１と同様にしてフィルム状の成形体４を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では１０Ｎ／ｃｍ2、水中では８Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは２１μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは９０μｍであった。
［実施例５］
スピンコートの回転スピードを調節したこと以外は実施例１と同様にして、フィルム状の成形体５を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では５Ｎ／ｃｍ2、水中では５Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは１７μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは１３３μｍであった。
スピンコートの回転スピードを調節したこと以外は実施例１と同様にして、フィルム状の成形体５を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では５Ｎ／ｃｍ2、水中では５Ｎ／ｃｍ2であった。このとき、繊維の長さは１７μｍ、樹脂層の厚み－繊維の長さは１３３μｍであった。
［比較例１］
樹脂層を形成させなかったこと以外は実施例１と同様にしてフィルム状の成形体６を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では０Ｎ／ｃｍ2、水中下では０Ｎ／ｃｍ2であった。
樹脂層を形成させなかったこと以外は実施例１と同様にしてフィルム状の成形体６を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では０Ｎ／ｃｍ2、水中下では０Ｎ／ｃｍ2であった。
［比較例２］
繊維構造体を用いずに、厚み１５００μｍの熱硬化性シリコーンエラストマーからなるフィルム状の成形体７を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では４Ｎ／ｃｍ2、水中下では２Ｎ／ｃｍ2であった。
繊維構造体を用いずに、厚み１５００μｍの熱硬化性シリコーンエラストマーからなるフィルム状の成形体７を作製した。
接着力を測定した結果、大気中では４Ｎ／ｃｍ2、水中下では２Ｎ／ｃｍ2であった。
上記表に示すとおり、実施例１～５の成形体は、大気中のみならず、水中の使用においても優れた接着力を発揮した。
本発明は、大気中のみならず、水濡れ面および水中の使用においても優れた接着力を発揮する成形体及びその成形体を用いた粘着材料としての産業上利用可能性を有する。
Claims (8)
- 本数密度が１０3～１０11本／ｍｍ2であり、長さ方向に配向した柱状構造のポリスチレン及び／またはポリブタジエンからなる繊維を少なくとも有する繊維構造体と、
光硬化性アクリル樹脂、及び熱硬化性シリコーンエラストマーからなる群より選ばれる１種以上の樹脂を含む樹脂層と、
を含む成形体。 - 前記長さ方向に配向した柱状構造の繊維の長さが１０μｍ以上１０００μｍ以下である、請求項１に記載の成形体。
- 前記繊維構造体を形成する樹脂の引張弾性率が２００ＭＰａ以上である、請求項１又は２に記載の成形体。
- 前記繊維構造体が、ポリスチレンから形成された繊維を有する、請求項１又は２に記載の成形体
- 前記樹脂層に含まれる樹脂の硬度（ショアＡ）が８０以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の成形体。
- 前記樹脂層の厚みから繊維の長さを引いた値が、０μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１～５のいずれか１項記載の成形体。
- 大気中でのガラスに対する接着力が５Ｎ／ｃｍ2以上であり、且つ、水中でのガラスに対する接着力が５Ｎ／ｃｍ2以上である、請求項１～６のいずれか１項記載の成形体。
- 請求項１～７のいずれか１項記載の成形体を含む、粘着材料。
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