JPS5946786B2 - 金属とポリエステル・シ−トとの接着法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属とポリエステル・シートとの接着法に関す
る。

更に詳しくは、金属物品と結晶化した（結晶化度が３０
％以上である）ポリエステル・シートとを接着剤層を介
在させることなく接着する方法を提供しようとするもの
である。結晶化した配向ポリエステル・シートと金属物
品との接着物としては、例えば二軸配向ポリエチレンテ
レフタレート・フィルムとアルミニウム箔や銅箔との貼
合せ物が、包装材料、電気絶縁材料、フレキシブルプリ
ント回路板、断熱材料、金銀糸等に使用されている。

従来、このような物品の貼り合せは接着剤層を金属物品
と配向ポリエステル・シートとの間に介在させて、例え
ばドライラミネーション法、ホットメルトラミネーショ
ン法等により製造されていた。

ところが、ここに用いられる接着剤は、基材である配向
ポリエステル・シートよりも耐熱性、耐熱老化性、耐薬
品性等が劣り、貼合せ物の特性が使用された接着剤によ
つて限定されるようになり、基材である配向ポリエステ
ルや金属の特性を充分に発揮することができなかつた。
その上、結晶化した配向ポリエステル・シートは接着剤
による接着性が劣り、表面接着性を向上させるため薬品
処理（例えばイソシアネート処理、酸やアルカリによる
処理）、溶媒処理（例えばハロゲン化炭素含有溶媒、フ
ェノール系化合物含有溶媒等による処理）等の前処理の
後、接着剤を用いる方法が提案されているが、処理工程
が煩雑で厄介であり、例えば有機溶剤による毒性、引火
性、爆発の恐れ等問題が多い。

特に食品包装用では、接着剤や残留溶剤の臭が非常に嫌
われ、またこれらの毒性が問題になる。本発明者は、こ
のような問題を解決すべく鋭意研究の結果、特定条件下
で金属物品と結晶化した配向ポリエステル・シートを熱
圧着するならば、両者の間に接着剤層を介在させなくて
も、両者を接着できることを見出し、本発明に到達した
。

即ち、本発明は結晶化度３０％以上のポリエステル・シ
ートと金属物品を接着するに際し、該配向ポリエステル
・シートと金属物品の被接着面とを接着剤層を介在させ
ることなく重ね合せ、該ポリエステルのガラス転移温度
より８０℃高い温度以上、溶融温度未満の温度で加熱圧
着することを特徴とする、金属とポリエステル・シート
との接着法である。本発明で用いるポリエステルは結晶
性線状芳香族ポリエステルである。

かかるポリエステルを構成するジオール成分としては、
エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラ
メチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキ
サメチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタ
ノール等が例示される。また該ポリエステルを構成する
ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、２，６−ナ
フタレンジカルボン酸、４，４′−ジフエニルジカルボ
ン酸等が例示される。結晶化度３０％以上のシート（配
向されたシートの結晶化度が３０％以上であればよい。
）が得られる範囲内で、他成分を共重合せしめたポリエ
ステル（但し、ジカルボン酸成分のうち芳香族ジカルボ
ン酸成分が５０モル？よりも多いもの）或は２種以上の
ポリエステルの混合物であつてもよい。本発明で用いる
ポリエステルは少量の付加剤、例えば滑剤、艶消剤、顔
料、充填材等を含有せしめてもよく、また結晶化度３０
％以上のシートが得られる範囲内で少量の他種熱可塑性
樹脂を含有せしめてもよい。特に好ましいポリエステル
として、ポリエチレンテレフタレートが挙げられる。

このポリエステルの配向結晶化したシートの物性が特に
すぐれており、物性のすぐれた接着物が得られるからで
ある。本発明に用いる配向ポリエステル・シートは結晶
化度が３０％以上のものである。

実質上結晶化していない（結晶化度が３０％よりも低い
）ポリエステルは耐熱性や機械的性質がよくないので好
ましくない。該シートの結晶化度は特に５０％以上が好
ましい。それは加熱圧着の際の熱収縮が少く、取扱いが
便利な上、得られた接着物の耐熱性や機械的性質もすぐ
れているからである。本発明で用いるシートの配向は一
軸配向及び二軸配向のいずれでもよいが、二軸配向が好
ましい。

二軸配向結晶化させることにより機械的性質や電気的性
質が著しく改善されるからである。従来の方法に従つて
接着剤を用いて接着するときは、配向結晶化により接着
性が低下し、金属物品との接着が困難であるのに、本発
明方法では容易に接着させることができる。接着物の物
性の点では、二軸配向された結晶化度５０％以上のポリ
エステル・シートを基材に用いるのが好ましい。本発明
でいうシートは、いわゆる薄板や薄膜（フイルム）のみ
ならず、布（織布、編布等）や不織布をも含有する。

また、本発明でいうポリエステルの結晶化度、ガラス転
移温度、及び溶融温度は以下の方法により定めた値であ
る。

即ち、１℃／Ｍｉｎの昇温速度で求めたポリエステル・
シートの比容一温度曲線より常法によりガラス転移温度
及び溶融温度を定める。

該ポリエステル・シートの溶融温度以上の高温における
比容−温度曲線を室温（２３℃）に外挿して、完全非晶
の密度ρａを求める。一方２３℃でおこなつたＸ線解析
により求められたポリエステル結晶のユニツトセルより
計算された完全結晶の密度をρｃとする。また該ポリエ
ステルシートの２３℃における密度をρとする。結晶化
度（単位・％）は、 で求められる。

本発明で用いる金属物品は、シートと接着できる面を有
する限りどのような形状のものでもよく、例えばフイル
ム（箔）、板、プロツク状物の何れも用いることができ
る。

金属の種類は液状である水銀以外は何でもよく、例えば
アルミニウム、チタ０ウム）鉄〜銅〜錫）亜鉛）ク０ム
〜金〜銀等の如き単体金属や真鋳、ステンレス鋼等の如
き合金、炭素鋼等の如き添加剤を含有したものの何れも
用い得る。配向ポリエステル・シートと金属物品とを圧
着させるには、該ポリエステルのガラス転移温度より８
『Ｃ高い温度以上、溶融温度未満の温度で行なう。

ガラス転移温度未満では両者は全く接着しない。ガラス
転移温度以上、ガラス転移温度より８０℃高い温度未満
では水に濡れると剥がれ易くなる程度で接着するが、接
着力が不充分といえる。一方、ガラス転移温度より８０
℃高い温度以上では強固に接着する。特にガラス転移温
度よりも１１０℃高い温度以上にすると更に一段と強固
に接着するので好ましい。一方、圧着温度の上限は該ポ
リエステルの溶融温度未満である。これより高温になる
と、配向ポリエステル・シートの形態が保持できなくな
るので好ましくない。配向が緩和されたり、収縮したり
するのを抑えるには、溶融温度より１５℃低い温度以下
、特に溶融温度より２０℃低い温度以下で圧着するのが
好ましい。なお、ここにいう圧着温度は圧着部界面の温
度を意味する。配向ポリエステル・シートと金属物品と
の圧着時に加えられる圧力は、被接着部から空気を排除
し被接着物相互を密着させるのに足りる程度でよく、通
常０．０１〜２０ｋ９／（−ｄ程度加圧される。

接着される金属物品もシート状の場合には、両者を加熱
金属ロールと耐熱ゴム（例えばシリコン系ゴム、弗素系
ゴム等）を被覆したロールとを組合せたニツプロールの
間を通過させることにより圧着するのが便利である。ニ
ツプロールによれば、シートは一方から順次加熱圧着さ
れるので、空気が容易に排除される。この場合、被接着
物相互の密着のみならず、被接着物への熱伝導をよくす
るために加熱ロールと被接着物との密着をはかるために
、１〜２０ｋｇ／〜程度の圧力を加えることが好ましい
。この場合の圧力は、ゴムの変形による被接着物との接
触面積で圧着荷重を除すれば求められる。本発明方法で
は、配向ポリエステル・シートの金属物品と接着させる
面をコロナ放電処理した後接着させると、著しく強固に
接着できるので好ましい。

コロナ放電処理は、従来公知の方式、例えば自己放電方
式、直流放電方式、交流放電方式等を採用すればよい。

コロナ放電処理の程度は、シートの処理面の蒸留水に対
する接触角がθ−５シ〜θ４５理（但しθは未処理面の
蒸留水に対する接触角）特に好ましくはθ−１０面〜θ
−４５対にするのがよい。θ−５くよりも接触角が大き
いとコロナ放電処理の効果が顕著でなく、またθ−４５
コよりも接触角が小さくなる程処理すると火花放電に近
い放電が混在し、ポリエステル・シート表面が変形する
恐れがある。放電処理の電圧は通常１〜３０ＫＶでよい
。処理雰囲気は特殊なガスであることは必要ではなく、
空気中でも実施できる。前記接触角の測定は、蒸留水を
用いて２３℃６０％ＲＨ（１７）環境下に行なう。

コロナ放電処理後、接触角は経時変化するが、前記測定
値は放電処理から１時間後の値を採用する。金属物品と
シートとの接着は、必ずしもコロナ放電処理直後に行な
う必要はなく、処理後長時間）ワ 経過（例えば数ケ月経過）した後に実施してもよ０。

蒸留水による接触角は経時的に変化するが、接着力は経
時的変化が認められない。従つてコロナ放電処理の程度
を前記接触角の範囲内にコントロールしさえすれば、接
着時の接触角が変化しても何ら支障はない。本発明方法
によれば配向ポリエステル・シートと金属物品とを接着
剤層を介することなく貼り合わせることができる。

従つて、貼り合せ物の特性が接着剤によつて限定される
ことがなく、耐熱性、耐熱老化性、耐薬品性のすぐれた
貼り合せ物が得られる。しかも、接着剤や溶剤を使用し
ないから、これらによる臭いや毒性の心配もなく、食品
包装用に適した貼り合せ物を得ることもできる。その上
、押出ラミネーシヨン法による貼り合せと異り、配向シ
ートと金属物品とを貼り合せたもの（従つて機械的性質
のすぐれたもの）を得ることもできるという利点がある
。なお貼り合せ物の接着強度はＴ字剥離試験法により行
なつた。

即ち、シート状試料を巾２５ｍ１Ｌに切断し、切断され
た試料の貼り合せられた物を剥離して側方から見た時Ｔ
字型になるようにし、剥離した耳を引張速度１００ｍｍ
／Ｍｌｎで引張つたときの剥離荷重を測定した。実施例
１及び比較例１ 縦 横両方向にそれぞれ延伸倍率３．５倍で延伸し、熱
固定された密度１．４０９／Ｃｌｌｌ結晶化度６１％の
二軸配向ポリエチレンテレフタレート・フイルム（厚さ
５０μ）と厚さ５０μのアルミニウム箔とを重ね合せて
、加熱金属ロールとゴム・ニツプロールとの間を通して
ラミネートした。

実１験．４６．２，４，６，８及び１０で用いたポリエ
チレンテレフタレート・フイルムは予め１１０ＫＨｚ４
ＫＶの高圧電源を用いてコロナ放電処理をした後、該処
理面をアルミニウムと接するようにラミネートした。コ
ロナ放電処理したフイルム面の水との接触角は４１ナ、
該処理を行なわなかつたフイルムの水との接触角は７０
０であつた。熱圧着の結果を表１に示す。

なお、ポリエチレンテレフタレートのガラス転移温度は
７０℃、溶融温度は２６４℃である。

実験．Ｖ）．８で得られた貼り合せ物を、沸水中で６０
分間煮沸したが、全く剥離せず、充分な耐沸水性のある
ことが判つた。金属箔とポリエステルフイルムの厚さが
共に５０μのとき（注１）、ホツトメルトラミネーシヨ
ン法により、パラフインワツクス系の接着剤を用いてポ
リエチレンテレフタレート・フイルムにアルミニウム箔
をラミネートすると剥離荷重は５０〜２００９程度であ
り、接着剤をイソシアネート系に変えた場合の剥離荷重
は３００〜６００ｙ程度である。

本発明方法で得られる貼り合せ物はこれらと遜色のない
接着強度を有することが判る。（注１Ｔ字剥離試験法に
よる剥離荷重は貼り合せ物の厚さが増大すると剥離荷重
は微増する傾向がある。

）実施例 ２ 実施例１で用いたアルミニウム箔の代りに厚さ３０μの
銅箔を用いる以外は実施例１の実験洗７と同様にしてラ
ミネートを行なつた。

ここに用いた銅箔は、ラミネートに用いる前に、予め常
法に従つて酸・アルカリ洗浄を行ない、清浄な銅表面と
しておいた。

得られた貼り合せ物の剥離荷重は８１０９であつた。

比較例 ２ 比較例１で用いたアルミニウム箔の代りに実施例２で用
いたと同じ銅箔を用いる以外は比較例１の実験／Ｆ６．
３と同様にしてラミネートを行なつたが、全く接着しな
かつた。

実施例 ３ 縦・横両方向にそれぞれ延伸倍率３．５倍で延伸し、２
４５℃で１０分間熱固定された密度１．３６５９／ｃ−
Ｒｉｌｌ結晶化度５１％である厚さ１００μのポリエチ
レン−２，６−ナフタレート・フイルムに、実施例２で
用いたと同じ銅箔をラミネートした。

ラミネートに供したフイルムは予めコロナ放電処理した
もの（試料Ａ）と、コロナ放電処理を行なわないもの（
試料Ｂ）の二通りである。試料Ａの水に対する接触角は
４２二、資料Ｂの水に対する接触角は６９接であつた。
試料ＡまたはＢと前記銅箔とを重ね合せ（試料Ａの場合
はコロナ放電処理面が銅箔と接するようにする）て２３
０放Ｃで、金属ロールとゴム・ニツプロールとの間を通
過させてラミネートした。

得られた貼り合せ物はフイルム部分に何らの収縮変形も
起らず、また剥離荷重は試料Ａを用いたものについては
１０５０９、試料Ｂを用いたものについては３９０９で
あつた。試料Ａを用いた貼り合せ物にＪＩＳ−Ｃ−６４
８１に定められたハンダ耐熱性試験を実施した。

該貼り合せ物を２５５℃のハンダ浴に５秒間浸漬したが
積層板の剥れや膨れは全く認められず、良好な状態を保
持していた。なおポリエチレン−２，６−ナフタレート
のガラス転移温度は１１３℃、溶融温度は２７２℃であ
る。

比較例 ３ ラミネートの温度を２３０℃の代りに８０℃にする以外
は実施例３と同様にして貼り合せを試みたが試料Ａ１試
料Ｂ共に全く接着しなかつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結晶化度３０％以上の配向ポリエステル・シートと
   金属物品とを接着するに際し、該配向ポリエステル・シ
   ートと金属物品の被接着面とを接着剤層を介在させるこ
   となく重ね合せ、該ポリエステルのガラス転移温度より
   ８０℃高い温度以上、溶融温度未満の温度で加熱圧着す
   ることを特徴とする、金属とポリエステル・シートとの
   接着法。