JPWO2017179645A1 - 接着剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
共重合ポリエステル樹脂は、一般的に、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル樹脂等のプラスチック類、あるいはアルミニウム、銅等の金属に優れた密着性を有していることから、接着剤、コーティング剤、インキバインダー、塗料等に広く使用されている。たとえば、特許文献1には、特定のアルキレングリコールを共重合してなる、接着性に優れるポリエステル樹脂が開示されている。
フレキシブルフラットケーブルは、基材フィルムと接着剤層の2層からなるインシュレーションフィルムの2枚を、互いに接着剤層側同士を向かいあわせ、その間に導線を挟みこんで貼り合わせた構造を有する。基材フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルムが多く用いられ、導線として、銅、または錫で表面がメッキされた銅等の金属が用いられている。
すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
共重合ポリエステルの酸成分におけるイソフタル酸の含有量が30モル%以上であり、
共重合ポリエステルのグリコール成分における、側鎖を有するグリコールの含有量が30モル%以上であり、また繰り返し単位の炭素数が2〜4であるポリアルキレングリコールの含有量が1〜20モル%であり、
接着剤組成物の軟化点が90℃以上であることを特徴とする接着剤組成物。
(2)ポリアルキレングリコールが2種類以上からなり、少なくとも1種類の数平均分子量が200以上であることを特徴とする(1)記載の接着剤組成物。
(3)上記(1)または(2)記載の接着剤組成物からなる層を有することを特徴とする積層体。
(4)上記(3)記載の積層体を含むことを特徴とするフレキシブルフラットケーブル。
イソフタル酸以外の酸成分としては、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、フタル酸、4,4′−ジカルボキシビフェニル、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、5−ヒドロキシ−イソフタル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、1,3,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸、シュウ酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、2,5−ノルボルネンジカルボン酸等が挙げられる。これらは、無水物をモノマー原料として用いてもよく、組み合わせて使用してもよい。中でも、耐熱性維持の観点から、イソフタル酸以外の酸成分として、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸を用いることが好ましい。
側鎖を有するグリコールとしては、1,2−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2−メチルプロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−2−ブチルプロパンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加体、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加体、トリメチロールプロパン等が挙げられ、これらを組み合わせて使用してもよい。中でも、接着性を向上させる観点から、側鎖を有するグリコールは、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加体が好ましい。
繰り返し単位の炭素数が2〜4であるポリアルキレングリコールとしては、接着性と耐湿熱性の観点から、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが好ましい。
さらに、共重合ポリエステルは、グリコール成分として、繰り返し単位の炭素数が2〜4であるポリアルキレングリコールを2種類以上含有することが好ましい。これにより、接着剤組成物の接着性を高めることができる。中でも2種類のものを用いる場合には、ポリテトラメチレングリコールとジエチレングリコールとを併用することが好ましく、また、ポリテトラメチレングリコールとトリエチレングリコールとを併用することが好ましい。
また共重合ポリエステルも、2種以上を混合して用いてもよく、相分離していても、均一に混合されていてもよい。
また、ガラス転移点は、−40℃以上であることが好ましく、−20℃以上であることがより好ましく、0℃以上であることがさらに好ましい。共重合ポリエステルは、ガラス転移点が−40℃未満では、粘着性が強く、取り扱いにくいことがある。
なお、本発明の接着剤組成物は、液状もしくはペースト状の接着剤を被着体1に塗布し、同種もしくは異種の被着体2を接着後、溶剤もしくは水を飛散させることによって、接着成分を固化(硬化)させて接着剤組成物からなる層を形成する。用途によって、接着剤組成物からなる層を被着体1に形成した後、熱処理を行い、被着体2を接着させる場合(パターン1)と、接着剤組成物からなる層を被着体1に形成した後、熱処理を行うことなく被着体2を接着させた後に熱処理を行う場合(パターン2)とがある。本発明の接着剤組成物は、特にパターン2で使用する場合において、接着性が優れている。パターン1で使用する場合においては、硬化剤の含有量は、共重合ポリエステル100質量部に対して、0.4〜5.0質量部とすることが好ましい。
イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)などの芳香族ジイソシアネート、水添TDI、水添MDI、水添XDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)などの脂肪族または脂環族ジイソシナネートが、金属への接着性と耐熱性を両立するために有用である。これらのジイソシアネートにイソシアヌレート、ビューレット、アダクト構造を有するポリイソシアネート、あるいは、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、カルボジイミド変性体などの誘導体を使用してもよい。
中でも、トリレンジイソシアネート(TDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)が好ましく用いられ、これらは2種以上を併用して用いてもよい。
熱安定剤としては、リン酸、リン酸エステル、ジブチルヒドロキシトルエンテトラキス[3−(3′,5′−ジ−t−ブチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸]ペンタエリトリトール、3−(3′,5′−ジ−t−ブチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸n−オクタデシル、3,3′,3″,5,5′,5″−ヘキサ−tert−ブチル−a,a′,a″−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、3,9−ビス{2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,3,5−トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンゼン)イソフタル酸、トリエチルグリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2−チオ−ジエチレン−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ジエチル[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスフェート等のリン系またはヒンダードフェノール系熱安定剤が挙げられる。
酸化防止剤としては、ヒンダードアミン化合物、ジオクチルチオジプロピオネート、ジドデシルチオジプロピオネート、ジドデシルステアリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジデシルチオジプロピオネート、ジドデシル−β,β′−チオジブチレート、ジステアリル−β,β′−チオジブチレート、ペンタエリスリトール−テトラキス(ドデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(ドデシルチオアセテート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(ドデシルチオブチレート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(オクタデシルチオプロピオネート)、ペンタエリスリトール−テトラキス(ラウリルチオプロピオネート)、ジラウリル−3,3′−チオジプロピオネート、ジステアリル−3,3′−チオジプロピオネート、ジトリデシル3,3′−チオジプロピオネート、テトラキス[メチレン−3−(ドデシルチオ)プロピオネート]等の酸化防止剤が挙げられる。
難燃剤としては、デカブロモジフェニルエーテル、ビス(ペンタブロモフェニル)エタン、テトラブロモビスフェノール、ヘキサブロモシクロドデカン、ヘキサブロモベンゼン等のハロゲン化物、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、1,3−フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)、ポリ燐酸アンモニウム、ポリ燐酸アミド、燐酸グアニジン等の燐化合物、トリス(クロロエチル)ホスフェート、トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート等の含ハロゲン燐酸エステル、赤燐、また、トリアジン、メラミンシアヌレート、エチレンジメラミン等の窒素系難燃剤、二酸化スズ、五酸化アンチモン、三酸化アンチモン等が挙げられる。
その他、タルクやシリカ等の滑剤、酸化チタンやカーボンブラック等の顔料、充填剤、帯電防止剤、発泡剤等の従来公知の添加剤を含有してもよい。
接着剤組成物を構成する共重合ポリエステルの製造においては、必要な原料を反応缶に投入し、180℃以上の温度でエステル化反応を3時間以上行った後、ポリアルキレングリコールを加え、公知の方法によりエステル化反応させる。ついで、例えば、130Pa以下の減圧下に220〜280℃の温度で所望の分子量に達するまで重縮合反応を進めることにより、共重合ポリエステルを得ることができる。
エステル化反応および重縮合反応の際には、テトラブチルチタネ−トなどのチタン化合物、酢酸亜鉛、酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛などの金属の酢酸塩、三酸化アンチモン、ヒドロキシブチルスズオキサイド、オクチル酸スズなどの有機スズ化合物を用いて重合をおこなうことができる。その際の触媒使用量は、酸成分1モルに対し、0.1〜20×10−4モルであることが好ましい。
また、前述の重縮合反応を終了後、多塩基酸成分やその無水物等を所定量添加し反応させることで、末端水酸基をカルボキシ基に変性したり、エステル交換反応により分子中鎖にカルボキシ基を導入することで適度の酸価を付与することができる。
本発明の接着剤組成物を使用して、接着剤組成物からなる層(以下、接着剤層と略することがある)を有する積層体を作製する方法として、接着剤組成物を有機溶剤に溶解した溶液(以下、接着剤溶液と略することがある)を基材フィルムに塗布、乾燥する方法が挙げられる。接着剤溶液として、前述の接着剤組成物の製造において、共重合ポリエステルの有機溶剤溶液に硬化剤を添加して調製した溶液を使用してもよい。接着剤溶液において、固形分の濃度は、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましい。
接着剤溶液を公知の塗布法で基材に塗布、乾燥することで、接着剤層が積層されてなる積層体を得ることができる。コーターとしては、例えば、バーコーター、コンマコーター、ダイコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、グラビアリバースコーター、フローコーターなどを用いることができる。これらのコーターを使用した塗布法では、接着剤層の厚さを任意に制御することができる。また、複数回の塗布法で、基材に塗布してもよい。
すなわち、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルからなる厚さ20〜50μm程度の基材フィルムを使用し、このフィルムに、接着剤溶液を1〜50μm程度の乾燥厚になるように塗布し、80〜150℃で乾燥して、基材フィルム上に接着剤層が積層された積層体(インシュレーションフィルム)を作成する。厚み20〜100μm、線幅0.1〜1mmの銅線を、2枚のインシュレーションフィルムの接着剤層面で挟み込んで、ヒートシーラーで温度150〜180℃、線圧20〜40N/cmの条件で積層することで、フレキシブルフラットケーブルを作製することができる。
得られた積層体および/またはフレキシブルフラットケーブルは、40〜80℃で12〜96h程度加熱エージングしてもよい。また、必要に応じ、インシュレーションフィルムにプライマー層を設けてもよい。
1.使用原料
(1)ポリアルキレングリコール
PTMG:ポリテトラメチレングリコール(数平均分子量1000)
PEG:ポリエチレングリコール(数平均分子量1000)
TEG:トリエチレングリコール(分子量150.17)
DEG:ジエチレングリコール(分子量106.12)
(2)硬化剤
TDI:トリレン−2,4−ジイソシアネート/トリレン−2,6−ジイソシアネート(8/2)(イソシアネート48%含有)
TDI−A:トリレンジイソシアネートアダクト(イソシアネート13%含有)
IPDI:イソホロンジイソシアネート(イソシアネート38%含有)
IPDI−N:イソホロンジイソシアネートイソシアヌレート(イソシアネート12%含有)
HDI:ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート(イソシアネート50%含有)
HDI−N:ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネートイソシアヌレート(イソシアネート22%含有)
(3)有機溶剤
溶剤1:トルエン/メチルエチルケトン(8/2(質量比))混合溶剤
溶剤2:メチルエチルケトン
溶剤3:酢酸エチル
(1)共重合ポリエステルの組成
NMR測定装置(日本電子社製 JNM−LA400型)を用いて、1H−NMR測定を行い、それぞれの共重合成分のピーク強度から組成を求めた。測定溶媒としては、重水素化トリフルオロ酢酸を用いた。
GPC分析装置(島津製作所社製 送液ユニットLC−10ADvp型および紫外−可視分光光度計SPD−6AV型、検出波長:254nm、溶媒:テトラヒドロフラン、ポリスチレン換算)により、数平均分子量を求めた。接着剤組成物がテトラヒドロフランに溶解せず数平均分子量が測定できない場合は「不溶」と示した。
入力補償型示差走査熱量測定装置(パーキンエルマー社製 ダイヤモンドDSC)を用いて、JIS−K7121に準拠して、ガラス転移点(補外ガラス転移開始温度)を求めた。
実施例、比較例で得られた積層体を、50℃、96時間熱処理した後、熱機械分析装置(TAインスツルメンツ社製TMA)を用い、JIS−K7196に準拠して、軟化点を測定し、耐熱性を評価した。
(接着性1)
実施例、比較例で得られた積層体を、50℃、96時間熱処理した後、積層体の接着剤組成物層上に、圧延銅箔を重ね、上ロール170℃、線圧40N/cm、速度1m/分の条件でラミネートして、ラミネートシート1を作製した。
得られたラミネートシート1から15mm巾の試料を作製し、20℃でT型剥離試験を行い、剥離強度を測定して接着性1を評価した。
(接着性2)
実施例、比較例で得られた積層体の接着剤組成物層上に、圧延銅箔を重ね、上ロール170℃、線圧40N/cm、速度1m/分の条件でラミネートした後、50℃、96時間熱処理してラミネートシート2を作製した。
得られたラミネートシート2から15mm巾の試料を作製し、20℃でT型剥離試験を行い、剥離強度を測定して接着性2を評価した。
なお、接着性1および2の評価のいずれかで剥離強度が13N/15mm以上であれば実用上問題ないと判断し合格とした。
上記(5)の接着性2に記載の方法で作製したラミネートシート2を、恒温恒湿槽(ナカツ科学機械製作所製 型式LH−30−13M)を用い、温度85℃、相対湿度85%の条件下に1000時間保持することにより、湿熱処理を行った。
湿熱処理後のラミネートシート2から15mm巾の試料を作製し、20℃でT型剥離試験を行い、剥離強度を測定して耐湿熱性を評価した。剥離強度が6N/15mm以上であれば実用上問題ないと判断し合格とした。
上記(5)の接着性2に記載の方法で作製したラミネートシート2から15mm巾の試料を作製し、80℃でT型剥離試験を行い、剥離強度を測定して耐熱性を評価した。剥離強度が3N/15mm以上であれば実用上問題ないと判断し合格とした。
酸成分が、テレフタル酸50モル%、イソフタル酸50モル%になるように、またグリコール成分が、エチレングリコール44モル%、ネオペンチルグリコール50モル%、数平均分子量1000のポリテトラメチレングリコール(PTMG)5モル%、ジエチレングリコール(DEG)1モル%になるように、原料をエステル化反応缶に投入し、アンカー翼の攪拌機で100rpmの回転数で攪拌しながら、0.25MPaの制圧下で、250℃で5時間エステル化を行い、エステル化物を作製した。その後、重縮合缶へ移送し、重合触媒を投入し、60分かけて徐々に1.3hPaになるまで減圧し、所定の分子量に到達するまで250℃で重縮合反応を行い、共重合ポリエステルAを得た。得られた共重合ポリエステルAは、数平均分子量20000、水酸基価5mgKOH/g、ガラス転移点15℃であった。
共重合ポリエステルAを100質量部用い、トルエン/メチルエチルケトン(8/2(質量比))の混合溶媒(溶剤1)に、固形分濃度が30質量%になるように溶解し、硬化剤(TDI)0.6質量部を添加して接着剤組成物の溶液を製造した。
溶液を、圧延銅箔(膜厚30μm)にバーコーターを用いて塗布し、120℃で1分間熱処理し、銅箔上に、乾燥膜厚20μmの接着剤組成物層が積層された積層体を得た。
エステル化物を用いて重縮合反応を行う際の重合時間を変更し、表1に示す数平均分子量に到達するように調整した以外は、実施例1と同様にして共重合ポリエステルB、共重合ポリエステルCを得た。
得られた共重合ポリエステルB、Cを用い、硬化剤(TDI)の添加量を表1に示すものに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物の溶液を得た。そして、実施例1と同様にして積層体を得た。
共重合ポリエステルの組成を表1、2、4に示すように変更し、また、数平均分子量が表1、2、4に示す値に到達するようにエステル化物を用いて重縮合反応を行う際の重合時間を変更した以外は、実施例1と同様にして共重合ポリエステルD〜P、R〜Uを得た。
得られた共重合ポリエステルD〜P、R〜Uを用いた以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物の溶液を得た。そして、実施例1と同様にして積層体を得た。
共重合ポリエステルとして、実施例1で得られた共重合ポリエステルA(80質量部)と比較例4で得られた共重合ポリエステルR(20質量部)を用いた以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物の溶液を得た。そして、実施例1と同様にして積層体を得た。
接着剤組成物の溶液を得る際の溶剤の種類を、表3に示すものに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物の溶液を得た。そして、実施例1と同様にして積層体を得た。
共重合ポリエステルAに対する硬化剤の添加量を表3、4に示すものに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物の溶液を得た。そして、実施例1と同様にして積層体を得た。
共重合ポリエステルBに対する硬化剤の添加量を表3、4に示すものに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物の溶液を得た。そして、実施例1と同様にして積層体を得た。
共重合ポリエステルの組成を表3に示すように変更し、また、数平均分子量が表3に示す値に到達するようにエステル化物を用いて重縮合反応を行う際の重合時間を変更した以外は、実施例1と同様にして共重合ポリエステルQを得た。
共重合ポリエステルQに対する硬化剤の添加量を表3に示すものに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物の溶液を得た。そして、実施例1と同様にして積層体を得た。
接着剤組成物の溶液を得る際の硬化剤の種類と添加量を、表3に示すものに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物の溶液を得た。そして、実施例1と同様にして積層体を得た。
接着剤組成物の溶液を得る際に2種類の硬化剤を使用し、種類と添加量を表4に示すものに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤組成物の溶液を得た。そして、実施例1と同様にして積層体を得た。
比較例2の接着剤組成物は、硬化剤の含有量が15.7質量部と多いため、接着性に劣るものであった。
比較例3の接着剤組成物は、数平均分子量が16,000と低く、軟化点が85℃と低いため、耐熱性に劣るものであった。
比較例4の接着剤組成物は、共重合ポリエステルのグリコール成分における、繰り返し単位の炭素数が2〜4であるポリアルキレングリコールの含有量が0.5モル%と少なく、また、共重合ポリエステルのガラス転移点が65℃と高いため、接着性、耐湿熱性ともに劣るものであった。
比較例5の接着剤組成物は、共重合ポリエステルのグリコール成分における、繰り返し単位の炭素数が2〜4であるポリアルキレングリコールの含有量が25モル%と多いため、軟化点が80℃と低くなり、耐熱性に劣るものであった。
比較例6の接着剤組成物は、共重合ポリエステル中の、側鎖を有するグリコールであるネオペンチルグリコールの含有量がグリコール成分中20モル%と少ないため、また比較例7の接着剤組成物は、共重合ポリエステル中の、イソフタル酸の含有量が酸成分中20モル%と少ないため、いずれも接着性に劣るものであった。また、いずれの接着剤組成物も有機溶剤への溶解性に劣るものであった。
Claims (4)
- 共重合ポリエステル100質量部と硬化剤0.2〜15質量部を含有する接着剤組成物であって、
共重合ポリエステルの酸成分におけるイソフタル酸の含有量が30モル%以上であり、
共重合ポリエステルのグリコール成分における、側鎖を有するグリコールの含有量が30モル%以上であり、また繰り返し単位の炭素数が2〜4であるポリアルキレングリコールの含有量が1〜20モル%であり、
接着剤組成物の軟化点が90℃以上であることを特徴とする接着剤組成物。 - ポリアルキレングリコールが2種類以上からなり、少なくとも1種類は数平均分子量が200以上であることを特徴とする請求項1記載の接着剤組成物。
- 請求項1または2記載の接着剤組成物からなる層を有することを特徴とする積層体。
- 請求項3記載の積層体を含むことを特徴とするフレキシブルフラットケーブル。
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