(57)【要約】  ［課題］使用前の状態でタックフリーであり、関連技術と異なる手段を使用して高い作業性を示す、熱膨張性接着シートを提供することである。  ［解決手段］本発明は、基材（３）と、基材の両側に各々設けられた２つの熱膨張性接着剤層（５）と、２つの接着剤層の表面上に各々設けられた２つの接着剤浸透性層（７）と、含み、接着剤浸透性層が、接着剤の熱膨張時に接着剤に対して浸透性である、熱膨張性接着シート（１）を提供する。接着シートを加熱することにより、接着シートを膨張させることが可能であり、同時に接着剤を接着シートの最外面上に出現させることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の両側に各々設けられた２つの熱膨張性接着剤層と、
前記２つの接着剤層の表面上に各々設けられた２つの接着剤浸透性層と、を含み、前記接着剤浸透性層が、前記接着剤の熱膨張時に前記接着剤に対して浸透性である、
熱膨張性シート。
【請求項２】
前記接着剤浸透性層が、前記接着剤層を構成する前記接着剤の硬化開始温度よりも高いガラス転移温度を有する材料から形成されている、請求項１に記載の接着シート。
【請求項３】
前記接着剤浸透性層が、不織布である、請求項１又は２に記載の接着シート。
【請求項４】
前記接着剤浸透性層が、不織紙である、請求項１又は２に記載の接着シート。
【請求項５】
前記接着剤層を構成する前記接着剤が、絶縁性接着剤である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接着シート。
【請求項６】
前記基材が、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、ナイロンフィルム、ポリアラミドフィルム、及びポリエチレンナフタレート／ポリメチルメタクリレート多層フィルムのうちの１つを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の接着シート。
【請求項７】
前記基材が、ポリエチレンナフタレートフィルムを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の接着シート。
【請求項８】
前記接着剤浸透性層が、液晶ポリマー不織布、ナイロン不織布、ポリオレフィン不織布、アクリル不織布、ポリエステル不織布、及びポリフェニルスルフィド不織布を含む、請求項３に記載の接着シート。
【請求項９】
前記接着剤浸透性層が、液晶ポリマー不織布を含む、請求項３に記載の接着シート。
【請求項１０】
前記接着剤浸透性層が、セルロース系不織紙を含む、請求項４に記載の接着シート。
【請求項１１】
前記膨張性接着剤層が、熱硬化性エポキシ樹脂及び膨張性マイクロカプセルを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の接着シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着シートに関し、より具体的には、熱膨張性接着シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
接着シートは、被着体を互いに接着するために使用されてきた。接着シートは、典型的には、接着剤が基材の両側に適用され、ライナーが接着剤の表面に更に貼り付けられた状態で、調製される。実際の操作時には、操作者はライナーを剥がし、接着シートを被着体の表面に貼り付ける。
【０００３】
しかし、例えば、被着体の構造が複雑であることにより、接着シートが他方の被着体に貼り付けられた後に、被着体を簡便に積層することができない場合や、被着体間の間隙が狭いことにより、接着シートを被着体間に適切に配置することができない場合がある。このような状況であっても使用することができる接着シートの公知の例は、特許文献１に記載のものである。
【０００４】
先行技術文献
特許文献１：国際公開第２０１６／１６３５１４号
特許文献１には、基材の表面上に形成された熱膨張性接着剤層と、接着剤層上に更に形成された離型剤層とを有する、接着シートが記載されている。このような接着シートは、接着剤層の表面上に設けられた離型剤層を有しているため、接着シートは、「タックフリー」であり、これは、使用前の状態にて、室温で粘着性を示さないことを意味する。使用時に、接着シートは所定の位置に配置され、加熱される。次いで、離型剤層は除かれ、接着剤に組み込まれ、これにより次いで、接着剤が表面上に出現する。
【発明の概要】
【０００５】
発明が解決しようとする課題
本発明は、使用前の状態でタックフリーであり、特許文献１とは異なる解決方法で高い作業性を示す、熱膨張性接着シートを提供する。
【０００６】
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために、本発明は、基材と、基材の両側に各々設けられた２つの熱膨張性接着剤層と、２つの接着剤層の表面上に各々設けられた２つの接着剤浸透性層と、を含み、接着剤浸透性層が、接着剤の熱膨張時に接着剤に対して浸透性である、熱膨張性接着シートを提供する。
【０００７】
このように構成された本発明によれば、接着シートが被着体間に配置された後、接着シートを加熱することにより、接着シートの接着剤層を構成する接着剤の熱膨張が開始される。接着剤が熱膨張すると、その場合接着剤は、接着剤層の表面上に設けられた接着剤浸透性層を浸透し、接着剤浸透性層の外面に滲出する。これにより、接着剤は加熱前に最外層である接着剤浸透性層の外面に到達することができ、被着体は互いに貼り付くことができる。より具体的には、接着シートを加熱する前、すなわち接着シートが被着体に対して位置決めされたとき、接着剤浸透性層は、接着シートの最外層上に配置される。このことから、接着シートが被着体に対して位置決めされたとき、接着シートが被着体に意図せず接着しないようにすることができ、作業性を高めることができる。加えて、接着剤層を形成する接着剤として熱膨張性接着剤を使用することにより、被着体間の間隙よりも接着シートの厚さを薄くすることができる。接着シートが被着体に対して位置決めされた後、接着シートを加熱することにより、接着剤層を構成する接着剤の熱膨張が開始される。接着剤が膨張すると、接着剤は接着剤浸透性層内に浸透し、接着剤浸透性層の外面に到達する。加えて、接着剤の膨張により、接着シート全体の厚さが増すため、被着体間の間隙を接着シートによって埋めることができる。このことから、本発明の接着シートを加熱することにより、接着シートを膨張させ、同時に、接着剤を接着シートの最外面上に出現させることができる。
【０００８】
加えて、本発明では、接着剤浸透性層は、好ましくは、接着剤層を構成する接着剤の硬化開始温度よりも高いガラス転移温度を有する材料から形成されている。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、接着剤が膨張した後、接着剤が硬化し始める前に、接着剤浸透性層が除かれないようにすることができる。
【００１０】
この場合、接着剤浸透性層は、好ましくは、不織布又は紙である。
【００１１】
加えて、本発明では、接着剤層を構成する接着剤は、好ましくは、絶縁性接着剤である。
【００１２】
このように構成された本発明によれば、被着体間に絶縁性が必要とされる用途においてであっても、接着シートを適用することができる。
【００１３】
発明の効果
上記のように、本発明は、使用前の状態でタックフリーであり、特許文献１とは異なる解決方法で高い作業性を示す、熱膨張性接着シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による接着シートの構成を示す断面図である。
【図２】接着シートの構成を示す断面図である。
【００１５】
好ましい実施形態の説明
本発明の実施形態を、以下詳細に説明する。接着シートがモーターに適用される例を、以下に示す。モーターのステータ本体は、円筒形状を有し、シリンダの内周に沿って複数のスロットを有する。モーターのためのコイルは、スロット内に配置されている。典型的には、ステータ本体及びコイルは互いに接着され、互いに電気的に絶縁されている。
【００１６】
関連技術では、絶縁体はステータ本体とコイルとの間に挟まれ、液体接着剤を間隙に浸透させ、各部材を接着及び固定させていた。接着シートは、モーターのステータ本体とコイルとの間に配置され、これらが被着体部材となり、２つの被着体部材は接着シートの接着力によって結合されている。所定の間隙が２つの被着体部材の接着表面間に設けられ、接着シートはこの間隙内に配置されている。
【００１７】
ステータ本体とコイルとの貼り付け時に、接着シートが接着力を示す前の状態、すなわちタックフリー状態での接着シートは、最初に、被着体部材の接着表面間に配置される。この時に、被着体部材間の間隙は、好ましくは、接着シートの厚さよりもわずかに広い。接着シートが所定位置に配置された後、接着シートは加熱される。このことから、接着シートは、タックフリー状態から、接着シートが表面上に接着力を有する状態に移行する。
【００１８】
図１は、接着シートの構成を示す断面図である。より具体的には、図１は、接着シートが接着力を示す前、すなわちタックフリー状態での接着シートの断面図である。図１に示すように、タックフリー状態での接着シート１は、プレート状基材３、基材３の両主表面上に設けられた接着剤層５、及び２つの接着剤層５の表面上に設けられた接着剤浸透性層７を有している。タックフリー状態では、接着剤層５が基材３と接着剤浸透性層７との間に挟まれているので、接着剤は接着シート１の外面上に存在しない。
【００１９】
基材３は、接着剤層５を形成するためのベースとして役立つ部分と、接着シート１の接着表面の大きさを本質的に画定する部材との両方である。例示的な基材は、耐熱性フィルム材料である必要がある。例示的な基材としては、ポリアラミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミド（ＰＩ）フィルム、ポリエステル（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ナイロン、又はＰＥＮ／ポリメチルメタクリレート多層フィルムが挙げられる。強度、耐熱性などを考慮すると、例えば、好ましくはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムが、基材３として使用される。しかし、接着シート１の製造段階にて接着剤層５を形成するためのベースとして機能する基材で足りるので、接着剤層５を支持するのに十分な強度を有し、加熱時に接着剤層５を構成する接着剤の接着強度を低下させない限り、任意の材料を使用することができる。基材３の厚さは、被着体間の間隙を考慮して調整することができる。すなわち、ステータ本体とモーターのコイルとを被着体として接着する機能に加えて、接着シート１はまた、被着体部材間の間隙を埋める機能も有する。したがって、間隙間が広い場合、基材３の厚さを厚くし、間隙を好適に埋めることができる。
【００２０】
接着剤層５は、基材３の両側の主表面上に形成された熱膨張性接着剤の層である。接着剤層５を構成する接着剤として、室温で事実上固相の接着剤は、加熱されると流体になり、加熱することが続くことにより体積膨張し、冷却すると硬化するものであり、この接着剤を使用することができる。熱硬化性エポキシ樹脂を、このような接着剤として使用することができる。熱硬化性エポキシ樹脂として使用することができる樹脂の例としては、ビスフェノールエポキシ樹脂、例えば、ビスフェノールＡエポキシ樹脂及びビスフェノールＦエポキシ樹脂、脂肪族骨格を有するエポキシ樹脂、例えば、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリシジルアミンエポキシ樹脂、例えば、トリグリシジルアミノフェノール、ノボラックエポキシ樹脂、例えば、フェノールノボラックエポキシ樹脂及びクレゾールノボラックエポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。熱硬化性エポキシ樹脂は、フェノキシ樹脂（ビスフェノール及びエピクロロヒドリンから合成されたポリヒドロキシポリエーテル）を熱可塑性成分として更に含有してもよい。
【００２１】
膨張性接着剤はまた、マイクロカプセルの形態にて膨張剤も含む。例示的なマイクロカプセルは、ポリマーシェル内に封入された低沸点液体炭化水素を含む。１つの例示的なマイクロカプセルは、松本油脂製薬から入手可能な商標名Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ  Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ（登録商標）ＦＮ１００−Ｄとして入手可能である。
【００２２】
上記で提供された膨張性接着剤は、架橋剤、硬化剤、耐衝撃性改質剤、無機充填剤粒子、カップリング剤など、エポキシ接着剤分野において共通の採用物を更に含んでもよい。
【００２３】
接着剤層５を構成する接着剤の膨張の際、接着剤浸透性層７により、接着剤浸透性層７の一方の主表面側から他方の主表面側まで接着剤を浸透させることができる。より具体的には、接着剤浸透性層７は、一方の主表面から他方の主表面まで貫通する少なくとも複数の孔がある構造を有する。接着剤浸透性層７に、複数の孔がある構造を設けることにより、加熱する前に接着剤浸透性層７の主表面のうちの一方とのみ接触している接着剤は、接着剤の膨張時に孔を貫通し、接着剤浸透性層７の他方の主表面に到達することができる。加えて、接着剤層５を構成する熱膨張性接着剤の硬化開始温度よりも高いガラス転移温度を有する材料が、接着剤浸透性層７を構成する材料として選択される。特に、天然繊維、化学繊維、又はこれらの混合物に基づく不織布又は紙を、接着剤浸透性層７として使用される材料として、使用することができる。例えば、セルロース系不織紙を、接着剤浸透性層７に使用することができる。例示的な不織布としては、ガラス不織布、アラミド系不織布、ポリオレフィン系不織布、ポリスルホン系不織布、ポリアラミド不織布、ポリフェニルスルフィド系不織布、ポリエステル系不織布、ナイロン系不織布、又は液晶ポリマー（ＬＣＰ）系不織布を挙げることができる。このような不織布／紙は、複数の貫通孔を内側に有し、したがって主表面の一方と接触している接着剤は、不織布／紙の内側を貫通し、特定の条件下で他方の主表面に到達することができる。
【００２４】
不織布又は紙の坪量は、少なくとも１０ｇ／ｍ２、好ましくは１１ｇ／ｍ２以上である。実験により、より低い坪量の不織布及び紙では、接着剤の硬化後に十分な接着強度が得られなかったことを示した。加えて、不織布／紙の厚さは、５０μｍ以下、好ましくは４７μｍ以下である。この理由は、実験結果により、不織布材料の厚さが厚すぎると、不織布の表面への接着剤の滲出量が減少するからであり、その場合、接着シートが加熱され、接着シート１の剪断接着強度が低下する。
【００２５】
接着シート１を使用する場合、タックフリー状態での接着シート１は、間に所定の間隙で配置された部材の接着表面間に、配置される。この時、接着シート１はタックフリー状態にあり、接着シート１が部材に意図せず接着しないようにすることができる。また、被着体間の間隙が比較的狭い場合であっても、接着シート１を容易に配置することができる。接着シート１が被着体間の固定位置に配置された後、接着シート１は加熱され、接着シート１は、タックフリー状態から、接着シート１が表面上で接着力を有する状態に移行する。
【００２６】
図２は、接着シートの構成を示す断面図である。より具体的には、図２は、接着シートが接着力を示す状態での、接着シートの断面図である。
【００２７】
図２に示す状態では、接着シート１’の層構造は、図１に示すタックフリー状態での接着シート１の層構造と異なる。図２に示す状態では、図１に示す状態とは対照的に、基材３の両主表面上に設けられた接着剤層４、６の内側に、接着剤浸透性層８が埋め込まれている。このことから、接着シート１の両側は接着力を有する。タックフリー状態での接着シート１（図１）を加熱する際、接着剤層５を構成する接着剤が接着剤浸透性層を貫通して膨張することにより、図２に示すように、接着剤により接着剤浸透性層８が満たされる。結果として、接着剤層の表面上の接着剤浸透性層は、最初に被着体部材の接着表面に対して押し付けられる。接着剤の更なる膨張により、接着剤は接着剤浸透性層８内に浸透し、接着剤浸透性層の外面に滲出し、接着剤層６が得られる。接着剤が接着剤浸透性層の外面に滲出する現象は、接着シート１’の主表面の各々の上で個々に起きる。したがって、図２に示すタックフリー状態での接着シートを加熱する際、基材の上側の接着剤が、基材の上側の接着剤浸透性層を貫通し、接着シートの上側の表面上に出現する。他方、基材の下側の接着剤は、基材の下側の接着剤浸透性層を貫通し、接着シートの下側の表面上に出現する。このことから、接着剤６は、接着剤浸透性層８と被着体部材の接着表面との間に介在し、接着剤浸透性層８は、膨張した接着剤層の内側に本質的に埋め込まれている。更に、図２に示す状態では、接着シート１’の最外面上に接着剤６が存在することにより、接着シート１’は接着力を示す状態となる。接着剤を硬化させることにより、接着シート１’によって被着体部材を互いに接着することができる。加えて、接着シート１を加熱して接着剤を膨張させる際、接着剤浸透性層が接着剤層４、６の内側に埋め込まれ、接着剤層の内側に留まる。このことから、接着剤浸透性層は、接着剤の平面方向における膨張を抑制するように構成された部材として機能する。
【００２８】
このようにして、接着シート１は、タックフリー状態から、接着シート１’が両側に接着力を有する状態に移行する。このような移行により、接着シート１を所定の位置に容易に配置することができる。加えて、接着シートを膨張させ、接着表面の表面形状に適合可能にすることにより、被着体部材間の間隙を埋めることができ、接着表面上に加工誤差が存在する場合であっても、誤差に無関係に、被着体部材を互いに好適に接着することができる。
【００２９】
更に、接着シート１は、被着体部材間の間隙の形状に従って折り曲げられた状態で使用することもできる。
【００３０】
次に、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００３１】
基材
厚さ７５μｍのＰＥＮフィルム（帝人フィルムソリューション製の商標名Ｔｅｏｎｅｘ  Ｑ５１）を、基材として準備した。
【００３２】
熱膨張性接着剤
熱膨張性接着剤配合物は、最適硬化条件が分かるように最適化された。膨張剤（ＦＮ−１００ＳＤ）は、この制御された実験の硬化反応速度を妨げ得る（膨張という理由）ため、この検討には含めなかった。硬化剤を２部から６部に変更し、促進剤を０．２部から２部に変更した。これらの前駆体接着剤に関する詳細な配合情報を表１Ａに示す。メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を溶媒として使用し、成分の混合を補助した。混合を、高速ミキサにて、速度２０００ｒｐｍで３〜５分間、行った。混合を完了させた後、溶媒を真空オーブン内にて６０℃で除去した。表１Ａにおける配合情報は、乾燥重量％基準（すなわち、溶媒を除去した後）で示されていることに留意されたい。
【００３３】
各配合物の２０ｍｇの試料を、ＤＳＣ（示差走査熱量計）にて１０℃／分の走査速度で硬化させた。ピーク硬化温度及び反応熱を、硬化発熱から記録した。ピーク硬化温度及び反応熱のデータから、硬化剤と促進剤との比に対する依存性が示される。好ましい条件は、反応の完了及び高い架橋密度に関連する、高い反応熱である。
【表１】
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【００３４】
結果から、１．３２重量％のＰＮ−５０及び４．７９重量％のＤｉｃｙａｎｅｘの濃度を有する接着剤配合物Ｅにより、硬化反応の完了及び高い架橋密度に直接関連する、望ましい硬化温度１５０℃及び高い反応熱の最良の結果が得られたことが示唆される。約１５０℃の硬化温度が好ましく、その理由は、接着剤の膨張が１１５〜１２０℃付近で起き、膨張直後に硬化を行い、膨張を安定化させる必要があるからである。
【００３５】
以下の表１Ｂに列挙された材料を、熱膨張性接着剤として準備した。なお、膨張性接着剤配合物の組成は、溶媒の除去（乾燥）の前に提供される。
【表２】
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【００３６】
上記の材料を準備した後、樹脂ＥＰＩＣＬＯＮ  Ｎ−７４０、Ｔａｃｔｉｘ７４２、及びＹＳＬＶ−８０ＸＹを、ＹＰ−５０ＥＫ３５に溶解した。次に、樹脂を溶解した溶液中に、他の材料を分散させ、ミキサで混合し、熱膨張性接着剤を調製した。材料の各々の量は、表１Ｂに列挙のとおりであった。
【００３７】
接着剤浸透性層
以下の表２に記載の不織布／紙を、接着剤浸透性層として準備した。
【表３】
2021525296.tif 000005
【００３８】
接着シート
準備した基材の両側に、熱膨張性接着剤を適用した。適用した接着剤の量は３９ｇ／ｍ２であった。次いで、基材を６５℃で３分間乾燥させ、更に１００℃で更に３分間乾燥させて、溶媒、メチルエチルケトンを除去した。このような接着剤を適用した、接着剤コーティング基材を調製した。表２に列挙した試料ＮＷ１〜ＮＷ２８を、それぞれ基材に貼り付け、試験のために試料ＳＭＰＬ１〜ＳＭＰＬ２８を調製した。なお、比較のために、残りの基材の接着剤層に不織布を貼り付けずに、ＳＭＰＬ２５を調製した。
【００３９】
ブロッキング試験
調製した試料ＳＭＰＬ１〜ＳＭＰＬ２８について、以下の手順に従ってブロッキング試験を実施した。
試料サイズ：２５ｍｍ×２５ｍｍ
同じ組成の２つの試料を重ね、２つの試料をＳＵＳ３０４プレート（１００ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１ｍｍ、重量４０ｇ）の間に更に挟んだ後、５００ｇの重りをその上に置いた。
試料を４０℃に設定したオーブン内で４．５日間放置した。
試料をオーブンから取り出し、重りを取り除いた後、室温で１時間以上静置した。
ＳＵＳ３０４プレートを取り除き、２つの層の試料を慎重に剥がした後、貼り付き状態を観察した。
貼り付き状態を観察し、以下の基準に従って評価した。
評価１：試料表面間の貼り付き
評価２：試料表面への中程度の貼り付き
評価３：試料の端面部分への弱い貼り付き
評価４：試料の端面部分へのわずかな貼り付き
評価５：少しも貼り付きなし
【００４０】
重ね剪断接着試験
調製した試料ＳＭＰＬ１〜ＳＭＰＬ２８について、以下の手順に従って剪断接着強度試験の重ね剪断接着試験を実施した。
試料サイズ：１２．５ｍｍ×２５ｍｍ
ＭＥＫで表面洗浄した２つの冷間圧延鋼（ＣＲＣ）基材を準備し、タックフリー状態での試料及び厚さ０．４ｍｍのスペーサを一方のＣＲＣ基材上に置いた後、他方のＣＲＣ基材を試料及びスペーサ上に置いた。
２つの基材間の間隔を、クランプを使用して固定した。
試料を１８０℃に設定したオーブン内で３０分間放置し、試料を加熱した。
クランプを取り外し、剪断接着強度試験を５ｍｍ／分の剪断張力速度で実施した。
不織布を貼り付けていない試料ＳＭＰＬ２５の重ね剪断強度を１００％と定め、接着剤のＳＭＰＬ２５に対する残存比を、ＳＭＰＬ１〜ＳＭＰＬ２８について算出した。
【００４１】
ブロッキング試験及び剪断接着強度試験の結果を、以下の表３に示す。
【表４】
2021525296.tif 000006
【００４２】
ＳＭＰＬ１４、ＳＭＰＬ１８、及びＳＭＰＬ２４は、接着剤浸透性層による硬化（加熱中）の前に接着剤の過剰な阻害により重ね剪断強度が不十分であることから、機能しない例である。より高度の阻害は、接着剤浸透性層の相対的密度（実用上の利便性のために、上の表における算出値として、「坪量／厚さ」と称される）及びより厚い厚さの接着剤浸透性層の組み合わせから生じる。
【００４３】
また、ＳＭＰＬ２０及びＳＭＰＬ２３は、試験条件（４０℃で４．５日間）での接着剤浸透性層による接着剤の阻害が少なすぎることにより、ブロッキング試験が不良（スコア１及び２）であることから、機能しない例であり、これにより、「ブロッキングの課題」は、ロール状態の製品で、室温での長期間保管にて生じ得る（したがって、ロールを巻き戻して使用し得ない）ことが示される。
【図１】
2021525296.tif 000007
【図２】
2021525296.tif 000008
【国際調査報告】
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2021525296.tif 000010
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